KR101029084B1 - 냉증기원자흡광광도부와 냉증기원자형광광도부가 결합되어 있는 수은분석장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 가스 중에 포함되어 있는 수은농도를 측정하여 정량화하는 수은분석장치에 관한 것으로서, 특히 수은원자의 자외선 흡광을 이용하여 수은농도를 측정하는 냉증기원자흡광광도계와 자외선 형광을 이용하여 측정하는 냉증기원자형광광도계가 결합된 형태의 수은분석장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 수은분석장치는 자외선을 방출하는 수은램프와 상기 자외선을 각기 다른 방향으로 안내하는 제 1 광로 및 제 2 광로와 상기 제 2 광로에 의해 안내된 자외선을 반사하는 반사거울 및 상기 반사거울에 의해 반사된 자외선을 안내하는 제 3 광로를 포함하는 광원부와 상기 수은램프로부터 방출된 자외선의 세기를 모니터링하는 모니터링부와 상기 수은에 의한 자외선의 흡광량을 측정하는 냉증기원자흡광광도부 및 수은에 의한 자외선의 형광량을 측정하는 냉증기원자형광광도부를 구비하고, 상기 제 1 광로 또는 제 3 광로에 의해 안내된 자외선 중 어느 하나는 상기 냉증기원자흡광광도부로 입사되고 나머지 하나는 상기 냉증기원자형광광도부로 입사되도록 구성된다.
수은분석장치, 냉증기원자흡광광도법(CVAAS), 냉증기원자형광광도법(CVAFS)
Description
본 발명은 가스 중에 포함되어 있는 수은농도를 측정하여 정량화하는 수은분석장치에 관한 것으로서, 특히 수은원자의 자외선 흡광을 이용하여 수은농도를 측정하는 냉증기원자흡광광도계와 형광을 이용하여 측정하는 냉증기원자형광광도계가 결합된 형태의 수은분석장치에 관한 것이다.
가스내에 포함된 수은을 분석하는 연속자동측정방법에는 냉증기원자흡광광도법(cold vapor atomic absorption spectrophotometry)와 냉증기원자형광광도법(cold vapor atomic fluorescence spectrophotometry)가 있다. 냉증기원자흡광광도법과 냉증기원자형광광도법은 모두 수은램프로부터 방출되는 자외선을 광원으로 이용하여 가스 내에 포함된 수은농도를 측정하는 방법으로서, 각각 수은원자의 흡광 및 형광을 이용하는 방법이다.
즉, 수은램프에서 방출되는 자외선 영역의 253.7 nm 파장을 가지는 빛을 수 은이 포함된 가스가 지나가는 셀에 조사하게 되면 가스상의 수은은 이러한 자외선의 에너지를 흡수하여, 에너지 상태(energy state)가 바닥상태(base state)에서 들뜬상태(excited state)로 여기 된다. 이와 같이 수은이 자외선의 에너지를 흡수하여 바닥상태에서 들뜬상태로 여기되는 현상을 흡광이라 하며, 이러한 흡광과정에서의 흡수로 인해 감소된 자외선의 세기를 정량화하여 수은농도를 측정하는 방법이 냉증기원자흡광광도법이다.
한편, 수은의 에너지 상태가 들뜬상태인 경우에는 에너지적으로 불안하므로 일정시간이 경과하면 다시 바닥상태로 되돌아 오게 되며, 이때 흡수하였던 에너지를 자외선 파장 대역을 포함한 빛으로 다시 방출하게 된다. 이러한 현상을 형광이라 하며, 이러한 형광에 의해 방출되는 빛에 포함된 자외선의 세기를 정량화하여 수은의 농도를 측정하는 방법이 냉증기원자형광광도법이다.
아래에는 이러한 자외선을 흡수하여 수은이 들뜬 상태로 올라갈 때의 반응식 1과 들뜬 상태의 수은이 바닥상태로 떨어질 때의 반응식 2를 나타내었다. 여기에서 Hg와 Hg*는 바닥상태 및 들뜬상태를 의미한다.
Hg (1S0) + hn (253.7 nm) →Hg* (3P1) (냉증기원자형광광도법) (1)
Hg* (3P1) →Hg (1S0) + hn (253.7 nm) (냉증기원자형광광도법) (2)
흡수된 자외선이나 다시 방출된 자외선은 광튜브(photo tube)에 의해 전기적 신호로 변환되며, 이러한 전기적 신호를 처리함으로써 수은농도를 도출할 수 있게 된다.
