UV Vis 분광학: 필수 지식

Color Scales, Fundamentals, Instrumentation 및 Calibration을 포함한 UV Vis 분광학의 구성 요소

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UV Vis 분광학

UV Vis 분광법은 자외선(UV)과 가시광선(Vis)의 다양한 파장에서 시료가 흡수하거나 투과하는 빛의 양을 측정하는 데 사용되는 과학 기술입니다.

이 과정에는 샘플 사이로 UV Vis 광선을 비추고 샘플을 통과하는 빛의 양을 측정하는 과정이 포함됩니다. 빛의 흡수 및 전달 패턴을 분석함으로써 과학자들은 샘플의 구성 요소를 식별하고 정량화할 수 있습니다.

물질이 특정 파장에서 최대 빛을 흡수할 때 물질과 UV Vis 스펙트럼 사이에는 독특한 관계가 존재합니다. 이 관계는 다음 용도로 사용될 수 있습니다.

정성 분석 , 즉 특정 물질의 존재 여부를 결정하는 것입니다.
정량 분석 , 즉 특정 물질의 양을 결정하는 것입니다.

UV Vis 분광광도법은 물질의 특성과 빛과의 상호 작용을 연구하기 위해 화학, 생물학, 물리학을 포함한 많은 과학 분야에서 일반적으로 사용됩니다. 또한 의약품, 식품, 화장품 등 원료의 품질관리 및 분석을 위해 산업계에서도 널리 사용되고 있습니다.

이 페이지에서는 UV Vis Spectroscopy와 그 Application에 대한 필수 지식을 제공합니다.

다음 섹션에서 UV Vis 기본 사항 및 Application에 대한 답변을 얻으십시오.

UV VIS 기초
• UV Vis 분광학이란 무엇입니까?
• 흡광도와 투과도란 무엇입니까?
• 비어-람베르트 법칙이란 무엇입니까?
• 스캐닝 분광광도계와 어레이 분광광도계의 차이점은 무엇입니까?
UV Vis 분광광도계의 교정
• 분광 광도계는 어떻게 교정됩니까?
• UV Vis 분광 광도계에 대해 교정해야 할 주요 파라미터
색도의 과학
• 색도 측정의 기초
• 색도 및 Application
UV Vis 분광광도계를 사용한 마이크로볼륨 분석
• UV Vis 분광학에서 마이크로볼륨 분석을 수행하는 방법은 무엇입니까?
Good Laboratory Practice
• UV Vis 측정 및 교정에서 흔히 발생하는 오류는 무엇입니까?
• 큐벳에 대해 알아야 할 모든 것
• 마이크로볼륨 분광 광도계 사용에 대한 모범 사례
• 정확한 UV Vis 측정을 위한 일반 관행
다양한 산업 분야에서 UV Vis 분광학의 Applicatoin은 무엇입니까?
자주하는 질문

1. UV Vis 기초

UV Vis 분광법이란 무엇입니까?

UV Vis 분광법은 샘플을 자외선(UV) 및 가시광선(Vis) 범위의 다양한 파장의 전자기선으로 조명하는 흡수 분광법의 한 유형입니다. 물질에 따라 자외선 또는 가시광선이 샘플에 부분적으로 흡수됩니다. 남은 빛, 즉 투과된 빛은 적절한 검출기에 의해 파장의 함수로 기록됩니다. 그런 다음 검출기는 샘플의 고유한 UV Vis 스펙트럼(흡수 스펙트럼이라고도 함)을 생성합니다.

UV Vis 분광학의 기본 사항에 대해 자세히 알아보려면 METTLER TOLEDO의 "분광광도계 기초 및 응용 가이드"를 다운로드하십시오.

UV/VIS 분광 광도계 - 기초 및 응용 가이드

흡광도와 투과율이란 무엇입니까?

빛이 물체에 닿으면 물체에 흡수될 수 있습니다. 일반적으로 흡수된 빛의 파장이 물체의 전자 여기와 일치하기 때문입니다. 나머지 빛은 투과, 즉, 물체를 통과합니다.

분광 광도계에서 투과율은 샘플(I)을 통해 투과된 빛의 강도 스펙트럼을 블랭크(I ₀ )를 통해 투과된 빛의 강도 스펙트럼으로 나누어 측정됩니다.

흡광도/투과율 변환기

흡광도(A)

투과율(%T)

광학 밀도(OD)라고도 알려진 흡광도(A)는 물체에 흡수된 빛의 양이며 다음과 같이 표현될 수 있습니다.

투과율(T)

UV Vis 분광학 기술에 대한 기본 지식에 대해 자세히 알아보려면 "분광광도계 기초 및 응용 가이드"를 다운로드하세요.

비어-람베르트 법칙이란 무엇입니까?

비어-람베르트(Beer-Lambert) 법칙은 용액이 흡수하는 에너지의 양은 경로 길이와 농도에 비례한다고 명시합니다. 간단히 말해서, 더 농축된 용액은 희석된 용액보다 더 많은 빛을 흡수합니다.

Beer 법칙의 수학적 설명은 다음과 같습니다.

