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5 목 차 01. GC-FID-NPD-ECD 운영매뉴얼 GC-MSD 운영매뉴얼 GC-TOF-MS 운영매뉴얼 GC-MS-MS 운영매뉴얼 GC-HRMS 운영매뉴얼 LC-MS-MS 운영매뉴얼 IC 운영매뉴얼 AAS 운영매뉴얼 XRD 운영매뉴얼 ICP-OES 운영매뉴얼 ICP-MS 운영매뉴얼 199

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7 (FID/NPD/ECD, Agilent)

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9 Ⅰ. 실행하기 1. Instrument 1 Online 더블클릭 2. GC Method 가 Ready 상태로되어있는지확인 GC-FID-NPD-ECD 운영메뉴얼 3

10 Ⅱ. Method 작성 1. Method-Edit Entire Method 를실행 2. Edit Entire Method 항목내용을다음과같이체크 4 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

11 3. Method 에관한코멘트입력 ( 생략가능) 4. 주입수단( 수동주입) 과주입구위치설정 GC-FID-NPD-ECD 운영메뉴얼 5

12 5. 시료주입부(Inlet) : 알맞은시료주입부를선택하여조건을입력 6. 분리관(Column) : 알맞은컬럼을선택하여체크 6 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

13 7. 오븐(Oven) : 오븐의적절한온도와시간을입력 8. 검출기(Detector) : 알맞은검출기를선택하여조건을입력 - FID GC-FID-NPD-ECD 운영메뉴얼 7

14 - NPD - ECD 8 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

15 9. 검출기신호(Signal) : 검출기신호지정및조건설정 Apply-OK 클릭하면 Method 작성완료 GC-FID-NPD-ECD 운영메뉴얼 9

16 Ⅲ. Method 저장 File-save Method As 클릭 10 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

17 Ⅳ. Method 실행 1. RunControl-Sample Info 선택하여 Method 실행 2. Operator Name, Prefix/Counter, Sample Name 입력 GC-FID-NPD-ECD 운영메뉴얼 11

18 Ⅴ. 시료주입하기 모든표준물질을우선분석한후검량선작성 검량선작성후시료분석수행 1. 수동으로시료주입하고, GC 본체키패드의 Start 버튼누름 2. Run이표시되며시그널이 Online Plot에표시 12 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

19 Ⅵ. 검량선작성 1. 검량선작성을위해 Data Analysis 창클릭 2. File-Load Signal 클릭 GC-FID-NPD-ECD 운영메뉴얼 13

20 3. 저장된 Data File을불러낸후 OK 버튼클릭 4. Integration-Integration Events 클릭하여적분조건설정 14 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

21 5. Integration-Integrate 를클릭 GC-FID-NPD-ECD 운영메뉴얼 15

22 6. Calibration-Calibration Settings 클릭 7. Title, Amount Units, Default Calibration Curve 입력 16 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

23 8. Calibration-New Calibration Table 클릭 9. 바로 OK 클릭 GC-FID-NPD-ECD 운영메뉴얼 17

24 10. Compound Name, Amount 입력 11. Calibration Curve 가그려짐 12. 앞장과같은방법으로두번째 STD의 Data File을불러냄 18 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

25 13. Calibration-Add Level 클릭 14. Integrate after load 에체크하면현재의적분조건으로적분 15. 앞장과같은방법으로세번째 STD의 Data File을불러냄 GC-FID-NPD-ECD 운영메뉴얼 19

26 16. Amount 입력 17. 3차 Calibration Curve가형성 20 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

27 Ⅶ. 검량선출력 1. Data Analysis-File-Print-Calibration+Curve 클릭 GC-FID-NPD-ECD 운영메뉴얼 21

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31 1. carrier Gas를확인하고 valve 를연다. 2. GC와 MSD 에전원을공급한다. 3. computer 에서 ChemStation 을클릭한다. 4. Tune을위한 Check 사항 - MS Source와 MS Quad의 Actual temp가 Setpoint 설정온도와같도록기다린다. GC-MSD 운영메뉴얼 25

32 -View Tune and Vacuum Control... -Vacuum vacuum Status... 에서 vacuum 의상태를확인한다. -위의확인작업후약 4 시간정도공전시킨다. 5. Air and Water Check -Tune Air and Water Check m/z 18의 abundance가 m/z 69의 abundance보다 20% 미만이어야한다. m/z 28의 abundance가 m/z 69의 abundance보다 10% 미만이어야한다. 26 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

33 6. Auto Tune MSD에서 Mass spectrum 을얻기위해서수행되어야할첫번째과정이다. 정밀하 고우수한 MS data를얻기위해서는 MSD의여러가지기기적인parameter들을조 절하여기기를 calibration 해주어야하는데, 이러한일련의 calibration 과정이 tuning 이다. 이러한 tuning과정은기기를사용할때마다해주어야하며 tuning 과정에서정해 지는 EM voltage로실험이진행되기때문에장비가완전안정화된후에 Tuning 을실행하는것이좋다. -Tune Autotune PFTBA(m/z 69, 219, 502) 를사용하여 mass range전체에걸쳐 instrument sensitivity 를최대화한다 MSD는 Mid mass인 69 또는 219를 base peak로하 여 tuning 한다. GC-MSD 운영메뉴얼 27

34 아래기준에맞추어 tuning report 를읽어본다. 1 peak 의모양 : 주 peak와동위원소 peak 의모양을본다. 2 Base : Base peak 69 또는 219 가반드시나와야한다. 그이외의이온이 base peak 으로나오면장비상의문제점이있는것으로생각하면된다. 18(H 2 O), 28(N 2 ) 가 base peak 가나올경우,18(H 2 O) 이높게나오면 chamber 안에차있는 수분이기때문에충분한시간동안 conditioning 을하여야한다. 28(N 2 ) 이높게나 올경우, 어딘가에 leak가있을가능성이높기때문에전체적으로 leak check를 하여야한다. (He gas 순도가나쁘거나, trap이오염이되어있을때 28(N 2 ) 이 높게나올수도있다.) 3 Mass assignment : m/z 69, 219, 502에대한 mass assignment 가 ±0.1 amu 내에있는지확인한다. 4 Peak width: 0.5±0.05amu 범위에있는지확인한다. 28 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

35 5 Mass abundance Mass HP % 219 >40% 502 >2.4% 위의 spec에나와있듯이 69 대비 219비율이 40% 만넘으면통과이나정상적인 감도를나타내려면70% 이상이되어야한다. 또한 High mass인 502의경우는 69 대비 3% 이상나와야정상적인감도는나타낼수있다. 6 Isotope mass(70, 220, 503) ratio Mass HP ~1.6% ~5.4% ~12.3% 7 M/z 69이하의 background는 20% 미만이어야한다. 7. Method 작성 -View Instrument Control... GC-MSD 운영메뉴얼 29

36 -Instrument GC Edit Parameters... Injector 설정 실제적으로 GC 에시료가주입되는양을나타낸다. (1.0~ 5.0ul 까지선택적으로입력할수있다.) 30 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

37 Inlets 설정 Split Modes: Capillary 컬럼을사용하는경우연결되어지는주입구로서대다수화합물의분석 시사용되며, 시료가고농도인경우시료전체를컬럼안으로도입하게되면주입 구, 컬럼및검출기의오염을유발할수있으므로시료를이동상가스와혼합함으 로써시료를희석하여컬럼안으로도입할수있는방법으로그희석비율은하단 부의 Split Ratio 를가지고결정할수있다. ( 일반적으로 30 :1 이상) Splitless Mode : 미량분석시사용되며, Split Mode와달리시료가운반기체와혼합되어희석되 지않고모두컬럼안으로유입된다. Heater : 주입구의온도로시료성분의 Boiling Point +20 ( 일반적으로 200~300 ) Pressure : 운반기체를컬럼안으로도입하기위한압력으로유량에의해자동결정됨. Total Flow : GC 에주입되는운반기체의전체유량 (Column Flow + Split Vent Flow + Septum Purge Flow) GC-MSD 운영메뉴얼 31

38 Split Ratio : Split Vent 유량과컬럼유량의비율로시료의농도에따라선택가능 예) Split Ratio가 100:1, 컬럼유량을 1 ml/min 으로했을경우, Split Vent Flow Rate는100 ml/min으로시료 1μl의 1/100 만큼만컬럼안으로들어감을의미. Split Flow : 컬럼유량과 Split Ratio 가결정되면자동으로그값이변함. column 설정 분석하고자하는성분에따라선택한컬럼이장착되면소프트웨어상에서도어떤컬 럼이장착되어있는지인식을시켜주어야만 조절할수가있다. inlet에관여된모든유량들을정확히 32 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

39 Oven 설정 Oven은 GC 를사용하는데있어서매우중요한부분이다. oven program을어떻게 만드냐에따라서 sample 이나오는시간(R.T.) 이변화할수도있고, peak의모양에 도변화를줄수있다. Aux 설정 GC-MSD 운영메뉴얼 33

40 8. MSD 설정 scan mode EM Voltage : Tuning에서설정된 EM값을 sample 의분석조건에맞게조절할때사용한다. Abs(Absolute) 는 Tune에서선정된값을그대로사용하거나절대치를직접선택할 수있으며, Rel.(Relative) 는 Tune에서선정된값에어느정도의값을증가시킬 때, 즉감도를높일때사용한다. EM의 voltage가증가할수록감도는증가하지만 EM 의수명은감소한다. 일반적인 EM값의사용범위는 volts 이다. Solvent Delay : MS filament를보호하기위하여시료를 GC 에주입했을때, column으로solvent 가 elution되는시간동안 MS를 OFF 시켜주는기능이다. 즉, 주어진시간부터 MS 가 ON 된다. (Default : 3min.) 34 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

41 Real Time Plot : Sample 이분석되어지는동안진행과정을두가지형태, 즉 TIC(total ion chromatogram) 와 EIC(Extracted ion chromatogram) 로볼수있으며그때의 chromatogram scale 을정해줄수있다. 그러나이러한 scale은분석도중에도 변화가가능하며분석결과에영향을주지않는다. Edit Scan Params : 시료에대한 MS spectrum 을얻기위한조건을입력시켜주는부분이다. Mass Range : MS spectrum을얻기위한분자량의 range를말하며분석하는 sample에적절하 게맞춘다. Start at Mass는 backgronud를확인후 background의영향을받지 않도록설정하고 End at mass는 EI의경우 Sample의예상 M.W. 보다 30정도높 게설정하고 CI의경우 50 정도높게설정한다. 분석시간별로 3단계로나누어 mass range 를프로그램할수있다. Threshold : Instrument에따른 typical 한값은아래와같다. 일반적으로낮은값은 spectrum 에서낮은 abundance를갖는 ion도나타낼수있어감도를증가시킬수있지만 data 의용량은더많이차지한다. Sampling : PC가 MS에서나오는 data를받는 sampling rate로서수치는 2의지수로들어가 GC-MSD 운영메뉴얼 35

42 며 default값은 2 이다. Scan/Sec : 단위시간당 scan 할수있는횟수를나타낸다. 사용자가임의의값을입력할수없으며단지 MS Scan range와 sampling에의 해결정된다. Start Time : 시간에따라 mass range를변화시킬때사용되며초기의 massrange에따른 start time은 solvent delay time 이자동적으로들어간다. 다음의 start time은원 하는시간을넣어준다. Sim mode SCAN data에서 time과 group에대한 ion 을선택해야한다. Group은 50 개까지, ion 은 30개까지가능하며 ion의선택은 2-3 개까지가적당하다. 36 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

43 Edit Scan Params : 시료에대한 MS spectrum 을얻기위한조건을입력시켜주는부분이다. Dwell time : 선택된한 ion을 scan할때머무르는시간으로시간이길수록감도가좋으나너 무길면오히려감도가떨어진다. Resolution : High인경우분리능이좋아 peak가 sharp 하나감도는떨어진다. Low인경우분 리능은낮으나감도는좋다. Group : 선택적으로 ion을 Group 별로설정해주어각 Group 별 ion의감도를향상시킬수 있다. 특히각각다른시간대의설정이가능하다. GC-MSD 운영메뉴얼 37

44 9. sample Analysis sample information 을작성한다. Data File Path : 저장위치를지정한다. Data File Name : 저장하고자하는파일의이름을지정한다. Vial Number : 분석하고자하는시료의위치를지정한다. Operator Name : 분석자의이름을넣는다. Sample Name : 시료의이름을넣는다. 10. Start Run 38 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

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47 GC-TOF MASS 사용 Flow Chart 기기작동준비 (gas, vacuum 등) 기기의전원 On PEGASUS Software 를구동 Vacumm 확인후 Electronic On Instrument condition 을확인함 Method 작성 (Ac, Gc, Ms, Qc, Dp Method) Run Start GC-TOF-MS 운영메뉴얼 41

48 기기작동준비 <GC-TOF/MS 사진> 1. 가스의벨브를연다. - 1D : 헬륨가스사용 2D : 액체질소사용(compressor) 2. 시스템후면의메인스위치를 on 시킨다. - 스위치는 ( 앞 2 개, 뒤 1 개) 총 3 개로구성되어있다. ( 시스템후면) ( 시스템전면) 3. 시스템전면의 Vacuum 스위치를 on 시킨다. - 이때 electrical 스위치는 off 상태확인 4. 컴퓨터의전원을 on 시킨다. 5. 윈도우화면의 PEGASUS Software 를클릭하여구동시킨다. 42 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

49 6. PEGASUS Software의 login화면에서 Login 을한다. - Enable Data Processor 항상체크 - Enable Startup Datebase Valisation 은데이터가에러발생시사용. 7. PEGASUS Software가 open되면 software의화면우측하단의 vacuum상태를확 인한다. Vacuum 상태가 3E-7mbar 이하의상태이면다음단계를진행한다. 만일 vacuum 상태가정상수준이아니면 vacuum이 3E-7mbar수준에도달할때까 지기다려야한다. 8. 3번과정의 electronic off 상태인스위치를 on 한다. 9. software menu bar에서 Instrument로들어가서 Mass spectrometer의 Communication Setting의 Configure 의값을상세히입력한다. 1) Mass spectrometer setting Device : Serial Port Port : COM1 Baud Rate : 9600 Date bits : 8 Parity : None 2) Gas Chromatograph setting Device : Network host name : ) Auto sampler setting Device : Serial Port host port : 9110 Port : COM6 Baud Rate : 9600 Date bits : 8 Parity : None Daily check 작성 10. Acquistion Qusue를클릭후 Daily check를한다. GC-TOF-MS 운영메뉴얼 43

50 - 저장된 Daily check을 open 하면아래의창이뜬다. - 마우스오른쪽버튼을클릭후 sequene table로들어간뒤 LOAD 클릭 11. Diagnostic check를위해 Menu bar의 Instrument 창에서 Diagnostic 로들 어간다. - 화면중 profile view로들어가서 leak를누루고 start profile를누르면피크가 나온다. 이피크중 28, 32는 미만이어야하고, 69는최소 일때 올바른피크로볼수있다. 44 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

51 Method 작성 12. Instrument condition check를끝낸후각각의 method 를만든다. 가장먼저 AS(Auto Sample) method를만들기위해 Database tree창에서 AS method를 선택후마우스오른쪽버튼을클릭하여 New의새로운 method 를만든다. - Sample type는 CTC Combi Pal을선택. - 그후 Syringe size와 sample volume 등을지정하여준다. - 이곳에서 Post Injection Delay 는무조건 0 의값으로지정한다. 13. GC method를만들기위해 Database tree창으로부터 우스오른쪽버튼을클릭하여 New의새로운 method 를만든다. GC method 를선택한다. 마 - option부분에서 LECO@GC GC 를반드시클릭하여표시하여야한다. - GC GC Paramater에서 Modulator temperature offset의온도는두번째온도보 다 30 정도높게하여야하기때문에온도는 30 로지정하여둔다또한 Enter oven temperature below oven 온도설정시 2 개중아래쪽온도(target temp) 는 15 GC-TOF-MS 운영메뉴얼 45

52 정도높게설정하며, rate 온도는똑같이설정한다. - Coulant to colum oven은 off 상태로. - transfer rine temp는두번째 oven 온도랑같거다더높게설정한다. - Enable Flow Path 2 는 inlet 을두개사용시클릭하여사용한다. - 도구모음중 instrument 로들어가 column configuration 과똑같은지확인하여야한다. ( 위그림중 Capailary Detector 부분에서 0.210, 100, 300, 0.10, Rtx-17) 14. MS(mass) method를만들기위해 Database tree창으로부터 MS method 를선택 한다. 마우스오른쪽버튼을클릭하여 New의새로운 method 를만든다. - MS method total time는 yes로한다.(gc 와같게) - Acquisition delay는 200sec. - start mass는보통 45로지정한다.(0~100) - end mass는보통 acquisition rate는 2D일경우 100~200, 1D일경우 10~20으로지정하는데보통 2D의경우보통 200의값을사용한다. 46 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

53 - detect voltage는 1450으로지정. ( 잔류농약시 : 1650~1750, PCBs : 1900, VOC : 1450) - mass detect mode는 Auto. - electron energy는 -70 ( 전압이직류이기때문에 - 가붙는다) - 위그림에서같이 Ion source온도는 200으로지정한다. 보통 180~250의값범위 내에서지정. (PCBs : 280~290) - 위그림에서 enter the masses to display during acpuistion의아래빈칸은보고 자하는 mass 를지정하는것이다. 보통모든 mass를보기위해 total 의약자인 t' 를입력한다. 1 정성분석 미지시료를정성할경우가장먼저 다. (Retention time 확인하여 Run time 결정하기위해서) 1D 조건에서크로마토그램을확인한 GC-TOF-MS 운영메뉴얼 47

54 2 같은조건으로 2D에서크로마토그램을확인한후 Library search 를한다. (Library search 모드는아래에설명) (Library search table) 15. DP(data processing) method 를만들기위해 Database tree창으로부터 method 를선택한다. 마우스오른쪽버튼을클릭하여 New 의새로운 method 를만든다. DP 48 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

55 - 위그림과같이 Baseline, peck find, library search, calculate area 를체크한다. - enter the baseline offset below는 0.5로지정하여사용한다. - enter the number of data points that should~ 는 Auto로두어사용한다. - peak width는 2 -GC GC prameter의 combine는 600 (600이라는숫자는 60% 가일치함을나타냄) - 위그림과같이 Library 중 search mode는 normal, forward로지정하고, enter the number of library hits to return 은 10( 유사한 10 개항목을찾는의미 ) - minimum molecular weight allowed 는 45, maximum 은 300, mass threshould 는 10, minimum similarity match~ 는 Acquisition Quene를만들기위해 database tree창에서 Acquisition quene를선 택한다. 후각각만든 method 를실행하여분석실행을위한조건들을만든다. 17. 아래그림과같이분석진행조건에해당되는 method와 type, folder, name, vial 위치등의입력을마친후 분석이종료되면결과는 play 버튼을눌러분석을시작한다. Acquired sample 의지정된폴더로저장될것이다. GC-TOF-MS 운영메뉴얼 49

56 18. 2D surface plot and contour plot Vial rack setup 1. Setup 에콘트롤러를맞춘다. 2. F3 를누르고콘트롤러의가운데부분(Enter Key) 을누른다. 3. objects에가서 F3 를누르고엔터키. 4. trays 에가서엔터키. 5. tray 1 에가서엔터키. 50 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

57 6. tray type 에가서엔터키. 7. vt78 에가서엔터키. 8. check position에가서 F1누르고 1,13,78,66 번을모두체크. 9. F4누르면 Home 으로돌아온다. GC-TOF-MS 운영메뉴얼 51

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59 (Saturn 1200GC/MS/MS)

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61 Ⅰ. GC/MS/MS 1. GC/MS/MS 의정의 1) GC 를이용하여시료를분리함 2)) MS 를통해시료의이온화(EI/CI) 가일어나 fragment ions 이생성됨 3) isolation ion 선택(Q 1) 4) C ollision induced dissociation(c ID) 를이용하여시료의 2차이온화가됨 5) C ID 결과생성된이온의 scan 또는 SIM 모드를통해시료분석을함 2. GC/MS/MS 의장점 1) 뛰어난감도 - Isolation step(sim), D issociation step 2) 낮은검출한계 3) 정확한정성스펙트럼제공 - 화학적노이즈(chem ical noise) 감소 4) 간편한시료전처리 5) 다양한구조정보(structural inform ation) 3. MS/MS 의선택성 1) 실제 signal은낮아지지만많은양의노이즈감소 2) S/N 비에의한감도증가 3) 복잡한매트릭스의경우 SIM 보다훨씬뛰어난선택성을지님 GC-MS-MS 운영메뉴얼 55

62 Ⅱ. MS 의주요부분 MS 의개념도 1200M S의 Triple Q uadrupole 구성도 56 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

