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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Transfer und Nachweis
von Zielsubstanzen (Drogen, Schad-, Explosiv- und Kampfstoffe) von
einer zu untersuchenden Oberfläche
in einem Nachweisgerät,
wobei die Zielsubstanzen als kondensierte Dämpfe auf der Oberfläche selber
oder auf dort anhaftenden Partikeln vorliegen.
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Der
Nachweis von Explosivstoffen und chemischen Kampfstoffen hat neben
dem militärischen Bereich
aufgrund einer zunehmenden terroristischen Bedrohungslage auch für den Zivilschutz
eine große Bedeutung
erlangt. Dabei besteht die Aufgabe einerseits darin, eine illegale
Einfuhr und Anschläge
auf Transportmittel, wie etwa Flugzeuge oder Schiffe, zu verhindern.
Andererseits wird der Zivilschutz zunehmend auch auf öffentliche
Gebäude
und Verkehrsmittel im Inland selber erweitert. Neben den Gefährdungen
durch Explosiv- und Kampfstoffe besteht ein weiterhin vorhandenes
Problem im Schmuggel von Drogen über
Landesgrenzen. Daraus ergibt sich insbesondere ein stark wachsender
Bedarf für
Nachweisgeräte
an Flughäfen,
Seehäfen
und Grenzkontrollstationen, wobei die illegalen und gefährdenden
Zielsubstanzen sowohl in Gepäckstücken als
auch in industriellen Containern transportiert werden.
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Die
Zielsubstanzen werden in der Regel über ihre Dämpfe nachgewiesen, wobei der
Transfer der Zielsubstanzen von einem zu untersuchenden Gegenstand
in ein entsprechendes Nachweisgerät eine nicht zu unterschätzende Aufgabe
darstellt. Als Nachweisgeräte
werden heutzutage beispielsweise Massenspektrometer (MS), Ionenmobilitätsspektrometer
(IMS), Gas- oder Flüssigkeitschromatographen
eingesetzt.
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Insbesondere
die Ionenmobilitätsspektrometrie
stellt ein hochempfindliches und robustes Verfahren dar, mit dem
Substanzen in geringen Konzentrationen nachgewiesen werden können. Die
Ionenmobilitätsspektrometer
werden für
die oben genannten Anwendungen in der Regel bei Umgebungsdruck betrieben
und zeichnen sich durch einen einfachen und kompakten Aufbau aus,
wodurch sie sich in großen Stückzahlen
und als mobile Nachweisgeräte
einsetzen lassen. In einem Ionenmobilitätsspektrometer werden die nachzuweisenden
Substanzen zuerst ionisiert. Die Ionen bewegen sich danach unter
Einwirkung elektrischer Felder in einem Driftgas, werden dort aufgrund
ihrer Mobilität
oder der Feldstärkeabhängigkeit
ihrer Mobilität
substanzspezifisch getrennt und in einem Ionendetektor nachgewiesen.
Das Driftgas wird dabei typischerweise in einem geschlossenen Gaskreislauf
geführt,
wobei eine Einlassmembran von au ßen mit einem die Substanzen
enthaltenen Probegas bespült
wird und ein Teil der Substanzen durch die Einlassmembran in den
Gaskreislauf gelangen.
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Insbesondere
der Nachweis von modernen Explosivstoffen und Drogen wird dadurch
erschwert, dass diese Zielsubstanzen einen äußerst geringen Dampfdruck aufweisen
und zudem in Transportbehältern
eingeschlossen sind. Dadurch ist in den meisten Fällen ein
direkter Nachweis dieser Zielsubstanzen in der Umgebungsluft nur
durch Sammlung eines großen
Probenvolumens mit anschließender
Anreicherung möglich.
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Allerdings
werden bei der Verpackung der Zielsubstanzen die Oberflächen der
Gepäckstücke, der
Transportbehälter
und der Kleidungsstücke
der verpackenden Personen sowie deren Haut mit minimalen Spuren
der Zielsubstanzen kontaminiert. Die Zielsubstanzen liegen als kondensierte
Dämpfe
auf der Oberfläche
selber oder auf der Oberfläche
anhaftender Partikeln vor. Sie entwickeln aber einen zu geringen
Dampfdruck, um direkt in der Umgebungsluft nachgewiesen werden zu
können.