A = ϵ.dc

여기서 ϵ = 몰 흡수율, d = 경로 길이, c = 농도.
몰 흡수율은 주어진 파장에서 빛을 흡수하는 샘플의 능력과 관련된 샘플의 고유한 물리적 상수입니다. ϵ의 단위는 L·mol-1·cm-1입니다.

UV Vis 분광학의 기본 사항에 대해 자세히 알아보려면 METTLER TOLEDO의 "분광광도계 기초 및 응용 가이드"를 다운로드하십시오.

UV/VIS 분광 광도계 - 기초 및 응용 가이드

스캐닝 분광광도계와 어레이 분광광도계의 차이점은 무엇입니까?

UV Vis 분광 광도계는 Beer-Lambert 법칙을 사용하여 UV Vis 영역의 흡광도를 측정하도록 설계된 장비입니다. 이는 큐벳의 시료 용액을 통과하는 빛의 강도를 측정하고 이를 시료를 통과하기 전의 빛의 강도와 비교합니다.

UV Vis 분광 광도계의 주요 구성 요소는 광원, 샘플 홀더, 빛의 다양한 파장을 분리하는 분산 장치 및 적합한 검출기입니다.

기존의 스캐닝 분광 광도계는 정의된 각 파장에서 연속적인 투과율 측정을 수행하는 원리로 작동합니다. 빛은 회절 격자에 의해 서로 다른 파장으로 분리됩니다. 샘플 큐벳은 회절 격자와 검출기 사이에 배치됩니다.

어레이 분광 광도계에서 샘플은 연속체, 즉 빛의 모든 스펙트럼 구성 요소를 동시에 조명하여 서로 다른 파장의 빛을 동시에 흡수합니다. 투과된 빛은 반사 격자에 의해 회절됩니다. 이 장비는 기존 스캐닝 분광 광도계를 사용하여 얻을 수 있는 것보다 더 빠르게 UV Vis 스펙트럼을 획득하는 데 도움이 됩니다.

스캐닝 분광 광도계와 비교하여 어레이 분광 광도계에는 움직이는 부품이 없습니다.

자세한 내용을 알아보려면 "어레이 vs 스캐닝" 백서를 다운로드하세요. 이 백서는 확립된 두 가지 UV Vis 분광 광도계 설정을 비교하고 이들의 성능과 이점을 평가합니다.

백서: 어레이 vs 스캐닝 UV Vis 분광광도계의 비교

2. UV Vis 분광광도계의 교정

분광 광도계는 어떻게 교정됩니까?

분광광도계 장비는 특히 임상, 제약 또는 산업 품질 관리에서 중요한 UV Vis 측정을 위한 사양에 따라 작동해야 합니다. 따라서 정기적으로 성능 검증을 실시해야 합니다. 교정 결과도 기록하고 저장해야 합니다.

Ph. Eur 10 및 USP42 NF37.에 있는 UV Vis 챕터 개정과 관련된 교정의 중요성에 대한 통찰력을 얻으려면 "UV Vis 실험실에서 분광 광도계 교정을 수행하는 방법"을 다운로드하십시오.

백서: UV Vis 실험실은 어떻게 분광광도계 교정(calibration)을 수행합니까?

UV Vis 분광 광도계에 대해 교정해야 할 주요 파라미터

UV Vis 분광 광도계에 대해 교정해야 할 주요 파라미터는 다음 표에 나와 있습니다.

성능 검사

인증표준물질(CRM)

기기 테스트 파라미터

허용 기준

USP 42 NF 37

Ph.Eur. 10

파장 정확도 및

반복성

Ho(ClO ₄ ) ₃ : 10% v/v HClO ₄ 중 ₄ % Ho ₂ O 3

블랭크: 공기

14개의 파장

(240nm – 650nm)

Xe: 2파장(260.6, 528.6nm)

UV(200 – 400nm): ± 1nm

Vis(400~780nm): ± 2nm

(SD) < 0.5nm

UV(< 400nm):

± 1nm

Vis(> 400nm):

± 3nm

광도계

정확성 &

반복성**

K ₂ Cr ₂ O ₇ 인치 0.001M HClO ₄

블랭크 : 0.001M HClO ₄

60mg/L

0A ~ 2A,

235, 257, 313, 350nm

흡광도 ≤ 1A의 경우

정확도 : ± 0.010A

반복성:

SD ≤ 0.005A

흡광도 > 1A의 경우

정확도: ± 1%

반복성:

SD ≤ 0.5%

정확도: ± 0.010 A 또는 ± 1 % 중 더 큰 값

니코틴산

0.1M HCl

블랭크 : 0.1M HCl

12mg/L

0.26A ~ 1.6A

213, 261nm

광도계 선형성

K ₂ Cr ₂ O ₇ 인치 0.001M HClO ₄

블랭크 : 0.001M HClO ₄

6 – 200mg/L, 최대 3.0A,

235, 257, 313, 350nm

측정된 모든 필터는 다음을 충족합니다. 광도 정확도 허용 기준

^R2 > 0.999

니코틴산

0.1M HCl

블랭크 : 0.1M HCl

6~60mg/L, 최대 2.5A

213, 261nm

절차 A에 따른 미광

(SFRM)

