DE2219718A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen ausgewählter Komponenten in Medien - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen ausgewählter Komponenten in MedienInfo
- Publication number
- DE2219718A1 DE2219718A1 DE19722219718 DE2219718A DE2219718A1 DE 2219718 A1 DE2219718 A1 DE 2219718A1 DE 19722219718 DE19722219718 DE 19722219718 DE 2219718 A DE2219718 A DE 2219718A DE 2219718 A1 DE2219718 A1 DE 2219718A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- component
- layer
- gas
- metal
- resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 13
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 40
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 20
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 14
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 10
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 10
- ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 7553-56-2 Chemical group [I] ZCYVEMRRCGMTRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052740 iodine Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000011630 iodine Substances 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 7
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 4
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 25
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 9
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 9
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000002680 soil gas Substances 0.000 description 8
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 238000005267 amalgamation Methods 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000002452 interceptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
- G01N27/122—Circuits particularly adapted therefor, e.g. linearising circuits
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
- G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
- G01N33/0027—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector
- G01N33/0036—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment concerning the detector specially adapted to detect a particular component
- G01N33/0045—Hg
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Description
19. April 1972 Da.-W/K
Selco Mining Corporation Ltd. Toronto, Ontario / Kanada
11 Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen ausgewählter
Komponenten in Medien "
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Feststellen ausgewählter Komponenten in Mediengemischen, und
sie ist beispielsweise anwendbar für Aufspürung und das Messen kleiner Spuren an Quecksilberdampf, Joddampf oder anderen
Substanzen in atmosphärischer Luft oder in Bodengas.
- 2 209846/ 1 093
Die Aufspürung kleinster Spüren ausgewählter Komponenten in Gasgemischen, beispielsweise Quecksilberdampf in Luft, basiert
bisher auf spekirofotoraetrisehen Methoden, die zwar extrem
empfindlich sind, jedoch bestimmte schwerwiegende Beschränkungen aufweisen. Die schwerwiegenste Beschränkung, insbesondere im
Fall der Aufspürung von Quecksilberdampf, rührt normalerweise durch das Vorhandensein störender Substanzen her, die elektromagnetische
Energie im Spektralbereich adsorbieren, der die Quecksilberiinie enthält. Eine andere schwerwiegende Beschränkung
besteht darin, wenn eine solche Aufspürung im Freien vorgenommen wird, dab eine extrem stabile Spannungsquelle benötigt
wird, die im Endeffekt all die echte Transportierbarkeit irgendeines spektrofotometrisehen Gerätes begrenzt, daß
mit den extrem hohen Genauigkeitswerten arbeitet, die für die Probenahme von Luft und Bodengas erforderlich ist.
Die erfindungsgemäße Methode stellt eine radikal neue Lösung des Problems der Aufspürung kleinster Spuren von Dampf in Bodengas
oder in Luft dar, und sie kann ohne weiteres im Freien und im Labor angewendet werden.
Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß dann, wenn ein Medium auf eine dünne Lage leitenden Materials adsorbiert wird,
daß eine chemische Affinität für das Medium hat, der elektrische Widerstand der Lage merklich steigt. Beispielsweise wird ein
209846/ 1093 " 3 "
221971?
dünner Goldfilm mit einer Dicke von weniger als der mittlere freie Weg von Elektronen einem merklichen Anstieg im spezifischen
Widerstand unterzogen, wenn Quecksilberdampf auf dem Film adsorbiert wird, wobei die adsorbierten Quecksilberatome
Elektronen isolieren» die zunächst für die elektronische Leitung zur Verfügung standen. Im Falle eines Goldfilms liegt
die Filmdicke vorzugsweise zwischen 75 und ;>oo A.U., sie kann
aber auch bis zu 7oo bis 1ooo A.ü. betragen. Je dicker die Lage ist, desto weniger ist der Widerstandswechsel bemerkbar,
da die Filmeigenschaften der Lage bei größeren Dicken durch die Eigenschaften des Massenmaterials abgedeckt werden.
Die Lage leitenden Materials wird hier als eine n dünne Lage
molekularer Dicke n bezeichnet, was bedeutet, daß die observierbaren
physikalischen Eigenschaften der Lage hauptsächlich durch die zwei dimensionale Form des Materials bestimmt werden
und nicht die Eigenschaften des Materials in Masse sind.
Gemäß der Erfindung wird das Vorhandensein einer ausgewählten Komponente eines Mediumgemisches dadurch aufgespürt, daß selektiv
die Komponente aus dem Mediumgemisch auf eine dünne Lage molekularer Dicke adsorbiert wird, die aus einem elektrischleitenden Material besteht, welches eine chemische Affinität
für die Komponente hat, und daß die Widerstandsänderung der Lage in Anschluß an die Adsorption festgestellt wird.
