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112 年特種考試地方政府公務人員考試試題
等 別
：
三等考試
類 科
：
化學工程
科 目
：
儀器分析
考試時間
：
2
小時
座號
：
※注意：可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
代號：
35040
頁次：
3
－
1
一、請說明飛行質譜儀（time-of-flight mass spectrometer）的運作原理。該
儀器中的靜電鏡（或反射器）（electrostatic mirror or reflectron）有何好
處？（13 分）
飛行質譜儀每秒鐘可以記錄多少個圖譜的限制，取決於最慢的離子由
游離室到偵檢器所需的時間。假設我們要掃描到離子質荷比m/z為500
（電荷數 z = 1），請回答下列問題：（12 分）
試計算最重的離子之速率。（已知離子在游離室被施加 5000 伏特
（5.00 kV）的加速電壓）
在質譜儀中飄移 2米的距離，最重的離子所需的時間為何？
若每當最重的離子到達偵檢室後，就開始新一輪的引入周期
（extraction cycle），試問我們可以記錄圖譜的頻率為何？（每秒鐘可
以記錄多少個圖譜）
若我們要掃描到離子質荷比 m/z 為1000，可以記錄圖譜的頻率又為
何？
相關物理常數：基本電荷 e = 1.6022×10-19 C
亞佛加厥常數 NA= 6.0221×1023 mol-1
二、請從第一份清單中（編號 1-5）的液相層析方法，選取可以分離第二份清
單中（編號 A-E）的化合物種類相配對。（25 分）
1、離子交換層析（ion-exchange chromatography）
2、大小排拒層析（size-exclusion chromatography）
3、正相層析（normal-phase chromatography）
4、鍵結逆相層析（bonded reverse-phase chromatography）
5、親和交互層析（hydrophilic interaction chromatography（HILIC））
A.分子量＜2000，可溶於辛烷
B.分子量＜2000，可溶於甲醇/水的混合物
C.分子量＜2000，高極性
D.分子量＜2000，離子性
E.分子量＞2000，溶於四氫呋喃（tetrahydrofuran）
代號：
35040
頁次：
3
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2
三、為了要校正測量槽（measurement cells）的內部光學路徑或要計算透明薄
膜（film）的厚度，其折射率為 n（除非這些是反射式的），我們採用干
涉測量法，其在於記錄空的測量槽（或薄膜）於波數（cm-1）在 1
v與2
v間
的穿透度（transmittance）。所得到的圖呈現波線（參見下圖）。
試推導方程式，以計算問題中（測量槽或薄膜）的路徑厚度。（15 分）
計算聚苯乙烯（polystyrene）薄膜的厚度，其紅外光（IR）圖譜如下所
示（波數 2760 cm-1與2010 cm-1間的圖譜，特放大顯示）。使用平均
折射率 n = 1.59。（10 分）
代號：
35040
頁次：
3
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3
四、螢光光譜術被選用為測量商用飲料中的奎寜（quinine）濃度的方法。激
發光源的波長為 350 nm（奈米），而測量的波長則為 450 nm。吾人從濃
度為 0.1 mg/L（毫克/升）的奎寜溶液 A，製備出一系列的標準溶液以建
立檢量線，如下表：
Solution（溶液） Volume ofA
（A的體積）
Fluorescence (arb. units),
If（螢光發射強度（任意
單位））
Volume of 0.05M H2SO4
（
0.05 莫耳體積濃度的硫
酸之體積）
Standard 1（標準樣品 1）20 182 0
Standard 2（標準樣品 2）16 138.8 4
Standard 3（標準樣品 3）12 109.2 8
Standard 4（標準樣品 4）8 75.8 12
Standard 5（標準樣品 5）4 39.5 16
Blank（空白樣品） 0 0 20
從原始的溶液中先抽取 0.1 mL，再稀釋為 100 mL，其中並添加了硫酸，
使其濃度為 0.05 M。此溶液的螢光發射訊號的強度值為 113。
利用最小平方法，由表中的所有 6組數據，求算出檢量線的方程式（即
If（任意單位）與 C（奎寜濃度，以 g/L 為單位）的定量關係）。（9分）
奎寜的濃度為何？請分別以克/升（g/L）及 ppm 為單位表示。（8分）
為何在定量分析中，我們比較偏好使用螢光光度計（fluorometer），而
不是螢光分光光度計（spectrofluorometer）？（8分）
註：對於 n組數據對(x1,y1), (x2,y2), … , (xn,yn)，以線性迴歸法（最小平
方法）所得到的線性方程式為 y = mx + b，其中直線的斜率 m及y
截距 b，可以下列算式求出：
2
2
1 1 1 1 1
m [n ]/[n ]
n n n n n
i i i i i i
i i i i i
x y x y x x
( )( ) ( ) ( )
2
22
1 1 1 1 1 1
b [ ]/[n ]
n n n n n n
i i i i i i i
i i i i i i
x y x y x x x
( )( ) ( )( ) ( ) ( )