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成大研發快訊 - 文摘 成大研發快訊 第三卷 第八期 - 2008年三月二十一日 [ http://research.ncku.edu.tw/re/articles/c/20080321/1.html ] 微波平面雙頻濾波器的合成 蔡智明 * ,李鴻銘 國立成功大學電腦與通信工程研究所 Email: [email protected] IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 53, no. 11, pp. 3429-3439, Nov. 2005. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 55, no. 5, pp. 1002-1009, May 2007. 年來,快速發展的手機及無線區域網路提供了方便及無所不在的 無線通訊服務,而雙頻的功能更是增加了通訊品質的可靠度。例如雙 頻手機能900 MHz1800 MHz兩頻帶中選擇最暢通的通道提供 通話服務,而無線區域網路在IEEE 802.11的規範下,亦有2.4 GHz5.8 GHz兩頻帶可供選擇。因此,在無線電發射機與接收機之射頻電路 的前端中,雙頻濾波器成為關鍵性的元件。一般而言,雙頻系統使用 之濾波器為兩個單頻濾波器經過適當的連結而成,然而這樣的作法使 得電路面積及成本均會倍增,因此如何設計具有雙頻特性的單一結構 濾波器是相當具有吸引力的。目前廣泛應用於微波電路的平面式濾波 器,如微帶線、帶線濾波器,因為其本身為傳輸線結構而使得頻率響 應具有週期性的效果,如能適當地調整週期出現的通帶響應,便能達 到預期的雙頻帶特性。 1 of 6

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成大研發快訊 - 文摘

成大研發快訊 第三卷 第八期 - 2008年三月二十一日 [ http://research.ncku.edu.tw/re/articles/c/20080321/1.html ]

微波平面雙頻濾波器的合成 蔡智明*,李鴻銘 國立成功大學電腦與通信工程研究所 Email: [email protected] IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 53, no. 11, pp. 3429-3439, Nov. 2005. IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 55, no. 5, pp. 1002-1009, May 2007.

近年來,快速發展的手機及無線區域網路提供了方便及無所不在的無線通訊服務,而雙頻的功能更是增加了通訊品質的可靠度。例如雙頻手機能夠在900 MHz及1800 MHz兩頻帶中選擇最暢通的通道提供通話服務,而無線區域網路在IEEE 802.11的規範下,亦有2.4 GHz及5.8 GHz兩頻帶可供選擇。因此,在無線電發射機與接收機之射頻電路的前端中,雙頻濾波器成為關鍵性的元件。一般而言,雙頻系統使用之濾波器為兩個單頻濾波器經過適當的連結而成,然而這樣的作法使得電路面積及成本均會倍增,因此如何設計具有雙頻特性的單一結構濾波器是相當具有吸引力的。目前廣泛應用於微波電路的平面式濾波器,如微帶線、帶線濾波器,因為其本身為傳輸線結構而使得頻率響應具有週期性的效果,如能適當地調整週期出現的通帶響應,便能達到預期的雙頻帶特性。

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圖一、a:傳統半波長均勻阻抗諧振器;b、c:步階阻抗諧振器。 最近有許多研究致力於應用步階阻抗諧振器的雙頻濾波器設計,常見的半波長步階阻抗諧振器如圖一所示。傳統的諧振器設計為一段均勻阻抗的傳輸線,其第二諧振頻率為第一諧振頻率的兩倍。然而在步階阻抗諧振器設計當中,傳輸線段之阻抗並非完全均勻,適當調整傳輸線的阻抗及長度即能控制兩諧振頻率的比例。不過這些研究多著重於如何設計電路,使兩個通帶落於所要求的頻率處,相對地較少探討如何分別控制兩通帶的頻寛,嚴謹來說,這樣的濾波器設計方法並不完整。為了完全控制雙頻濾波器兩通帶的中心頻率及頻寛,本研究提出新型的濾波器結構,依據給定的規格,這新型的濾波器便能由分散式網路合成技術精準地設計出來。

圖二、廣義濾波器結構。 圖二為廣義的濾波器結構,其中包含諧振器Y及倒轉器J。在傳統濾波器設計理論中,諧振器的特性可由諧振頻率及斜率參數(slope parameter)描述,再依據濾波器規格計算諧振器之間的倒轉器所需之值。因此,為了能自由調整兩個諧振頻率和在兩諧振頻率上的斜率參數等四個設計參數,諧振器必須至少有四個自由變數才能具有雙頻的特性。在本研究中,我們提出三種型態之雙頻濾波器結構,如圖三所示,分別稱之為I

型、II型及III型雙頻濾波器,此濾波器結構包含雙頻諧振器(圖三中的傳輸線段)及雙頻倒轉器(圖三中的J、K)。每個諧振器主要由兩段傳輸線構成,I型、II型及III型諧振器分別為兩段開路線段(open stub)並聯、兩段開路線段串聯以及開路和短路線段(short stub)並聯。諧振器中兩段傳輸線的阻抗、長度等四個自由變數,便能利用來設計所需要的諧振頻率及斜率參數。值得注意的是,本研究依據傳統濾波器設計理論,提出和傳統單頻濾波器類似的雙頻濾波器結構,不僅所須元件數量及電路所佔之面積沒有增加,在理論推導上,亦較以往的雙頻濾波器研究嚴謹。

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圖三、雙頻濾波器結構:(a) I型、(b) II型及(c) III型濾波器。

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圖四、雙頻倒轉器結構:(a) I型倒轉器及(b) (c)應用於II型和III型濾波器之步階阻抗耦合線結構。 本研究的另外一個重點為雙頻倒轉器的設計,我們過去的研究發現,雙頻倒轉器扮演關鍵性的角色,它主宰了雙頻濾波器的頻寛響應及電路實現的難易。最簡單的倒轉器結構為一條四分之一波長的傳輸線,然而它僅適合於單頻濾波器的應用中。為了使倒轉器符合雙頻的特性,其在結構上較單頻倒轉器複雜,另外倒轉器的結構必須考慮是否能合相鄰的諧振器相互結合。圖四為我們所提出的三種雙頻倒轉器,分別應用於I

型、II型及III型雙頻濾波器之設計中。I型倒轉器為在一傳輸線兩端各並聯一開路線段,而II、III型倒轉器為步階阻抗耦合線結構。和雙頻諧振器設計方法類似,這些倒轉器中傳輸線的阻抗及長度可用來調整達到

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雙頻的特性。I型倒轉器兩端的開路線段長度和兩側相連結的諧振器開路線段長度相當接近,因此可將其相互結合。II、III型倒轉器所使用的步階阻抗耦合線本身包含雙頻倒轉器結構及兩側相連結的諧振器所需之開路、短路線段,因此相當適合應用於II、III型雙頻濾波器之設計。