63 Ⅲ. Operating manual 1. Ion Volume 설치하기 1) 1200 M S가 Standby 상태인가확인한다. 2) 안전마개(safety plug) 를 V acuum Interlock 으로부터제거한다. 3) 이용할 Ion Volume을 I/R Tool 에그림과같이위치시킨다. 4) I/ R Tool을 Vacuum Interlock 입구에검은표시선까지삽입한후 1200 화면의 Icon을 Click 한다. ( 이때 I/R Tool과 Ion volume은표시점을기준으로 11시방향에서들어가야 한다.) 5) Vacuum Interlock Chamber에진공이걸리기시작하고 7 torr 가되면삐~ 소리가 들리고 1200 화면에서는아래의상태가표시된다 6) Vacuum Interlock V alve를열고 I/ R Tool를 11시위치에서 Source Block 안으로밀어 넣는다. 7) I/ R Tool를 11시위치에서시계방향으로천천히돌리면 1시위치에서앞으로밀려들 어간다. 8) I/R Tool를 1시위치에서시계반대방향으로천천히돌리면 11시위치에서멈추며 I/ R Tool를뒤로약 2 cm 정도빼고시계방향으로 12시위치까지돌린후다시천천 GC-MS-MS 운영메뉴얼 57

64 히밀어넣는다. (I/R Tool를빼는과정에서 Ion Volume이위치가틀어짐을막기위해 12시 위치에서밀어넣음 ) 9) I/ R Tool를검은표시선까지꺼내고 V acuum Interlock Valve 를잠근다. 10) I/R Tool를제거하고안전마개를 Vacuum Interlock Chamber 에막는다. 2. Ion Volume 제거하기 1) 1200 M S가 Standby 상태인가확인한다. 2) 안전마개를 Vacuum Interlock 으로부터제거한다. 3) I/ R Tool을 V acuum Interlock 입구에검은표시선까지삽입한후 1200 화면의 Icon을 Click 한다. ( 이때 I/ R Tool은표시점을기준으로 11 시방향에서들어가야한다.) 4) Vacuum Interlock Chamber에진공이걸리기시작하고 7 torr 가되면삐~ 소리가들리 고 1200 화면에서는아래의상태가표시된다 5) Vacuum Interlock V alve를열고 I/ R Tool를 11시위치에서 Source Block 안으로밀어 넣는다. 7) I/R Tool를 11 시위치에서시계방향으로멈출때까지천천히돌린다. 8) I/R Tool를꺼내면서 Ion Volume이같이나오는지확인하면서검은표시선까지꺼 내고 V acuum Interlock Valve 를잠근다. 10) I/ R Tool를제거하고안전마개를 Vacuum Interlock C ham ber 에막는다. 3. Column 연결하기 1) 진공이제거된대기상태에서분석하고자하는 Ion V olum e을설치하고 I/ R Tool을이 용하여 Ion Volumn 약 1~2mm 뒤로뺀다. 2) Column을 X-fer Line 통하여멈출때까지밀어넣고멈춘상태에서약 1mm 정도뒤로 뺀후너트를조인다. Colum n 의길이가짧게설치할경우 C arrier G as가 C l나 Cal gas Line로 V ent 되어 Peak Resolution 또는 Tailing 현상이나타나 58 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

65 며감도도떨어지게된다. Colum n 의길이가길게설치할경우 CL나 Cal Gas 잔류물이쉽게제거되지않아 Ion Source 진공도가나쁜상태가되며 ionization 효율이감소하고 Ion Volum e 을꺼내기가어렵다. 4. MS Workstation Toolbar 이해하기 1) PC를켜면 W indow s 초기화면상단에 1200의 Toolbar 가자동으로생성된다. 2) Toolbar 위치에서마우스의오른쪽키를 C lick 하면응용할수있는 Toolbar의여러기 능이나타난다. Toolbar icon 설명 System Control/Automation GC, MS의현재상태를나타내고 Tuning등의기능을실행 Methods의 Loading, View/Edit Methods GC, MS의분석 Methods를설정 Review MS Process 이미저장된분석 Data의 Chromatogram, Spectrum 이나 Library Searsh 결과를출력 Standard M S Report 분석이완료된후자동으로기본적인 Report 생성 C ustom M S Report Kodiak 사용자가원하는출력양식을선택및수정 Kodiak MS만이용할경우사용 최근 file Data, Method 가장최근에사용되었던 Data, Method File을나타냄 GC-MS-MS 운영메뉴얼 59

66 5. MS 시작하기 1) He gas 를연다. (80 psi) 2) PC 전원을켠다. 3) GC 전원을켠다. 4) MS 전원을켠다.( 좌측옆면하단) 5) Pump 전원을켠다.( 뒷면우측하단) 6) System control/ A utom ation Set Instrum ent Param eter A nalyzer의 Pump를 On 시키면 Turbo Pump 가동작한다. Turbo Speed는 S/ W 에서 Pum p를 O n 시킨후약 5~10분이내에 Turbo Speed가 95% 이상도달하여야한다. 만약도달하지못하였다면 System 내에큰 A ir Leak의가능성이 있다. - Shut Down 후 Leak 점검. 7) Turbo Speed가 100% 에도달하면 Ion Gauge가활성화되고 torr보다좋은 진공도를표시하여야한다. 이때 Ion Source의진공도는 150m torr 이하의진공도를표시할것이다. 만약 Ion Source 진공도가 150m torr 이상의값이계속해서나타나면 System 에 Medium Size의 Le 마일가능성이높다. EI M ode에서는 Ion Source의진공도가 50m torr 이하에 서사용이가능하다. 8) 위의점검결과가정상일경우 G C의 Colum n, Injector 온도를설정한다. 9) System Control Set Instrum ent Param eter Source에서 M S의온도 를설정한다. 항상 MS의온도가먼저도달후에 GC 온도를올린다. 단여기에서설정되는온도는 Column 의한계온도를기준으로함을주의하여야한다. 60 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

67 6. MS 끝내기 1) GC Column, Injector 온도를각각 50 로설정한다. 2) 온도가내려가면다음의순서대로 vent 를시켜준다. V ent System C ontrol File Troubleshooting C ool dow n and Execute 3) GC 전원을끈다. 4) Gas 를잠근다. 5) PC 전원을끈다. Source의온도가 100도이하로떨어지면진공이파괴되기시작하고 760 torr가표시되는 대기상태가될때 Interlock V alve 와윗덮개를제거할수있다. 760 torr가되지않은상태에서 Interlock valve와윗덮개를제거하면대기중의먼지가 Ion Source나 Q uadrupole 를오염시킨다. 7. Method 만들기 1) Toolbar의 M ethod Edit Icon 을누른다. 2) 새로운 Method를사용자가처음부터직접입력할경우 Create a New Method File을 선택하고기존의 Method를이용하여수정하거나새로운 File을생성할경우는 Open an Existing M ethod File 을선택한다. GC-MS-MS 운영메뉴얼 61

68 일반적으로 Open an Existing Method File을이용하여새로운 Method File을생성시킴 기존 M ethod File을이용하여새로운 M ethod을생성하기위해서 m ethod 화면의 File Save as 를이용하여새로운 File Name 을입력한다. 3) 불러온 M ethod를수정하기위해 M ethod builder 를연다. 4) Method는 GC 및 MS 부분으로구분되며각항목은다음과같다. 5) Method의수정이완료되었으면 Menu bar의 Save File 기능을실행하여저장한다 6) Menu bar의 Activate a Method를눌러사용하고자하는 Method를선택하면자동으로 선택된 method 가활성화된다. 62 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

69 - GC method 부분 GC method 항목설명 Sam ple D elivery 사용하고자하는컬럼선택 Injector Flow/ Pressure Column Oven D etector 1079 Injector(Tem perature Program able) 또는 1177 Injector(Iso Therm al) 선택 온도설정, Split/Splitless mode 설정 Injector에사용되는유량설정 Constant Pressure 또는 Constant Flow( 일반적으로 0.8m l/ m in) 중선택 시간에따른온도의변화를입력하여최적의분리능과분석시간을결정 Stabilization Tim e은약 0.1분정도로설정 GC Detector 를사용할경우에만이용 Injector - split mode Injector - splitless mode Flow/Pressure Colum n Oven GC-MS-MS 운영메뉴얼 63

70 - MS Method 부분 MS method 항목설명 Scan Method Acquisition M ethod - Ion Source : El, Cl - Scan Centroid - SIM Width : Time Segment : 시간에대한다른 Method 조건 - Scan Time : 034~1 sec로 Scan Time을조절 - Collision Cell CID : MS/MS 사용시 On - Polarity : Positive, Negative, M ix - Detector : Detector Optim ize 시킨후얻어진결과의값을이용한다. 일반적으로 Standard를이용하지만감도를증가시킬경우 High, Other Value 를이용한다. - Mass Range : 분석성분의질량영역 - End Run after : MS Data 를분석시간(Column 분석시간) - Collect Delay : Solvent Delay - Turn Off detector at end of run : 분석이끝난후 Detector Off - Display Collect file real time in chro : 실시간 Chrom atogram - Pre Run PML : 분석전 Macro - Pre Run PML : 분석후 Macro Scan M ethod Acquisition M ethod - Scan mode 는아래와같이변경하면서사용할수있다. 64 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

71 8. EI Tune 실행하기 1) Tune 을실행하기위해서는진공조건이정상적으로동작되고있는지확인한후실행 한다. Source Pressure Source Temp Mani Pressure Collision Pressure EI < 50 mtorr 200~250 도 < torr 0.00 mtorr PCI 6~8 torr 200도 7~ torr 0.00 mtorr NCI 10~13 torr 150도 1~ torr 0.00 mtorr EI/MS/MS > 50 mtorr 200~230 도 < torr 0.5~3 mtorr CI/MS/MS 7~8 torr 10~13 torr 200 도 150 도 7~ torr 1~ torr 0.5~3 mtorr Compound의구조또는생성되는 Ions 의정도에따라조건은달라진다. 2) System C ontrol M S 화면의 A uto Tune 을 Click 한다. 항목설명 Tune 클릭을하면 tune 실행 Analyzer Tune 하고자하는 Quadrupole 선택 Polarity CI 사용시 Positive, Negative 선택 PFTBA (C 12F27N) 의 Tune 물질이아닌다른 Tune C om pound를사용한다면 Edit Standard C om pound의새로운 Tune C om pound의이름및이론을설정하여 Tune을 실행한다. a Positive Ions에서설정된 Ion들을대상으로 Tune을실행하고 Report 한다. GC-MS-MS 운영메뉴얼 65

72 b N ew를이용하여 PFTBA(C12F27N) 의 Tune 물질이아닌다른 Tune C om pound를새로 운 Tune C om pound의이름및이온을설정하여 Tune 을실행한다. 3) Tune을실행한후 Tuning의결과는 Pic 파일로나타난다. 4) 정상적인 Tune 결과는다음과같다. - 69m/z : 100% - 219m/z : 60% 이상 - 502m/z : 3~10%, Isotopic Peak ratio. - 18, 28m/z : 10% 이하 69m/z와 219m/z Tune 결과는진공도가좋아지면 219가 100% 가되어진다 9. CI Tune 실행하기 1) Tune 을실행하기위해서는진공조건이정상적으로동작되고있는지확인한후 실행한다. Source Pressure Source Temp Mani Pressure Collision Pressure EI < 50 mtorr 200~250 도 < torr 0.00 mtorr PCI 6~8 torr 200도 7~ torr 0.00 mtorr NCI 10~13 torr 150도 1~ torr 0.00 mtorr EI/MS/MS > 50 mtorr 200~230 도 < torr 0.5~3 mtorr CI/MS/MS 7~8 torr 10~13 torr 200 도 150 도 7~ torr 1~ torr 0.5~3 mtorr Compound의구조또는생성되는 Ions 의정도에따라조건은달라진다. 66 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

73 2) Source CI G as를 O n 시킨후, Electron Energy를 150eV 로설정한다. 3) CI Mode를실행하기전 Line에있는공기나오염가스를제거하기위하여 CI Gas를 약 20분정도 Vent 시켜야한다. 4) CI Gas가충분히 Vent된후 CI Gas Pressure를 6~8torr 되도록 Needle valve 를조절한다. 5) System Control M S 화면의 A uto Tune 을 Click 한다. 6) Tune을실행한후 Tuning의결과는 Pic 파일로나타난다. 7) 정상적인 Tune 결과는다음과같다. PCI Tune NCI Tune PCI모드에서는일반적으로 M+1 Peak가나타나지만 Sam ple 의특성에따라달라진다. NCI모드에서는일반적으로 M-1, M Peak가 나타나지만 Sam ple 의특성에따라달라진다. GC-MS-MS 운영메뉴얼 67

74 10. 시료분석하기 1) System Control의 A ctivate a M ethod를눌러사용하고자하는 M ethod File 을선택한다. 2). File New/Open Sample List을눌러 Sample list 를만든다. 3) sample list에는시료에대한 Sample Name, 주입횟수, Vail Number, 주입량, Injection 위치를입력한다. 4) sample list의오른쪽하단의 Data file 를눌러저장될폴더를생성한다. 5) sample list의왼쪽하단의 Begin을누르면자동으로 GC와 MS 가시작된다. 6) GC와 MS 의분석진행과정은 Running" 로표시되며 GC와 MS 각각의화면에분석되어 지는 RT 를확인할수있다. 68 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

75 11. 검량선만들기 1) Standard를농도별로분석한후 Toolbar의 M ethod Icon을이용하여표준물을분석한 Method 를열어검량선만들기를진행한다. 현재선택된 M ethod file은 Standard File 분석시사용되었던 M ethod 이며앞으로의 Sam ple 분석도이 M ethod 를사용한다. 따라서분석조건은수정하지않고단지 D ata Handing Method 만수정하여야한다. 2) M S data handling에서 C alibration Setup을눌러 Internal Std' 또는 External Std' 를선 택하고, Report Unknown Peak 란에 check 를제거한다. 3) Compound Table에서 Select Data File을눌러분석한 Std 파일을선택한다. 4) Build Compound List를누르면선택한 std 파일의크로마토그램이나타나며 std peak 정점에마우스를클릭하면 chromatogram list 파일이생성된다. 5) 선택한피크에대하여 library search 를실행하여분석물질을확인한다. 만약 Search 결 과가일치하지않는다면 Match Name 수정한다. Search 화면의차순위의정확한결과를선택하고이용하여 GC-MS-MS 운영메뉴얼 69

76 6) W indow 작업대에있는 Std 분석 M ethod를다시열어서 M ethod 중의 Com pound Table에서 Import Compound List를클릭하여만들었던 Compound table 을불러낸다. 7) 불러낸 com pound list에서 Select All을선택하여새로이생성한표준물의 Chrom atogram List 파일을선택(*.msp) 한다. 8) Compound Table에서처음 Compound ID 위치에서마우스를위치한후두번연속으 로 Click 하여세부항목수정으로들어간다. 9) 마우스를이용하여 Retention time과 Compound name 을수정한다. 만약 Internal Standard 법을이용하고자할경우는 Compound type 란에 Internal standard 에선택하여준다. 하단 의 Next" 키를이용하여다음 peak 도수정하여준다. 70 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

77 항목설명 Quan Ion 정량에이용되는 Mass를선택하는것으로자동으로가장큰 Mass를선택 Calculation 검량선작성시사용되어지는 Std의농도에관련된사항을입력 Integration Peak의적분에관련된정보를입력 Area 값이나오는지확인 Identification Peak의위치를확인하는 RT의영역을입력 Ref. Spectrum Indensity가높은스펙트럼을기준으로 Ref. spectrum으로선택 Compound Attributes Quan Ions Calculations Integration Identification Ref. Spectrum 10) 변경된 Method 를저장한다. GC-MS-MS 운영메뉴얼 71

78 11) Review Process M S D ata File 화면에서 Q uantitation 선택후 Process/ Review Recal List 를선택한다. 12) 검량선을작성할 Method 를선택한다. 13) Recal List 중하나를선택하여 Edit 키를선택하여 1번라인에 sam ple type칸에서 N ew Calib Block 를선택한다. (M ethod 에존재하는기존의검량선을지우는명령) 14) Add와 Browse를이용하여검량선에추가할표준물의데이터파일을선택하고 Sample Type을 C alibration 으로바꾸어준다. 15) Cal Level 의위치에는농도레벨값으로입력하고, 저장후닫는다. ( 농도값이아니라레벨값임을알고주의하도록한다) 16) M ethod와수정된 Recal List 를확인한후 Process" 를클릭하여실행한다. 17) Review data를클릭하여 C alibration C urve 확인한다. 18) 검량선을확인한후시료는분석하여정량을한다. 19) 검량선을작성한 M ethod를불러오고 Recal List 중하나를선택하여 Edit 키를선택하 여 Add와 Browse를이용하여시료의데이터파일을선택하고 Sample Type을 Analysis 으로바꾸어저장후닫는다. 20) M ethod와수정된 Recal List 를확인한후 Process" 를클릭하여실행한다. 21) Review data 를클릭하여분석된시료의결과를확인한다. 72 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

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81 HRGC/HRMS 의기기작동메뉴얼 1. HRGC/HRMS 의정의및원리 HRGC/HRMS는여러가지유기화합물의혼합물을기체화하여분리하는 GC와 GC에서분리되어유입된물질을이온화시켜생성된기체상태의이온을질량대전하비(m/z) 에따라분리한후검출하는고분해능질량분석기가결합된장비이다. 2. HRGC/HRMS 의구성 < 그림1> HRGC/HRMS 사진및구성도 1) 이온화장치(source generation assembly) 전자이온화 (EI: electron impact ionization) 화학이온화 (CI: chemical ionization) 2) 이온광학 (ion optics) : beam center, focus lens, deflect lens, rotate lens 등 3) 질량분석관(mass analyzer) EBE 구조(double focusing mass analyzer): 이중집중질량분석관) E : electrostatic sector analyzer( 전기부채꼴질량분석관) B : magnetic sector analyzer( 자기부채꼴질량분석관) 4) 검출기(detector) PM tube( 광증배관 : photomultiplier tube) 5) 컴퓨터 : 데이터처리 GC-HRMS 운영메뉴얼 75

82 3. 기기작동방법 Ⅰ. 시스템구동절차 1. 시스템전원을공급한다. 1 2 장비전면의 A.C distribution panerl을열고 SYSTEM POWER, MAGNET, VACUUM PCB, DATA SYSTEM, BENCH, OUTLETS, GC, ANALYZER FINE, ROTARY PUMPS(ANALYZER, INLET, SOURCE), SOURCE FINE, BAKING, HEATERS 순으로올려전원을공급한다. 장비전면의상황판(STATUS switch panel) 을 Operate 모드로전환한다. < 그림2> 전원공급순서 2. MassLynx 프로그램의시작 1 PC의전원을켜고윈도우가구동되면바탕화면에서아이콘을클릭하여 MassLynx 프로그램을시작한다. < 그림3> MassLynx 프로그램 2 Instrument menu중을클릭한다. 76 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

83 < 그림4> Mass Tune 페이지 3 Vacuum 페이지에서이온원(ion source) 의분리밸브(isolation valve) 와질량분석 관(analyzer) 의이온게이지를켠다. 4 를클릭하여진공모니터를열고기기의전반적인진공상태를점검한다. 각각의피라니게이지의경우 5 10 mbar 이하, 이온원의이온게이지경우 10-6 mbar이하 < 그림5> 진공모니터 5 MassLynx Tune 윈도우우측하단에버튼을클릭한다. GC-HRMS 운영메뉴얼 77

84 6 MassLynx Tune 윈도우에서을클릭하여 magnet 을켠다. 7 Vacuum 페이지에서질량분석관의분리밸브(isolation valve) 를연다. 8 Trap을천천히올려 Filament 를켠다. < 그림6> EI+Source 페이지 Ⅱ. Tunning 1. 튜닝 1 MassLynx Tune 윈도우에서버튼을누른다. 2 source slit과 collector slit을닫아가며 EI+Source, Lense 1, Lense 2를적절히조정하여 10%vally에서분리능이 10,000 이상나오도록 Tunning 한다. < 그림7> Flat-topped peak와 10,000 resolution peak TIP : Tune 윈도우에서버튼을누르면 Autotunning 이가능하다. 78 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

85 Ⅲ. Method 작성및기기분석 1. 기체크로마토그래프등 Inlet method MassLynx 윈도우에서 Instrument>Inlet Method를클릭하면 GC와autosampler를 선택할수있는윈도우가나타난다. 여기에서 Inlet을선택하면설정된 GC의메뉴 화면으로들어간다. GC의경우아래그림과같이 Status, Column 1, Column 1 Pneumatics, Column 2, Column 1,Pneumatics, Oven, Oven Temp Ramps, Post Run, Front Injector, Back, Injector 으로메뉴가나누어져있으며각각에대하여조건을입력한다. < 그림7> Inlet method 페이지 2. 질량분석기의 mass method 의 Experiment Set up 창에서을선택하면 Voltage SIR Function 이추가되며. 각각 Voltage SIR Function을더블클릭하여선택하면아래그림과같이 SIR Function Editor 창이나타난다. 1 Voltage Autospec Parameter File의 Browse를클릭하면기존에저장된 Voltage SIR Function 을불러올수있으며, SIR Masses에서 Add 버튼을클릭하면분석대상 물질의 Mass, Channel Time, Delay Time을입력할수있는 SIR Mass dialog GC-HRMS 운영메뉴얼 79

