KR101281105B1 - 수용액 내 존재하는 우라늄 농도의 정량방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 물의 라만 산란 세기와 우라늄 형광 세기의 비를 이용하여 수용액 내 존재하는 우라늄을 정량하는 방법에 관한 것으로, 상세하게는 다양한 농도의 우라늄 표준용액의 물의 라만 산란 세기 및 우라늄 형광 세기를 측정하는 단계 (단계 1); 물의 라만 산란 세기에 대한 우라늄 형광 세기의 비를 우라늄 농도별로 산출하고, 이를 통하여 검정 곡선을 작성하는 단계 (단계 2); 및 미지 시료의 라만 산란 세기 및 우라늄 형광 세기를 측정하고 상기 검정 곡선을 이용하여 농도를 결정하는 단계 (단계 3)를 포함하는 수용액 내 존재하는 우라늄의 농도를 정량하는 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 물의 라만 산란 세기와 우라늄 형광 세기의 상대비를 이용한 수용액 내 존재하는 우라늄 정량 분석법은 다양한 측정 조건에 따라 농도 검정 곡선의 반복적 측정이 요구되었던 기존의 번거로움을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 물의 라만 산란 세기와 우라늄 형광 세기의 비를 이용하여 수용액 내 존재하는 우라늄 농도를 정량하는 방법에 관한 것이다.
지하수는 지각구성 원소들의 이동 및 재배치에 중요한 역할을 담당하므로 지구화학 연구, 광물 탐사연구에 지하수 중의 환경방사성 동위원소 측정기술이 유용한 수단이 될 경우가 많다. 지하수에 존재하는 방사성 동위원소의 대부분은 자연계에 존재하는 우라늄, 토륨 등 악티늄족 원소들로부터 기인된다. 그 중 대부분은 우라늄에 의하여 발생되며 자연 방사성 원소 중 특히 우라늄은 섭취할 경우 뼈와 신장에 축적되어 건강에 위해를 끼치게 된다. 우라늄의 경우 방사능보다 화학적 위해성이 더 크다. ICRP(International Commission on Radiological Protection)에서 평가한 바에 따르면 일반적으로 섭취한 우라늄의 약 5%가 위장을 통해 혈류로 흡수된다고 알려져 있다. 이러한 우라늄의 위해도에 대하여 1976년 미국 EPA(Environmental Protection Agency)에서는 일반 음용수에 대한 환경방사성 동위원소에 대한 최대 오염 준위(MCL, Maximum Contamination Level)를 음용수 규정(NIPDRW, the National Interim Primary Drink Water Regulation)으로 정한바 있다.
핵연료로 사용되는 우라늄은 해수, 지표 및 환경시료 등에 미량으로 존재하므로 이를 정량적으로 분석하기 위해서는 검출 한계가 낮은 분석방법이 요구되고 있다. 현재까지 보고된 우라늄의 분석법에는 적정법, 분광광도계(spectrophotometer)를 이용한 흡수 분광법 또는 형광광도계(fluorophotometer)나 펄스 레이저 광원을 이용한 형광 분광법, 크로마토그래프법 등이 많이 사용되고 있으나, 이들 분석법들은 시료의 전처리 과정, 매트릭스 영향, 장시간의 분석시간 및 고가의 장비와 비용이 많이 소요된다는 문제점이 있다.
미국 등록특허 제 4641032호는 형광광도법을 이용하여 용액 내 존재하는 미량의 우라늄을 정량 분석하는 방법에 관한 것이다. 용액 내 존재하는 우라늄 분자의 형광은 펄스화된 레이저빔의 입사에 의하여 발생된다. 이때 시간에 대한 지수 함수로 감소되는 우라늄 형광 신호를 기록하고, 우라늄 표준 용액 및 미지의 우라늄 시료에 대하여 레이저 펄스의 신호가 배제된 우라늄 형광 세기의 초기값(F0)을 측정하고 이 값을 비교하여 우라늄을 정량하는 방법이다.
