Details

Autor(en) / Beteiligte

• Kontschev, Alex
• Hilleringmann, Ulrich
• Doll, Theodor

Titel

Atmosphärische Photoionisation mit Nanometer-Samarium-Elektronemitterschichten

Erscheinungsjahr

2013

Verknüpfte Titel

Beschreibungen/Notizen

• Tag der Verteidigung: 14.03.2013
• Paderborn, Univ., Diss., 2013
• ger: Das Ziel dieser Arbeit war die Entwicklung eines universellen chemischen Sensors, der den ePID für die Gasionisation nutzt.Es wurde eine Materialanalyse nach dem Kriterium der Austrittsarbeitsgröße durchgeführt. Als theoretisch passende Kandidaten wurden Samarium und Yttrium ausgewählt. Dünne Schichten aus diesen Materialien wurden mittels des Vakuumelektronenstrahlverfahrens aufgedampft. Die atmospärische Stabilität der Filme und ihre Fähigkeit, Elektronen bei der Bestrahlung mit 365nm Photonen zu emittieren, wurde getestet. Alle erhaltenen Yttrium-Filme waren instabil. Die Messung der Austrittsarbeit der Samarium-Schichten mithilfe der UPS-Methode ergab 3,04 0,25 eV, was mit den Literaturwerten übereinstimmt. Die Samarium-Schichten haben noch mindestens drei Wochen nach dem Abscheiden noch Elektronen in gut messbaren Mengen emittiert. Das heißt, dass mittelfristig bei atmosphärischen Bedingungen stabil funktionierenden Elektronenemitterstrukturen mit Austrittsarbeit unter 3,5 eV wurden zum ersten Mal praktisch hergestellt.Maßnahmen zur Erhöhung des Stroms emittierter Elektronen ergaben eine Zunahme des emittierten Elektronenstroms von 1,5 fA auf bis zu 85 pA (mehr als 5.500 Mal höher).Die Gasionisationsexperimente wurden bei atmosphärischen Bedingungen durchgeführt. Als Versuchsgase wurden Methanol und Isopropanol eingesetzt. Beide Gase wurden mit dem entwickelten ePID ionisiert. Die minimale Konzentration des Isopropanols war dabei 8 ppm (mit PID gemessen).Als Gesamtergebnis dieser Arbeit kann der Nachweis der Möglichkeit einer praktischen Umsetzung eines universellen mobilen Gassensors auf ePID-Basis, der bei atmosphärischen Bedingungen funktioniert, festgehalten werden.
• eng: The aim of this thesis was the development of a universal chemical sensor that uses ePIDfor the ionization of gases.A material analysis to fit the criterion of work function size was conducted. Samarium andYttrium were chosen as theoretically suitable candidates. Thin layers of these materialswere evaporated using the electron beam physical vapor deposition. The layers weretested for their ability to emit electrons at the exposure to photons at 365 nm wave length.It proved that all obtained Yttrium films, regardless of the parameters of the manufacturingprocess were instable. The measurement of the work function of the Samarium films, usingthe UPS method had a result of 3,04 0,25 eV, which corresponds to the figures in thereferences. The evaporated samarium-layers emitted electrons in measurable quantitiesfor a minimum of three weeks after separation. This means that stably operating electronemitter structures that have a work function below 3,5 eV under atmospheric conditions ona middle-term base, have been manufactured for the first time.After that measures to increase the flow of emitted electrons were taken. The result wasan increase in emitted electron flow from 1,5 fA up to 85 pA (more than 5.500 timeshigher).With the use of evaporated thin samarium-layers the gas-ionisation experiments were runat atmospheric conditions. Methanol and isopropanol were used as test gases. Theexperimentally determined findings showed that both gases are ionisable with thedeveloped ePID. The minimum concentration of isopropanol was at 8 ppm (measured withPID).The overall result of this thesis is the proof that a practical implementation of an ePIDbased universal mobile gas sensor that functions at atmospheric conditions is possible.