86 box 창이나타나며 Channel Tim은설정한질량이모니터링되는시간이며 으로설정하고 Delay Time은분석대상물질의질량에설정된 Channel Time 사이의간격으로 으로설정한다. 2 Lock Mass로사용할표준물질에대해서는 SIR Masses의설정값을입력하고 Use as Lock Mass 에체크한다. 각각의함수에입력된 SIR Masses 설정값을 수정하기위하여 를제거하기위하여 Change 버튼을누르고수정하며분석대상물질의 Delete, Clear-All 버튼을누른다. SIR Masses 3 Aquisition Parameters에서 Start Time 은함수의시작시간, End Time은함수의 종료시간을입력하며 Resolution 에는질량분석시질량분해능을입력한다. Ionization Mode는 EI+ 으로설정하고 Total Cycle Time은각각의 Cycle Time 과 Delay Time 의합으로자동으로계산된다. 4 Lock Mass Control의 Primary Lock Span와 Secondary Lock Span은 Lock Mass의사용시질량을스캔하는범위이며일반적으로초기에피크넓이의 2배 (200ppm) 범위에서시작하여 Lock Mass가잡히면피크넓이의 1배 (100ppm) 의좁은범위에서지속적으로정밀하게스캔하도록설정한다 Lock Mass Threshold는설정한 Lock Mass의신호가설정값이하이면설정한 질량을더이상 Lock Mass 로인식하지않는다. Lock Mass를사용할경우 Use fast lock-on 을체크한다. 단일함수 Mass Method : 분석대상각각에대한 GC 컬럼상에서머무름시간을 확인하고다중함수 Mass Method를만들기위하여단일함수 Mass Method로 분석하여전체분석대상물질의질량을모니터링한다. 단일함수분석을통하여 얻은각각의동질체머무름시간에따라분석대상물질을그룹화하고각각의그 룹에대하여 Voltage SIR Function을작성하여다중함수 Mass Method를작성 한다. 다중함수 Mass Method : 분석대상물질을머무름시간과질량에따라그룹화하 여여러개의 Voltage SIR Function를포함하는다중함수 Mass Method를구성 하여분석한다. 각각의 Voltage SIR Function은질량분석의 Start Time과 End Time 으로정렬되며분석대상물질의질량을입력한다. 분석대상물질의 MS Method의입력이끝나면입력된 Mass Method 파일을저장한다. 80 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

87 < 그림8> Mass 입력창 < 그림9> 단일함수및다중함수 Mass method 3. 질량검증 Mass Calibration 1 튜닝이끝나면을클릭하고을클릭하여질량검정윈도우를연다. 질량 검정윈도우의 Experiment file에서분석대상물질의 Mass Method를선택하고 Reference File 에서튜닝및질량검정에사용할표준물질의파일을선택한다.( 일 반적으로 PFK 사용) GC-HRMS 운영메뉴얼 81

88 2 Options에서 Apply present calibration curve를선택하고 Centroid Parameter에 서 Rate(mS) 와 Span(ppm) 을설정하고( 일반적으로각각 100과 200) Start 버튼 을눌러질량검정을시작한다. 질량함수의숫자에따라자동적으로표준물질의 질량으로질량검증을진행하며이때 Centroid를체크하고 검정에사용되는표준물질의질량피크를화면중앙에오도록조정한다. 를클릭하여질량 3 단일함수 Mass Method의경우 Continue 버튼을눌러서질량검정을종료하고 다중함수 Mass Method의경우 Continue 버튼을눌러서계속적으로다음함수 의질량검정을진행시키고마지막에종료한다. 질량검정이종료되면 MassLynx 윈도우로돌아가서분석대상시료의샘플리스트(Sample List) 파일을불러온다. < 그림10> 질량검정윈도우및결과 4. 1 분석대상시료의샘플리스트작성하기 MassLynx 프로그램의샘플리스트는분석대상시료의목록으로 File name, File text, sample type, mass file, mass file, mass tune file, inlet file, bottle등분석대상시료의순서에따라차례로입력한다. 2 샘플리스트의작성과사용을위하여필요한주요메뉴는다음과같다. File name : 분석대상시료의분석결과를저장할파일명 82 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

89 File text : 분석대상시료의결과파일에대한설명 sample type : 시료, standard, blank등시료의종류 mass file : 시료분석에서질량분석기분석조건 mass tune file : 질량분석기튜닝결과파일 inlet file : 시료분석의기체크로마토그래프분석조건 bottle : 시료의위치 sample-format-load : 기존에저장된샘플리스트의형식을불러옴 sample-format-save : 선택한샘플리스트의형식을저장 < 그림11> Sample List 5. 분석의시작 샘플리스트의입력이끝나면분석대상시료를마우스로선택하고툴바의 클릭하면다음과같은 Start Sample List Run 윈도우가열리고 OK를클릭하면분 석이시작되며진행하는샘플리스트가연두색으로표시된다. 분석조건이 GC로전달되면 Autosampler 의작동이시작된다. 를 샘플리스트에입력된 GC-HRMS 운영메뉴얼 83

90 < 그림12> 샘플리스트시작화면 Ⅳ. 분석결과의정량 1. Method TargetLynx의 파일작성하기 Edit Method에서분석결과의정량을위하여정량파라미터를설정 해주는 Method 파일(*.mdb) 을작성한다. 윈도우상단에위치한의 6개의버튼을마우스로클릭하여 물질명, 분자량, Retention time parameters, ratio, Smooth Parameters, Peak, Detect Parameters, Threshold Parameters등정량에필요한 parameter 를작성한다. < 그림13> method 작성윈도우 2. 검량선작성하기 샘플리스트에서표준물질(CS1~CS5) 를선택하고 Process Sample을클릭하여 84 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

91 Create TargetLynx Dataset창에서 update method time, Integrate samples, calibrate standards 항목에체크하여선택하고, Quantify의 method에서 1번에서작 성한사용할 method 파일을선택한다. OK를클릭하면검량선이작성되고 export하 여 (*.cbd) 파일로검량선을저장한다. < 그림14> 검량선작성윈도우 3. 샘플정량하기 샘플리스트에서정량하고자하는샘플을선택하고 process samples에서 update method time, Integrate samples, Quantify sample을선택하고 2번에서작성한검량 선을 Quantify의 curve 에서불러와정량한다. < 그림15> 샘플정량윈도우 4. 분석결과 TargetLynx의 view results 에분석결과를저장하여확인할수있다. GC-HRMS 운영메뉴얼 85

92 < 그림16> 분석결과예시 4. 1) 기기유지관리 점검주기 기기성능을최적의상태로유지하기위한로터리펌프의경우, 매주가스밸러스터 및펌프오일량을점검하며, 일반적으로 3000 시간사용후펌프오일을교환한다. 이 온원의경우감도가감소하면이온원을청소하며전자충격이온화 (Electron impact, EI) 방법에대한감도는매월점검한다. 86 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

93 2) 기체크로마토그래프인터페이스 기체크로마토그래프와연결되는인터페이스부분의관리는질량검정을위한표준 물질을질량분석기이온원으로흘려보내는포트의표준물질주입구에장착된셉텀 (septum) 을교체해준다. 실린지에의한표준물질의반복적인주입으로셉텀에리크 (leak) 가발생할수있다. 3) 질량분석기이온원(ion source) 질량분석기를구성하는이온원은기체크로마토그래프인터페이스와연결되어있 으며, 내부이온원(inner source) 과외부이온원(outer source) 으로구성되어있다. 내 부이온원은리펠러, 트랩, 필라멘트등으로구성되어있다. 육안으로외관을확인하 여오염되었을때또는질량분석기의분석결과감도가감소되면세척해야한다. 4) 내부이온원조립방법 GC-HRMS 운영메뉴얼 87

94 Trap에 2개의세라믹스페이스를끼우고 ion block의아래부분에장착한다. 장착된 trap의뒷면에 1개의세라믹스페이스를넣고 trap contact를고정한다. Repeller에 3개의 세라믹스페이스를 끼우고 ion block 의 윗부분에 장착 한다. 장착된 repeller의 뒷면에 2개의 세라믹스페 이스를끼운다. Repeller contact ceramic spacer를 trap에 맞추어 끼 우고 너트로 고정 한다. 서로접촉하 지 않도록 점검한 다. Ion block 의구멍 에 4개의 dowel을 넣고 connector slit 을차례로꽂고 나사로고정한다. 완성된 ion block 을 source handle 에꽂고수평으로이온원내부로밀어넣는다. 이온원 입구의 잠 금장치를 돌려서 위치를 고정하고 vent valve를닫는 다. 88 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

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97 LC-MS/ MS 기본원리 HPLC 의정의 크로마토그래피란두가지이상의성분으로된물질을단일성분으로분리하는 기법 분리하고자하는물질의각성분은두종류의상, 즉고정상(stationary phase) 과이동상(mobile phase) 에다르게분포하는데, 이분포의차이에 근거하여분리가이루어짐 이동상으로액체를사용하는경우 HPLC 의적용범위 정성및정량분석 순수물질의대량분리 : 액체크로마토그래피 (Liquid Chromatography) 물리화학적, 열역학적특성자료의수집및이론적개발 환경시료분석 HPLC 의특징 많은화합물은기체크로마토그래피(GC) 에적용할수있을정도로충분히 휘발되지않기때문에액체크로마토그래피(HPLC) 를이용. 고성능액체크로마토그래피 (high-performance liquid chromatography, HPLC) 는 미세한입자들로충전된컬럼을통해높은압력으로용매를흘려 주어좋은분리능을얻을수있음. 액체의확산속도는기체의확산속도보다약 피에서는열린관컬럼을사용하는것은적합하지않음. 100배느려액체크로마토그래 ( 이유 : 짧은시간안에용질분자들이횡단하기에는용매채널의직경이너무크기 때문) 액체크로마토그래피는충전컬럼을사용 충전컬럼의효율은정지상입자의크리가작아질수록증가한다. ( 작은입자들은고효율을보이기는하나고압력이필요) HPLC에서사용되는전형적인입자크기는 3~10um 이다. Elution process - 흡착된크로마토그래피에서용매분자와용질분자는정지상에대해상호경쟁반응. - 흡착크로마토그래피에서의용리란, 용매에의한정지상으로부터용질이치환되었다 라고표한할수있음. - 용리서열(eleutropic series) : 주어진흡착제로부터용질을치환시킬수있는 - 용리액의세기(eluent strength) 용매의상대적능력의서열. 용매의흡착에너지의척도, 실리카표면에대한펜탄의흡착을 0으로할때 LC-MS-MS 운영메뉴얼 91

98 1 2 용매의극성이증가할수록 bare 실리카를사용하는흡착크로마토그래피에서의용리액의세기가증가. 즉용리액의세기가증가할수록용질은컬럼으로부터더욱빨리용리. HPLC 의분류 - 정상크로마토그래피 (normal phase chromatography) : 실리카표면에서의흡착크로마토그래피의한예 극성인정지상과극성이적은용매를사용 증가. - 역상크로마토그래피 (reversed-phase chromatography) 용리액세기는극성용매일수록 : 정지상이비극성이거나약한극성이고, 용매가좀더극성인가장일반적인방법. 용리액세기는극성이적은용매일수록증가. 구분정상역상 흡착제의극성높음낮음 용매의극성범위 Low to medium High to medium 시료적재용매 용출용매 용출분석순서 용출위한용매변화 Hexane, Toluene CH 2 Cl 2 Ethyl acetate, acetone, CH 3CN 극성이낮은화합물먼저 용매극성증가 H 2 O, Buffer H 2O/CH 3OH/CH 3 CN용액 극성이큰화합물이먼저 용매극성감소 Isoratic and Gradient elution - 등용매용리 (Isoratic elution) : 한가지용매( 혹은균일용매혼합물) 로수행 - 기울기용리(Gradient elution) : 한용매가모든성분을적당한빠르기의속도로용리시키지못하는경우, A용매에 B 용매의양을변화시키면서용리진행 92 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

99 분리방법선택 - 분자량이 2000이하의경우 작은분자( 분자량<2000) 의혼합물이디클로로메탄에녹는다고가정해보자. 디클 로로메탄(0.30) 용리액세기는알코올, 아세토니트릴, 에틸아세테이트(>0.48) 보다는 CHCl(0.26) 에가깝다. - 분자량이 2000이상인경우 용질의분자량이 2000 이상인경우, 유기용매에녹으며분자직경이 30nm이상이 라면, 분자- 배제크로마토그래피(SEC) 가적절하다. 용질의분자량이 2000이상이며물에녹지만이온은아니고직경이 30nm 이하라면, 결합역상크로마토그래피(C18- 실리카) 나소수성상호작용크로마토그래피 (hydrophobic interaction chromatography) LC-MS-MS 운영메뉴얼 93

100 HPLC 의구성 용매공급계 - Solvent - 비싼컬럼의손상을막고자외선흡광도의바탕신호를줄이기위해서 사용되는용매는매우순수해야된다. HPLC grade 용매 용매는사용전에항상용매거름장치를사용해서걸러줌. HPLC 의수명을연장시키기위해서는평상시용매로세척. HPLC에 용매속의기체방울(bubble) 은펌프, 컬럼, 검출기에방해가되므로제거시켱함. 장치구성 이동상저장을위한 2개이상의저장조 용매선택밸브 탈기체장치(degasser) : 이동상중의용존산소, 질소, 기포를제거 (He sparging, Vacumm(Filtration), Ultra-Sonication, On-line Degassing) - 기본요건 : 고압에서사용가능, 넓은유속이범위( 재현성), 부식에대한저항소재로 - 종류 구성 왕복식펌프 : 가장일반적으로사용되는펌프 치환형펌프 : 시린지펌프, 용매용량(250ml) 제한 가압식펌프 : 압축기체이용, 정확한유속조절곤란 시료주입밸브 - 미량의시료주입을위하여루프-밸브에의한주입방식사용 - 종류 : 수동(Manual Injection Valve), 자동(Auto Injection) - 교환가능한강철시료루프로되어있고, 각각의고정된부피를갖음. - 적재위치(Load position) : 세척해주거나대기압에서순수한시료로루프를채워 주는데주사기가사용( 과량의시료를주입할경우버려 진다.) 펌프에서컬럼으로의고압흐름이왼쪽아래에서 있는밸브부분을통과. - 주입위치(injetion position) : 밸브가시계반대방향으로 60 도돌아가면, 시료루프 안에있던시료가고압으로컬럼에주입. 94 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

101 고압컬럼 - 역할 : 혼합상태의시료를화학적 / 물리적특성에따른머무름정도의차이에의해 분리 - 컬럼선택시고려할점 : 충전재의재질, 입자크기, 형태, pore size - 주로, 내경이 1~5mm 이며, 길이가 5~30cm인스테인레스강철이나플라스틱재질로 된컬럼을사용 - 정지상(Stationary Phase) 가장많이사용되는지지체는고순도, 구형의미공성(microporous) 실리카입자. 용매에대한투과성이있으며실리카 1g 당표면적이수백m2이다. ph 8 이상인수용액상에서해리되므로사용불가, 특별히제조된실리카의경우 ph9~10 에서도안정. ph 8~12 인염기성화합물의크로마토그래피에서는폴리스티렌과같은고분자 지지체사용. 검출기 - 분리목적및성분에따라선택적으로사용. - 이상적인검출기의조건 모든분석물질의낮은농도에도감도가높아야한다. 선형적으로감응( 신호가분석물질의농도에비례) 용출되는봉우리를퍼지지않게해야한다. 온도와용매조성의변화에민감하지않아야한다. - 검출기이종류 : 자외선검출기, 배열광다이오드검출기, 형광검출기, 굴절률검 출기, 질량분석기, 전기화학검출기등 LC-MS HPLC 로분리된용질을질량분석기를사용하여검출하는방법 질량을바탕으로미지물질분석 분자량 딸이온의분포상태 분자이온의중성분자와반응후생명물의질량을해석그분자의구조예측 반응기 신물질( 화합물) 합성 화학물의물리적특성규명 Mass Spectrometer에서 High Vacuum을사용하는이유 1 Mean Free Path 를유지 : 이온간의충돌을방지하여이온의예기치않은 2 3 분리( 쪼개짐) 이나반응을예방) 오염방지 (ion source, mass analyzer) 이온을오랫동안저장 질량분석을위해시료분자들을이온화시키는방법 EI, CI, FD/FI, FAB, MALDI, ESI, APCI, APPI LC-MS-MS 운영메뉴얼 95

102 ESI(Electrospray Ionization) ( 가장많이사용되는방식) 1 ESI는 LC/MS에서가장많이사용되는이온소스 액체상태에서이온화시킴 2 3 Target 구조에따라서 Nubilizer 좋음. 성분을이동상분무내에서이온화하고이동상을 Single/Multiple charge 이온을생성. Drying하는방식으로 출구부분에서가장이온화가잘일어나므로유속이낮을수록감도가 4 휘발성이좋은 ACN/MeOH 의조성 % 가높을수록감도가좋음, 단물은항상필요. APCI(Atmospheric Pressure Chemical Ionization) 1 APCI는 2 LC/MS에서두번째로많이사용되는이온소스 이동상의전자구름대를 된 Target 성분을이온화하는방식 3 Corona Needle부근에서이온화가일어나므로 4 Corona Needle주위에만들고이것에의하여 0.5~2ml/mn유속이사용 Drying 주로 Single Charge 이온을생성, 알칼리 Metal 등의 Adduct 를잘형성하지않음. 5 이동상은비극성용매를사용하는데 MeOH같은 polar 용매(Positive/Negative) 나 Methyl Morpholine같은 Buffer(Negative 분석용) 가포함. APPI(Atmospheric Pressure Photo Ionization) 1 자주사용되지않는이온화방법으로 두단계로이온화가이루어짐. UV light-source 를이용하여이온화시킴, 단계1 : 분석자가 UV light-souce 와상호작용하여, 분석분자 M이 M+ 로이온화 단계2 : Protic solvent 존쟇k 에서, 분석이온이수소이온을추출[M+H]+ 이온형성 96 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

103 - Mass Analyzer 이온원에서생성된이온들을그들의질량대전하비에따라선택적으로분리 Mass Analyzers 종류및특징종류특징 Magnetic Sector 이온들을분리하기우하여자기장(magnetic field) 를이용 Ion source로부터가속화되어 analyzer 로도입되고, 도입된이온은일정한 curve를그리며자기장을통과 이때 curve의반경은자기장의세기및이온의 charge와 velocity 에따라달라짐.( 즉, m/z 값이커지면 curve의반경도커짐 ) 따라서, 특정세기의자기장에서는특정한 m/z을갖는이온만이통과되어검출기에도달하고, 너무크거나작은이온들은 analyzer 의측면을강타하여소멸됨. Source로부터생성된모든이온들은자기장의세가끊임없이변화하는 analyzer 를통과하면분리되고검출기에서검출됨. Sector m/z는시스템을최적화하기어려워고도의훈련이필요하며 source가복잡하여세척이어렵고 sector가오염되었을경우유지가어려움. Time Of Flight(TOF) High energy pulse에의해서 source 로부터시료이온을가속. 모든이온들이동시에 source를출발하지만 m/z값이적은이온이큰이온보다빠른속도로가속되어먼저검출기에도착. Bio application 주로사용, 정확한정량이어려움. Ion Trap Quadrupole 방식과비슷한원리에서작동되나, ion trap방식에서는이온화와질량에따른분리가한장소에서일어남. 시료분자는주입구로부터 ion trap 내부로도입된다. Filament 는전자를생성학생성된전자는 trap 내부에있는시료분자와작용. Cavity의중앙에있는 ring electrode 는전지장을생성하고, 특정한 m/z을갖는이온이전기장에 trpping 된다. Ring electrode에걸리는 RF voltage를변화시킴으로써 cavity로부터 ion들을방출시켜 EM 에서검출한다. 이때이온화된이온끼리서로충돌하면서 second doughter ion을만들어순수한스펙트럼해석시정밀한 tunning을하여야한다. Quadrupole Quadrupole 형태의질량분석기는 4개의전도성봉으로구성 Quadrupole 내에는 field 가형성되며, 크기는 quadrupole를통과하는이온에의해결정 기능향성을위해석영재질의튜브내벽에 4개의긴금속조각을장착시킨 monolithic 형태가개발되어사용되고있음. LC-MS-MS 운영메뉴얼 97

104 LC-MS/ MS 질량분석기가두개이상장착된장비. Structural Information 얻을수있음. 선택성과신호대잡음비개선. 1 차이온화과정에서생성된이온들중에서분자이온또는토막이온중 한개의이온을택해서 2차또는 3 차이온화시킴. 구조규명과반응메커니즘, 대사체규명에유용. MS 경우불순물, 파편이많이생기는문제보완, GC/MS/MS일때보다분자가매우 크기때문에더큰분석효과있음. 진행원리 - 이온혼합체는우선첫번째사중극자 Q1 로도입되고, Q1에서단일질량을갖는 이온만을두번째단계인 Q2(collision cell) 로진행시킴. - 두번째단계에서 N 2 나 Ar 기체와충돌하여토막으로깨어진후생성이온을만든다. 사중극자 Q3 는선택된생성이온만을검출기로보냄. Scan Mode - Q1 선택된질량범위의모든이온을검출. LC-MS/MS에서주로 Precursor ion 을찾기위하여사용. Single Mass의 Scan mode와동일 Mass analyzer로 Q1사용 Q3과 collision cell 은통과. - Q3 Q1 Full Scan mode 동일 다만, Q1과 collision cell은충돌없이통과하여 Mass analyzer로 Q3사용 98 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

