최근 수정 시각 : 2023-12-28 15:17:41

질량분석기

1. 개요2. 플라즈마 유도 결합 질량분석기3. 창작물

1. 개요

질량분석기()는 분석하고자 하는 물질을 질량에 따라 분리하고 이를 개별적으로 측정하는 기구이다.
지구상에 존재하는 원소들은 저마다의 원자량을 지니며, 이를 원소 고유의 전하량과 원자량에서 비롯되는 쿨롱힘의 차이를 이용하여 분리하고, 각 원소의 함량을 측정할 수 있는 기기가 질량분석기이다. 이를 이용해 주기율표의 대부분의 원소를 분리하여 측정할 수 있다.
예를 들어 칼슘과 마그네슘은 둘 모두 2가의 양이온으로 이온화되나 칼슘의 원자량은 40이며 마그네슘은 24이므로 같은 자기장 영역 하에서 칼슘은 마그네슘에 비해 같은 자기장에서 40/24=1.7배 더 적은 쿨롱힘을 받아 경로가 휘어지며, 두 원소가 서로 다른 운동경로를 따라 움직이므로 이를 분석할 수 있다. 이처럼 특정 원자량과 전하량을 지닌 원소가 신호를 받는 부분인 collector(콜렉터)로 갈 수 있도록 적절한 자기장을 설정하여, 원하는 원소를 측정할 수 있다. 콜렉터가 하나인 경우는 자기장을 바꿔가며 다양한 원소를 측정할 수 있다.[1] 콜렉터는 한개인 경우도 있고 여러개인 경우도 있다. 콜렉터가 여러개일때의 장점은 한 원소의 서로 다른 동위원소를 동시에 측정할 수 있다는 것이다. 예를 들어 콜렉터가 3개라면 탄소 12,13,14 각각 다른 원자량에 대응되는 콜렉터 3개를 배치하면 된다.

질량분석을 위해서는 자기장과 원자간의 쿨롱힘이 필요하므로, 분석되는 물질들은 모두 전하를 띄고 있어야 한다. 이 전하를 띄게 하는 방법에 따라서 질량분석기의 구체적인 이름이 붙게 된다. 결합물의 질량으로 분리하는 방법인 크로마토그래피와 결합되는 경우도 있다.

2. 플라즈마 유도 결합 질량분석기

플라즈마 유도 결합 질량분석기 (Inductively coupled plasma-mass spectrometry, ICP-MS in abbreviation) 또는 유도결합플라즈마 질량분석기는 물질들을 플라즈마 하에서 모두 이온화시키는 방법이다. 플라즈마 자체가 매우 높은 온도를 지니므로, 물질의 결합을 끊어 단원자 상태로 만들고, 이들에게 전하를 부여할 수 있게 된다.

3. 창작물

  • 어느 멋진 아침에서 연구원으로 일하는 클레망(멜빌 푸포)이 산드라(레아 세두)에게 자신의 실험실에서 이차이온질량분석기(ion microprobe)를 통해 광물 분석 작업에 대해 설명하는 장면이 있다.


[1] 칼슘을 측정하다가 마그네슘을 하고 싶으면 컬렉터를 움직이기보다 자기장의 세기를 1.7배 약하게 하면 같은 콜렉터로 마그네슘을 유도할 수 있다

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