民國112年 地方三等 化學工程 儀器分析收錄考選部官方試題，共 4 題可線上瀏覽，考選部未公告本科目答案。
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
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）
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 1v 與 2v 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）
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 of A （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） Standard 2（標準樣品2） 138.8 Standard 3（標準樣品3） 109.2 Standard 4（標準樣品4） 75.8 Standard 5（標準樣品5） 39.5 Blank（空白樣品） 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： 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 ( )( ) ( ) ( ) 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 ( )( ) ( )( ) ( ) ( )