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ATOMIC SPECTROMETRY
FIMS 400
Flow Injection 수은 분석기
사용설명서
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주의 사항
이 사용설명서는 PerkinElmer사에서 제작된 Flow Injection 수은 분석기(Model
FIMS 400)와 운용 소프트웨어(WinLab32)를 이용하기 위해 반드시 필요한 순서
와 방법을 간단하게 열거한 것입니다. 올바른 방법에 따라 제품을 사용해 주십
시오.
사용서는 기기와 함께 공급되는 다음의 매뉴얼이 참고가 되었습니다.
• FIMS 400 Hardware Guide
• AA WinLab32 Software
• Flow Injectoin 수은 분석의 개념, 기기의 구조 및 분석기술
• 본 설명서를 한국퍼킨엘머의 허락없이 복제하는 행위는 금지되어 있습니다.
• 본 설명서의 내용은 충분히 검토되었지만 혹시 불충분한 점이나 고쳐야 할
부분이 있을 때는 고객지원센터로 연락주시면 감사하겠습니다.
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목 차
03 FIMS 400 Quick Start
26 Maintenance and Troubleshooting
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FIMS(Flow injection mercury spectrometer)
Mercury Analyzer FIMS 100/400 수은 분석 장치
환원기화 수은 원자흡수분광법과 독특한 Flow Injection 법을 조합한 완전 자동
화한 수은 분석 전용 장치로서 소형이어서 간단하게 조작할 수 있다. 시료 용
액을 flow injection 방법에 의해 수백 µL 정도(통상 500 µL) 를 주입하여 환원제
(NaBH4 혹은 SnCl2)와 HCl 분위기에서 반응 시켜 Hg 가스를 액체로부터 분리
하여 별도의 Quartz Cell에 포집하여 Hg lamp를 이용한 원자흡광치를 얻어 분
석한다. 이러한 flow injection의 경우 continuous 방식의 연속 주입법에 비하
여 Hg에 의한 memory 효과가 적어 정밀한 분석이 가능하다. 또한, 이 분석법
은 고감도 분석법으로서 검출한계는 0.004 µg/L로 매우 낮은 값을 보증한다. 시
료 한 개당 분석시간은 불과 30초 정도이며 Autosampler를 이용할 경우 대량
의 시료를 전자동으로 분석할 수 있다. 한편, amalgamation법과 병행할 경우
ppt 수준의 정량을 가능하게 하는데 이 경우 초고감도 수은 측정이 가능하여
0.0002 µg/L의 검출한계를 보인다.
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FIMS 400 Quick Start
시약조제
WinLab32 추천조건을 참조한다.
Hg-NaBH4 환원제 조건의 경우 하기와 같이 시약을 조제한다.
3 %(v/v) HCl : 시료희석액 및 Carrier Solution
(c-HCl 30 ml을 1L Vol flask에 넣고 초순수로 1L 맞춘다.)
0.2 % NaBH4 in 0.05 % NaOH : 환원제 (반드시 매일 조제할 것)
NaBH4 2 gr 과 NaOH 0.5 gr을 1L Vol flask에 넣고 초순수로 1L 맞춘 후 완전
히 녹인다.(초음파세척기 사용 가능)
5 % KMnO4 : Hg 안정제(갈색병에 보관)
KMnO4 5 gr을 칭량한 후 100 mL Vol flask에 넣어 완전히 용해 시킨다.
(시료 용액 50 ml 당 5 % KMnO4를 10 µL 를 각각 첨가)
Hg 표준용액
Hg 10 ppm 혹은 1000 ppm 용액을 사용하여 적절한 표준용액 농도를 조제하며
(예로 1, 5, 10 ppb 표준용액) 희석제로는 3 % HCl을 사용한다. 또한, 안정제로
용액 50 ml 당 5 % KMnO4를 10 µL 를 각각 첨가한다.
시료용기는 유리 및 PFA 재질 사용 권장( 5 ppb 이하의 수은 분석 시)
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Sample Loops : 50 – 1000 µL
Separator filter 장착은 거
친면이 위로 오게끔(부드
러운 면이 아래로) 장착
한다.
