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地特四等申論題 111年 [環境檢驗] 儀器分析概要

第 一 題

📖 題組:
請寫出下列氣相層析法(Gas Chromatography, GC)常用之偵檢器之原理及適用範圍: (一)火焰游離偵檢器(Flame Ionization Detector, FID)(5 分) (二)熱導偵檢器(Thermal Conductivity Detector, TCD)(5 分) (三)電子捕捉偵檢器(Electron Capture Detector, ECD)(5 分) (四)熱游離偵檢器(Thermionic Detector, TID)(5 分)
📝 此題為申論題,共 4 小題

小題 (一)

火焰游離偵檢器(Flame Ionization Detector, FID)(5 分)

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看到「火焰游離偵檢器(FID)」應立即聯想到「碳氫化合物的燃燒」與「離子電流的產生」。作答時,先說明待測物在氫氣/空氣火焰中裂解游離產生電子與離子的機制,接著點出其對含碳有機化合物的廣泛適用性、高靈敏度,以及對水和永久氣體無反應的特性。

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【破題】火焰游離偵檢器(FID)為氣相層析中應用最廣泛的「質量敏感型」偵測器,對多數有機含碳化合物具備極佳的靈敏度。 【論述】 一、運作原理與機制:

小題 (二)

熱導偵檢器(Thermal Conductivity Detector, TCD)(5 分)

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看到熱導偵檢器(TCD),應立刻聯想到「惠司同電橋」、「熱導係數差異」與「通用型偵檢器」。答題時,需清晰描述純載氣與待測物通過時,燈絲溫度的變化如何轉化為電阻與電壓訊號,並強調其能偵測無機氣體及具備非破壞性的實務應用價值。

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【破題】熱導偵檢器(TCD)為氣相層析中最基礎且廣泛使用的「通用型偵檢器」,其運作基於惠司同電橋(Wheatstone bridge)測量電阻變化的原理。 【論述】 一、偵測原理與機制

小題 (三)

電子捕捉偵檢器(Electron Capture Detector, ECD)(5 分)

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看到「電子捕捉偵檢器(ECD)」,首先要聯想其核心機制:「放射性同位素(如鎳-63)放出β射線」與「分析物捕捉電子導致背景電流下降」。接著,在適用範圍部分,務必點出它對「高電負度/高電子親和力物質(如鹵素、硝基化合物)」具備極高的選擇性與靈敏度,並舉出農藥殘留分析等實例。

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【破題】電子捕捉偵檢器(ECD)為氣相層析中具備高選擇性與極高靈敏度之偵檢器,主要用於微量電負性物質之分析。 【論述】 一、 作用原理:

小題 (四)

熱游離偵檢器(Thermionic Detector, TID)(5 分)

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看到熱游離偵檢器(TID),應立刻聯想到其另一個更常見的名稱——氮磷偵檢器(NPD)。解題時先以FID為基礎,說明TID是在其構造上增加「鹼金屬鹽珠」,進而解釋含氮或磷化合物在此環境下產生熱游離的化學機制,最後點出其在農藥與藥物分析上的高選擇性應用。

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【破題】 熱游離偵檢器(Thermionic Detector, TID),實務上常稱為氮磷偵檢器(Nitrogen-Phosphorus Detector, NPD),為一種建構於火焰游離偵檢器(FID)基礎之上,對含氮或磷化合物具有高度選擇性與靈敏度的偵檢器。 【論述】

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