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WO1993018399A1 - Arrangement for detecting gasses in liquids - Google Patents

Arrangement for detecting gasses in liquids Download PDF

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Publication number
WO1993018399A1
WO1993018399A1 PCT/DE1993/000193 DE9300193W WO9318399A1 WO 1993018399 A1 WO1993018399 A1 WO 1993018399A1 DE 9300193 W DE9300193 W DE 9300193W WO 9318399 A1 WO9318399 A1 WO 9318399A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
sensor
arrangement according
material layer
arrangement
Prior art date
Application number
PCT/DE1993/000193
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hans Meixner
Josef Gerblinger
Uwe Lampe
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens Aktiengesellschaft filed Critical Siemens Aktiengesellschaft
Publication of WO1993018399A1 publication Critical patent/WO1993018399A1/en

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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/0004—Gaseous mixtures, e.g. polluted air
    • G01N33/0009—General constructional details of gas analysers, e.g. portable test equipment
    • G01N33/0011—Sample conditioning

Definitions

  • a safety-related application of a sensor that detects gases in liquid would be e.g. the detection of the concentration of hydrogen dissolved in the insulating oil of a transformer.
  • Electro-chemical cells are usually used to detect gases in liquids. These electrochemical cells consist of two electrodes and a liquid electrolyte, which is separated from the liquid to be measured by a semipermeable membrane.
  • a semipermeable membrane One example is the Clark cell. for measuring the oxygen content of water and other liquids.
  • a major disadvantage of the electrochemical cells is that the gas to be measured reacts with the electrolyte during the measurement, so that the electrolyte must be replaced at short intervals and the measuring arrangement must be re-calibrated.
  • the problem on which the invention is based consists in specifying a further arrangement by means of which gases in liquids can be detected.
  • a particular advantage of the arrangement according to the invention is that sensors, which are already known from the field of gas ororics, can also be used for the detection of gases in liquids due to the invented arrangement.
  • the advantage which is achieved by separating the material layer and the sensor from one another by means of a gas layer is that this material layer is not exposed to the operating temperature of the sensor and thus has a significantly lower temperature.
  • a further advantage of the arrangement according to the invention is achieved in that the layer which separates the liquid from the gas layer and the sensor is made permeable to the gas to be detected only in one direction, so that the measurement does not pass through the gas layer. which is located between the sensor and the separating material layer, can be influenced by gas re-entering the liquid from the gas layer.
  • Another advantage of the arrangement according to the invention is achieved if the gas which is located between the sensor and the separating material layer is moved. In this way it is achieved that a slow desorption behavior of the sensor material does not affect the measuring speed. The sensor is then used again for a lower gas concentration in the liquid sensitive.
  • a transport gas in the arrangement according to the invention which transports the gas to be detected, which enters the transport gas via the separating material layer, to the sensor.
  • Sensors which consist of SrTiO, SnO or ZnO prove to be particularly advantageous with regard to their detection behavior of the arrangement according to the invention.
  • the detection behavior of the sensor is independent of that of the shape of the metal oxide.
  • an inexpensive manufacturing process can be used to manufacture the sensors.
  • the separating material layer which separates the sensor from the liquid, from a metal oxide, because then there is no need for a different operating temperature for the separating material layer and the sensor.
  • Polymers for the separating material layer are particularly favorable in the arrangement according to the invention to use a polymer for the separating material layer.
  • Polymer properties can be specifically determined beforehand and can thus be matched to the gas to be detected.
  • Polymers which consist of Teflon, polyethylene or silicone are favorable for use in the arrangement according to the invention, since they have particularly favorable material properties with regard to the permeability to certain gases.
  • Methods for applying the separating material layer to the sensor such as e.g. CVD-PVD processes or screen printing processes. They can also be used cost-effectively for large production quantities of detection arrangements.
  • FIG. 1 shows an arrangement according to the invention in which the separating material layer is applied directly to the sensor.
  • FIG. 2 shows an arrangement according to the invention in which there is a gas layer between the sensor and the separating material layer.
  • Figure 3 shows an arrangement according to the invention, in which for the transport of the gas to be detected from the separating
  • FIG. 1 shows an example with the arrangement according to the invention. shown. It shows a sensor S, a separating material layer TM and a liquid F. It should be noted that the separating material layer TM is applied directly to the sensor and the liquid F is underneath.
