2-1-1：吉氏採樣瓶( Giggenbach bottle)
採集樣品的方法是火山噴氣分析中最重要的一個步驟；能夠避免或減少空氣
室溫下，瓶中一氧化碳與1 N NaOH接觸反應，半衰期為20天。我們可以藉 液，當火山噴氣通過碘液時，便可將H2S和SO2收集下來(Hirabayashi and Shinohara, 1989。碘液和H2S和SO2的反應式如下：
650~700度而不與火山氣體進行反應，不過亦有報導指出若是在HCl富集的情況 下，溫度較低(400度)時，鈦管即會與火山氣體發生輕微的反應(Giggenbach, 1996)。
而超過650度高溫的情況下則應使用石英管。使用石英管最大的缺點就是在攜帶 過程中容易因碰撞毀損。矽膠管在高溫下有可能會釋出有機氣體，因此在高溫環 境下亦應使用石英玻璃接頭來連接採樣管，而連接採樣瓶的矽膠管也是越短越 好。
採集噴氣孔的氣體時，我們實驗室使用約一米長的鈦金屬管直接插入火山噴 氣口(Piccardi, 1982; Caprai, 2005)，同樣為了減少空氣混染的可能性，從噴氣孔導 出氣體到採樣瓶中的路徑越短越為理想，但在溫度高，噴氣量較大的地點，連接 的導管(矽膠管)需較長，避免採樣人員發生危險。採樣前必須先將導管內的空氣 抽淨，待火山氣體充滿導管後，便可打開吉氏瓶閥門收集氣體(圖2- 1(A))。由於 水氣是火山氣體中重要的組成成分，採樣時吉氏瓶的擺放位置要較噴氣孔低，以 便水氣順利進入而不至於積在導管之間。採樣過程中應隨時對吉氏瓶灑水降溫，
避免溫度升高造成瓶中鹼液蒸發。溫泉氣泡部分則採用排水集氣法來收集氣體 (Piccardi, 1982; Caprai, 2005) (圖2- 1B)，仍然須先以手動幫浦將導管內空氣抽淨，
讓水充滿導管中，再將漏斗移至氣泡茂密處。收集溫泉氣泡時，要注意不要讓大 量的溫泉水一併進入瓶中。通常溫泉氣泡的水氣含量會比噴氣來得少，而且因人 為控制水氣的收集，一般以其除水後的成分來比較其氣體組成。採樣時間依每個 噴氣孔流量不同，大致都在10分鐘左右，某些溫泉氣泡因逸氣量小，其收集時間 則較久。
A
B
(A) 石英管耐高溫而不與樣品發生反應；
(B) 鈦金屬管經改良後須用槌子錘入，可以減少空氣混染的發生。
然而改良過的鈦管也不是在所有的地點都行得通。以大屯火山地區為例，噴 氣採樣點大致可以分作有主要噴氣孔以及主要從地表逸散兩類。改良過後的採樣 方式適合在有主要噴氣孔的地點使用。通常有主要噴氣孔的地點都會形成錐狀的 噴氣孔，所以要採樣中要注意的是噴氣孔過大(空氣混染機會增加)的問題，使用 打椎式的方式將鈦管打入便可以避開主要的空氣混染的問題。但如果是在沒有主 要噴氣孔的地點，由於大部分的氣體是從地表逸散，找尋已經形成的通道反而比 較容易使採樣成功。因此目前我們將過去和改良後的兩種採樣方法並行使用，因 地制宜。
雖然運用了所有可能的方法盡量減少採樣時空氣的混染，但是要完全避免掉 空氣混染是不可能的。我們可以經由所採集氣體的組成，預先判斷是否有大量的 空氣混染。一般說來，火山噴氣中所含的氧氣含量很低 (<1%)，而He/Ne比值很 高 (He/Ne >1000)；反之空氣中的氧氣量極高，而He/Ne比值很低 (He/Ne 0.3)≒ 。 所以，我們可以透過氧氣含量與He/Ne比值，來判斷我們所採集的樣品是否受到 空氣的混染。
2-2：分析儀器及方法 2-2-1：氣相層析儀
由於先將吉氏瓶中鹼液取出在技術上較為困難，並且還會造成空氣污染，所 以採集回來的吉氏瓶標本先使用氣相層析儀來分析非溶解性氣體，之後再把瓶中 鹼液取出。
我們目前所使用的氣相層析儀(GC)型號為SRI 8610C，配備有一個火焰離子 化偵測器(FID, Flame Ionization Detector)和2個熱傳導偵測器(TCD, Thermal Conductivity Detector))。其中FID和一個TCD偵測器使用H2作為載流氣體，管柱 分別為MS-5A和Hayesep-D並聯，利用電腦程式控制電磁閥使分析樣品交替進入，
可分析樣品中CH4、C2H6、CO、CO2、Ar和N2的成分(注意，MS-5A管柱無法分 析CO2)。另一個TCD偵測器則是使用Ar作為載流氣體，管柱為MS-13X，用來分 析H2、He和O2。儀器配置如圖2- 2。
由於氧氣與氬氣的滯留時間相當接近，一般的分離管柱在正常操作下無法將 之完整分離開來。為有效分析Ar的含量，樣品必須流經攝氏150度的除氧觸媒填 充管柱(鐒觸媒，Rh 1.5% in Al2O3)使O2與氫氣反應轉化為H2O，以除去氧氣成分 波峰對氬氣波峰偵測的干擾。另外CO及CO2這兩個組分利用甲烷化裝置填充管柱 (Methanizer)以380℃高溫，氫氣2 bar的壓力條件下，轉換為可燃的甲烷CH4後由 FID偵測器測出。不過由於吉氏瓶會將CO2溶解於鹼液中，因此在此並無法檢測 出CO2；如果在GC的分析中有檢測出CO2，便代表吉氏瓶中的鹼液在採樣過程中 已經飽和。有關其他詳細程式設定請見Lee (2004)。