대한민국 공개특허 1994-0011945호는 광섬유를 이용한 질소레이저 유도 우라늄 형광분석 장치에 관한 것으로, 우라늄 수용액 시료에 펄스형 질소 레이저빔을 조사시켰을 때에 방출되는 우라늄 형광을 측정하여 우라늄 농도를 정량 분석하는 것이다. 이 분석 장치는 레이저빔 전송용 광섬유를 이용하여 시료가 장입된 옵트로드에 질소 레이저빔을 입사시키고, 발생된 형광 신호를 형광 전송용 광섬유로 수집하여 검출기인 오실로스코프에 입사되도록 구성한 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 종래의 우라늄을 정량하기 위한 방법들은 모두 미지 시료의 우라늄 정량 분석을 위해 농도가 다른 표준 시료들을 준비하여 농도 측정을 위한 검정 곡선을 구해야 한다. 이러한 경우 광원의 세기, 검출기의 감도 등에 따라 검정 곡선이 달라질 수 있으므로 검정 곡선을 구하는 작업은 미지 시료를 측정할 때마다 반복되어야 하는 작업으로서 번거롭다는 문제점이 있다.
이에 본 발명자들은 물의 라만 산란 세기와 우라늄 형광 세기의 비를 이용하여 수용액 내 존재하는 우라늄을 정량하는 방법을 개발하였으며, 상기의 방법이 상용화된 분석기기 만큼 검출 한계가 낮아 우라늄 분석에 효율적임을 확인하고 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 목적은 물의 라만 산란 세기와 우라늄 형광 세기의 비를 이용하여 수용액 내 존재하는 우라늄을 정량하는 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 다양한 농도의 우라늄 표준 용액의 물의 라만 산란 세기 및 우라늄 형광 세기를 측정하는 단계 (단계 1); 물의 라만 산란 세기에 대한 우라늄 형광 세기의 비를 우라늄 농도별로 산출하고, 이를 통하여 검정 곡선을 작성하는 단계 (단계 2); 및 미지 시료의 라만 산란 세기 및 우라늄 형광 세기를 측정하고 상기 검정 곡선을 이용하여 농도를 결정하는 단계 (단계 3)를 포함하는 수용액 내 존재하는 우라늄의 정량방법을 제공한다.
본 발명에 따른 물의 라만 산란 세기와 우라늄 형광 세기의 상대비를 이용한 수용액 내 존재하는 우라늄 정량 분석법은 다양한 측정 조건에 따라 농도 검정 곡선의 반복적 측정이 요구되었던 기존의 번거로움을 크게 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 레이저를 광원으로 이용함으로써 유도결합플라즈마 원자방출분광법(ICP-AES), 유도결합 플라즈마 질량분석법(ICP-MS) 및 KPA(Kinetic Phosporescence Analyzer)와 같은 상용의 분석기기와 견줄 수 있을 만큼 검출 한계가 낮아 효과적인 분석을 수행할 수 있다. 특히, 보라색 파장 영역의 GaN 반도체 레이저를 사용하는 경우 분석 장치의 소형화가 가능하다는 효과가 있다.
도 1은 시료에 입사되는 파장을 변화시켰을 경우 물의 라만 산란 피크 위치변화를 나타내는 스펙트럼이고,
도 2의 (a)는 우라늄 수용액의 흡수 스펙트럼이고, (b)는 형광 파장을 510 nm에 고정시켰을 경우 들뜸 스펙트럼이고,
도 3은 입사광 파장 변화에 따른 물의 라만 산란 스펙트럼 및 우라늄 수용액의 형광 스펙트럼이고,
도 4는 검출기 감도를 변화시켰을 경우 우라늄 수용액 농도에 따른 형광 세기를 나타낸 검정 곡선이고,
도 5는 검출기 감도를 변화시켰을 경우 우라늄 수용액 농도에 따른 라만 산란 세기에 대한 형광 세기의 비를 나타낸 검정 곡선이다.
도 2의 (a)는 우라늄 수용액의 흡수 스펙트럼이고, (b)는 형광 파장을 510 nm에 고정시켰을 경우 들뜸 스펙트럼이고,
도 3은 입사광 파장 변화에 따른 물의 라만 산란 스펙트럼 및 우라늄 수용액의 형광 스펙트럼이고,
도 4는 검출기 감도를 변화시켰을 경우 우라늄 수용액 농도에 따른 형광 세기를 나타낸 검정 곡선이고,
도 5는 검출기 감도를 변화시켰을 경우 우라늄 수용액 농도에 따른 라만 산란 세기에 대한 형광 세기의 비를 나타낸 검정 곡선이다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명은
다양한 농도의 우라늄 표준 용액의 물의 라만 산란 세기 및 우라늄 형광 세기를 측정하는 단계 (단계 1);
물의 라만 산란 세기에 대한 우라늄 형광 세기의 비를 우라늄 농도별로 산출하고, 이를 통하여 검정 곡선을 작성하는 단계 (단계 2); 및
미지 시료의 라만 산란 세기 및 우라늄 형광 세기를 측정하고 상기 검정 곡선을 이용하여 농도를 결정하는 단계 (단계 3)를 포함하는 수용액 내 존재하는 우라늄의 정량방법을 제공한다.