냉증기원자흡광광도법과 냉증기원자형광광도법은 모두 가스상의 수은을 정량화하는 방법이지만 각각은 장단점을 가지고 있다. 냉증기원자흡광광도법은 냉증기원자형광광도법에 비하여 가스에 포함된 배경 가스의 영향을 적게 받지만 미량의 수은 분석에 부적합하며 냉증기원자형광광도법은 냉증기원자흡광광도법에 비하여 미량의 수은 분석에 적합하지만 배경 가스와 들뜬 상태의 수은 사이에 발생하는 충돌소광 효과(collisional quenching) 때문에 냉증기원자흡광광도법에 비해 배경 가스 영향을 크게 받게 된다. 따라서 다양한 환경에서 수은의 농도를 정량화하기 위해서는 하나의 방법만으로 정량화하기에는 한계가 있다. 즉, 미량의 농도를 측정할 때에는 냉증기원자형광광도법에 의해 측정하는 것이 필요하며, 가스가 여러 개의 배경가스를 포함하고 있을 시에는 냉증기원자흡광광도법에 의해 측정하는 것이 필요하다.
따라서 종래의 수은분석방법은 냉증기원자흡광광도법을 이용하는 수은분석장치(냉증기원자흡광광도계)와 냉증기원자형광광도법을 이용하는 수은분석장치(냉증기원자형광광도계)를 별개로 구비한 후, 별도의 장비로서 용도에 따라 사용하여야만 하였다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 하나의 광원을 이용하여 냉증기원자흡광광도계와 냉증기원자형광광도계를 결합함으로서, 하나의 수은분석장치 내에서 냉증기원자흡광광도법 및 냉증기원자형광광도법에 의한 수은농도측정이 동시에 가능하게 하는 수은분석장치의 제공을 목적으로 한다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 자외선을 이용하여 가스 중에 포함된 수은을 분석하는 수은분석장치로서, 자외선을 방출하는 수은램프와 상기 자외선을 각기 다른 방향으로 안내하는 제 1 광로 및 제 2 광로와 상기 제 2 광로에 의해 안내된 자외선을 반사하는 반사거울 및 상기 반사거울에 의해 반사된 자외선을 안내하는 제 3 광로를 포함하는 광원부와 상기 수은램프로부터 방출된 자외선의 세기를 모니터링하는 모니터링부와 상기 수은에 의한 자외선의 흡광량을 측정하는 냉증기원자흡광광도부 및 상기 수은에 의한 자외선의 형광량을 측정하는 원자형광광도부를 구비하고, 상기 제 1 광로 또는 제 3 광로에 의해 안내된 자외선 중 어느 하나는 상기 냉증기원자흡광광도부로 입사되고 나머지 하나는 상기 냉증기원자형광광도부로 입사되도록 구성된다.
이때 상기 제 1 광로 및 제 2 광로는 서로 수직한 방향으로 형성될 수 있고, 상기 제 1 광로 및 상기 제 3 광로는 동일한 방향으로 연장하면서 서로 다른 높이 를 가질 수 있다.
또한 상기 광원부는 상기 수은램프가 장착되고 상기 제 1 광로 및 상기 제 2 광로의 일부가 형성된 수은램프장착부 및 상기 반사거울이 장착되고 상기 제 2 광로의 나머지 부분과 상기 제 3 광로가 형성된 반사거울장착부가 결합되어 형성될 수 있다.
또한 상기 모니터링부는 제 1 광로 내지 제 3 광로 중 어느 하나에 의해 안내된 자외선 경로상에 설치된 자외선분리기와 상기 자외선분리기에 의해 분리된 자외선의 세기를 측정할 수 있는 광튜브 및 상기 자외선분리기와 상기 광튜브가 장착되는 자외선분리기장착대를 포함할 수 있다.
한편, 상기 냉증기원자흡광광도부는 내부에 수은을 포함하는 가스의 이동공간을 구비하고 상기 이동공간을 투과하는 자외선의 일부가 흡수되는 흡광시료셀과 상기 흡광시료셀이 장착되는 흡광시료셀장착대와 상기 흡광시료셀을 투과한 자외선을 수신하여 분석하여 수은농도를 측정하는 광측정부를 포함하고, 상기 냉증기원자형광광도부는 내부에 수은을 포함하는 가스의 이동공간을 구비하고 상기 이동공간을 투과하는 자외선의 일부가 흡수된 후 다시 광파장이 방출되는 형광시료셀과 상기 형광시료셀이 장착되는 형광시료셀장착대와 상기 형광시료셀장착대의 외면에 구비되며 상기 방출되는 광파장 중 자외선을 필터링하는 자외선투과필터 및 상기 자외선투과필터를 투과한 자외선을 수신 및 증폭한 후 분석하여 수은농도를 측정하는 광증폭측정부를 포함할 수 있다.