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1. Start Up
1. Ar(>99.995%) 가스를 열고 압력을 3.6 bar(52 psig, 360 kPa)로 맞춘다.
2. FIMS를 켠다.(Ar 가스 조절기를 열어 flow meter 40 ~ 70으로 맞춘다.)
3. 컴퓨터를 켜고 윈도우를 시작한다.
4. AA WinLab를 시작한다.
2. Starting and Adjusting Flow
1. 펌프를 구동시키기 전에 FIMS 폐수통이 비어 있는지, FIMS 튜빙이 별다른
문제없이 제대로 장착되어 있는지(튜빙의 상태점검 포함) 그리고 폐수 튜빙이
페수통에 제대로 장착되어 있는지 확인한다.
2. Quartz 셀에서 gas/liquid 분리기로 연결된 transfer line을 분리한다. 이 line의
끝을 waste container에 넣어 튜브로 들어올 수 있는 용액을 받게 한다.
3. Carrier pump tube(노랑/파랑)의 입구와 Reductant pump tube(빨강/빨강)의 입
구 및 sampling tube의 주입구 튜빙을 탈이온수 용기에 담근다.(유기용매 사용
시에는 깨끗한 용매)
4. Pump pressure lever를 돌려서 펌프 튜브가 롤러에 압착되게 한다.
5. 펌프의 Clamp를 이용하여 튜빙을 롤러에 압착되게 한다.
6. Pump #1과 pump #2의 ON/Off 버튼을 클릭하여 두 펌프를 구동시킨
다.(FIMS400의 경우 2개 펌프이며 FIMS100의 경우는 1개의 펌프임)
7. Pressure lever의 screw를 이용하여 펌프 튜브에 가해지는 압력을 조절한다.
버블이 생기지 않게 최소한의 압력으로 부드러운 흐름이 되게 한다. (불필요한
마모나 탄성흐름을 피하기 위해 튜브에 매우 높거나 낮은 압력이 걸리지 않게
한다. 펌프 튜브에 너무 높은 압력이 걸리면 튜브 수명이 짧아진다.)
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3. Setting the Carrier and Reductant Flows
이 과정은 운반용액과 환원제 용액의 유속을 최적화 하는 과정이다.
1) Carrier flow(3 % HCl) : 9 ~ 11 ml/min
2) Reductant flow(0.2 % NaBH4) : ( 5 ~ 7 ml/min)
* 환원제 용액의 유속은 반드시 운반용액의 유속의 1/2 유속이 되어야 한다.
1. 25 mL 메스 실린더에 탈이온수를 채운 후 carrier 튜빙(노랑/파랑)의 입구를
담든다.
2. 1분 동안 감소된 부피를 관찰한다. 최적의 flow는 9 ~ 11 ml/min 이다.
3. 만약, carrier flow가 범위 내에 들어오지 않으면 flow가 범위 안에 들어오도록
carrier pump tube의 압력을 조절한다. 또한, 튜빙과 연결부를 점검하여 마모가
있는지 확인하며 필요 시 교체한다.
4. Reductant(빨강/빨강) 튜빙에 대해서도 동일하게 체크한다. 최적의 flow는 반
드시 carrier flow의 1/2 이 되어야 한다.( 5 ~ 7 ml/min)
4. Setting the Argon flow rate
1. FIMS의 flow meter를 조절하여 Ar 가스 유량을 조절한다. Flow meter는 기기
앞면 오른쪽에 있다.
2. Flow rate는 반드시 40 ~ 70 ml/min에 이어야 한다.(추천조건 참조)
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5. Setting the Gas/Liquid Separator Outflow
1. 가스, Carrier 및 Reductant 유속을 최적화 한다.
2. Pump #1 및 pump #2 버튼을 클릭하여 양쪽 펌프를 켠다.
3. Carrier 및 reductant 펌프의 주입구 튜빙을 탈이온수에 담근다.
4. FIMS 셀에 연결된 gas/liquid 분리기의 Sample transfer tube가 셀에서 탈착되
어 있는지 확인한다. 이 line의 끝을 waste container에 넣어 튜브로 들어올 수
있는 용액을 받게 한다.
