DE10347656A1

DE10347656A1 - Driftrohr für ein Ionenmobilitätsspektrometer

Info

Publication number: DE10347656A1
Application number: DE10347656A
Authority: DE
Inventors: Holger Dr. Bensch; Bernd Höfer
Original assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Current assignee: Draeger Safety AG and Co KGaA
Priority date: 2003-10-09
Filing date: 2003-10-09
Publication date: 2005-05-25
Anticipated expiration: 2023-10-10
Also published as: DE10347656B4

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein einteiliges Driftrohr für ein Ionenmobilitätsspektrometer, bestehend aus DOLLAR A a) einer aus einzelnen Driftrohrringen (6) gebildeten zylinderförmigen Metallhülse (1) mit mehreren im Abstand zueinander außen angeordneten Ringeinstichen (2) und DOLLAR A b) einer außen auf die Metallhülse (1) aufgebrachten isolierenden Keramik- oder Kunststoffschicht (5), wobei DOLLAR A c) die Keramik- oder Kunststoffschicht (5) mittels einer Nut (8) so abgetragen ist, dass eine leitfähige Kontaktfläche (7) oder leitende Kontaktelemente die elektrische Verbindung zwischen den Driftrohrringen (6) herstellen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Driftrohr für ein lonenmobilitätsspektrometer mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Driftrohres mit den Merkmalen von Anspruch 8.

Die lonenmobilitätsspektrometrie ermöglicht den schnellen und selektiven Nachweis von Schadstoffen in der Luft. Für den Einsatz von lonenmobilitätsspektrometern im Feldeinsatz beispielsweise bei Feuerwehren und im Katastrophenschutz ist eine möglichst miniaturisierte Messanordnung wünschenswert. Ein derart miniaturisiertes lonenmobilitätsspektrometer mit einer speziellen Driftkammer geht zum Beispiel aus der DE 196 50 612 C2 hervor, wobei hier die Driftkammer aus mehreren Teilen zusammengesetzt ist. Ein Nachteil der bisher bekannten Driftkammern und Driftrohre besteht in der Vielzahl von Einzelteilen, aus denen diese bestehen. Die Einzelteile erfordern für die spätere Montage geringe Fertigungstoleranzen und eine Vielzahl abgestimmter Passsysteme. Zur Vermeidung größerer Kunststoffoberflächen im Inneren des Driftrohres und um das Ionen-Driftfeld möglichst homogen und ungestört auszubilden, erfordern die Einzelteile eine komplizierte Außengeometrie. Zudem ist die Montage der bekannten Driftkammern durch die Vielzahl der eingesetzten Einzelteile aufwändig und erfordert die Einhaltung geringer Montagetoleranzen. Die Miniaturisierung eines Driftrohres, welches zum Beispiel aus der DE 41 30 810 C1 bekannt geworden ist, sowie die Kontaktierung der eingesetzten elektrisch leitenden Driftringe mit kleinen Widerständen erschwert die Montage zusätzlich.

Demgemäß besteht die Aufgabe der Erfindung in der Bereitstellung und Herstellung eines in Bezug auf die Handhabbarkeit und die Ausbildung eines homogenen elektrischen Feldes verbesserten Driftrohres für ein lonenmobilitätsspektrometer, welches zudem kompakt ausgebildet ist.

Die Lösung der Aufgabe erhält man mit der Kombination der Merkmale von Anspruch 1 für ein Driftrohr für ein lonenmobilitätsspektrometer und mit den Merkmalen von Anspruch 8 für ein Verfahren zur Herstellung eines Driftrohrs für ein lonenmobilitätsspektrometer.

Ein wesentlicher Vorteil des Driftrohres nach Anspruch 1 folgt aus dessen einteiliger Ausbildung, so dass einerseits der bisher notwendige Montageaufwand entfällt und andererseits glatte innere Driftrohrwände vorhanden sind mit einem sich dadurch ergebenden, möglichst homogen ausgebildeten elektrischen Feld im Innenraum. Das einteilige Driftrohr kann als komplettes Einzelteil aus einem Metallkörper hergestellt werden, der in Spritz-, Gieß- oder Klebetechnologie in einem isolierenden Material, speziell in Keramik oder Kunststoff, eingebettet und anschließend in Driftringe mechanisch getrennt wird. Die entstehenden elektrisch leitenden einzelnen Driftringe können über Widerstände durch Lötverbindungen oder durch elektrisch leitende Klebeverbindungen kontaktiert werden. Das Driftrohr kann als komplettes Einzelteil in Testaufbauten geprüft und ohne Demontage direkt in die Messzelle des lonenmobilitätsspektrometers integriert werden.

