第三章 研究材料與方法
第五節 應用軟體進行作業環境實際樣本粒徑大小評估分析
由繞射圖譜中繞射峰的位置與峰形半高寬(FWHM),可以探討系 統中結晶材料原子排列的有序度,藉由計算有序度與半高寬間的關 係,便可由χ光繞射圖譜推算出粒徑大小[69]。
第一項 布拉格繞射定律 (Bragg's Law)
1912 年勞厄首先於德國提出 χ 光進入晶體後會因干涉而產生繞
射現象,並於同年,布拉格以簡潔的數學式導出χ 光的繞射條件。布 拉格公式為:2 d(hkl)sinθ=nλ,其中 n 為整數,假設晶面距離 d(hkl),入 射光與晶面的夾角即稱為布拉格角,此角度為 θ。兩相鄰面反射光束 間會有一光程差2dsinθ ,若光程差等於入射光波長的整數倍時,會 產生干涉,如圖十二所示。
第二項 半高寬 (Full Width at Half Maximum, FWHM)
目前常用來進行χ 光繞射峰之峰寬的表示法為半高寬 (Full Width at Half Maximum, FWHM),亦即在一半的尖峰高度之峰寬,此 尖峰高是指在扣除背景強度後之峰高,如圖十三所示。一般而言,當 一個峰的半高寬越小就代表結晶性越好;若半高寬越寬,則可能裡面 隱含的結晶面越多。
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第三項 施瑞爾關係式 (Scherr Equation)
根據布拉格繞射定律,當χ 光在連續兩晶面反射後所造成之行程 差為:Δl=2d(hkl)sinθ=nλ。若晶面傾斜一小角度 ε ,因繞射僅僅只會 發生在ε 很小的時候,故公式會變為:Δl= nλ+2εd(hkl)cosθ,所造成晶
格的總相差為 ,最後帶入半高寬的參數後,而得到最
終的公式: ,其中 為小晶片沿[hkl]方向之厚度。
故本研究使用之軟體為應用綜合此三個原理與理論之研發出之 套裝軟體,進行實際樣本粒徑大小之分析[68]。
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圖 十二、晶格繞射與布拉格方程式示意圖
圖 十三、繞射峰與半高寬之示意圖[70]
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第六節 樣本分析之品質控制
為確保實驗室的分析數據品質,訂定嚴格而合宜的規範,確實執 行,並隨著新的分析技術不斷更新品管品保規範,以確保分析數據之 正確性及公信力,本研究依照環保署的品保目標規定,訂定包括精密 度、準確度、完整性、代表性、比較性、方法偵測極限等數據品質管 制表,本研究訂定之品保品管工作如:
(1) 檢量線(calibratin curve):建製檢量線:建製至少 5 點不同
重量以上之結晶型游離二氧化矽標準品以進行檢量線之建 立,並且檢量線之相關係數(R2)需≥0.995。
(2) 試劑空白(reagent blank):每批次或每 10 個樣品將執行一個 試劑空白分析,以檢查分析系統是否受污染或干擾。若空白 分析值超過方法偵測極限值的二倍,則伴隨此空白分析同時 檢驗分析的樣品,均需在找出污染源或干擾後,重新分析。
(3) 個人採樣泵穩定度 (personal pump stability):以採樣前後採樣 泵流速變化值可超過 5%,以瞭解個人採樣泵之穩定度,若個 人採樣泵流速超過 5%此樣本則視為無效樣本。
(4) 準確度(Accuracy):測值(Ci)或測值平均值(Ci)與真值(Co) 接近的程度。擬以 PAEs 標準參考品(standard reference
material, SRM)添加至適當基質中進行準確度之評估,其相對
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誤差百分比亦需落在 ±15%之內。
*註:Ci:測值濃度,Co:真值濃度
(5) 精密度(precision):一組重覆分析測值間相符的程度,擬建
製檢量線中間重量標準品進行三次重覆分析,以測值之相對 標準偏差表示之,CV 值需小於 15%。
(6) 查核樣品(quality check sample):每批次或每 10 個樣品將執 行一個查核樣品,擬以檢量線中間重量之標準品(不同於建
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