5. Waste pump 튜브의 압력을 조절하여 액체가 gas/liquid 분리기를 빠져나오는
유속을 조절한다. 용액의 버블이 gas/liquid 분리기의 배출구로 나올 수 있도록
펌프 튜브의 압력을 증가시킨다. (액체가 gas/liquid 분리기를 빠져나오는 유속
은 반드시 액체가 들어가는 속도보다 조금 커야한다.)
6. Sample transfer tube가 깨끗하고 건조된 상태인지 확인한다. Sample transfer
tube를 gas/liquid 분리기의 출구와 FIMS Cell에 각각 연결한다.
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6. Optimizing the Signal
1. Tools 메뉴에서 Recommended Conditions를 클릭한다. 감도 체크를 확인하여
표준용액을 만든다.
2. 새로운 분석을 하는 경우 및 fluid system을 변경한 경우 매번 signal을 최적
화한다.
3. blank용액 및 추천된 carrier, reductant 및 추천조건의 감도 체크 용액을 준비
한다.
먼저, Tools-Recommended Conditions를 선택하여 하기 조건을 확인한다.
그림에서 보이듯이 NaBH4 조건에서 수은의 감도는 500µL Loop를 사용하였을
때 10 µg/L에서 0.07 A가 측정됨을 알 수 있다. 따라서 표준용액을 이에 준하
여 제조한다. 여기서는 0.1, 1, 10 ppb 용액을 제조하여 측정해 본다.
측정 전에 lamp를 30-45분 워밍업 한다.
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4. 메인 메뉴에서 File-New method를 클릭한 후 Hg를 선택하고 OK 한다.
5. NaBH4를 사용할 경우 NaBH4를 선택 후 OK한다.
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6. Method Editor 화면이 생성되면 그림과 같이 필요한 내용을 Method
Description에 기입한 후 Settings를 누른다.
7. Setting에서 반복횟수 등을 체크한다.
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8. Sampler 화면에서 FIAS 페이지에서 Remote #2를 클릭한다.
9. Autosampler를 사용할 경우 Wash 항목에서 After all solutions를 선택한다.
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10. Calibration에서 calibration 및 sample의 단위를 선택 입력한다.
11. Standard Concentration에 표준시료의 Autosampler 위치 및 농도를 입력한
다.
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12. File-Save As로 저장한다.
13. File-New Sample Information File을 클릭한 후 하기와 같이 시료명과 위치를
입력한다.(희석배율 입력도 가능하다.) Fiel-Save-Sample Info File을 선택하여 파
일명을 입력한다.(예로 100배 희석 시 Aliquot 1, Diluted to Vol 100으로 입력)
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14. Autosampler 사용의 경우 Auto Icon을 선택한 후 하기와 같이 Sample Info
파일 및 Result Data Set Name을 입력한다.
15. Analyze를 누른 후 Rebuild List를 클릭하여 시료를 불러온다.
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16. 하기와 같이 화면 배열을 한 후 File-Save As workspace로 저장한다.
17. Calibrate를 누르면 표준시료를 분석한다.
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분석이 진행되면서 피크와 검량선이 표시된다.
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18. Analysis-Characteristic Mass를 선택하여 특성 mass를 계산한다. 아래와 같
이 특성 mass가 표시되며 규정값의 20 % 내외에 오는 지 확인한다. 만약,
20 % 보다 높게 측정되는 경우(저감도 발생) sample volume이 500 µl 인지 확
인하고 reductant가 새롭게 조제된 것인지 확인한다.(환원제는 매일 새롭게 조
제해야 한다.>> 감도에 큰 영향을 줌) 또한, reference의 용액의 산 농도를 체
크하고 알곤 가스 유량이 최적화 되어 있는지 확인한다.