1.2%(w/v) KCl/H ₂ O;

10mm 경로 길이

블랭크 : 1.2% w/v KCl/H ₂ O, 경로 길이 5mm

198nm에서 _최대

≥ 0.7A

(해당)

절차 B(SWM)에 따른 미광

1.2%(w/v) KCl/H ₂ O;

10mm 경로 길이

블랭크 : H ₂ O, 경로 길이 10mm

198nm에서 _최대

≥ 2.0A

분해능

n-헥산 내 0.02% v/v 톨루엔

블랭크 : n-헥산/

n-헵탄(Ph. Eur. 10)

_{최대 A,269} /A _최소,267

>1.3

수준은 해당 논문에 명시되어 있습니다.

** Ph. Eur에는 광도 반복성(정밀도)에 대한 사양이 없습니다.

SD - 표준편차

3. 색도의 과학

색도 측정의 기초

색상은 세상을 더욱 흥미롭게 만듭니다. 우리가 물체를 볼 때 물체에서 반사된 빛은 우리 눈에 들어오고 망막에 있는 여러 유형의 광수용체에 의해 수집됩니다. 광수용체의 민감도에 따라 사람마다 같은 색상도 다르게 인식할 수 있습니다.

특정 색상의 정확도를 보편적으로 인정하려면 숫자 값을 지정해야 합니다. 즉, 분광 광도계 및 색도계와 같은 측정 장비는 색상 결정의 정확성과 반복성을 보장하기 위한 값으로 색상 결과를 제공합니다.

분광 광도계는 샘플을 통해 전송되는 파장을 수집하고 필터링하여 색상 데이터를 정량화합니다. 색상을 색상 스케일에 매핑하기 위해 스펙트럼 데이터에 수학 방정식이 적용됩니다.

CIE(Commission Internationale de l'éclairage) 색상 스케일은 색상, 채도, 밝기의 세 가지 파라미터를 사용하여 정의됩니다.

색조(Hue)는 물체의 주요 색상입니다. 기본 색상과 보조 색상이 결합되어 색상이 만들어집니다.
채도(Chroma/Saturation)는 색상이 얼마나 선명한지 또는 흐릿한지를 나타냅니다.
밝기(Lightness)는 색상의 광도입니다(어두운지 밝은지 여부).

각 CIE 색상 시스템은 세 가지 좌표를 사용하여 눈금에서 색상을 찾습니다. 세 가지 기본 색상 척도는 Trisimus CIE XYZ, CIE L*a*b* 및 CIE L*u*v*입니다.

예를 들어 색상을 CIE L*a*b*로 표현하면 다음과 같습니다.

L*은 밝기를 정의합니다.
a*는 빨간색/녹색 값을 나타냅니다.
b*는 노란색/파란색 값을 나타냅니다.

CIE L*a*b* 색상 척도를 사용하면 그림에 있는 장미의 빨간색 좌표는 다음과 같습니다.

L* = 29.00, a* = 52.48, b* = 22.23

색상 측정의 기본 사항에 대해 자세히 알아보려면 가이드를 다운로드하세요.

UV/VIS 분광광도법을 이용한 색상 측정의 기본

색도 및 Application

색상은 즉각적인 인식을 위한 핵심 요소입니다.

소비자에게 전반적으로 성공적인 시각적 경험을 제공하는 것은 구매 결정에 영향을 미칠 수 있습니다. 따라서 색상은 브랜드 아이덴티티와 제품 일관성을 정의하는 데 중요합니다.

산업 표준에 따라 제품을 고유하게 정의하기 위해 다양한 색상 스케일이 설정됩니다. 이러한 스케일에는 다음이 포함됩니다.

스케일	표준	Application
세이볼트(Saybolt)	ASTM D156, ASTM D6045	연료(등유, 휘발유, 경유, 나프타 등)가 오염되었거나 보관 중에 품질이 저하되었는지 확인
APHA/Pt-Co/Hazen	ASTM D1209	물, 화학, 석유 및 플라스틱 산업에서 순도 검사를 위한 지표로 사용되는 황색도 지수
가드너(Gardner)	ASTM D1544/D6166, DIN EN ISO 4630-2	가열을 통해 색상을 얻은 수지, 지방산, 바니시, 건성유 등의 제품을 테스트하는 데 사용
시엘랩	DIN EN 11664-4, DIN 5033-3, 4630, ASTM Z 58.7.1 DIN 6174	향료 및 향수, 식품 및 음료 산업의 품질 관리 CIELab 색상 측정 - UV Vis 분광학
EBC	MEBAK 방법 2.13.2, EBC 방법 8.5, EBC 방법 9.6	맥주, 맥아, 카라멜 등의 EBC 단위로 색상 강도 및 탁도(안개) 측정
USP/EUP	USP-24 모노그래프 631, EP 방법 2.2.2	약물의 품질 관리
Hess-Ives	DGK 시험 방법 F 050.2	화학물질 및 계면활성제 액체를 테스트하는 데 사용 (주로 화장품 산업에서)

4. UV Vis 분광광도계를 이용한 마이크로볼륨 분석

UV Vis 분광학에서 마이크로볼륨 분석을 수행하는 방법은 무엇입니까?

