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TeX/Kapitel/Einleitung.tex

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 \chapter{Einleitung}
 
-\todo[inline]{Rework this *after* completing other chapters}
+Die Analyse von Gasgemischen findet in vielen 
+Bereichen der Industrie- und Medizintechnik Anwendung.
+Mitunter geht es um medizinisch wichtige Daten wie
+die Überwachung des Metabolismus eines Patienten,
+oder um sicherheitsrelevante Messungen wie die
+Überprüfung einer Stoffprobe auf explosive Stoffe.
 
-Die Analyse von Gasgemischen findet in vielen Bereichen der Industrie- und Medizintechnik Anwendung. Mitunter geht es um medizinisch wichtige Daten wie die Überwachung des Metabolismus eines Patienten, oder um sicherheitsrelevante Messungen wie die Überprüfung einer Stoffprobe auf explosive Stoffe.
-Von Vorteil sind hierbei sowohl schnelle als auch sensitive Messungen, um Zuverlässig auf gegebene Zustandsänderungen reagieren zu können.\\
-Eine der Methoden dieser Analyse bietet das Ionenmobilitätsspektrometer (im Folgenden hier IMS) an. Das IMS nutzt die variablen Ionisierbarkeiten und Mobilitäten von Molekülen in einem Gas aus um diese zu trennen und zu vermessen. Durch diese Funktionsweise können Messungen innerhalb weniger Minuten bis Sekunden durchgeführt werden, wobei Stoffkonzentrationen von \todo[inline]{Add concentration here} festgestellt werden können.
+Eine der Methoden dieser Analyse bietet 
+das Ionenmobilitätsspektrometer (IMS) an.
+Das IMS nutzt die variable Ionisierbarkeit und
+Mobilität von Molekülen in einem Gas aus um diese
+zu trennen und zu vermessen. Durch diese Funktionsweise
+können Messungen innerhalb weniger Minuten bis zehntel von
+Sekunden durchgeführt werden,
+und es können kleinste Stoffmengen festgestellt werden \cite{Eiceman2013Oct}.
 
-Ein zentraler Bestandteil des Aufbaus eines IMS ist nun der Transimpedanzverstärker (im Folgenden hier TIV). Dieses Element befasst sich mit der Umwandlung der zu messenden Ionen in ein Spannungssignal, welche von der Ausleseleketronik verarbeitet werden können. Somit bestimmt die Qualität und Sensitivität des TIV maßgeblich die Datenerfassung des IMS insgesamt.
-Von relevanz sind hier verschiedene Parameter wie z.B. Bandbreite, Rauschverhalten und Verstärkung, welche auf den jeweiligen Anwendungsbereich des IMS angepasst werden müssen.
+Ein zentraler Bestandteil des Aufbaus eines 
+IMS ist nun der Transimpedanzverstärker (TIV) \cite{Reinecke2018Oct}.
+Dieser ist ein zentrales Element der Messkette,
+welche die Ionen detektiert und für die restliche
+Auswertung messbar macht.
+Somit bestimmt die Performance des TIV maßgeblich
+z.~B. die Detektionsgrenze und das Auflösungsvermögen 
+des IMS.
+Bestehende TIVs bieten akzeptable Messqualität, sind jedoch
+entweder sehr teuer, oder benötigen manuelle Nachjustierungen
+und Korrekturen.
 
-In dieser Arbeit wird die Auslegung und Erstellung eines kompakten, sensitiven TIVs dargestellt, welcher auf die IMS-Geräte des Institut für Grundlagen der Elektrotechnik und Messtechnik (GEM) an der Leibniz Universität Hannover angepasst ist.
-Der TIV wird auf zwei verschiedene IMS-Systeme mit unterschiedlichen Anforderungen angepasst.\\
-In Kapitel 2 wird die Funktionsweise eines IMS nähergehend erklärt. Hierbei werden die jeweiligen Größen- und Zeitskalen, für die der TIV ausgelegt werden soll, erläutert, und die Aufgabe des TIV im Bezug auf das Gesamtsystem wird genauer erklärt. Zudem werden notwendige Grundlagen vermittelt.\\
-In Kapitel 3 wird ein Modell des TIVs erstellt. Zuerst werden die Zielparameter beschrieben, welche vom TIV gewünscht sind.
-Neben der Erläuterung der Funktionsweise eines TIVs werden die verschiedenen parasitären Effekte genauer charakterisiert, welche die Schaltung beeinträchtigen, und es wird auf Möglichkeiten eingegangen um diesen Effekten entgegen zu wirken. Hiernach wird eine reale Schaltung ausgelegt, und mithilfe von Simulationen charakterisiert.\\
-In Kapitel 4 wird ein Prototyp der TIV-Schaltung erbaut und vermessen. Es werden hierbei vergleiche mit den erstellten Simulationen gezogen, und es wird auf Diskrepanzen zu diesen eingegangen. Abschließend werden Messungen an einem realen IMS-System ausgeführt, um die Funktionstüchtigkeit des erbauten TIV zu bestätigen.\\
-Kapitel 5 befasst sich mit der Erstellung einer vollintegrierten Schaltung auf Basis des erstellten TIV, welcher die gesamte Analogkette der IMS-Messung beinhaltet. \todo{Did this happen?}\\
-Abschließend beschreibt Kapitel 6 einen Ausblick auf zukünftige Anwendungsgebiete des erstellten TIV, und fasst die erstellten Messungen zusammen.
+Es soll in dieser Arbeit ein neuer TIV ausgelegt werden,
+welcher ohne Nachjustierungen und mit leicht verfügbaren
+Bauteilen gebaut werden kann, um eine kostengünstige 
+und reproduzierbare Alternative anzubieten.
+In dieser Arbeit wird die Entwicklung, Auslegung 
+und Vermessung des neuen TIV-Designs beschrieben.
+Hierbei werden verschiedene störende Faktoren
+wie z.~B. parasitären Effekte analytisch sowie mithilfe
+von Simulationen untersucht, und basierend hierauf
+werden Möglichkeiten zur Reduktion und Kompensation 
+der negativen Effekte ausgelegt.
+
+Der erstellte TIV wird vermessen und charakterisiert,
+wobei die Messergebnisse mit den Simulationen verglichen
+werden. Eventuelle Fehler und ungewünschtes Verhalten werden
+genauer analysiert und korrigiert.
+Schlussendlich werden einige Vergleichsmessungen des neu
+erstellten TIVs mit den bestehenden Designs durchgeführt.