아래에서 보이듯이 규정값(Comparison Characteristic Mass 138 pg/0.0044 A 대
비 측정값(Measured Characteristic Mass)이 129.3 pg/0.0044 A로 측정되어 범위
안에 들어옴을 알 수 있다.
주: 감도
gas/liquid 분리기의 배출 유속도 감도에 영향을 미친다. 만약, 배출 유속이 너
무 높으면 수은 및 수화물 증기가 배출구를 통해 손실될 수 있다. 또한, 유속이
너무 낮으면 액체가 sample transfer tune 및 FIMS Cell로 들어갈 수 있다.(수분
유입) 만약, 액체가 이 튜브 및 셀로 들어 가면 반드시 오염물을 제거하고 건
조시켜야 한다.
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19. 특성 질량이 범위 내에 들어 오면 Analyze Samples를 눌러 미지시료 분석
을 진행한다.
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Reprocessing
분석이 종료된 후 Repro 기능을 활용하여 결과물을 다시 불러오고 필요한 작
업을 할 수 있다.
1. 측정된 Method를 불러온다.
2. 메인 메뉴에서 Peaks, Results, Calib 및 Repro 아이콘을 눌러 화면을 연다.
3. Reprocessing 화면에서 Browse를 눌러 원하는 결과 화일을 불러온다.
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4. 표준시료 및 시료의 번호를 아래와 같이 마우스로 드래그한 후 Reprocess
를 누른다.
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아래와 같이 결과가 표시된다. 결과물을 출력하려면 원하는 화면을 클릭한 후
메인 메뉴에서 File-Print-Active Window를 선택한다.
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7. Rinsing the Fluid System
린스 용액을 정확한 순서에 의거 하여 사용 시스템이 효과적으로 린스될 수 있
도록 한다.
만약, 수용액만 분석한다면 탈이온수로 린스한다.
분석에 유기용매를 사용한다면, 아래의 용액을 사용한다.
- 분석에 사용한 용매와 섞일수 있는 유기 용매
- 에탄올
- 1 % 질산
- 초순수
유기 용매 사용 시 반드시 유기 용매용 린스 튜빙을 사용한다.
1. Carrier 및 reductant, 다른 시약의 펌프 튜빙의 입구를 적절한 린스 용액에
담근다.
2. Sampling tube의 입구를 적절한 린스 용액에 담근다. 혹은 autosampler를 사
용한다면 아래과 같이 한다.
- 첫번째 린스 용액 bottle을 autosampler wash 위치에 놓는다.
- Automated Analysis Control 화면에서 Select Location을 클릭한다.
- Dialog에서 Go to Wash를 선택한다.
- OK를 클릭한다.
3. FIMS Control 화면에서
FIMS 100 : 펌프의 속도를 120에 놓고 Pump 번호를 눌러 pump를 구동시킨다.
FIMS 400 : 펌프 1의 속도를 100으로 놓고 펌프 2의 속도를 120으로 놓은 후
각각의 펌프의 번호를 눌러 펌프를 구동시킨다.
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4. FIMS Control 화면에서 FIMS-Valve를 Fill에서 Inject 위치로 몇 번 switch 시
켜 밸브 안쪽면을 린스시킨다.
5. 이전에 사용하였던 용액의 모든 미량 오염물을 제거하기 위해 필요한 만큼
시스템을 린스시킨다.
6. 하나 이상의 린스 용액을 사용한다면, 캐리어, 환원제 및 기타 시약의 모든
튜빙을 두번째 린스 용액에 담그고 sampling tube도 담근다.
7. Automated Analysis Control 화면에서 Probe Up/Down을 클릭한 후 두번째
린스 용액을 autosampler의 wash 위치에 놓은 후 Probe Up/Down을 클릭하여
probe를 내린다.
8. 마지막 린스 용액까지 모두 린스가 끝난 후 펌프 튜빙을 린스 용액에서 제
거한다. Autosampler를 사용한다면, Automated Analysis Control 화면에서
Probe Up/Down을 클릭하여 probe를 올린다.