Deshalb werden die zu untersuchenden Oberflächen mit einem Probennehmer
abgewischt, wodurch kondensierte Substanzen selber und Substanzen
tragende Partikel von der Oberfläche
abgelöst
werden und am Probennehmer haften bleiben. Der Probennehmer wird
mit den aufgenommenen Substanzen und eingelagerten Partikeln in
eine Desorptionsvorrichtung eines Nachweisgerätes überführt und dort erhitzt, um einen
für den
Nachweis ausreichenden Dampfdruck der Substanzen zu erreichen.
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Derzeit
werden beispielsweise Papier, Stoffgewebe oder Filze als Probennehmer
verwendet, die auf dem Abwischen von zu untersuchenden Oberfläche beruhen.
In der Offenlegungsschrift
US 2005/0288616 A1 (Bozenbury et al.) wird
ein Schwamm aus einem zellulosehaltigen Gewebe verwendet, das aus
Baumwolle, Leinen oder Viskose besteht und eine Porengröße von einigen
zehn Mikrometern aufweist. Aus den Patentschriften
US 5,571,976 A (Drolet) und
US 5,476,794 (O'Brien) sind Probennehmer
aus Baumwolle bekannt, die über zwei
Finger gestülpt
werden bzw. wie ein Handschuh geformt sind. In der Offenlegungsschrift
WO 1997/038294 A1 (Danylewych-May
et al.) besteht der Probennehmer aus einem Gewebestück, das
mittels eines Ringes über
eine Halbkugel gespannt ist. Der Ring und die Halbkugel bestehen
dabei aus einem chemisch und thermisch beständigen Material. Mit dem über die
Halbkugel gespannten Gewebestück werden
die zu untersuchenden Oberflächen
abgewischt, ohne dass das Gewebestück mit der die Probe nehmenden
Person in Kontakt kommt. Aus der Patentschrift
US 6,642,513 B1 (Jenkins
et al.) sind Probennehmer zu entnehmen, die aus einem mit Teflon
beschichteten Glasfasergewebe oder aus einem nichtgewebten Filz
aus Polyamid bestehen, wobei ein Teil der Glasfasern im Glasfasergewebe
aufgebrochen ist und von der Oberfläche absteht.
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Bei
allen genannten Probennehmern für Wischproben
treten folgende Probleme auf. Der Probennehmer ist relativ groß (> 4 × 4 cm), was eine entsprechend
große
Desorptionsvorrichtung mit hohem Energieaufwand erforderlich macht
und dadurch einen mobilen Einsatz oft stark einschränkt. Zudem sind
bei Probennehmern aus Papier und Stoffgeweben die Materialien bei
Desorptionstemperaturen von mehr als 200 Grad Celsius in der Regel
nicht chemisch beständig.
Diese Probennehmer geben dann selber Substanzen ab, die durch Reaktionen
mit Zielsubstanzen und durch Überlagerungen
der Signale falsche Ergebnisse (falsch-negativ und falsch positiv) hervorrufen
können.
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In
den Veröffentlichungen
von Mina et al. (IJIMS 4 (2001) 1, 37–40: ”Evaluation of Sample Collectors
for Ion Mobility Spectrometry”)
und Jadamec et al. (3. International Workshop an IMS, 1994, Galveston
(USA): „The
Effect of Sample Holder Material an Ion Mobility Spectrometry Reproducibility”) sind die
notwendigen und gewünschten
Eigenschaften von einen Probennehmer für Wischproben zusammengefasst:
- – Der
Probennehmer muss flexibel sein, um sich den Konturen und Rauhigkeiten
der zu untersuchenden Oberflächen
anzupassen.
- – Der
Probennehmer muss mechanisch fest sein, damit er beim Abwischen
nicht zerreißt
oder Bestandteile (z. B. Fasern) abgibt.
- – Der
Probennehmer muss eine hinreichende Rauhigkeit aufweisen, um die
auf den Oberflächen
haftenden Substanzen und Partikel aufzunehmen.
- – Der
Probennehmer muss bei Desorptionstemperaturen von mehr als 200 Grad
Celsius chemisch beständig
sein.
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Diese
Eigenschaften werden in Summe von den derzeit gängigen Probennehmern für Wischproben
und den dafür
verwendeten Materialien (Stoffgewebe, Filze, Papier, poröse Teflonfolie)
nicht erfüllt.
