일시: 2009년 4월 9일 오후 5:00
장소: 500동 목암홀

- Abstract -

1907년에 물리학자 J. J. Thomson에 의해 처음 만들어진 질량분석기 (mass spectrometerm, MS)는 전기장과 자기장이 평행하게 배열되어 포물선 꼴의 스펙트럼을 보여 주었는데, 나중에 F. W. Aston, A. J. Dempster, A. O. Nier, E. G. Johnson, J. Mattauch, 그리고 R. Herzog와 같은 물리학자들의 손을 거치면서 더욱 개량되어 고분해능 부채꼴형 질량분석기로 완성되었습니다.
1953 년에 Paul과 Steinwedel이 고주파로 진동하는 전기장을 기반으로 발명한 사중극자형 질량분석기 (quadrupole mass spectrometer, QMS)는 비록 단위 질량 수준 이상의 분해능을 확보하기는 어렵다는 약점에도 불구하고 낮은 값과 작은 크기로 인해 질량분석기의 실용화에 크나큰 기여를 하였습니다.
1946 년에 Stephens가 구체적인 개념을 확립한 비행시간 질량분석기 (time-of-flight mass spectrometer, TOF-MS)는 일정한 운동에너지가 부여된 이온이 일정한 거리를 비행할 때 걸리는 시간을 측정하는 원리를 따릅니다.
이온의 고유 진동 주파수로부터 질량을 측정하는 Fourier 변환 질량분석기에는 1949 년에 Sommer 등에 의해 구체화된 FT-ICR과 2000 년에 Makarov가 발표한 Orbitrap이 있으며 고분해능 질량 측정을 가능하게 합니다.
이 밖에도 질량분석기의 기능을 보완해 주는 이온 이동도 측정기 (ion mobility spectrometer, IMS)가 최근에 질량분석기의 구성부분으로 포함되어 상품화되었으며 위의 여러 가지 질량분석기를 용도에 맞도록 혼합 구성한 질량분석기도 여러 실험실에서 만들어 씁니다.
질량분석기를 쓰는 분석은 개발 초기에는 이온의 질량을 측정하고 동위원소를 분석하는 그야말로 질량 측정에 머물러 있었지만, 1929 년에 Walker Bleakney에 의해 전자 충격 이온화법(Electron Impact Ionization, 줄여서 EI) 이 도입되고 나중에 여러 가지 유기물들의 70 eV EI 스펙트럼 데이터가 축적되어 라이브러리화되면서 다른 분광학적 기법과 더불어 중요한 실용 분석 도구로 자리매김하게 되었습니다.
질량 스펙트럼이 이와 같이 다양한 분석에 쓰이고 있지만 그 생성 원리는 다른 기법들과 매우 다릅니다. 전자는 이온화된 시료의 내부 에너지에 입각한 기체상 화학반응의 결과가 스펙트럼으로 나타나고 후자에서는 양자화학적으로 정의된 에너지 수준 사이에서 일어나는 전자기파의 흡수와 방출로부터 그 결과를 얻는다. 따라서 질량분석기로 분석할 때에는 마치 퍼즐을 맞추는 것과 같은 과정을 거쳐 시료의 구조를 파악해야 하는 반면에 다른 분광학적 분석결과를 해석할 때에는 양자화학적 전이를 조합하는 해석 방식을 쓸 수 있습니다.
이 세미나에서는 그 기기 구성과 분석결과 해석 면에서 퍼즐 맞추기와도 같은 특성을 가지는 질량분석기의 구조에 따른 특성과 최근 활발하게 연구되고 있는 응용분야에 대해 간략하게나마 논하고자 합니다.