  • the detection gas can penetrate through the separating material layer in the direction of the sensor S and causes a detection process there. Other gases dissolved in the liquid cannot penetrate the separating material layer TM. This means that only the detection gas effects a detection process at sensor S. It should be noted that the metal oxides frequently used for the sensor material of sensor S only show a detection behavior towards gases to be measured in a temperature range of approx. 500 ⁇ C. In the case of the arrangement as shown in FIG. 1, this means that the liquid containing the gas to be measured is subjected to this temperature.
  • Figure 2 shows another example of the arrangement according to the invention.
  • a gas volume G is introduced here between the sensor S and the separating material layer TM.
  • the liquid F is located below the separating material layer TM.
  • This has the advantage that the liquid F and the separating material layer TM are not exposed to the operating temperature of the sensor S.
  • separating layers of material can also be used which do not withstand the temperatures of 500 ° C., which are usually considered as operating temperatures for sensors made of metal oxides.
  • the gas volume G can be moved. This movement is represented by arrows in FIG. If there is a liquid in the liquid sets a lower gas concentration, a sensor that is saturated on its surface with the measuring gas would not respond to this lower gas concentration.
  • the gas volume G is therefore moved and molecules which are adsorbed on the surface of the sensor S can enter the gas volume. In this way, the sensor S ' becomes detectable again more quickly.
  • FIG. 3 shows a further example of the arrangement according to the invention. Separating material layers TM, a sensor S, a transport gas G and the liquid F are shown.
  • the pipe R2 is made of the separating material layer TM.
  • the liquid F containing the gas to be detected flows through the pipe R1 and a transport gas G flows through the pipe R2.
  • the pipe R2 contains the sensor S attached at any point. The gas to be detected emerges from the liquid F at the transition point in Intersection with the pipe R2 into the transport gas G via the separating material layer TM.
  • the transport gas G flows through the pipe R2 in the direction of the sensor and transports the gas to be detected from the point of intersection of the two pipes R1 and R2 in the direction of the sensor S.
  • the detection gas effects the detection process.
  • the advantage of the arrangement according to the invention shown in FIG. 3 is that the temperature range in which the sensor is operated and the temperature of the separating one
  • Material layer are independent of each other.
  • By appropriately dimensioning the position of the sensor S in the pipe R2 and its Different distances to the separating material layer TM can be used to set different operating temperatures for the sensor on one side and for the separating material layer on the other side.
  • would melt in particular can Kunststoff ⁇ materials find for the separating layer of material use, at an operating temperature of a sensor from Metall ⁇ oxide of about 500 * C.

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Abstract

Sensors for detecting gasses in liquids are often used for technical applications. An arrangement is disclosed that allows known metal oxide sensors to be used for detecting gasses in liquids. The arrangement has a metal oxide sensor separated from the liquid in which the gas to be detected is dissolved by a layer permeable only to said gas. The advantage of this arrangement over the state-of-the-art electrochemical process for detecting gasses in liquids is that the gas in the described type of arrangement does not react with the liquid, thus dispensing with frequent recalibrating processes and electrolyte exchanges. By appropriately designing the disclosed arrangement, it is possible to isolate the separating material layer, which is permeable only to the gas from the liquid, from the high working temperature.

Description

Anordnung zur Detektion von Gasen in FlüssigkeitenArrangement for the detection of gases in liquids
Das zunehmende Umweltbewußtsein und steigende sicherheits¬ technische Anforderungen bedingen eine ständige Weiterent¬ wicklung der Detektions- und Sensortechnik. Einhergehend mit einer Vergrößerung der Empfindlichkeit der bereits vorhandenen Sensoren ist auch eine Erschließung neuer Aufgabengebiete für den Bereich der Sensorik.Increasing environmental awareness and increasing safety requirements mean that the detection and sensor technology is constantly being developed further. Along with an increase in the sensitivity of the existing sensors is also opening up new areas of responsibility for the field of sensors.
In zunehmendem Maße gewinnt dabei insbesondere die Detektion von Gasen in Flüssigkeiten vermehrt an Bedeutung. Eine sicher¬ heitstechnische Anwendung eines Sensors, der Gase in Flüssig¬ keit detektiert, wäre z.B. die Detektion der Konzentration von Wasserstoff, der im Isolieröl eines Transformators gelöst ist.The detection of gases in liquids is becoming increasingly important. A safety-related application of a sensor that detects gases in liquid would be e.g. the detection of the concentration of hydrogen dissolved in the insulating oil of a transformer.
