PAHs 단일 물질들은 물질에 따라 그림 5와 같은 특징적 흡수 및 형광 스펙트럼을 보인다. Wave Scan mode의 Emission Scan을 이용하여 PAHs 혼합물을 측정하면 그림 6과 같이 입사한 EX 파장 근처에서의 물질만 부분적으로 확인 가능하였다.

그림 5. Fluorene (a), Anthracene (b), Perylene (c)의
흡수, 형광 스펙트럼

그림 6. Emission Scan을 이용한 단일 물질 (점선)과
PAH 혼합 용액의 분리 (실선) 비교 스펙트럼

다음으로 Synchronous Scan과 3D Scan 측정 데이터들의 혼합물 감지 성능을 비교해 보았다.
Synchronous Scan에서 Delta λ 값에 따른 영향을 확인 하기 위해 Delta λ 값을 2, 15, 30nm으로 바꿔가며 측정해 보았다. (그림 7) 최적 Delta λ 값은 각 성분들의 Emission 파장과 Excitation 파장 차의 평균 값으로 알려져 있는데, 이번 실험에서는 2nm가 최적 파장으로 계산 된다. 실제로 그림 8의 Delta λ가 2nm 스펙트럼에서는 형광 세기도 높으면서 각 성분이 명확하게 구분되는 Peak들로 구성되어 있지만, Delta λ 값이 커지면서 형광 세기가 줄어들고 각 성분들에 대해 여러 피크가 관찰 된다.

그림 7. Delta λ 값에 따른 Synchronous Scan의 비교 스펙트럼
Delta λ 2nm (a), 15nm (b), 30nm (c)

3D Scan에서는 250nm에서 550nm까지의 Emission과 Excitation 파장 영역의 모든 점을 측정한다. (그림 8) 스펙트럼에서 노랗게 표시된 영역들이 각각 Fluorene과 Anthracene, Perylene임을 확인할 수 있다. 하지만 측정 시간이 Synchronous Scan에 비해 300배 가량 더 걸리고, 한 성분의 형광 세기가 다른 성분들의 형광 세기보다 큰 경우는 분리가 직관적으로 되지 않는다.

그림 8. PAHs 물질의 3D Scan 측정 스펙트럼

마지막으로 500ppb부터 50ppb까지의 미량 PAH 성분들을 Synchronous Scan으로 측정하고, 측정 데이터를 기반하여 각 성분들의 검량선을 그려보았다. 각 성분들이 모든 농도 구간에서 확연하게 분리되고 (그림 9 (a)), 검량선도 선형적으로 유효하게 그려져 (그림 9 (b)) 각 성분들이 최소 50ppb 이하의 극 미량의 검출 한계를 가짐을 확인 할 수 있다.

그림 9. PAHs 혼합물의 농도별
Synchronous Scan 스펙트럼 (a)과 검량선 (b)

본 실험에서는 ㈜신코의 형광 분광광도계 FS-2와 Wave Scan mode의 Synchronous Scan을 이용하여 PAHs 혼합물의 분리 감지와 정량을 위한 검량선을 작성 하였다. 이 과정에서 다양한 측정 방식을 비교, 분석 하고, 전체적인 측정법에 대해서 고찰 할 수 있었다.