- 4 209846/1093
Im Falle eines Goldfilm für die Adsorption von Quecksilberdampf ist festgestellt worden, dab der Filmwiderstand zunimmt, sobaxd
der Film dem Dampf ausgesetzt wird, wobei der Widerstandswechsel eine Funktion der Dampfkonzentrat!on ist. Im Laufe der
Zeit nimmt der Filwiderstand jedoch sehr langsam weiter zu; dieser weiterer Effekt dürfte auf die Amalgamierung mit dem
Gold zurückzuführen sein, und dabei handelt es sich um etwas, was getrennt ist von dem Phänomen, auf dem die Erfindung beruht.
Es versteht sich, daß andere Metalle außer Gold für das erfindungsgemäße
Verfahren verwendet werden können. Man kann also Quecksilberdampf dadurch aufspüren, daß man anstelle einer Goldlage
eine dünne Lage molekularer Dicke irgendeines Metalls verwendet, das eine chemische Affinität für Quecksilber hat. Für
das Aufspüren von Quecksilberdampf in Luft ist es jedoch wünschenswert, daß das Metall eines der Edelmetalle ist. Ferner
können andere Dämpfe außer Quecksilber durch das erfindungsgemäße Verfahren aufgespürt werden; die dünne Lage leitenden
Materials muß natürlich eine chemische Affinität für den aufzuspürenden Dampf haben, und unter bestimmten Umständen kann es
sich als erforderlich erweisen, ein Filter für die Entfernung irgendwelcher Substanzen außer dem aufzuspürenden betreffenden
Dampf vorzusehen, wenn solche andere Substanzen vorhanden sein können und anderenfalls auf die Lage adsorbiert würden. Man
kann also Joddampf dadurch aufspüren, daß man ansteile einer
20984 6/1093" ~5"
221971a
Goldlage eine dünne Lage Silber molekularer Dicke verwendet. Wenn Quecksilberdampf in dem zu prüfenden Gas in einem solchen
Fall vorhanden ist, ist es erforderlich, ein geeignetes Filter für die selektive Ausscheidung von Quecksilberdampf vorzusehen,
ehe das Gas mit der Lage in Kontakt gerät.
Die Erfindung ist im nachfolgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. In der Zeichnung sind:
Fig. 1 die Darstellung einer Vorrichtung zum Aufspüren von Quecksilberdampf in Bodengas zusammen mit einer
Pumpe ( die im Schnitt gezeigt ist), um ein bestimmtes Volumen Gas aus dem Boden zu entziehen,
Fig. 2 eine Seitenansicht mit vreggebrochenen Teilen der
in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung,
Fig. 3 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf eine Einzelheit der Vorrichtung,
Fig. 4 ein Schnitt an der Linie 4-4 der Fig. 3> Fig. 5 ein Schnitt an der Linie 5-5 der Fig. 3,
Fig. 6 ein Bauelement der Vorrichtung und
209846/1093
2219719
Fig. 7 ein Schaltschema einer Schaltung, die verwendet wird, um Widerstandsänderungen aufzuspüren oder
zu messen, die die Folge der Adsorption von Quecksilberdampf sind.
Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist eine Pumpe 1o zum
Abziehen von Bodengas aus dem Boden 11 auf, und sie führt die Gasproben einer Detektorvorrichtung 12 über eine Rohrverbindung
13 zu. In der Praxis hat es sich als zweckmäßig erwiesen, eine Zwischenstufe zwischen der Pumpe und der Vorrichtung 12 vorzusehen.
Die Zwischenstufe kann aus einem Gehäuse bestehen, das ein Silbermaschengitter enthält, um Quecksilber durch Adsorption
aus der Gasprobe aufzusammeln, wobei ferner eine Heizung vorgesehen ist, um den adsorbierten Quecksilberdampf abzutreiben.
Die Stufe «vird zunächst mit der Pumpe verbunden, um
die Probe aufzunehmen, und anschließend wird sie mit der Vorrichtung verbunden, wobei der adsorbierte Quecksilberdampf
abgetrieben und in die Vorrichtung geleitet wird. Die Pumpe weist eine Zylinderpartie 14 auf, in der ein handbetätigter
Stößel 15 gleiten kann, ferner eine röhrenförmige Probenpartie 16, die in den Boden auf eine Tiefe eingetrieben werden
kann, die durch zwei seitliche Arme 17 bestimmt ist, und schließlich eine Zwischenpartie 18. Obgleich die Partien 14,
16 und 18 gemäß der Darstellung in den Zeichnungen einstückig sind, handelijfes sich dabei vorzugsweise um getrennte Bauteile,
die leicht miteinander verbunden werden können. Um eine Gas-
209846/1093 - 7 -
probe zu entnehmen, wird die Probepartie 16 in den Boden auf
die entsprechende Tiefe getrieben, und der Kolben 15 wird aus dem unteren Ende zum oberen Ende des Zylinders 14 gezogen.