105 Sim mode - 선택된 m/z 값을가지는이온만을선택적으로검출. - Single Mass의 Sim mode 와동일. - Mass analyzer로 Q1사용 Q3과 collision cell 은충돌없이통과. Product ion scan mode - Q1에서선택된 m/z값을가지는 precusor ion 만을선택적으로분리, Q2 N 2 나 Ar기 체와충돌하여토막으로깨어진후생성된이온을 - 분석물질의구조적정보제공. Q3 에서모두검출. Precursor ion scan - Q1에서선택한질량범위의모든 ion 을모니터링하고, Q2에서 N2나 Ar기체와충돌 하여토막으로깨어진후선태r한특정 m/z값을가지는 product ion만을선택적 으로검출하여 precusor ion 분자량제공 Selected Reaction Monitoring (SRM) - Tandem Mass 에서가장중요한기능 - Q1에서특정 m/z 값을가지는이온을선택적으로분리하여, Q 2 에서 N 2 나 Ar기체와 충돌하여토막으로깨어진이온중특정 m/z값을가지는 product ion만을선택적 으로검출. - 감도가뛰어남 미량의분석물질까지검출가능. LC-MS-MS 운영메뉴얼 99

106 LC/MS-MS 시스템작동방법 1. Quantum 의메인전원을올린다. 다음의그림과같이메인전원을올린다. 2. Electronics switch 를올린다 3. 컴퓨터구동 1) 컴퓨터메인전원 on. 2) Quantum 으로로그인 3) Quantum tune 실행 100 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

107 4. Quantum tune 실행, 장비와연결확인 1) Quantum tune 실행 보통의경우기기가작동이되면정상이고그렇지않은경우 Quantum tune 창을닫고으로들어가서기기 configuration 을확인한다. LC-MS-MS 운영메뉴얼 101

108 LC-MS/ MS 사용방법 1. 시스템상태점검 1) 진공상태확인 : Quantum tune window에서다음의아이콘을선택하여진공확인 parameter vacuum comment Fore Pump Pressure 0.9 to 2.0 Torr Ion Guage <5x 10-6 Torr CID is OFF * capillary 가열려있을때의진공임 2) 질소 Generator on ( 가운데공간에있음) 3) Ar 가스확인 102 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

109 2. Mass 조건확립을위한기기사용방법 1) 기기사용전실린지에분석하고자하는샘플을채우고 probe 에연결을한다. 2) 기기 operate상태로전환 LC-MS-MS 운영메뉴얼 103

110 3) 적정의 Quantum tune file 을선택한다. File Open 또는 File Save as로들어가서 file 생성 4) 실린지펌프작동( 약 5ul/ml) 또는 104 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

111 5) 분석대상물질에따라 positive mode(+) 또는 negative mode(-) 를선택한후 Define scan 에서보고자하는피크가보이도록설정을한다. 이때, Full scan spectrum 수집! Data 의획득하기! Quantum tune화면에서 Acquire data 선택 파일이름을기입하고시간설정을선택한후데이터를획득한다. LC-MS-MS 운영메뉴얼 105

112 6) product ion을 scan 하는데 1Manual setting 또는 2Compound Optimization Workspace를사용하는두가지가있다. 1Manual setting Define Scan 에서다음과같이설정한다. Scan type Scan mode : full scan : Product Ion Set mass : 보고자하는 Parent Ion Mass값 Scan Range : 약 50 부터 set mass보다조금큰범위 Collision Energy : 0부터시작하여특정product ion이나오는범위까지 이때, data를수집하여 product ion spectrum을 scan 할수있다. 2 Compound Optimization Workspace (compound optimization workspace) 을선택하여 product ion 선택 (1) 좌측윈도우에 MS only 를선택하고해당메스값을넣는다. (2) 우측편에서 optimizatiion하고자하는항목을선택 (3) 다시좌측편의 start 버튼을눌러 compound optimization을실행 (4) Compound Optimization Worksapce에서 MS only를실행한이후다음 항인 MS+MS/MS항을선택하면다음과같다 106 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

113 Parent Mass에는자동으로모분자의값이들어가므로 Num. Product을먼저 1로 설정하고우측의항목에서 collision energy항을선택하고 Start를한후결과를 Accept 한다. 이후 Define Scan -> Full Scan(in Scan Type) -> Product Scan(in Scan Mode) -> Apply 하면 Product Scan의 data를볼수가있다 LC-MS-MS 운영메뉴얼 107

114 7) SRM 조건찾기 : 안정화가되면위의 6) 번항목을실행하고이후 MS+MS/MS 를 선택 Parent mass와얻고자하는 Product ion 의수량, 오른편의항에서 optimization 하고자하는항목을선택, 진행한다. ( 주로 Collision Energy, Quad MS/MS bias 항목) 8) compound optimization이끝나면 Accept이후 Define scan으로이동하면 compound optimization 결과의상태로나타나게된다. 9) SRM 조건미세 optimization (1) LC Pump를기기의 Divert valve를거치도록구성하고 400ul/ml정도의유량을 설정하고안정화가되기를기다린다. ( TIC 확인 ) (2) 여러조건들을변화시키면서 Divert valve 를이용하여가장좋은조건을찾는다. ( ex) Source CID, Seath Gas, Aux Gas, Q2 CID 등의조절) 108 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

115 10) 최적의조건을찾은후적정의이름으로 Tune 파일을저장 11) 다음과같이완성된조건(SRM) 을오른쪽마우스버튼을이용하여복사한다. LC-MS-MS 운영메뉴얼 109

116 3. 분석 method 및 squence table 작성 1) Xcalibur의 Sequence setup을완성하기위해서는 Instrument Setup 파일을 만들어야한다. 2) Instrument Setup 을완성하기위해다음의화면으로이동 해당시스템에적정의조건들을기입하여파일을완성한다. (1) TSQ Quantum - 위의윈도우에서먼저 TSQ Quantum을선택 ) 항에서복사한내용을화면우측하단의 Paste scan event를클릭 하여복사 110 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

117 - 저장한 Tune method 찾아서저장 - ionization mode 및 data type 등확인 (2) Surveyor MS Pump - 용매조성과유량을설정한다. (3) Surveyor AS - 적정조건설정혹은기본설정사용 (washing volume : 400uL 로설정) 3) 다시다음의 Sequence Setup으로이동하여위에서작성한 Instrument Setup의파일과함께 Sequence 파일을완성한다. - sample type, file name, path, Instrumnet setup, position, inj vol 을 기입 LC-MS-MS 운영메뉴얼 111

118 4) Sequence Seup 윈도우의아이콘중 Run sequence를이용하여데이터를수집 는 sample 1개분석시사용 는 sampe 2개이상분석시사용 시료를 run하게되면다음화면이뜨는데분석종료시기기 setting 상태를 설정해준다. 5) 이후 processing method 작성을위해 Xcalibur 메인화면에서 'procesiing setup' 선택하여위에서얻은데이터를이용새로운 method 를만든다. (method 작성방법뒤에있음) 6) 새로운 method 를만든후 'sequence setup' 에서 'processing method' 항에위 에서만든파일을넣는다. 112 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

119 7) 다음의아이콘(Batch reprocess) 을누르고아래의화면을설정하고 8) 'Quan Browser' 에서계산되어진정량데이타를확인한다. 9) 데이터프린팅을위해다음의아이콘을선택한후아래의화면에서 프린팅포맷과 'select samples' 에서리포팅하고자하는샘플을선택하고 'print reports' 를눌러결과를프린트한다. LC-MS-MS 운영메뉴얼 113

120 1. Processing setup 창을연다. Processing Method Setup 2. Raw file 을연다. 고농도시료일수록좋다. (1ppm 이면충분) 3. Calibration option 에서 Internal standard 혹은 external standard를확인하고 원하는것을선택한다. 만약항상 internal standard를사용한다면 internal standard를선택하고 save as default 를클릭한다. 4. <Identification> 에들어가, 이름을입력한다. 114 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

121 5. Detector type을 MS로 Peak detect를 ICIS 로되어있는지확인한다. 6. Trace에 Mass Range를선택하고 mass(m/z) 에값을입력한다. 7. Retention time 을입력한다. 8. Window는 30sec, view width는 0.75min 초기값으로사용한다. 바꿀필요없다. 9. OK 를클릭 10. <Detection> 에들어가, 아래의각 parameter 를체크한다. - Smoothing point 1 - Baseline window 40 - Area noise factor 5 - Peak noise factor 10 ( 이초기값들은 ICIS의 peak 검출연산방식에서사용되는값으로, 각분석 물질의 peak 를확인한후알맞게조절한다.) LC-MS-MS 운영메뉴얼 115

122 11. 만약에피크가 tailing 이있다면 Constrain Peak width 를선택할수있다. 12. Nearest RT를선택하고 OK 를클릭한다. 13. <Calibration> 에서 Target compound 혹은 ISTD(internal standard) 를 선택한다. 14. 만약 Internal standard를사용한다면 ISTD 를선택해야한다. 116 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

123 15. Calibration curve 의형태를선택 (linear 가일반적) 16. Units 를입력 (ppm, pg/ul) 17. response 를선택한다. (area 가일반적) 18. origin을선택한후 OK 클릭 19. <Level> 에서 Cal level은단지 level 이름이고 amount 가중요하다. (tale 에서마우스의오른쪽클릭을하면편한 menu 가나타난다.) 20. 만약 QC 샘플을갖고있다면 QC 정보를입력한다. 21. OK 클릭 ( 각각의화합물들에대해이같은과정을반복한다. ) 주의! 두번째화합물에대한정보를입력할때는항상 이름을입력해야한다. new를선택해서 LC-MS-MS 운영메뉴얼 117

124 다마친후 file 을저장한다. ISTD calibration tab 1. ISTD 선택 2. Amount와 units을입력 3. OK Identification 과 Detection tab에도 target compound와같이 ISTD의정보를입력 해야함! 118 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

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127 이온크로마토그래피(IC) 원리 이온크로마토그래피는고속액체크로마토그래피(HPLC) 의한분야로서용리액이 라는이동상이존재하고, 이온컬럼안에고정상이존재한다. 시료용액은용리액에 의해이온컬럼으로이동되어지고, 도가달라져각이온별분리가일어나는방법이다. 이온의친화도의차이에따라이온들의이동속 용리액은펌프에의해서이온크로마토그래피안으로흐르게되고시료주입부로 들어온시료는용리액에밀려서이온컬럼으로이동되어진다. 이온컬럼내에서이 온의친화도에따라이온의이동속도에분리가일어난후컬럼을나간시료와용리 액은써프레서(suppressor) 를통과하게된다. 써프레서는용리액의전도도를낮추고, 시료의전도도를높혀서이온의검출을용이하게만든다. 써프레서를통과한시료 는전도도검출기로이동해전도도가검출된다. 전도도는컴퓨터나적분기 (integrator) 에연결되어서화면이나용지에일정시간의최대값을가진면적으로표 현된다. 최대값이나타나는시간을통해이온의성분을확인하고이온의농도는전 도도가각이온의농도에비례하므로각최대값이차지하는면적을이용해서측정 한다. 이온크로마토그래피의분리모드 분석성분이분리가일어나는곳이바로컬럼부분이다. 컬럼에는양이온용컬럼 과음이온용컬럼이있다. 컬럼에는이온교환마이크로베드(microbed) 라텍스가있 다. 양이온용컬럼의경우음의전하를띠는라텍스가있고음이온용컬럼의경우 양의전하를띠는라텍스가있어서분석시료가컬럼을통과할때각각의라텍스와 결합하게된다. 이것은더결합력이강한용리액의수소이온이나수산화이온에의 IC 운영메뉴얼 121

128 하여떨어지게되는데이온수가크거나이온의크기가클수록결합력이강하므로 더오래붙어있게된다. 이와같이컬럼내에서이온의친화도의차이에따라이온 의이동속도의차이가생기게되고이온의분리가일어나게된다. 이온크로마토그래피의분리모드에는이온교환, 이온배제, 액상이온쌍과이온억제 법등이있다. 이를세가지형태로나누면다음과같다. 이온교환이온, 이온성물질, 유기산, 아민, 당, 단백질, 헥산등 이온배제강산중의약산, 유기산등 이온쌍 계면활성제 1) 이온교환크로마토그래피이온교환크로마토그래피는고정상에대한이온의친화도가다른것에기인한다. 컬럼을통한이온의이동비율은용리액에상용된이온의형태와농도에직접적으로연관된다. 이온크로마토그래피분리메커니즘은주로이온교환으로양이온또는음이온교환체가결합되어있고, 여기에상대이온이친화적으로붙어있다가이동상의양이온이나음이온이상다이온과교환이일어나게된다. 2) 이온배제크로마토그래피이온배제컬럼의패킹물질은완전히설폰화된고용량양이온교환수지는 polystyrene/divinyl benzene copolymer 재질이며완전히해리된산으로부터약한유기산을분리할때다음세가지분리원리에의해일어난다. - 도난배제 (Donnan Exclusion) 강산의용리액은컬럼에서빠져나가고용리액중에일부분이해리된약산은도난 배제의영향을받지않고패킹의중심부를통과해서분리가이루어진다. - 입체배제 (Steric Exclusion) - 흡착과정 (Adsorption / Partitioning Process) HPLC 컬럼의분리과정은완전히설폰화된수지. 표면은용리액중의물분자들을 통하여 hydration 이생성되며, 따라서 hydration 외각은음으로하전된가상의막이 생성된다. 이막을 Donnan membrane 이라하며, 이러한막을통하여중성화합물만 이침투할수있고, 완전히해리된염산과같은무기산들은배제된다. 반면중성의 물분자는고정상의 pore 의안쪽과바깥쪽에아무런방해없이확산된다. 이때아세 트산과같은약한카르복실산이포함된시료가주입되면, 용리액의 ph에따라해리 도에차이가생기게되며해리되지않는화합물일수록 Donnan membrane의영향 을받지않으며물과유사한형태로고정상과상호작용을일으키게된다. 그러나 122 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영매뉴얼

129 이러한약한해리도를갖는아세트산과같은화합물들은물보다더좋은 Retention volume 을갖게되는데, 이는수지표면에아세트산과같은분자들이흡착과정을거 치기때문이다. 따라서 ailphatic carboxylic acid의분리과정은도난배제와흡착효과를모두포 함한다. 이러한이온배제문리에영향을주는요서들은다음과같다. - 용질의 pka : pka가크면상대적으로해리가잘되지않으므로중성에가깝게 된다. 그러므로 RT 가증가된다. - 온도 : 온도를높이면이온화가증가되어 RT 가감소한다. - 용질의농도 : 약전해질의경우이온화는농도에관련되어있기때문에중요하다. - 용리액의 ph : 용리액의 ph가낮으면약전해질의해리도가감소하므로 retention 이증가한다. 3) 이온쌍크로마토그래피 역상분리모드는중성물질이나유기물을분석하는데이용된다. 로역상컬럼은화학결합형실리카로서 ph 그러나일반적으 사이에서만사용이가능하지만 Dionex 사의컬럼을사용하면전범위의 ph 에서도사용이가능하다. 또한일반적 인 HPLC에서사용되는역상컬럼과는달리이온쌍을형성하거나이온써프레션이 가능한역상분리모드이기때문에역상컬럼으로분리가어려웠던화합물을분리하 는데뛰어난컬럼이다. 이온쌍크로마토그래피의분리원리는흡착이다. 즉, 고정상의비극성과용리액의 극성때문에계면에서는높은표면장력이생기게된다. 이것이이동상에있는표면 장력을낮춰주는성분에대하여친화력을갖게한다. 이러한성분은유기용매계면 활성제와반대되는상대이온및 4 차아민등이다. 이온쌍크로마토그래피는금속 착화합물과음이온성및양이온성계면활성제등을분리하는데이용된다. 써프레서(Suppressor) 의원리 써프레서는시료의반대이온을수소이온 (H+) 이나수산화이온(OH-) 으로대치시 키는역할을한다. 음이온용써프레서의경우에시료와용리액의양이온을수소이 온(H+) 으로치환시켜용리액중의수산화이온과결합하여물을만들어전도도값이 훨씬낮아지고분석이온성분은가장전도도값이높은수소이온과결합하여전도도 값이현저하게증가하여 Signal/Noise 가높아지게된다. 양이온용써프레서의경우 에는용리액의음이온을수산화이온(OH-) 으로치환시켜같은원리로 Signal/Noise 를높아지게한다. IC 운영메뉴얼 123

130 IC / MS 사용 Flow Chart 모든 bottle에 3 차증류수를채운다. 가스(He) 벨브를열고, 기기의모든전원을켠다. ICS-3000 Software (Chromeleon) 를구동시킨다. Prime 3-5 분 ( 버블제거), 기기조건입력 기기안정화(20 분) - Total signal 1이하까지 MSQ Software (Tune) 를구동시킨다. control 창에적절한 Probe Temp. 와 Needle Volt. 값을설정한다. Nitrogen generation의 power 를켠후, General control 의 Nitrogen gas를 On ( 초록불) -75psi Operate On ( 초록불) -약 10분간안정화 IC (Chromeleon) 와 MS(Xcalibur) 에서 method와 sequence 를작성 Run Start ( 표준액과시료분석) 124 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영매뉴얼

131 IC ( ICS-3000 ) 사용메뉴얼 기기안정화 1. 모든 bottle 에 3 차증류수(18 M Ω 이상) 를가득채운다. 2. 가스(He) 벨브를연다. 3. 모든기기의전원을켠다. (SP, EG, DC, Autosampler) 4. Prime을위해 SP/DP부분의문을열고 Pump의 waste valve를반시계방향으로 3-4 바퀴돌려연다. Prime은 Pump에 eluent를가득채우는과정으로 Pump 속 에있는 bubble 을모두제거하는역할을한다. 5. Prime을실행하기위해서 DP 부분의 prime button 을누른다. (pump1: 음이온, pump2: 양이온) prime은 3-5 분정도실행한다. 이는 software 상에서도가능하다. prime이끝나면 waste valve 를원래대로잠근다. IC 운영메뉴얼 125

132 6. Autosampler도외벽과내부를세척하고 bubble을제거하기위하여 prime을실행 한다. Autosampler의 menu 6 번 (flush) 9999 μl입력 방향키조절(, ) action : flush(select 버튼) Autosampler의 Control Panel 7. pc 를켜고오른쪽하단의아이콘(Chromeleon의 Server Monitor) 를클릭한다. 아래와같은창이뜨면 Start 를눌러실행시키고, serial No. 를확인한다. 8. 바탕화면에 Chromeleon 을실행시킨다. 9. 시스템안정화를시키기위해서 control panel을띄운다. control panel을띄우기 위해서아이콘을클릭하면 My computer 옆에있는 + 를눌러 Chromeleon Server 와연결시킨다. 연결이완료되면다음과같은창이뜬다. 126 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영매뉴얼

133 control panel 10. control panel 화면이뜨면 Home, Sequence Control, Status 등여러 tab이있 는데먼저 Gradient pump tab으로이동하여원하는 Flow ( 보통 ml/min) 를입력하고 Motor를 ON 시킨다. motor가작동하면초록색으로바뀌게 된다. 단, 시스템보호를위해 1.0 ml/min을초과하여급속히 flow를올리지않 도록한다. Pressure Display 에서압력이일정( 약 2000 psi) 한것을확인한후다 음 tab(eluent Generation) 으로이동한다. Gradient pump tab 11. Eluent Generation tab에서는 EG의 concentration을 setting( 기기안정화를위 해서농도가어느정도높은 50 mm 로흘려줌) 하고, CR_TC를 ON 한다. IC 운영메뉴얼 127

134 Eluent Generation tab 12. 다음의 Detector Compart tab 에서는 suppressor type 을정해준다. ( 음이온의 경우: ASRS_2mm, 양이온의경우 CSRS_2mm) 바로밑에 calculate current를 클릭하여위에서입력한 concentration을입력하여 current 를계산하여입력한다. current는 suppressor 파손방지를위해 분정도 eluent를흘려준뒤걸어 준다. 그리고 column_tc를 ON 시킨다. Detector Compartment tab 주의 : valve 선택이중요한데, AM_HP2를 B로하게되면 IC로만분석하고나 머지는그냥 waste 된다. 하지만 AM_HP2를 A로하게되면 MS 로연결된다. 따 라서 MS로분석하고자할때에는반드시 AM_HP2를 A 로설정하여야한다. 128 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영매뉴얼

135 13. 마지막으로 Cond. Detector tab으로옮겨 Detector 부분을 setting 한다. Total Signal 값이 1 이하가되고, noise level을체크하여안정화된것이확인되면분 석을시작한다. ( 이창에서 base line을보려면맨위도구상자에서청색원모양 의아이콘을클릭한다.) Cond. Detector tab IC 운영메뉴얼 129

136 Program, Method, Sequence file 대부분 program file 과 method file, sequence file은기존의파일을불러와서다 른이름으로저장하고, 필요한부분만수정하여사용한다. 기존의파일대신새로작성하려면 File menu에서 new를클릭하여원하는 program file 과 method file, sequence file 을만들면된다. 1. Program file 만들기 1) 먼저아래그림과같이 File menu에서 New 를클릭한다. Program file을선택한후 OK 를클릭한다. 130 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영매뉴얼

137 2) 아래그림과같이 program Wizard가뜨는데분석에사용하려고하는 를선택한후다음을클릭한다. timebase 3) 각각의옵션을입력하고저장한다. 2. Method file 만들기 1) program file을만들때처럼 File 메뉴에서 New 를클릭하고, Method file을 선택한후 OK 를클릭한다. 2) 분석된 data 가없기때문에임시적으로파일이름을선택하여저장(Save As) 한다. IC 운영메뉴얼 131

