• 제목/요약/키워드: FT-NIR spectroscopy

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비파괴 분석 방법인 푸리에 변환 근적외선 분광 분석을 이용한 한지 기록물의 산성도 및 함수율 정량 분석 연구 (The study of quantitative analytical method for pH and moisture of Hanji record paper using non-destructive FT-NIR spectroscopy)

  • 신용민;박성배;이창영;김찬봉;이성욱;조원보;김효진
    • 분석과학
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    • 제25권2호
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    • pp.121-126
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    • 2012
  • 한지기록물의 상태를 평가하는 데 있어 기록물의 훼손을 방지하는 것은 필수적인 요소이다. 사용된 공시재료는 1900년대 생산된 한지기록물을 사용하였다. 이 종이 기록물의 상태를 평가하기 위하여 비파괴적 분석기인 12,500~4,000 $cm^{-1}$ 파장영역을 가진 푸리에변환(FT) 근적외선 분광 분석기를 이용하였다. 푸리에변환 방식의 간섭계는 뛰어난 정밀도와 정확도를 가지며, 신호-대-잡음비가 가장 우수 하여 정량 분석에서 가장 많이 사용되고 있다. 한지기록물의 산성도와 함수율을 적분구(integrating sphere)의 확산반사로 사용하여 측정하였다. 산성도(pH)의 경우에 전처리를 하지 않았을 때의 상관계수($R^2$)는 0.92, 표준예측오차(SEP)는 0.317이었고, 전처리를 하였을 때의 $R^2$는 0.98, SEP는 0.208 이었다. 그리고 함수율의 경우 산성도와 달리 전처리를 하지 않았을 경우에도 $R^2$와 SEP는 각각 0.99와 0.458로 확인 되었다. 전처리 중 다산란 보정방법(MSC)의 경우에는 $R^2$가 0.97, SEP가 0.558로 증가하는 것을 확인 할 수 있어 함수율은 전처리를 하지 않았을 때가 좋은 결과가 나오는 것으로 확인 되었다. 이러한 결과를 통해 비파괴적인 분석방법으로 한지기록물을 적분구와 FT 근적외선 분광 분석기를 이용하여 한지의 상태를 정확히 평가할 수 있을 것으로 판단되었다.

푸리에 변환 근적외선 분광분석기(FT-NIR)와 적분구를 이용한 근대 한지 기록물의 산성도 비파괴 평가방법에 대한 연구 (The study of nondestructive method for measuring the acidity of the recent record paper in Hanji by using FT-NIR spectroscopy and Integrating sphere)

  • 신용민;박성배;김찬봉;이성욱;조원보;김효진
    • 한국펄프종이공학회:학술대회논문집
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    • 한국펄프종이공학회 2011년도 추계학술발표회 논문집
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    • pp.255-269
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    • 2011
  • 본 연구에서는 1900년대 이후 근대 한지로 작성된 기록물의 상태를 가능한 빠르게 확인할 수 있는 도구를 연구하고자 비파괴적인 방법으로 분석을 실시하였다. 종이 기록물의 경우 그 자체가 원본임으로 파괴적인 방법으로 분석할 수 없는 한계를 극복하고자 원본을 파괴하지 않고 상태를 확인할 수 있는 방법을 개발하는 것이 본 연구의 목적이다. 본 연구 목적에 적합한 비파괴 분석을 위해 근적외선 분석 장비 중에서 정밀도와 정확도가 좋은 푸리에 변환(Fourier transform) 분석기(spectrometer)를 사용하였다. 또한 측정 대역은 근적외선(NIR) 전체 영역 모두를 측정할 수 있도록 $12,500{\sim}4,000cm^{-1}$ 범위에서 측정하였으며, 분석 대상 한지 기록물을 측정하기 위하여 적분구(integrating sphere)에 접촉하도록 구성 하였다. 한지 기록물의 보존상태를 평가하기 위한 인자로는 화학적 변화 정도를 가장 잘 알 수 있는 산성도(pH)를 사용하였다. 그리고 이들 인자와 근적외선 스펙트럼과 상관관계를 확인하였고, 이때 최적 상관계수를 찾기 위하여 측정한 스펙트럼을 전처리 하였다. 전처리 방법으로는 다산란보정(MSC)과 Savitzky-Golay의 1차 미분을 이용하였다. 상관계수는 부분최소자승법(PLS, Partial least square)으로 확인하였다. 산성도(pH)의 경우에 전처리를 하지 않았을 때의 상관계수($R^2$)는 0.92, 표준예측오차(SEP)는 0.24이었고, 전처리를 하였을 때의 상관계수($R^2$)는 0.98, 표준예측오차(SEP)는 0.19 이었다. 따라서 전처리하였을 때 상관계수와 표준오차가 향상되었음을 알 수 있었다. 또한 1차 미분을 하였을 때의 상관계수($R^2$)는 0.98, 표준예측오차(SEP)는 0.09로써 가장 좋은 표준 예측오차를 얻었다. 따라서 전처리하기 전의 상관계수와 표준오차가 오히려 좋다는 것을 확인하였다. 이러한 결과를 통해 한지 기록물을 적분구와 근적외선 분석기를 이용하여 비파괴적인 방법으로 보다 빠르게 상태를 평가할 수 있을 것으로 판단되었다.