圖五、典型的I型濾波器之傳輸響應。 關於這三種雙頻濾波器型態性能的比較,我們發現I型及II型濾波器有通帶中心頻率比例的限制。例如圖五為I型雙頻濾波器典型的傳輸響應,頻率分別在fz1、fz2及fz3的三個傳輸零點將兩個通帶分隔開,其中fz3為fz1的三倍,因此I型雙頻濾波器的第二通帶和第一通帶的中心頻率比不能超過三,而II型雙頻濾波器亦有相同的限制。另外我們觀察到I型濾波器在低頻及高頻的部份具有低通和高通之響應,當通帶中心頻率比提高時,兩通帶會向低通和高通的響應靠近而造成截止能力降低,II型濾波器則改善這方面的問題。雖然II型濾波器無低通和高通響應的影響,但是兩通帶頻寛最大的比例會隨著中心頻率比的提高而下降,例如當通帶中心頻率比接近三時,兩通帶最大絕對頻寛比會降低至接近一。因此在設計I、II型濾波器之前,必須詳細檢視濾波器規格是否超過這些限制。III型濾波器則改善上述I、II型濾波器的缺點,其兩通帶中心頻率比並沒有限制,理論上可達到無限大。雖然III型濾波器亦有通帶頻寛比的限制,但相較II型濾波器而言已寛鬆許多,實際上已能符合大部份應用的需求。另外III型濾波器在電路尺寸的表現上也較I、II型濾波器優異,在相同的規格下,III型濾波器的電路尺寸大約為I、II型濾波器的三分之二。

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圖六、(a) I型、(b) II型及(c) III型雙頻濾波器實現電路結構。

圖七、(a) I型、(b) II型及(c) III型雙頻濾波器模擬與量測結果比較。 I~III型雙頻濾波器實現電路結構如圖六所示,其規格皆為三階柴比雪夫濾波器。這三個雙頻濾波器實現方式並不相同,其中I型濾波器以微帶線結構實現,II型濾波器為多層電路板堆疊而成之帶線結構,而III型濾波器亦為帶線結構,以低溫共燒陶瓷技術製作而成。I型濾波器兩通帶中心頻率為1 GHz及1.5 GHz,頻寛皆為10%;II型濾波器兩通帶中心頻率為2.45 GHz及5.25 GHz,頻寛分別為5%和4.5%;III型濾波器通帶中心頻率亦為2.45 GHz及5.25 GHz,頻寛皆為4%。圖七為這三個雙頻濾波器的模擬與量測響應,可以發現量測結果和預期響應相當一致。 本研究提出三種新型態之雙頻濾波器結構,能依據傳統的濾波器設計理論嚴謹地設計雙頻諧振器及雙頻倒轉器。在我們的研究中,我們發現I型和II型濾波器在兩通帶中心頻率和頻寛的比例有規格上的限制,因此在電路設計之前必須檢視濾波器規格是否在合理範圍之內。然而III型濾波器則改善這些缺點,在實現電路的尺寸上,亦較為縮小,大約為I、II型濾波器的三分之二。最後實際電路的量測結果成功地驗證本研究所提出的雙頻濾波器合成方法的可行性。

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成大研發快訊 第三卷 第八期 - 2008年三月二十一日 [ http://research.ncku.edu.tw/re/articles/c/20080321/2.html ]

氧化劑對銅/鉭電偶於化學-機械拋光下之伽凡尼行為的影響 潘思蓉、陳瑞琴、蔡文達*

國立成功大學材料科學及工程學系 *連絡作者: [email protected] (published in J. Electrochemical Society, Vol. 153(6), pp. B193-B198, 2006. (SCI))

前言

為達到全面平坦化的要求,化學機械拋光法(chemical-mechanical polishing,

CMP)在銅金屬化製程中是極其關鍵性的技術。雖然銅的CMP製程較傳統製程有諸多好處,例如可同時平坦化不同材料、不使用有毒氣體、可進行乾蝕刻等。然而現階段製程中仍然存在一些不利的因素影響CMP的效率,其中之一為在微電子元件中不同金屬間直接接觸的伽凡尼(galvanic)效應,如果兩者緊密接合後在CMP研磨液中呈現出不同的電化學性質,則其伽凡尼效應對CMP效率的影響將變得十分重要且不容忽視。本研究乃探討不同氧化劑(H2O2、KIO3及Fe(NO3)3)對銅/鉭電偶伽凡尼行為的影響,並進一步對面積比例造成極性轉換的現象加以了解。 電化學試驗 電化學試驗環境分為靜置狀態與CMP狀態兩種;電解質為含有0.01 M Na2SO4水溶液及1 wt% Al2O3的研磨粒子所組成的研磨液;採用之三種不同氧化劑種類及濃度分別為10 vol% H2O2、0.1 M KIO3以及0.1 M Fe

(NO3)3,其相對應之pH值分別為4.8、5.7及1.5。電化學試驗在含有電化學測試槽之自行設計及製作的CMP研磨機台上進行,其裝置示意圖如圖1所示。利用零電阻安培計(zero resistance ammeter, ZRA)用來量測靜置狀態及CMP狀態下的伽凡尼電流(Ig),外部電線連接方向為銅到鉭,Ig符號為正表示銅是陰極。

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圖1 量測銅/鉭電偶開路電位及伽凡尼電流之CMP裝置示意圖

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圖2 鉭在添加不同氧化劑研磨液且靜置狀態下的動電位極化曲線。 氧化劑對開路電位之影響 圖2為鉭在添加不同氧化劑研磨液組成中的動電位極化曲線。由圖3得知,鉭的腐蝕電位因Fe(NO3)3的添加而明顯的增加,顯然Fe(NO3)3的添加對鉭的鈍化有更有效的幫助。在CMP狀態下,銅、鉭在不同氧化劑研磨液中的OCP如圖3所示。

圖3 於CMP狀態下,於0.01 M Na2SO4 + 1 wt% Al2O3研磨液中添加不同氧化劑對未耦合銅/鉭開路電位隨時間變化曲線圖。(a) 10 vol% H2O2、(b) 0.1 M KIO3, 及(c) 0.1 M Fe(NO3)3。 由圖3(a)及(b),銅在添加H2O2和KIO3研磨液中的OCP仍然高於鉭。相較於靜置狀態下,銅和鉭的OCP有因研磨而略微降低的現象。觀察圖3(c),在添加Fe(NO3)3研磨液中銅的OCP維持在大約+85 mV且略高於靜置狀態,鉭在CMP初期的OCP約為-50 mV,比銅的OCP來得低。不過,當CMP繼續時,鉭的電位迅速增加並且最終變得比銅的高,如圖3(c)所示。

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圖4 在CMP過程及其後靜置狀態下,於0.01 M Na2SO4 + 1 wt% Al2O3研磨液中添加不同氧化劑對銅/鉭電偶之伽凡尼電流隨時間變化情形。(1) 10 vol% H2O2、(2) 0.1 M KIO3及(3) 0.1 M Fe(NO3)3。 氧化劑對銅/鉭電偶伽凡尼電流之影響 在添加不同氧化劑的研磨液中,銅/鉭的伽凡尼電流如圖4所示,曲線1及2分別為添加10 vol% H2O2和0.1