138 3. Sequence file 만들기 1) 위에서처럼 File 메뉴에서 New 를선택하고, Sequence file을선택한후 OK를 클릭한다. 2) 다음(N) 을클릭한다. 3) 우측란에 My Computer 옆의 + 를클릭하고해당되는 timebase를선택한후 다음(N) 을누른다. 4) unknown sample 에대한정보를입력하고다음(N) 을클릭한다. 5) standard 에대한정보를입력하고다음(N) 을클릭한다. 6) Browse를클릭해서분석에필요한 program file과 method file 을지정한다. 이렇게 program, method, report 에대한것을지정한후다음(N) 을누른다. 7) Sequence file 의이름을입력하고저장할 directory 를지정하고마친다. 8) Sequence file을작성하는것을모두마치면 injection 보이게된다. 될시료들이순서대로 132 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영매뉴얼

139 START 기기가안정화되고, program, method, sequence file이모두작성되면 Autosampler에 sequence file 에서입력한것과동일하게시료를넣는다. 시료는바 이알의 80% 정도만담도록한다. 이때, Autosampler의도어가잠겨있으므로 connection 을해지시키고문을열어야한다. Autosampler 문여는법 - 먼저 Software 상에서 Autosampler tab에들어가 Autosampler connection을해 지한다. 그런다음 Autosampler에 Menu 키를눌러 Main Menu Screen으로들어간 다. Main Menu Screen에서 5번 Module Setup Menu로들어간후 7번 Interlock Bypass를누르면 Door Interlock Bypass 창으로들어가게된다. "Select" Key를이 용하여 Door Interlock Bypass를 Select 버튼을이용해 "Yes" 로한후 "Enter" Key를누르면 AutoSampler Door의 lock이풀어진다. 약 15분간은자유롭게열고 닫을수있다. (Menu Select - Enter) 시료가다준비가되면 Batch에서 Start를눌러실행한다. IC 운영메뉴얼 133

140 정량하기 Browser 화면의우측상단에보면확장자가.qnt 인파일이있다. 정량하고자하 는.qnt 인파일을더블클릭하면파일이열린다. 또는아이콘을클릭하면된 다. 이파일을열게되면아래그림처럼 General, Detection 등의 tab 이보인다. 1) General tab 이창에서는농도를입력한다. (ppm, ppb 등) 2) Detection tab 이창에서는 peak를 integration 하기위한부분이다. peak를 integration하기위한 여러가지 parameter 가있는데, 먼저 Minimum Area의경우 baseline의 noise를제 거하기위한것이다. 만약, Minimum Area를 0.1로정하게되면 0분부터 detection 되는 peak 중 area가 0.1 미만이되는 peak는 integration 하지않겠다는뜻이다. 정 해진시간에 Inhibit Integration parameter를 ON으로하면정해진시간까지는 integration 을하지말라는명령이된다. 따라서이는 negative peak가생길시에사 용한다. 3) Peak Table tab 이창에서는 integration 된 peak를클릭하면 Properties of Peak 라는창이뜬다. 이창에 Component 란에 peak 이름을입력한다. peak 이름을입력하고노란색아 이콘을클릭하거나 Enter 키를누르면 peak 의이름이설정된다. 134 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영매뉴얼

141 4) Amount Table tab 이창에서는 Calibration curve 가작성된다. standard의농도를입력하기위해마우 스를 comment 컬럼에올려놓고오른쪽버튼을클릭한후 Edit Amount Column을 선택한다. Edit Amount Column 창이뜨면 Assign Standard on the basis를 Name 으로선택하고 calibration에쓸 standard를마우스를이용하여선택한후 Auto-Generate 버튼 - Apply 버튼 - OK 버튼을순서대로눌러준다. 이작업을수행하고나면 calibration에쓸 standard가 Amount Column에나타난 다. 여기에각각의 standard 농도를기입하면 Calibration curve 가그려진다. 5) Report Report form으로전환하기위해서는린트한다. report 아이콘을클릭하고원하는시트를프 IC 운영메뉴얼 135

142 MS 측정메뉴얼 ( Surveyor MSQ plus ) 기기켜기, 안정화 1. IC 시스템이안정화된후, MSQ PLUS 전원을켠다. MSQ PLUS 2. 바탕화면의 Tune" 아이콘을클릭하면딩동댕소리가나면서아래쪽노란색동 그라미아이콘이나타난다. 동그라미아이콘에마우스를데고오른쪽클릭하여 pump" 를클릭한다. 기기에연결되어있는 Edward pump 의전원을켠다. 3. 안정화( 동그라미아이콘이깜빡거리다가멈추게된다.) 되고나면 Nitrogen generator 의전원을켠다.(4-6 사이) 4. Tune" page에서 Nitrogen gas와 Operate 버튼을클릭하여 ON ( 초록불) 5. IC를가동하여이동상을흘려주고 Gas pressure를조절하여 Base line을안정화 시킨다. 시료분석 1. X calibur - Instrument step - MSQ PLUS에관련된파라미터 needle voltage, ionization mode 등을지정한다. 2. Method file 을지정된폴더에저장한다. prove temperature, 3. X calibur - Sequence set up - New sequence 아이콘을클릭한다. 여기에 file name, path, instrument method, number of vials, injection number 들을지정한 후 OK 를누른다. 4. Run sample 아이콘혹은 Run sequence 아이콘을클릭하고분석하고자하는샘 플을선정한후 OK 를누른다. 5. Tool bar - Real time plot view 를클릭하면실시간분석상황을확인할수있다. 데이터확인 1. X calibur의 Qual Browser 를클릭한다. 136 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영매뉴얼

143 2. 원하는데이터파일을불러온다. 3. 각셀의오른쪽위의 unpinned 아이콘을클릭하고 Ranges" 를클릭한다. 4. 크로마토그램박스안에서 "detector(ms)", "scan filter (TIC, SIM)" 를지정하고 OK 를누른다. 5. 마우스를움직여원하는위치에서 mass spectrum 을확인한다. 정량하기 1. Processing Method 짜기 1) Xcalibur의 Roadmap 에서 "Processing step" 을클릭한다. 2) Quan Box 를클릭한다. 3) 메뉴바에서 option을클릭 - Chromatography by - LC 선택 - OK를선택 4) 메뉴바에서 option을클릭 - Calibration by - External Standard를클릭 - OK 를선택 5) New file 을선택 6) 처리하고자하는 raw file 을불러온다. 7) Identification tab : Name 지정 - Detector type에서 MS를선택 - Peak Detect : ICIS 선택 - Filter : 원하는 scan event 를불러옴( SIM file 권장) - Trace : TIC ( SIM scan event가아닐경우 mass range 선택 - Retention time : expected time을설정 - View width : 분석시간으로설정 ( 아래쪽그래 프의 time range 를설정해주는값이므로임의로설정가능) 8) Detection tab : Identification에서 peak가적분되었을경우파라미터는기본값 을사용한다. 만약 peak가 detection 되지않았을경우해당되는파라미터값을 변화시킴으로써 peak detection - ICIS peak detection 을 Nearst RT" 로선정 하고 OK 를누른다. 9) Calibration tab : Target compound 클릭 - Calibration curve : Linear로선정 - unit : concentration 단위로입력 - Origins : ignore로선정 - Response : Area 로선정 10) Level tab : Calibration curve를긋기위한 data point 개수를정하고각각의 data point 에해당하는농도를입력 11) Processing Method 를원하는폴더에파일이름지정(.pmd) 한후저장 2. Sequence에서 Reprocessing 하기 1) 데이터를처리하기위한 sequence 를불러온다. 2) Sample type에서 standard 는 Std bracket" 으로, Unknown 은 Unknown 으로 설정 3) File name에서처리하고자하는 raw data가맞는지확인 IC 운영메뉴얼 137

144 4) Path에서 Processing 후 data 를지정할곳을정함 (raw data 와동일하게저장) 5) Proc Meth : 위에서저장한 Processing Method 를불러온다. 6) Level : Processing Method 의 Level" box에서설정한값그대로 sample 당 level 값을설정 7) Batch process 클릭하여 Processing을수행 3. Quan Browser 에서결과확인하기 1) open에서 reprocessing 한 sequence 를불러온다. 2) Show all sample type" 을클릭 - OK 3) Calibration curve와 Calibration amount 값을통해결과확인 4) Report box에서 Reporting template를불러와서인쇄 기기끄기 1. IC의 conductivity cell로부터 MS로나오는튜빙을먼저제거하고펌프작동을 멈춘다. 2. X calibur 창을먼저닫아커뮤니케이션을멈춘다. 3. tune page 에서 operate" 버튼을클릭하여먼저 OFF 한다. prove 온도가 100 이하로낮아지면 Nitrogen gas" 버튼을클릭하여 OFF 한다. 4. 오른쪽하단의 tune 아이콘을오른쪽클릭하여 Vent" 를누르고펌프작동을멈 춘다. 5. 바탕화면에서 tune page 를닫는다. ( 저장메시지가뜨면 NO" 를클릭한다.) 6. 기기전원과 Nitrogen generator 의전원을끄고컴퓨터전원을끈다. 138 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영매뉴얼

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147 원자흡수분광법(AAS) 원리 1. 기기원리 원자흡수분광기는광원, 시료용기( 원자화장치), 단색화장치, 검출기및판독장 치로구성되어있다. 또한원자흡수분광기에는겹빛살형과홑빛살형분광기가있다. 1.1 광원(Light source) 원자흡수현상은원자마다고유한파장의복사선을쬐어줄때일어나는데이복 사선은대단히폭이좁아야만하고이것은공명선을방출하는특수한장치의광원 으로부터얻을수있다. 이들광원에는속빈음극등(hollow cathode lamp, HCL) 과전극없는방전등 (electrodeless discharge lamp, EDL) 이있는데 AAS로정량분석이가능한원소의 대부분은 HCL을광원으로사용하고 As와 Se 같은휘발성원소는 EDL을광원으로 사용한다. HCL 의구조는음극(cathode) 과텅스텐으로된양극(anode) 이석영으로된창 (window) 에들어있고내부는 10torr이하의네온이나아르곤과같은불활성기체로 채워져있다. 여기서음극은분석하고자하는원소의금속이고충전기체는음극에 따라다르지만아르곤기체가많이쓰인다. 전극사이에약 300V 의전압을걸어주면기체의이온화가일어나양이온이되고, 이양이온들은음극표면에끌려가충돌하여금속원자를떼어내는 sputtering 현상이 일어나게된다. 이렇게튕겨나온금속원자는다시양이온과충돌하여들뜨게되고 이들들뜬상태의원자들은불안정하여바닥상태로떨어질때금속고유의공명흡 수선을방출한다. 이때공명흡수선의띠넓이(band width) 는 0.01A 미만이고공명선 의세기는충전기체의종류나압력, HCL 에걸어준전압등에의하여영향을받는다. 증발이잘되는원소들의 HCL은강도가약하고수명이짧아서이러한경우에는 EDL 을광원으로사용한다. EDL은원소나원소의염을불활성기체와함께석영 bulb에넣어밀봉하고이 bulb를 RF 코일이감긴 ceramic holder에넣어만든것으 로석영으로된창을주로사용한다. RF 코일에충분한전력이공급되면유도에너 지가발생하여 lamp 내의원소가들뜨게되어특성스펙트럼이나오게된다. 1.2 원자화(Atomization) 시료용액으로부터중성원자를만드는방법에는불꽃을이용하는경우와불꽃을 AAS 운영메뉴얼 141

148 이용하지않는경우의두가지가있다. 이때원자화가잘될수록감도가더좋고 검출한계도낮아진다. 중성원자로되는원자화과정은대단히복잡하여분무, 혼합, 탈수, 화합물분해 및중성원자생성등으로이루어지는데이로인해중성원자는물론들뜬원자, 각 종산화상태의이온들및산화물등이생긴다. 이때분석원소는물론시료내의 모든원소가이러한반응을하여수없이많은물질들이형성되므로원소마다분석 조건을달리하여중성원자가많이형성되도록해야한다. 1.3 단색화장치(Monochromator) 단색화장치란슬릿( 입구및출구), 거울, 렌즈, 프리즘또는회절발(grating) 등을이 용하여원하는파장만을골라내는장치이다. 이중에서가장중요하고많이쓰이는 것은회절발이며값이비싸기때문에 replica grating 을주로사용한다. 일반적으로 자외선-가시선영역에서사용하는회전발은 1 mm당 1200개또는그이상의수많 은가는홈을파서만든것으로프리즘에비해분해능이훨씬좋다. 1.4 검출기및판독장치 원자흡수분광기에서사용하는검출기는주로광전증배관 (photomultiplier tube, PMT) 이다. PMT 에는빛에예민한물질이입혀져있는음극이있고, dynode라불 리는여러개의(9-13 개) 전극이들어있다. 첫번째 dynode는음극보다더양성이고 90V 씩의전위가걸려있으므로음극에광전자(photon) 가입사하면광전자한개마 다몇개의전자를추가방출한다. 이들은 90V씩양성인 dynode를거쳐가면서계 속증폭되어양극에모인다. PMT는강한빛에노출되면손상되기쉬우므로약한 빛의측정에만사용할수있다. 이와같이검출기에서증폭된신호는더욱증폭되 어기록되거나흡광도또는농도로바꾸어적당한계기에나타낸다. 2. 방해(Interference) AAS 는다른방법에비해비교적방해를적게받지만, 미량원소들을분석할때 에는이러한방해현상들을무시할수가없다. 방해종류에는보통다섯가지가있는 데다음과같다. 1) 분광학적방해(spectral interference) 2) 물리적방해(physical interference) 3) 화학적방해(chemical interference) 4) 이온화방해(ionization interference) 142 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

149 5) 불특정방해(nonspecific absorption NSA, interference) 2.1 분광학적방해 어떤원소의원자흡수공명선이다른원소의방출선과겹치는경우에일어나는 방해현상인데, 원자흡수의특이성때문에이러한현상은거의일어나지않는다. 즉, 다른원소의흡수띠가분석원소의흡수스펙트럼과겹치는경우는드물다. 이러 한방해가있을때는방해물질을제거하든지다른분석파장을이용해야만한다. 2.2 물리적방해 점도나표면장력과같은물리적인요인들로부터방해를받는것으로서매트릭스 효과라고도한다. 일반적으로기준용액은분석원소만을아주낮은농도(ppm 수준) 로함유하고있다. 그러나시료용액은가용성염류의양이 ppm 수준인경우는극 히드물고대부분많은양의염류를함유하고있고, 이로인하여물리적인영향을 일으키게된다. 이런물리적인방해를제거하기위해서는기준용액과시료용액의 조성을똑같이만들면되지만이는대단히어려운일이며, 대부분표준물첨가법을 사용하여물리적인방해를제거하고있다. 2.3 화학적방해원자흡수분광법에서기준용액은대부분불꽃내에서해리하여완전히원자화하지만, 시료용액은분석원소가시료용액내의양이온이나음이온과결합하여열에안정한화합물을만들어원자화를방해할수도있다. 이와같이시료내의분석원소가화학적으로영향을미치는것을화학적인방해라고한다. 이러한때에는해방제를첨가하여열에안정한화합물의생성을막거나더높은온도의불꽃을사용하여생성된화합물을분해시켜원자화의감소를막는다. 하지만더뜨거운불꽃을사용함으로서분석원소의이온화방해를야기시킬수도있다. 2.4 이온화방해높은온도의불꽃에의해분석원소가이온화를일으켜중성원자가덜생기는방해이다. 이러한경우에는분석원소보다이온화를더잘일으키는원소를가해줌으로써막을수있다. 2.5 불특정방해 불특정방해란불꽃내에서형성된입자들에의해광원으로부터의복사선을산란 AAS 운영메뉴얼 143

150 시킴으로써흡광도가증가한것으로계산되는경우와, 불꽃내에서시료의불완전 한원자화로분자가형성되고이로인해광원으로부터의복사선을흡수하는경우의 두가지에기인한불특정흡수를말한다. 이방해는불꽃에서는비교적적지만, 250nm 이하의파장에서측정하는원소의경우나, 가용성물질의양이 1% 이상인 경우, 유기물의농도가높은경우또는분석원소의농도가 1ppm이하인경우에이 영향은더커진다. 이러한경우에는바탕보정을해야만하는데가장많이쓰이고 있는방법은연속광원법이고, 두분석선보정법, Zeeman 보정법, Smith-Hieftje 방 법등이있다. 144 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

151 AAS 사용 Flow Chart 기기작동준비 (gas, compressor 등) 기기의전원을켠다. AAS Software (Spectr AA) 를구동시킨다. 불꽃을점화시키고, 기기상태를 optimize 한다. 기기안정화( 약 5 분) Method 작성 ( 분석원소선택, 기기조건등) Run Start ( 표준액과시료분석) AAS 운영메뉴얼 145

152 AAS 사용메뉴얼 1. 환기시스템, air-generator 등의전원을켠다. 2. 아세틸렌가스밸브를연다. 만약 Hydride Generation 분석을할경우아르곤가스밸브도함께연다. 3. AAS 장비의왼쪽하단부분의전원스위치를 ON 한다. ( 초록색불이들어온다.) 4. Air compressor 의압력 regulator가 50 psi 이상인지확인한다. 5. 바탕화면에서클릭하여 AAS S/W(SpectrAA) 를구동한다. 6. 초기화면에서 worksheet 를클릭한다. 7. 아래화면에서 New 를클릭한다. ( 예전 method 를다른이름으로저장할수있다.) 8. 원하는파일명을입력하고 OK 를누른다. 146 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

153 9. Develope tab에서 Add Methods 를누르면다음과같은창이뜬다. 위창에서원하는원소를선택한다. 그러면아래와같은창이뜨는데선택된원 소를더블클릭하면 Method 창이열린다. AAS 운영메뉴얼 147

154 Type/Mode tab에서는 sampling mode를 Manual 로지정하고, 가스와유량을입 력한다. Next를누르면 Measurement tab 로이동한다. 여기에서 Measurement mode는 integration 로, calibration mode는 concentration 으로, 분석시간과 replicates는분 석조건에맞춰설정한다. Optical tab에서 ramp position을지정하고 Background correction을 BC ON으 로바꾼다. 148 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

155 10. Standard 창에서제조한 STD농도를입력하고단위를입력한후 OK 누른다. 11. Label 을클릭하고시료샘플의이름을입력한다. 12. 불꽃을점화하기전에 optimize를하여기기상태를최적화하여야하는데 Analysis tab에서 Optimize 를클릭하면다음과같은창이나온다. AAS 운영메뉴얼 149

156 셀의높낮이를조정하거나좌우를조정하여램프의광원이최대한많이셀을통 과할수있도록한다. 빛이잘통과할수록녹색불이커지고 signal 값이 1에가 까워진다. optimize signal을누른후 Inst Zero를눌러 signal 을 0 으로만들어준다. 13. 광원이최적화되면 AAS기기왼쪽하단전원스위치옆의검은색버튼을 5~7 초가량길게누른상태로불꽃을점화시킨다. 14. 점화후에도 signal 값이안정이되면점화시킨상태에서증류수를주입하며 3~5 분간불꽃이안정화되도록기다린다. 15. 기기의 Optimize가끝나면 Analysis화면왼쪽아이콘을클릭한다. 16. 아래화면을확인한다. 150 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

157 - 표준용액을제조한 blank에시료튜빙을넣고 Ok 를클릭한다. 17. 아래화면을확인한다. - Standard 1에시료튜빙을넣고 Read 를클릭한다. 18. 아래화면을확인한다. - Standard 2에시료튜빙을넣고 Read 를클릭한다. 19. 아래화면을확인한다. - Standard 3에시료튜빙을넣고 Read 를클릭한다. AAS 운영메뉴얼 151

158 20. Standard 1,2 그리고 3까지모두완료되면화면오른쪽하단에검량선이작정 되며각각의표준용액의흡광도와 은검량선이작성된다. % RSD 가표시된다. 그리고아래화면과같 21. 이어서아래화면이표시되면 Sample 측정을하면된다. Sample 측정역시위와같은방식으로시료튜빙을 Sample에넣고 Read를클릭 하여측정한다. 22. 시료측정이완료되면 Pause를클릭하고을클릭하여분석을완료한다. 23. 출력을하기위해서분석화면상단의다음화면을확인한뒤아이콘을클릭한다. 24. 다음화면이나타나면 Report 를클릭한다. 152 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

159 25. 아래의화면이나타나면를클릭하여출력한다. 26. 분석이모두끝나면증류수를 1분이상흘린후 Flame 을끈다. AAS 운영메뉴얼 153

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163 1. 전체적인작동순서 1) AVR 이켜져있는지확인한다. - 꺼져있을경우앞문을열고 Breaker를올린후파란색의 ON버튼을약2초간 누른다. - 누른후에전면다이얼게이지의출력부분에다이얼이 200V가까이로올라가는 지확인한다. 2) 장비의메인 Breaker 를켠다. - 일전에장비를모두끄고 AVR마저끈상태라면 Breaker는중립위치로가있 게된다. 이럴경우다시밑으로내렸다가위로올려준다. 3) Chiller(Heat exchanger) 를켜준다. - Chiller의 Power Breaker 를올린다. 4) Computer 를켜준다. 5) Program을통해 X-ray를 On 해준다. ( 뒤쪽내용참조) 6) Standard Measurement 프로그램을띄우고측정조건을잡아준다. 7) 측정할샘플을샘플홀더에샘플링해준다. 8) Door키를누르고 Beep음이들리면문을연다음샘플링한샘플을샘플스테이지 에장착한다. 9) 문을닫은후 Standard 프로그램을통해측정을시작한다. 10) 측정이끝나면다시 Door키를누르고 Beep음이들리면문을연다음샘플을 회수한다. 11) 다른측정할샘플이있다면 6)~10) 을반복하여준다. 2. 장비끄는순서. 1) XG-Operation프로그램을통해 X-ray를 Off 한다. 2) Power스위치를눌러 Off 한다. (Off하는데대략 10 분의시간이소요된다) 3) Power가 Off 되면컴퓨터를종료한다. 4) 전체를모두 off 할시에는장비뒤편의 Breaker또한내리고 AVR 또한 off로 만든다. XRD 운영메뉴얼 157

