Komponenten für die Atemalkohol-Messung

Einen passenden Detektor für eine bestimmte Gasmessung zu finden, erscheint zumindest noch theoretisch trivial. Um Atemalkohol (AAK) nachzuweisen, werden zunächst die Absorptionslinien des Ethanol-Gases untersucht. Sie liegen bei etwa 9,5 µm, 8,1 µm, 7,2 µm und 3,4 µm. Theoretisch würde es ausreichen, das Detektor-­Signal bei einer einzigen Absorptions­linie zu messen, jedoch ist darauf zu achten, dass es keine Querempfindlichkeit zu anderen Substanzen gibt, die sich ebenfalls in der Atemluft befinden (Wasser, Methan, Ethanol).

Einen passenden Detektor für eine bestimmte Gasmessung zu finden, erscheint zumindest noch theoretisch trivial. Um Atemalkohol (AAK) nachzuweisen, werden zunächst die Absorptionslinien des Ethanol-Gases untersucht. Sie liegen bei etwa 9,5 µm, 8,1 µm, 7,2 µm und 3,4 µm. Theoretisch würde es ausreichen, das Detektor-­Signal bei einer einzigen Absorptions­linie zu messen, jedoch ist darauf zu achten, dass es keine Querempfindlichkeit zu anderen Substanzen gibt, die sich ebenfalls in der Atemluft befinden (Wasser, Methan, Ethanol).

Filter-Auswahl
IR-Detektoren sind polychromatisch. Um ein bestimmtes Gas/eine spezifische Wellenlänge nachweisen zu können, wird ein passender Filter benötigt: Bandpassfilter lassen nur Strahlung eines  bestimmten Wellenlängen-Bereichs durch.
Der Erfolg der Messung hängt damit immer mit der Qualität des Filters zusammen: die spektrale Breite muss genau auf die zu messende Absorptionslinie passen und die Transmission des Filters sollte möglichst hoch sein.
Für die AAK-Messung hat sich die Untersuchung bei den  Wellenlängen 3,4 µm und 9,5 µm durchgesetzt.

Detektor-Auswahl
Die kürzere Wellenlänge könnte mit verschiedenen Detektor-Typen identifiziert werden: Laut Übersicht würden sich InAs, PbSe, gekühltes PbS und PbSe sowie pyroelektrische Detektoren eignen.  
Eine ausschließliche Betrachtung bei 3,4 µm ist jedoch kritisch, da die Absorptionslinien des Wasserdampfes und des Methangases in der Nähe liegen.
In der Atemluft ist Feuchtigkeit enthalten und im ungünstigen Fall ist bei 3,4 µm keine scharfe Trennung zwischen Ethanol und Wasserdampf möglich. Methan ist als Treibhausgas ebenfalls in der Luft nachweisbar, die Problematik ist die gleiche.

Signifikanter ist die Messung bei der Wellenlänge 9,5 µm, sodass die Wahl auf pyroelektrische Detektoren fällt.

Bei den Pyros können in einem einzigen Gehäuse bis zu vier autarke Detektor-­Chips mit integriertem Bandpass - Filtern untergebracht werden: Häufig dient ein Kanal als Referenz, die weiteren der Gasdetektion: Möglich wäre die zeit­gleiche Messung eines Gases durch zwei Filter und tatsächlich wird das in der Praxis immer dann gemacht, wenn ein hoher Dynamikbereich in der Messung erforderlich ist.

Neu - Standardfilter für Alkohol-Messungen

Pyroelektrische Detektoren - Übersicht