마이크로볼륨 분광 광도계는 1 µl 만큼 낮은 샘플 볼륨을 측정합니다. 샘플 내 핵산의 농도는 일반적으로 밀리리터당 나노 또는 마이크로그램 정도입니다.

이러한 마이크로볼륨을 희석하고 정확한 결과를 얻는 것은 어렵습니다. 따라서 희석 없는 미세분석은 핵산의 다운스트림 분석에 중요합니다.

핵산을 분석하는 동안 미량 샘플은 받침대 표면의 미세한 구획으로 피펫으로 옮겨집니다. 램프 소스의 광선은 광섬유에 의해 마이크로 볼륨 플랫폼으로 안내됩니다. 경로 길이가 1밀리미터 단위로 줄어들기 때문에 다중 희석 없이 더 높은 농도의 분석물질을 정확하게 분석할 수 있습니다.

마이크로볼륨 시스템은 샘플의 고유 특성(예: 표면 장력)과 함께 광섬유 기술을 사용하여 샘플을 받침대 플랫폼에 유지하고 낮은 볼륨에서 샘플의 실시간 흡광도를 결정합니다.

이러한 장점을 통해 미량 분석은 생체분자 분석을 위한 이상적인 선택이 됩니다.

미량 분석에 대한 팁과 요령을 알아보려면 온디맨드 웹 세미나 "핵산 분석에서 우수한 UV/VIS 실습을 통해 작업 흐름 정확도 극대화"에 참여하십시오.

핵산 측정 프로세스: GUVP를 통해 정확도 극대화

핵산의 품질 관리
핵산 정량화는 NGS(Next-Generation Sequencing), PCR(Polymerase Chain Reaction), Real-Time PCR(정량적 PCR, qPCR), 클로닝 및 형질주입(transfection) 등 많은 분자 생물학 분석에서 정확하고 신뢰할 수 있는 결과를 얻기 위한 필수적인 분석 전 방법입니다.

핵산의 순도와 농도를 측정하여 핵산의 정성적, 정량적 제어를 수행할 수 있습니다.

DNA 분석 방법
A260은 뉴클레오티드 농도의 상관관계를 제공하고 A280은 잔류 단백질의 농도 상관관계를 제공합니다. 아미노산 티로신과 트립토판은 280nm에서 흡수되고 페닐알라닌은 260nm에서 잘 흡수됩니다. 이를 통해 직접 흡광도 측정을 사용하여 DNA 순도에 대한 비율 A260/A280을 계산할 수 있습니다. 좋은 품질의 DNA는 A260/A280 비율이 1.7–2.0입니다.

단백질 정량 분석
총 단백질 정량의 다양한 방법에는 A280, BCA(Bicinchoninic acid), Bradford, Lowry, Pierce 및 기타 새로운 분석법이 포함됩니다. 용액 내 단백질은 방향족 고리가 있는 아미노산으로 인해 280nm에서 최대값을 가지며, 펩타이드 결합으로 인해 약 220nm에서 최소값을 갖습니다.

농도는 Warburg 공식을 사용하여 계산됩니다.

단백질 농도(mg/ml) = 1.55 X(A280 판독값) – 0.76 X(A260 판독값)

UV Vis 분광법을 사용한 DNA 분석에 대해 자세히 알아보려면 Application Editorial "260/280 비율: 단백질 오염 지표"를 다운로드하세요.

Nucleic Acid - UV Vis Spectroscopy

5. Good Laboratory Practice

UV Vis 측정 및 교정에서 흔히 발생하는 오류는 무엇입니까?

오류를 방지하기 위해 예방 조치를 취하면 UV Vis 측정의 우수한 정확도와 정밀도를 얻을 수 있습니다. UV Vis 측정 시 고려해야 할 일반적인 오류 위험은 다음과 같습니다.

스펙트럼 특성. 스펙트럼 특성화는 교정 프로세스 중에 수행됩니다. 잘못된 결과를 초래할 수 있는 주요 요인은 파장 정확도, 스펙트럼 대역폭, 미광 및 선형성입니다.
광도 특성. 광도 특성에는 광원의 분광 감도, 광원 및 검출기의 온도에 따른 감도 등이 포함됩니다.
광학적 상호작용. 램프 소스의 방사선은 큐벳 재료와 상호 작용하여 샘플 흡광도의 강도를 변경할 수 있습니다. 올바른 큐벳 재료를 선택하면 이러한 광학적 상호 작용을 피할 수 있습니다.
기타 요인. 온도, 라인 전압 변동, 진동, 오염 또는 광도계에 의한 샘플 가열과 같은 다른 요인도 측정에 부정적인 영향을 미칩니다.

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모든 오류를 피할 수는 없지만 더 나은 결과를 위해 오류를 최소화할 수 있습니다.