164 3. X-ray On 순서 1) 컴퓨터를부팅한후컴퓨터바탕화면의 XG-Operation( ) 아이콘을더블 클릭한다. 2) 아래와같은화면이디스플레이되면 XG-Operation 화면을활성화시킨다. 3) 왼쪽버튼부터순서대로눌러준다. 순서대로 1 Power On ( ) : 클릭시에 Chiller쪽에서물이순환하는소리가들리게된 다. 문제없을시 Ready 상태로넘어간다. 2 X-ray On ( ) : Ready상태일시에클릭시 X-ray 가켜진다. 3 Aging ( ) : X-ray 파워를 Low에서 High까지천천히 Warm Up 해준다. 158 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

165 4. 샘플의측정. 1) X-ray On까지되어있는상태에서 Standard Measurement ( ) 를더블클릭 하여실행해준다. 2) 아래의화면이디스플레이창에띄워지게된다. 각설명부는다음과같다. 1 Measurement Start: 클릭하면측정을시작한다. 2 Condition Setting: 측정조건설정창을불러온다. 3 Init Position: 체크되어있을시측정이끝난후초기위치로복귀한다. 4 Ending Timer: 우측의 5인 XG컨디션이 X-ray off이거나 Power off일시에 자동적으로시간이지난후꺼질수있도록타이머가된다. 정해준시간후에 자동적으로꺼지게된다. 5 XG Condition: 측정이끝난후 XG가어떻게행동할것인지에대한지침을 정해주는부분이다. 네가지가있다. 6 아래의박스에서잡아놓은폴더, 파일조건을카피하여또하나의조건을만들 거나만들어진조건을지울수있다. 7 No: 폴더조건의넘버창으로폴더조건을카피하려면이부분을클릭하여검게 만든후 Copy, Delete( 6번) 을해주어야한다. 8 Use: 조건중이부분이 Yes 가되어있는것만측정을해주게된다. 9 Print: Yes 로설정시에측정이끝나면바로 Raw data 가출력된다. 10 측정이끝난파일이 Input 되는폴더의위치창이다. 직접적어주면된다. 11 측정이끝난후저장될파일이름 XRD 운영메뉴얼 159

166 12 측정될샘플의이름을넣어두는창. 13 측정의사용할측정조건의번호 일반적인측정의순서로는 1 측정될샘플의파일이름과샘플이름을적어준다. 2 측정조건창을클릭하여사용될측정조건의번호에서측정조건을설정해준다. 3 측정조건창을닫은후 Init Position의체크부분을확인한후 XG Condition 설정을확인후 Measurement Start 버튼을클릭하여측정을시작한다. 4 측정이시작되면 Measurement Monitor가자동으로디스플레이되면서측정 되는데이터가보여진다. 5 측정이끝나면샘플을회수하여준다. 5. 측정조건의설정 Standard Measurement의메뉴중 Condition Setting( ) 을클릭하면아래의 화면이디스플레이된다. a Condition 의번호이다. Standard Measurement의 Condition 부분의번호가이번호이다. b측정 Method 부분이다. 세가지가존재한다. 2Theta/Theta : 일반적인 Powder, Bulk 시편의측정에사용된다. 160 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

167 2Theta : Thin Film( 박막) 측정에사용된다. Theta : 박막측정중 Rocking Curve 측정에사용된다. cmethod : Continues와 FT(Fixed Time) 법이존재한다. 일반적인측정에는 Continues 법을아주느린측정( 분당 0.1deg 이하) 일 때에는 FT 법을사용한다. dcounting Unit : X 선강도의단위. CPS(Count per Second) 와 Count 가있다. 일반적으로 CPS 단위를사용한다. edetail: 세세한다른설정화면을불러온다. f측정조건을 Copy하거나지워주는기능 g 측정조건의설정조건넘버 h사용유무. Yes 표시간된설정조건만사용한다. icomment: 측정조건에대한코멘트를적을수있다. j 측정의시작과끝각도. ksampling Width : 데이터를받아들이는 Step 을의미한다. 만약 0.05라면 0.05deg 마다데이터를받아들여 lscan Speed: 측정속도 (min/deg) 로표시된다. mx-ray Power 의설정부분 밑의마우스바의이동을통해 Chart 를그리게된다. Slit 의설정화면으로넘어갈수있다. DS : Divergence Slit. 의크기. XRD 운영메뉴얼 161

168 DivH : Divergence High Limit Slit 의크기. 다른것과다르게이것은손수끼워주어야한다. SS : Scattering Slit. 의크기 RS : Receiving Slit. 의크기. 일반적으로 0.3, 0.15mm 를사용한다. ** 일반적측정에선 DS와 SS 는항상크기가같아야한다. ( 고분자샘플측정시는예외) 6. Auto alignment 작업. Data의 peak위치및 Intensity ratio 의문제가있다면, 우선 Satandard Si (setting jig) 을가지고측정을해서 Si peak의위치및 Intensity 를확인해본다. 만약, Si peak의위치및 Intensity가다르다면 Auto alignment ( ) 를 실행한다. Auto alignment 를실행하면아래와같은창이나온다. 162 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

169 아래와같이각각의활성화가되어있는조건들을 Check 한다. 그리고 ( ) 를실행한다. 그러면아래와같이현재 Setting되어있는 Goniometer etc. information 이나온다. ( ) 를하면, 아래와같이창이나온다. 여기에서는일단, Sample 을넣는부분(theta 축) 에아무것도없는상태로하고, Detector 앞부분(Monochro.RS slit position) 에 Cu absorber 를끼운다. ( ) 를하면, Zero와 2theta scan을하면서 alignment 를진행한다. Zero와 2theta alignment 가끝나면, 아래와같은창이나온다. XRD 운영메뉴얼 163

170 이때, Sample 축(theta 축) 에 Setting jig 를넣고 ( ) 를하면 theta alignment 를진행한다. Theta alignment 가끝나면, HV/PHA adjustment와 Profile measurement를하기위 해아래와같은창이나온다. Cu absorber 를제거한후, ( ) 를실행한다. 실행을하면 X-ray power를 40kV, 40mA로자동으로올린후 scan 을하게된다. HV/PHA adjustment 와 Profile measurement 가끝나게되면, 아래와같은창이나온 다. ( ) 를한후, 아래와같은창에서필히 ( ) 를해야한다. 164 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

171 7. Rigaku control panel information. (Attachment & Slit setting) 1) Rigaku 폴더 ( ) 를실행한다. 2) Rigaku control panel ( ) 을실행한다. 3) 아래와같이네가지의 icon 이나온다. 4) 이중에서, Rint2500 Right system ( ) 을실행한다. 5) 실행하면, 아래와같은창이나온다. XRD 운영메뉴얼 165

172 6) 이창에서 Attachment 및 Slit 의조건등을바꿀수있다. 7) 아래와같은창에서 X-ray Beam type 을확인한다. 166 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

173 8) 아래와같은창에서 Geometry System 을확인한다. 8. Binary(Raw) file을 Ascll(TXT) file로변환하는방법 Binary-Ascll conversion 아이콘( ) 을실행한다. 그러면아래와같은창이나온다. General ASCll Type 으로설정한다.( 저장시 TXT 포맷으로저장이되게된다.) XRD 운영메뉴얼 167

174 그리고, 아래와같은창으로바뀐다. Input file name 을찾아서넣으면, 자동으로 output file name 이설정된다. Conversion contents에서 Profile data에 check 를하고, 실행하면된다. 9. 측정조건변화에따른 Data 차이(Example) 위데이터는 DS( 발산슬릿) 과 SS( 산란슬릿) 에의한영향을보여주는데이터이다. 2번처럼큰 Slit을사용하게되는경우 X-ray Intensity 를많이받을수있게된다. 허나 Bulk나 Film샘플처럼크기가정해진경우그샘플의크기에맞게조정하여 주는것이좋다. (Noise 가생길가능성을줄이기위해) 168 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

175 특히저각(5deg 이하) 를측정시에는일반적샘플홀더(Glass Holder) 를사용하는경 우라가정시에는조사빔의퍼지는면적이샘플조사면을벗어나게된다. 그런경우 Noise를줄이기위해선 DS와 SS 를줄여주는것이좋다. RS의차이에의해서 Resolution( 분해능) 이차이가나게된다. 일반적상황에선 FWHM의변화가없겠지만샘플에의해서는위그림과같이 Peak의갈라짐의차이 를보이게되어 FWHM의변화가생기게되므로무작정 Intensity를크게하기위 해 RS 를큰것을쓰는일은좋은방법이되지못한다. 일반적으로 0.3, 0.15를사용 하는이유이다. 위그림은 Sampling Width 의차이에의한데이터이다. 그외의조건은다똑같이 한상황이다. 같은샘플에대해측정을하였지만 Sampling Width를측정속도와 XRD 운영메뉴얼 169

176 맞추지않고너무작게할경우 1번그림과같이데이터가 Flucsation을일으켜지 저분하게나오게된다. Smoothing을통해 3번과같은데이터를만들수도있겠지만 Processing상황에서 Data의오차가생기게되어이경우 3번처럼 Sampling Width를 0.05로준것만못 한상황이된다. 3번의경우 0.05의 Sampling Width를준데이터인데첫 Peak을보게되면조금 Shift 된것을확인할수있다. Data의취합에문제는없으나 Sampling Width가너무클경우에는숨겨진작은 Peak을잡지못하는경우도있을수있으며 FWHM 의오차가생길여지도있다. Sample의 Crystallize된정도에따라 Sampling Width는정해주어야하며 Data의 오차가없기위해서는 Sampling Width는주 Peak FWHM의 1/5~1/10 이적당하다. 위데이터는측정속도에의한영향을보여주는그래프이다. 다른조건은다같으 며 1번처럼측정속도가너무빠를경우 Data의 Shape가망가지는현상을보이게 된다. Sample Crystal의 Quality가좋다면빠른측정도가능하나일반적인경우 1번 처럼 10deg/min 은너무빠른측정임을알수있다. 측정속도는당연한말로느릴수 록좋겠지만 User 의상황에따라적절한속도를주는것이중요하다. P/N(Peak/Noise 비율) 이크게변화하지않는조건에서가장빠르게측정하여주는 것이좋으며일반적 Powder측정에 2deg/min, 4deg/min 이주로사용된다. 170 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

177 Monochromator는일반적으로위데이터는 Monochromator( 단색화장치) 를사용시 의데이터를보여준다. Intensity는사용치않은데이터가높긴하지만 Data의주요 Quality인 P/N에있어서는 2번데이터인 Monochromator를사용한것이훨씬좋 은모습을보여준다. Noise가줄어들었으니 Data의 Quality도훨씬좋아지며 Peak 의 Shape 도좋아짐을볼수있다. 위의데이터는 Sampling시에제대로 Sampling 이되지않은경우의오차를보여준다. Sampling 시샘플이뜨거나가라앉은경우위그림과같이데이터의오차가생기 게된다. 그에대한원인은아래의그림을참조하기바랍니다. XRD 운영메뉴얼 171

178 위그림은샘플입자크기에대한영향을보여주는자료이다. 2번이더곱게갈아 서만든샘플로서현재 Back Ground가높은게아니라데이터구분을위해데이터 를위로띄워놓은상태이다. 위그림과같이샘플입자가작게되면 X선강도가더 나올수있게되며 Data의 Quality 도좋아지게된다. 일반적으로샘플입자가 50나노 이하의입자크기를가지게되면 Grain Size에대한 Error 영향은거의없게된다. 172 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

179 위데이터는샘플표면의거친정도에따른데이터의차이로서 Sample표면이 Flat 한경우에는 Data의 Quality가좋게되나표면이거친경우강도도낮게되며 Data Quality 가나빠지게된다. 10. Measurement Condition in the Focusing Method 1.1 Sample preparation (Standard Condition) Powder sample: 측정하려는파우더의입자크기가 10um 이하일때이상적이다. 손가락에조금뭍혀서양손가락으로비벼봤을때부드러운느낌이든다면그정도 크기라고할수있다. 파우더측정에는알루미늄홀더나유리홀더를사용한다. Block or plate sample: (1) 벌크샘플(20x18mm 이하크기) 은알루미늄홀더의공간 에접합제롤사용하여세팅할수있다.( 고무찰흙같은것)A (2) 그보다큰샘플은블록用샘플홀더를사용하여야한다. XRD 운영메뉴얼 173

180 (1) 벌크샘플 Notice : 접합제는측정되는면에보여지면안됨 Notice : 샘플표면은샘플홀더면에대해평평하여야한다. Fiber sample : 알루미늄홀더주위에수직방향으로감아준다. Wire : (1) 알루미늄샘플홀더공간보다조금작게와이어들을거의같은사이즈 로잘라준다. (2) 잘라준와이어들을접합제로붙여준다. ( 접합제가붙는면은측정 면의반대쪽 ). 174 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

181 필름 & 종이샘플 : 샘플사이즈를알루미늄샘플홀더공간과같은사이즈로 자르고테이프로아래/ 윗면을붙여준다. Liquid sample : Theta/Theta 고니오메터시스템에선유리홀더와액체시료용홀 더의파여진부분에샘플을올려준다. 말라버리는것을방지하기위해위에다아 주얇은필름(PP or PE) 을붙여준다. 알루미늄샘플홀더를쓸때에는뒷면에얇은필름을붙이고샘플을부은다음위쪽 을얇은필름(PP or PE) 로덮어준다.( 덮는필름은피크강도의손실을막기위해 아주얇은것을써야한다.) Notice : 모든면에서가장중요한것은샘플표면과홀더표면( 기준면) 이 일치하고평평하여야한다는것이다. 1.2 X-ray 파워 아래에측정소스당최고의 X-ray 강도와 P/B ratio를가지게하는최적의튜브 Voltage 가나와있습니다. (Kβ필터법으로 Si 를측정시) XRD 운영메뉴얼 175

182 적용된 Tube voltage 는다음과같이계산되어집니다.. 최대적용 Voltage(kW) / 적용된 Voltage (kv) Example 1.3 Scan axis Rocking curve measurement 는우선배향성(preferred orientation) 이나집결된 다중결정라인의입자상태를측정하는데사용되어집니다. 또한단결정 샘플의 2 θ/ θ 의매칭각도를얻기위해서도사용되어집니다. 1.4 Scanning (measuring) range Example 미지샘플의정성분석측정범위 176 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

183 1.5 Step width (Sampling interval) 1.6 측정속도(Continuous Measurement) 혹은 Fixed time ( FT measurement) Example 정성분석시의 Continuous Measurement Speed. 측정된데이터의 이 Quality 는측정속도에좌우된다. 측정 Step이일정하다면측정속도가빠르면빠를수록 Data의 X-ray 변동폭 심해진다. 그결과가끔측정결과에서 Error 가발생하는요인이된다. 다르게말해서측정속도가느릴수록더욱정밀한데이터를얻을수가있는 것이다. Example Lattice refinemen,crystal size 계산등정밀한측정을할때의 FT measurement Standard Fixed (counting) Time 측정된 Peak의강도가 10000count 가되는것이이상적이다. FT측정을위한 fixed time을찾는방법 1 먼저 Continuous 측정으로측정한다. (counting unit: CPS). XRD 운영메뉴얼 177

184 2 3 측정된 Peak은초당 count 로나오게된다. 예를들어 Peak의강도가 500cps라면이상적인 fixed time은 10000/500 이다. 즉, 이상적인 fixed time은 20 초가된다. 1.7 Slit Condition Example 정성분석에서의 Silt 조건( 고니오반경:185mm) Purpose of Slits Divergence Slit : 샘플에의 X-ray 조사반경을결정한다. DS 는각도분해능과 Intensity 에관련된다. Rietveld 과분석에선샘플조사면적은샘플의범위를넘어가선안됩니다., Ruland Method of Crystallinity 측정과 and Radial Distribution Function 측정에서 도마찬가지입니다. Scattering Slit : 산란된 X-ray 를걸러주는기능을합니다. 무기물분석에선 DS 와같은크기를사용하십시오. Receiving Slit : 오버랩되는피크들을분리되게할수있는각도분해능을 결정하며 Intensity 와도연관됩니다. 정밀한측정이나유기물분석에선 0.15mm RS 를사용하셔야합니다. 178 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

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187 유도결합플라스마 - 분광분석기( ICP-OES ) 원리 ICP(Inductively Coupled Plasma) 는 해유도된전자장이결합된플라스마를말한다. RF(Radio Frequency) 가흐르는코일에의 플라스마는이온화된뜨거운기체 즉, 아르곤이약 1 % 정도이온화되어있고, 분석지역의온도가약 6000 가량 되는뜨거운기체의덩어리로이온, 전자, 그리고중성의입자로구성된전기적으로 중성인기체를말한다. 1. ICP(Inductively Coupled Plasma) 의생성원리 ICP는석영관의상단에위치하며석영관주위를 2-3 회감싸고있는유도코일 (Induction coil) 에의해생성된다. 장과전장이유도되고, 테슬라(Tesla) 유도코일에라디오주파수의전류가흐르면자 이렇게유도된전장은석영관바깥을통과하는냉각기체가 코일의순간적방전에의해생성된아르곤이온과전자에계속적인 에너지를공급하게된다. 이때이온과전자들이플라스마전체에확산되어 ICP가 유지되게된다. 2. ICP 의구성 유도결합플라스마분광분석기는고주파전원, 광원, 기체공급장치, 시료도입장 치, 검출기, 증폭기등으로구성되어있다. ICP-OES 운영메뉴얼 181

188 2-1. 광원 광원은원자화된시료를탈용매(Desolvation), 해리(Dissociation), 증발(Va- porization), 그리고들뜨기와이온화시키는곳으로서분석에이용되는분석선을방 출시킨다. ICP광원은토치와라디오파발생장치로부터전류를공급받아전기장과 자기장을유도시켜주는유도코일로부터만들어진다 라디오파발생장치 라디오파발생장치(RF generator) 는 ICP에전력을공급하기위한장치로서원 하는교류전류를만들어내는발진기 (osillator) 가핵심이며 Capacitor와 Inductor coil이병렬연결된공조회로는발진기의기본회로로 Capacitor의충전과 Inductor의 방전을통해직류공급원(DC power supply) 으로부터공급받은전류를주로 MHz 의교류를만들어준다. 발진기에서만들어진라디오파전류는 Impe -dance Matching Circuits 에서가변콘덴서를이용하여고주파전원의출력임피던스와플 라스마임피던스를병합시켜최대의효율로유도코일에전류를흘려보낸다 토치(torch) 토치(torch) 3 개의동심원을가진석영관으로이루어져있다. 최외각관은플라스마의냉각기체(coolant gas) 가흐르며아르곤기체의유출량은 10~18 L/min 이며가운데관(intermidiate tube) 은보조가스 (auxialiary gas) 가보 통 0~3 L/min 정도로흐르면가장안쪽관을통해서시료를주입하게된다 유도코일(Induction coil) 유도코일은구리관으로만들어졌으며토치를 2~3 회감고있고코일이가열되 는것을방지하기위해물을관속으로통과시켜냉각한다. 여기에흐르는라디오 파에의해발생하는전자기유도현상을이용하여테슬라코일에서공급된전자를 가속시키고중성의 발생유지시킨다. Ar원자와충돌시켜더많은전자를생산함으로서플라스마를 2-2. 원자화장치분무기와안개상자로구성되어있는데분무기는연동펌프를통해주입한시료용액을에어로졸로분무시켜주는장치이다. 분무기는시료용액을분무하여가급적균일한에어로졸을많이만들어주어야한다. 또한방울의크기가크면배출구를통 182 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영매뉴얼

