본 연구에서는 GD-MS를 활용하여 원소 별 함량이 다른 세 종류의 알루미늄 매질의 표준 시료를 분석하였다. 13종의 원소(Mg, Si, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Ga, Sn, Pb)에 대해 검량 곡선을 작성하고 그 기울기를 RSF(Relative sensitivity reference)로 확립하였다. 검량 곡선은 X축을 IBR(Ion beam ratio)로, Y축을 표준 시료의 인증 값으로 작성하였다. 검량 곡선의 정밀도와 직선성을 평가하기 위해 RSD(Relative standard deviation)와 결정 계수를 계산하였다. 그 결과 모든 원소의 RSD는 10%이내로 높은 정밀도를 나타냈다. 바나듐, 니켈 그리고 갈륨 원소를 제외한 대부분의 원소들은 결정 계수가 0.99 이상으로 1에 가까운 값을 얻어 직선성이 우수했다. 바나듐, 니켈 그리고 갈륨 원소는 결정 계수가 0.90~0.95범위로 비교적 낮은 직선성을 나타냈으며, 이는 좁은 농도 범위로 인한 오차로 판단된다. 바나듐, 니켈 그리고 갈륨 원소는 결정 계수는 낮지만 각각의 표준 시료 RSF와 기울기로 확립한 표준RSF(Standard-RSF)가 비슷하여 정량 분석을 위한 RSF로 활용 가능할 것으로 판단된다. 다른 매질의 시료에 표준RSF(Al matrix)를 적용 가능 여부와 실제 표준 값에 대한 오차를 확인하기 위해서 철 매질(Fe matrix)의 표준 시료를 분석하여 검증하였다. 구리 원소를 제외한 6종(Al, Si, V, Cr, Mn, Ni) 원소의 오차율은 약 30%로 나타났으며, 구리 원소는 측정을 방해하는 불순물 화합물의 영향으로 오차율이 크게 나타난 것으로 판단된다. 일반적으로 동위원소63Cu는 54Fe2+-36Ar 간섭을 받고 65Cu는 56Fe-Al3+간섭을 받는다. 이를 분해하기 위해서는 8000 이상의 분해능이 필요하다. 하지만, 높은 분해능은 이온의 투과도를 낮추기 때문에 미량원소 분석에 어려움이 있다. 구리 원소를 제외한 알루미늄 외 5종의 원소에 대해서는 비교적 적은 오차로 정량 분석이 가능한 것으로 확인되었다.
In this paper CRM of three aluminum matrix with various concentrations of 13 kinds of elements (Mg, Si, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Cu, Zn, Ga, Sn and Pb) were analyzed using GD-MS. And the RSF was calculated and the slope was built by connecting the points in a straight line. As a result, most of the elements had a linearity of 0.99, which was close to 1, and the linearity was excellent. However, the coefficient of linearity of nickel, vanadium elements was relatively low as 0.90 ~ 0.95. It is supposed that the error is large due to the narrow concentration range therefore the linearity is relatively low. However, it is considered that nickel and vanadium elements can be used as Standard-RSF because RSF values analyzed by CRM and calculated by the slope are very close to values of Standard-RSF. To verify the applicability for standard RSF to various matrix samples and the error to the actual values, the Iron matrix sample (CRM of the Fe matrix) were analyzed and verified. At this time, the applied Standard-RSF calculated for Aluminum matrix was converted to RSF of Iron matrix and then used for quantifications. The error rate was about 30% for 7 elements (Al, Si, V, Cr, Mn, Fe, Ni) except for copper element. The analysis of 63Cu in copper element requires a resolution (R) of more than 8000 due to interference by 54 Fe2+-36Ar compounds and 65Cu is requires a resolution (R) of more than 10,000 due to the interference by 56Fe-Al3+, 64Ni-H compounds. The high resolution has a difficulty in analyzing trace elements because it lowers the ion permeability. Thus, there is a large error in quantitative analysis of copper elements in the Iron matrix samples. However, it was confirmed that quantitative analysis is possible with relatively few errors for the six elements except aluminum.
목차
1. 서 론 12. 이론적 배경 62.1. 글로우 방전 질량 분석기(Glow discharge mass spectrometry)2.1.1. 글로우 방전(Glow discharge) 122.1.1.1 이온화 과정(Ionization mode) 142.1.1.2 글로우 방전 이온 추출 기구(Glow discharge ion source geometry) 192.1.2 질량 분석기(Mass spectrometer) 232.1.2.1 전기장 분석기(Electrostatic analyzer) 232.1.2.2 자기장 분석기(Magnetic sector analyzer) 262.2.3. 검출기(Detector) 292.3. 정량 및 반-정량법(Quantification and Semi-quantification) 322.3.1. 검량선 352.3.2. 신뢰성 검증을 위한 직선성 평가 373. 실험 방법 383.1. 실험장치 383.2. 시료준비 413.3. 실험 내용 및 방법 434. 결과 및 고찰 444.1. 원소 별 검량선 작성4.2. 구축된 RSF의 변환 및 응용 545. 결 론 57Reference 58ABSTRACT* 62