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UV/VIS 분광학에 대한 신뢰할 수 있는 결과

큐벳에 대해 알아야 할 모든 것

분석에 적합한 큐벳을 선택하는 방법은 무엇입니까?

올바른 큐벳을 선택하려면 샘플과 장비에 따라 올바른 재료와 올바른 크기를 선택해야 합니다.

큐벳의 재질은 주어진 파장에서 충분한 투과율을 가져야 합니다. 큐벳 벽의 빛 감쇠는 분석 결과에 영향을 주어서는 안 됩니다. 유리 큐벳은 방사선을 흡수하므로 370nm 미만의 분석을 위한 UV 영역에서는 사용되지 않습니다. 보이는 영역에서만 사용하는 것이 좋습니다.

다음 차트는 큐벳의 사용 가능한 전송 범위를 제공합니다.

재료	이론적인 전송 범위 (nm)
원적외선 석영	170-2700
광학유리	320-2500
근적외선 석영	220-3800
UV 실리카	220-2500
UV 플라스틱	220-900
일회용 PS 셀	340-750
일회용 PMMA 셀	285-750

큐벳의 크기도 측정 기능에 영향을 미칩니다. 큐벳의 공칭 방사선 경로 길이는 10 mm입니다. 샘플에 따라 길이는 1 mm에서 100 mm까지 다양합니다.

표준 큐벳은 연구 중인 대부분의 샘플에 사용할 수 있습니다. 일반적인 흡수 및 형광 큐벳의 외부 베이스는 12.5 mm x 12.5 mm, 높이는 45 mm, 내부 치수는 10 mm x 10 mm입니다.

긴 경로 큐벳(경로 길이가 10 mm를 초과하는 큐벳)은 시료가 너무 묽거나 측정 과정 중에 시료가 기화되거나 화학적 변화를 겪는 경우에 사용됩니다.

단경로 큐벳(경로 길이가 10 mm 미만인 큐벳)은 흡광도가 높고 희석이 어려울 때 사용됩니다.

큐벳을 올바르게 취급하는 방법은 무엇입니까?

큐벳을 다룰 때는 항상 반투명한 면을 사용하여 큐벳을 옮기십시오. 지문이 상당한 흡광도를 유발하여 정확성에 영향을 줄 수 있으므로 투명한 광학 표면을 손가락으로 만지지 마십시오.

큐벳을 채우기 위해 유리 파스퇴르 피펫을 사용하지 마십시오. 광학 표면이 긁혀 추가 간섭이 발생할 수 있습니다. 일회용 플라스틱 팁이 있는 피펫을 권장합니다.

큐벳의 청결도는 결과에 큰 영향을 미치므로 이를 매우 중요한 요소로 고려해야 합니다.

석영 큐벳을 철저하게 세척하려면 다음 단계를 권장합니다.

큐벳을 세척액에 담급니다.
세척액을 제거하고 큐벳을 탈이온수로 헹굽니다.
단백질의 경우를 제외하고 큐벳을 에탄올이나 아세톤으로 세척합니다(아래 표 참조).
보푸라기가 없는 티슈로 큐벳을 닦은 후 공기 건조 또는 오븐 건조로 건조시킵니다.

다음 차트는 큐벳의 사용 가능한 전송 범위를 제공합니다.

수용액

유기 분자

입자 제거가 어려움

단백질

중금속

지방산

세척 용액

3M HCl과 에탄올의 부피가 동일합니다.

50% 질산으로 세척

농축 HNO ₃ 또는 2M HCl

에탄올과 3M HCl의 부피가 동일합니다.

트립신으로 실온에서 배양

(에탄올, 아세톤은 세척을 권장하지 않습니다.)

황산 2M 및 50% 탈이온수의 동일한 부피

왕수

IPA와 탈이온수의 동일한 부피

담그는 시간*

10 분

30 초

밤새

20 분

닦아냄

*표에 명시된 담금 시간은 대략적인 추정치입니다. 그러나 얼룩/오염 물질이 제거될 때까지 큐벳을 담그는 것이 좋습니다.

유리 큐벳은 아세톤이나 에탄올로 큐벳을 헹구고 물로 헹구어 세척할 수 있습니다. 공기 건조가 권장됩니다.

플라스틱 큐벳은 탈이온수로 여러 번 세척할 수 있습니다. 플라스틱 큐벳을 화학 물질로 세척하는 것은 권장되지 않습니다.

실험실 장비를 깨끗하게 유지하기 위한 팁과 요령이 담긴 포스터 컬렉션을 다운로드하세요.

실험실 장비 세척: 결과 및 안전성 개선을 위한 모범 사례

마이크로볼륨 분광 광도계 사용에 대한 모범 사례

샘플 준비
희석된 농도의 생물학적 시료의 경우 기기 감도가 낮을 수 있습니다. 이러한 샘플의 감도를 높이려면 더 높은 농도의 샘플을 사용하는 것이 좋습니다. 마이크로 볼륨 측정에는 일반적으로 1-2 µl의 샘플 볼륨이 필요합니다. 샘플을 채취하려면 보정된 피펫을 사용하십시오. 분석을 위해 균질한 시료를 준비하고 채취하는 데 주의를 기울여야 합니다.