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In
der
US 5,099,743 A werden
die Oberflächen
von zu untersuchenden Gegenständen
erhitzt und die dabei desorbierten Dämpfe in einem Filter aus Quarzfasern
gesammelt (angereichert). In der
US 5,083,019 A wird eine elastische Faserschleife, deren
Oberfläche
aus adsorbierendem Material besteht, über eine Oberfläche geführt. Daran
anschließend
wird die Faserschleife in einem Ionenmobilitätsspektrometer erhitzt, um
Substanzen von der Oberfläche
der Faserschleife zu desorbieren.
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Aus
dem Stand der Technik sind weiterhin Verfahren zur Probennahme von
an Oberflächen
haftenden Partikeln bekannt, bei denen die Partikel durch Bürsten von
den zu untersuchenden Oberflächen
entfernt werden. Die abgelösten
Partikel werden entweder mit den Bürsten zusammengekehrt (
WO 1997/038294 A1 )
oder sie werden in einem Luftstrom zu einem Filter geleitet und
dort gesammelt (
US 5,345,809
A und
US 6,946,300
B2 ). Aus der
US 2005/0274205
A1 ist ein Probennehmer bekannt, in dem Fäden oder
Streifen eines Adsorbermaterials auf einer rotierenden Achse angeordnet
sind. Die zu untersuchenden Gegenstände werden unter der rotierenden
Achse entlang geführt,
so dass die Streifen bzw. Fäden
Partikel von den Oberflächen
der Gegenstände
wischen und Dämpfe
aufnehmen können.
Die Achse wird anschließend
mit den Streifen bzw. Fäden
in ein Nachweisgerät
gezogen und die Streifen bzw. Fäden
dort erhitzt.
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Es
ist die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für den Transfer und Nachweis
von auf Oberflächen
sesshaften Zielsubstanzen in ein Nachweisgerät bereitzustellen, wobei es
sich bei den Zielsubstanzen insbesondere um Drogen, Schad-, Explosiv- oder
Kampfstoffe handelt und diese als kondensierte Dämpfe auf der Oberfläche selber
oder auf dort anhaftenden Partikeln vorliegen.
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Die
Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 und gelöst. Bevorzugte
Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Patentansprüchen
ausgeführt.
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Bei
diesem Verfahren wird ein Faserbündel in
Kontakt über
eine zu untersuchende Oberfläche geführt, wodurch
Substanzen von der Oberfläche
auf die Fasern übertragen
werden oder Partikel in die Zwischenräume zwischen den Fasern eingelagert werden,
und dass danach das Faserbündel
in eine Desorptionsvorrichtung eines Nachweisgerätes überführt und erhitzt wird. Anstelle
des Faserbündels kann
in gleicher Weise auch eine Klettfläche aus Faserschlaufen verwendet
werden. Die Zielsubstanzen (Drogen, Schad-, Explosiv- oder Kampfstoffe)
werden bevorzugt mit Ionenmobilitätsspektrometern nachgewiesen,
die sehr robust sind und abhängig von
der jeweiligen Zielsubstanz eine sehr niedrige Nachweisgrenze aufweisen
können.
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Es
werden Vorrichtungen für
den Probentransfer verwendet (im Folgenden einfach auch als Probennehmer
bezeichnet), die aus einer Vielzahl von parallel angeordneten elastischen
Fasern bestehen, wobei die Faserdichte größer als 50 Fasern pro Quadratmillimeter
ist und die Faserlänge
mehr als einen halben Millimeter beträgt. Die Fasern können an einem
Ende des Faserbündels,
an beiden Enden des Faserbündels
oder zwischen den beiden Enden des Faserbündels mechanisch gefasst sein.
Im ersten Fall ähnelt
das Faserbündel
einem Pinsel oder einer Bürste.
Das freie nicht gefasste Ende eines solchen Faserbündels passt
sich gut den Konturen der zu untersuchenden Oberfläche an.
Die freie Stirnfläche
eines Faserbündels
kann eben oder konvex (ballig) sein, wobei eine ebene Stirnfläche senkrecht
oder schräg
zur Achse des Faserbündels
verlaufen kann. Die Fasern im Faserbündel weisen bevorzugt eine Dicke
zwischen 5 und 100 Mikrometer und eine freie Länge von einem halben bis 20
Millimeter auf.
