분광광도계-단색화 장치

단색화장치는 빛을 각 성분으로 분산시키고 좁은 띠의 파장을 택하여 시료로 보낸다. 여기에 프리즘이나 회절발이 이용된다.

회절발이란 일련의 선들이 촘촘히 그려져있는 반사성, 투과성 광학 부품으로 간단히 CD와 비슷하다고 생각하면 된다. 입구슬릿으로 들어온 빛은 회절발에서 파장별로 다른 각도로 반사된다. 이렇게 회절발에 의해서 빛이 구부러지는 현상을 회절이라고 한다. 회절발은 반복거리가 d인 평행한 홈이 촘촘히 그려져 있다. 빛이 각각의 홈에서 반사될 때 홈은 복사원으로 작용하여 인접한 빛과 위상이 같은 빛만 강화된다. 이때 회절발 은 nλ=d(sinθ+sinφ)을 만족시킨다. θ는 입사각, φ는 반사각이다.

반면 프리즘을 이용하는 경우 빛이 구부러지는 것이며 굴절이라고 한다.

분리능이란 인접한 봉우리들을 분리하는 능력의 척도이다. 분리능이 클수록 분리하게 되는 빛의 파장 차이(Δλ)는 작아진다. 참고로 두 봉우리 사이 골의 높이가 봉우리 높이의 약 3/4가 될 때 분리되었다고 정의한다.

분산이란 Δλ차이가 있는 파장을 각 Δφ의 차이로 분리시키는 능력이다.

단색화 장치에서 좁은 띠를 갖는 파장을 선택하기 위해서 출구 슬릿의 폭을 좁게 해야 하는데, 그만큼 검출기에 도달하는 에너지가 감소된다. 즉 가깝게 인접한 흡수띠의 분리능은 신호 대 잡음 비가 감소되는 대가로 얻어진다. 각 회절발은 제한된 파장 범위에서 최적하되어있어 분광 광도계는 여러가지 회절발을 이용할 수 있다.

넓은 출구 슬릿에서는 검출기에 도달하는 에너지가 증가하고 신호대 잡음비를 높이므로 정밀도가 높아진다. 그러나 띠너비가 측정하려는 봉우리 너비보다 크면 봉우리 모양이 일그러지므로 가능한 최대의 빛이 검출기에 도달하도록 스펙트럼이 허용되는 정도로 띠넓이를 선택한다. 단색화 장치의 띠너비는 봉우리 모양이 적게 일그러지도록 보통 흡수 봉우리의 1/5 정도 넓이가 되도록 한다.

떠돌이빛에 의한 오차는 흡광도가 높을 때 매우 커지므로 밀폐해야 한다.

신호의 넓은 띠는 필터를 이용하여 거를 수 있다. 출구슬릿을 통해 λ, 1/2λ. 1/3λ. 1/4λ 등이 함께 방출되므로 이들을 제거하려면 필터를 이용한다. 간단한 필터는 색유리로서 색을 띠는 물체가 스펙트럼의 넓은 부분을 흡수하고 나머지 부분은 통과하게 된다.