Ein bestimmtes Volumen Bodengas gelangt dadurch in den Zylinder 14 über ein federgespanntes Rückschlagventil 19, wobei ein
Vakuumdurckmesser 2o verwendet wird, um den Druck innerhalb
der röhrenförmigen Sonde anzuzeigen und damit eine Anzeige der erforderlichen Menge an Bodengas zu liefern, das abgezogen
worden ist. Indem der Kolben 15 nach unten gedrückt wird, wird das Bodengas anschließend aus der Zylinderpartie 14 über ein
zweites federgespanntes Rückschlagventil 21 und durch die Rohrverbindung 13 zur ¥orrichtung 12 gedrückt uad zwar vorzugsweise
durch die Zwischenstufe, auf die Bezug genommen worden ist.
Die Vorrichtung 12 hat ein kastenförmiges Gehäuse, in dem die Bauelemente der Vorrichtung untergebracht sind, was noch zu
beschreiben sein wird. Ferner weist sie eine Instrumententafel 22 auf, die durch einen Deckel 23 geschützt ist, wobei der
Deckel 23 einen Griff 24 hat, um die Vorrichtung zu tragen. An der Instrumententafel 22 sind ein Voltmeter 25, ein Ein-Aus-Schalter
26, eine Empfindlichkeitswahlsteuerung 27, Null-Einstellsteuerungen
28, ein Driftkompensatorschalter 29 und eine Steuerung 3o, Batterietestanschlüsse 31 und Anschlüsse 32 zum
Anschluß an einen Fremdaufzeichner gezeigt, den man auf Wunsch verwenden kann.
209846/1093 " 8 "
Im unteren Teil des Gehäuses der Vorrichtung 12 befindet sich eine Batterie aus Quecksilberzellen, die eine Stabile Spannungsquelle für die Brückenschaltung liefern, die in Fig. 7 gezeigt
ist. Ein erster Metallblock 33» der innerhalb des Gehäuses der Vorrichtung 12 angeordnet ist, hat eine flache Oberseite,
die ausgespart ist, um jeweils Sitze für zwei Sensorelemente 34, 35 zu schaffen, ferner flache Räume 36, 37 unmittelbar
über den Detektorelementen. Ein zweiter Metallblock 38 ist an der Seite des ersten Blocks 33 durch Schrauben 39
angespannt, um damit die Elemente 34, 35 zu bedecken und die
Räume 36, 37 zu verschließen. Der Block 38 ist mit zwei identischen
röhrenförmigen Kanälen 4o, 41 versehen, die mit den Räumen 36 und 37 durch eine Reihe sehr feiner Öffnungen 42, 4;»
in Verbindung stehen. Ein Ende des Kanals 4o ist mit der Rohrverbindung 13 über ein Zwischenstück 44 verbunden, und in den
Kanal 4o durch die Rohrverbindung und das Zwischenstück fließendes Gas fließt durch die Öffnungen 42 auf die Oberseite des
Sensors 34. Der Raum 36 ist in Längsrichtung durch eine Ablenkung
45 unterteilt, die von der Unterseite des Blocks 33 nach unten gerichtet ist, so daß alles durch den Raum 36 gehendes
Gas gezwungen wird, über die Oberseite des Sensors >+ unmittelbar
in Anschluß daran zu fliegen, ehe es zu einem Auslaß 46 gelangt. Der Auslaß *+6 ist über einen Verbindungskanal, der
ein Quecksilberdampffilter 47 enthält, mit einem Einlaß 48 an einem Ende des Kanals 41 verbunden. Das Quecksiiberdampffilter
kann in einer Silbermaschenausführung vorgesehen sein.
209846/1093 - ^ ~
In den Kanal 41 fließendes Gas flieijt durch die Öffnungen 43 in den Raum 37 und wird gezwungen, sehr eng an der Fläche des
Sensorelementes 35 vorbeizufließen, und zwar aufgrund einer
zweiten Barriere, die in der gleichen Weise wie die Barriere 45 angeordnet ist. Das Gas, das vom Raum 37 geht, wird zur
Atmosphäre durch einen Auslaß 5o geleitet.