Die Unteransprüche geben vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung an.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstands wird mit Hilfe der Figuren erläutert.
Es zeigen
1 eine Ansicht des metallischen Basisteils eines Driftrohres und
2 eine Ansicht des zusammengesetzten Driftrohres unter Einschluss des Basisteils aus 1.
Das in 1 gezeigte Basisteil des Driftrohres ist eine rohrförmige Metallhülse 1, beispielsweise aus Edelstahl mit einer Wanddicke von wenigen Millimetern, die als Drehteil mit Eindrehungen für Ringeinstiche 2 versehen ist und erhabene Ring-Kontaktflächen 3 aufweist, welche nach der äußeren Einbettung des Basisteils in eine isolierende Keramik- oder Kunststoffschicht 5 zur elektrischen Kontaktierung der in einem weiteren Arbeitsschritt zu trennenden Driftrohrringe 6 dient, 2. Die Ring-Kontaktflächen 3 gemäß 1 bilden vorzugsweise eine äußere Kammstruktur, so dass nach der Keramik- oder Kunststoffeinbettung der Metallhülse 1 die mechanische Stabilität während der nachfolgenden mechanischen Trennung der Metallhülse 1 umlaufend von innen nach außen in einzelne Driftrohrringe 6 gewährleistet und die Stabilität und Fixierung der entstandenen Driftrohrringe 6 im Driftrohr gesichert ist. Die Herstellung der Driftrohrringe 6 erfolgt vorzugsweise durch Sägeschnitte oder Laserbearbeitung von innen nach außen in Innenumfangsrichtung der Metallhülse verlaufend in den vorgesehenen Positionen der Ringeinstiche 2.
Die Kunststoffeinbettung geschieht insbesondere durch Spritzguss mit Hochleistungskunststoffen oder gegebenenfalls auch mit kalt und warm aushärtenden Epoxidharzen. Für die Keramikeinbettung sind speziell anorganische Vergussmassen geeignet. Abschließend werden die mechanisch getrennten einzelnen Driftrohrringe 6 über zum Beispiel elektrisch leitend geklebte SMD (Surface Mounted Devices) – Widerstände untereinander kontaktiert, indem eine in Längsrichtung des Driftrohres verlaufende Nut 8 mit einer leitfähigen Kontaktfläche 7 zur elektrischen Verbindung der einzelnen Ring-Kontaktflächen 3 genutzt wird. Alternativ sind die Ring-Kontaktflächen 3 mittels leitender Kontaktelemente verbunden.

Claims

Driftrohr für ein lonenmobilitätsspektrometer, bestehend aus a) einer aus einzelnen Driftrohrringen (6) gebildeten zylinderförmigen Metallhülse (1) mit mehreren im Abstand zueinander außen angeordneten Ringeinstichen (2) und b) einer außen auf die Metallhülse (1) aufgebrachten isolierenden Keramik- oder Kunststoffschicht (5), wobei c) die Keramik- oder Kunststoffschicht (5) mittels einer Nut (8) so abgetragen ist, dass eine leitfähige Kontaktfläche (7) oder leitende Kontaktelemente die elektrische Verbindung zwischen den Driftrohrringen (6) herstellen.
Driftrohr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Driftrohrringe (6) durch Sägeschnitte oder mittels Laserbearbeitung aus der Metallhülse (1) hergestellt sind nach Aufbringung der isolierenden Keramik- oder Kunststoffschicht (5).
Driftrohr nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallhülse (1) im Bereich der Driftrohrringe (6) erhabene Ring-Kontaktflächen (3) aufweist.
Driftrohr nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähige Kontaktfläche (7) über Widerstandselemente die Driftrohrringe (6) verbindet.
Driftrohr nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramik- oder Kunststoffschicht (5) aus einem Hochleistungskunststoff oder aus einem Epoxidharz besteht und insbesondere im Spritzguss aufgebracht ist.
Driftrohr nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die angelegte Potentialdifferenz zwischen zwei benachbarten Driftrohrringen (6) mindestens 100 Volt beträgt.
Driftrohr nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die leitfähige Kontaktfläche (7) über elektrisch leitend geklebte SMD-Widerstände die einzelnen Driftrohrringe (6) verbindet.
Verfahren zur Herstellung eines Driftrohres für ein lonenmobilitätsspektrometer mit folgenden Verfahrensschritten: a) Eine zylinderförmige Metallhülse (1) wird außen in Umfangsrichtung mit Ringeinstichen (2) versehen, b) auf die Umfangsfläche der Metallhülse (1) wird eine Keramik- oder Kunststoffschicht (5) aufgebracht, c) die Metallhülse (1) wird von innen nach außen durch Sägeschnitte oder mittels Laserbearbeitung in einzelne Driftrohrringe (6) geteilt und d) die Keramik- oder Kunststoffschicht (5) wird von außen nach innen in Form einer Nut (8) derart abgetragen, dass über eine aufgebrachte leitfähige Kontaktfläche (7) oder leitende Kontaktelemente eine elektrische Verbindung zwischen den Driftrohrringen (6) herstellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass vor Aufbringung der Keramik- oder Kunststoffschicht (5) die Metallhülse (1) von außen nach innen derart abgetragen wird, dass neben den Ringeinstichen (2) erhabene Ring-Kontaktflächen (3) gebildet werden.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Ring-Kontaktflächen (3) mittels der leitfähigen Kontaktfläche (7) über Widerstandselemente verbunden werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Keramik- oder Kunststoffschicht (5) im Spritzgussverfahren aufgebracht wird.