臺灣國際科展

探討以最經濟的方式偵測低濃度溶液之金屬離子

科展類別
臺灣國際科展
屆次
2006年
科別
環境科學
學校名稱
國立大里高級中學
指導老師
李彥璋、林月霞
作者
游鈞雅、蔡宛錚
關鍵字
低濃度溶液 金屬離子
備註
香港正選代表:香港第 39屆聯校科學展覽會

摘要或動機

A novel technology for detection of trace concentration of ions at ppb level was developed. The detection limit of this method can be reached to 1ppb. The Wheatstone bridge usually be used for determination the concentration of metal ion, the major disadvantage of this technique is the precision too low. Atom absorption spectroscopy is better for monitoring trace metal ion, but the cost of instrument is too expensive. In this study, the oscilloscope was used to modify the Wheatstone bridge Circuit. The difference between the voltages of two connection points of Wheatstone bridge was used to estimate the concentration of ions. The amplification system was used in this method to improve the limit to detect ion from 10 ppm to 10ppb. The parameters of measurement including types of probe, match of Wheatstone bridge resistances, parameters of input signal and electrolysis in solution were also being studied. 本研究主要是發展一個富有創新且經濟的ppb ( parts per billion ; 10-9)級,微濃度金屬離子量策技術,目前本實驗設計已可以達到 ppb的偵測極限,尤其本方法不僅能夠應用於定量,尚可做定性偵測。簡易的溶液濃度技術常使用惠司通電橋的方法,但這個方法的缺點在於精確度較低,而另外常用的儀器是原子吸收光譜儀,卻價格高昂。因此,我們回頭對惠司通電橋的技術作改良和創新技術。首先,最重要的新技術是對示波器的改良。示波器被用來量測惠司通電橋的電位,我們比較電橋上兩特定點的電位來判斷濃度,當兩個點的電位相同時代表溶液電阻和控制電阻相同。但當輸入信號的電壓太強時,示波器上並無法判別細微的電位變化,因此造成量測的精度不高。本組設計新的電路用以放大在高強度訊號的波形細微變化,成功將測量極限由 10 ppm推進到 ppb。另外關於此設計中的各種參數,包括探針類型、惠司通電路的電阻匹配、輸入訊號之強度頻率、電極間電容效應及溶液中可能發生的電解效應等,都有精確的探討。最後的設計結果將是創新且有別於以往的設計概念。


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