마이크로볼륨 플랫폼 청소
마이크로볼륨 받침대 표면과 거울이 제대로 청소되었는지 확인하십시오. 탈이온수를 사용하여 보풀 없는 티슈로 표면을 닦아내기만 하면 됩니다. 완충액, 세제 또는 끈적한 샘플을 사용하는 경우 다음 샘플을 진행하기 전에 표면을 여러 번 청소하십시오.

플랫폼에 샘플 놓기
기포 형성을 방지하기 위해 천천히 그리고 흔들리지 않게 샘플을 표면에 놓습니다.

감지 한계 내에서 작업
장비의 최저 및 최고 검출 한계를 파악하고 해당 범위 내에서 작업하십시오.

정확한 UV Vis 측정을 위한 일반 사례

샘플을 준비하고 큐벳이나 마이크로볼륨 플랫폼에 피펫팅하는 동안 주의하십시오. 샘플은 균질해야 합니다.
시료에 부유 고체 입자가 있으면 빛이 산란될 수 있습니다. 이러한 경우 주사기 필터를 사용하여 샘플을 필터링하십시오.
샘플 홀더의 z 치수를 고려하여 큐벳에 샘플을 채웁니다. 이렇게 하면 빛이 샘플을 통과하게 됩니다. z 치수는 큐벳 바닥에서 광선이 샘플을 통과하는 높이까지의 거리입니다.
측정할 때마다 보풀이 없는 티슈로 큐벳을 청소합니다. 매번 새로운 티슈를 사용하십시오.
샘플 준비에 사용된 것과 동일한 용매/용액 완충액을 블랭크로 사용합니다.

6. 다양한 산업 분야에서 UV Vis 분광학의 Application은 무엇입니까?

UV Vis 분광법은 다양한 산업 분야에서 폭넓게 응용할 수 있는 다목적 분석 기술입니다. 다양한 산업 분야에서 UV Vis 분광학의 중요한 Application은 다음과 같습니다.

식품 및 음료

UV Vis 분광법은 식품 및 음료 제품의 품질과 구성을 결정합니다. 식품의 색상(예: 와인), 맛, 향을 분석하고 오염 물질이나 불순물의 존재를 감지하는 데 사용할 수 있습니다.

제약

UV Vis 분광법은 약물 및 기타 의약품의 순도, 농도 및 정체성을 분석합니다. 또한 시간이 지남에 따라 의약품의 안정성을 모니터링하는 데에도 사용됩니다.

화장품

배합용 제제의 광안정성 평가, 자외선 차단제의 입자 특성화, 색 지수 평가, 불순물 검출(향수 산업), 광학 특성 연구, 염료, 항산화제의 정량화 등

석유화학

원유 특성화, 아스팔텐 유분 계산, 방향족 함량 지수 공식화, 원유 품질 비중, 황 함량, 힐데브란트 용해도 계수 계산. (역청, 중유 및 셰일유, 유동 촉매 분해, 코크스화 또는 석탄 액화에서 나오는 오일로 확장)

화학

화학적 특성 결정, 완제품의 최종 품질 평가, 폴리머 구성 연구, 폐수 적격성 평가, 순도 및 염색 효율 결정, 폴리머/염료의 광촉매 분해, 토양 또는 물의 농약 잔류물

생명공학

핵산, 단백질(A280, BCA, Biuret, Bradford Lowry, OD 600)의 농도 및 순도, 미생물 세포 배양 측정, 단백질 변성, 동역학 연구(효소 활성), 혈액, 혈장, 혈청 등 생물학적 시료

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7. FAQ

분광학의 종류는 무엇입니까?

다양한 분광 기술은 주로 사용하는 방사선, 에너지와 재료 간의 상호 작용, 사용되는 재료 유형 및 용도에 따라 구별됩니다. 화학 분석에 일반적으로 사용되는 분광학 기술에는 원자 분광학, 자외선 및 가시 분광학(UV Vis 분광학), 적외선 분광학, 라만 분광학 및 NMR(핵자기 공명)이 있습니다.

분광법 종류	방사선 종류	상호작용	파장
ϒ선 분광법	ϒ선	원자핵	< 0.1nm
X선 형광 분광법	X선	Inner shell 전자	0.01~2.0nm
진공 UV 분광법	자외선(UV)	이온화	2.0 – 200nm
UV Vis 분광법	UV Vis	Valance 전자	200 – 800nm
적외선 및 라만 분광법	적외선	분자 진동	0.8 – 300mm
마이크로웨이브 분광법	전자레인지	분자 회전	1mm ~ 30cm
EPR(전자 상자성 공명) 분광학	전자레인지	전자 스핀(Electron spin)	1mm ~ 30cm
NMR(핵자기 공명) 분광학	무선 전파	핵스핀(Nuclear spin)	0.6 – 10m

UV 영역의 다양한 분자 상호작용은 무엇입니까?

