DE3800640A1

DE3800640A1 - Verfahren zur bestimmung des gehalts eines polaren loesungsmittels in einer poroesen schicht

Info

Publication number: DE3800640A1
Application number: DE19883800640
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Phys Averkamp
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1988-01-12
Filing date: 1988-01-12
Publication date: 1989-07-20

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Gehalts eines polaren Lösungsmittels in einer porösen Schicht.

Es ist bekannt (siehe z. B. DE 35 19 436 A1), poröse Schichten, insbesondere Zeolithschichten, als Selektivein richtungen für Gassensoren zu verwenden. Diese Schichten sind auf dem gasempfindlichen Teil der Sensoren aufge bracht. Sie haben die Eigenschaft, den Transport von Mole külen größenselektiv zu beeinflussen.

Bei der Verwendung von Zeolithschichten ist zu berück sichtigen, daß sich Zeolithe mit Wasser beladen. Eine mit Wasser beladene Zeolithschicht ist für die Filterung von Gasen unbrauchbar. Sensoren, die mit einer wasserbeladenen Zeolithschicht bedeckt waren und die daher unbrauchbar waren, sind bisher als Ausschuß betrachtet worden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem festgestellt werden kann, ob und wie die poröse Schicht mit einem polaren Lösungsmittel beladen ist.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst, wie dies im kenn zeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben ist. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Der Vorteil dieses Verfahrens liegt darin, daß durch eine einfache Messung an einer auf einem Sensor aufgebrachten Schicht festgestellt werden kann, ob diese Schicht mit einem polaren Lösungsmittel beladen ist, das ihre Funktionsfähigkeit beeinträchtigt. Es ist möglich, kon trolliert Gegenmaßnahmen zu ergreifen, wobei der Gehalt des polaren Lösungsmittels in der porösen Schicht überwacht wird.

Eine poröse Schicht, die mit einem polaren Lösungsmittel beladen ist, hat einen geringeren ohmschen Widerstand als eine poröse Schicht, die nicht mit einem polaren Lösungs mittel beladen ist. Daher läßt sich durch Messung des ohmschen Widerstands der porösen Schicht feststellen, in welchem Zustand die Schicht sich befindet. Wenn der Zustand der porösen Schicht bekannt ist, kann er durch Gegenmaß nahmen beeinflußt werden. Im Fall einer mit Wasser be ladenen Zeolithschicht ist es z. B. möglich, das Wasser durch Ausheizen auszutreiben. Während des Ausheizens der Zeolithschicht wird laufend der Widerstand der Zeolith schicht gemessen. Bei Erreichen des Widerstandswertes, der einem geringen Wassergehalt der Zeolithschicht entspricht, wird das Ausheizen beendet. Nach Abkühlen der Zeolith schicht bleibt der hohe Widerstandswert erhalten. Dieses Verfahren ermöglicht, Zeolithschichten kontrolliert zu aktivieren, wodurch der Ausschuß von mit Zeolithschichten bedeckten Sensoren drastisch reduziert wird.

Mit Hilfe der Figur soll der Zusammenhang von Widerstand der porösen Schicht und beim Ausheizen erreichter Temperatur veranschaulicht werden. Als Punkte 1 sind Meßwerte des Widerstands R als Funktion der Temperatur T angegeben. Die Meßwerte wurden so gewonnen, daß die Zeolithschicht aufge heizt wurde und daß gleichzeitig die Widerstandswerte registriert wurden. Als durchgezogene Kurve 2 ist der Widerstandsverlauf beim Aufheizen der Zeolithschicht ange geben. Bei einer Erhitzung der Zeolithschicht von ungefähr 300 K bis 450 K steigt der Widerstand der unbehandelten Zeolithschicht um den Faktor 10⁶ an. Der Wert des Wider stands R ist hier ein Maß für den noch in der Zeolith schicht vorhandenen Wassergehalt. Um die Zeolithschicht als Filterschicht verwenden zu können, muß sie einen Wider standswert oberhalb einer Begrenzungslinie 3 aufweisen, d. h. im Beispiel oberhalb etwa 10¹² Ohm. Nach dem Akti vieren der Zeolithschicht bleibt der Widerstand der Schicht auch nach dem Abkühlen auf dem erreichten hohen Wert.

Während des Betriebs des Sensors, der mit der Zeolith schicht versehen ist, wird der Widerstand der Zeolith schicht dauernd registriert. Bei einem Beladen der Zeolith schicht mit Wasser, etwa aus der Luftfeuchtigkeit der Umgebungsluft, fällt der Widerstand ab. Wird ein zu starker Widerstandsabfall beobachtet, der anzeigt, daß die Funktionsfähigkeit der Zeolithschicht nachläßt, wird die Zeolithschicht durch erneutes Ausheizen wieder aktiviert. Dadurch können Fehlmessungen durch Empfindlichkeitsänderung der Zeolithschicht vermieden werden. Die Zuverlässig keit der Sensoranordnung wird erhöht.

Um den Widerstand der Zeolithschicht messen zu können, muß die Zeolithschicht mit Elektroden versehen sein. Die Elektroden bestehen z. B. aus Gold und sind auf die Zeolithschicht aufgedrückt. Eine andere Möglichkeit be steht darin, die Zeolithschicht auf einem Netz aus einem elektrisch leitenden Material durch Sedimentation abzu scheiden. Die Kontaktierung erfolgt über das Netz. Des weiteren besteht die Möglichkeit, die Zeolithschicht direkt auf photolithographisch hergestellte Interdigitalstrukturen abzuscheiden.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung des Gehalts eines polaren Lösungsmittels in einer porösen Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß der ohmsche Widerstand der Schicht gemessen wird, der eine Funktion des Gehalts des polaren Lösungsmittels ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Wassergehalt der porösen Schicht bestimmt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der ohmsche Widerstand einer Zeolithschicht gemessen wird.