Üblicherweise werden zum Nachweis von Gasen in Flüssigkeiten elektrischochemische Zellen eingesetzt. Diese elektrochemi¬ schen Zellen bestehen aus zwei Elektroden und einem flüssigen Elektrolyten, der durch eine semipermeable Membran von der zu messenden Flüssigkeit getrennt ist. Ein Beispiel ist die Clark-Zelle. zur Messung des Sauerstoffgehaltes von Wasser und anderen Flüssigkeiten. Ein wesentlicher Nachteil der elektro¬ chemischen Zellen besteht darin, daß während der Messung das zu messende Gas mit dem Elektrolyten reagiert, so daß der Elek¬ trolyt in kurzen Abständen ausgetauscht werden muß und eine Nacheichung der Meßanordnung erforderlich ist.Electro-chemical cells are usually used to detect gases in liquids. These electrochemical cells consist of two electrodes and a liquid electrolyte, which is separated from the liquid to be measured by a semipermeable membrane. One example is the Clark cell. for measuring the oxygen content of water and other liquids. A major disadvantage of the electrochemical cells is that the gas to be measured reacts with the electrolyte during the measurement, so that the electrolyte must be replaced at short intervals and the measuring arrangement must be re-calibrated.
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem besteht darin, eine weitere Anordnung anzugeben, mit der Gase in Flüssig¬ keiten detektiert werden können.The problem on which the invention is based consists in specifying a further arrangement by means of which gases in liquids can be detected.
Es wird gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Alle übrigen Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.It is solved according to the features of claim 1. All other developments of the invention result from the subclaims.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung be¬ steht darin, daß Sensoren, die aus dem Bereich der Gassenorik bereits bekannt sind, durch die erfundene Anordnung auch für den Nachweis von Gasen in Flüssigkeiten eingesetzt werden können.A particular advantage of the arrangement according to the invention is that sensors, which are already known from the field of gas ororics, can also be used for the detection of gases in liquids due to the invented arrangement.
Der Vorteil, dem man dadurch erreicht, daß man die Material¬ schicht und den Sensor durch eine Gasschicht voneinander trennt, besteht darin, daß diese Materialschicht nicht der Betriebstemperatur des Sensors ausgesetzt wird und somit eine deutlich niedrigere Temperatur aufweist.The advantage which is achieved by separating the material layer and the sensor from one another by means of a gas layer is that this material layer is not exposed to the operating temperature of the sensor and thus has a significantly lower temperature.
Einen weiteren Vorteil bei der erfindungsgemäßen Anordnung erzielt man dadurch, daß man die Schicht, die die Flüssigkeit von der Gasschicht und dem Sensor trennt, nur in eine Rich- tung für das zu detektierende Gas durchlässig macht, so daß die Messung nicht durch die Gasschicht, die sich zwischen dem Sensor und der trennenden Materialschicht befindet, be¬ einflußt werden kann, indem Gas von der Gasschicht wieder in die Flüssigkeit eintritt.A further advantage of the arrangement according to the invention is achieved in that the layer which separates the liquid from the gas layer and the sensor is made permeable to the gas to be detected only in one direction, so that the measurement does not pass through the gas layer. which is located between the sensor and the separating material layer, can be influenced by gas re-entering the liquid from the gas layer.
Besonders vorteilhaft ist es bei der erfindungsgemäßen Anord¬ nung, zwischen dem Sensor und der trennenden Materialschicht ein Gas einzubringen, das vom Sensor nicht detektiert wird, da so direkt aus dem Detektionsverhalten des Sensors auf die Gaskonzentration in der Flüssigkeit geschlossen werden kann.In the arrangement according to the invention, it is particularly advantageous to introduce a gas between the sensor and the separating material layer which is not detected by the sensor, since the gas concentration in the liquid can be deduced directly from the detection behavior of the sensor.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung wird erreicht, wenn man das Gas, das sich zwischen dem Sensor und der trennenden Materialschicht befindet, bewegt. Auf diese Art und Weise wird erreicht, daß ein langsames Desorptionsver- halten des Sensormaterials die Meßgeschwindigkeit nicht beeinflußt. Der Sensor wird damit wieder für eine ge- ringere Gaskonzentration in der Flüssigkeit empfindlich.Another advantage of the arrangement according to the invention is achieved if the gas which is located between the sensor and the separating material layer is moved. In this way it is achieved that a slow desorption behavior of the sensor material does not affect the measuring speed. The sensor is then used again for a lower gas concentration in the liquid sensitive.
