질량분석기

1. 개요[편집]

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질량분석기(質量分析器)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[편집]

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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.