본 발명에 따른 수용액 내 존재하는 우라늄의 정량방법을 이용하는 경우 다양한 측정 조건에 따라 농도 검정 곡선의 반복적 측정이 요구되었던 종래 분석방법의 번거로움을 덜 수 있다. 또한, 레이저를 광원으로 이용하는 경우 유도결합플라즈마 원자방출분광법(ICP-AES), 유도결합 플라즈마 질량분석법(ICP-MS) 및 KPA(Kinetic Phosporescence Analyzer)와 같은 상용의 분석기기와 견줄 수 있을 만큼 검출 한계가 낮아, 미량의 우라늄 분석에도 사용할 수 있다. 또한, 보라색 파장 영역의 GaN 반도체 레이저를 사용하는 경우 분석 장치의 소형화가 가능하다는 효과가 있다.
이하, 본 발명을 단계별로 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 단계 1은 다양한 농도의 우라늄 표준 용액의 물의 라만 산란 세기 및 우라늄 형광 세기를 측정하는 단계이다. 우라늄 표준 용액을 최소 3개 이상 제조하고 이들 시료에서 발생되는 물의 라만 산란 세기 및 우라늄 형광 세기를 측정한다. 이때 사용되는 광원으로는 자외선 또는 청색 레이저빔이 바람직하다. 우라늄 시료에 대하여 들뜸 스펙트럼에서 세기가 센 파장을 이용할수록 우라늄 형광의 세기가 증가되기 때문이다. 또한 보라색 파장 영역의 소형 반도체 레이저를 광원으로 사용하는 경우 상용의 형광분광기에 비하여 소형화가 가능하다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 단계 2는 물의 라만 산란 세기에 대한 우라늄 형광 세기의 비를 우라늄 농도별로 산출하고, 이를 통하여 검정 곡선을 작성하는 단계이다. 제조된 표준 용액의 우라늄 농도를 x축으로 하고, 각 농도에 따른 측정된 형광 세기를 측정된 라만 산란 세기의 값으로 나눈 값을 y축으로 하여 검정 곡선을 작성한다. 상기 단계에서 작성된 검정 곡선은 광원의 세기, 검출기의 감도 등의 측정조건에 따라 변화하지 않기 때문에, 한 번 작성된 검정 곡선을 지속적으로 사용할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에 따른 단계 3은 미지 시료의 라만 산란 세기 및 우라늄 형광 세기를 측정하고 상기 검정 곡선을 이용하여 농도를 결정하는 단계이다. 라만 산란 세기 및 형광 세기를 측정하고, 측정된 형광 세기를 측정된 라만 산란 세기의 값으로 나눈 값을 상기 단계 2의 검정 곡선에 대입함으로써 미지 시료의 농도를 구할 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명한다. 단 하기의 실시예는 발명을 예시하는 것일 뿐, 내용이 하기의 실시예에 의하여 제한되는 것은 아니다.
<
실시예
1> 미지 시료의 우라늄 농도 분석
단계 1. 물의 라만 산란 세기 및 우라늄 형광 세기를 측정하는 단계
우라늄 표준 용액을 0.01, 0.02, 0.05, 0.1, 0.2, 0.5 및 1.0 mM의 농도로 제조하고 각 수용액 별로 310 nm의 입사광(들뜸 파장)을 조사하여, 346 nm에서 검출되는 라만 산란 세기 및 510 nm에서 검출되는 형광 세기를 형광광도계를 이용하여 측정하였다. 이때 광증배관(PMT, photomultiplier tube)에 인가된 전압은 900 V였다.
단계 2. 검정 곡선을 작성하는 단계
상기 단계 1에서 우라늄 표준 용액의 농도를 x축으로 하고, 각 농도에 따른 측정된 형광 세기의 값을 측정된 라만 산란 세기의 값으로 나눈 값을 y축으로 하여 검정 곡선을 작성하였다.
단계 3. 미지 시료의 농도를 결정하는 단계
우라늄을 포함하는 미지 시료인 것을 제외하고는 상기 단계 1과 동일한 방법으로 라만 산란 세기 및 형광 세기를 측정하고, 측정된 형광 세기 값 0.46을 라만 산란 세기의 값 3.34로 나눈 값인 0.138을 통하여 상기 단계 2의 검정 곡선으로부터 미지 시료의 농도가 0.074 mM임을 알 수 있었다.