이때 상기 흡광시료셀 및 상기 형광시료셀은 가스투입구, 가스이동부 및 가 스배출구를 구비하며, 상기 광측정부는 자외선을 전기적 신호로 변환시키는 광튜브 및 상기 광튜브를 장착하는 광튜브장착대를 구비하고, 상기 광증폭측정부는 자외선을 증폭한 후 전기적 신호로 변환시키는 광증폭튜브 및 상기 광증폭튜브를 장착하는 광증폭튜브장착대를 구비할 수 있다.
본 발명에 따르면 하나의 수은분석장치 내에서 하나의 광원부를 공유하며 결합된 냉증기원자흡광광도계 및 냉증기원자형광광도계가 모두 구비되어 있으므로, 하나의 장치내에서 냉증기원자흡광광도법과 냉증기원자형광광도법에 의한 측정이 자유롭게 선택되며, 더 나아가 동시에 수행하는 것도 가능하다. 따라서 가스 내 포함된 수은 농도의 측정에 대한 다양한 분석요구에 대하여 적절하게 대응하는 것이 가능하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 아울러 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1에는 본 발명에 따른 수은분석장치의 단면도가 예시되어 있다. 도 1를 참조하며, 본 발명에 따른 수은분석장치(100)은 광원부(110), 모니터링부(120), 냉 증기원자흡광광도부(130) 및 냉증기원자형광광도부(140)를 포함한다.
상기 광원부(110)는 광원으로부터 수은농도를 측정하기 위한 자외선을 생성한 후 이를 분리하여 각각 상기 냉증기원자흡광광도부(130) 및 냉증기원자형광광도부(140)로 투입함으로써 2가지 방법에 의한 수은측정이 자유롭게 선택되게 하거나 동시에 수행될 수 있도록 한다.
보다 구체적으로 광원부(110)은 자외선을 생성하여 방출하는 수은램프(111)와 수은램프(111)로부터 방출되는 자외선 중 일부를 제 1 방향 및 제 2 방향으로 안내하는 제 1 광로(112) 및 제 2 광로(113)와 2 광로(113)를 따라 진행되어 온 자외선을 반사하는 반사거울(114) 및 반사거울(114)에 의해 반사된 자외선을 안내하는 제 3 광로(115)을 포함한다.
이때 제 1광로(112)와 제 3 광로(115)는 자외선을 각각 냉증기원자흡광광도부(130) 및 냉증기원자형광광도부(140)로 안내하며 따라서 상기 두 장치의 위치 및 배열에 따라 광로의 위치 및 방향이 변화된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉증기원자흡광광도부(130) 및 냉증기원자형광광도부(140)의 자외선 진행경로가 동일한 방향을 향하고 다만 그 높이만이 차이가 있을 경우 제 1 광로와 제 3 광로 역시 동일한 방향을 가지되 그 높이에서만 차이가 있게 된다.
도 2a은 광원부(110)의 부분단면도이며 도 2b는 도 2a의 좌측면투시도이다. 수은램프(111)은 253.7nm 파장을 가지는 자외선을 생성 및 방출하는 광원으로서 도 1과 같이 실린더형태를 가지거나 또는 전구형태 등일 수 있다. 이때 수은램프(111)의 주변에는 구조물을 이용하여 상기 자외선의 일부를 차폐하고 일부를 개 방함으로써 자외선을 특정방향으로 안내하는 광로를 복수개로 형성할 수 있다. 즉, 도 2a에서와 같이 수은램프(111)로부터 방출된 자외선을 X 방향으로 안내하는 제 1 광로(112)와 제 1 광로(112)에 수직한 Y 방향으로 안내하는 제 2 광로(113)을 형성할 수 있다. 또한 제 2 광로(113) 상에는 반사거울(114)이 설치되어 제 2 광로(113)을 통해 안내되어 온 자외선을 반사하여 그 진행방향을 전환하게 할 수 있다. 반사거울(114)에 의해 진행방향이 전환된 자외선은 제 3 광로(115)에 의해 안내되어 진행되게 된다.
