110年:呼治儀器

下列何者為運用Pauling principle原理設計的氧氣分析儀?

A極譜分析法(polarography)
B直流電池(galvanic cell)
C順磁性(paramagnetism)
D惠斯登電橋(Wheatstone bridge)

詳細解析

本題觀念:

本題考的是氧氣分析儀(oxygen analyzer)各種測量原理的辨識,重點在於認識由諾貝爾獎得主 Linus Pauling 於1947年提出並取得專利的「Pauling principle」。此原理利用氧氣分子特有的順磁性(paramagnetism)——也就是氧氣會被不均勻磁場吸引、產生磁化位移——來偵測氣體中的氧氣濃度,是呼吸治療臨床與居家用氧氣分析儀常見的量測原理之一,與電化學式(極譜法、直流電池法)氧氣分析儀在物理機制上完全不同。

選項分析

選項判斷理由
A極譜分析法屬電化學式偵測(O₂於陰極被還原產生電流,電流大小反映PO₂),與磁性無關
B直流電池式(自發電式,如Clark-type變化)同屬電化學氧化還原偵測,非磁性原理
C順磁性正是Pauling principle所依據的物理特性
D惠斯登電橋是電阻量測電路,常用於熱傳導式(thermal conductivity)氣體分析儀,非磁性偵測

答案解析

氧氣是呼吸氣體中少數具有明顯順磁性(paramagnetic)的分子,會被磁場吸引並產生密度、黏滯性與熱傳導性的表面變化;而氮氣、二氧化碳等多數呼吸氣體則為逆磁性或磁感應性

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