189 해버려지기때문에많은양의에어로졸을플라스마에주입시키기위해서는작은에 어로졸로만드는것이유리하다. 대부분의경우 ICP로분석하는시료는액체상태이 며, 이는분무기에의해미세한에어로졸로바뀌어운반기체에의해플라스마로운반 된다. 보통작은구멍을통해서나온빠른기체의흐름이시료액체와충돌하여미세 한방울을만드는데직경은수 μm정도이다. 분무기의분무효율은측정하기가매우어 렵지만흔히 2~4% 정도이며분무기의종류에는동심고압분무기 (Concentric pneumatic nebulizer), 교차흐름분무기(Crossflow nebulizer), GKM 분무기 (Babington 형의분무기를개선), 초음파분무기(Ultrasonic nebulizer) 등이있다. a) 동심고압분무기 (Concentric Pneumatic Nebulizer) 입체형의 Meinhard 분무기가일반적이며보통기체의유량이 1 l/min 정도이고용 액의주입속도는 2~3 ml/min 정도이다. Meinhard 분무기의중심모세관은약 0.3mm 로서부유고체의양이많으면쉽게막히는단점이있다 교차흐름분무기(Cross-Flow Nebulizer) 초기에는시료의조성에영향을많이받고장시간의안정성유지에어려움이있었 으나동심고압분무기에비해염축적이덜된다는장점이있다. 작동원리는 Ventury Effect 로서수평형방향의기체가빠른속도로수직으로세운가는관의 끝을지나가면압력이줄어들고따라서수직방향으로액체가빨려올라온다. b) Babington 분무기(Babington Nebulizer) 구면위를흐르는액체의얇은막에압축공기를보내어에어로졸을만든다. 자체 분무(self spraying) 는못하지만시료공급관으로모세관을쓸필요가없어시료입 자의크기에영향을덜받는다. 초기에는 Memory 효과를크게줄였으며토치에막 힘이없기때문에부유고체뿐만아니라슬러리도분무가가능하다. 1 MHz c) 초음파분무기 (Ultrasonic Nebulizer) 정도의진동수로작동하는변환기표면에용액을공급하여분무시키는방 법으로감도가상당히증가된다. 최근에플라스마의안정성과분무효율을증가시키 며탈용매화장치를부착하여수증기를제거하는등여러종류의분무기가고안되 었다. d) 전열증기화장치(Electrothermal vaporizer) 금속보트나금속필라멘트, 흑연사등에높은전류를걸어저항연결을발생시켜높 ICP-OES 운영메뉴얼 183

190 은온도에서액체나고체시료를증기화시켜플라스마로도입시켜분석한다. 수 μl 의시료만으로검출감도가상당히증가한다 검출기(Detector) 검출기로서분광기(Spectrometer) 에대해서살펴보면아르곤플라스마의높은 온도로인해수많은방출선이나타나기때문에동시에나타나는수많은분광선들을 분리해야한다. 따라서고분해능분광기가있어야만실제시료분석이가능하게된다. 일반적으로사용되는분광기로서는단색화장치 (Polychromator), Echell 형분광기가있다. 현재 (Monochromator) 와다색화장치 단색화장치 (Monochromator) 회절발 (grating) 을사용하는분광기는그구조에따라세가지로나뉘며이 들중파장주사방식의 ICP-AES로사용되는것은 Ebert형과 Czerni-Tuner형이 대부분이다. 회절발은분광기의분해능을결정하는데있어서중요한역할을하며 다수의스펙트럼선을내므로고분해능이요구된다. ICP-AES는 따라서회절발의홈의수가 많은것이바람직하다. 보통 75~100cm의초점거리를갖는분광기에서 1800~2400 grooves/ mm의회절발이일반적으로사용된다 다색화장치 (Polychromator) 다원소분석에사용되는단색화장치로 Paschen-Runge 리를살펴보면입구슬릿의반대편에오목면의회절발이설치되어있다. 구조의분광기의원 이오목 회절발격자면의곡률반경을직경으로하는원을가정하면회절된광은분산되어 반대편의원주상에초점을형성한다. 이러한원을 Rowland circle 이라고하는데 이러한 Rowland circle에측정된원소의분석선파장위치에슬릿과광전증배관 184 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영매뉴얼

191 (Photomultiplier tube) 를최대 50 개정도까지설치가능하다. 한다 Echelle 분광기 일종의단색화장치이지만특수한광학시스템을가지고있어서별도로취급 회절발과프리즘을사용하여광을분산시키는방식으로회절발에의해종 방향으로분산된다음프리즘으로다른차수의방을수평방향으로분산시켜광이 입구슬릿에도달하도록한다. Echelle 분광기에사용되는회절발은 Echelle 회절발이라고하는특수한것으 로 79 grooves/ mm로홈수가작고휘상각이큰장점이있다. 작은분산파장내많 은차수의스펙트럼이중복된회절광을복사하기위하여프리즘을사용하여차수 분리를할필요가있다. Echelle 회절발의장점은똑같은초점거리에대해 linear dispersion 과분해능 (resolution) 이일반적인 Echellette 회절발보다 10배이상크 고빛모음출력(light-gathering power) 역시더우세하다는것이다. 그림. ICP의주요부위계통도 3. ICP 의지역적명명 진한이트륨(Y) 용액 ( 약 1000ppm) 을플라스마에분무시켜나타나는색깔로서 ICP-OES 운영메뉴얼 185

192 구분한다 가열전지역 (Preheating zone) 가열전지역은차가운시료용액과운반기체가플라스마내로들어오는지역으 로에어로졸이증발되어중성의시료원자가생성되고시료원자로부터복사선은나 오지않는지역이다 최초의복사지역 (Initial radiation zone: IRZ) 최초복사지역은복사선이발광하기시작하는지역으로원자선의방출이많은 곳으로이트륨을주입할때빨간색으로나타나는지역이다 보통의분석지역 (Normal analytical zone: NAZ) 보통분석지역은이트륨의이온선에의해서파란색이나타나는지역으로플라 스마의작동조건에따라큰차이가있지만유도코일로부터 이중에서대략 15~20 mm부분을보통분석지역이라한다. 3~20mm까지위치하며 3-4. 꼬리깃털지역(Tail plume zone) 꼬리깃털지역은보통의분석지역이끝나는위치에서부터이트륨이온의전자 와재결합하여이온선의세기가급격히감소함으로서빨간색의원자선이방출되는 지역을말한다 유도지역 (Induction zone) 186 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영매뉴얼

193 유도지역은플라스마내에서도넛츠(doughnut) 형태의유도코일주위를이르는데플라스마내에서가장뜨거운곳으로전자의밀도가가장크고약 10,000 K 의높은온도를갖고있으며색깔은청색을띤다. 4. Radially viewed ICP 와 Axially viewed ICP 다 Radially viewed ICP ICP 분석에서는약 6,000~10,000 K 정도의플라스마를광원으로사용하게된 이렇게높은온도와불활성기체인아르곤을광원으로사용하기때문에흡광 분광기의경우에서처럼 Ti, W, Zr 과같이안정된산화물을형성하는원소들의분 석이나시료속에염성분이포함되어있는경우발생되는분석의문제점들도해결 할수있다. 또한동시에많은원소들을분석할수있다. AAS에서는특정원소 마다특정한광원을사용해야하기때문에한번에한가지원소만분석할수있 다. 따라서많은원소를분석하기위해서는많은양의시료가필요하게된다. 그 러나 ICP를사용하게되면 1~2 ml의시료로서 50~60개의원소들을동시에분석 할수있다. 또한검출한계가매우좋은데높은온도의플라스마를사용하기때문 에 ppb 이하의검출한계를얻을수있다. 아울러 10 4 ~10 6 정도의직선성을가지고 또한시료의전처리과정이매우간단하여 % 농도에서 ppb 이하의농도에이르기까 지시료의희석또는농축없이그대로분석할수있으며불활성기체인아르곤플 라스마를사용하므로화학적방해의영향이작다. 높은온도에서원자들은많은복사선을방출하기때문에분광학적인방해의영 향이있다. 알칼리금속과같이이온화에너지가낮은원소들은검출한계가높으 며또한이들이공존원소로존재할때방해영향을준다. 분자량이작은유기용매 들은증발현상이크므로이들용매를주입시안정된플라스마를유지하기가어려 우며 Ar 가스의소비가너무크다 Axially viewed ICP 검출한계는신호대바탕선의비 대표준편차 (signal to background ratio) 와바탕선의상 (relative standard deviation ) 와관계되는데최근에개선된검출한계 에서가장중요한것은바로관찰 mode 와관계되어진다. 최근 Radially viewed mode로관찰하는대신 axially viewed mode로관찰하는 것이더선호되고있으며상업적인 ICP-AES에서는 axially viewed ICP를기본으 ICP-OES 운영메뉴얼 187

194 로하고있다. 그런데이러한 axial viewing은최근에개발된방법이아니며 1976 년에처음으로보고되었다. axial viewing은플라스마의가장유용한지역에서의 관찰효율의개선을지향하는데그것은플라스마주위관찰을피하는동안에시료 가위치된중심관에서의관찰을말한다. 크게개선되었다. 현재연구되고있는 이렇게함으로서신호대바탕선의비가 axially viewed ICP의경우플라스마끝에서불안정한재 결합지역의형성을제거하기위해서 2 가지형태의연결장치가묘사되었다. 먼저는 shear gas를사용하는것이고두번째는 counter gas 흐름을이용하는것이다. 이 러한것은원형의중심관과직사각형의입구슬릿을조화시키기위해같은방향체 계로변형하는데필요하다. 현재 Axially viewed ICP-AES 에서의한계점들가운데하나는 ICP 강도 (robustness) 의저하이다. 이것은분석물의어떠한고유한신호변화없이 matrix 기질의변화를수용할수있는능력을말한다. 유도코일안에위치된지역은 axial 관찰동안에관찰되어지기때문에관찰 system에의해서이러한지역에서발생하 는 matrix 효과와결합되어진다. 그러므로 power나운반가스의속도등의작동조 건의조절로주의깊은최적화가필요하다. Axially viewed ICP 의고유한검출한계의개선을보이는최근에결과들은 axially viewed ICP-AES system이기존의 ICP-AES 지하면서 고있다. ICP-MS 의신뢰도와쉬운사용을유 사이의보이지않는차이를효율적으로보완할것으로기대하 보고된 Radially viewed ICP에대한 axially viewed ICP 장점을살펴보면먼저 검출한계의개선을들수있다. 검출한계는기존의 ICP에비해서약 10 4 ~10 6 정도 개선된점을들수있다. 그밖에도보고된장점들을살펴보면분석물의세기가 증가하고바탕선이감소하였으며동시에존재하는다원소분석 (simultaneous multielement analysis) 에있어서더나은작동조건을보인것과가스흐름속도의 영향을덜받는장점들이보고되고있다. Axially viewed ICP의단점들은먼저 dynamic range의감소와간섭효과의증 가를들수있으며농도에대한신호의직선성도떨어지는것으로보고되었다. 한 axially viewed ICP의경우에는 ICP 강도(robustness) 의저하가나타나는것도 단점으로지적되고있다. 무엇보다도가장큰단점으로들수있는것이바로 EIE(Easily ionizable element) effect 에대한개선을할수없다는것이다. radial의 경우에는관찰높이를조절할수있기때문에이러한 또 EIE effect를줄이거나없애 는최적관찰높이를찾을수있다. 하지만 axial의경우에는이러한위치에대한 188 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영매뉴얼

195 선택을할수가없다. 따라서 axial의경우에는피할수없는이온화효과를줄여 야하고, 일정농도이상의쉽게이온화되는분석종(easily ionization species) 을제 거해야한다. 5. ICP-AES 의장점과단점 5.1 장점 높은온도의광원을사용하므로높은감도를갖는다. 따라서검출한계는 Flame AAS보다훨씬낮고 FAAS 보다는높은검출한계를갖는다. 특히일반적인 분석방법으로는시간도많이걸리고분석하기까다로운 B, P, Si, Ti, Nb, Ta, V, Zr, Hf, W 및희토류원소에대해탁월한감도를가지므로가장많은원소를분석 할수있는방법으로알려져있다. 높은온도의광원은시료를완전히들뜨게하므로검정곡선의넓은범위까지 직선성을가진다. 까지정량할수있다. 그러므로한개의검정곡선에서낮은농도뿐아니라높은농도 불활성기체인아르곤을플라즈마광원으로사용하므로다른분광법에비해화 학적방해영향이거의없다. 또한 AAS 와같이위험한기체를사용하지않는다. 방출분광법이므로동시다원소측정이가능하다. 즉, 분석하고자하는원소들 을동시에신속하게분석할수있어서신속성이있다. ICP-AES 는전극을사용하지않으므로전극으로부터의오염이없다. 일반적으로방출분광법은온도차이에따라스펙트럼의강도가달라져정밀도 가낮은단점이있다. 그러나 ICP-AES는플라즈마내에서시료의 residence time 이길기(2ms 정도) 때문에높은정밀도를준다. 5.2 단점 높은온도의플라즈마광원을사용하므로보다많은스펙트럼이생기고이로 인해분광학적인방해가크며 ICP-AES 분석에서의핵심적인문제가된다. 알칼리금속과같이이온화에너지가낮은원소(Na, K 등) 들은검출한계가높 으며이들이다량존재하면이온화방해영향을줄수있다. 플라스마의온도가너무높아서생기는 온화되는 Background Emission과함께쉽게이 Na, K 등의검출한계가원자흡수분광기보다좋지않다는점이다. 분자량이작은유기용매들을용매로사용하는경우이들의증발현상때문에 플라즈마를유지하기어렵다. ICP-OES 운영메뉴얼 189

196 ICP-OES 사용 Flow Chart 기기작동준비 ( 가스, 냉각시스템등) WinLab 32 S/W 구동 1. 기기 분석항목선택 warming up (74 분소요) Plasma ON Method 작성 2. Spectrometer, Sampler 3. Calibration 설정 ( 농도, 단위등) 등기기조건설정 Sample Infomation 생성 Data base 생성 시료분석 Data Reprocess Washing 후 Plasma OFF 190 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영매뉴얼

197 ICP-OES (5300DV) 사용메뉴얼 1. 환기시스템, 냉각시스템, air-generator 등의전원을켠다. 2. Ar, UHP-N 2 가스밸브를열고 ICP-OES S/W(WinLab32) 를구동한다. 각기기 의연결상태가정상적으로완료되면초록색칸에체크표시가된다. 3. Diagnostics 창에서 Spectrometer 탭을클릭한다. 기기의분광기및검출기의 최적화를위하여아래의화면상에서 74 분간기다린다. 이때, 다음과같은화면 에서현재기기의초기화과정이보여진다. 기기를 warming up 하는동안 washing bottle에증류수를채우고 washing 라인을장착해놓는다. 기기의초기화가끝나면 Operating Mode 란에초록색 Ready 상태가된다. 4. 예열이끝난후 Diagnostics 화면을닫는다. ICP-OES 운영메뉴얼 191

198 5. 연동펌프에 Sample tubing과 Drain tubing 을시계방향으로장착한다. Plasma control 아이콘을누르고이화면왼쪽위의 Plasma on 을눌러점화한다. 6. Plasma 점화후통상 1% 질산이나증류수를유입시키면서 분간안정화 시킨후분석한다. 7. Method Editor 아이콘을누르고 Spectrometer의 Define Elements에서분석하고 자하는원소를입력한다. 이때, default 파장이외의다른파장을선택하고자 할때에는오른쪽아래에있는 Periodic Table로들어가서기존에선택된목적원 소를한번더누른다. 원하는파장을고르고 Enter in method 를누른다. ( 만약 특정원소를내부표준물로설정할경우 Function에서 Analyte를 Int. Std 로바 꾼다. 8. 대부분의경우 Spectrometer의 Settings 조건은그대로이용한다. 단, 미량분석, 혹은 MSF 적용의경우 Spectral Profiling을 Yes 로선택한다. 190 nm 이하의파장을분석할경우 Purge Gas Flow를 High(5 L/min) 을선택 한다. 고분해능을필요로할경우 Resolution을 High 로선택하나감도가약해진다. 192 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영매뉴얼

199 Delay Time은튜빙의길이에따라 30초에서 60초를설정하고 Replicate는 3회 이상을기본으로한다. 9. Sampler의 Peristaltic pump와 Autosampler 탭의조건을입력한다. 특별한경우 를제외하고그림과같이설정하도록한다. 10. Process탭의 Peak Processing에서는일반적으로 Peak Area 방식을사용하고 3 point per peak 을사용한다. ICP-OES 운영메뉴얼 193

200 10. Spectral Correction 탭에서 Background peak 의보정조건을입력한다. MSF나 IEC등을사용할수있으나숙련도가필요하고일반적으로 correction 을실시한다. 2-point Background 11. Internal Standards 는표준물질을선택해줄수있다. 탭에서내부표준물질을사용할경우개별적으로기준이되 194 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영매뉴얼

201 12. Calibration의 Define Standards에서는분석에사용되는각표준용액의위치를 저장하고 ID 를생성한다. 13. Calib Units and Concentrations 에서는농도단위를지정하고각표준용액의농 도를입력한다. ICP-OES 운영메뉴얼 195

202 14. Equation and Sample Units에서는 Lin, Calc Int를선택하고시료의농도단위를결정한다. 15. 그외의조건은 Default로사용하며 File -> Save As를선택하여 Method의이 름을정하여저장한다. 분석날짜와분석자 ID 를함께입력한다. ( 예, _Water_Jeong) 16. Sample Information Editor에서 A/S Location 은 Auto-Sampler 의위치번호, Sample ID 에는시료의이름을입력한다. 모두입력한후, 저장한다. 196 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영매뉴얼

203 17. Maual 혹은 Auto 를눌러분석창을불러온다. Autosampler를사용할경우 Auto 창을열기전에 ICP와 autosampler 의연결상태를확인한다. Sample Information에서작성한 sample information 파일을불러오고 Result Data Set Name 에분석결과가저장될 Data set 이름을정해준다. 편의상 Method 와같은이름을사용하는것을권장한다. Save Data 란을 Check해서자동저장되 도록설정한다. 18. 아래쪽에있는 Analyze탭을누르고 Rebuild List 탭을눌러리스트를입력한 후상단의 Analyze All 탭을눌러분석을시작한다. 19. 분석이시작되면 Result, Spectra Display, Calibration 동안의필요한정보가표시되도록창을배열한다. 창등을열어분석과정 ICP-OES 운영메뉴얼 197

204 20. 측정은 Blank -> Standard -> Reagent Blank -> Sample 순으로분석한다. 참고로 Standard를분석한후 Cleaning 용액으로시료도입부를세척한후시 료를분석하는것이좋다. 21. 측정이끝난후다음과같이 Examine창을열어 Back ground 위치를정확히 조정해준다. Peak 위치를조정한후반드시 Method-Set Peak wavelength를 선택한후 Method - Update Method Parameters - Update and Save Method 를눌러서변경된값을저장한다. 22. 변경된설정으로분석값을다시산출하기위해 Reproc 탭을누른다. 원하는분 석을선택하여 Active Window 를실행한다. Reprocess를수행하고출력을원하는창을부른후 File - Print 23. 분석이모두끝난후 2 % HNO 3 를이용하여약 3분간시료도입부분을세척해 주고다시초순수로 10 분간세척해준다. 플라스마를끈다. 이후튜빙내의 증류수를모두제거한후튜빙을풀어준다. 냉각시스템, air-generator 등의전 원을끈다. 198 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영매뉴얼

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207 유도결합플라스마-질량분석기원리 ( ICP-Mass Spectrometer ) 1. 장비개요 유도결합플라스마질량분석기 (inductively coupled plasma-mass spectrometry, ICP-MS) 는다양한시료중의여러가지극미량원소를동시에분석할수있는장비이 다. ICP 는아르곤흐름에유도코일(load coil) 을통한라디오파(radio frequency) 에너 지의공급에의하여생성되는아주높은온도의원자화원이다. 유도코일은아르 곤이흐르는동심원의석영관으로구성된토오치(torch) 에감겨있고, 플라스마는아 르곤흐름에고전압의스파크에의한전자펄스에의해발생된다. 유도코일에의해 서강한자기장이형성되면아르곤흐름속의자유전자는빠르게진동하게되어충 돌빈도수가급격하게증가한다. 그결과, 기체의온도가아주높아지고안정한플 라스마를이루게되는평형에신속하게도달하게된다. ICP의자유전자밀도는 ~10 16 cm -3 이고, 온도는 8,000 K 정도이다. 따라서플라스마로도입되는대부분 의원소는매우효과적으로이온화되고, 1 가양이온이주종을이루게된다. ICP 는대기압에서작동하는반면, 사중극자질량필터는 10-5 ~10-6 mbar에서작동 한다. 이두작동압력의차이때문에이두장치의연결을위해서는시료채취구 (sampling orifice) 를이용한차등배기시스템이필요하다. 시료채취구는플라스마 쪽으로돌출하게만든수냉식샘플콘(sampling cone) 의중심에지름이약 1mm가 되도록만든다. 샘플콘뒤에스키머콘(skimmer cone) 을위치시켜서이사이의공 간( 팽창용기, expansion chamber) 을회전펌프(rotary pump) 를이용하여압력이약 2mbar 로되게유지시킨다. 이렇게하면확산펌프(diffusion pump) 나터보펌프 (turbomolecular pump) 를이용하여질량필터의압력을 10-5 ~10-6 mbar로유지시킬 수있다. 콘의기하학적정렬과연결부분은이온의채취및질량필터로의이동을위 해매우중요하다. 차가운샘플콘을사용하기때문에이온들이분자이온종을생 성하는경계면효과(boundary layer effect) 를최소화하기위한연구가계속진행되 고있다. 플라스마로부터채취된이온들은스키머콘을지나서렌즈스텍(lens stack) 이라고부르는일련의이온렌즈장치를통하여질량필터로향하게된다. 렌즈스텍에광자정지장치(photon stop) 를위치시켜플라스마로부터방출되는빛이 검출기에도달하는것을막아준다. 플라스마로부터채취된이온은에너지분포가 이 5 10eV 정도인데, 이범위의에너 ICP-MS 운영메뉴얼 201