한편, 도 2a 및 도 2b에 도시되어 있듯이, 광원부(110)는 수은램프(111)가 장착된 수은램프장착부(116) 및 반사거울이 장착된 반사거울장착부(117)를 나사와 같은 체결수단(118)으로 결합하여 형성하며, 이 광원부(110) 또한 나사와 같은 체결수단(119)에 의해 모니터링부(120) 및 냉증기원자형광광도부(140)과 결합될 수 있다. 이때 수은램프장착부(116)에는 제 1 광로(112) 및 제 2 광로(113)의 일부가 형성되며, 반사거울장착부(117)에는 제 2 광로(116)의 나머지 일부 및 제 3 광로(115)가 형성된다.
이러한 광원부(110)의 구성으로 인해 하나의 수은램프(111)에서 방출되는 자외선은 그 일부가 제 1 광로(112)에 의해 안내되어 냉증기원자흡광광도부(130)으로 진행되어 냉증기원자흡광분석에 이용되고, 또 다른 일부는 제 2 광로(113)에 의해 안내되다가 반사거울(114)에 의해 진행방향이 전환되어 제 3 광로(115)에 의해 냉증기원자형광광도부(140)로 안내되어 냉증기원자형광분석에 이용된다.
모니터링부(120)는 광원부(110)의 수은램프(111)에서 발생하는 자외선의 세 기를 모니터링(monitoring)하여 정량화하는 장치로서, 자외선이 지나가는 경로에 설치된 자외선분리기(미도시)와 상기 자외선분리기를 통해 분리된 자외선의 세기를 측정할 수 있는 광튜브(121) 및 자외선분리기와 광튜브(121)가 장착되는 자외선분리기장착대(122)를 포함한다. 일예로서 도 1에 예시된 바와 같이, 모니터링부(120)는 수은램프(111)로부터 방출된 자외선 중 제 1 광로(112) 중에 설치되며, 제 1 광로(112)에 의해 안내된 자외선 중 자외선분리기에 의해 분리된 일부는 모니터링에 이용되고 나머지 자외선은 계속 제 1 광로(112)를 따라 냉증기원자흡광광도부(130)로 투입되어 수은분석에 이용된다.
모니터링부(120)에서 측정된 자외선의 세기는 냉증기원자흡광광도부(130) 및 냉증기원자형광광도부(140)에서의 수은농도의 정량분석의 기준을 제공하게 된다. 즉, 냉증기원자흡광광도부(130)에서는 투입된 자외선의 세기를 기준값으로 하여, 이 중 수은에 의해 흡수된 양을 측정함으로써 수은농도를 정량화 할 수 있으며, 냉증기원자형광광도부(140)에서는 형광된 양을 측정함으로써 수은농도를 정량화 할 수 있다. 이때 도 1 에는 모니터링부(120)가 제 1 광로(112) 중에 설치된 것으로 예시되어 있으나, 이와 달리 제 2 광로(113) 또는 제 3 광로(115)에 설치되어 있는 경우도 가능하다.
냉증기원자흡광광도부(130)은 그 내부에 측정 시료인 수은을 포함한 가스가 이동할 수 있는 공간을 구비하고 그 공간을 형성하는 재질은 자외선이 투과가능한 재질로 구성되며 자외선이 투과되는 과정에 자외선의 일부가 흡수되는 흡광시료셀(131)과 상기 흡수셀이 장착되는 흡광시료셀장착부(132) 및 상기 흡광시료 셀(131)를 투과한 자외선을 수신하여 이로부터 수은농도를 측정하는 광측정부(133)를 포함한다.
흡광시료셀(131)은, 일예로서 실린더 형태의 석영관이 될 수 있으며 흡광시료셀장착부(132) 내에 제 1 광로를 따라 안내된 자외선이 그 내부의 가스를 통과할 수 있도록 장착된다.
도 1의 수은분석장치의 평면투시도인 도 3를 참조하면, 흡광시료셀(131)은 가스가 외부로부터 투입되는 가스투입구(131a)와 투입된 가스가 이동하는 가스이동부(131b) 및 이동된 가스가 외부로 배출되는 가수배출부(131c)를 포함한다. 이때 가스이동부(131b)는 실린더 형태의 관이며, 가스투입구(131a)는 가스이동부(131b)의 일단부의 외측면에 결합된 형태이고, 가스배출구(131c)는 가스이동부(131b)의 타단부의 외측면에 결합된 형태이다. 이때 자외선은 가스이동부(131b)의 일단부로 투입되어 타단부로 통과할 수 있다.
