化學感測技術發展簡介

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  • 時間:2009/9/25 下午 04:20:00
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化學感測技術發展簡介
吳仁彰
靜宜大學應用化學系 副教授
 
目前世界上在化學物質偵測的需求日趨重要, 因此在偵測技術之發展上, 不少量測技術被發展出來, 要得到精準的數據需要有大型貴重的儀器設備支援, 例如: 氣相層析/質譜儀(GC/MS)、液相層析/質譜儀(LC/MS)、紫外線-可見光(UV-Visible)光譜儀、傅立葉轉換紅外線光譜儀(FTIR)、拉曼光譜儀(Raman spectra instrument)、核磁共振儀(NMR)、化學發光儀(Chemiluminesence instrument)及可調變二極體雷射吸收近紅外光譜(Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy/NIR, TDLAS/NIR)技術&hellip等. 但是一般研究者若沒有充裕的經費支助, 很難購置上述貴重的儀器設備. 在中小企業經營者的觀點, 快速準確及價格低廉的分析儀器是業者最愛。

而化學感測器(chemical sensor)因為有體積小、質量輕及價格低廉, 已在許多領域被應用, 例如: 民生領域、半導體製程、光電元件製程、醫學診斷、環境監測、個人安全及國家安全&hellip等的領域。 以工業量產規模、市場銷售及研究發展的角度來看, 是很具有未來發展性。 依感測原理區分, 化學感測器可分類為光學式、電化學式、電阻式、電容式、頻率式&hellip等。 以化學感測器之感測頭偵測技術來看, 可以分成單一感測頭式及矩陣感測頭式(array sensor)。 使用矩陣感測頭偵測氣相分析物, 此種偵測器稱為電子鼻(electronic nose), 若是利用矩陣感測頭偵測液相分析物, 稱此類偵測器為電子舌(electronic tongue)。  而在微量分析技術的發展上是各國研究化學感測器的重點, 但是在目前的技術上, 與貴重的儀器設備相比在十億分之一(ppb)及更低濃度等級的範圍, 仍有靈敏度(sensitivity)不夠、有干擾性(interference)及穩定性(stability)待改善的缺點。 而將奈米材料應用於感測材料(sensing material)有高靈敏度、省能源及可微小化&hellip等之優點, 使許多研究群朝此方面努力。
 
預計化學感測器未來會朝感測材料多元化, 甚至結合奈米材料、高分子及其複合材料, 往體積及重量小發展, 追求更高靈敏度(偵測極限甚至可達ppb至ppt級)及應用範圍更廣泛。 國內外產品技術之應用領域會更廣泛, 但是也受到其製程牽涉到微機電, 甚至奈米機電技術, 因此在產品技術整合上, 必需要有半導體相關設計及製程技術參與。 感測材料方面的研發, 國內的企業可以從研發機構整合, 例如由各大學相關研究、工研院、中研院或其它法人研究團隊&hellip等, 來進行技術轉移。 產品若是應用在生醫領域之臨床用途, 則需要進行臨床試驗以取得相關認證。 若有好的技術整合, 台灣的電子電路公司可以做後段儀表商品化的動作。
 
 
本文取自 台中市儀器同業公會第三十屆專刊目錄
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