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Quantitative In-line NIR measurements of papers

  • Schmidt, Angela;Weiler, Helmut
    • 한국근적외분광분석학회:학술대회논문집
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    • 한국근적외분광분석학회 2001년도 NIR-2001
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    • pp.1285-1285
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    • 2001
  • For NIR measurements of papers normally diffuse reflectance accessories are used which can provide a large sampling area. The in-line process control FT-NIR spectrometer MATRIX-E enables the contactless measurement of paper samples of low silicone coat weights on label-stocks in a paper converting factory. For this study concentrations of silicone between 0 and 2 g/$m^2$ on various paper substrates were included in a quantitative method. The aim was to achieve an absolute value for the deviation from the target value of 1 g/$m^2$ during continuous movement of the paper with velocities around 400 numinute. Influences from the uncoated paper type due to supplier, color, opacity, area densities, pre-coating as well as different compounds of the agent silicone were investigated and it was found that all these papers can be represented in one PLS-model. Especially the fact that silicone as an element is present in clay coated papers is of no consequence to the measurements with MATRIX-E. Moreover during in-line installations the variation of the moisture contents in the moving paper due to variable machine velocities as well as the reflecting material of the cylinder have to be considered. It is shown that the result of the in-line calibration has the same prediction ability compared to lab scale results(Root Mean Square Error of Cross-Validation RMSECV = 0.034 g/$m^2$).

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QUANTITATIVE IN-LINE NIR MEASUREMENTS OF PAPERS

  • Schmidt, Angela;Weiler, Helmut
    • 한국근적외분광분석학회:학술대회논문집
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    • 한국근적외분광분석학회 2001년도 NIR-2001
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    • pp.1193-1193
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    • 2001
  • For NIR measurements of papers normally diffuse reflectance accessories are used which can provide a large sampling area. The in-line process control FT-NIR spectrometer MATRIX-E enables the contactless measurement of paper samples of low silicone coat weights on label-stocks in a paper converting factory. For this study concentrations of silicone between 0 and 2 g/㎡ on various paper substrates were included in a quantitative method. The aim was to achieve an absolute value for the deviation from the target value of 1 g/㎡ during continuous movement of the paper with velocities around 400 m/minute. Influences from the uncoated paper type due to supplier, color, opacity, area densities, pre-coating as well as different compounds of the agent silicone were investigated and it was found that all these papers can be represented in one PLS-model. Especially the fact that silicone as an element is present in clay coated papers is of no consequence to the measurements with MATRIX-E. Moreover during in-line installations the variation of the moisture contents in the moving paper due to variable machine velocities as well as the reflecting material of the cylinder have to be considered. It is shown that the result of the in-line calibration has the same prediction ability compared to lab scale results (Root Mean Square Error of Cross-Validation RMSECV = 0.034 g/㎡).

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세 가지 방식의 근적외선 분광분석기를 이용한 글루코오스 수용액의 측정 (Aqueous Glucose Solution Measurement by Three Types NIR Spectrometer)

  • 백주현;강나루;우영아;김효진
    • 약학회지
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    • 제47권6호
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    • pp.461-468
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    • 2003
  • A method is described for measuring clinically relevant levels of glucose in a pH 7.4 phosphate buffer by nearinfrared (NIR) absorption spectroscopy. Three types of NIR spectrometer, dispersive type, photo-diode array (PDA) type, and fourier transform (FT) type spectrometer were used and the performance was compared. Spectra were collected with a cuvette cell or quartz liquid fiber of 1 mm or 2 mm optical pathlength as transmittance method. Glucose absorption band appeared at second overtone, first overtone, and combination region for all systems. By use of the multivariate technigue of partial least squares (PLS) regression, glucose concentrations can be determined with a 16, 44, and 9.1 mg/d l standard error of prediction for dispersive type, photo-diode array type, and fourier transform type system, respectively. Sensitivity of spectrometer was evaluated by absorbance for the difference of 10 mg/d l glucose. Three absorption bands, second overtone, first overtone, and combination region were suited to three types systems, dispersive type, photo-diode array type, and fourier transform type systems, respectively. This investigation showed that three types NIR spectrometer were proper method for identification and quantitative analysis of glucose and possible for noninvasive blood glucose monitoring.