따라서 도 3의 화살표로 나타낸 것과 같이, 가스투입구(131a)를 통해 투입된 가스가 가스이동부(131b)를 통해 가스배출구(131c)로 이동되는 동안 광원부(110)의 제 1 광로를 통해 안내된 자외선이 상기 이동중인 가스를 통과하면서 가수 내 포함된 수은에 의해 그 일부가 흡수되게 되며, 흡수되지 않은 나머지 자외선은 흡광시료셀(131)를 통과한 후 광측정부(133)에 의해 수신되게 된다. 흡광시료셀(131)내의 가스는 가스투입구(131a)로부터 이동가스배출구(131b)까지 연속적으로 공급되어 배출되므로 가스이동부(131b)에서는 연속적인 가스의 이동이 일어나게 된다.
광측정부는(133)은 자외선을 수신하여 이를 전기적 신호로 변환하는 장치인 광튜브(미도시)와 상기 광튜브를 지지하여 장착하는 광튜브장착대(133a)를 포함한다. 광측정부(133)은 광원부(110)으로부터 방출된 자외선이 상기 흡광시료셀(131)을 투과된 후 직접 수신할 수 있도록 상기 흡광시료셀(131)을 중심으로 광원부(110)의 반대편에 배열된다. 광튜브(133a)는 제 1 광로(112)로부터 조사되어 흡광시료셀(131)을 투과된 자외선을 수신하여 이를 전기적 신호로 변환시키는 장치로서, 이를 통해 흡광시료셀(131)을 통과하면서 수은에 의해 흡수된 자외선의 양을 분석함으로써 이로부터 수은농도를 측정할 수 있게 한다.
냉증기원자형광광도부(140)은 그 내부에 측정 시료인 수은을 포함한 가스가 이동할 수 있는 공간을 구비하고 그 공간을 형성하는 재질은 자외선이 투과가능한 재질로 구성되며 자외선이 투과되는 과정에 자외선의 일부가 흡수되었다가 다시 방출되는 형광시료셀(141)과 그 내부에 상기 형광시료셀(141)이 장착되는 형광시료셀장착부(142)와 상기 형광시료셀장착부(142)의 외면에 장착되며 형광시료셀(141)로부터 방출되는 파장 중 자외선을 필터링하는 자외선투과필터(143) 및 자외선투과필터(143)을 투과한 자외선을 수신하여 증폭하여 이로부터 수은농도를 측정하는 광증폭측정부(144)를 포함한다.
도 3에 도시되어 있듯이, 형광시료셀(141)은 흡광시료셀(131)과 마찬가지로 가스투입구(141a), 가스이동부(141b) 및 가스배출부(141c)를 포함하며 이동하는 가스로 제 3 광로(115)를 통해 안내된 자외선이 투입된다. 이때 가수 내 포함된 수은은 투입된 자외선 중 일부를 흡수하였다가 다시 자외선을 포함하는 대역의 파장 의 형태로 방출한다. 따라서 방출된 자외선의 세기를 측정하기 위해서 자외선투과필터(143)을 통해 방출된 파장으로부터 253.7nm의 파장을 가지는 자외선만을 필터링하게 된다. 한편, 수은에 의해 흡수되었다가 다시 방출하는 자외선의 양이 매우 미세하므로 이를 수신하여 분석하기 위해서 수신한 자외선을 증폭한 후 이를 전기적 신호로 변환화는 광증폭측정부(144)를 사용하며, 상기 광증폭측정부(144)는 수신한 자외선을 증폭하는 광증폭튜브(미도시) 및 광증폭튜브를 장착할 수 있는 광증폭튜브장착대(144a)를 포함한다.
이때 냉증기원자흡광광도법에 의할 경우 수은램프에서 방출되는 자외선이 가스에 포함된 수은에 의하여 얼마나 흡수되는지를 측정하기 때문에 수은램프에서 나오는 자외선에 광튜브가 직접 노출되어 있는 반면에, 냉증기원자형광광도법에 의할 시에는 들뜬상태의 수은이 바닥상태의 수은으로 돌아오며 방출되는 자외선의 세기를 측정하기 때문에 수은램프로부터 방출되는 자외선과의 간섭이 발생할 수 있다. 따라서 본 발명에서는 도 1 에 도시된 바와 같이, 광증폭튜브를 제 3 광로에 의해 안내된 자외선의 진행방향과 수직한 방향에 설치하여 수은램프로부터 방출되는 자외선에 의한 간섭을 최소화하였다.