<
비교예
1> 입사광 파장이 310
nm
인 경우 우라늄 수용액의 라만 산란 및 형광 측정
1 mM의 우라늄 수용액에 대하여 상기 실시예 1의 단계 1만을 동일하게 수행하여 우라늄 수용액의 라만 산란 및 형광 스펙트럼을 측정하였다.
<
비교예
2> 입사광 파장이 355
nm
인 경우 우라늄 수용액의 라만 산란 및 형광 측정
1 mM의 우라늄 수용액에 대하여 355 nm의 입사광을 조사한 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 단계 1만을 동일하게 수행하여 우라늄 수용액의 라만 산란 및 형광 스펙트럼을 측정하였다.
<
비교예
3> 입사광 파장이 414
nm
인 경우 우라늄 수용액의 라만 산란 및 형광 측정
1 mM의 우라늄 수용액에 대하여 414 nm의 입사광을 조사한 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 단계 1만을 동일하게 수행하여 우라늄 수용액의 라만 산란 및 형광 스펙트럼을 측정하였다.
<
비교예
4> 광증배관에 인가된 전압이 600 V인 형광 세기 측정
0.02, 0.05, 0.2, 0.5 및 1.0 mM의 우라늄 수용액에 대하여 광증배관에 인가된 전압이 600 V인 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 단계 1과 동일한 방법으로 형광 세기만을 측정하였다.
<
비교예
5> 광증배관에 인가된 전압이 700 V인 형광 세기 측정
0.01, 0.02, 0.05, 0.2, 0.5 및 1.0 mM의 우라늄 수용액에 대하여 광증배관에 인가된 전압이 700 V인 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 단계 1과 동일한 방법으로 형광 세기만을 측정하였다.
<
비교예
6> 광증배관에 인가된 전압이 800 V인 형광 세기 측정
0.01, 0.02, 0.05, 0.2, 0.5 및 1.0 mM의 우라늄 수용액에 대하여 광증배관에 인가된 전압이 800 V인 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 단계 1과 동일한 방법으로 형광 세기만을 측정하였다.
<
비교예
7> 광증배관에 인가된 전압이 900 V인 형광 세기 측정
0.01, 0.02, 0.05, 0.2, 0.5 및 1.0 mM의 우라늄 수용액에 대하여 상기 실시예 1의 단계 1과 동일한 방법으로 농도별 형광 세기만을 측정하였다.
<
비교예
8> 광증배관에 인가된 전압이 1000 V인 형광 세기 측정
0.01, 0.02, 0.05, 0.2, 0.5 및 1.0 mM의 우라늄 수용액에 대하여 광증배관에 인가된 전압이 1000 V인 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 단계 1과 동일한 방법으로 형광 세기만을 측정하였다.
<
비교예
9> 광증배관에 인가된 전압이 600 V인 라만 산란 및 형광 세기 측정
0.02, 0.05, 0.2, 0.5 및 1.0 mM의 우라늄 수용액에 대하여 광증배관에 인가된 전압이 600 V인 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 단계 1과 동일한 방법으로 라만 산란 세기 및 형광 세기를 측정하였다.
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비교예
10> 광증배관에 인가된 전압이 700 V인 라만 산란 및 형광 세기 측정
0.01, 0.02, 0.05, 0.2, 0.5 및 1.0 mM의 우라늄 수용액에 대하여 광증배관에 인가된 전압이 700 V인 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 단계 1과 동일한 방법으로 라만 산란 세기 및 형광 세기를 측정하였다.
<
비교예
11> 광증배관에 인가된 전압이 800 V인 라만 산란 및 형광 세기 측정
0.01, 0.02, 0.05, 0.2, 0.5 및 1.0 mM의 우라늄 수용액에 대하여 광증배관에 인가된 전압이 800 V인 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 단계 1과 동일한 방법으로 라만 산란 세기 및 형광 세기를 측정하였다.
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비교예
12> 광증배관에 인가된 전압이 900 V인 라만 산란 및 형광 세기 측정
0.01, 0.02, 0.05, 0.2, 0.5 및 1.0 mM의 우라늄 수용액에 대하여 상기 실시예 1의 단계 1과 동일한 방법으로 라만 산란 세기 및 형광 세기를 측정하였다.
