1 Ãberblick über die Sensorik
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Seite 192<br />
382 8.1 Übersicht und Funktionsprinzipien 8.1.1 Erkennung chemischer Stoffe durch Sensoren 383<br />
Tab. 8.1.1-1:<br />
(5) Reaktionen an Kontakten und Substratmaterialien (meist unerwünscht).<br />
Beispiele für physikalische Größen G, <strong>die</strong> mit (bio-)chemischen Sensoren zur Detektion<br />
chemischer Stoffe erfaßt werden.<br />
<strong>die</strong> jeweils in charakteristischen Temperaturbereichen optimal ablaufen (vgl. Abschnitt<br />
8.1.3). Typische Untersuchungsverfahren für <strong>die</strong> Identifikation optimaler Werkstoffe in<br />
Verbindung mit chemischen Sensoren sind in Tab.8.1.1-2 zusammengestellt,<br />
Tab.8.1.1-3 gibt einen Überblick über <strong>die</strong> gegenwärtig eingesetzten und untersuchten<br />
Werkstoffe (eine ausführliche Behandlung <strong>die</strong>ser Werkstoffe erfolgt innerhalb <strong>die</strong>ser<br />
Reihe, wie z.B. in den Bänden "Keramik" und "Polymere").<br />
Tab. 8.1.1-2:<br />
Untersuchungen zur Identifikation geeigneter Werkstoffe für den Einsatz in chemischen<br />
Sensoren. Zur Erläuterung der Abkürzungen siehe Abschnitt 8.1.5.<br />
schung von vielen anderen nachzuweisen. Anstelle von Leitfähigkeitsänderungen können<br />
jedoch auch Änderungen anderer Sensoreigenschaften zum Teilchennachweis herangezogen<br />
werden, <strong>die</strong> in Tab. 8.1.1-l zusammengestellt sind und <strong>die</strong> im folgenden näher<br />
diskutiert werden.<br />
Bei der Entwicklung technisch einsetzbarer Sensoren wird vorzugsweise nach Systemen<br />
gesucht, bei denen <strong>die</strong> gemessenen Größen im thermodynamischen Sinne Zustandsfunktionen<br />
darstellen und damit – unabhängig von der Vorgeschichte des Sensors<br />
– eindeutig sind. Dies wird im folgenden näher ausgeführt. Weiterhin ist von praktischer<br />
Bedeutung, daß <strong>die</strong> partielle Ableitung der Größen nach der Konzentration nur einer<br />
Teilchensorte möglichst groß ist, so daß in Bezug auf <strong>die</strong>se Komponente eine hohe Selektivität<br />
des Sensorsignals entsteht. Falls <strong>die</strong>ses Ziel nicht befriedigend erreicht<br />
werden kann, werden Signale verschiedener Sensoren über Mustererkennung in einer<br />
Multikomponentenanalyse ausgewertet.<br />
Die ausgenutzten Wechselwirkungsprozesse zwischen Teilchen und Sensoren lassen<br />
sich einteilen in<br />
– Physisorption (schwache Bindung, <strong>die</strong> z.B. durch eine elektrostatische Anziehungskraft<br />
zwischen Multipolen in Atomen und Molekülen entsteht, ein Beispiel<br />
hierfür ist <strong>die</strong> van-der-Waals-Kraft, s. Band 1, Abschnitt 1.3.5)<br />
– Chemisorption (starke chemische Bindung, wie <strong>die</strong> kovalente, metallische und<br />
ionische Bindung, s. Band 1, Abschnitt 1.3.2 bis1.3.4)<br />
– Oberflächen-,<br />
– Volumen-,<br />
– Korngrenzen-,<br />
– Grenzflächen- und Dreiphasengrenz-Reaktionen<br />
– Reaktionen mit Käfigverbindungen sowie<br />
– spezifische Reaktionen in Biosensoren,