Jedes der Sensoiö.emente 34, 35 weist eine dünne rechteckige
Glasplatte 51 (Fig. 6) auf, die ein Substrat bildet, auf der eine dünne Lage Gold in molekularer Dicke abgelagert worden
ist, wobei die Ausbildung der Goldlage 52 derart ist, daß eine einigermaßen große Oberfläche aus Gold geschaffen wird und ein
einigermaßen langer Widerstandsweg zwischen Anschlüssen 53 und 54 entsteht. Im Betrieb der Vorrichtung wird der Widerstand
der Goldlage zwischen den Anschlußelektroden 53 und 54 dadurch verändert, daß Quecksilberdampf und andere Dämpfe darauf adsorbiert
werden, wobei die Widerstandsänderung eine Funktion der Konzentration der adsorbierten Dämpfe ist. Diese Widerstandsänderung
im ersten Sensorelement 34 wird mit der Widerstandsänderung
des Sensorelementes 35 verglichen, wenn die gleiche Gasprobe über die Goldlage darauf fließt. Da Quecksilberdampf
durch das Filter 47 daran gehindert wird, an das Element 35 zu gelangen, muß irgendein Unterschied zwischen den
Widerstandsänderungen die Folge der Adsorption von Quecksilberdampf auf der Oberfläche des ersten Detektorelementes allein
zurückzuführen sein.
- 1o -
209846/1093
- 1o -
Bei der Vorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel hat die Goldlage, die den Widerstandsweg jedes Sensorelementes bildet,
vorzugsweise eine Dicke von zwischen 75 A.U. bis 3oo A.U.,
um einen Widerstand von 5oo bis 7o ohm zu liefern.
In Fig. 7 ist eine elektrische Schaltung der Vorrichtung gezeigt. Die durch die Sensoren 34 und 35 gebildeten Widerstände
sind mit 34a und 35a bezeichnet. Diese Widerstände sind in
zwei Armen einer Widerstandsbrückenschaltung angeschlossen, die zwei Verhältnisarme hat, welche durch eine Widerstandskette
und einen Satz Widerstände 62 gebildet sind. Die Wahl der Widerstandswerte der Verhältnisarme erfolgt durch zwei geeigte
Wahlschalter 27a, 27b, die durch die Empfindlichkeitswahlsteuerung
27 (Fig. 1) betätigt werden.
Die Brückenschaltung wird von einer Batterie Quecksilberzellen 63 gespeist, mit der sie durch jeweilige Kontakte 26a, 26b,
26c und 26d des Ein-Aus-Schalters 26 (Fig. 1) verbunden ist. Ein nicht ausgeglichener Brückenstrom wird in ein Spannungssignal umgewandelt und durch einen ersten und einen zweiten
Funktionsverstärker 64, 65 verstärkt und an das Mittel-Null-Voltmeter 25 angelegt. Grob-, Mittel- und Feinsteuerungen für
die Null-Einstellung der Vorrichtung sind durch jeweilige Potentiometer 28a, 28b und 28c gebildet, die zwischen die
Sensorwiderstände 34a, 35a geschaltet und durch die Null-Einstellsteuerungen 28 (Fig. 1) justierbar sind. Um einen Aus-
209846/1093 - 11 -
gleich für ein Gleichstromdriften zu schaffen, ist ein Funktionsverstärker 66 in eine Driftkompensationsschaltung 6? eingeschaltet,
zu der ein Regelwiderstand 3oa, der durch die Ausgleichssteuerung 3o gemäß Fig. 1 eingestellt wird, und Schalterkontakte
29a, 29b gehören, die durch den Ausgleichsschalter gemäß Fig. 1 in Funktion gesetzt werden. Ferner sind in Fig.
zwei Schalter 31a, 31b gezeigt, die durch Druckknöpfe 31 für
die Prüfung der Batterie betätigt werden und ferner sind zwei Anschlüsse 33 vorgesehen, um ein Fremdaufzeichnungsgerät an die
Vorrichtung anzuschließen.
Um die Vorrichtung für das Aufspüren von Quecksilberdampf in
Bodengas zu verwenden, wird die Pumpe mit der Zwischenstufe verbunden, auf die schon Bezug genommen worden ist, und die
Pumpensonde wird auf die erforderliche Tiefe in den Boden getrieben.
