49 lines
No EOL
2.1 KiB
TeX
49 lines
No EOL
2.1 KiB
TeX
|
|
\chapter{Einleitung}
|
|
|
|
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.
|
|
|
|
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 wesentlicher Bestandteil des Aufbaus eines
|
|
IMS ist 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.
|
|
|
|
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. 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. |