M KIO3氧化劑且在CMP狀態下銅/鉭(面積均為4.9 cm2)伽凡尼電流隨時間的變化。於此兩種研磨液中,負的電流顯示銅是陰極,鉭是陽極。曲線1及2亦顯示在CMP持續600秒及靜止後銅/鉭電偶的伽凡尼電流隨時間的變化,在此兩種溶液中,負的伽凡尼電流意指鉭在CMP結束仍為陽極。圖4中曲線3是添加0.1 M Fe

(NO3)3時,銅/鉭伽凡尼電流隨時間變化的結果。CMP初始階段,負的電流顯示鉭是陽極,不過在極短時間後,鉭的電流減小至零變成正電流,由圖4(c)得知此極性的轉換明顯是因鉭表面鈍化所造成的。 銅/鉭電偶面積比對伽凡尼電流之影響 在分別含10 vol% H2O2和0.1 M KIO3的研磨液中,面積比對於銅/鉭偶合電極之伽凡尼電流密度的影響示於圖5和圖6。不論面積比為何,鉭均為陽極。值得注意的是,銅/鉭面積比為5:1的伽凡尼電流密度比面積比為1:1的高,此結果顯示陰極面積增加會加速陽極的溶解。

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圖5 於10 vol% H2O2 + 0.01 M Na2SO4 + 1 wt% Al2O3 研磨液中,在靜態及CMP過程中,銅/鉭面積比對其伽凡尼電流密度之影響。

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圖6 於0.1 M KIO3 + 0.01 M Na2SO4 + 1 wt% Al2O3 研磨液中,在靜態及CMP過程中,銅/鉭面積比對其伽凡尼電流密度之影響。 結論 Fe(NO3)3的添加會促進鉭在研磨液中之鈍化。在含有Fe(NO3)3的研磨液中,銅鉭的極性會發生轉換的現象。伽凡尼電流的大小和極性取決於銅/鉭面積比。化學機械拋光是半導體產業、電子產業以及光電產業所必採用的製程,瞭解研磨液中添加劑的作用,以及電化學電位差異的影響,可以有效調整製程參數,以達到改善品值的要求。 誌謝

感謝國家科學委員會(NSC 91-2216-E-006-036)在經費上的支持。

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成大研發快訊 第三卷 第八期 - 2008年三月二十一日 [ http://research.ncku.edu.tw/re/articles/c/20080321/3.html ]

變截面非絕熱管中噴霧火焰的傳播 蔡志信a、侯順雄b,*、林大惠c

a修平技術學院 機械工程系 b崑山科技大學 機械工程系 c國立成功大學 機械工程學系 * Email: [email protected] Paper published in Combustion and Flame, Vol. 144, No. 1-2, 1 January 2006, pp. 277-288 (2006)

高活化能近似微擾分析法為瞭解火焰物理特性(the physics of the

flame)的一種重要理論分析技巧。由於近似微擾分析法已成功地應用於燃燒理論分析,使得火焰燃燒特性的了解獲致了極大的進展。因此,吸引了許多研究者積極致力於以近似微擾分析法來分析噴霧(惰性或燃料噴霧)、熱損失(傳導或輻射)、火焰拉伸(flame stretch)和優先擴散(preferential diffusion)等效應對穩態火焰傳播(flame propagation)

的影響。且此一主題之有系統文獻回顧和評論文章亦已出版發行。火焰在變截面管(ducts with cross-sectional area)中的傳播現象是很有趣的物理問題,更實際應用於諸多燃燒設備中。一維流場中橫截面積的改變會引發火焰拉伸效應。若流場截面積改變為漸擴(divergent),則為正拉伸(positive stretch)流場;反之,若流場截面積改變為漸縮(convergent),則為負拉伸(negative stretch)流場。因此,藉由一維橫截面積的改變,能夠完整探討正、負拉伸和Le數的耦合效應對預混火焰燃燒特性的影響。但此一主題的研究仍十分匱乏,相關的文獻僅侷限於單相氣態火焰的分析。由於液態燃料噴霧廣泛地使用於各種燃燒裝置,故探討液態噴霧(液態燃料量、液滴半徑大小)、外部熱損失、火焰拉伸和Le數等參數之間相互作用所產生的重大影響,對稀薄噴霧火焰在非絕熱變截面管中的熄滅分析是極為重要的。然而,相關的研究尚付之闕如,而這也正是本文主要的研究動機與目的。

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圖一、(a) 完全預蒸發噴霧燃燒模式(CPM);(b)部分預蒸發噴霧燃燒模式(PPM)。 本文將探討因橫截面積變化所引起之火焰拉伸(flame stretch)、液態燃料量、噴霧液滴半徑大小、Le數和外部熱損失這五項參數對噴霧火焰的重要影響。研究中採用高活化能近似微擾分析法,界定完全預蒸發(圖1a)和部分預蒸發(圖1b)兩種噴霧燃燒模式,分析承受正拉伸(一維截面積漸擴流場)或負拉伸(一維截面積漸縮流場)作用的預混火焰,受到流場中均勻噴入單一分佈之可燃噴霧、優先擴散(Le數不等於1)和上游外部熱損失的影響,以探討兩相稀薄噴霧火焰的熄滅和燃燒特性。內部熱傳(internal heat transfer)來自於油滴吸熱蒸發氣化的過程,會受到液態燃料噴霧量和初始油滴半徑的影響。對於含燃料噴霧的貧油甲醇火焰,液滴於火焰上游區吸熱而蒸發,雖會造成熱損失,但產生的二次可燃氣參與燃燒反應而釋放出更多熱量,故整體而言為內部熱獲得(internal heat gain);反之,對於含燃料噴霧的富油甲醇火焰,液滴於火焰上游區吸熱而蒸發,會造成熱損失,且產生的二次可燃氣,其角色如同惰性氣體,並不會參與燃燒反應,釋放出更多熱量,故整體而言為內部熱損失(internal heat loss)。在一維變截面漸擴管,火焰會承受正拉伸作用;反之,在一維變截面漸縮管,則火焰會承受負拉伸作用。結果顯示貧油甲醇噴霧火焰(Le > 1)的燃燒強度會隨著液態燃料量的增加(圖二)或油滴半徑的減小而增強(圖三);相反地,富油甲醇噴霧火焰(Le < 1)的燃燒強度會隨著液態燃料量的增加(圖四)或油滴半徑的減小(圖五)而減弱。負拉伸作用增強Le > 1火焰,但減弱Le < 1火焰;反之,正拉伸作用減弱Le > 1火焰,但增強Le < 1火焰。如圖二和圖四所示,當外部熱損失為零,承受負拉伸作用的Le > 1火焰或正拉伸作用的Le < 1火焰,不會出現熄滅現象。不管有無外部熱損失,承受負拉伸作用的Le < 1火焰或正拉伸作用的Le > 1火焰,增大火焰拉伸效應,會導致火焰熄滅。如圖五所示,當液態燃料量和液滴半徑兩者均足夠大時,富油甲醇噴霧火焰(Le < 1)會出現S型熄滅曲線。C型熄滅曲線主要由外部熱損失和火焰拉伸效應所控制;而S型熄滅曲線則主要受到內部熱損失的效應所主宰。