Eine bestimmte Menge Öodengas wird durch die Pumpe abgesaugt und durch die Rohrverbindung 13 zur Zwischenstufe
geleitet, wo eventuell vorhandener Quecksilberdampf auf den Silbermaschensammler dieser Stufe adsorbiert wird. Nach Einjustieren
der Vorrichtung durch die Null-Einstellung und die Driftausgleichssteuerungen wird der adsorbierte Dampf durch
Erhitzen abgetrieben und dann durch einen Gasstrom getragen und durch die Rohrverbindung 13 zum Gasfließweg geleitet, der innerhalb
der Vorrichtung vorgesehen ist, wobei das Gas sukzessive über die Goldlage des Sensorelementes 34, durch das Silbermaschenfilter
47, wo eventuell vorhandene Quecksilberdampfreste
209846/1093 . ~12~
entfernt werden, und dann über die Goldlage des Bezugssensorelementes 34 fließt. Im allgemeinen ändern sich die Widerstandswerte der Sensor elemente 3*+ und 35 als Folge der Adsorption von
Dämpfen aus der Gasprobe auf die Goldlagen. Die Sensorelemente
sind praktisch in ihrer Form und Ausbildung identisch und haben im wesentlichen die gleichen Adsorptionswiderstandscharakteristiken. Wenn Jedoch Quecksilberdampf in der Gasprobe vorhanden
ist, wird er auf die Goldlage des ersten Sensor el ementes 34
allein adsorbiert, da er durch das Filter 47 daran gehindert wird, zum zweiten Sensorelement 35 zu gelangen. Das Aufspüren
von Quecksilberdampf erzeugt damit eine unterschiedliche Widerstandsänderung, deren Größe eine Anzeige der Konzentration von
Quecksilberdampf ist. Als eine Folge der unterschiedlichen Widerstandsänderung ist die Brückenschaltung nicht ausgeglichen,
wobei das Maß der Unausgeglichenheit durch das Voltmeter 25 angezeigt wird, daß folglich in Einheiten an Quecksilberdampfkonzentration geeigt werden kann.
Adsorbiertes Quecksilber und andere adsorbierte Substanzen können
anschließend von den Goldlagen durch Erhitzen entfernt werden.
Die Vorrichtung läßt sich ohne weiteres für das Aufspüren von
anderen Dämpfen außer Quecksilber einrichten, entweder im Bodengas oder in atmosphärischer Luft. Die leitenden dünnen Lagen
der Sensorelemente müssen naütürlich aus einem Material bestehen,
das eine chemische Affinität für den betreffenden Dampf oder
0 9 8 4 6/ 1 093
- 13 -
die betreffenden Dämpfe hat, die aufgespürt werden sollen, und das Filter 47 muß selektiv diesen Dampf oder diese Dämpfe
abscheiden können. Beispielsweise sollen für das Aufspüren von Joddampf in Luft oder Bodengas die leitenden dünnen Lagen vorzugsweise
aus Silber bestehen, und das Filter 47 kann die Form eines porösen Silberkörpers haben, der eine große Oberfläche
im Gasfließweg für die Adsorption von Joddampfresten bildet. Das Silber auch eine chemische Affinität für Quecksilber hat,
kann es erforderlich sein, ein geeignetes Maschenfilter am Einlaß zum Kanal 4o vorzusehen (Fig. 3 und 5), um jeden eventuell
vorhanden Quecksilberdampf auszuscheiden, der in dem zu prüfenden Gas vorhanden sein kann.
Obgleich die Erfindung besonders unter Bezugnahme auf das Auf>spUkren
von Quecksilberdampf oder Joddampf in Gasgemischen beschrieben worden ist, ist sie in ihren Anwendungsmöglichkeiten
nicht darauf beschränkt. Allgemein ist die Erfindung ohne weiteres für das Aufspüren einer selektierten Komponente in einem
Gas oder einer Flüssigkeit geeignet, in dem das Gas oder die Flüssigkeit über eine dünne Lage molekularer Dicke eines
Materials geleitet wird, auf dem die Komponente adsorbiert wird, wobei anschließend die entstehende Änderung im elektrischen
Widerstand der Lage beobachtet wird. Zum Zwecke der Erleichterung der Beobachtung und Auswertung der entstehenden Widerstandsänderung
kann die Messvorrichtung zwei identische Sensor-
- 14 209846/1093
elemente enthalten, die elektrisch in einer Widerstandsbrückenschaltung
eingeschaltet sind, wobei sie körperlich so angeordnet sind, daß das zuprüfende Medium über die Sensorelemente nacheinander
hinweggeht, wobei irgendeine Restkomponente, die aufgespürt werden soll, aus dem Medium abgefiltert wird, ehe das
Medium über das zweite Sensorelement geht, das ein Bezugsmaß
bildet.
- 15 209846/ 1093
Claims (12)
- - 15 Patentansprüche· J Verfahren zum Aufspüren des Vorhandenseins einer gewählten Komponente in einem Mediumgemisch, dadurch gekennzeichnet, daß selektiv die Komponente aus' dem Gemisch auf eine dünne Lage molekularer Dicke eines elektrischleitenden Materials adsorbiert wird, daß eine chemische Affinität für die Komponente hat, und daß die Änderung im Widerstand der Lage in Anschluß an die Adsorption festgestellt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, zum Aufspüren des Vorhandenseins einer gewählten Komponente in einem Gas, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektrischer Strom durch eine dünne Lage molekularer Dicke eines Metalls geleitet wird, daß eine chemische Affinität für die aufzuspürende Komponente hat, und daß eine bestimmte Menge des Gases über die Lage geleitet wird, derart, daß eine solche Komponente durch Chemisorption auf die Lage davon entfernt wird, wobei die Änderung im elektrischen Strom gemessen wird, der durch die Lage geht.