UV 광의 흡수로 인해 낮은 에너지 레벨에서 높은 에너지 레벨로 전자가 전환됩니다. 유기 분자의 자외선 흡수는 낮은 여기 에너지의 원자가 전자를 포함하는 특정 기능 그룹(발색단)으로 제한됩니다. UV 흡수로 인해 발생하는 분자 전이/상호작용은 다음과 같습니다.

π- π* (파이-파이스타 전이) – 결합에서 반결합 오비탈로
n - π* (n-파이스타 전이) – 비결합에서 반결합 오비탈로

이러한 전이에는 π 전자를 제공하기 위해 분자 내에 불포화 그룹이 필요합니다.

σ(결합)에서 σ*(반결합)으로의 전이에는 더 높은 에너지가 필요하므로 UV Vis 분광법을 사용하여 감지할 수 없습니다.

기능 그룹은 스펙트럼에 어떤 영향을 미칩니까?

자외선/가시광선을 흡수하지 않는 하나 이상의 비공유 전자쌍을 가진 원자를 포함하는 작용기를 생각해 보세요. 그러나 이 작용기가 발색단에 부착되면 흡수 강도와 파장이 변경됩니다. 이 현상을 조색소(auxochrome) 또는 색 강화 그룹(color-enhancing group)이라고 합니다.

조색소의 존재로 인해 피크 또는 신호의 위치가 더 긴 파장으로 이동하게 되는데, 이를 수변색성 또는 적색 이동이라고 합니다. 수변색 그룹에 기여하는 작용 그룹은 메틸, 하이드록실, 알콕시, 할로겐 및 아미노 그룹과 같은 치환체입니다.

피크 또는 신호의 위치 이동을 더 짧은 파장으로 유발하는 조색소를 저색소성 또는 청색 이동이라고 합니다. 실제로, 발색단과 조색단의 조합은 서로 다른 흡수 최대값(λ _max )을 갖는 새로운 발색단처럼 거동합니다. 예를 들어, 벤젠은 256nm에서 _λmax를 나타내는 반면, 아닐린은 280nm에서 _λmax를 나타냅니다. 따라서 NH ₂ 그룹은 조색소로 작용하여 λ _max 를 더 큰 값으로 이동시킵니다.

UV Vis 분광법에서 스펙트럼 대역폭과 분해능의 차이점은 무엇입니까?

분광 광도계의 스펙트럼 대역폭(SBW)은 단색 장치 시스템의 물리적 슬릿 폭 및 광학 분산과 관련이 있습니다. 분해능은 빛을 유한하고 뚜렷한 파장 영역으로 분리하고 각 유한 영역을 구별하는 장비의 능력입니다. 스펙트럼 대역폭은 일반적으로 스캐닝 장비에 사용되는 반면 분해능은 일반적으로 어레이 장비에 사용됩니다.

대부분의 약전 정량 목적의 경우 2nm 미만의 스펙트럼 대역폭이면 충분하며 비율에 대한 허용 기준은 1.3입니다. 스펙트럼 분해능은 스펙트럼 대역폭과 비교하는 데 사용할 수 있습니다.

표는 헥산에 용해된 톨루엔과 이에 상응하는 SBW를 사용하여 측정한 METTLER TOLEDO의 UV/VIS Excellence 분광 광도계의 분해능을 보여줍니다.

기기	스펙트럼 분해능	등가 SBW(nm)
UV5	> 1.5	< 2.0
UV5바이오	> 1.5	< 2.0
UV5나노	> 1.7	< 1.5
UV7	> 1.9	≤ 1.0

UV Vis 분광 광도계에 사용되는 다양한 광원은 무엇입니까?

가장 좋은 광원은 모든 자외선 및 가시광선 파장에 걸쳐 낮은 노이즈와 함께 우수한 강도를 제공하고 장기간 안정성을 제공하는 광원입니다. 아래에 언급된 바와 같이 일반적으로 사용되는 다양한 광원이 있습니다.

광원	파장 범위 (nm)	범위	수명
텅스텐 필라멘트 램프	350 – 2500	VIS + IR	3,000시간
중수소 아크 램프	190 – 400	자외선	1,000시간
수소램프	190 – 400	자외선	1,000시간
크세논 플래시 램프	190 – 1100	UV + VIS + NIR	5,500시간*

* 상시 작동 시 50Hz 플래시에 해당

회절 격자가 프리즘보다 어떻게 더 나은가요?

프리즘과 회절 격자는 전형적인 분산 요소입니다. 프리즘은 파장에 따른 물질의 굴절률 차이로 인해 분산이 이루어집니다. 그러나 회절격자는 간섭으로 인한 파장별 회절 방향의 차이를 이용합니다. 프리즘과 회절 격자 모두 분석을 위해 빛 스펙트럼을 다양한 색상으로 확산시킬 수 있습니다. 그러나 회절 격자는 빛의 색상에 덜 민감하며 프리즘보다 더 넓은 각도에 걸쳐 색상을 퍼뜨릴 수 있습니다. 프리즘의 유리는 가시광선에 대해서는 투명하지만 스펙트럼의 적외선 및 자외선 부분의 빛을 흡수하고 차단합니다. 인치당 수백 개의 선이 있는 회절 격자는 가시 스펙트럼 중간의 빛을 최소 20도만큼 편향시킬 수 있습니다. 유리 프리즘의 편향각은 일반적으로 이보다 훨씬 작습니다.

