國營聯招申論題
102年
[化學] 定性定量分析、儀器分析
第 六 題
一般質譜儀包括注入系統、離子源、質量分析器與偵測器四部分。依質量分析器的不同，常用的有扇形磁場質譜儀(Magnetic deflection)、飛行時間質譜儀(Time-of-flight)、四極質譜儀(quadrupole)三種，請說明這三種質譜儀的基本原理。（15 分）
📝 此題為申論題
思路引導 VIP
分別敘述扇形磁場(動量/動能固定下利用磁場偏轉半徑分選)、飛行時間(相同動能下利用速度差異依時間分選)、四極質譜儀(利用交流直流電場交疊使特定m/z離子通過)的原理。
🤖
AI 詳解
AI 專屬家教
這三種質量分析器的基本原理如下：
- 扇形磁場質譜儀 (Magnetic deflection)： 離子在離子源產生後，經由固定的加速電場加速，獲得相同的動能。隨後離子進入一個均勻的扇形磁場區，受到勞侖茲力作用而產生偏轉並進行圓周運動。由於偏轉半徑與離子的質量對電荷比 (m/z) 成正相關，藉由調整磁場強度 (B) 或加速電壓 (V)，可控制具有特定 m/z 的離子其飛行軌跡剛好通過狹縫並抵達偵測器，達到分離質量的目的。
▼ 還有更多解析內容
質譜分析器原理
💡 利用磁力、時間差或電位震盪，依質荷比(m/z)分離離子。
| 比較維度 | 扇形磁場 (Magnetic) | VS | 飛行時間 (TOF) |
|---|---|---|---|
| 分離依據 | 磁場中偏轉半徑差異 | — | 漂移管內飛行時間差異 |
| 加速條件 | 固定電場加速獲同動能 | — | 脈衝式加速獲得同動能 |
| 物理原理 | 勞侖茲力導致圓周運動 | — | 動能公式 Ek=1/2mv² |
💬磁場依空間路徑分離，TOF 依時間先後分離。