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圖二、完全預蒸發噴霧燃燒模式(CPM)之貧油甲醇噴霧火焰(Le > 1),在不同噴霧量(γ)和外部熱損失下,火焰傳播質量流 ( )和火焰拉伸(Γ)的變化關係圖。

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圖三、部分預蒸發噴霧燃燒模式(PPM)之貧油甲醇噴霧火焰(Le > 1),在固定的外部熱損失 =0.15和不同液滴半徑 ( )下,火焰傳播質量流 ( )和火焰拉伸(Γ)的變化關係圖。

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圖四、完全預蒸發噴霧燃燒模式(CPM)之富油甲醇噴霧火焰(Le< 1),在不同噴霧量(γ)和外部熱損失下,火焰傳播質量流( )和火焰拉伸(Γ)的變化關係圖。

圖五、部分預蒸發噴霧燃燒模式(PPM)之富油甲醇噴霧火焰(Le < 1),在固定的外部熱損失 =0.05和不同液滴半徑 ( )下,火焰傳播質量流 ( )和火焰拉伸(Γ)的變化關係圖。

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貨主使用定期海運業網際網路服務意願之研究—結構方程模式之應用 呂錦山 國立成功大學交通管理科學系 Email: [email protected] published in the European Journal of Operational Research (2007), 180 (2), 845-867.【SCI, Impact Factor = 0.824 Rank 19/56 in the Category of Operations Research and Management Science】

隨著網際網路(Internet)及全球資訊網(World Wide Web, WWW)的快速發展,電子商務之應用,如電子購物、電子銀行、企業間製造資訊共享服務、企業對企業的快速回應系統等,已成為企業提升競爭力重要的指標,從發展趨勢可知網際網路服務對定期海運業而言,亦是一重要且值得探討的課題。然當網際網路已漸廣泛運用並在其他相關產業探討之際,實務上,航商與貨主間透過網際網路的商業往來,在台灣地區應用仍十分有限,僅限於貨櫃追蹤與船期等相關資料的查詢功能,尚談不上有實際的交易活動,其中仍存在有些問題尚未解決,如法律、安全與技術問題等,而使貨主在使用定期海運之網際網路服務仍躊躇不前。雖然已有許多文獻對網際網路服務的問題做一詳細探討 (Lucas and Spitler, 1999; Premkumar and Roberts,

1999; Olson and Boyer, 2003),可做為本研究之參考。然從貨主之觀點,探討定期貨櫃航商網際網路服務,在運輸與海運相關的研究並不多見。因此,本研究應用科技接受模式(Technology Acceptance Model,

TAM),目的在探討影響託運人使用定期貨櫃航商網際網路服務意願之因素,此研究結果可作為航商發展網際網路服務營運上之參考。 從研究方法之觀點,本研究是採用結構方程模式(Structural Equation Modeling, SEM)的方法,SEM已被廣泛應用在相關的領域研究,包括資訊管理(Etezadi-Amoli and Farhoomand, 1996)、物流(Dunn et al.,

1994; Stank, et al., 2001)、行銷(Steenkamp and Baumgartner, 2000)、心理 (Agho et al., 1992; Shen et

al., 1995)與觀光管理(Reisinger and Turner, 1999)等。SEM也漸近被應用在作業管理(Operations

Management)的研究(Koufteros, 1999; Shah and Goldstein, 2006),然從作業研究(Operations Research,

OR)的觀點,則較少相關的研究探討,由於SEM可提供變數間關係的分析,將有助於OR研究人員進行決策分析與理論建構的基礎。 定期航商網際網路服務是屬於企業對企業(Business to Business, B2B)的模式,與一般企業對個別顧客(Business to Customer, B2C)網站有所區別。由於目前關於航商網際網路服務相關的文獻較為缺乏,Jeffery (1999)僅分析海運相關產業的網際網路服務內容,但並沒有探討影響貨主使用航商網際網路服務的因素。定期航商網際網路服務基本上可分為靜態及動態兩大類。靜態服務屬性意指航商網站上所提供的一些資訊,貨主可經由瀏覽網頁的方式,吸收對企業體有助益的訊息,如市場資訊、產業資訊、船隊介紹、航線資訊等項目,廣泛地來說,一些幫助貨主在使用網站時,能更加方便的擷取、獲得所需資源的支援活動,如雙語服務、其他連結、服務諮詢等方面,亦包含在靜態服務屬性的範圍之內。而動態服務屬性涉及航商網站上有關線上交易、查詢以及幫助使用者能更方便地利用網站上的資源的屬性,共分為虛擬實境、貨櫃追蹤、船舶追蹤、船期查詢、線上詢價、線上訂艙、電子提單、線上支援以及下載服務等類。 儘管航商能提供很好的網際網路服務設備與功能,然貨主並不一定會去使用它,從貨主觀點,影響其使用

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航商網際網路服務的因素包括有安全、成本、技術、法規、公司資源、主管支持度與組織等項的考量。由於網際網路服務屬資訊科技的一種,過去相關研究常應用不同的科技接受模式去解釋企業或消費者使用新科技的行為(Olson and Boyer, 2003; Eastin, 2002; Venkatesh and Davis, 2000; Agarwal and Prasad,

1999; Davis et al., 1989)。較受廣泛應用的理論有理性行為理論(Theory of Reasoned Action, TRA)、計劃行為理論 (Theory of Planning Behavior, TPB)與科技接受模式(Technology Acceptance Model, TAM)。Ajzen and Fishbein (1975)提出TRA模式,主要是透過態度與行為意願來瞭解使用者的行為,TRA主張使用者的實際行為受其信念、態度、主觀規範與行為意願直接或間接的影響。而TPB則是由Ajzen (1985)所提出,認為使用者的行為會受到態度、主觀規範與認知行為控制的影響,增加了認知行為控制的變項。Davis (1989)同樣以TRA為基礎,提出TAM模式,其認為外部變數會直接影響到顧客使用新科技「認知有用性」與「認知易用性」;而「認知易用性」會影響到「認知有用性」;而「認知有用性」與「認知易用性」兩者都會影響「態度」,進而影響「行為意願」,最後影響到「實際行為」,重要的論點在於發現使用者對新科技認知的知覺有用與知覺易用性是決定使用科技主要的決定因素。本文以TAM模式為理論基礎,除了考量使用者(貨主)對航商網際網路服務「認知易用性」與「認知有用性」對「使用意願」之影響因素外,並增加一「認知安全性」因素。安全因素主要的考量是在線上交易流程中,個人或公司的資料隱密性是否能被保障,許多研究指出網路交易及隱私安全性的重要性(Suh and Han, 2003; Belanger et al.

