실험예비보고서 - IR 복사선[IR radiation]

1. 목적

분광학적인 측정은 본질적으로 방사에너지의 강도 및 파장의 측정이다. 파장이 연속적으로 변화하는 방사선을 물질에 통과시켜 어떤 파장의 에너지가 그 물체에 의하여 흡수되는가를 측정하여 물질의 분자 내 에너지를 알아보는 일로, 그 중에서 적외선 스펙트럼은 분자 내 진동 에너지와 적외선간의 상관성을 밝혀내는 데 쓰인다. 이에 적외선 스펙트럼의 원리와 이용방법을 알고 스펙트럼을 통해 관찰되는 고분자의 구조적 특성을 이해한다.

2. 각 분석 장비의 이론 및 작동원리

IR 복사선(IR radiation)은 진동에너지 준위들 사이와 회전 에너지 준위들 사이에서 전이현상을 발생시킨다. 회전에너지 준위들 사이의 전이현상은 기체상에서는 분명하지만 액체나 고체 상태에서의 스펙트럼에서는 각각의 회전 전이 현상으로부터 발생한 봉우리들이 분해되지 않아 넓은 띠를 보여준다. 진동에너지 준위들 사이에서의 전이현상에 의한 흡수 주파수로부터 분자내의 작용기(functional groups)들을 식별할 수 있다. 적외선 분광법은 물질과적외선간의 에너지 교환 현상을 이용한 측정법이다. 적외선 분광법은 유기물질이 mid-infrared 내에서 특징적인 흡수 파장을 나타내므로 이 유기물질의 구조를 알아내는데 효과적인데, 전처리 과정을 거치지 않고 여러 가지 혼합물 내에서 한 유기물질의 정량분석을 시행할 수 있다는 특징을 가지고 있다. 이와 같은 형태의 분석은 대기 오염 물질의 정량분석에 효과적으로 사용되고 있으며, 적외선 분광분석법 GC(gas chromatography)의 검출기로 사용되고 있다. 또한 플라스틱, 고무, 유기약품, 수지, 접착제, 도료, 필름 등에 두루 이용된다. 특정 물질의 적외선 흡수 스펙트럼은 약 12900cm-1에서 10cm-1까지의 파수(wave number) 즉, 770nm에서 100μm까지의 파장범위를 포함한다. 이때 파수(‘v)는 cm-1로 표시하며 cm로 표시되는 파장(λ)의 역수로 계산된다.
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