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Induktiv gekoppelte Oberflächenwellen-Oszillatoren zum Nachweis von organischen Lösungsmitteln in Umgebungsluft

Wagner, Jens

English Title: Inductively coupled surface acoustic wave oscillators for detection of organic solvents in ambient air

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PDF, German
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Abstract

Zum Nachweis von organischen Lösungsmitteldämpfen in Umgebungsluft benötigt man Sensoren, mit denen kleinste Konzentrationen im einstelligen ppm-Bereich detektiert werden können. Hierfür bieten sich besonders akustische Oberflächenwellen-Sensoren an, die mit einem geeigneten sensitiven Film beschichtet sind. Im Rahmen dieser Arbeit wird die Entwicklung eines Meßsystems für organische Lösungsmittel auf Basis von polymerbeschichteten Oberflächenwellen-Sensoren vorgestellt. Ein Schwerpunkt wird dabei besonders auf die Weiterentwicklung der Bauteile und der Meßtechnik gelegt. Durch eine modifizierte induktive Ankopplung, können die Sensoren nun auch in einer Oszillatorschaltung betrieben werden. Weiterhin wird auch ein für die Sensorik völlig neues Meßprinzip vorgestellt. Dieser modengekoppelte Oszillator besitzt den Vorteil, daß bei unverringerter Sensitivität die Meßfrequenz um drei Größenordnungen kleiner ist als bei den konventionellen Oszillatoren. Um die Sensitivität weiter zu steigern wird eine zyklische Meßmethode eingesetzt. Dadurch wird außerdem erreicht, daß Driften sich nicht mehr störend auf das Sensorsignal auswirken, so daß gänzlich auf eine Temperierung des Sensors verzichtet werden kann.

Translation of abstract (English)

For detection of organic vapors in ambient air, highly sensitive sensors capable to detect concentrations in the lower ppm range are necessary. Surface Acoustic Wave sensors coated with a sensitive layer are particularly suited for this purpose. This work presents the development of a measuring system for organic vapors based on polymer coated SAW-sensors. Especially the sensor devices and the measuring technique have been advanced. Using a modified inductive coupling technique, it is now possible to operate the sensor in an oscillator circuit. Furthermore, a new measuring technique for sensor applications is introduced. The main advantage of this mode-locked Oscillator is that the operation frequency is three orders of magnitude lower than the frequency of conventional oscillators with the sensitivity remaining unchanged. To further increase the sensitivity, a cyclic measuring technique is used. Moreover, this technique has the additional advantage that sensor drift becomes negligible and thus temperature control of the sensor device is no longer necessary.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Hunklinger, Prof. Dr. Siegfried
Date of thesis defense: 8 May 2002
Date Deposited: 14 May 2002 00:00
Date: 2002
Faculties / Institutes: The Faculty of Physics and Astronomy > Kirchhoff Institute for Physics
Subjects: 530 Physics
Controlled Keywords: Sensortechnik
Uncontrolled Keywords: sensor , surface acoustic wave
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