Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Zielstellung des Vorhabens ist die Entwicklung eines leistungsf\u00e4higen Ger\u00e4tes f\u00fcr die St\u00f6rfallbek\u00e4mpfung auf der Basis der thermischen Detektion organischer D\u00e4mpfe mittels clathratbildender chemischer Rezeptoren als chemische Erkennungssysteme. Ein wichtiger Anwendungsbereich des Ger\u00e4tes ist die Fr\u00fcherkennung der \u00dcberschreitung der maximalen Arbeitsplatz-Konzentration (MAK), z.B. bei Havarien.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenWesentliche Arbeitsschritte bei der Entwicklung des Schadstoffme\u00dfger\u00e4tes stellen die Charakterisierung geeignet erscheinender Rezeptorverbindungen, die Entwicklung und Erprobung empfindlicher, miniaturisierter Kalorimeterzellen, der Aufbau eines Me\u00dfplatzes f\u00fcr die Rezeptorcharakterisierung und Testung der Ger\u00e4tekomponenten, die Entwicklung geeigneter im Me\u00dfger\u00e4t zu implementierender Signalverarbeitungsalgorithmen und die technische Ger\u00e4teentwicklung dar.
\nDie Rezeptorverbindungen werden unter Laborbedingungen getestet, indem periodische W\u00e4rmeleistungssignale erfa\u00dft und analysiert werde, die durch alternierendes Einwirken von Inertgas und L\u00f6sungsmitteld\u00e4mpfen auf rezeptorbeschichtete Kalorimeter-Chips generiert werden. Aus den charakteristischen Signalparametern werden Detektionsempfindlichkeit und Selektivit\u00e4t abgeleitet. Gem\u00e4\u00df diesen Daten erfolgt die Auswahl f\u00fcr die Beschichtung der maximal acht W\u00e4rmeleistungsdetektoren im Me\u00dfger\u00e4t. Es sind unterschiedliche, anwendungsabh\u00e4ngige Beschichtungsvarianten vorgesehen.
\nEs werden solche Signalverarbeitungsverfahren entwickelt, die eine maximale St\u00f6runterdr\u00fcckung bei akzeptabler Me\u00dffrequenz erm\u00f6glichen.
\nDas Me\u00dfger\u00e4t wird als modulares System entwickelt, bestehend aus Detektionsmodul, Kommunikationseinheit und Gef\u00e4\u00df. Der Detektionsmodul enth\u00e4lt neben dem Kalorimeterblock eine intelligente Steuerungs- und Signalverarbeitungseinheit. Dazu wird ein Signalprozessor verwendet.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die Ergebnisse der Arbeiten k\u00f6nnen wie folgt zusammengefa\u00dft werden:<\/p>\n
– Die Aufgabe bestand in der Entwicklung eines Ger\u00e4tes zur Detektion organischer D\u00e4mpfe. Dabei wurde das Prinzip der thermischen Detektion soweit ausgereift, da\u00df erstmals eine kompakte Anordnung mit mehreren parallel arbeitenden miniaturisierten W\u00e4rmeleistungsdetektoren m\u00f6glich wurde, die eine Signalaufl\u00f6sung im ppm-Bereich erlaubt.<\/p>\n
– Der entwickelte kalorimetrische Sensormodul kann sowohl autark als Schadstoffme\u00dfger\u00e4t eingesetzt oder mit anderen Sensormodulen kombiniert werden. Die technische Schnittstelle ist f\u00fcr eine m\u00f6gliche Integration in die Elektronische Nase MOSES II (Lennartz electronic, T\u00fcbingen) ausgelegt.<\/p>\n
– Im Ergebnis aufwendiger Untersuchungen mit unterschiedlichen Rezeptormaterialien wurden Polymere als chemische Transducer ausgew\u00e4hlt.<\/p>\n
– Durch geeignete Wahl der Betriebsparameter k\u00f6nnen Me\u00dfzeit und Empfindlichkeit der jeweiligen Aufgabenstellung angepa\u00dft werden. Bei empfindlichkeitsoptimaler Betriebsart sind Aufl\u00f6sungen im ppm-Bereich erzielbar. Damit reicht die Aufl\u00f6sung der thermischen Detektion an die von Quarzmikrowaagen (QMB)-Sensoren heran.<\/p>\n
– Die Signale besitzen eine sehr gute Linearit\u00e4t und – bedingt durch das spezifische Me\u00dfverfahren – ist auch die Driftstabilit\u00e4t hervorragend.<\/p>\n
– Der parallele Betrieb von 8 Sensoren erm\u00f6glicht eine qualitative Bewertung von komplexen Gemischen durch Mustererkennung (z.B. PCA). Es konnte gezeigt werden, da\u00df – wie erwartet – bei gleichen Gemischen die Signalmuster des kalorimetrischen Sensorarrays sich von den mit anderen Sensoren erzeugten Mustern deutlich unterscheiden. Damit stellen thermische Sensoren eine wesentliche Erweiterung des Spektrums an Sensoren dar, die f\u00fcr den kombinierten Einsatz in Elektronischen Nasen geeignet sind.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Die Ergebnisse wurden bisher in folgender Form vorgestellt:
\n SENSOR 97 (Kongre\u00df), N\u00fcrnberg, Mai 1997
\n Messe INNOVATION 97, Leipzig, September 1997
\n Messe ENVITEC 98, D\u00fcsseldorf, Februar 1998<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die wesentlichen Ziele der Arbeit wurden erreicht. Der Nachweis, da\u00df thermische Sensoren f\u00fcr die Detektion organischer L\u00f6sungsmitteld\u00e4mpfe geeignet sind, konnte erfolgreich gef\u00fchrt werden. Die erzielten Ergebnisse sind praktisch verwertbar.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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