Um eine weiter auseinander liegende Temperatur des Sensors und der trennenden Materialschicht zu erreichen, d.h. ein¬ en Betrieb bei unterschiedlichen wählbaren Temperaturniveaus, ist es vorteilhaft, bei der erfindungsgemäßen Anordnung ein Transportgas einzusetzen, welches das zu detektierende Gas, das über die trennende Materialschicht in das Transportgas eintritt, zum Sensor transportiert.To achieve a further apart temperature of the sensor and the separating material layer, i.e. an operation at different selectable temperature levels, it is advantageous to use a transport gas in the arrangement according to the invention which transports the gas to be detected, which enters the transport gas via the separating material layer, to the sensor.
Als besonders vorteilhaft beim Einsatz in der erfindungsgemäßen Anordnung erweisen sich Sensoren, die aus Metalloxiden beste¬ hen, da sie für die gewählten Anwendungen besonders empfindli- ches Detektionsverhalten aufweisen.Sensors which consist of metal oxides have proven to be particularly advantageous when used in the arrangement according to the invention, since they have particularly sensitive detection behavior for the selected applications.
Besonders vorteilhaft in Bezug auf ihr Detektionsverhalten der erfindungsgemäßen Anordnung erweisen sich Sensoren, die aus SrTiO,, SnO« oder ZnO bestehen.Sensors which consist of SrTiO, SnO or ZnO prove to be particularly advantageous with regard to their detection behavior of the arrangement according to the invention.
Besonders günstig bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist, daß das Detektionsverhalten des Sensors unabhängig von der der Form des Metalloxids ist. So kann je nach Anforderung ein kostengünstiges Fertigungsverfahren für die Herstellung der Sensoren eingesetzt werden.It is particularly favorable in the arrangement according to the invention that the detection behavior of the sensor is independent of that of the shape of the metal oxide. Depending on the requirements, an inexpensive manufacturing process can be used to manufacture the sensors.
Günstig ist es auch bei der erfinαungsgemäßen Anordnung, die trennende Materialschicht, die den Sensor von der Flüs¬ sigkeit trennt, aus einem Metalloxid auszuführen, denn dann besteht keine Notwendigkeit einer anderen Betriebstemperatur für die trennende Materialschicht und den Sensor.In the arrangement according to the invention, it is also favorable to carry out the separating material layer, which separates the sensor from the liquid, from a metal oxide, because then there is no need for a different operating temperature for the separating material layer and the sensor.
Besonders günstig bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist es, für die trennende Materialschicht ein Polymer zu verwen- den. Polymereigenschaften sind gezielt vorher bestimmbar und können so auf das zu detektierenden Gas abgestimmt werden. Günstig beim Einsatz in der erfindungsgemäßen Anordnung sind Polymere, die aus Teflon, Polyäthylen oder Silikon bestehen, da sie besonders günstige Materialeigenschaften in Bezug auf die Durchlässigkeit für bestimmte Gase aufweisen.It is particularly favorable in the arrangement according to the invention to use a polymer for the separating material layer. Polymer properties can be specifically determined beforehand and can thus be matched to the gas to be detected. Polymers which consist of Teflon, polyethylene or silicone are favorable for use in the arrangement according to the invention, since they have particularly favorable material properties with regard to the permeability to certain gases.
Weiterhin günstig bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist es, für die trennende Materialschicht Bulkkeramik oder Poly¬ mer-Folie zu verwenden, da sich diese einfach und kostengünstig herstellen lassen.In the arrangement according to the invention, it is also favorable to use bulk ceramic or polymer film for the separating material layer, since these can be produced simply and inexpensively.
Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist es auch, die trennende Materialschicht direkt auf den Sensor aufzu¬ bringen, da solche Detektionsanordnungen kostengünstiger zu fertigen sind.It is also advantageous in the arrangement according to the invention to apply the separating material layer directly to the sensor, since such detection arrangements are less expensive to manufacture.
Besonders vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Anordnung sind Verfahren für die Aufbringung der trennenden Material¬ schicht auf den Sensor, wie z.B. CVD-PVD-Prozesse oder Sieb- druckverfahren. Sie können auch für große Produktionsmengen von Detektionsanordnungen kostengünstig eingesetzt werden.Methods for applying the separating material layer to the sensor, such as e.g. CVD-PVD processes or screen printing processes. They can also be used cost-effectively for large production quantities of detection arrangements.