UV Vis 분광법으로 어떤 무기 화합물을 측정할 수 있나요?

분자가 작용기나 결합을 갖고 있거나 색상 복합체를 생성하는 경우 UV Vis 분광법을 사용하여 분자를 분석할 수 있습니다. 무기 화합물은 작용기나 결합을 포함하지 않기 때문에 이를 분석하는 일반적인 방법은 적합한 화합물과의 반응입니다. 이는 가시 영역에서 흡광도를 측광적으로 측정할 수 있고 실제 농도와 상관 관계가 있는 색상 복합체를 생성합니다. 예를 들어, 철은 일반적으로 1,10-펜트롤린과의 반응으로 분석되어 붉은색 복합체를 생성합니다. 복합체의 흡광도를 570 nm에서 측정하여 철 농도를 추정합니다.

싱글 빔과 이중 빔 분광 광도계는 어떻게 다릅니까?

싱글 빔과 이중 빔 분광 광도계의 주요 차이점은 다음과 같습니다.

싱글 빔 분광 광도계: 광원의 단일 빔이 샘플을 통과합니다.

이중 빔 분광 광도계: 광원에서 나오는 광선은 두 부분으로 나뉩니다. 한 부분은 샘플을 통과하고 다른 부분은 기준을 통과합니다.

이중 빔 분광 광도계의 빔 분할은 두 가지 방법으로 이루어집니다.

부분적으로 투과하는 거울이나 이와 유사한 장치를 사용하여 정적으로
움직이는 광학 및 기계 장치를 사용하여 빔을 감쇠

UV Vis를 사용하여 고체 고분자 필름을 분석하는 방법은 무엇입니까?

고체 시료의 분석은 주로 흡광도, 투과도, 반사율을 추정하여 수행됩니다. 고체 고분자에 대해 측정되는 일반적인 파라미터에는 투과율 %, 차단 파장 및 황색도 지수가 포함됩니다. 샘플은 고체 샘플용으로 특별히 설계된 홀더에 장착되며 액체 샘플과 동일한 방식으로 판독됩니다. 고체 샘플 홀더를 사용하면 필름이나 유리와 같은 고체 샘플을 측정할 수 있습니다.

온도가 UV Vis 분석에 영향을 미치나요?

온도는 흡광도 값에 영향을 미칩니다. 서로 다른 용매는 서로 다른 온도에서 서로 다른 상호 작용을 겪습니다. 온도 변화로 인해 변경되는 솔루션 파라미터는 다음과 같습니다.

반응 속도. 온도가 상승하면 속도가 변합니다. 이로 인해 샘플 활동이 변경될 수 있습니다. 효소/생분자 반응은 온도에 매우 민감합니다.
용질의 용해도. 용해도는 온도 변화에 영향을 받습니다. 용해도가 낮으면 흡수가 부정확해질 수 있습니다.
용매의 팽창 또는 수축. 이는 용액의 농도 변화로 이어질 수 있으며 흡광도는 농도와 선형적으로 관련되어 있으므로 흡광도에 영향을 미칠 수 있습니다.
슐리렌(Schlieren) 효과. 이 효과는 온도 변화에 따라 발생할 수 있으며, 이는 실제 흡광도를 변화시킬 수 있는 일련의 대류로 이어집니다.

광도 노이즈, 파장 정확도/반복성, 광도 반복성 및 미광과 같은 광학 성능 매개변수는 10 – 40 °C 범위 내 온도의 영향을 받지 않습니다.

반면, 광도 분해능(톨루엔/헥산 비율) 및 광도 정확도 파장(HClO ₄ 의 K ₂ Cr ₂ O ₇ )과 같은 광학 파라미터는 10 – 40 °C 내에서 0.014 ~ -0.034/단위 범위의 온도 의존성을 나타냅니다.

UV Vis 분광 광도법의 온도 제어는 CuveT 및 CuvetteChanger와 같은 고성능 온도 조절 시스템을 사용하여 달성할 수 있습니다. 여기에서 자세히 알아보세요 .

미광(Stray Light)이란 무엇입니까?

미광은 기기의 광원이 아닌 광학 경로를 따르지 않고 해당 파장에서 편차를 일으키는 검출기에 도달하는 빛으로 정의됩니다. 따라서 감지기에 의해 측정된 빛의 강도는 실제보다 높습니다. 반대로 이는 측정된 흡광도가 미광의 영향으로 감소하기 때문에 실제 흡광도보다 낮다는 것을 의미합니다. 이 효과는 흡광도 값이 높을수록(샘플 농도가 높을수록) 더욱 두드러집니다.

미광의 기원과 정확한 측정에 대해 자세히 알아보려면 백서를 다운로드하세요.