Integriertes Prakonzentrator-Gassensor-Mikrosystem zur Detektion von Spurengasen in Innenraumluft

摘要

Die Funktionsweise eines integrierten Mikrosystems von Prakonzentratoren und Gassensoren wird. mit Hilfe der Finiten Elemente Methode (FEM) untersucht. Als Prakonzentratormaterial wird MIL-53, ein spezielles Metallorganisches Netzwerk (metal organic framework,MOF) verwendet. Mit Hilfe des Modells lasst sich basierend auf dem temperaturabhangigen Verteilkoeffizient und den Diffusionseigenschaften ein Faktor fur die Aufkonzentration uber die Zeit bestimmen. Der Verteilkoeffizient zwischen Prakonzentrator und Luft wurde mittels inverser Gaschromatographie (iGC) bestimmt. Fur eine Benzolkonzentration von 10 ppb in Luft bei einer Adsorptionstemperatur von 50°C fur 300 s und einer Desorptionstemperatur von 200°C wird am Ort der Sensoren eine Konzentrationsspitze von fast 250 ppb vorhergesagt. Fur Toluol ist unter den gleichen Bedingungen die Aufkonzentration deutlich geringer (ca. 160 ppb). Testmessungen zeigen eine erfolgreiche Anwendung des Prinzips, allerdings ist dies auf niedrige relative Feuchten begrenzt. Bei hohen relativen Feuchten treten Effekte auf, die zu einer starken Abnahme der Sorptionseigenschaften fuhren.