Kompakte optische Sensorsysteme zur parallelen Detektion der Freone R22 und R134a -
Ein entscheidender Beitrag zum Kühlmittel-Recycling

 

2. Methode und Experimentelles

2.1 Detektionsmethoden

Die optische Detektionsmethode beruht auf dem Prinzip der Reflektometrischen Interferenzspektroskopie (RIfS), die auf der Detektion von Weißlichtinterferenz bei Reflektionen an dünnen Schichten auf einem planaren Glastransducer basiert. Aus dem erhaltenen Interferenzmuster lässt sich die optische Schichtdicke der Interferenzschicht berechnen. Bei den eingesetzten Sensoren wurden verschiedene Polymere als sensitive dünne Schichten verwendet. Bei Exposition von Analyten zeigen diese ein Quellverhalten, welches durch die reversible Sorption von Gasmolekülen im Polymer verursacht wird.
Für die Messung wurden zwei unterschiedliche Sensorsysteme verwendet:
Das erste Sensorsystem ist ein typischer RIfS-Aufbau bestehend aus einer Weißlichtquelle, deren Licht über ein Linsen- und Filtersystem in einen Arm eines Y-Lichtleiters eingekoppelt wird. Von dort wird das Licht in die Messzelle geführt und das reflektierte Licht, das Informationen über die optische Schichtdicke enthält, über den anderen Arm des Lichtleiters mit einem Diodenzeilenspektrometer wellenlängenaufgelöst aufgezeichnet.
Das zweite Sensorsystem (Bild 1) ist ein in unserer Arbeitsgruppe entwickeltes Low-Cost-System, welches auf dem RIfS-Prinzip aufbaut, jedoch ein neuartiges Detektionsverfahren beinhaltet. Die Konzeption des sogenannten 4l-Systems besteht aus vier unterschiedlichen LEDs. Die einzelnen Wellenlängen werden von diesen LEDs zeitlich sequentiell emittiert. Dadurch kann der Detektor stark vereinfacht werden und es ist lediglich eine Photodiode erforderlich

 

Bild 1: Kompaktes RIfS-System, 4 l-System

Bild 2: Sensorkopf

 

2.2 Experimentelles

Als weitverbreitetste Vertreter der FCKWs wurde das Freon R22 (Chlordifluormethan) und als wichtigster Vertreter der FKWs wurde das Freon R134a (1,1,1,2-Tetrafluorethan) verwendet.

Bei den Glastransducern handelt es sich um einseitig beschichtetes Glas zur Erhöhung der Reflektivität des Schichtsystems. Die Glastransducer wurden in einem Spincoatingprozeß mit 5 verschiedenen Polymeren beschichtet. Zum einen wurden Polydimethylsiloxan (PDMS) und Polyetherurethan (PUT) in unterschiedli-chen Konzentrationen gelöst in Toluol sowie ein Hyperbranched Polyester (HBP) mit der Endgruppe P-OH gelöst in Tetrahydrofuran eingesetzt. Zum anderen wurden die zwei glasartigen, mikroporösen Polymersys-teme Ultrason E2010ä (Polyethersulfon, PES) gelöst in N-Methylpyrrolidon und Makrolonä (Polycarbonat, PC) gelöst in Chloroform verwendet.

 

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