Filterrotationsspektrometer für den Nachweis von Ethen im ppb-Bereich

Abstract

Zusammenfassung Ethen (Ethylen, C 2 H 4 {\text{C}_{2}}{\text{H}_{4}} ) ist eines der wichtigsten Phytohormone im Reifungsprozess klimakterischer Früchte. Die Menge des emittierten Ethens liefert Informationen über den aktuellen Reifezustand dieser Früchte. Deshalb können Ethensensoren in der Lieferkette für die Umsetzung fortschrittlicher Logistik-Prozesse wie dem First-Expired-First-Out-Prozess (FEFO) eingesetzt werden. Diese Arbeit beschreibt den aktuellen Stand der Entwicklung eines kostengünstigen Filterrotationsspektrometers für den Nachweis von Ethen in der klimakterischen Reifephase von Früchten. Das Spektrometer basiert im Wesentlichen auf Komponenten, die auch in nichtdispersiven Infrarotsensoren (NDIR) zum Einsatz kommen. Durch eine modellbasierte Auswertung der gemessenen Spektren konnte die Stabilität eines ersten Laborprototyps gegenüber klassischen NDIR-Sensoren deutlich verbessert werden. In Verbindung mit einer optimierten Langwegzelle wurde eine Nachweisgrenze von 150 ppb erreicht. Simulationen haben außerdem gezeigt, dass sich dieses Prinzip auch für die quantitative Bestimmung potentieller Querempfindlichkeitsgase wie Ammoniak ( NH 3 {\text{NH}_{3}} ) und Kohlenstoffdioxid ( CO 2 {\text{CO}_{2}} ) eignet. Durch Verknüpfung der Simulations- und Messergebnisse wird eine Nachweisgrenze von 0,19 % für CO 2 {\text{CO}_{2}} und 62 ppb für NH 3 {\text{NH}_{3}} erwartet.