Ultra-schnell umpolbare Ionenmobilitätsspektrometer: Elektronik, Ionenquelle und Anwendung

Im Rahmen dieser Dissertation wurde eine neue Ansteuerungselektronik für ein autarkes, baukleines Ionenmobilitätsspektrometer (IMS) für den Betrieb auf einer Drohne ausgelegt, entwickelt und untersucht. Aufgrund der Anwendung auf einer Drohne und der daraus resultierenden besonderen Herausforderungen erfolgte eine Betrachtung aller notwendigen Komponenten.
Passend zu dieser Ansteuerungselektronik wurde ein baukleines, ultra-schnell umpolbares PCB-IMS entwickelt und untersucht. Die ultra-schnelle Umpolung aller Spannungen am IMS ermöglicht erstmals die quasi-simultane Messung beider Ionenpolaritäten mit nur einer Driftröhre. Das baukleine, ultra-schnell umpolbare PCB-IMS wurde in Kombination mit einem kompakten GC für Messungen zusätzlich an einer Biogasanlage verwendet.
Aus den mit dem baukleinen, ultra-schnell umpolbaren IMS gesammelten Erkenntnissen entstand außerdem ein hochauflösendes, ultra-schnell umpolbares PCB-IMS mit einem Auflösungsvermögen von R_P=110. Damit konnte eine deutliche Steigerung des Auflösungsvermögens von zuvor R_P=70 für das baukleine, ultra-schnell umpolbare PCB-IMS erzielt werden. Mit einer Kombination aus dem hochauflösenden, ultra-schnell umpolbaren IMS und einem kommerziellen GC erfolgte schließlich noch die Untersuchung von verschiedenen Hopfensorten und es konnte eine eindeutige Differenzierung der untersuchten Hopfensorten gezeigt werden.
Abschließend wird eine neue Plasmaionisationsquelle in Kombination mit einer entsprechenden Ansteuerungselektronik als Ersatz für die sonst üblichen radioaktiven Ionisationsquellen vorgestellt. Neben der elektrotechnischen Auslegung über E-Feld-Simulationen erfolgten eingehende Untersuchungen der Plasmaionisationsquelle an einem PEEK-IMS und IMS-Massenspektrometer.