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Die
Wahrscheinlichkeit für
das Abbrechen einzelner Fasern ist sehr niedrig, wenn 103 bis 105 Fasern,
insbesondere etwa 104 Fasern, zu einem Faserbündel zusammengefasst
werden und die Länge der
Fasern dem ein- bis fünffachen,
insbesondere dem dreifachen, des Durchmessers des Faserbündels entspricht.
Die Fasern stützen
sich gegenseitig, ohne dass die für die Probennahme notwendige
Flexibilität
eingeschränkt
wird. Bei großen
Faserlängen besteht
die Gefahr, dass die Fasern bei Kontakt mit einer zu untersuchenden
Oberfläche
abbrechen. Um die Wahrscheinlichkeit für den Bruch von Fasern zu verringern,
kann das Faserbündel,
wie bereits oben dargestellt, an beiden Enden mechanisch gefasst werden.
Die freie Länge
der Fasern im Faserbündel beträgt in allen
Fällen
bevorzugt um fünf
Millimeter.
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Eine
weitere für
den Probentransfer verwendete Vorrichtung besteht aus einer Klettfläche. Wie bei
einem der beiden Teile des bekannten textilen Verschlussmittels
besteht die Klettfläche
aus elastischen Faserschlaufen. Jede der Faserschlaufe ist an zwei
Enden mechanisch gefasst. Im Unterschied zu dem an zwei Enden gefassten
Faserbündel
sind die Faserschlaufen nicht alle parallel zueinander ausgerichtet.
Eine unregelmäßige Anordnung
der Faserschlaufen auf der Klettfläche ist bevorzugt, es sind aber
auch regelmäßige Anordnungen
möglich.
Die Flächendichte
der Faserschlaufen auf der Klettfläche beträgt bevorzugt mehr als 50 Faserschlaufen
pro Quadratmillimeter. Die Faserschlaufen einer Klettfläche sind
bevorzugt länger
als einen halben Millimeter und weisen meist unterschiedliche Längen auf.
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Die
Temperatur, die für
die Desorption der Zielsubstanzen von den Fasern, den Faserschlaufen und
dort eingelagerten Partikeln notwendig ist, beträgt typischerweise zwischen
100 und 400 Grad Celsius, insbesondere zwischen 150 und 200 Grad
Celsius. Es kann auch ein mit der Zeit ansteigender Temperaturverlauf
gefahren werden, so dass Substanzen mit unterschiedlichen Desorptionstemperaturen
zu verschiedenen Zeiten desorbiert werden. Durch die zusätzliche
Information wird insbesondere bei Ionenmobilitätsspektrometern die Anzahl
der nachweisbaren Zielsubstanzen vergrößert.
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Die
in den Probennehmern verwendeten Materialien müssen bei der Erwärmung auf
die entsprechende Desorptionstemperatur chemisch beständig sein
und sollten selber keine oder nur sehr geringfügige Mengen zusätzlicher
Substanzen ausgasen, um den Nachweis der Zielsubstanzen nicht zu
stören. Die
Fasern und Faserschlaufen bestehen bevorzugt aus Glas, aber auch
Kunststoff (z. B. Polyimid), Metalle oder Kohlenstoff sind geeignete
Materialien. Auch Mischungen von Fasern aus unterschiedlichen Materialien
sind möglich.
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Die
Erwärmung
des Probennehmers kann auf verschiedene Arten erfolgen, beispielsweise durch:
- – den
thermischer Kontakt des Faserbündels
oder der Klettfläche
mit einem Heizelement,
- – den
Durchfluss eines heißen
Gasstroms durch das Faserbündel
bzw. die Klettfläche,
wobei die Flussrichtung quer oder längs zum Bündel bzw. zur Fläche liegen
kann,
- – durch
Wärmestrahlung,
- – die
kapazitive Erwärmung
von nichtmetallischen Fasern/Faserschlaufen,
- – die
induktive Erwärmung
von metallischen Fasern/Faserschlaufen, oder
- – einen
elektrischen Stromfluss durch die Fasern/Faserschlaufen, wenn die
beiden gefassten Enden der Fasern bzw. der Faserschlaufen elektrisch
voneinander isoliert sind und eine entsprechende elektrische Leitfähigkeit
aufweisen.
