普考申論題
111年
[環境檢驗] 儀器分析概要
第 一 題
📖 題組:
四、請回答下列有關 X 射線螢光分析(XRF)的問題:
四、請回答下列有關 X 射線螢光分析(XRF)的問題:
📝 此題為申論題,共 4 小題
小題 (一)
為何 X 射線螢光發射線的列表,只從鋰(Li)原子開始?(10 分)
思路引導 VIP
這是一題測試對 X 射線螢光分析(XRF)發光原理基本認識的題目。思考路徑如下:
- 回想 XRF 產生螢光的原理:高能入射線(如X射線)將原子的內層電子(通常是 K 層)擊出,造成空缺。接著,外層較高能階的電子(如 L 或 M 層)躍遷下來填補這個空缺,釋放出的能量差即為「特徵 X 射線(螢光)」。
小題 (二)
為測量元素的發射電磁輻射能量小於 3 keV(3000 電子伏特)時,都必須將空氣從儀器中驅趕出來,而以氦氣(He)取代,原因何在?(15 分)
思路引導 VIP
這題探討 XRF 儀器在分析「輕元素」時的光路設計(氣氛控制)。
- 釐清條件:輻射能量 < 3 keV。根據 E = hc/λ,能量低代表波長較長(長波長 X 射線)。通常對應於原子序較輕的元素(如鈉、鎂、鋁等)發出的特徵射線。
小題 (三)
電子捕捉偵檢器(Electron Capture Detector, ECD)(5 分)
思路引導 VIP
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。
小題 (四)
熱游離偵檢器(Thermionic Detector, TID)(5 分)
思路引導 VIP
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。