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高考申論題 105年 [藥事] 藥物分析與生藥學(包括中藥學)

第 一 題

📖 題組:
下列光譜分析法所使用之光源,請各寫出二項。(每小題 4 分,共 20 分)
📝 此題為申論題,共 5 小題

小題 (一)

Atomic Absorption Spectrometry

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看到「原子吸收光譜法 (AAS) 的光源」,應立即聯想到 AAS 需要發射待測元素特定波長的「線光源 (Line source)」,以符合比爾定律並避免光譜干擾。最經典且必背的兩種光源即為中空陰極燈管 (HCL) 與無電極放電燈管 (EDL)。

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原子吸收光譜法 (Atomic Absorption Spectrometry, AAS) 所需之光源為發射待測元素專屬波長的「線光源 (Line source)」,常考之兩項光源如下: (1) 中空陰極燈管 (Hollow Cathode Lamp, HCL):為 AAS 最常使用之標準光源。其陰極由待測金屬元素或其合金製成,經游離的惰性氣體(如氖或氬)撞擊後,能發射該元素極窄且特異性極高的專屬共振線。 (2) 無電極放電燈管 (Electrodeless Discharge Lamp, EDL):主要應用於易揮發性元素(如砷 As、硒 Se、銻 Sb、鉛 Pb 等)。藉由微波或射頻(RF)能量激發封閉石英管內的待測元素或其鹽類,可提供比 HCL 高出 10 至 100 倍的輻射強度,顯著提升偵測靈敏度與降低偵測極限。

小題 (二)

Atomic Emission Spectrometry

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解題時應釐清「原子發射光譜(AES)」的原理,其並非使用傳統燈管(如鎢絲燈、氘燈)照射,而是利用高能「激發源(Excitation source)」將樣品原子化並激發使其發光。直接聯想現代最廣泛使用的 ICP 儀器,以及傳統的火焰或電弧/火花方法即可輕鬆得分。

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原子發射光譜法 (Atomic Emission Spectrometry, AES) 的光源實質上為「激發源 (Excitation source)」,其作用是提供高能量使樣品解離成原子並激發至高能階。常見之光源(激發源)如下(任寫二項即可):

  1. 感應耦合電漿 (Inductively Coupled Plasma, ICP)
  2. 火焰 (Flame)

小題 (三)

UV-Vis Spectrometry

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看到儀器光源題,應立即聯想該光譜法所涵蓋的電磁波範圍(UV:200-400 nm,Vis:400-800 nm)。針對不同波長區間,精確列出對應的標準儀器組件中英文名詞,並補充其適用波長以展現專業度獲取高分。

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紫外光-可見光光譜分析法(UV-Vis Spectrometry)常因應不同波長區間搭配對應光源,常見之兩項標準光源如下: (1) 氘燈(Deuterium lamp):主要提供紫外光區(約 160 nm ~ 375 nm)之連續光譜,為紫外光譜儀最標準且最常用的光源。 (2) 鎢絲燈或鹵鎢燈(Tungsten lamp / Tungsten-halogen lamp):主要提供可見光區及近紅外光區(約 350 nm ~ 2500 nm)之連續光譜,為可見光譜儀最標準的光源。

小題 (四)

Fluorometry

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看到螢光光度法(Fluorometry)的光源考題,應直覺聯想其原理:螢光強度與激發光源強度成正比,因此需要「高強度」的光源。作答時優先列舉分析化學中最標準、最具代表性的儀器組件,並務必採中英文並列,以展現嚴謹度爭取高分。

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螢光光度法(Fluorometry)常需使用高強度光源以有效激發樣品,常見之光源包含(擇二作答即可): (1) 氙弧燈(Xenon arc lamp):為最常見之連續光源,可提供涵蓋紫外光至可見光範圍之高強度平穩光譜。 (2) 高壓汞燈(High-pressure mercury vapor lamp):可提供特定波長(如 365 nm)之高強度不連續線光譜。

小題 (五)

Infrared spectrometry

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看到紅外光譜(IR)的光源,應直覺聯想到儀器需要能產生連續性熱輻射(黑體輻射)的加熱組件,主要涵蓋中紅外光區(Mid-IR)。解題時直接提取分析化學教科書中最經典、由特定稀土氧化物或碳化矽高溫加熱發光的專有名詞(中英並列)作答即可。

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紅外光譜分析法(Infrared spectrometry)常用的光源主要為產生連續性熱輻射的組件,代表性光源包含以下兩項: (1) 能斯特燈(Nernst glower):由鋯(Zirconium)、釔(Yttrium)、鉺(Erbium)等稀土金屬氧化物混合燒結而成的圓柱體,通電加熱至高溫後可發出高強度的紅外輻射。 (2) 格羅棒(Globar):由碳化矽(Silicon carbide, SiC)製成的燒結圓柱棒,加熱至高溫(約 1200~1500°C)時產生穩定的紅外光,其特點在於低波數(長波長)區域的發光強度優於能斯特燈。

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