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Die
Fasern und Faserschlaufen sind zudem bevorzugt rau (mikrostrukturiert)
oder chemisch beschichtet oder beides. Die Rauigkeit bewirkt, dass
einerseits Substanzen, die als Schicht auf der zu untersuchenden
Oberfläche
vorliegen, mechanisch abgelöst
werden und dass anderseits so erzeugte oder bereits vorhandene Partikel
zwischen den Fasern bzw. Faserschlaufen festgehalten werden. Die
Beschichtung kann wie ein „Klebstoff” eine unspezifische
Haftung von Substanzen und Partikeln an den Fasern und Faserschlaufen
erhöhen.
Es sind aber auch Beschichtungen bekannt, mit denen bestimmte Zielsubstanzen
chemisch so verändert
werden, dass sie leichter desorbiert werden. Durch andere Beschichtungen
werden nur Störsubstanzen
an den Fasern und Faserschlaufen gebunden oder zur Reaktion gebraucht,
so dass die Störsubstanzen
bei den Desorptionstemperaturen nicht oder kaum in die Dampfphase übergehen.
Diese Art der spezifischen Beschichtung reduziert die positiven
Fehlalarme.
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In
den aus dem Stand der Technik bekannten Probennehmern für Wischproben
sorgen Maschen oder Poren dafür,
dass Substanzen oder Partikel von der zu untersuchenden Oberfläche auf
die Probennehmer übertragen
werden. Die Rolle der Maschen und Poren übernehmen in den erfindungsgemäßen Vorrichtungen
die Hohlräume
zwischen den Fasern bzw. Faserschlaufen. Je nach Verbiegung der
Fasern bzw. Faserschlaufen sind die Hohlräume unterschiedlich groß, wodurch
eine gute Anpassung daran erreicht wird, wie die Zielsubstanzen
auf der Oberfläche
vorliegen. Die Zielsubstanzen können
dort beispielsweise als feste Schicht vorliegen, die bei der Probennahme
von der Oberfläche
abgekratzt wird, oder sich auf unterschiedlich großen Partikeln
befinden, die zwischen den Fasern bzw. Faserschlaufen in variable
Hohlräumen
eingelagert werden.
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Die
Hohlräume
der Faserbündel
und Klettflächen
weisen eine große
innere Oberfläche
auf, während
die aus dem Stand der Technik bekannten Probennehmer für Wischproben
eher flächige
Werkzeuge mit einer kleineren inneren Oberfläche darstellen. Bei Papier
und Folien ist die Tiefe der Poren durch die Dicke des Materials
begrenzt sind, also in der Regel auf weniger als 0.1 Millimeter.
Bei Geweben ist die Dicke des Materials etwa fünf- bis zehnmal größer. Erst
bei einem Faserbündel
bzw. einer Klettfläche
mit entsprechend vielen und langen Fasern und Faserschlaufen überwiegt
die Oberfläche
der Hohlräume
gegenüber
der Fläche
des Probennehmers, wodurch größere Mengen
der Zielsubstanzen von der zu untersuchenden Oberfläche aufgenommen und
zum Nachweisgerät übertragen
werden können.
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Wie
aus dem Stand der Technik bekannt ist, werden bürstenartige Vorrichtungen bei
der Probennahme von Partikeln („dust”) von Oberflächen zum Nachweis
von Zielsubstanzen, wie Drogen, Schad-, Explosiv- und Kampfstoffe,
bereits eingesetzt. Die Bürsten
werden hier allerdings nur dazu verwendet, um die Partikel von den
zu untersuchenden Oberflächen
mechanisch abzulösen.
Eine Sammlung der Partikel und deren Transfer zum Nachweisgerät durch
Bürsten
ist dem Stand der Technik ebenso wenig zu entnehmen wie eine Erhitzung
der dort verwendeten Bürsten
in einer Desorptionsvorrichtung. Stattdessen werden die Partikel
zusammengekehrt („dust
pan-brush arrangements”)
oder durch einen Luftstrom zu einem Sammelfilter geleitet. In beiden Fällen muss
also sogar vermieden werden, dass Partikel an den Bürsten haften
bleiben. Im Gegensatz zum Stand der Technik sind die erfindungsgemäßen Probennehmer
derart ausgelegt, dass sie Partikel effektiv aufnehmen und bei den
notwendigen Desorptionstemperaturen chemisch bestandig sind. Insbesondere
die hohe Faserdichte und die Länge
der Fasern in den Faserbündeln
gewährleistet
eine große Wirksamkeit
beim Ablösen
und Aufnehmen von an Oberflächen
haftenden Partikeln.
