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Philipp Cochems - Entwicklung und Realisierung einer nicht-radioaktiven Ionisationsquelle für die hochauflösende Ionenmobilitätsspektrometrie
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Berichte aus der Sensorik und Messtechnik
Herausgeber: Prof. Dr.-Ing. Stefan Zimmermann
nicht-radioaktive Ionisation; Ionenmobilitätsspektrometrie; Transimpedanzverstärker
21 x 14,8 cm
49,80 € / 62,30 SFr
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Viele Applikationen in der Umwelt- und Sicherheitstechnik, wie die Detektion von Gefahr- und Explosivstoffen in Luft, aber auch in der Medizintechnik und Biotechnologie, wie der Nachweis flüchtiger Metabolite in der Atemluft oder in Bioreaktoren, erfordern eine hochsensitive und schnelle Gasmesstechnik. Ein für diese Anwendungen geeignetes Verfahren stellt die Ionenmobilitätsspektrometrie mit Nachweisgrenzen von wenigen 1e-9 bis 1e-11 Volumeneinheiten pro Volumen und Messzeiten von unter einer Sekunde dar.
Im Rahmen dieser Arbeit wird daher ein Ionenmobilitätsspektrometer (IMS) entwickelt, das trotz seiner geringen Baugröße einfach und kostengünstig herzustellen ist und dabei die Leistungsfähigkeit von kommerziell erhältlichen Systemen weit übertrifft. Möglich ist dies zum einen durch den konsequenten Einsatz analytischer Modelle und Simulationen zur Optimierung sämtlicher Komponenten. Zum anderen wird die Leistungsfähigkeit durch speziell auf das IMS ausgelegte Elektronik erreicht. Zentraler Bestandteil ist dabei der Transimpedanzverstärker, der den Ionenstrom am Detektor für die Datenerfassung in ein Spannungssignal umwandelt.
Zur Vermeidung radioaktiver Strahler wird im Rahmen dieser Arbeit zudem eine nicht-radioaktive Ionisationsquelle entwickelt, ohne dabei auf die Vorteile einer chemischen Gasphasenionisation, wie bei radioaktiven Ionisationsquellen, verzichten zu müssen.