Im folgenden wird die erfindungse äße Anordnung anhand von Figuren und Beispielen näher erläutert.The arrangement according to the invention is explained in more detail below with the aid of figures and examples.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung, bei der die trennende Materialschicht direkt auf den Sensor aufgebracht ist.FIG. 1 shows an arrangement according to the invention in which the separating material layer is applied directly to the sensor.
Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung, bei der sich zwischen dem Sensor und der trennenden Materialschicht eine Gasschicht befindet.FIG. 2 shows an arrangement according to the invention in which there is a gas layer between the sensor and the separating material layer.
Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung, bei der für den Transport des zu detektierenden Gases von der trennendenFigure 3 shows an arrangement according to the invention, in which for the transport of the gas to be detected from the separating
Materialschicht zum Sensor, ein Transportgas Verwendung findet.Material layer to the sensor, a transport gas is used.
In Figur 1 ist ein Beispiel mit der erfindungsgemäßen Anord- nung dargestellt. Sie zeigt einen Sensor S, eine trennende Materialschicht TM und eine Flüssigkeit F. Hier ist zu beach¬ ten, daß die trennende Materialschicht TM direkt auf dem Sensor aufgebracht ist und sich darunter die Flüssigkeit F befindet.FIG. 1 shows an example with the arrangement according to the invention. shown. It shows a sensor S, a separating material layer TM and a liquid F. It should be noted that the separating material layer TM is applied directly to the sensor and the liquid F is underneath.
Das Detektionsgas kann durch die trennende Materialschicht in Richtung des Sensors S durchdringen und bewirkt dort einen Detektionsvorgang. Andere in der Flüssigkeit gelöste Gase können die trennende Materialschicht TM nicht durchdringen. Das heißt nur das Detektionsgas bewirkt am Sensor S einen Detektions¬ vorgang. Es ist zu beachten, daß die für das Sensormaterial des Sensors S häufig eingesetzten Metalloxide erst in einem Tem- peraturbereich von ca. 500βC ein Detektionsverhalten gegenüber zu messenden Gasen aufweisen. Im Falle der Anordnung, wie sie in Figur 1 dargestellt ist, bedeutet das, daß die Flüssigkeit die dieses zu messende Gas enthält, mit dieser Temperatur beaufschlagt wird.The detection gas can penetrate through the separating material layer in the direction of the sensor S and causes a detection process there. Other gases dissolved in the liquid cannot penetrate the separating material layer TM. This means that only the detection gas effects a detection process at sensor S. It should be noted that the metal oxides frequently used for the sensor material of sensor S only show a detection behavior towards gases to be measured in a temperature range of approx. 500 β C. In the case of the arrangement as shown in FIG. 1, this means that the liquid containing the gas to be measured is subjected to this temperature.
Figur 2 zeigt ein weiteres Beispiel der erfindungsgemäßen Anordnung. Im Unterschied zu der in Figur 1 dargestellten er¬ findungsgemäßen Anordnung ist hier zwischen dem Sensor S und der trennenden Materialschicht TM ein Gasvolumen G eingebracht. Die Flüssigkeit F befindet sich unterhalb der trennenden Ma¬ terialschicht TM. Im Gegensatz zu der Darstellung in Figur 1 ist es hier möglich, den Sensor S und die trennende Materi¬ alschicht TM auf einem unterschiedlichen Temperaturniveau zu halten. Das hat den Vorteil, daß die Flüssigkeit F ebenso wie die trennende Materialschicht TM nicht der Betriebstemperatur des Sensors S ausgesetzt werden. Es sind dadurch auch trennende Materialschichten einsetzbar, die nicht den Temperaturen von 500βC, die üblicherweise für Sensoren aus Metalloxiden als Betriebstemperaturen gelten, Stand halten. Um die Desorption eines am Sensor S adsorbierten Meßgases zu beschleunigen, kann man das Gasvolumen G bewegen. Diese Bewegung ist in Figur 2 durch Pfeile dargestellt. Falls sich in der Flüssigkeit eine geringere Gaskonzentration einstellt, würde ein Sensor, der an seiner Oberfläche mit dem Meßgas abgesättigt ist, nicht auf diese geringere Gaskonzentration ansprechen.Figure 2 shows another example of the arrangement according to the invention. In contrast to the arrangement according to the invention shown in FIG. 1, a gas volume G is introduced here between the sensor S and the separating material layer TM. The liquid F is located below the separating material layer TM. In contrast to the illustration in FIG. 1, it is possible here to keep the sensor S and the separating material layer TM at a different temperature level. This has the advantage that the liquid F and the separating material layer TM are not exposed to the operating temperature of the sensor S. As a result, separating layers of material can also be used which do not withstand the temperatures of 500 ° C., which are usually considered as operating temperatures for sensors made of metal oxides. In order to accelerate the desorption of a measurement gas adsorbed on the sensor S, the gas volume G can be moved. This movement is represented by arrows in FIG. If there is a liquid in the liquid sets a lower gas concentration, a sensor that is saturated on its surface with the measuring gas would not respond to this lower gas concentration.
