理學院

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學院概況

理學院設有數學系、物理學系、化學系、生命科學系、地球科學系、資訊工程學系6個系(均含學士、碩士及博士課程),及科學教育研究所、環境教育研究所、光電科技研究所及海洋環境科技就所4個獨立研究所,另設有生物多樣性國際研究生博士學位學程。全學院專任教師約180人,陣容十分堅強,無論師資、學術長現、社會貢獻與影響力均居全國之首。

特色

理學院位在國立臺灣師範大學分部校區內,座落於臺北市公館,佔地約10公頃,是個小而美的校園,內含國際會議廳、圖書館、實驗室、天文臺等完善設施。

理學院創院已逾六十年,在此堅固基礎上,理學院不僅在基礎科學上有豐碩的表現,更在臺灣許多研究中獨占鰲頭,曾孕育出五位中研院院士。近年來,更致力於跨領域研究,並在應用科技上加強與業界合作,院內教師每年均取得多項專利,所開發之商品廣泛應用於醫、藥、化妝品、食品加工業、農業、環保、資訊、教育產業及日常生活中。

在科學教育研究上,臺灣師大理學院之排名更高居世界第一,此外更有獨步全臺的科學教育中心,該中心就中學科學課程、科學教與學等方面從事研究與推廣服務;是全國人力最充足,設備最完善,具有良好服務品質的中心。

