Optischer Quecksilbersensor

Einleitung / Abstract

Die Erfindung soll Anwendung finden im persönlichen Arbeitsschutz (Quecksilberexposition, Personal Air Monitor, PAM) und in der Anlagenüberwachung (Quecksilberemission).

Hintergrund

Bekannte Verfahren zur Überwachung von Quecksilberkonzentrationen in Luft beruhen auf direkter Messung mittels Spektroskopie oder indirekter Messung mittels Amalgambildung i.d.R. mit Gold. Bei der indirekten Methode wird üblicherweise die Änderung der elektrischen Leitfähigkeit einer Sensorschicht durch Amalgambildung genutzt.
Neuere Ansätze bestehen in kalorimetrischen und thermischen Verfahren, bei denen die Quecksilberkonzentration aus der zur Sensorregeneration erforderlichen Wärmemenge bzw. aus der Änderung der thermischen Eigenschaften einer Sensorschicht durch Amalgambildung ermittelt wird.

Lösung

Das neue optische Sensorkonzept integriert ein Heizelement in einen mit Goldnanopartikeln funktionalisierten Wellenleiter. Durch Verbindung mit Quecksilber bildet sich Amalgam. Dieser Vorgang wird optisch detektiert. Das Heizelement dient der Regeneration, d.h. der Wiederverwendung des Sensors. Es kann elektrisch (resistiv oder induktiv) oder optisch heizen. Die integrierte Wellenleiterstruktur kann eine planar-optische Resonator-Struktur sein oder auch eine faseroptische. Abb. 1 zeigt eine Ausführung des optischen Quecksilbersensors auf Basis integrierter Wellenleiterstrukturen.

Vorteile