유도결합플라즈마 분광분석 문의: ☎ 031-299-6751, 권미리내 연구원
1. 유도결합플라즈마분광분석(ICP) 원리
유도 결합 플라즈마 분광분석 (Inductively Coupled Plasma Spectrometry, ICP)은 원자 및 원소 분석을 위한 고성능 분석 기술 중 하나로, 주로 원자 스펙트럼에서 원소의 양적 및 질적 정보를 측정하는 데 사용됩니다. ICP 분석은 미량 원소 분석을 위한 매우 민감하고 정확한 기술로, 화학, 환경, 지질학, 식품 과학, 의학 등 다양한 분야에서 사용됩니다. 이 기술은 다중 원소 분석이 가능하며, 원자 및 원소의 정성 및 정량 정보를 제공하여 연구 및 품질 통제 분야에서 중요한 도구로 활용됩니다. ICP의 분석은 아래와 같은 과정을 거칩니다.
플라즈마생성
ICP 분석의 핵심은 고온 및 고에너지 플라즈마를 생성하는 것입니다. 이를 위해 아르곤 가스가 사용됩니다. 아르곤 가스는 플라즈마 토치로 향하며, 이때 고주파 전류가 인덕터 코일을 통해 가해집니다. 인덕터 코일의 고주파 전류는 아르곤 가스를 가열하고 이온화시키는 역할을 합니다.
플라즈마 활성화
아르곤 가스가 높은 온도로 가열되면 가스 분자가 이온화되고, 이온화된 가스가 전체적으로 플라즈마를 형성합니다. 이 플라즈마는 매우 고온 (약 5,000-10,000°C) 및 고에너지 환경을 제공하며, 시료 분석을 위한 이상적인 조건을 제공합니다.
시료 산소화
ICP 분석을 위한 시료는 일반적으로 액체 상태에서 입사됩니다. 시료는 플라즈마로 이송되면서 고온에서 증발하고 분해됩니다. 이 과정을 통해 시료 내의 원소는 이온화되고 원자로 분해되며, 이러한 상태에서 스펙트럼을 생성합니다.
원자스펙트럼 발생
이온화된 원소는 다시 중성 상태로 복원됩니다. 이 때 원소는 고유한 원자 스펙트럼을 방출합니다. 각 원소는 고유한 파장을 가지며, 이 파장은 원소 식별을 가능하게 합니다.
스펙트럼 분석
발생한 원자 스펙트럼은 분광계를 통해 측정됩니다. 분광계는 다양한 원소의 파장을 분리하고 감지합니다. 감지된 신호는 컴퓨터 소프트웨어를 통해 처리되며, 각 원소의 풍부한 정보, 특히 양적 정보를 제공합니다.
< Schematic Diagram of ICP Plasma Torch >
2. 분석기기 종류
| 구분 | 내 용 |
|---|---|
|
ICP-OES (Optical Emission Spectrometry) |
라디오 주파수의 전류가 흐르는 코일에 의해 유도된 자기장의 결합된 플라즈마를 이용해 최외각 전자를 들뜨게 만들어 이로부터 방출되는 복사선을 분광시켜 화학분석에 이용하는 방법으로 스펙트럼선들의 파장 및 방출세기로부터 시료 중에 들어있는 미량원소의 농도를 측정하는 분석기기 |
|
ICP-MS (Mass Spectrometry) |
고온의 ICP 소스와 질량분석기를 결합한 형태. 기존의 ICP원자화 장치가 시료 중의 원소원자를 이온으로 변환시킨 후에 질량분석관(MS)에 의해서 이온을 분리하고 검출하는 기기 |
3. 시험법
| 규격번호 | 규격명 | 비고 |
|---|---|---|
|
KS M 0025 |
질량분석방법 통칙 |
- |
|
식품의약품안전처 고시 제 2021-25호 |
건강기능식품의 기준 및 규격 제4.건강기능식품 시험법 |
KOLAS인증(건강기능식품) |
|
식품의약품안전처 고시 제 2022-16호 |
식품의 기준 및 규격 제8.일반시험법 |
KOLAS인증(식품) |
|
ISO 11885 |
Water quality-Determination of selected elements by inductively coupled plasma optical emission spectrometry(ICP-OES) |
KOLAS인증(수질) |
|
KS I ISO 11885 |
수질－유도 결합 플라즈마 원자 발광 분광법(ICP-OES)에 의한 선택 원소 측정방법 |
KOLAS인증(수질) |
4. 보유장비 스펙
*장비명을 선택하시면 상세스펙을 확인 할 수 있습니다.
| 장비명 | 단축명 | 모델명 | 제조사 | 비고 |
|---|---|---|---|---|
|
유도결합플라즈마 분광분석기2 |
ICP-OES 2 |
AVIO 550Max |
PerkinElmer |
100ppm |
| 유도결합플라즈마 분광분석기 | ICP-OES | Agilent 5100 | Agilent | |
| 유도결합플라스마 질량분석기 | ICP-MS | NexION 2000B | PerkinElmer |
5. 활용 및 연구분야
| 연구분야 | 내 용 |
|---|---|
|
환경분석 |
지하수, 표면수, 폐기물, 대기 등 다양한 환경 샘플에서 금속 및 비금속 원소의 농도를 정량 |
|
식품 및 농업 |
농산물에서 중금속 및 미량 원소의 농도를 측정하여 식품 안전을 보장하고 농산물 품질을 개선 |
|
지질학 및 광물학 |
지하수 및 지반에서 미량 원소의 농도를 분석하여 지질학 연구 및 자원 관리 |
| 의학 및 생물학 | 혈청, 요, 조직 등의 생체 샘플에서 금속 원소 및 미량 원소를 분석하여 의학적 연구 및 진단 |