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비교예
13> 광증배관에 인가된 전압이 1000 V인 라만 산란 및 형광 세기 측정
0.01, 0.02, 0.05, 0.2, 0.5 및 1.0 mM의 우라늄 수용액에 대하여 광증배관에 인가된 전압이 1000 V인 것을 제외하고는 상기 실시예 1의 단계 1과 동일한 방법으로 라만 산란 세기 및 형광 세기를 측정하였다.
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실험예
1> 입사광의 변화에 따른 라만 산란 피크의 이동
시료가 물인 경우 입사광이 변화함에 따라 라만 산란피크가 어떻게 변화하는지 알아보기 위하여 하기와 같은 실험을 수행하였다. 증류수에 대한 형광광도계의 입사광의 파장은 각각 266, 280, 300, 320, 340, 355, 380, 400 및 414 nm을 사용하였으며, 이에 따른 증류수의 각 입사광에 대한 라만 산란 세기를 측정하고, 이에 따른 라만 산란 피크를 도 1에 나타내었다.
도 1에 나타낸 바에 따르면, 시료에 입사되는 빛의 파장이 단파장에서 장파장 영역으로 이동함에 따라 물의 라만 산란 피크 역시 단파장에서 장파장 영역으로 이동함을 알 수 있다. 물의 라만 스펙트럼은 414 cm-1의 진동 방식(ν1), 1652 cm-1의 굽힘 방식(ν2), 3292 cm-1의 굽힘 방식의 배음(2ν2), 3415 cm-1의 대칭 신축 진동 방식(ν3), 3620 cm-1의 비대칭 신축 방식(ν4) 등이 있고, 도 1의 산란 피크는 3 개(2ν2, ν3 및 ν4)의 산란이 겹쳐진 것에 해당한다. 입사광의 파장이 266 nm인 경우 약 3350 cm-1 이동된 292 nm에서 산란 피크가 관찰되었고, 입사광의 파장이 414 nm인 경우 약 3360 cm-1 이동된 481 nm에서 라만 산란 피크가 관찰되었다. 산란 피크의 세기가 다른 이유는 파장 변화에 따른 입사광 세기에 차이가 있기 때문이다. 상기의 결과를 통하여 입사광의 파장이 변화함에 따라 라만 산란 피크의 위치도 변화함을 알 수 있다.
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실험예
2> 우라늄 수용액의 흡수 및 들뜸 스펙트럼
우라늄 수용액에 대한 흡수 스펙트럼 및 들뜸(excitation) 스펙트럼을 알아보기 위하여, 1 mM의 농도로 제조된 우라늄 수용액에 대하여 흡수 스펙트럼 및 형광 파장을 510 nm에 고정시켰을 경우 들뜸 스펙트럼을 측정하고, 그 결과를 도 2에 나타내었다.
도 2의 (a)에 나타낸 바에 따르면, 흡수 스펙트럼은 가시광선 영역에서 고유의 흡수 스펙트럼을 보이고 있으며, 최대 흡수 파장은 414 nm임을 알 수 있다. 또한, 350 nm 이하의 파장 영역에서는 띠구조(band structure)가 없으며 파장이 짧아질수록 흡광도가 급격하게 증가함을 확인할 수 있다.
또한, 도 2의 (b)에 나타낸 바에 따르면, 들뜸 스펙트럼은 510 nm의 파장이 발생시킬 수 있는 우라늄(VI) 형광의 흡수 특성을 의미하는 것으로, 255 nm에서 나타난 피크는 형광 측정용 분광기의 파장이 510 nm에 고정된 경우 분광기의 회절 특성에 기인하는 피크이고, 433 nm에서 나타난 피크는 510 nm에서 물의 라만 산란을 일으키는 광원으로서 우라늄(VI)의 형광을 발생시킬 수 있는 흡수 특성과는 무관하다. 들뜸 스펙트럼에서 세기가 센 파장을 이용할수록 우라늄 형광 세기가 증가되므로 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이 최대 흡수 파장인 414 nm의 빛을 입사시키는 경우보다 도 2의 (b)에 나타낸 바와 같이 230~320 nm 파장 영역의 빛을 입사시키는 경우 우라늄 형광 세기가 증가함을 알 수 있다.
<
실험예
3> 물의 라만 산란과 우라늄 형광 스펙트럼
입사광의 변화에 따른 물의 라만 산란 및 수용액 내 존재하는 우라늄의 형광 스펙트럼의 변화를 알아보기 위하여 비교예 1, 2 및 3에서 측정된 스펙트럼을 도 3에 나타내었다.