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Beschreibung der Abbildungen
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Die 1 zeigt
ein Verfahren für
den Transfer von Substanzen 1 von einer zu untersuchenden Oberfläche 3 in
eine Desorptionsvorrichtung 4 eines schematisch dargestellten
Ionenmobilitätsspektrometers 7,
wobei sich die Substanzen 1 auf der zu untersuchenden Oberfläche 3 selber
oder auf dort anhaftenden Partikeln 2 befinden. Im Verfahrensschritt gemäß 1A wird ein Probennehmer 10,
der aus einem konisch geformten Rohr 11, einem Faserbündel 12 aus
parallelen elastischen Glasfasern und einem Griff 13 besteht, über die
zu untersuchende Oberfläche 3 geführt. Ein
Teil der Substanzen 1 und der Partikel 2 werden
dabei auf das Faserbündel 12 übertragen
bzw. in die Zwischenräume
des Faserbündels 12 eingelagert.
Im Verfahrensschritt gemäß 1B wird
der Probennehmer 10 in die Desorptionsvorrichtung 4 überführt und
dort erhitzt.
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Die 2 zeigt
einen zweiten Probennehmer 20, der aus einem Träger 21,
einem Faserbündel 22 aus
parallelen elastischen Glasfasern und einem Griff 23 besteht,
wobei das Faserbündel 22 an
beiden Enden 22a, 22b auf dem Träger 21 mechanisch
gefasst ist.
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Die 3 zeigt
einen dritten Probennehmer 30, der aus einem Träger 31,
einer Klettfläche
aus Faserschlaufen 32 und einem Griff 33 besteht.
Die Faserschlaufen 32 aus Polyimid sind unregelmäßig auf
dem Träger 31 angeordnet.
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1 zeigt
einen ersten Probennehmer 10, der aus einem konisch geformten
Rohr 11, einem Faserbündel 12 aus
elastischen parallelen angeordneten Glasfasern und einem Griff 13 besteht.
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Das
Faserbündel 12 enthält etwa
104 Glasfasern mit einem Durchmesser von
30 Mikrometer und einer Länge
von 15 Millimeter. In dem etwa 10 Millimeter kürzeren Rohr 11 wird
das Faserbündel 12 mechanisch
einseitig gefasst, so dass die Glasfasern auf der nichtgefassten
Stirnseite etwa 5 Millimeter aus dem Rohr 11 herausragen
und bündig
abschließen.
Das Rohr 11 ist innen kreisrund und hat einen Innendurchmesser
etwa 3 Millimeter.
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Zur
Befestigung des Faserbündels 12 im Rohr 11 sind
dort die Hohlräume
zwischen den Glasfasern und zwischen den Glasfasern und der Innenfläche des
Rohrs 11 mit einem Material ausgefüllt, das (a) bei einer Temperatur
von bis zu 400 Grad Celsius chemisch beständig und fest ist, (b) gegenüber den
Zielsubstanzen resistent ist und (c) gut auf den Glasfasern und
auf der Innenfläche
des Rohres 11 haftet. Ein Material mit den genannten Eigenschaften ist
beispielsweise Keramikkleber. Eine andere Art der mechanischen Fassung
besteht darin, dass das Rohr 11 an einer oder an mehr als
einer Stelle von außen zusammengepresst
wird.
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Die
Desorptionsvorrichtung 4 weist zwei Heizelemente 5a und 5b auf.
Der am Einlass 6a eingeführte Gasstrom wird mit dem
Heizelement 5a erhitzt. Das zweite Heizelement 5b ist
nahe einer Öffnung der
Desorptionsvorrichtung 4 eingelassen, in die der Probennehmer 10 für den Desorptionsvorgang
eingeführt
wird. Das Rohr 11 besteht aus Metall und ist an dem Ende,
an dem das Faserbündel 12 herausragt,
konisch geformt, so dass der Probennehmer 10 die Desorptionsvorrichtung 4 gegenüber der
Umgebung abdichten kann und ein Wärmeübergang zwischen der geheizten
Wand der Desorptionsvorrichtung 4 und dem Probennehmer 10 gewährleistet
ist. Der Griff 13 umhüllt
das Rohr 11 und besteht aus einem Material mit geringer
thermischer Leitfähigkeit, so
dass eine manuelle Handhabung insbesondere während und nach dem Desorptionsvorgang
möglich ist.