2002; Miyazaki and Fernandez, 2001; Hoffman et al., 1999; Kalakota and Whinston, 1996),是影響使用者是否會採用網際網路服務重要的因素之一。根據以上之文獻,本文研究假設分述如下:

● H1:貨主對航商所提供的網際網路服務「認知安全性」對其「使用意願」會有正向的影響● H2:貨主對航商所提供的網際網路服務「認知安全性」對「認知有用性」會有正向的影響● H3:貨主對航商所提供的網際網路服務「認知安全性」對「認知易用性」會有正向的影響● H4:貨主對航商所提供的網際網路服務「認知易用性」對「認知有用性」會有正向的影響● H5:貨主對航商所提供的網際網路服務「認知易用性」對「使用意願」會有正向的影響● H6:貨主對航商所提供的網際網路服務「認知有用性」對「使用意願」會有正向的影響

本文研究方法是以問卷調查方式進行,問卷研擬過程包括調查項目初擬、問卷初稿研擬、專家學者實際訪談與意見彙整,以及進行問卷前測等四個階段。本研究問卷分為二部分:第一部分為填答者與其所屬公司之基本資料;第二部分則為有關影響定期航商網際網路服務之重要性程度問項。在尺度衡量方面,是採用李克特七點式尺度,以1代表非常不重要,2代表不重要,3代表有點不重要,4代表普通,5代表有點重要,6代表重要,7代表非常重要。分析方法是採用SEM,基本上可分為三大步驟,第一步驟是有關探索性的分析,包括有分項對總項相關分析、校正分項對總項相關分析(>0.5)、因素內負荷量分析、整體探索式因素分析、信度分析Cronbach’s alpha ( >0.7),第二步驟為驗証性的分析,包括有收歛效度分析、模式適合度指標與鑑別評估(χ2, nonsignificant, χ2/df < 2, GFI, AGFI, CFI > 0.9, RMSR, RMSEA <0.05,

Standardized residual < 2.58, Modification indices < 4.0, Completely standard change inΛx < 0.4)、區別效度、建構信度(Composite reliability > 0.7, Average variance extracted > 0.5),第三步驟則為最後模式的驗証,同樣須符合前面的適合度指標與鑑別評估與顯著性。 本研究調查對象是根據「經濟部國貿局進出口績優廠商名錄」前500大出口貿易商或製造商為調查對象,由於企業運輸之安排多在船運或進出口業務部門,因此,問卷發放單位是以貨主的「船運暨進出口業務部門」為主。由於13份問卷填答者註明該公司是以空運為主,甚少與航商接觸,總共回收85份有效樣本數為,回收率為17.45%。在填答者的特性方面,在經營型態上以製造商為主,占了回收樣本的88.24%;在貨物種類方面,最多為電機及電器用品,其次為金屬製品、紡織品類較多,三者總共占了全體樣本的48.23%;在填答者的職稱方面,由於船運部門對企業而言,並不是主要之部門,因此填答者多為辦事員、業務人員及課長/副課長,近佔了70%;在營業額方面,大於3千萬美金的公司佔了全體樣本的70.59%。 本研究經由前節所述分析步驟中的探索性與驗証性的分析,最後SEM模式分析結果(見表1):填答者「認知易用性」對航商所提供網際網路服務「使用意願」有正向的影響(C.R.=2.002);同時填答者「認知易用

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性」對「認知有用性」有正向的影響(C.R.= 2.437)。值得注意的是填答者「認知安全性」對「認知易用性」有顯著性的正向影響關係(C.R. = 3.772)。然「認知有用性」與「認知安全性」對「使用意願」及「認知安全性」對「認知有用性」之影響,在本研究中並未獲得統計上之顯著支持。 表1 結構方程模式分析結果

根據以上的結論,對定期貨櫃航商發展網際網路服務,提供下列各項建議: 1. 提升內容豐富度及改善技術水準以提高貨主使用意願

據研究結果顯示填答者對航商網際網路服務「認知易用性」,是影響貨主「使用意願」的重要因素,而「認知易用性」即代表網站的內容,所以業者首先必須致力於不斷及定時更新網站內容,以增加網站資訊的豐富程度,尤其是增進交易資訊的質與量;其次,航商網站必須注意技術方面的問題,須致力提升查詢交易資訊時,網站回覆貨主的速度,讓貨主能很快得到回覆。此外,改善貨主連結至網站的速度,能使其暢通無礙,可定時派遣業務專員幫助貨主測試上網的便利性等技術課題,以及請教及鼓勵貨主與航商雙向溝通,或利用問卷調查方式,瞭解其比較需要的具體資訊內容。 2. 制訂健全之法規規範,以提高託運人交易服務意願

雖然「認知安全性」對貨主「使用意願」之影響在本研究並沒有獲得統計上之證明,但未來如何建立完善的網際網路法規規範,以有效且公平性的保障貨主的權益,可提高貨主對航商所提供之網際網路服務使用意願。 3. 加強網際網路服務技術支援與宣傳網際網路服務所產生之效益

同樣的「認知有用性」對貨主「使用意願」之影響在本研究並沒有獲得統計上之證明,然「認知有用性」中含有成本因素是影響貨主會不會使用航商網際網路服務重要的因素。航商可利用各種媒介或派遣業務員,加強宣導網際網路服務對貨主的好處,尤其可針對使用網際網路服務可節省文件成本、降低文件錯誤率及加快收到提單加以促銷及說明,並隨時提供貨主必要的協助,以增加貨主的使用意願,此外並可主動幫忙貨主測試技術問題,並與貨主內部各部門溝通(如業務部門、船運部門)。 本研究提供給OR領域幾項重要的貢獻:(1) 應用SEM的分析方法,可提供OR研究人員分析並解決行為相關的問題;(2)提供SEM的研究方法與步驟,供後續研究人員參考;(3)建構定期海運業網際網路服務的接受模式。然本文僅限於台灣地區前500大之進出口廠商,後續研究可考量到中小企業的企業。在影響貨主使用航商網際網路服務因素上,未來可考量其他的因素,包括貨主組織與資訊能力、資源與外在壓力等因素。

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成大研發快訊 第三卷 第八期 - 2008年三月二十一日 [ http://research.ncku.edu.tw/re/articles/c/20080321/5.html ]

引發台灣年輕型心肌梗塞的一個重要基因突變 劉秉彥* 陳志鴻 成大醫學中心心臟內科 Journal of Thrombosis and Haemostasis 2006;4:1023-1028