한편 냉증기흡광광도계부(130) 및 냉증기형광광도계부(140)은 흡광시료셀(131) 및 형광시료셀(141)의 수분 응축을 막기 위해서 석영관에 가해지는 열을 차단하기 위한 열차단체 (151)을 더 구비할 수 있다. 또한 수은분석장치 지지대(161)를 이용하여 전체 분석장치를 지지시킨다.
도 1에는 수은램프(111)로부터 발생된 자외선이 제 1 광로와 제 2 및 제 3 광로에 의해 안내되는 것이 화살표로 나타나 있은 바, 이를 참조하여 본 발명에 따른 수은분석장치를 이용한 수은농도의 측정방법은 다음과 같다. 수은램프(111)가 작동되어 이로부터 자외선이 방출되면, 방출된 자외선은 제 1 광로(112) 및 제 2 광로(113)에 의해 안내된다. 제 1 광로(112)에 안내된 자외선은 모니터링부(120)를 통과하며, 이때 자외선분리기에 의해 분리된 일부의 자외선을 통해 수은램프(111)에서 방출된 자외선의 세기가 측정되고, 이 측정값은 기준값으로 설정된다. 한편 모니터링부(120)를 통과한 자외선은 계속 진행하여 냉증기흡광광도계부(130)로 투입된다. 이때 냉증기흡광광도계부(130)의 흡광시료셀(131)에는 수은을 포함한 가스가 연속적으로 투입되어 배출되는 동적 평형상태를 유지하고 있으며, 제 1 광로(112)에 의해 안내되어 진행되어 자외선은 이 이동중인 가스를 투과하면서 일부분의 흡수가 일어나게 된다. 한편 흡수되지 않은 자외선은 흡광시료셀(131)을 통과하여 흡광시료셀(131)의 일단부에 위치한 광측정부(133)의 광튜브(미도시)에 의해 수신되어 전기적 신호로 변환된다. 이때 자외선의 흡수량은 모니터링부(120)에서 측정한 결과와 광측정부(133)에서 측정한 결과의 차이로서 계산될 수 있으며, 이러한 자외선 흡수량으로부터 가스 내 수은의 농도를 측정할 수 있다.
한편, 제 2 광로(113)에 의해 안내된 자외선은 반사거울(114)에 의해 제 3 경로(115)로 반사되어 진행경로가 전환된 후 냉증기형광광도계부(140)으로 투입된다. 이때 형광시료셀(141)은 수은을 포함한 연속적으로 투입되어 배출되는 동적 평형상태를 유지하고 있으며, 제 3 광로(115)에 의해 안내되어 진행되어 자외선은 이 이동중인 가스를 투과하면서 그 일부분이 흡수되었다가 다시 방출하게 된다. 이러한 방출된 자외선은 형광시료셀(141)을 통과하여 자외선투과필터(143)에 의해 필터링되어 광증폭측정부(144)의 광증폭튜브(미도시)에 의해 수신되어 증폭후 전기적 신호로 변환된다. 이때 자외선의 형광량은 모니터링부(120)에서 측정한 결과와 광증폭측정부(143)에서 측정한 결과를 비교하여 계산될 수 있으며, 이러한 자외선 형광량으로부터 가스 내 수은의 농도를 측정할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 수은분석장치는 냉증기흡광광도법 및 냉증기형광광도법에 의한 수은분석 중 어느 하나를 선택해서 수행하거나 또는 동시에 수행하는 것이 가능하며, 따라서 수은측정의 목적이나 용도에 대단히 탄력적으로 대응할 수 있다.
이상 언급한 실시예는 본 발명을 한정하는 것이 아니라 예증하는 것이며, 이 분야의 당업자라면 첨부한 청구항에 의해 정의된 본 발명의 범위로부터 벗어나는 일 없이, 많은 다른 실시예를 설계할 수 있다. 또한 본 발명의 기술이 당업자에 의하여 용이하게 변형 실시될 가능성이 자명하며, 이러한 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
도 1 은 본 발명에 따른 수은분석장치의 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명에 따른 광원부의 부분단면도 및 좌측면투시도 이다.