도 3에 나타낸 바에 따르면, 입사광의 파장에 따라 중심 파장이 이동된 물의 라만 산란 피크가 나타나고, 450~600 nm 구간에서 우라늄(VI)의 전형적인 형광 스펙트럼이 관찰되었다. 비교적 간편하게 사용할 수 있는 상용화된 Nd:YAG 레이저의 제 3조화파인 355 nm를 사용하는 경우 (비교예 2) 403 nm에서 물의 라만 산란 피크와 함께 매우 감소된 우라늄 형광 스펙트럼이 관찰되었다. 이는 도 2에 나타낸 들뜸 스펙트럼에서 설명한 바와 같이 310 nm와 비교하여 355 nm에서의 들뜸 세기가 작기 때문이다. 우라늄(VI) 최대 흡수 파장인 414 nm의 빛을 입사시킨 경우 (비교예 3) 481 nm에서 나타나는 물의 라만 산란 피크와 우라늄 형광 스펙트럼의 겹침이 관찰되었다. 그러므로 우라늄의 최대 흡수파장인 414 nm는 입사광의 파장으로 사용하는 것이 적절하지 않음을 알 수 있다.
<
실험예
4> 광증배관에 인가된 전압에 따른 형광 세기 측정
광증배관에 인가된 전압에 따른 형광 세기의 변화를 알아보기 위하여 비교예 4~8에서 얻은 그래프를 도 4에 나타내었다.
도 4에 나타낸 바에 따르면, 입사광의 파장을 310 nm로 고정시키고 광증배관에 인가된 전압을 5단계(600~1000 V)로 변화시켰다. 510 nm 파장에서 검출된 우라늄(VI) 형광 세기를 우라늄 농도에 대한 함수로 나타내면, 제각기 다른 농도 검정 곡선이 얻어진다. 따라서 미지 시료의 우라늄 농도를 정량 분석 하기위해서는 검출기의 조건에 따라 농도 검정 곡선을 매번 반복 측정해야 한다는 종래 분석법의 단점을 알 수 있다.
<
실험예
5> 광증배관에 인가된 전압에 따른 라만 산란 세기에 대한 형광 세기의 비 측정
광증배관에 인가된 전압에 따른 우라늄 표준 용액의 농도별 라만 산란 세기에 대한 우라늄 형광 세기 비의 변화를 알아보기 위하여 각 비교예 9~12에서 측정된 라만 산란에 대한 형광 세기의 상대값을 구한 다음, 각 농도별로 평균 및 표준편차를 계산하여 도 5에 나타내었다.
도 5에 나타낸 바에 따르면, 광증배관의 인가된 전압을 5단계(600~1000 V)로 변화시켰음에도 불구하고 우라늄 농도에 따른 형광 세기 대 라만 산란 세기의 비는 유사함을 확인할 수 있다. 상기의 결과는 서로 다른 광증배관에 인가된 전압에서 측정된 5개 값의 평균 및 표준편차의 값을 나타낸 것으로, 다양한 측정 조건 중 하나인 검출기 감도(광증배관에 인가된 전압)에 따라 달라지는 농도 검정 곡선(도 4)과는 달리, 본 발명의 우라늄 농도의 정량방법을 사용하는 경우 동일한 검정 곡선으로 나타난다는 것을 보여준다. 그러므로 본 발명에 따른 우라늄 농도의 정량방법을 사용하는 경우 검출기의 감도 또는 광원의 세기에 영향을 받지 않아 우라늄 수용액의 정량 분석을 수행할 때마다 표준 용액을 통하여 검량곡선을 작성하는 번거로움을 해소할 수 있다.
Claims (2)
- 연속파(continuous wave) 반도체 레이저 광원을 이용하여,
다양한 농도의 우라늄 표준 용액의 물의 라만 산란 세기 및 우라늄 형광 세기를 측정하는 단계 (단계 1);
물의 라만 산란 세기에 대한 우라늄 형광 세기의 비를 우라늄 농도별로 산출하고, 이를 통하여 검정 곡선을 작성하는 단계 (단계 2); 및
미지 시료의 라만 산란 세기 및 우라늄 형광 세기를 측정하고 상기 검정 곡선을 이용하여 농도를 결정하는 단계 (단계 3)를 포함하는 수용액 내 존재하는 우라늄 농도의 정량방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 라만 산란 및 우라늄의 형광을 일으키는 반도체 레이저 광원은 자외선 또는 청색 파장 영역의 레이저 빔을 사용하는 것을 특징으로 하는 수용액 내 존재하는 우라늄 농도의 정량방법.
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