용어의 정의

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시료의 화학 조성비를 측정하는데 퓨리에 변환 적외선 분광기 (Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectrometer)가 매우 유용한 도구로 이용되어 오고 있다. 이 퓨리에 변환 적외선 분광기의 작동원리는 우선 간섭측정계 (interferometer)를 이용해서 만든 적외선 광원을 시료에 투사하여 투과된 적외선 신호를 측정하는 것이다. 이 측정한 신호를 퓨리에 변환을 통해 얻은 스펙트럼으로부터 시료에 흡수된 에너지 값을 얻을 수 있고, 이것으로부터 시료의 화학 조성비를 얻을 수 있다. 하지만 기존 퓨리에 변환 적외선 분광기의 10~100 마이크로미터의 공간적인 분해능으로는 최근 요구되는 시료의 나노스케일 특성분석이 불가능하다. 이러한 한계를 벗어나기 위해 개발된 것이 원자현미경의 한 종류인 열측정 원자현미경 (Scanning Thermal Microscope, SThM)과 퓨리에 변환 적외선 분광기를 접목시킨 적외선 미세 분광기 (Photothermal Micro-Spectroscope, PTMS)이다. 여기서 열측정 원자현미경은 수백나노미터의 공간 분해능을 가진 열측정 탐침(thermal probe)을 이용하여 시료표면의 나노스케일 범위의 열전도성을 측정하는 현미경이다. 적외선 미세 분광기의 구성은 그림 1 과 같고 작동 원리는 다음과 같다. 우선 퓨리에 변환 적외선 분광기의 적외선 광원을 시료표면에 수 밀리미터 지름으로 집광한 후 그 부분에 열측정 원자현미경의 열측정 탐침을 접근시켜 시료 위에 수백 나노미터 크기 미만의 영역에 집광시킨다. 이 열측정 탐침을 통하여 시료의 나노미터크기의 영역을 거쳐 나온 적외선 신호를 얻어 퓨리에 변환을 거쳐 얻은 스펙트럼으로부터 시료의 나노미터 수준의 영역의 화학 조성비를 알 수 있다. 이와 같이 적외선 미세 분광기는 이러한 퓨리에 변환 적외선 분광기와 원자현미경의 장점을 모아 결합한 나노스케일의 화학적 조성비를 얻어내는 장치이다.