Um den Sensor wieder für geringere Gaskonzentrationen in der Flüssigkeit empfindlich zu machen, wird deshalb das Gasvolumen G bewegt und Moleküle, die an der Oberfläche des Sensors S adsorbiert sind, können in das Gasvolumen eintreten. Auf diese Art und Weise wird der Sensor S'schnel¬ ler wieder detektionsfähig.In order to make the sensor sensitive again to lower gas concentrations in the liquid, the gas volume G is therefore moved and molecules which are adsorbed on the surface of the sensor S can enter the gas volume. In this way, the sensor S ' becomes detectable again more quickly.
Figur 3 zeigt ein weiteres Beispiel der erfindungsgemäßen Anorndung. Es sind dargestellt trennende Materialschichten TM, ein Sensor S, ein Transportgas G und die Flüssigkeit F.FIG. 3 shows a further example of the arrangement according to the invention. Separating material layers TM, a sensor S, a transport gas G and the liquid F are shown.
Weiterhin sind in Figur 3 zwei gekreuzte Rohre Rl und R2 dar¬ gestellt. Im Bereich der Kreuzungsstelle ist das Rohr R2 aus der trennenden Materialschicht TM gefertigt. Durch das Rohr Rl strömt die das zu detektierende Gas enthaltende Flüssigkeit F und durch das Rohr R2 strömt ein Transportgas G. Das Rohr R2 enthält, an einer beliebigen Stelle angebracht den Sensor S. Das zu detektierende Gas tritt aus der Flüssigkeit F an der Übergangsstelle im Kreuzungspunkt mit dem Rohr R2 über die trennende Materialschicht TM in das Transportgas G ein.Furthermore, two crossed tubes R1 and R2 are shown in FIG. In the area of the crossing point, the pipe R2 is made of the separating material layer TM. The liquid F containing the gas to be detected flows through the pipe R1 and a transport gas G flows through the pipe R2. The pipe R2 contains the sensor S attached at any point. The gas to be detected emerges from the liquid F at the transition point in Intersection with the pipe R2 into the transport gas G via the separating material layer TM.
Das Transportgas G strömt durch das Rohr R2 in Richtung des Sensors und transportiert das zu detektierende Gas von der Kreuzungstelle der beiden Rohre Rl und R2 in Richtung des Sensors S. Am Sensor S bewirkt das Detektionsgas den Detek- tionsvorgang.The transport gas G flows through the pipe R2 in the direction of the sensor and transports the gas to be detected from the point of intersection of the two pipes R1 and R2 in the direction of the sensor S. At the sensor S, the detection gas effects the detection process.
Der Vorteil der in Figur 3 gezeigten erfindungsgemäßen Anordnung besteht darin, daß der Temperaturbereich, in dem der Sensor betrieben wird, und die Temperatur der trennendenThe advantage of the arrangement according to the invention shown in FIG. 3 is that the temperature range in which the sensor is operated and the temperature of the separating one
Materialschicht voneinander unabhängig sind. Durch geeignete Dimensionierung der Position des Sensors S im Rohr R2 und sei- ne Entfernung zur trennenden Materialschicht TM können unter¬ schiedlichste Betriebstemperaturen für den Sensor auf der einen Seite, und für die trennende Materialschicht auf der anderen Seite eingestellt werden. Insbesondere können Kunst¬ stoffe für die trennende Materialschicht Verwendung finden, die bei einer Betriebstemperatur für einen Sensor aus Metall¬ oxid von ca.500*C schmelzen würden. Material layer are independent of each other. By appropriately dimensioning the position of the sensor S in the pipe R2 and its Different distances to the separating material layer TM can be used to set different operating temperatures for the sensor on one side and for the separating material layer on the other side. Would melt in particular can Kunst¬ materials find for the separating layer of material use, at an operating temperature of a sensor from Metall¬ oxide of about 500 * C.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Anordnung zur Detektion eines Gases in einer Flüssigkeit > bei der ein Sensor (S) vorgesehen ist, der in Abhängigkeit des zu detektierenden Gases ein Detektionsverhalten aufweist, welcher von der Flüssigkeit (F) durch eine Materialschicht (TM) getrennt ist, die für das zu detektie- rendes Gas durchlässig ist.1. Arrangement for the detection of a gas in a liquid> in which a sensor (S) is provided which, depending on the gas to be detected, has a detection behavior which is separated from the liquid (F) by a material layer (TM) which is suitable for the gas to be detected is permeable.
2. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die Materialschicht (TM) und der Sensor (S) durch eine Gasschicht (G) voneinander getrennt sind.2. Arrangement according to claim 1, wherein the material layer (TM) and the sensor (S) are separated from one another by a gas layer (G).
3. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, bei der die trennende Materialschicht (TM) für das zwischen ihr und den Sensor befindliche Gas (G) undurchlässig ist.3. Arrangement according to one of claims 1 to 2, wherein the separating material layer (TM) is impermeable to the gas (G) located between it and the sensor.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, bei der die sich zwischen dem Sensor (S) und der Materialschicht4. Arrangement according to one of claims 2 to 3, in which between the sensor (S) and the material layer
(TM) befindliche Gasschicht (G) kein Detektionsverhalten des Sensors (S) bewirkt.(TM) located gas layer (G) causes no detection behavior of the sensor (S).
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, bei dem die sich zwischen dem Sensor (S) und der Materialschicht (TM) befindliche Gasschicht (G) bewegt wird.5. Arrangement according to one of claims 2 to 4, wherein the gas layer (G) located between the sensor (S) and the material layer (TM) is moved.
6. Anordnung nach Anspruch 5, bei der das bewegliche Gas (G) das zu detektierende Gas zum Sensor (S) transportiert.6. Arrangement according to claim 5, wherein the movable gas (G) transports the gas to be detected to the sensor (S).
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Sensor aus Metalloxid besteht.7. Arrangement according to one of claims 1 to 6, wherein the sensor consists of metal oxide.
8. Anordnung nach Anspruch 7, bei der das Metalloxid SrTiO,, oder Sn02, oder ZnO ist. 8. The arrangement according to claim 7, wherein the metal oxide is SrTiO ,, or Sn0 2 , or ZnO.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, bei der das Detektionsverhalten unabhängig von der Form des Metalloxids, wie Einkristallen, polykristalline Kera- miken, Dick- oder Dünnschichten, ist.9. Arrangement according to one of claims 7 or 8, in which the detection behavior is independent of the shape of the metal oxide, such as single crystals, polycrystalline ceramics, thick or thin layers.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die trennende Materialschicht (TM) aus einem Metall¬ oxid besteht.10. Arrangement according to one of claims 1 to 9, wherein the separating material layer (TM) consists of a Metall¬ oxide.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die trennende Materialschicht (TM) aus einem Polymer besteht.11. Arrangement according to one of claims 1 to 9, wherein the separating material layer (TM) consists of a polymer.
12. Anordnung nach Anspruch 11, bei der das Polymer aus Teflon, Polyäthylen, oder Silikon besteht.12. The arrangement according to claim 11, wherein the polymer consists of Teflon, polyethylene, or silicone.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die trennende Materialschicht (TM) aus Bulkkeramik oder Polymerfolie besteht.13. Arrangement according to one of claims 1 to 9, wherein the separating material layer (TM) consists of bulk ceramic or polymer film.
14. Anordnung nach Anspruch 1, bei der die trennende Materialschicht (TM) direkt auf den Sensor (S) aufgebracht ist,14. Arrangement according to claim 1, in which the separating material layer (TM) is applied directly to the sensor (S),
15. Anordnung nach Anspruch 14, bei der das Aufbringver¬ fahren für die trennende Materialschicht ein CVD-, PCD- Prozeß oder ein Siebdruckverfahren ist. 15. The arrangement according to claim 14, wherein the Aufbringver¬ method for the separating material layer is a CVD, PCD process or a screen printing process.
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