什麼叫做冠狀動脈疾病?大家都知道,我們的心臟,是由心肌構成,它本身像是人體的幫浦一般,可以提供全身所有器官所需氧氣和血液。而心臟本身的血液供應,則來自於由主動脈幹延伸出來的冠狀動脈。冠狀動脈疾病指的就是,因供給心臟血液和養分的冠狀動脈,產生了狹窄或阻塞而導致心肌損傷,所造成的心臟疾病。 冠狀動脈心臟病是盛行率和致死率都相當高的一種疾病,現在因為國人的生活飲食等習慣的日漸西化,使得一些冠狀動脈疾病的危險因子, 包括了高血壓、高血脂、糖尿病、抽煙等發生的比例也逐漸上升,冠狀動脈疾病也就隨著增多,也越來越被社會大眾所重視。 那麼冠狀動脈為什麼會阻塞呢? 從發生的機轉來看,不穩定心絞痛及心肌梗塞,這些冠狀動脈急性病症都有一些類似的共同病理機轉,也就是經由血管內皮細胞的受損,造成粥狀斑塊的潰瘍或破裂,從而活化血液凝結之機能,迅速形成血栓。粥狀斑塊的破裂,通常會引發內皮細胞下層的一些容易導致血栓形成的分子大量釋放於斑塊附近,而這也導致了血小板的堆積,吸附及生長,進而形成了富含血小板的血栓。由這樣的途徑,許多的刺激因子便會造成更大量的血小板附著,而血栓可能會漸漸變大。隨後凝血纖維蛋白漸漸形成,它會網住紅血球,最後整條血管都塞住使得血流中斷,而形成心肌梗塞;如果血管的血栓只有部分塞住,或只是暫時塞住,就會產生不穩定性心絞痛。事實上每個人體內有許多不同的因子,會影響血栓形成的嚴重程度,也就會影響接下來在臨床症狀的表現;這包括了粥狀斑塊瓦解的程度,血管狹窄的程度,凝血與溶血活性的平衡,血管痙攣的程度,以及側枝循環等等。 由此我們可以想見, 血管硬化最後最嚴重的後果,就是冠狀動脈血流完全被阻斷,導致〝心肌梗塞〞。 心肌梗塞的病人,易因為突然致命的不規則心跳,而有較高的猝死機率。 他們也容易因為大多數心肌細胞受損而有較高的機會心臟功能變差。 對一個心臟科醫師來說, 除了治療急性的心臟病外, 了解什麼樣的病患是高危險群也是很重要的一件事。 在斑塊形成的過程中,低密度脂蛋白的氧化是血管硬化一個起始步驟。接著會產生一些發炎所需的磷脂質,包括了血小板活化因子(PAF) 。PAF藉由一種PAF乙醯水解酶(PAF-AH)來代謝分解。PAF-AH被認為是心肌梗塞的一個危險因子,也稱為PLA2G7,可能藉由分解PAF及氧化磷脂質的催化作用,而在血栓形成及血管硬化中扮演了重要的角色。 PAF-AH在動脈硬化中所扮演的角色還不確定,不過PAF-AH在人跟老鼠的動脈硬化病灶都曾被偵測到,因此被認為有可能是作用在活性氧化脂肪酸。PAF-AH扮演抗動脈硬化角色的事實,是在某些動物實驗的模型中,合成注射入動物體內的 PAF-AH顯示出抗發炎的特性。此

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外在易動脈硬化〔缺乏apoE〕的老鼠, 過度表現PAF-AH可以減少巨嗜細胞附著在主動脈上,進而抑制泡沫細胞的形成,減少粥狀動脈硬化。 PAF也曾經被認為是活化磷脂酶A2(PLA2)的訊息傳遞過程中的產物。分泌型第二型的PLA2(sPLA2) ,在不同的發炎疾病的病理機制,扮演了顯著的角色。我們過去曾報告過,在冠心症的病人血漿中的sPLA2的濃度也較高,甚至可以當作預後因子。在我們先前的研究中顯示,那些有較高sPLA2濃度的冠心症病人,在心導管的介入性治療後其預後仍然較差, 是屬於高危險群。 基因研究是說明某些生物標記與重要疾病關係的最好方法之一。通常我們的基因背景遺傳是源自於雙親的染色體,而人類個體之間經常會存在一些差異性。這些差異有些是功能性的突變,但通常是非功能性的。如果在一個很大的族群樣本中,這種差異比例高於百分之一的時候,學術上我們稱之為多型性變異。基因的多型性變異可以存在於驅動區,exon區,但有些會存在intron區。如果基因的多型性變異在活體或細胞實驗中都是有功能性的,會改變某些生物標記或蛋白表現時,我們就可以很清楚的說明這個疾病和該蛋白質或基因的關係。 舉例來說,我們已經研究出台灣人年輕早發性心肌梗塞,和一個叫做第三型間質金屬蛋白酶(MMP3)的酵素基因驅動區的多型性變異有強烈相關。這個酶與膠原蛋白的被分解程度有關,因此會影響前述血管硬化所形成的斑塊在血管內的穩定度。有些細胞如果帶有這種基因突變,多型性變異就會影響這個酵素的表現。病人如果有這種多型性變異,他血中的組織蛋白的濃度就與沒有這種變異的人不同。不過濃度改變與疾病發生之間究竟哪個是因?哪個是果?還沒有定論。 因此,我們也有興趣在PAF-AH基因常見的多型性變異報告中, 到底哪些基因改變在台灣族群上是有意義的呢?是否和病人冠狀動脈疾病 血管硬化的嚴重程度有所關聯? 回顧過去文獻,包括Val279Phe及Ala379Val在內的幾種PAF-AH的基因多型性變異,被報告會影響PAF-

AH活性及增加PAF及sPLA2的濃度。他們與冠心症之間的相關性,在西方或日本都有被報告過。無論如何,這些多型性變異在台灣人的族群中,在年輕型心肌梗塞(發病時間小於45歲)的發病過程所扮演的角色、對PAF-AH的活性功能的影響、或是動脈硬化的嚴重程度,都還沒有被完整的報告出來。因此我們假設有這種基因缺陷的人,會有較低的PAF-AH活性,進而導致sPLA2活性增加,因此容易有更嚴重的血管硬化或是年輕型心肌梗塞 。 我們研究了200位在46歲前發生所謂年輕型心肌梗塞的病人,及200位年紀、性別相符的對照組。首先,我們利用DNA PCR 及酵素切除的檢驗方法,檢測基因在上述位置的突變率。同時,為了研究他們冠狀動脈血管硬化的程度, 我們做了PAF-AH的活性測試,以及冠狀動脈的血管攝影。我們發現在年輕型心肌梗塞病人,位於exon 11上的 PAF-AH,在379胺基酸位置上若 Valine取代了Alanine時,會有較高的心肌梗塞機會。而在此同時,帶有Valine胺基酸的基因也會有較低血漿中的PAF-AH活性(圖一),甚至有較嚴重的冠狀動脈硬化程度(圖二)。 多因子回歸分析後顯示這個基因突變獨立於高血壓 、抽煙及糖尿病,是獨立而且十分重要的年輕型心肌梗塞的危險因子。

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圖1: 基因變異與表現形相關性: 在血小板活化因子多形性變異和血漿活性之相關性。 (A) : 血小板活化因子多形性變異和血漿血小板活化因子acetylhydrolase活性之相關 (B) :血小板活化因子多形性變異和分

