實驗部分

2-1 實驗藥品、儀器設備

2-1.1 實驗藥品

benzene ACROS

heptane J.T Baker

toluene 友和貿易

m-xylene 景明化工

iso-butanol 景明化工

methyl isobutyl ketone 友和貿易

butyl acetate 景明化工

chlorobenzene 景明化工

bromopentane ACROS

2-heptanone 友和貿易

pentane 友和貿易

hexane ACROS

octane 友和貿易

nonane Alfa Aesar

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1、數據擷取卡(NI-USB 6211)：美商慧碁代理；讀取電漿裝置與 FID 的訊號、控制馬達、六相閥。

5、電子式氣體流量計：Varian analytical instrument；讀取氣體流量。

6、乾式流量計：Tokyo Shinagawa；以指針的刻度表示流過的氣體體 積。

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7、數位示波器：固緯電子實業有限公司；用以讀取高壓交流電的電 壓及頻率。

8、高壓衰減棒：品極電子有限公司；把高壓電衰減 1000 倍。

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之後把本實驗的電漿偵測器橫放在此兩個珍珠板上，並用熱熔膠固定 住玻璃管和珍珠板的接觸面。之後剪一小段鍍銀電線並塞入玻璃管另 外一端開口當作「感測電極」，並裁切一塊細長條狀珍珠板，一樣用 熱熔膠固定在珍珠板上後，讓感測電極還留有塑膠外皮的部分穿過珍 珠板以固定「感測電極」，避免它晃動到。裁切一塊約 7×9 cm 的珍珠 板，把整個電漿裝置放置於珍珠板上，並用螺絲鎖進電木板四周的圓 孔，把電木板固定於珍珠板上。如圖 2-4。即完成偵測器的製作。

圖 2-1 封口後的電漿裝置

圖 2-2 纏繞外電極的電漿裝置

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圖 2-3 內電極上纏繞電線的電漿裝置

圖 2-4 電漿裝置完成圖

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圖 2-5 電漿裝置示意圖

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2-3 實驗電路示意圖

圖 2-6 為本實驗的電路示意圖。本實驗利用「介電質放電」的方 式，分別在纏繞於玻璃管外的電線以及不鏽鋼毛細管內電極上施以高 壓交流電後，把吹入偵測器的氰氣游離，形成氰氣電漿。並把鍍銀線 深入玻璃管內，用以捕捉氰離子，並把鍍銀線另外一端連接到麵包板 上，去讀取氰離子電流流過電阻的電壓訊號，再把此電壓訊號接到右 方運算放大器進行 1 倍放大、穩壓輸出後，用 DAQ 卡去讀取氰氣電 漿以及分析物通過電漿時的電壓訊號。圖 2-6 中，在鍍銀線感測電極 和 1.5 MΩ 電阻之間有一個 13 μH 的電感，此電感存在的目的是為 了避免萬一有電弧打在鍍銀線感測電極上時，電感可以抑制交流電的 變化，可以保護右邊的運算放大器，避免它被電弧的高電流燒壞。

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圖 2-6 實驗電路示意圖

圖 2-7 FID 電路示意圖

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2-4 LabVIEW 程式

本研究主要利用鍍銀線感測電極捕捉氰氣電漿中的氰離子電流 流過電阻的電壓訊號，並搭配 LabVIEW 程式紀錄氰氣電漿的背景電 壓隨時間的變化，並利用程式控制馬達的抽氣時間和六相閥的轉閥時 間，以完成自動進樣。程式如圖 2-8。至於再現性的實驗部分，也是 利用程式去控制馬達的抽氣時間以及六相閥的轉閥時間，以完成自動 連續進樣的目的。程式如圖 2-9。之後會用程式計算層析圖中每個化 合物的訊號峰的訊號高度和訊號面積，程式如圖 2-10。

圖 2-8 電漿層析圖訊號程式：(a)操作面板

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圖 2-8 電漿層析圖訊號程式：(b)程式碼

此程式可用於讀取氰氣電漿中背景電壓值隨時間的變化，並把數 據做存檔，以用來做後續數據處理的計算。

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圖 2-9 連續進樣訊號程式：(a)操作面板 (b)程式碼

此程式透過設定六相閥轉閥的時間，可以達到連續進樣單一樣品 的目的。

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圖 2-10 層析圖訊號計算程式：(a)操作面板 (b)程式碼

此程式主要是用來計算層析圖訊號峰的訊號高度及訊號面積。

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表 2-1 各有機樣品的物理性質

化合物 結構 分子量 密度

benzene 78.11 0.88

heptane 100.21 0.68

toluene 92.14 0.86

m-xylene

iso-butanol

methyl isobutyl

ketone 100.16 0.80

butyl acetate 116.16 0.88

chlorobenzene 112.56 1.11

bromopentane 151.05 1.22 2-heptanone 114.18 0.82

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2-6 高壓電源的量測

由於本實驗提供給電漿裝置的是電壓 9 kVp-p、頻率 60 kHz 的高 壓、高頻率的交流電，如果直接用三用電表進行測量，會把三用電表 燒壞。因此電壓的測量方法為將高壓電源連接到高壓衰減棒，高壓衰 減棒可以將輸入的電源衰減 1000 倍，因此可以避免高壓電對示波器 造成損害，接著把高壓衰減棒另一端接上示波器進行電壓的測量。如 圖 2-11。

示波器參數的設定為先按下黃色的按鈕 CH1，再按下 F4 按鈕，

調整電壓值，由於高壓衰減棒會把高壓電衰減 1000 倍，因此要調整 面板上的 VARIABLE 按鈕，將電壓調成 1000×，以補正高壓衰減棒 衰減的倍率。之後開啟高壓產生器外部的電源後，先按下 AUTOSET 鈕，示波器會自動設定最佳化的參數。之後再按 Measurement 鈕，即 可在示波器螢幕上看到高壓交流電的電壓、頻率以及訊號峰形。如圖 2-12。量測完後，再關閉高壓產生器外部的電源，即完成量測。

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圖 2-11 高壓電源量測架設圖

圖 2-12 示波器量測到的高壓電源電壓、頻率值

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2-7 實驗系統架設圖

本研究利用自行組裝的電漿偵測器、氣相層析儀、簡單的電子迴 路以進行實驗的量測，電漿裝置使用內徑 0.25 mm 的不鏽鋼毛細管柱 作為內電極，電漿裝置的玻璃管外纏繞單芯線作為外電極，在內外電 極上施加電壓 9 kVp-p的高壓交流電以產生出電漿，並於玻璃管內放 置鍍銀線感測電極，接著把鍍銀線接到麵包板上的電子迴路，透過 LabVIEW 程式讀取氰氣電漿的背景電壓訊號。氣相層析儀使用 DB-5、

長 17 m 的毛細管柱，把配置好的混合有機氣體樣品透過六相閥注入 氣象層析儀中，將混合樣品依序分離後，進入到電漿偵測器進行分析，

藉此量測有機氣體樣品通過電漿時，背景電壓隨時間的變化。並探討 不同官能基的化合物在電漿內的反應機制以及對電漿的影響。實驗量 測系統如圖 2-13。

圖 2-13 實驗量測系統示意圖

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