귀금속 보석공예사, 보석디자인 전공 등 보석 감정사 요점 정리 74. 라만 분광분석

74. 라만 분광분석

 

라만 분광법(Raman spectroscopy)은 적외선 분광법(infrared spectroscopy)과 함께
광학 분광법의 일종인 진동 분광법으로 분류된다. 진동 분광법은 광원에서 출발한 빛이
시료에 주사되면 입사광의 에너지가 시료로 일부 전이되어 시료 구성 분자의 진동 에너
지를 변화시키고 이를 분광기와 검출기로 측정하여 물질의 정량 및 정성 분석에 활용하
는 분광법이다.
따라서 라만 스펙트럼은 적외선 스펙트럼과 동일하게 분자의 진동이 스펙트럼 상에
기록됨으로서 적외선 분광법을 통하여 얻는 물질에 관한 정보를 유사하게 얻을 수 있고
적외선 분광법이 가지는 대부분의 장점을 공유한다. 라만 분광법과 적외선 분광법은 상
호 보완적으로서 물질의 정성 및 정량 분석에 매우 유용하게 활용할 수 있다. 그러나 두 분광법이 분자의 진동을 이용하는 분광법이라는 점에서 공통점을 갖고 있으나, 빛과 시
료 분자간의 상호 작용 메커니즘은 현저하게 다르다.
빛이 물질에 반사될 때에 반사되는 빛의 파장에 따라 레일리 산란(Rayleigh
scattering)과 라만 산란(Raman scattering)으로 분류할 수 있다. 레일리 산란은 쪼여
준 빛이 거의 그대로 반사되어 산란하는 현상이며, 따라서 라만 산란은 쪼여준 빛과는
약간 다른 파장의 빛이 산란되는 현상을 의미한다.
[그림 4-14]에서는 입사광을 기준으로 동일한 파장으로 산란되는 레일리 산란과 다
른 파장으로 산란되는 라만 산란을 나타내고 있다. 라만 산란은 입사광을 기준으로 파
장이 더 짧은 복사선이 산란되는 경우를 안티 스토크(anti-stoke) 라만 산란이라 하고
입사광보다 파장이 긴 영역에서 산란되는 라만 산란을 스토크(stoke) 산란이라 한다.
일반적으로 라만 스펙트럼은 스토크 영역의 라만 피크만을 측정하며 cm-1 단위로 표
시한다. 라만 분광법은 다양한 시료를 다양한 환경에서 측정할 수 있기 때문에 매우 넓
은 분야에서 광범위하게 활용되고 있다. 물리학, 화학, 등 기초 학문 분야는 물론 생명
과학, 환경 공학, 의학, 약학, 재료 공학, 보석 감별 등에 활용된다. 보석에서는 천연 다
이아몬드와 다이아몬드 유사석의 감별 및 다양한 유색보석 감별 등에 사용된다.