아두이노를 활용한 UV-VIS분석기 만들기 (PART 2. 분석기의 설계)

앞선 포스팅에서 기본적인 UV-VIS 분석법의 원리와 정의에 대해 다루었다. 이번 포스팅에서는 DIY UV-VIS의 설계에 대해 고민해보자 https://yumy.tistory.com/34

실제 분광분석기의 구조

실험, 연구용으로 사용되는 분광분석기들은 100만원부터 2억까지 그 가격이 천차만별이다. 단순히 화학종의 정량, 정성분석 뿐만이 아닌 FTIR, DRS 같은 특수한 기능이 들어간 장비들도 요즘에는 적절한 가격으로 보급되고 있다. 하지만 드렇다고 해서 일반 고등학교나 영재학급에서 장비를 사용하기는 쉽지 않은 것이 현실이다. 

Optical train of Evolution 600, showing layout of components. [Courtesy Thermo Fisher Scientific, Madison, WI.]

분광분석기는 다양한 파장에서 연속적인 스펙트럼을 방출하는 광원을 가지고 포토 다이오드나 CCD등을 통해 빛의 In tensity를 분석한다. 그렇기에 내부에는 빛을 내는 광원과 분광장비를 가지고 있으며 모델에 따라 시료의 Baseline을 잡아주는 double cell 구성을 가지고 있기도 하다. 

 

아두이노를 활용한 DIY 분광분석기의 기본 설계

분광분석기의 구조를 단순화 시키면 다음과 같다. 광원에서 나온 빛은 특정 파장을 가지고 시료에 입사하게 되고 시료가 있을때와 없을때의 값을 통해 입사광의 intenstiy를 분석하며, 시료가 있을때 투과한 빛을 바탕으로 투과광의 intensity를 구하게 된다.

 

이 시스템을 그대로 아두이노에서 아주 간단하게만 구현하면 광원을 특정 파장만을 방출하는 LED로 설정하고 Sensor로 CdS 포토 레지스터를 사용할 수 있다. LED와 CdS사이에 큐벳(시료)를 위치하게 되면 LED에서 방출된 빛이 시료를 지나 CdS로 입사하게 되고 이를 통해 간이로 분광분석기의 원리를 활용할 수 있게된다.   

 

실제 구성한 분광기의 모습

 

DIY 분광분석기의 아두이노 코드

 

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  pinMode(13, OUTPUT);
  pinMode(12, INPUT);
  pinMode(A0, INPUT);
}

void loop()
{
  digitalWrite(13,HIGH);
  
  int oncode = 0;
  int value = 0;
  oncode = digitalRead(12);
  
  if(oncode > 0.5)
  {    
    int value = analogRead(A0);
    
    delay(100);
    
    Serial.print("Intensty : ");
    Serial.println(value);
    
    oncode = 0;
  }
}