1-D and 2-D Metal Oxide Nanostructures

  • 손영구
    • 한국진공학회:학술대회논문집
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    • 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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    • pp.87-88
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    • 2012
  • Metal oxide nanostructures have been applied to various fields such as energy, catalysts and electronics. We have freely designed one and two-dimensional (1 and 2-D) metal (transition metals and lanthanides) oxide nanostructures, characterized them using various techniques including scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, X-ray diffraction crystallography, thermogravimetric analysis, FT-IR, UV-visible-NIR absorption, Raman, photoluminescence, X-ray photoelectron spectroscopy, and temperature-programmed thermal desorption (reaction) mass spectrometry. In addition, Ag- and Au-doped metal oxides will be discussed in this talk.

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Spectroscopic Techniques for Nondestructive Quality Inspection of Pharmaceutical Products: A Review

  • Kandpal, Lalit Mohan;Park, Eunsoo;Tewari, Jagdish;Cho, Byoung-Kwan
    • Journal of Biosystems Engineering
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    • 제40권4호
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    • pp.394-408
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    • 2015
  • Spectroscopy is an emerging technology for the quality assessment of pharmaceutical samples, from tablet manufacturing to final quality assurance. The traditional methods for the quality management of pharmaceutical tablets are time consuming and destructive, while spectroscopic techniques allow rapid analysis in a non-destructive manner. The advantage of spectroscopy is that it collects both spatial and spectral information (called hyperspectral imaging), which is useful for the chemical imaging of pharmaceutical samples. These chemical images provide both qualitative and quantitative information on tablet samples. In the pharmaceutics, spectroscopic techniques are used for a variety of applications, such as analysis of the homogeneity of powder samples as well as determination of particle size, product composition, and the concentration, uniformity, and distribution of the active pharmaceutical ingredient in solid tablets. This review paper presents an introduction to the applications of various spectroscopic techniques such as hyperspectroscopy and vibrational spectroscopies (Raman spectroscopy, FT-NIR, and IR spectroscopy) for the quality and safety assessment of pharmaceutical solid dosage forms. In addition, various chemometric techniques that are highly essential for analyzing the spectroscopic data of pharmaceutical samples are also reviewed.

근적외선 분광분석을 이용한 종이기록물의 비파괴 특성평가 연구 (The study of nondestructive evaluation method of paper records materials by NIR spectroscopy)

  • 한윤희;신용민;박성배;남성운;김효진
    • 분석과학
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    • 제23권3호
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    • pp.304-311
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    • 2010
  • 종이기록물의 특성을 평가하고 일반적으로 사용되는 파괴적인 방법이었다. 이를 개선하기 위하여 비파괴적인 방법인 근적외선 분광법(Near infrared spectroscopy, NIRS)을 적용하였다. 국가기록원이 보유하고 있는 종이 중에서 복사지, 봉투용지, 백상지, 신문용지, 한지 등과 1960년대~1980년대 각종 종이기록물 총 28점을 시료로 이용하였고, 종이기록물의 특성 평가항목인 열단장, 내절강도, pH, 함수율을 분석하였다. 그리고 각 시료에 대한 NIR스펙트럼을 구하여 가장 최적의 검량곡선을 작성하고, 이 검량곡선의 직선성, 스펙트럼 범위, 재현성 등을 검토하여 본 분석의 정확성을 검증하였다. 각 항목별 상관관계($R^2$)와 표준예측오차(standard error of prediction, SEP)는 열단장은 $R^2$=91.44, SEP=0.508, 내절강도 $R^2$=92.62, SEP=0.281, 함수율은 $R^2$=94.09, SEP=0.931, pH는 $R^2$=94.79, SEP= -0.0631로 양호하였다. 근적외선분광법은 종이시료를 파괴하지 않고 신속하게 특성을 평가할 수 있는 방법의 가능성을 보여주었다.

Bis(dithiobenzil) 금속 화합물의 합성 및 광안정성 (Synthesis of Bis(dithiobenzil) Metal Complex and Its Photostability)

  • 이근대;박나이;전승엽;허진;손대희;황태경;박성수
    • 공업화학
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    • 제18권5호
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    • pp.433-437
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    • 2007
  • 본 연구에서는 기능성 근적외선 흡수색소 및 광안정제로 사용되는 bis(dithiobenzil) 금속 화합물은 중간체인 benzoin 및 anisoin을 먼저 합성하고 이들을 전구체로 사용하여 합성하였다. 또한, bis(dithiobenzil) 금속 화합물의 광안정성 효과를 확인하기 위하여 전하발생재료인 squarylium을 합성하였다. 중간체 및 최종 생성물의 구조는 핵자기 공명 분석기와 적외선 분광기를 이용하여 확인하였고, 열적 특성은 시차열분석기 및 열중량분석기를 이용하여 분석하였다. 광학 특성과 광안정성 효과는 UV-Vis-NIR 분광기를 이용하여 측정 분석하였다. 합성한 bis(dithiobenzil) 금속 화합물은 근적외선 영역에서 우수한 흡광특성을 나타내었고, 치환기의 종류 및 위치에 따라 최대흡수파장이 이동하였다. 또한, squarylium에 bis(dithiobenzil) 금속 화합물을 첨가하면 squarylium의 광퇴색현상을 감소시켰다.