學位論文

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    以微型空氣電弧放射光譜研製氣相層析儀偵測器
    (2023) 陳平; CHEN, PING
    本研究製作一空氣電弧氣體偵測器並實際應用於氣相層析儀進行揮發性有機氣體偵測。利用石英管與市售不銹鋼針頭製作簡易電弧裝置，將電極連接高壓產生器，施加正弦波形高壓交流電激發空氣產生電弧。以空氣作為氣相層析儀載流氣體，當待測物通過電弧時，有機物會減弱電弧放光強度，並利用光譜儀分析空氣電弧放射光譜。進一步進行光譜儀參數、載流氣體流速、電場梯度等條件最佳化。於最佳化條件下此空氣電弧氣體偵測器有良好之再現性，對12種有機氣體進行量測均有良好的線性關係（R2＞0.997）。透過不同官能基反應性比較，推測本研究製作之偵測器對於含氧類及芳香族化合物反應性較高。除有機樣品偵測外也將此偵測器應用於無機氣體量測。另與可攜式微型氣相層析儀之光游離偵測器進行比較，相較光游離偵測器本研究製作之空氣電弧氣體偵測器可偵測較高游離能之化合物。本研究製作之空氣電弧氣體偵測器具有裝置微小、成本低廉、再現性高及高靈敏度之優點，偵測下限可達到210 pg，並使用價格低廉之空氣作為載流氣體，期許未來能應用於微型氣相層析儀。
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    中空孔洞高分子纖維應用於弦振動式氣相層析感測器
    (2012) 詹子輝; Tzu-Hui Chan
    本研究針對高分子弦震動式氣相層析感測器其核心高分子弦之結構變化探討，當有機氣體吸附在高分子弦時，會造成其發生質量與機械性質的改變，使得通過之正弦波的振幅強度產生衰減進而以電腦記錄觀察。本篇研究即是針對高分子弦結構做探討，使用聚乳酸做為高分子弦材料，針對不同高分子弦結構採用直接拉弦法與同軸電紡法來製作出實心高分子弦、實心具孔洞結構高分子弦、中空高分子弦及中空具孔洞結構之高分子弦。將此裝置串連於氣相層析儀上做為感測器使用，可以發現中空且具孔洞結構之高分子弦感測器相較於實心高分子弦與中空高分子弦，其訊號偵測有大幅躍進：將原本無法偵測有機氣體之實心高分子弦，在經過結構改變後，其偵測極限可降至2μg，故可確信此感測器在經過適當的結構改變處理後即可有效提升靈敏度。未來將針對此結構進行加工與改變，以期待有更好之偵測表現且有效提升其靈敏度。
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    高分子弦振動式氣相層析感測器之原理開發
    (2010) 鍾沛文; Pei-Wen Chung
    本研究嘗試開發以機械波振幅變化為原理的新型態感測器，其原理是藉由一揚聲器發出特定振幅以及頻率的正弦波，並透過一高分子弦傳遞至另一端收音器上被電腦記錄，經傅立葉轉換後可得到該頻率之強度，藉由氣體分子接觸高分子弦的吸附行為，造成高分子弦之質量與機械性質改變，進而引起振幅衰減而被觀察出。而此感測器藉由不同的設計，可以將其串聯於大流量的動態氣體生成系統，其偵測下限最低可感測到59.6 ppm的Butyl acetate以及101 ppm的Toluene之有機揮發性氣體。此裝置串聯於氣相層析儀上作為感測器使用時，實驗中將七種不同官能基之有機氣體混和後注入，經管柱分離後可得到相對於各樣品的訊號峰，其LOD最低可測得0.5 μg的m-Xylene，並比較高分子弦在不同條件下其長度、粗細等對偵測特性的影響，同時對於操作頻率、讀取訊號等方法，加以探討。此感測器未來應用在氣相層析具有獨特的優點。目前已證實原理的可行性，靈敏度等提升方法則仍在研究中。
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    微小化氬氣電漿放射光譜應用於氣相層析偵測器之開發
    (2017) 洪舜文; Hong, Shun-Wen
    　　本研究使用石英管及市售不鏽鋼管柱製作簡易電漿裝置，透過高壓交流電激發背景氣體氬氣產生電漿，配合光譜儀分析氬氣電漿的放射光譜，透過波長選擇、電壓條件最佳化、電極間距最佳化及載流氣體流速最佳化後，偵測CN分子碎片放光波長385-387 nm，調整電壓10.3 kV，電極間距0.57 mm，載流氣體流速3 mL/min。分析9個不同官能基之化合物，可以從結果推斷本研究所開發之偵測器適合偵測低沸點低極性的有機分子，各化合物的偵測下限約為30 pg，本研究亦透過改變載流氣體純度及改變載流氣體的組成探討電漿內的氮原子來源，當氬氣純度從99.99%提升至99.9995%，層析圖訊號面積下降約8%、訊號高度下降約14%，表示載流氣體可能為氮原子的來源之一，但並非主要來源。透過在電漿裝置內混入氧氣及氫氣的實驗結果中，混入氧氣後氮原子會和氧氣反應，致使有機分子主要以氫原子放光為主，大幅降低了偵測器感度，而從混入不同百分比的氫氣後，可以看出氫氣會和氮原子反應而消耗氮原子，致使CN放光減弱，間接證明了本研究所偵測的波長為CN放光。 　　本研究成功研發出新型電漿氣體偵測器，兼具裝置微小、成本低廉、可重複使用、壽命長及高靈敏度等優點，期許未來能應用於微小化氣相層析系統。