- 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aufzuspürende Komponente Quecksilberdampf ist und daß das Metall ein solches ist, daß eine Affinität für Quecksilber hat und die Fähigkeit zur- 16 -2098 4 6/1093- 16 Bildung fester Lösungen damit aufweist.
- 4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Metall ein Edelmetall ist.
- 5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall Gold ist.
- 6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die aüfeuspürende Komponente Joddampf und das Metall Silber sind.
- 7. Vorrichtung zum Aufspüren des Vorhandenseins einer ausgewählten Komponente in einem Gas, gekennzeichnet durch Mittel zur Bildung eines Substrats, eine dünne Lage molekularer Dicke eines elektrisch leitenden Materials mit einer chemischen Affinität für die Komponente, wobei die Lage auf dem Substrat abgelagert ist, Mittel zum leiten des Gases über die Lage, derart, daa eine solche Komponente von dem Gas durch selektive Adsorption auf die Lage entfeont wird, und eine mit der Lage verbundene Schaltung zum Aufspüren der Änderung des Widerstandes der Lage in Anschluß an die Adsorption.- 17-2 0 9 B L h / ι i ■] Ί
- 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung zwei Elektroden aufweist, die einen Kontakt mit der Lage eingehen und daß auf die Stromstärke ansprechende Mittel vorhanden sind, die zur Anzeige einer Änderung in der Stromstärke als Folge einer Änderung im Widerstand der Lage vorgesehen sind.
- 9. Vorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch zwei identische Sensoren, wobei jeder der Sensoren aus einem Substrat besteht, daß eine dünne Lage molekularer Dicke eines Metalls trägt, daß eine chemische Affinität für die aufzuspürende Komponente hat, und daß dazu zwei Elektroden gehören, die in Kontakt mit der Lage stehen, eine mit den beiden Elektroden verbundene Schaltung zum Vergleichen der Widerstandsänderungen der jeweiligen Sensoren, Bauelemente, die einen Gasfließweg für den Durchgang des Gases bilden, wobei der Gasfließweg aus zwei in Reihe verbundenen Kanälen und einem dazwischen liegenden Verbindungskanal besteht, wobei der erste Sensor in dem ersten Kanal und der zweite Sensor in dem zweiten Kanal angeordnet sind, wobei der Verbindungskanal ein Filter zur Ausscheidung irgendeines solchen Komponentenrestes in dem Gas enthält, daß von dem ersten Kanal zum zweiten Kanal fließt, derart, daß die Komponente selektiv auf die Lage des ersten Sensors adsorbiert wird.- 18 209846/1093
- 10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9 zum Aufspüren von Quecksilberdampf in Luft, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall der Lage Edelmetall ist.
- 11. Vorrichtung nach Anspruch 1o, dadurch gekennzeichnet, daß das Metall der Lagen Gold ist.
- 12. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9 zum Aufspüren von Joddampf in Luft, dadurch gekennzeichn e t, daß das Metall der Lagen Silber ist.209846/1093Leerseite
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US13768471A | 1971-04-23 | 1971-04-23 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2219718A1 true DE2219718A1 (de) | 1972-11-09 |
Family
ID=22478606
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19722219718 Pending DE2219718A1 (de) | 1971-04-23 | 1972-04-21 | Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen ausgewählter Komponenten in Medien |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3714562A (de) |
AU (1) | AU458884B2 (de) |
CA (1) | CA944178A (de) |
DE (1) | DE2219718A1 (de) |
FR (1) | FR2136543A5 (de) |
GB (1) | GB1373069A (de) |
SE (1) | SE384737B (de) |
ZA (1) | ZA722460B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007104483A2 (de) * | 2006-03-14 | 2007-09-20 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | Epitaktischer stoffsensitiver sensor |
Families Citing this family (30)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3924219A (en) * | 1971-12-22 | 1975-12-02 | Minnesota Mining & Mfg | Gas detection device |
US3901067A (en) * | 1973-06-21 | 1975-08-26 | Gen Monitors | Semiconductor gas detector and method therefor |
US4092119A (en) * | 1973-11-23 | 1978-05-30 | Calspan Corporation | Environmental quality indicator |
