Entwurf, Herstellung und Charakterisierung eines mikromechanischen Quecksilbersensors

A sensor based on the amalgam principle is described which is capable of detecting mercury quickly and easily even in ppb concentrations. The method is based on the formation of amalgam in an extremely thin (30 nm...60 nm) gold layer by contact (gaseous phase) with mercury-burdened ambient air. The silicon micromechanics is new; it enables the construction of miniaturized measuring systems integrating many important sensor components. The sensor itself consists of four meander-shaped gold resistance strips forming a measuring bridge. The formation of amalgam causes a change in the electric resistance of the gold layer which in turn changes the bridge voltage that is measured by a pre-amplifier. The sensor can be regenerated as mercury atoms can be removed from the gold layer from a temperature of 150 degrees centigrade.In dieser Arbeit wird ein Sensor nach dem Prinzip des Amalgamverfahrens beschrieben, mit dem Quecksilber einfach und schnell bis in den ppb-Bereich nachgewiesen werden kann. Das Verfahren beruht auf Bildung von Amalgam in einer extrem duennen (30 nm...60 nm) Goldschicht durch den Kontakt (Gasphase) mit quecksilberhaltiger Umgebungsluft. Neu an diesem Konzept ist der Einsatz der Silizium-Mikromechanik. Mit dieser Technologie lassen sich miniaturisierte Messsysteme aufbauen, die viele wichtige Sensorkomponenten integrieren. Der eigentliche Sensor besteht aus vier maeanderfoermigen Goldwiderstandsbahnen, die eine Messbruecke bilden. Die Entstehung von Amalgam fuehrt zu einer Aenderung des elektrischen Widerstands in der Goldschicht. Diese Widerstandsaenderung fuehrt zu einer Aenderung der Bruecken-Spannung, die mit Hilfe eines Vorverstaerkers ausgewertet wird. Da Quecksilberatome ab 150 C aus der Goldschicht ausgetrieben werden koennen, ist der Sensor regenerierbar. (orig.)Available from: http://www.deposit.ddb.de/cgi-bin/dokserv / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEDEGerman