21.下列關於核磁共振儀的敘述,何者正確?
(A)使用連續的無線電波(continuous wave)進行激發較脈衝波(pulsed wave)快
(B)連續的無線電波或是脈衝波都需要傅立葉轉換將訊號轉成一般可讀圖譜
(C)每個脈衝波中間需有讓激發的氫核回到基態的緩解時間
(D)用脈衝波所測得的圖譜不能使用氘代溶劑當內標
統計: A(89), B(312), C(1289), D(75), E(0) #3818736
詳解 (共 3 筆)
答案
(C) 每個脈衝波中間需有讓激發的氫核回到基態的緩解時間
本題考點:你在考場上該看透的秘密
這題在考 「現代 FT-NMR 的運作機制與訊號擷取節奏」。
早期傳統的 NMR(連續波 CW)就像是老式收音機,只能一個頻率一個頻率慢慢調、慢慢掃描,速度非常慢。現代的 NMR(脈衝波)則是像對著分子「大吼一聲」(用一個涵蓋所有頻率的超短脈衝波瞬間激發所有氫核),然後去聽它回傳的複合回音,再用數學公式(傅立葉轉換)拆解成我們看得到的圖譜。
出題老師在這裡設計了幾個關於「脈衝波怎麼運作」和「訊號怎麼處理」的細節陷阱。
你該學會的重點與選項解析
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(A) 使用連續的無線電波(continuous wave)進行激發較脈衝波(pulsed wave)快
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解析:錯誤。剛好相反!脈衝波(Pulsed wave)快非常多。連續波需要像烏龜爬一樣慢慢掃描(數分鐘到數十分鐘);脈衝波只要幾秒鐘就能完成一次激發與收集,這讓現代儀器可以在短時間內掃描幾百次(Accumulation)來大幅提高訊號雜訊比(S/N ratio)。
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(B) 連續的無線電波或是脈衝波都需要傅立葉轉換將訊號轉成一般可讀圖譜
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解析:錯誤。只有脈衝波(Pulsed wave)需要傅立葉轉換(FT)。連續波掃描時,偵測器讀到的直接就是「頻率 vs 吸光度」的圖譜,不需要轉換;而脈衝波讀到的是極度混亂的「時間域(Time domain)」訊號(稱為自由感應衰減,FID),必須透過傅立葉轉換才能變成我們讀得懂的「頻率域(Frequency domain)」圖譜。
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(C) 每個脈衝波中間需有讓激發的氫核回到基態的緩解時間
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解析:正確答案。脈衝波射出去把氫核激發到高能階後,如果立刻射第二發,氫核根本來不及掉回基態,就會產生「飽和效應(Saturation)」,導致後面完全測不到訊號。因此,兩個脈衝之間絕對需要留下一段「緩解時間(Relaxation delay / Relaxation time)」,讓氫核釋放能量、回到基態,才能進行下一次激發。
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(D) 用脈衝波所測得的圖譜不能使用氘代溶劑當內標
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解析:錯誤。不論是 CW 還是 Pulsed-FT,為了鎖定磁場(Locking)以及校正化學位移(基準點),通通都必須使用氘代溶劑(如 $\text{CDCl}_3$、$\text{D}_2\text{O}$),並經常加入四甲基矽烷(TMS)作為內標物。
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? 國考秒殺連連看(CW vs FT-NMR)
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看到 連續波(CW) $\rightarrow$ 老古董、慢慢掃、訊號弱、不需要傅立葉轉換。
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看到 脈衝波(Pulsed) $\rightarrow$ 現代主流、瞬間激發、要等緩解時間、絕對需要傅立葉轉換(FT)。