DE2408218C3 (de) * | 1974-02-21 | 1983-11-03 | Ehlen, Karl Josef, Dr., 5000 Köln | Schaltungsanordnung zum Nachweis von Gasen |
US3950980A (en) * | 1974-03-27 | 1976-04-20 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Vapor sampling device |
US3933028A (en) * | 1974-04-23 | 1976-01-20 | Ford Motor Company | Air/fuel ratio sensor for air/fuel ratios in excess of stoichiometry |
GB1536305A (en) * | 1976-08-31 | 1978-12-20 | Rosemount Eng Co Ltd | Catalytic gas detector |
FR2456283A1 (fr) * | 1979-05-11 | 1980-12-05 | Gaz De France | Dispositif de declenchement d'alarme associe a une conduite dans laquelle circule un fluide entrainant avec lui des particules solides |
EP0055624B1 (de) * | 1980-12-31 | 1985-11-21 | Geoffrey William Ball | Gasfühler |
CH665908A5 (de) * | 1983-08-30 | 1988-06-15 | Cerberus Ag | Vorrichtung zum selektiven detektieren der gasfoermigen bestandteile von gasgemischen in luft mittels eines gassensors. |
US5087574A (en) * | 1983-09-06 | 1992-02-11 | Arizona Instrument Corp. | Fluid component detection method with feedback |
US5010021A (en) * | 1983-09-06 | 1991-04-23 | Arizona Instrument Corp. | Method for restoring the sensing capacity of an electrical sensor |
US5134080A (en) * | 1983-09-06 | 1992-07-28 | Arizona Instrument Corp. | Fluid component detection method |
US4724008A (en) * | 1983-09-06 | 1988-02-09 | Arizona Instruments | Method for restoring the sensing capacity of an electrical sensor |
US4953387A (en) * | 1989-07-31 | 1990-09-04 | The Regents Of The University Of Michigan | Ultrathin-film gas detector |
US5380490A (en) * | 1991-01-18 | 1995-01-10 | Canon Kabushiki Kaisha | Apparatus for measuring a test specimen |
US5587130A (en) * | 1993-03-15 | 1996-12-24 | Arizona Board Of Regents | Selected area adhesion and surface passivation of metal films |
US5466605A (en) * | 1993-03-15 | 1995-11-14 | Arizona Board Of Regents | Method for detection of chemical components |
US5521099A (en) * | 1994-09-23 | 1996-05-28 | Arizona Board Of Regents | Method and apparatus for sensing combustible gases employing and oxygen-activated sensing element |
US5985673A (en) * | 1994-12-22 | 1999-11-16 | Arizona Baord Of Regents | Method for regeneration of a sensor |
US5759493A (en) * | 1996-04-30 | 1998-06-02 | Arizona Instrument Corporation | Apparatus for detecting a specified gas within a mixture |
DE19741697C2 (de) * | 1996-12-06 | 2002-02-21 | Roth Hansjoachim | Chip zur Überwachung der Quecksilberkonzentration in der Luft |
US6897070B2 (en) * | 1999-09-01 | 2005-05-24 | Micron Technology, Inc. | Detection of gas phase materials |
US6422059B1 (en) * | 2000-08-01 | 2002-07-23 | Calgon Carbon Corporation | Apparatus for detecting changes in concentrations of components of fluid mixtures |
US6479297B1 (en) * | 2000-08-31 | 2002-11-12 | Micron Technology, Inc. | Sensor devices, methods and systems for detecting gas phase materials |
US6786076B2 (en) | 2002-11-25 | 2004-09-07 | Reliable Instruments Llc | Thin film gas sensor |
JPWO2016103561A1 (ja) * | 2014-12-22 | 2017-10-05 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 化学物質濃縮器および化学物質検出装置 |
USD768012S1 (en) * | 2015-05-27 | 2016-10-04 | Bitfinder, Inc. | Air quality monitoring device |
US10514371B2 (en) | 2017-11-01 | 2019-12-24 | Savannah River Nuclear Solutions, Llc | Reactive diffusive gradient in thin-film sampler and mercury speciation by use of same |
US11319225B2 (en) | 2018-10-24 | 2022-05-03 | Savannah River Nuclear Solutions, Llc | Modular system and method for mercury speciation in a fluid sample |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3558279A (en) * | 1967-06-20 | 1971-01-26 | Ionics | Electrochemical sensor device |
US3625756A (en) * | 1969-01-21 | 1971-12-07 | Naoyoshi Taguchi | Method for making a gas-sensing element |
-
1971
- 1971-04-23 US US00137684A patent/US3714562A/en not_active Expired - Lifetime
-
1972
- 1972-04-06 CA CA139,024A patent/CA944178A/en not_active Expired
- 1972-04-12 ZA ZA722460A patent/ZA722460B/xx unknown
- 1972-04-12 GB GB1697272A patent/GB1373069A/en not_active Expired
