Fraunhofer-Gesellschaft

Publica

Hier finden Sie wissenschaftliche Publikationen aus den Fraunhofer-Instituten.

Impedanzspektroskopie und multivariate Signalverarbeitung für planare chemische Sensoren

Impedance spectroscopy and multivariate signal evaluation for planar chemical sensors
 
: Endres, H.-E.; Bock, K.

Technische Mitteilungen 99 (2006), 1/2, pp.62-67
ISSN: 0040-1439
German
Journal Article
Fraunhofer IZM ()
chemical sensor; electrochemical impedance spectroscopy; multivariate statistic; PCA; PLS

Abstract
Seit den 80er Jahren des 20. Jahrhunderts wird die Impedanzspektroskopie in zunehmendem Maße als Analyse- und Auswertemethode für chemische Mikrosensoren eingesetzt . Die Voraussetzung dafür war eine verbesserte Messgerätetechnik, die die Impedanzspektroskopie einfach und ohne größeren Aufwand im Labor einsetzbar machte. Die elektrochemische Impedanzspektroskopie trug zur Klärung von grundlegenden Sensorphänomenen bei und damit auch zu einer Verbesserung der Messverfahren. Die dafür nötige quantitative Auswertung der Impedanzspektren ist bei planaren Sensoren deutlich schwierig als bei Platten- oder Ringkondensatoren. Die Struktur des elektrischen Feldes dieser Strukturen ist kompliziert und kann nicht mit konformen Abbildungen analytisch einfach auf eine Plattenkondensatorstruktur zurückgeführt werden. Insbesondere Randschichtphänomene und die Topologie der Sensoroberfläche können nur mit einer finite Elemente Methode (FEM) berechnet werden. Die FEM Modelle setzen jedoch bereits eine gute Kenntnis des Aufbaus diese r Randschichten voraus, die im Zusammenhang mit anderen Messverfahren gewonnen werden muss. In der Praxis der chemischen und biochemischen Sensorik ist jedoch eine rasche Adaption an unterschiedliche Verhältnisse und ein rasches Screening der Relevanz der Daten notwendig. Die neuen numerischen Entwicklungen in den statistischen Verfahren zur multivariaten Auswertung in den 80er Jahren. und die verbesserte Computertechnik ermöglichten einen Entwicklungsschub für die Sensorsignalverarbeitung: Mustererkennung, künstliche Nase und Zunge. Sie erlauben auch die Berechnung unscharfer empirischer Prozessparameter (Condition monitoring) und erschließen neue Anwendungen für planare impedimetrische Sensoren.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-46850.html