在理學院紮實、多元的研究基礎下,學生可依其性向、興趣做出寬廣之選擇,無論對其未來進入學術研究領域、教育界或工業界工作,均是絕佳選擇。

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    微型氣相層析儀
    (2013) 簡日昇; Rih-Sheng Jian
    本研究以結合微機電與非微機電技術,開發一部能夠快速分析環境中複雜揮發性有機物的微型氣相層析儀,本研究之主要工作包含:(一) 利用微機電製程之關鍵元件:多段式微前濃縮晶片、微層析晶片以及奈米金-阻抗式感測器,搭配小型氣體幫浦與小型電磁閥,組裝整合出第一代之微小化氣相層析系統,以抽取周圍空氣,並透過除水分子篩與活性碳過濾水氣及背景有機物後,作為系統的載流氣體,不需使用氣體鋼瓶,達到儀器較小體積與輕量化並適合長時間的操作。結果顯示,7種有機氣體可在2分鐘內達到有效分離並由奈米金-阻抗式偵測器偵測之,其儀器偵測下限可達2.6 ng (n-octane)。 (二) 將第一代儀器調整關鍵元件並重新設計,使用多柱狀陣列微前濃縮晶片內含燒結碳膜作為吸附質更換原有之多段式微前濃縮晶片,以及用光游離偵測器取代奈米金-阻抗式偵測器,使整體系統穩定度提高,全系統體積最小達到20 × 10 × 6 cm之第二代原型儀器。6種有機氣體可在2分鐘內達到有效分離並由光游離偵測器偵測之,其儀器偵測下限可達10 ppb (m-xylene)於1.0 L採樣體積。 (三) 本階段開發一部高可靠度之應用型微型氣相層析儀,並以非微機電方式製作高流量採樣模組、快速溫控之毛細管層析分離模組、光游離偵測器,內嵌入式一部平板電腦,功能整合出第三代微型氣相層析儀,實驗結果顯示,隨著快速溫控程式該儀器可在2分鐘內有效分析10種有機化合物,儀器偵測下限值達0.02到 0.36 ppb於1.0 L採樣體積,儀器在超過24小時連續操作下,積分面積相對標準偏差值介於2.2 % (benzene, n=120)到5 % (m-xylene, n=120),且該原型儀器可手持式獨立操作,不需要外接電腦進行控制。 (四) 此原型儀器應用於鄰近工業區之學校與半導體無塵室內,進行現場有機氣體之即時分析,搭配不鏽鋼採樣筒之美國環保署TO-15標準分析方法,採樣結果藉由氣相層析質譜儀進行分析,以提供分析比對。結果顯示,個別分析出的有機化合物可呈現出濃度隨著時間變化之趨勢,學校內濃度範圍介於0.1到4.8 ppb,而無塵室內濃度範圍介於0.3到20 ppb,此數據可提供作為暴露於有機氣體汙染之健康評估;隨著呈現出的實驗結果,此微型氣相層析儀原型儀器證實可應用於有機氣體快速分析與現場環境監測。
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    攜帶式氣相層析儀在化學工業與周界環境之揮發性有機氣體檢測應用
    (2018) 周家麒; Chou, Chia-Chi
      近年來工業快速發展,環境污染事件層出不窮進而增加國人在健康上的隱憂,揮發性有機化合物(Volatile Organic Compounds,VOCs)是在大多數城市環境中普遍存在的主要污染物之一,同時也是光化學反應中的二次污染物之前驅物,因此,如何確認與控管揮發性有機化合物之排放來源,並降低其危害影響是當前重要課題。   本研究致力於將可攜式氣相層析儀 µGC-FID 及 µGC-PID,分別應用在偵測南部工業區及周界環境,µGC-FID 用於偵測台南市政府環境保護局所建議常用的十六種揮發性有機化合物,這些出現在半導體科技與化學產業製程中以及汽機車尾氣排放之污染物當中,除了甲烷、乙苯沒有列入現行法規之內,丙烯醛的偵測下限則是高於容許濃度 0.1 ppm,其餘十三種已達法規所需偵測濃度,而十六種化合物偵測極限範圍介於 0.05 至 0.77 ppm 之間。   而 µGC-PID 則是結合前濃縮裝置,已成功在高雄楠梓加工出口區周界環境進行實地測量,目前已定性出九種揮發性有機化合物,採樣結果濃度皆介在個位數到百位數ppb範圍之內,並且結合氣象資訊及相關性分析,可初步評估污染物來源主要來自於工業區排放,次要則是來自於汽機車尾氣排放,結果顯示,甲基丙烯酸甲酯、乙苯、鄰二甲苯、丁酮、乙酸丁酯、乙酸乙酯、苯、甲苯及對/間二甲苯等濃度分別在3.9、2.2、7.1、7.6、49.7 ppb之內、4.2 ~ 146.3 ppb、3.3 ~ 5.2 ppb、3.1 ~ 42.1 ppb 及 4.2 ~ 7.9 ppb 之間,然而,這些偵測濃度遠低於現行標準規範,在未來可進行更長時間即時分析,快速累積大量環境分析數據,並且結合統計分析更深入了解污染來源,找出相對應的產業可作為管理空污的參考,使得能夠達到維護大氣環境之外,更能保障工業區內作業人員以及周圍居民的健康。
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    以雲端同步雙層析儀進行揮發性有機氣體污染之連續分析田野調查與數據統計方法研究
    (2017) 黃淑欣; Ng, Shu-Xin
    本研究以雲端同步應用兩台微型氣相層析儀(µGC)即時連續分析 16 天觀音樹林國小的揮發性有機化合物濃度,結合氣象資訊探討樹林 國小受觀音工業區污染的狀況,並採用不同統計方法及污染源計算方 法找出可能污染來源方向。所定量的化合物包含丙酮、乙酸甲酯、丁 酮、正己烷、苯、甲苯和二甲苯,濃度都在個位數到百位數 ppb 範圍。丙酮、乙酸甲酯和丁酮在 µGC-1 的濃度比 µGC-2 高,表示 µGC-1 比較靠近丙酮、乙酸甲酯和丁酮的排放來源;正己烷、苯、甲苯、二 甲苯的濃度是 µGC-2高於 µGC-1,表示 µGC-2 比較靠近正己烷、苯、 甲苯、二甲苯的排放來源。眾多氣象資訊裡以風向為主要影響化合物 濃度的氣象因素,兩台 µGC 的丁酮、正己烷、苯和甲苯主要源自於西 南方,二甲苯主要源自於西北方,兩台 µGC 的丙酮和乙酸甲酯的主要 來源都不同。本研究嘗試從不同的統計方法探討各化合物和各風向的 污染狀況,方法包含相關性分析、集群分析以及主成份分析。在相關 性分析裡,兩台 µGC 的丙酮和乙酸甲酯都呈低度相關;兩台 µGC 的 丁酮、正己烷、苯和二甲苯呈中度相關;兩台 µGC 的二甲苯呈高度相 關。至於集群分析,兩台 µGC 將化合物分為三群,分別為乙酸甲酯一 群、二甲苯一群以及丙酮、丁酮、正己烷、苯和甲苯一群。兩台 µGC 的化合物在主成份分析的結果稍微不同,從化合物的成分矩陣得知,兩台 µGC 的乙酸甲酯有來自西南風和西北風的貢獻;丁酮、正己烷、 苯和甲苯主要由西南風貢獻;二甲苯主要來自西北風的貢獻;µGC-1 的丙酮來自西南風的貢獻較高,µGC-2 的丙酮貢獻則跟西南風的貢獻 較低。除了統計,本研究亦採用污染源機率分佈方法計算各化合物的 高污染源機率方向,丙酮、乙酸甲酯、丁酮、正己烷、苯和甲苯在西 南和東南方都有污染源機率,只是西南方的機率較高,而且每個化合 物高機率的角度有所不同;二甲苯的污染最高機率來源是西北方。從 以上結果知道,本研究方法得以在短時間內得到大量數據作統計分析 以及計算污染源機率分佈得到不同化合物和風向的關係,這些結果可 作為後續空污管理的參考。
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    微型氣相層析儀應用於揮發性有機氣體之現場即時分析研究
    (2015) 王澤諭; Wang, Tse-Yu
    本研究將已經開發完成的微型氣相層析儀應用於半導體無塵室以及工業區鄰近鄉鎮地區8個採樣點,同時與國立臺灣大學職業工業安全與職業衛生系合作將儀器架設於車上成為可移動式監測站。利用微型氣相層析儀進行現場有機氣體之即時連續分析並於半導體無塵室時利用不鏽鋼採樣筒採樣8個小時,於鄉鎮地區8個採樣點使用不鏽鋼採樣筒以及吸附管並且採樣1天後送至工業技術研究院以氣相層析質譜儀分析進行定性及定量,並提供比對。 本研究結果顯示,微型氣相層析儀分析出的有機化合物可呈現濃度隨時間變化之趨勢,在無塵室的部份,我們分離出六種有機氣體,濃度0.8 ppb到343.9 ppb,在鄉鎮地區監測部分,我們選擇了五種重要氣體做分析,濃度0.05 ppb到8.2 ppb,透過微型氣相層析儀於短時間可以分析大量的數據並提供人員作統計分析,協助追溯其氣體原因。