- 1972-04-17 AU AU41217/72A patent/AU458884B2/en not_active Expired
- 1972-04-20 FR FR7213974A patent/FR2136543A5/fr not_active Expired
- 1972-04-20 SE SE7205148A patent/SE384737B/xx unknown
- 1972-04-21 DE DE19722219718 patent/DE2219718A1/de active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2007104483A2 (de) * | 2006-03-14 | 2007-09-20 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | Epitaktischer stoffsensitiver sensor |
WO2007104483A3 (de) * | 2006-03-14 | 2007-11-08 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | Epitaktischer stoffsensitiver sensor |
DE102006012088B4 (de) * | 2006-03-14 | 2008-02-14 | Heraeus Sensor Technology Gmbh | Verwendung einer epitaktischen Widerstandsstruktur als stoffsensitiven Sensor, Verfahren zum Betreiben des stoffsensitiven Sensors sowie stoffsensitiver Sensor |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
SE384737B (sv) | 1976-05-17 |
US3714562A (en) | 1973-01-30 |
AU4121772A (en) | 1973-10-25 |
CA944178A (en) | 1974-03-26 |
ZA722460B (en) | 1973-01-31 |
FR2136543A5 (de) | 1972-12-22 |
AU458884B2 (en) | 1975-02-18 |
GB1373069A (en) | 1974-11-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2219718A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum Feststellen ausgewählter Komponenten in Medien | |
DE60210951T2 (de) | Eine leitfähige polymermischungen enthaltende analysevorrichtung für testfluide | |
DE69123377T2 (de) | Gassensoren zur Bestimmung von gasförmigen Kohlenwasserstoffen unter Verwendung von dünnen Zinnoxidschichten | |
WO2005047878A1 (de) | Sensoranordnung mit mehreren potentiometrischen sensoren | |
DE3911812A1 (de) | Schneller feuchtesensor auf polymerbasis | |
DE1598401A1 (de) | Piezoelektrischer Kristall mit angeformtem elektrischem Heizelement | |
DE3126648C2 (de) | Verfahren und Vorrichtung zur unmittelbaren und kontinuierlichen Messung organischer Lösemittel in einer Flüssigkeit unter Verwendung eines Halbleitergassensors | |
DE19708529C1 (de) | Fluidsensor für flüssige und gasförmige organische Verbindungen sowie Verfahren zu seiner Herstellung | |
DE202004015400U1 (de) | Sensor sowohl zur Sauerstoffmessung als auch zur Volumenstrom- und/oder Anströmmessung | |
DE19828093A1 (de) | Einrichtung zum Messen physikalischer Größen von ein- oder mehrkomponentigen Flüssigkeiten | |
DE19755183C2 (de) | Mikro-Spaltzelle | |
WO2007104483A2 (de) | Epitaktischer stoffsensitiver sensor | |
DE19829415C2 (de) | Anordnung zur qualitativen und/oder quantitativen Bestimmung von Ionen oder Stoffen in Lösungen | |
DE1598930C3 (de) | Detektorvorrichtung zum Überwachen der Zusammensetzung chromatographischer Eluate | |
DE4243644A1 (de) | Verfahren zur Ermittlung der Wasserstoffkonzentration in Gasgemischen oder der Wasserstofftransmission und -diffusion in Feststoffen und Sensoreinheit zur Durchführung des Verfahrens | |
DE1214792B (de) | Verfahren zur Messung des spezifischen Widerstands einer auf einen Halbleiterkoerper geringen spezifischen Widerstands aufgebrachten Halbleiterschicht sowie Anordnung zur Durchfuehrung des Verfahrens | |
DE102016206445A1 (de) | Coulometrischer Feuchtesensor mit gelförmigem Elektrolyt und Herstellungsverfahren für einen Coulometrischen Feuchtesensor mit gelförmigem Elektrolyt | |
AT281462B (de) | Fühlerelement für Feuchtigkeitsmesser | |
DE3041552A1 (de) | Messanordnung zum zerstoerungsfreien ermitteln der dicke einer metallischen oberflaechenschicht | |
EP1255104A1 (de) | Vorrichtung zur Messung der Dampfdurchlässigkeit eines flächigen Produktes | |
DE102008014132B4 (de) | Gasanalysegerät und Verfahren zur Bestimmung einer Stoffkonzentration in einem Gasgemisch | |
DE102004060101B4 (de) | Anordnung zur Detektion von Luftinhaltsstoffen und Verfahren zum Betreiben der Anordnung | |
DE1791035C (de) | Anordnung zur elektrischen Hochspannungsprüfung scheibenförmiger Isolierstoffproben | |
DE1448030C (de) | Vorrichtung zum Messen eines Druckes | |
DE2422271C3 (de) | Kalibriereinrichtung für Vorrichtungen zur automatischen Bestimmung von Spuren von organischen Lösemitteldämpfen in Luft |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OD | Request for examination | ||
OHN | Withdrawal |