Sensorik/Aktorik
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– ∆σ ∼ √ p X oder 3√ p X<br />
– besonders hohe relative Änderung bei kleiner durch Leerstellen verursachter Elektronenkonzentration<br />
an der Oberfläche<br />
• Bauform: als Pille mit eingesinterten Elektroden und Heizwendel, Röhrchen oder Dünnschichten<br />
Meßergebnisse<br />
• Sauerstoffmessung: σ ∼ p −0,27<br />
O 2<br />
(SnO 2 )<br />
• CO 2 -Messung: σ ∼ √ p CO2<br />
• Nachteil: geringe Selektivität<br />
• gewisser Selektivitätsgewinn durch Abhängigkeit der Leitfähigkeitsänderung von der Geschwindigkeitskonstanten<br />
k i und damit von Temperatur und Reaktionsenthalpie, die für jedes Gas anders<br />
sind → Sensorarray mit verschiedenen Temperaturen, Mustererkennung<br />
• oder Zusätze<br />
• Anstiegszeiten von 0,2s (Dünnschicht) bis in den Minutenbereich (Pille)<br />
• weiterer Nachteil: Alterung<br />
11.4 Thermokatalytische Gassensoren (Pellistoren, kalorimetrische Messung)<br />
• katalytische Verbrennungsreaktion → Temperaturerhöhung<br />
• Nachweis brennbarer bzw. reduzierbarer Gase<br />
• Metallatome (Palladium, Platin) in inaktiver Oxidkeramik<br />
• Nachteile: geringe Empfindlichkeit, mangelnde Selektivität<br />
11.5 Optische Chemosensoren<br />
11.5.1 Blutgassensoren<br />
• Luminiszenz (Elektron wird nichtthermisch angeregt und springt auf eine niederenergetische Bahn<br />
zurück)<br />
– Elektroluminiszenz: angeregte Gase<br />
– Chemoluminiszenz: Fäulnisprozesse<br />
– Floureszenz: durch einfallendes höherenergetisches Licht<br />
– Phosphoreszenz: Floureszenz mit Nachleuchten<br />
Sauerstoffdetektion<br />
• unterdrückt die Floureszenz von Pyrenebutyriacid<br />
• Membran zwischen Indikator/Licht und Meßgut schützt beide<br />
• Anregung bei 515 nm, Emission bei 385 nm<br />
pH-Messung<br />
• schwache Elektrolyte, die sowohl in saurer als auch in basischer Form vorkommen, je nach pH<br />
• Floureszenzintensität und -wellenlänge abhängig vom Verteilungsgleichgewicht<br />
CO 2 -Messung<br />
• pH-Messung in HCO − 3 -Lösung<br />
• ans Ende einer Glasfaser geklebt und ummantelt<br />
• integriert mit pH-, O 2 - und Temperatursensor 0,75 mm dick<br />
• Nachteil: Meßwertauswertung komplexer als bei elektrochemischen Sensoren<br />
• Ansprechzeit 10 s<br />
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