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泌磷脂酶A2血漿活性之相關。

圖2: 血小板活化因子多形性變異和冠狀動脈粥樣硬化嚴重程度之相關性。 (A) : 血小板活化因子多形性

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變異acetylhydrolase A379V基因的V基因和冠狀動脈粥樣硬化之程度有關。 (B) :高的冠狀動脈粥樣硬化程度比分(>5)病患個體呈現血漿血小板活化因子acetylhydrolase較為低的活性。 在這個基因與疾病的相關性研究中,我們得到下面的結論: 在台灣人族群中,PAF-AH基因變異,與年輕型心肌梗塞,有顯著的相關。這個多型性變異很明顯與PAF-AH的活性,及冠狀動脈血管硬化程度有關。進一步,我們將探討有關藥物治療與此基因的交互作用,以及環境因子與此基因的相關性。如此在面對這群高危險病患時,能有最佳的藥物選擇,及採取有效的預防措施,達成真正病患個人化治療及預防的理想目標。

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成大研發快訊 第三卷 第八期 - 2008年三月二十一日 [ http://research.ncku.edu.tw/re/articles/c/20080321/6.html ]

砷化物在癌症的雙重角色 黃暉升 醫學檢驗生物技術學系 Cellular Signalling 18: 244 – 255, 2006; Journal of Biomedical Science 13: 113–125, 2006

砷化物是眾所周知的環境汙染物,流行病學的研究證據顯示長期暴露在含有砷的飲用水會導致神經病變、肝臟損傷、糖尿病、周邊血管病變(如:烏腳

病),以及增加罹患皮膚癌、膀胱癌、腎臟癌、肺癌及大腸癌的風險。然而,三氧化二砷已經被用於醫療用途超過2400年了,如:它可以有效的利用在傳統中醫治療急性骨髓前白血病、梅毒及牛皮癬;除此,在體外的細胞實驗也發現它不僅可以抑制骨髓白血病、多發性骨髓癌、淋巴瘤、淋巴性白血病細胞的生長或促進其細胞凋亡以外,對於一些實質性腫瘤細胞株也有相同的作用,如:攝護腺癌、子宮頸癌、膀胱癌、卵巢癌、大腸癌及胃癌等。最近也有報告指出低濃度的三氧化二砷可以促進腫瘤生長或血管新生;而高濃度的三氧化二砷則可以促進肝癌細胞的凋亡,也就是說,砷化物在癌症所扮演的角色是一刀的兩面。因此,我們非常有興趣去釐清其在致癌與治療上的機轉。

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圖一、ERK及JNK路徑在A431細胞內對三氧化二砷所激活的p21表現有相反的貢獻度。三氧化二砷激活抑癌基因p21的表現所導致的細胞死亡乃經由EGFR-Ras-Raf-ERK路徑;反之,MEKK-JNK路徑卻扮演著負向調控p21的角色。 細胞週期主要是受到一群調控蛋白質謂之cyclin及CDK所控制,此CDK激酶的活化需要cyclin的結合,其抑制作用則受到CDKI的調節;抑癌基因p21就是一種CDKI,可以抑制許多cyclin-CDK複合物,進而導致細胞週期休止或細胞凋亡。 本實驗室要釐清三氧化二砷在p53不活化的人類子宮頸上皮癌細胞A431所調控抑癌基因p21的細胞訊息傳遞路徑。藉著使用基因啟動子分析及DNA與蛋白質親合沉澱試驗,我們證實了c-Src的活化在三氧化二砷

所誘發的訊息傳遞鍊EGFR/Ras/Raf/ERK之前的可能性。更有趣的是,三氧化二砷所調控的抑癌基因p21

的表現至少經由兩條相互結抗的路徑,其一是經由Src-EGFR-Ras-Raf-ERK路徑去激活抑癌基因p21的表現;另外則是藉由JNK活化路徑去抑制抑癌基因p21的表現。而5’端序列切除實驗及單點突變試驗也顯示抑癌基因p21的啟動子上範圍介於-84 bp到-64 bp的Sp1蛋白質結合位置是三氧化二砷所調控的抑癌基因p21

的重要位置。(圖一)

圖二、倒立式相位差顯微鏡的細胞型態觀察。A. A431細胞在20 μM三氧化二砷作用24小時候的型態變化如圖所示。B. 三氧化二砷與ERK抑制劑合併使用下,可避免三氧化二砷對細胞的毒殺作用。C. 三氧化二砷

與JNK抑制劑合併使用下,可促進三氧化二砷對細胞的毒殺作用。細胞原始型態放大400倍的結果。 為了評估三氧化二砷所誘發的ERK及JNK兩條路徑在細胞毒殺所扮演的角色,我們將三氧化二砷與這兩條路徑的抑制劑分別結合刺激A431細胞並觀察細胞外觀的變化。由倒立式相位差顯微鏡放大400倍率的結果,可以觀察到三氧化二砷作用下的細胞和控制組比較起來較圓且已經開始從培養皿上脫落(圖二A,右側);在圖二B可發現前處理20 μM的ERK抑制劑PD98059會降低三氧化二砷對細胞的毒殺作用,細胞變

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圓或脫落的情形也有降低;然而,前處理20 μM的JNK抑制劑SP600125則會增強三氧化二砷對細胞的毒殺作用,細胞變得細長、細胞質內也出現空泡、而細胞膜也失去其完整性(圖二C,中間及右側);此結果與我們用流式細胞儀分析細胞凋亡的結果一致(結果未附)。因此,我們認為MEK及JNK的抑制劑對三氧化二砷所誘導的細胞毒殺作用也有相反的效果。 在癌細胞內誘發CDKI的表現而導致生長休止甚至細胞凋亡是未來一種臨床治療的趨勢。由我們的結果所發現ERK及JNK路徑對三氧化二砷所激活的非p53依靠性抑癌基因p21的表現有相反作用,不僅釐清了三氧

化二砷的作用機轉,也對於三氧化二砷在臨床上治療某些特定癌症的新使用策略上有所助益,也就是說三氧化二砷在臨床上的治療也許可以同時結合JNK路徑的抑制劑,增強癌細胞內抑癌基因p21的表現,進而造成癌細胞生長休止或促進細胞毒殺的作用。

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成大研發快訊 第三卷 第八期 - 2008年三月二十一日 [ http://research.ncku.edu.tw/re/articles/c/20080321/7.html ]

金紅石榴輝岩高場力元素分化之形成機制及在固體地球化學元素平衡之意涵 劉永欣1, 楊懷仁1*, 蕭炎宏2, 余樹楨1

1國立成功大學地球動力系統研究中心及地球科學系 2國立中山大學海洋資源學系

矽質地球(地函及地殼)的組成成分可由三項基本認知來估算。(1)太陽系中太陽、行星及隕石可能由相同之核融合事件形成,因此三者之化學成分均有所關連。(2)地球是太陽微塵凝聚而成。(3)爾後地球分異成金屬核及矽質外層,矽質部份或被稱為「原始地函」(圖一a)。故矽質地球或「原始地函」組成以親石元素(易進入矽酸岩礦物相之元素)為主,其相對含量與石質球粒隕石相近。

