建立自動化甲烷連續量測系統與其在指示大氣輻射冷卻之應用

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研究生：	郭秀如 Show-Ru Kuo
論文名稱：	建立自動化甲烷連續量測系統與其在指示大氣輻射冷卻之應用 CONSTRUCTION OF AN AUTOMATED METHANE MEASUREMENT SYSTEM AND ITS APPLICATIONS INDICATING ATMOSPHERIC RADIATIONAL COOLING
指導教授：	王家麟 Jia-Lin Wang
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	理學院 - 化學學系 Department of Chemistry
畢業學年度：	88
語文別：	中文
論文頁數：	89
中文關鍵詞：	自動化甲烷量測系統、輻射冷卻、週期性變化
外文關鍵詞：	Automated gas chromatographic system, Radiation inversion, Diurnal concentration variation
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本研究以自行設計組裝甲烷自動化分析裝置，自動量測大氣中之甲烷。利用溫度程序控制器與直接電阻加熱層析管柱做程式升溫，可解決層析在長期量測因高沸點物種在分子篩層析管柱的堆積而使感度下降之困擾，提供分析管柱快速升、降溫，並且能夠精確地控制分析管柱的溫度程式，使其具備GC的功能，但免除一般商業化GC因質量大而造成升降溫過慢的缺點，不但提升功能且節省了購買GC的成本。如此一來，也可避免使用heat-cut及backflush之技術，而需要一根預層析管柱與大量的載流氣體來去除高、低沸點物質的缺點。因此，在評估系統效能時，於濃度趨於1.8ppmv下，其精確度(n=47)在0.20%以下，且線性關係更佳於0.9990。
利用甲烷自動化系統分別在不同季節下對大氣中甲烷進行連續性監測，發現甲烷濃度的變化能夠靈敏的指示輻射冷卻的現象，且兩倍甲濃度的增加也反應出此效應的強弱。

The system was deployed in the field to perform continuous unattended measurement of ambient methane in different seasons. The fast cycled measurement facilitated detailed observation of diurnal concentration variation caused by radiational inversion, which could induce nearly 2 fold of concentration enhancement.

誌 謝..…………………………………………………………………I
摘 要 ..………………………………………………………………II
目 錄 .………………………………………………………………IV
圖 目 錄 ..……………………………………………………VII
表 目 錄 .…………………………………………………………….X
第一章、 緒 論 .…………………………………………………………1
1-1 前 言 ...……………………………………………………….1
1-2 大氣甲烷 .………………………………………………………3
1-3 研究動機 ..…...………………………………………………9
1-4 論文研究 ..….…………………………………………………10
第二章、分析方法文獻回顧 ………...…………………………………11
第三章、 自動化分析系統之組成與控制原理 ..………………………17
3-1 分析系統之硬體架構 ..……………………………………….17
3-1-1 閥門組部份 ………………………………………………17
3-1-2 層析管柱控溫設計..………………………………………21
3-1-3 進樣控制設計 ……………………………………………28
3-1-4 樣品固定容積之控溫系統 ………………………………29
3-1-5 偵測器部份 ....……………………………………………31
3-1-6 分析層析管柱 ....…………………………………………35
3-1-7 層析管柱控溫 ....…………………………………………35
3-1-8 系統之真空度…………………………..…………………35
3-2 控制用硬體、軟體 ...…………………………………………36
3-2-1 電腦積分軟體 ....…………………………………………36
3-2-2 控制用硬體 ………………………………………………37
第四章、 自動化分析系統之分析流程 ..………………………………41
4-1 進樣分析流程 ..……………………………………………….41
4-1-1 進樣閥門動作之流程 ……………………………………42
4-1-2 即時量測大氣真實樣品 …………………………………46
4-1-3 採樣罐之分析流程 ………………………………………47
4-2 溫度程式控制器控制流程 …………………………………...47
第五章、 量測結果分析與討論 ..………………………………………53
5-1 系統穩定性之測試 ...…………………………………………53
5-1-1 利用工作標準品測試系統穩定性 ...…………………….54
5-1-2 利用甲烷標準品測試系統之感度線性 …………………57
5-2 利用甲烷標準品作為定性、定量之依據 ...…………………59
5-2-1 甲烷標準品作為定性之依據 ……………………………59
5-2-2 甲烷標準品作為定量之依據 ……………………………59
5-3 搭配溫度程式控制器之測試結果 ..………………………….59
5-4 量測甲烷之季節性差異 ...……………………………………64
5-5 造成甲烷濃度變化之影響因子 ...……………………………69
第六章、 總 結 …………………………………………………………83
參 考 文 獻 ……………………………………………………………85
中英文對照表 …………………………………………………………..88

                                

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