Der am Einlass 6a eingeführte Gasstrom tritt durch den
Auslass 6b in ein nur schematisch dargestelltes Ionenmobilitätsspektrometer 7 ein.
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Im
Verfahrensschritt gemäß 1A wird der Probennehmer 10 in
Kontakt über
die zu untersuchende Oberfläche 3 geführt. Dabei
kann die Achse des nichtgefassten Teils des Faserbündels 12 senkrecht
zur Oberfläche 3 ausgerichtet
sein oder aber unter leichten Druck bis zu 60° zur Oberfläche 3 geneigt sein.
Die Vielzahl der dünnen
Fasern und deren Elastizität
ermöglichen
eine gute Anpassung des Faserbündels 12 an
die Konturen und Rauigkeiten der zu untersu chende Oberfläche 3 und
die Aufnahme von Substanzen 1 und Partikeln 2 von
der Oberfläche 3.
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Im
Verfahrensschritt gemäß 1B wird der mit Substanzen 1 und
Partikeln 2 beladene Probennehmer 10 in die dafür vorgesehene Öffnung der
Desorptionsvorrichtung 4 eingeführt. Das Faserbündel 12 wird
durch Wärmeleitung über das
Rohr 11, durch Wärmestrahlung
von der Innenfläche
der Desorptionsvorrichtung 4 und durch den geheizten Gasstrom auf
150 bis 200 Grad Celsius aufgeheizt. Die Substanzen, die auf den
Glasfasern selber oder auf den im Faserbündel eingelagerten Partikeln 2 adsorbiert sind,
werden durch die Erwärmung
desorbiert und am Auslass 6b mit dem Gasstrom aus der Desorptionsvorrichtung 4 hinausgeführt. Der
Nachweis der Zielsubstanzen erfolgt in dem schematisch dargestellten
Ionenmobilitätsspektrometer 7 in
bekannter Weise.
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2 zeigt
einen zweiten Probennehmer 20, der aus einem Träger 21,
einem Faserbündel 22 aus parallelen
elastischen Glasfasern und einem Griff 23 besteht. Im Unterschied
zum Probennehmer 10 ist das Faserbündel 22 hier an beiden
Enden 22a, 22b auf dem Träger 21 mechanisch
gefasst ist. Das Faserbündel 22 erstreckt
sich über
eine rechteckige Fläche
von etwa 200 Quadratmillimeter. Die mittlere Länge der Glasfasern zwischen
den gefassten Enden 22a, 22b beträgt etwa
zehn Millimeter. Die Dicke des Faserbündels 22 beträgt etwa
2 Millimeter. Durch die beidseitige mechanische Fassung ist die
Wahrscheinlichkeit für
den Bruch der 20 Mikrometer dicken Glasfasern erheblich verringert.
Der Träger 21 konisch
abgeschrägt.
Der Griff 23 besteht aus einem Material mit geringer thermischer
Leitfähigkeit.
Erfindungsgemäß sind auch
Probennehmer möglich,
bei denen mehrere Faserbündel
aus parallelen elastischen Fasern nebeneinander angeordnet sind
und damit eine größere „Wischfläche” aufweisen.
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3 zeigt
einen dritten Probennehmer 30, der aus einem Träger 31,
einer Vielzahl von Faserschlaufen 32 und einem Griff 33 besteht.
Die Faserschlaufen 32 bestehen aus Polyimid und sind unregelmäßig auf
dem Träger 31 angeordnet
ist. In ihrer Gesamtheit formen sie eine Klettfläche. Die Faserschlaufen 32 sind
hier zwischen einem halben und vier Millimeter lang und etwa 30
Mikrometer dick. Die Flächendichte
beträgt
etwa 300 Faserschlaufen pro Quadratmillimeter. Wie in dem vorhergehenden
Ausführungsbeispiel
ist auch hier der Träger 31 an
den Seiten abgeschrägt
und der Griff 33 weist eine geringe thermische Leitfähigkeit
auf, so dass er sich während
des Desorptionsvorgangs nicht übermäßig erwärmt. Die
Trägerfläche 31 ist
etwa 100 Quadratmillimetern groß und
leicht gewölbt.
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Mit
der Kenntnis der Erfindung ist es dem Fachmann möglich, andere erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele
für Probennehmer
zu entwerfen. Insbesondere das Nachweisgerät ist nicht auf Ionenmobilitätsspektrometer
beschränkt.