2-2-2：離子層析儀
離子層析儀的原理是使待測的溶液通過充填樹脂之分離管，離子會與樹脂發 生交換作用吸附在自由基上，藉由流洗液不停的沖提，離子有機會變成自由離子，
在不斷的被吸附和沖提。此時，對樹脂親和力越大的離子越容易依附在交換基上，
越難沖提，因此親和力越大的離子通過分離管的時間就越長。測量每個離子的波 鋒面積便可以做定量和定性的分析。
分析完非溶解性氣體後，取出吉氏瓶中的鹼液做進一步的分析。鹼液中主要 的溶解氣體成份有H2O、CO2、H2S、SO2、SO3、HCl等。在鹼液中分次加入5 ml H2O2並放置一晚使其可以充分反應，再加熱趕出過多的H2O2。之後將溶液稀釋 至100 ml，以離子層析儀(IC, Metrohm 790 Personal )來分析溶液中的氯離子和硫 酸根離子濃度，分析流程如圖2- 3(A)。
前章節中我們敘述實驗室使用碘液來分離H2S和SO2，分別以固態和液態呈 現。我們先以濾紙過濾碘液將固/液態分離。之後加熱濾液至無色後亦以離子層 析儀來分析硫酸根離子，測量出來的便是SO2的含量。而濾紙則放回原離心管內 再加入鹼液使固體硫溶解，之後的處理流程和鹼液分析相同。最後由離子層析儀 分析其中的硫酸根離子濃度便是H2S的濃度，詳細分析流程如圖2- 2(B)所示。若 使用Cd(OH)2溶液則需使用離心的方式分離固/液態，之後的處理流程大致相似，
最後仍是以離子層析儀進行分析。
A
B
當pH值>8.3時則以Eq.2-5反應式為主，CO2在溶液中以CO3 是所從pH=8.3到pH=3.8使用的HCl的量，再加以換算後便可以得到CO2的含量。
當所有的成分都已經知道含量多寡，再把它們都換算成毫莫耳數，亦即除以
空氣值(0.1~0.01 RA)，這是由於地殼中會產生相當多的放射性來源的4He。(3)至 於來自上部地函的氦同位素值約為8 ± 1 RA；(4)來自下部地函的則是通常會有相 當高的氦同位素值(>30 RA)，這是因為一般相信原始的3He會被儲存在此處 (e.g., Lupton, 1983; Farley and Neroda, 1998; Ozima and Podosek, 2002; Porcelli et al., 2002)。由於氦同位素值在不同的端成分中差異相當大，並且擁有在空氣中的濃 度低、溶解度極低且不易與其他物質反應的特性，因此能直接反應出源自於地函 的岩漿源組成訊號。
我們利用真空採樣瓶收集樣品後，使用台大地質系的MM5400稀有氣體質譜 儀分析系統來分析氦同位素比值。這個系統有極高的靈敏度 (gain of Faraday ~ 1011; Daly detector ~ 1013)，有極低的背景值與最小偵測值（10-12 ccSTP[He]）；以 標準空氣重複分析亦可達很好的再現性（2.19％）；在配製有富化標準氣體 (~9RA) 亦有極佳的準確度（2.00％）。詳細分析方法及校正討論請見Yang (2000) 以及Yang et al.(2005, 2006)。
採樣時要完全避免掉空氣混染是不可能的，因此需要經由校正來得到正確的 值。我們利用空氣中的He/Ne比值來校正，公式如下(Poreda and Craig, 1989)：
(3He/4He)cor = [(3He/4He)m – (3He/4He) × r]/(1 – r) (1)
r = (
4He/20Ne)air/(4He/20Ne)m.其中cor表示校正過後的值；m 代表是測量到的值；air則是代表空氣值。
2-2-6：碳同位素分析
真空採樣瓶在進行氦同位素分析之後，我們使用液態氮和異丙醇加乾冰來進 行CO2純化。純化後的氣體由台大地質系的氣相質譜儀(Delta Plus, Finnigan Mat, Germany)進行碳同位素分析，所得結果以以δ13CPDB的格式表示。碳同位素比值 的實驗誤差為〜0.1‰（Hsieh, 2000）。
碳同位素亦是一個指示來源的好工具。在自然界中的碳來源包括有：生物圈、
地殼、地函、大氣圈與水圈。如果進一步結合氦和碳同位素的結果，我們可以將 火山氣體中的碳來源區分為三個端成分，分別是來自上部地函(M; 3He/4He~8±1 RA, δ13C~-6.5±2.5 ‰)，海洋碳酸鹽/石灰岩(L; 3He/4He~0.05 RA, δ13C~0±2 ‰)，以 及有機沉積物來源(S; 3He/4He~0.01RA, δ13C~-30 ‰) (Sano and Marty, 1995)。