[논문]레이저 유도 플라즈마를 이용한 수용액 속의 나노 콜로이드 입자 크기 측정

레이저 유도 플라즈마를 이용한 수용액 속의 나노 콜로이드 입자 크기 측정
Size Measurement of Colloidal Nanoparticles in Aqueous Solution Using Laser-Induced Plasma 원문보기

정의창 (한국원자력연구소 원자력화학연구부) , 송규석 (한국원자력연구소 원자력화학연구부) , 박경균 (한국원자력연구소 원자력화학연구부) , 박영재 (한국원자력연구소 원자력화학연구부) , 김원호 (한국원자력연구소 원자력화학연구부)

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레이저빔 에너지 변화에 따른 breakdown 확률곡선을 이용한다는 점에서는 PZT를 사용하는 것과 동일한 측정원리를 가지고 있지만 PZT를 광학 셀에 직접 부착하여 사용하는 것에 비해 비접촉 방식이라는 점과 수용액 내부의 국소적인 부위에서 일어나는 동역학적인 충격파 현상을 직접 볼 수 있다는 측면에서 장점이 있다. 시간 분해 및 cell 내부에서 공간 분해된 광 간섭계 신호 분석을 통해 알 수 있는 레이저 유도 플라즈마의 특성에 대해 논의한다.

플라즈마가 형성되기 위해 필요한 레이저빔 에너지는 매질의 종류(고체 < 액체 < 기체 순)에 따라 다르기 때문에 에너지를 적절히 조절함으로써 수용액 속에 있는 고체 상태의 입자만을 플라즈마로 만들 수 있다. 이 실험에서는 MilliQ-UV-Plus 장치에서 추출한 순수한 물에 크기를 정확하게 알고 있는 polystyrene 입자를 섞어서 시료로 만들었다. 순수한 물이 파열되는 레이저빔 에너지는 이 실험조건에서 약 0.
이 연구에서는 그림 1(a)의 실험 장치에서 보인 것과 같이 레이저 유도 플라즈마에서 발생하는 충격파 또는 방출되는 빛의 영상분포를 측정하여 미세 콜로이드 입자의 크기 및 농도를 결정한 결과를 설명한다. 그림에서 보인 두 개의 편광판은 레이저빔 에너지를 조절하기 위해 설치된 것이며, 레이저빔 직경은 4 mm, 렌즈의 초점거리는 40 mm이다.

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