《과학자, 기술자들은 현실에 튼튼히 발을 붙이고 사회주의건설의 실천이 제기하는 문제들을 연구대상으로 삼고 과학연구사업을 진행하여야 하며 연구성과를 생산에 도입하는데서 나서는 과학기술적문제들을 책임적으로 풀어야 합니다.》 (
분광광도계는 교육과 과학연구, 생산실천에서 광범히 쓰이고있는 상용분석기구로서 공업공정조종, 야금, 생화학반응과정에 대한 검측, 생태환경검측, 농업, 의학 등 인민경제의 거의 모든 부문에 보급되고있다.
분광광도계의 첫 모형으로서 1666년에 빛분산계에 대한 실험장치가 처음으로 출현한 때로부터 이 부문의 장치개발력사는 400년이 되지만 기구의 상품화가 실현된지는 60년밖에 되지 않는다. 이 기간 과학기술과 실천에서 제기되는 다종다양한 빛흡수측정문제를 해결하기 위한 연구가 심화되면서 장치기술적으로 부단히 갱신되여왔지만 현재 상품화되여 널리 보급된것은 파장주사식분광기이다.
전통적인 분광광도계에서는 파장주사장치를 리용하여 시료에 입사시키는 빛의 파장을 차례로 변화시키면서 빛세기를 측정한다. 즉 한번에 한개 파장의 빛세기만을 측정할수 있다. 때문에 측정하려는 전파장구간의 스펙트르를 얻자면 파장을 일정한 속도로 련속주사하여야 하는데 보통 수~수십S의 시간이 걸린다. 또한 회전조종기계장치와 함께 높은 단색성을 보장하기 위한 광학계를 포함하여 장치의 체적이 불피코 커지므로 실험실적규모에서만 사용이 가능하며 석유화학공업과 약품, 식료품, 화장품, 반도체 등의 생산현장들에 접근시키기 어려운 결함이 있다.
전통적인 파장주사식 분광광도계의 이와 같은 부족점을 극복하며 정보산업시대의 새로운 요구를 만족시키자면 분광광도계는 다음의 특성을 가져야 한다. 첫째로; 분광기의 소형화를 실현하여야 한다. 현장의 공간적형식의 다양성과 생산조건의 다변성으로부터 실험실로부터 현장에로의 분광기의 이동을 실현하자면 반드시 기구체적이 작아야 한다. 둘째로, 기구의 집적화, 고체화를 실현하여야 한다. 생산현장과 야외조건에서 기구를 운영하자면 기계적운동부분이 없고 고온, 고압, 강한 전자기마당과 비바람과 같은 엄혹한 조건들의 영향을 받지 않게 하여야 한다. 셋째로, 현장의 실시간적인 요구에 부합되게 높은 측정속도를 보장하여야 한다.
이러한 기술적문제를 해결하는데서 관건적인 열쇠는 여러 파장의 빛을 동시에 측정할수 있는 다통로형빛검출기를 도입하는데 있다.
최근에 높은 빛감도와 공간분해능을 가진 전하결합소자(CCD)가 개발되고 콤퓨터기술의 급속한 발전은 스펙트르에 대한 다통로측정을 실현할수 있는 가능성을 주었다. CCD는 전하를 신호로 하는 고체영상수감소자로써 과학기술과 여러 부문들에 급속히 보급되고있는 거의 완성된 빛수감부이다. CCD에 의한 측정방법은 기계식이나 광학식, 전자기식방법에 비하여 고감도, 고정밀, 고속 및 비접촉성의 우점을 가지기때문에 색도형과 물체의 공간정보, 빛스펙트르측정에서 위력한 수단으로 쓰이고있다.
분광광도계에 다통로빛검출체계를 도입하자면 좁은 공간에 측정가능한 파장대역의 빛스펙트르분포를 주는 소형화된 분산계와 CCD영상신호를 고속으로 수집할수 있는 회로기술적문제들을 해결하여야 한다.
소형화된 분산계는 보통 Czery-Turner구조로 설계한다. 여기서 요점은 집초면에 형성되는 스펙트르분포의 크기가 선정한 선배렬CCD의 유효길이안에 놓이게 하는것이다. 이렇게 설계한 분산계는 보통 주먹크기정도로 작다.
CCD고속자료수집체계는 CCD구동회로와 영상신호처리회로로 구성되는데 CPLD와 한소편콤퓨터, 고속A/D변환기를 리용하면 높은 정확성과 처리속도를 가지며 콤팍트화된 장치로 설계할수 있다.
다통로분광광도계의 크기는 전통적인 파장주사식분광광도계의 1/10보다 작으며 구조가 간단하고 고정식이며 전체 파장구간의 스펙트르측정시간이 수십ms정도로써 매우 빠르다. 또한 다통로분광광도계에 도입된 다통로검출기의 신호대잡음비는 광증배관을 쓴 분광기보다 (CCD의 화소수)1/2배만큼 높기때문에 매우 약한 신호측정에도 유리하다. 그리고 CCD의 빛감도는 빛적분시간에 따라 높아지므로 적분시간을 길게 취하여 약한 신호를 측정할수 있지만 광증배관을 쓴 전통적인 분광기에서는 그렇게 할수 없다.
현재 전통적인 파장주사식분광광도계에서 스펙트르반폭은 0.1nm에 도달하지만 다통로분광광도계에서는 여러가지 요인으로 1nm를 초과할수도 있다. 이 점이 다통로분광광도계의 부족점이며 응용범위를 제한하는 요인이기도 하다. 그러나 약물과 같은 일부 특수한 시료를 제외하고는 반폭이 0.5nm정도면 충분한데 이것은 화소수가 큰 CCD를 쓰면 도달할수 있는 값이다.
이와 같이 다통로분광광도계는 사용에서 편리하고 휴대화할수 있을뿐아니라 현장에서 실시간적인 측정분석을 진행할수 있는것으로 하여 앞으로 광범히 리용할수 있는 전망을 가진다.