9. Fluid system이 완전히 빌 때까지 펌프를 돌린다.
10. FIMS Control 화면에서 Pump 번호를 눌러 펌프를 정지시킨다.
8. Shutting Down the FIMS System
1. Pressure 레버를 돌려 펌프 튜빙의 압력을 풀어 준다.
2. FIMS 페수통을 비우고 주변 정리를 한다.(흘러 넘친 용액을 닦는다.)
3. Carrier gas를 잠근다.
4. S/W를 빠져나온 후 PC를 끈다.
5. FIMS를 끄고 fume ventilation system을 끈다.
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Maintenance
Quartz Cell Cleaning
1. 석영 셀에서 윈도우를 제거한 후 c-HF(40%)용액에 20분 동안 담근다.
2. 깨끗한 물로 세척하고 탈이온수로 깨끗이 닦은 후 건조시킨다.
3. 재조립하여 장착한다.
Troubleshooting
증상 1. 특성질량이 높게 나올 때 즉, 감도가 낮을 때
1. Reagents
1) 환원제(NaBH4/NaOH) 용액에 문제가 있을 수 있으므로 다시 조제한다.
2) Blank 및 표준용액을 다시 조제한다.
3) 다른 환원제 사용으로 인한 Quartz 튜브 오염 가능성이 있으므로 세척
한다.
2. Gas/Liquid Separator
1) Gas/Liquid Separator에서 배수 유속이 너무 높아 Hg vapor가 배출 가능
성이 있으므로 유속을 조절한다.
2) Gas/Liquid Separator에서 배수 유속이 너무 낮아 용액이 sample transfer
line으로 들어갈 수 있다. 이때는 sample transfer line을 건조 시키거나 새것
으로 바꾼다.
3) 멤브레인 필터가 젖어있는 경우 새것으로 바꾼다.
4) Gas/Liquid Separator가 오염되었을 수 있다. 세척하여 사용한다.
3. Carrier Gas Flow의 유속이 최적화 되지 않았다.(9-11 ml/min로 조절)
4. Fluid Flows, Leaks, Blockages, Contamination
1) Carrier 및 Reductant 유속을 조절한다.( Carrier :Reductant= 2:1)
2) pump 튜브에 문제가 있으므로 교체한다.
3) 튜브 및 커넥터 부분에 리크가 있을 수 있다. 조치한다.
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4) 오염 및 mixing manifold가 막혀 있을 수 있으므로 세척한다.
5. FIMS-Cell
Quartz Cell 윈도우 혹은 안쪽 면이 더러워 졌을 경우 세척한다. 석영 셀에서
윈도우를 제거한 후 c-HF(40%)용액에 20분 동안 담근 후 초순수로 세척하여
건조시켜 재 장착한다.
증상 2. 반복 측정 시 예로 3회 반복 측정 시 모든 시료 측정 시 첫번째 값이
낮은 흡광도를 보일 경우 이 때는 FIAS 프로그램에서 Fill step의 시간이 너무
짧은 경우 발생할 수 있다. 시간을 늘려준다.
증상 3. 맨 첫번째 시료 측정 시의 첫번째 값만 낮은 흡광도를 보이면 FIAS
Prefil의 시간이 너무 짧아서 발생할 수 있다. 이 경우 시간을 늘려주거나 혹은
FIAS Valve와 sample bottle 사이의 tube 길이를 줄여준다.
증상 4. 피크가 두개의 봉우리로 갈라진다.
1) 시료 농도가 너무 높으므로 묽혀서 다시 측정한다.
2) air bubble이 생겼을 수가 있으므로 tube 연결부를 확인하고 다시 조여준다.
3) Carrier 및 Reductant 유속을 최적화한다.( Carrier :Reductant= 2:1)
4) 시료 용액에 산이 없거나 산농도가 너무 낮을 수 있으므로 산을 더 첨가한
다.(3% HCl 기준)
증상 5. 피크 profile에서 baseline이 shift가 일어난다면 fluid system에 air
bubble이 생겼을 수 있으므로 tube 연결부를 확인하고 다시 조여준다.
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(PerkinElmer Korea Customer Training Center)
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