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圖一 (a)分異成層的地球包括金屬質地核及外層的矽質地球(原始地函),而矽質地球因部份熔融而形成大陸地殼、虧損型地函及海洋地殼。(b)矽質地球中三個主要地球化學單位的稀土元素濃度分佈圖,其中大陸地殼與虧損型地函為互補之「岩漿」及「殘餘固體」。 「原始地函」形成後,部份熔融是造成元素分化的主要作用,在此過程中「不相容元素」(當固相與液相平衡共存時,易富集於液相之元素)在熔融殘留之固體中濃度會逐漸減少,而相對富集在熔融形成之岩漿中。地球形成之初,有兩個主要的熔融事件。首先,部份「原始地函」發生部份熔融,產生之岩漿固結形成含不相容元素濃度高之岩石,此類岩石或許即為大陸地殼的前身。不相容元素在部份熔融過程中易富集岩漿中,因此殘餘固體中不相容元素含量較低,稱為「虧損型地函」(上部地函)。此「虧損型地函」再經部份熔融作用,形成玄武質岩漿,固結後即為海洋地殼。此這三個主要的地球化學單位中,大陸地殼中不相容元素含量最高,而在虧損型地函中最低(圖一b)。儘管元素含量變化大,相容度(元素富集於殘餘固體之程度)相似之元素比值,例如Nb/La及Zr/Sm,仍應與石質球粒隕石比值相近。 虧損型地函、大陸地殼及海洋地殼形成後,其他地質作用可進一步造成不相容元素間之分化。其中最重要的為流體作用,可造成較不易溶於流體之高場力元素(HFSE,包括Nb, Ta, Zr, Hf, Ti)與易溶於流體之大離子親石元素(LILE,例如Rb, Sr, Cs)間之分化。第三類不相容元素為稀土元素(REE),此群元素可分為易溶於流體之輕稀土元素(LREE)及不易溶於流體之重稀土元素(HREE)。結果使某些矽質地球物質具非石質球粒隕石值之HFSE/REE、LILE/REE、LILE/HFSE比值。然而,此類矽質地球物質中屬同群且相容度相似之元素比值,例如Ti/Zr、Nb/Ta及La/Ce,大致上仍保持石質球粒隕石值。目前矽質地球中主要元素不平衡現象為三大組成物質均具低於石質球粒隕石之Nb/Ta及Nb/La比值,因而需一具高Nb/

Ta及Nb/La比值之物質,以達矽質地球系統中元素平衡。針對此議題Rudnick et al.(2000)提出金紅石榴輝岩(玄武岩或輝長岩於高溫、高壓下經變質作用之產物)含高Nb/Ta及Nb/La比值,可平衡虧損型地函、大陸地殼及海洋地殼之低Nb/Ta及Nb/La比值。矽質地球中第三種可能未達平衡之元素比值為Ti/Zr

(Rudnick et al., 2000)。大陸及海洋地殼均具低於石質球粒隕石的Ti/Zr比值(圖二a)。由於Zr相較於Ti的相容度低,因此虧損型地函應與源自地函之塊狀橄欖岩相同,均具接近或高於石質球粒隕石的Ti/Zr比值(圖二a)。雖是如此,Rudnick et al. (2000)仍認為地殼中偏低的Ti/Zr比值顯示,須具高Ti/Zr比值之地質物質以平衡此元素比值。一般而言,具高Nb/Ta、Nb/La及Ti/Zr比值的金紅石榴輝岩為隱沒基性岩石經部份熔融或脫水作用後之產物。殘餘固體中富含金紅石且此礦物相富含高場力元素,因此深切影響上述元素比值。目前已發表之資料顯示金紅石榴輝岩之Ti/Zr比值約為100至<600,大部分標本集中在<300範圍。Liu et al.(2007)報導大陸蘇魯變質岩帶之金紅石榴輝岩具有異常高Ti/Zr比值(>1000),並進而探討此類高場力元素分化之成因及其在矽質地球內元素平衡之意涵(圖二a)。

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圖二 (a)大陸地殼及海洋地殼鈦含量較高,但其Ti/Zr比值均較石質球粒隕石(CHUR)低。源自地函之橄欖岩則具高於石質球粒隕石之Ti/Zr比值,但其鈦含量偏低。因此金紅石榴輝岩中高鈦含量且高Ti/Zr比值,可成為平衡地殼中低Ti/Zr比值之重要物質。本研究之蘇魯金紅石榴輝岩Ti/Zr比值更高於1000。(b)蘇魯金紅石榴輝岩不相容元素相對於原始地函之含量。元素依相容度排序,由左至右遞增。此圖顯示金紅石榴輝岩之Ti含量相對富集,但Nb-Ta-Zr-Hf卻貧乏。

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蘇魯金紅石榴輝岩之全岩化學特徵為(1)SiO2含量偏低(38.2–42.8%);(2)具較高的FeOtotal(16.7–

20.9%);(3)TiO2含量高(3–4%);(4)具高場力元素分化現象,尤其是Ti富集但Nb-Ta-Zr-Hf卻較貧乏(圖二b)。上述之特徵可能反映榴輝岩原岩性質,也可能是受到變質作用影響之結果。變質過程中榴輝岩若與流體反應,其SiO2濃度會因溶解作用而降低(Manning, 1998)。然而,蘇魯金紅石榴輝岩其他主要元素與一般玄武岩或輝長岩成分相似,推論其他主要元素於流體換質過程中影響程度有限。此推論可由榴輝岩中缺少Sr及Ba的富集現象進一步證實,因為此類微量元素易受流體作用影響,若流體作用強烈應造成榴輝岩中之富集。因此,Liu et al.(2007)認為蘇魯金紅石榴輝岩之全岩化學特性,尤其是高場力元素分化現象,主要反映原岩性質,未受變質作用影響。而其原岩為何? 蘇魯金紅石榴輝岩中不相容元素含量偏低,反映其原岩應為輝長岩類(結晶固體)而非玄武岩(岩漿)。質量平衡計算結果顯示,蘇魯金紅石榴輝岩之原岩含有~40%斜長石、~40%斜輝石、~8%橄欖石、~12%鐵-鈦氧化物。本研究亦發現,欲造成高場力元素分化現象,則與結晶輝長岩平衡之母岩漿需具下列條件:(1)為岩漿演化末期之玄武岩漿,故鐵-鈦氧化物可達過飽和而沈澱,(2)Ti/Eu比值接近石質球粒隕石值,(3)Nb-Ta-Zr-Hf含量遠低於於類似相容度之稀土元素含量。具上述特徵之岩漿通常產於聚合式板塊邊緣。具高場力元素分化之輝長岩與島弧玄武質岩漿共生於阿拉斯加中南部(Greene et al., 2006)及埃及東部(Abu El-Ela, 1996)古島弧系統中,為兩者成因之關聯性提供另一證據。若在矽質地球中佔可觀之體積,則這種島弧輝長岩及其變質產物—金紅石榴輝岩可為平衡地殼中低Ti/Zr比值之重要物質。 參考文獻

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