도 3은 본 발명에 따른 수은분석장치의 평면투시도이다. 실시예를 도시한 것이다.
<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명>
100 : 수은분석장치 110 : 광원부
111 : 수은램프 112 : 제 1 광로
113 : 제 2 광로 114 : 반사거울
115 : 제 3 광로 116 : 수은램프장착부
117 : 반사거울장착부 118,119 : 체결수단
120 : 모니터링부 121 : 광튜브
122 : 자외선분리기장착대 130 : 냉증기원자흡광광도부
131 : 흡광시료셀 132 : 흡광시료셀장착부
133 : 광측정부 133a : 광튜브장착대
140 : 냉증기원자형광광도부 141 : 형광시료셀
142 : 형광시료셀장착부 143 : 자외선투과필터
144 : 광증폭측정부 144a : 광증폭튜브장착대
151 : 열차단제
Claims (8)
- 자외선을 이용하여 가스 중에 포함된 수은을 분석하는 수은분석장치로서,자외선을 방출하는 수은램프와 상기 자외선을 각기 다른 방향으로 안내하는 제 1 광로 및 제 2 광로와 상기 제 2 광로에 의해 안내된 자외선을 반사하는 반사거울 및 상기 반사거울에 의해 반사된 자외선을 안내하는 제 3 광로를 포함하는 광원부와상기 수은램프로부터 방출된 자외선의 세기를 모니터링하는 모니터링부와상기 수은에 의한 자외선의 흡광량을 측정하는 냉증기원자흡광광도부 및상기 수은에 의한 자외선의 형광량을 측정하는 냉증기원자형광광도부를 구비하고, 상기 제 1 광로 또는 제 3 광로에 의해 안내된 자외선 중 어느 하나는 상기 냉증기원자흡광광도부로 입사되고 나머지 하나는 상기 냉증기원자형광광도부로 입사되도록 구성된수은분석장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 광로 및 제 2 광로는 서로 수직한 방향으로 형성된 수은분석장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 광로 및 상기 제 3 광로는 동일한 방향으로 연장하면서 서로 다른 높이를 가지는 수은분석장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 광원부는,상기 수은램프가 장착되고 상기 제 1 광로 및 상기 제 2 광로의 일부가 형성된 수은램프장착부 및상기 반사거울이 장착되고 상기 제 2 광로의 나머지 부분과 상기 제 3 광로가 형성된 반사거울장착부가 결합된 수은분석장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 모니터링부는제 1 광로 내지 제 3 광로 중 어느 하나에 의해 안내된 자외선 경로상에설치된 자외선분리기와상기 자외선분리기에 의해 분리된 자외선의 세기를 측정할 수 있는 광튜브 및상기 자외선분리기와 상기 광튜브가 장착되는 자외선분리기장착대를 포함하는 수은분석장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 냉증기원자흡광광도부는내부에 수은을 포함하는 가스의 이동공간을 구비하고 상기 이동공간을 투과하는 자외선의 일부가 흡수되는 흡광시료셀과 상기 흡광시료셀이 장착되는 흡광시료셀장착대 및 상기 흡광시료셀을 투과한 자외선을 수신하여 분석하여 수은농도를 측정하는 광측정부를 포함하고,상기 냉증기원자형광광도부는내부에 수은을 포함하는 가스의 이동공간을 구비하고 상기 이동공간을 투과하는 자외선의 일부가 흡수된 후 다시 광파장이 방출되는 형광시료셀과 상기 형광시료셀이 장착되는 형광시료셀장착대와 상기 형광시료셀장착대의 외면에 구비되며 상기 방출되는 광파장 중 자외선을 필터링하는 자외선투과필터 및 상기 자외선투과필터를 투과한 자외선을 수신 및 증폭한 후 분석하여 수은농도를 측정하는 광증폭측정부를 포함하는수은분석장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 흡광시료셀 및 상기 형광시료셀은 가스투입구, 가스이동부 및 가스배출 구를 구비한 수은분석장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 광측정부는 자외선을 전기적 신호로 변환시키는 광튜브 및 상기 광튜브를 장착하는 광튜브장착대를 구비하고,상기 광증폭측정부는 자외선을 증폭한 후 전기적 신호로 변환시키는 광증폭튜브 및 상기 광증폭튜브를 장착하는 광증폭튜브장착대를 구비한수은분석장치.
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