원적외선 영역에서 혈중성분들의 분광 특성이 존재함이 확인되면서 이 영역의 빛을 이용한 혈중 성분의 정량 분석을 통한 진단기술 개발이 활발히 진행되고 있다1). 특히 원적외선 영역에서 특정 파장에서의 반응성을 이용한 여러 방법들 중 photo-Acoustic을 이용한 방법이 여러 가지로 연구되어지고 있다. (2) 현재 수용액 상태의 혈중 성분들의 원적외선 분광 특성을 연구하였으며, 이를 이용한 혼합 성분들의 흡수 spectrum 정량-정성 분석이 가능하며, 이러한 특성을 이용하여 non-invasive로 이용 가능한 분광법을 연구 진행 중이다. (중략)
본 연구에서는 산소의 흡수선을 검출하는 레이저 흡수 분광 시스템을 사용하여 좁은 시험 구간 내의 공기 밀도가 측정되었다. 13156.28과 13156.62 cm-1에 존재하는 산소의 흡수선 한 쌍이 측정되었다. 높이 40 mm를 가지는 기체 챔버가 좁은 시험 구간으로 사용되었다. 레이저 진행 경로를 확장하여 흡수 세기를 증폭시키기 위해 삼각 나선 형태의 레이저 광경로가 기체 챔버 내에 구성되었다. 잘 알려진 로그 증폭기와 2차 증폭기를 사용하여 흡수선 신호를 전기적으로 증폭하였다. 로그 증폭기 이후 신호 포화 방지 및 노이즈 억제를 위해 AC 커플링이 적용되었다. 로그 증폭기 회로구성을 고려하여 출력 신호로부터 파수별 흡광도를 계산하는 과정이 소개되었다. 이론적으로 계산된 파수별 흡광도를 실험적으로 측정된 파수별 흡광도에 선 맞춤하여 공기의 밀도가 측정되었다. 부르돈 압력계를 사용하여 기체 챔버 내에 상온과 10~100 kPa 범위 내에서 다양한 압력을 가지는 시험 조건들이 만들어졌다. 삼각 나선 형태의 광경로 및 로그 증폭기를 사용한 흡수 신호 증폭을 통해, 16 %의 오차 이내에서 좁은 시험 구간의 공기 밀도가 측정될 수 있음이 확인되었다.
철광석 중에 존재하는 미량 금속원소들을 분석하는 방법을 제시하였다. 분석방법은 ammonium pyrrolidinedithiocarbamate(APDC)-methyl isobutyl ketone(MIBK) 추출계와 원자흡수 분광법(AA)를 이용하였다. 철이 유기층으로 추출되는 것을 막기 위하여 가리움제로서 코발트, 니켈 및 구리의 분석시에는 pH $8{\sim}10$에서 citrate를, 그리고 망간 및 구리의 분석시에는 pH 6{\sim}7$에서 tiron을 가하였다. MIBK의 물에 대한 용해도를 줄이기 위해 NaCl을 염석제로 가하였다. 금속 추출용액의 안정도를 증가시키기 위한 방안으로 MIBK 금속 추출물을 질산 수용액으로 역추출하는 것을 검토하였다.
불꽃 원자 흡수 분광법의 Micro Sampling Technique을 이용하여 염의 농도가 높고, 양이 제한된 시료중에 미량으로 함유된 Cu, Zn 및 Fe의 분석을 시도하였다. 최적기간 및 분석조건을 조사한 결과 측정시간 0.3초, 시료부피 100${\mu}l$, 시료의 흡입속도 7.5ml/min, 연료와 산화기체의 혼합비 2.0 및 버어너 높이는 Cu일때 6.0mm, Zn 및 Fe는 8.0mm이었다. 이 방법을 일반적인 불꽃 방법과 비교하여 보면 시료의 전처리 과정이 필요없이 간단하고, 비교적 정밀성과 정확성이 있으며, 특히 100${\mu}l$정도로 양이 제한된 시료와 약 20% 정도로 염의 농도가 높은 시료의 경우도 버어너 틈새가 막히지 않고 안정한 불꽃에서 분석이 가능하였다.
지난 수년간 태양전지의 광전변환효율을 높이기 위해 자가 조립된 InAs 또는 GaSb와 같은 양자점을 GaAs 단일 p-n 접합에 적용하는 연구를 개발해 왔다. 그러나 양자점의 흡수 단면적에 의한 광 흡수도는 양자점층을 수십 층을 쌓으면 증가하지만 활성층에 결함을 생성시킨다. 생성된 결함은 운반자트랩으로 작용하여 태양전지의 광전변환효율을 감소시킨다. 본 실험에서는 양자점이 적용된 태양전지와 적용되지 않은 태양전지의 광전변환 효율을 비교하고, 깊은준위 과도용량 분광법을 이용하여 결함상태를 측정 및 비교함으로써, 활성층 내부에 생성된 결함이 광전변환 효율에 미치는 영향을 분석하였다. 소자구조는 분자선 증착 방법을 이용하여, 먼저 n+-형 GaAs기판위에 n+-형 GaAs를 250 nm 증착한 후, 도핑이 되지 않은 GaAs활성층을 $1{\mu}m$ 두께로 증착하였다. 마지막으로 n+ 와 p+-형 GaAs를 각각 50, 750 nm 증착함으로써 p-i-n구조를형성하였다. 여기서, n+-형 GaAs 과 p+-형 GaAs의 도핑농도는 동일하게 $5{\times}1018cm-3$로 하였다. 또한 양자점을 태양전지 활성층에 20층을 형성하였다. 이때 p-i-n 태양전지 와 양자점 태양전지의 광전변환 효율은 각각 5.54, 4.22 % 를 나타내었다. p-i-n 태양전지의 개방 전압과 단락전류는 847 mV, 8,81 mA이며 양자점 태양전지는 847 mV, 6.62mA로 확인되었다. 태양전지의 전기적 특성을 측정하기 위해 소자구조 위에 Au(300nm)/Pt(30nm)/Ti(30nm)의 전극을 전자빔증착장치로 증착하였으며, 메사에칭으로 직경 $300{\mu}m$의 태양전지 구조를 제작하였다. 정전용량-전압 특성 및 깊은준위 과도용량 분광법을 이용하여 태양전지의 결함분석 및 이에 따른 광전변환 특성인자와의 상관관계를 논의할 것이다.