208 지는질량필터의적절한필터작용과분해능을위해알맞은에너지범위이다. 렌즈의기능은플라스마로부터생성되는이온들중, 이온 많은이온들을질량필터로보 내는것이다. 질량필터는전극역할을하는 4개의원통형금속막대로구성되어있 다. 서로마주보는막대끼리연결된한쌍은가변직류전원의양극에연결되어 있고, 다른한쌍은음극에연결되어있다. 여기에 180 위상차이를갖는가변라 디오주파수의교류전위를걸어주면, 특정한교류전위와직류전위에대해단하 나의질량만이안정한이온경로를가진다. 질량영역을주사하게되어 빠른전위의증가로질량필터는전체 amu 범위내의질량스펙트럼을나타내준다. 전압을미리조정하여특정한질량만이사중극자를통과하게할수도있다. 일반 적으로막대의직경은 6mm이고길이는 25cm 정도이지만, 막대의직경을크게하 고(12 18mm) 길이를길게하여(20cm) 감도를증가시키기도한다. 이온검출장치는연속혹은불연속다이노드를가진전자증배관 (electron multiplier) 으로구성되어있다. 이들검출기는검출기로들어오는각이온에대하 여전자의수가 10 8 개가넘는하전펄스를발생시키기때문에높은계수율을제공해 준다. 따라서이온세기에대한넓은직선감응범위를얻을수있다. 2. 기기의구성 유도결합플라스마질량분석기(ICP-MS) 에서는시료를플라스마로도입한다음, 플라스마내에서시료중의분석대상성분을플라스마와질량분석기의연결장치를 거쳐질량분석기로도입시킨다. Fig. 1에사중극자형 ICP-MS의개략적인구성도 를나타내었다. ICP-MS 는일반적으로플라스마토오치, 시료도입장치, 샘플콘, 스키머콘, 이온렌즈, 질량분석기및검출기로구성되어있다. 202 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

209 Fig. 1 Schematic of an ICP-MS system. ICP-MS 의장점으로는우수한선택성, 높은정확도, 낮은검출한계및다원소동 시분석에의한짧은분석시간등을들수있다. Fig. 2에서는 ICP-MS의스펙트럼 과유도결합플라스마방출분광법(ICP-AES) 으로얻은스팩트럼을비교하였다. 이 그림에서볼수있듯이, ICP-MS를이용한분석법은메트릭스가복잡하더라도분광 간섭(spectral interference) 에의한방해를피할수있다. ICP-MS 운영메뉴얼 203

210 Fig. 2 Spectrum of a standard rock sample obtained by laser ablation/icp-ms. 2.1 플라스마토오치 Fig. 3 에플라스마토오치의구성도를나타내었다. ICP는대기압하에서전극의 도움없이아르곤이나헬륨기체로부터연속적으로방전을얻는시료의원자화원이 다. 테슬라코일(tesla coil) 의스파크에의하여생성된자유전자는라디오파전류에 의해형성된자기장의영향으로진동하게된다. 대기압에서자유전자는아르곤기 체와의충돌전까지 10-3 mm 정도의짧은행로를가지기때문에진동하는자유전자 와아르곤기체원자사이의충돌빈도수가증가하게된다. 플라스마가가열되고, 전자를공급하므로플라스마가유지된다. 이러한충돌에의하여 아르곤기체는전자와충돌로인해이온화되어지속적으로 204 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

211 Fig. 3 A typical inductively coupled plasma. 토오치에공급되는기체로는냉각기체(coolant flow), 보조기체(auxiliary flow) 및 운반기체(carrier flow) 가있다. 냉각기체는플라스마를유지시켜주는기체로서 1 0~15 l/min 정도의유속으로공급된다. 보조기체는 1.5 l/min 정도의유속으로환 상통로를통해공급되며, 이기체는운반기체의주입관으로쓰이는모세주입관 (capillary injector tube) 에플라스마가닿지않도록플라스마를띄워주어서토오치 가상하는것을막아준다. 운반기체는시료를플라스마로도입시키는기체로서 1 l /min 정도의유속으로공급된다. 운반기체는분무기, 분무함(spray chamber) 을통 해토오치로도입된다. 유도코일은작은구리관을 2~4 회( 일반적으로는 3 회) 감아코일모양으로만든 것이며, 관내부에물이나기체를흘려주어코일을냉각시킨다. 유도코일은토오치 의윗부분에서수 mm 아래에위치하며, 코일에라디오파전류가공급하면토오치 에자기장을형성하게된다. 일반적으로유도코일에공급되는라디오파로는 27.12MHz나 40.68MHz 의주파수를사용한다 시료도입장치 용액시료도입장치로가장널리사용하고있는것은가압식분무기 (pneumatic nebulizer) 인데, 이분무기는감압분무의원리를응용하여시료용액을분무한다. 가압식분무기에는직교형분무기(cross flow nebulizer) 와동축형분무기 (concentric nebulizer Meinhard nebulizer 라고도한다.) 등이있다. 이중동축형분 ICP-MS 운영메뉴얼 205

212 무기가 ICP-MS 에가장일반적으로사용되는분무장치이다. Fig. 4 Types of pneumatic nebulizers : (a) concentric tube, (b) cross-flow, (c) fritted disk, (d) Babington. 기체의흐름에의해서액체시료가도입되며, 이때분무기를기준으로시료가위치 한높이에따라도입되는시료의양이달라질수있기때문에(head effect) 시료의 도입양을정밀하게조절하기위하여연동펌프(peristaltic pump) 를사용한다. 이 방법은 Head Effect 를없앨수있을뿐만아니라, 점도의영향을줄여주고, 도입관 의입구가공기중에노출되었을때발생하는다량의공기유입으로인해플라스마 가불안정해지는것을방지할수있다. 또한액체시료의도입양을기체의흐름 양에무관하게조절할수있고, 펌프의회전속도를높여서세척시간을줄일수있 는이점이있다. 시료도입시분무기가막히는경우가자주발생하는데, 그원인을두가지로생 각할수있다. 관을막는경우인데, 수있다. 첫번째는현탁한시료를사용하는경우에시료속의미립자가모세 이때는시료를거르거나원심분리함으로써이문제를극복할 두번째는차가운운반기체및용매의증발로인한염의석출에의해노 즐(nozzle) 이막히는경우인데, 이때는탈이온수를도입하여용해시키거나, 완전히 막힌후에는사용자가직접물리적으로염을제거해야한다. 2.3 플라스마와질량분석기의연결장치 206 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

213 플라스마에서생성된이온들은직경 1mm의시료채취구를통과하여팽창용기 (expansion chamber) 에도입된다(Fig. 5). 팽창용기는회전펌프(rotary pump) 에의 하여 1~2mbar 의압력으로유지된다. 따라서, 플라스마가작동하는대기압과팽창 용기의압력차이로인해팽창용기에도입되는이온의흐름은초음속기류 (supersonic jet) 가된다. 1mm 정도의직경을가진스키머콘에의하여팽창용기 에도입된이온의흐름중에서가운데부분이고진공의이온렌즈가있는부분으로 도입된다. Fig. 5 Cross-section of typical ICP ion source showing plasma torch and ion extraction interface. Fig. 6 과같은등전위곡선의형성이이온을집중시키는역할을한다. 이온 1은 전위의영향을대칭적으로받게되므로직진하는반면, 이온 2의경우는두실린더 사이의전위의영향이비대칭적이므로이온경로가중심축쪽으로굽어지게된다. 따라서 V 1, V 2 를적절히조절하면이온 다. 직진한다. 2는중심축에가깝게편향되도록할수있 일단이온들이두번째실린더안쪽으로들어오면대칭적인전위의영향으로 V 2 아래쪽으로더많은전극을사용하여이온을집중시킬수있으며, 이 온의경로를조절할수있다. 이러한이온렌즈가몇개연결되어있는것을렌즈 스텍(lens stack) 이라고한다. 렌즈스텍내부에는광자정지장치(photon stop) 가있 어서플라스마에서방출되는광자가질량필터를거쳐검출기에도달하는것을막아 ICP-MS 운영메뉴얼 207

214 준다. Fig. 6 Schematic diagram illustrating operation of ion lens 질량분석기 사중극자질량필터 사중극자질량필터는두쌍의서로마주보는 4 개의막대로구성되어있다(Fig. 7). 한쌍에는양의직류전위, 나머지한쌍에는음의직류전위가걸려있고, 거기 에 180 위상차이를갖는가변라디오주파수의교류전위를걸어준다. 양의직류전 위가걸린서로마주보는한쌍의막대평면에서는가벼운이온들이휘어져막대에 부딪히는반면, 무거운이온들은안정한이동을한다. 이온이무겁거나교류전위의 진동수가크면교류전위에크게감응하지않고, 주로직류전위에영향을받는다. 이런상황에서무거운이온은막대사이의공간에그대로남아있으려는경향을나 타낸다. 클에서제거된다. 반대로이온이가볍거나진동수가작으면이온들은교류전위의음의싸이 이한쌍의양의직류전위가걸린막대가고질량통과질량필터 (high pass mass filter) 의역할을하게된다. 음의전위가걸린막대의평면에서는 무거운이온들이제거되고, 가벼운이온들이안정한이동을하게된다. 음의직류 전위가걸린막대는양이온을끌어들여제거시킨다. 그러나가벼운양이온인교류 전위는양의싸이클에의해음의직류전위가상쇄되어서안정한이동을하게된다. 따라서, 이음의전위가걸린한쌍의막대는저질량통과질량필터(low pass mass filter) 의역할을하게된다. 양의평면과음의평면이물리적으로서로겹쳐져있기 때문에직류전위와교류전위를적절히조절해주면특정한질량을가진이온만이 질량필터를통과하게된다. 208 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

215 Fig. 7 A quadrupole mass spectrometer. 2.5 검출기 ICP-MS 에서가장일반적으로사용되는이온검출기는전자증배관(electron multiplier) 이다(Fig. 8). 전자증배관의내부는납산화물형태의반도체물질로입혀 져있고, 여기에높은음의전위( ~-3kV) 를걸어준다. 검출기뒤쪽부분은접지되 어있다. 검출기내부에입혀진반도체물질은위치에따라서저항이서로다르게 걸리도록되어있기때문에검출기에전압을걸어주게되면전위의기울기가생긴 다. 질량분석기에서나온양이온은높은음의전위가걸린검출기내부로끌려들 어가서검출기의내부표면을때리게되면한개또는그이상의 2차전자가방출된 다. 관의내부에서는전위가연속적으로변하기때문에방출된 2차전자들은접지 부분이있는방향으로즉, 관의안쪽방향으로이동하게된다. 이들 2차전자들이 관내부의또다른부분을때려서더많은전자가방출된다. 출력되는신호는펄스로관찰된다. 검출기를통과하여 검출기가작동할때에는검출기상자의압력이 높을경우에방전이발생하므로검출기상자의압력은 torr 이하로유지해야 한다. 검출기에서나오는출력신호는전치증폭기(preamplifier), 디지털신호식별기 (digital discriminator) 와계수회로를거치며, 계수회로에서계산된다. 일정한크기이상의펄스에대해서만 lon from Mass Analyzer ICP-MS 운영메뉴얼 209

216 Fig. 8 Channeltron electron multiplier. 응용( 동위원소희석유도결합플라스마질량분석법) 동위원소희석유도결합플라스마질량분석법 (isotope dilution inductively coupled plasma mass spectrometry, ID-ICP-MS) 은분석대상원소의두동위원소 를선택하여시료에이들중하나의동위원소를일정량첨가한다음, 이들두동위 원소의신호비를질량분석법으로측정하여원소의농도를정량하는방법이다. 라서, 이방법은최소한 2가지이상의안정한동위원소를가지는원소에만적용할 수있다. 예를들면, 카드뮴원소는 들의자연존재비는항상일정하다. 111 Cd 와 114 따 Cd 의안정한동위원소를가지며, 이 Fig. 9 의왼쪽에이들동위원소와카드뮴의다른동위원소들의질량스펙트럼을 나타내었다. Fig. 9의오른쪽스펙트럼은농축동위원소 111 Cd 를첨가하여 114 Cd 와 비슷한봉우리의높이를가지도록한스펙트럼이다. ID-ICP-MS에서는일반적으 로측정된두동위원소의신호비가 절한다. 1에가깝게되도록농축동위원소의첨가량을조 질량스펙트럼에서이두동위원소의신호비를이용하여다음과같이농도 의계산이가능하다. R= A x ㆍ C x ㆍ W x+a s ㆍ C s ㆍ W s B x ㆍ C x ㆍ W x +B s ㆍ C s ㆍ W s (2) 여기서, R = 혼합시료용액의동위원소비율(A/B), A x = 시료에있는동위원소 A의 존재비, A s = spike에있는동위원소 A 의존재비, B x = 시료에있는동위원소 B의 존재비, B x = 시료에있는동위원소 B 의존재비, C x = 시료에있는측정동위원소 의농도, C s = spike 에있는측정동위원소의농도, W x = 혼합시료에사용된시료 용액의무게및 W s = 첨가한 spike 용액의무게이다. 위식을분석원소의농도에 대해서정리하면다음과같다. 210 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

217 C x = ( C s ㆍW s W x )( A s-r ㆍB s RㆍB x -A x ) (3) Fig. 9 Determination of Cd by isotope dilution. 분석하기전에우선시료의개략적인농도를구하여첨가할농축동위원소용액의 무게(Ws) 를결정하고, 아울러시료의동위원소비(A x, B x ) 를결정해둔다. 시료의 동위원소비가자연존재비에서벗어나는경우에는그원인이같은질량수를가진원 자번호가다른원소혹은분자이온종에의한간섭에의한결과일수있으므로이 때에는적절한보정이필요하다. 제조한농축동위원소용액의농도는농도를정확하게알고있는표준용액을이용 하여역동위원소희석법으로결정한다. 농축동위원소를시료에첨가할때에는오 차를줄이기위하여농축동위원소용액의무게를측정하여시료용액에첨가한다. 농축동위원소가첨가된시료용액은동위원소간에평형이이루어지게한다음, 바로 측정하거나필요에따라서는여러가지전처리과정을거친후에측정한다. 동위원소의평형이이루어지고난다음의시료의전처리과정에서발생하는손실 은분석결과의정확도에영향을주지않는다. 그러나평형이이루어지지않은상태 에서시료의손실이발생하게된다면정확도에큰영향을주게된다. 동위원소희 석법의장점중의하나는동위원소의평형이이루어지고난후에발생하는시료의 손실이분석결과의정확도에영향을미치지않는다는것이다. 매질을분리한후에 측정할필요가있을때에도분리에사용하는시약으로부터의오염이없다면분리과 정에서발생하는시료의손실은분석결과의정확도에영향을미치지않는다. 분석에이용되는동위원소는물리적및화학적성질이같으므로간섭을최소화시 ICP-MS 운영메뉴얼 211

218 킬수있다. 따라서첨가하는동위원소는이상적인내부표준물질로작용하게된 다. 그러나 ID-ICP-MS의단점으로는분석대상원소가안정한동위원소를가져야 하고, 두동위원소가같은질량수를가진원자번호가다른원소나분자이온종에 의한간섭을받지않아야하며, 시료의전처리과정이복잡하고시간이많이걸린 다는점을들수있다. 212 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

219 ICP-MS (Elan DRC II) 사용매뉴얼 1. 환기시스템, 아르곤가스, DRC 가스등을확인하고메인진공이 Ready 상태가 되면냉각시스템을켠다. 2. 윈도우화면에서 ELAN S/W 를구동한다. 3. Instrument Control Icon 을선택한다. 4. 아래와같은화면이생성되면서준비상태가된다. ( 녹색표시가되면 OK) 주의 : 노란색으로표시되는경우아르곤가스및냉각시스템을점검한다. 5. 연동펌프에펌프튜빙을점검하고회전방향( 반시계방향) 에맞추어연결한다. 6. 플라즈마를점화한다. 점화는 Instrument 창혹은기기전면의 Start 아이콘이 나버튼을누른다. ICP-MS 운영메뉴얼 213

220 혹은 Roughing pump가작동되면서 Ignition Seqeunce 가진행하여약 15 초후점화된다. 1% 질산이나증류수를주입하면서약 20분간 warm-up 한다. 주의 : Vacuum의 Start, Stop은 Turbo pump 작동키로기기를완전히 Shut down 하지않는한사용하지않는다. 7. Daily Performance check를수행하기위하여 File-Open WorkSheet를누른후 SmartTune Daily.wrk를눌러작업창을연후 Smart Tune 을실행한다. 증류수를유입하면서 Daily Performance Check 탭을우클릭해서 Opimize 를실행한다. Quick 동일한방법으로 1 ppb Daily Performance Check Standard 로진행한다. 이두결과가다음의표에만족하면 9. 번의분석과정으로넘어간다. 214 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

221 항 목 water blank 1 ppb Standard Mg < 50 cps > 8,000 cps In < 50 cps > 30,000 cps U < 50 cps > 30,000 cps CeO/Ce ratio N.A < 3 % Ba ++ /Ba ratio N.A < 5 % 220 background < 2 cps < 2 cps 8.5 background < 2 cps < 2 cps K BEC < 20 ppt > 15,000 cps Ca BEC < 10 ppt > 8,000 cps Fe BEC < 10 ppt > 15,000 cps 8. 만약 Check 결과가좋지못하다면다음의 System Optimization 과정을진행한다. ** System Optimization 1) ICP-MS chamber cover 를연다. 2) Nebulizer chamber를분리시키고시료도입부위치와 Shadow stppoer위치 가일직선상에위치하는지눈으로확인한다. 만약일치하지않는다면 X-Y position valve 를조정하여일치시킨다. 3) 플라즈마를켠후 daily performance check method 상에서 replicate를 1000으로조정후 daily performance check solution 을분석한다. real time window 를열고각항목(Mg, In, U) 의 count 수치를보면서 X-Y position 을미세조정한다. 4) AutoTune 창을열고 Nebulizer flow, Lens voltage 및 Autolens calibration 을수행한다. 5) 그결과를 default 값으로저장한다. 6) 다시 Daily performance check 를수행한다. 9. Method icon을누른후 File-New-Quantitive Analysis를눌러새로운 method 창을연다. ICP-MS 운영메뉴얼 215

222 10. Timing 탭을열고 Analyte column에직접분석원소와 Isotope 을입력하거나, 마 우스오른쪽버튼을눌러주기율표상에서원하는원소및 Isotope 을선택한다. 11. 분석조건에다음과같이설정한다. Sweep/Reading 20 Reading/Replicate 1 Replicate 3 위의 Integration time(ms) 은 Sweep/Reading X dwell time per AMU 이다. 즉, Na은 = 1,000 ms 가된다. Est. Sample time은주어진조건에서소요되는 분석시간이다. 여기서는총 초로산출되었다. 12. Hardware의동작변수가포함되어있는 Tuning file 및 Optimization file은기본 적으로 default 파일을사용하여혼동을방지한다. 216 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

223 13. Processing 탭에서 Detector를 Dual 로선택한다. ( 저농도(1 ppb 이하) : Pulse, 고농도( 수십 ppb 이상) : Analog, 일반 : Dual) Autolens를 on으로설정하고그외 조건은그대로사용한다. 14. Equation 은각목적원소가특정간섭원소에의해방해를받는경우사용되는 식들이나열되어있다. Potential interference 에해당하지않는경우그목적원소 의 Corrections 를클릭하고지운다. 15. Calibration 탭에서 Curve type, Sample Units 및 Standard units를각각의컬럼 에서마우스로오른쪽버튼을눌러원하는검량선식및시료, 표준시료농도단위 를입력하고각표준용액의농도를입력한다. ICP-MS 운영메뉴얼 217

224 16. Sampling 탭에서시료의분무조건을입력한다. 단 Speed(+/- rpm) 에는 (-) 값 을입력하는것이정방향이다. (+) 값을입력하면시료가역류해서 Plasma torch가 오염되므로절대적으로주의한다. 17. 오른쪽의 Report 탭을클릭하고 Send to Printer를선택하면분석종료시마다 자동프린트된다. 18. File-Save as 선택후생성된 Method file 을저장한다. 218 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼

225 19. Dataset icon을누른후 File-New를선택하여분석결과가저장될 database를 만든다. 일반적으로작성된 Method 와같은이름으로저장한다. ( 예, _Urine_STD) 20. 모든준비가끝났으면분석을시작한다. 분석은 Sample icon 을눌러서시작한다. 21. Analysis 항목에 Box 를체크하고, Matrix Blank를주입하고 Sample 창에서 Analyze Blank 탭을누른다. 22. 준비된각표준용액을주입하면서해당하는표준용액번호에맞추어 Analyze Standartd 를눌러검량선을작성한다. 23. 검량선작성이끝나면분석할시료를주입하면서해당하는시료의이름을입력 하고 Analyze Sample 탭을누른다. ICP-MS 운영메뉴얼 219

226 24. 분석이끝나면 1% 질산및증류수로 Tubing과 Nebulizer등을충분히세 척( 약 20 분) 한후 Tubing 내부의물을모두제거한후 Instrument Control 탭에서 Plasma - Stop 을눌러플라즈마를끈다. 25. 약 5분간기다린후냉각시스템을끄고 Ar 가스를잠근다. 26. 특별한경우를제외하고 ICP-MS 기기( 진공펌프등) 는끄지않는다. 220 환경분석전문가양성을위한자체교육 훈련운영메뉴얼