isonitrosomethylacetoacetate(H-IMAA)의 이민유도체를 리간드로하는 새로운 Ni(II) 및 Pd(II)착물, Ni(IMAA-NH)(IMAA-NH'), Ni(IMAA-NH)(IMAA-NR),$ Pd(IMAA-NH)_2$, 및 $Pd(IMAA-NR)_2(R=CH_3,\;n-C_3H_7,\;n-C_4H_9$, 또는 $CH_2C_6H_5)$을 합성하고, 이들 착물의 구조를 원소분석, 전자흡수분광법, 적외선흡수분광법, $^1H$ 및 $^{13}C$ 핵자기공명분광법으로 조사하였다. 여기서 H-IMAA-MH 및 H-IMAA-NR은 각각 isonitrosomethylacetoacetate imine 및 N-alkylisonitrosomethylacetoacetate imine 유도체를 나타낸다.
산성조건에서 HCr$O_4^-$이온과 $H_2O_2$사이의 산화-환원반응의 생성물인 $CrO(O_2)_2$의흡광도의 측정에 근거를 두어 개발된 흡수분광분석법에 FIA기법을 접목하여 $Cr_2O_7^{2-}$이온과 Mn$O_4^-$이온을 함유하는 혼합시료에 대한 새로운 분석법을 개발하였다. 새로운 분석법은 혼합물 시료의 분석과정에서 두 번에 걸친 주입분석을 수행해야 하고 $Cr_2O_7^{2-}$이온의 분석에 앞서 Mn$O_4^-$이온의 제거를 위한 별도의 작업을 선행해야 한다는 번거로움을 내포하지만, 두 가지의 분석파장들을 사용해야 하는 기존의 흡수분광분석법에 비해 단일분석파장(570 nm)를 사용할 수 있다는 장점을 가진다. 또한, 새로운 분석법은 주어진 분석파장(570 nm)에서 넓은 농도범위($Cr_2O_7^{2-}$이온:$2.0{\times}10^{-6}$M∼$8.0 {\times}10^{-3}$M,Mn$O_4^-$이온:$2.0{\times}10^{-6}$M∼$4.0{\times}10^{-3}$M)에 걸쳐 Beer의 법칙을 정확히 따르는 검정선의 작성이 가능하다는 점에 있어서 기존의 흡수분광분석법에 비해 $Cr_2O_7^{2-}$이온과 Mn$O_4^-$이온의 분석의 용이성을 더욱 증대시킬 수 있다는 장점도 가진다.
다중산란매질의 광학계수를 측정하기 위하여 광세기의 변화와 위상차이를 동시에 측정하는 주파수 영역 분광장치를 구성하고, 산란과 흡수가 다른 매질 조건하에서 진폭 변조된 광을 입사시킨 후 후방 산란광의 교류 및 위상지연 성분을 heterodyne 검지 방법을 이용하여 측정하였다. 실험을 통하여 산란자와 흡수체의 농도가 증가함에 따라 흡수계수와 수송산란 계수는 선형적으로 증가함을 확인할 수 있었으며, 흡수계수와 수송산란계수를 확산이론을 이용하여 구할 수 있었다. 광원과 검출기의 거리, 변조주파수에 따라 측정 가능한 광학계수의 범위를 분석하였다. 레이저 다이오드를 사용하는 소형화된 이 장치는 생체조직과 같은 다중 산란매질의 비침습적 광학계수 측정에 이용될수 있으리라 기대된다.
공동 광자 감쇠 분광법(cavity ring down spectroscopy, CRDS)은 미량기체의 절대밀도를 측정할 수 있는 고감도 레이저 분광기술이다. 연속발진 레이저(continuous wave laser)를 사용한 새로운 방법의 CRDS 분광기를 구현하였다. 이 장치에서는 PZT(piezoelectric transducer)를 움직여 공동의 길이를 비공명(off-resonance)상태로 빠르게 변화시킴으로써 입사되는 연속발진 레이저 빔을 차단하여 감쇠신호를 발생시킨다. 이 방법으로 570 nm 근처에서 압력이 2700 Pa인 아세틸렌(C2H2)의 overtone 천이에 대한 흡수 분광선을 측정하였으며, 이때 측정할 수 있는 최소 흡수계수는 3$\times$10-9 cm-1정도이다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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