YSI 600R - Handbuch (Seite 266)

Funktionsprinzipien Abschnitt 5
WTW Bedienungsanleitung für Umweltüberwachungssysteme 5-8
und hindert andere nicht gasförmige, elektrochemisch aktive Medien an der Beeinflussung der Messung.
Wie jedoch der Benutzer nach Prüfung der 6562-Sonde feststellen wird, besteht der Sensor aus drei
Elektroden (einer Kathode, Anode und Referenzelektrode), während Beharrungszustands-Clark-Sonden in
der Regel nur über zwei Elektroden verfügen (eine Kathode und eine kombinierte Anodenreferenz-
Elektrode). Außerdem ist die Geometrie des Sensors neu; sie besteht aus einer dünnen linearen
Goldkathode, die zwischen zwei silberne Rechtecke platziert ist, die als Anode und Referenz-Elektrode
dienen. Diese Änderungen am Sensor waren erforderlich, um das neue Rapid Pulse System für DO-
Messungen implementieren zu können (siehe nächsten Abschnitt).
ARBEITSWEISE
Von YSI und anderen Herstellern vertriebene standardmäßige Clark-Sensoren für gelösten Sauerstoff
werden bei einer Spannung kontinuierlich polarisiert, die ausreichend negativ ist, um den Sauerstoff an der
Kathode zu Hydroxid-Ionen zu reduzieren und das Silbermetall an der Anode zu Silberchlorid zu oxidieren.
Der Sauerstoff diffundiert durch die Teflon-Membran. Der mit diesem Verfahren assoziierte Strom ist
proportional zum Sauerstoff, der in der Lösung außerhalb der Membran vorhanden ist. Im Verlauf dieser
elektrochemischen Reaktion wird jedoch Sauerstoff im Medium verbraucht (bzw. abgebaut), was zu einer
Verringerung des gemessenen Stroms (und des scheinbaren Sauerstoffgehalts) führt, wenn die externe
Lösung nicht schnell gerührt wird. Um den Abbau des Sauerstoffgehalts zu verlangsamen, werden die
Sonden- Elektroden im Rapid Pulse System von WTW während der Mess-Sequenz schnell und
wiederholbar polarisiert (ein) und depolarisiert (aus). Damit misst das Rapid Pulse System die Ladung bzw.
Coulombs (summierter Strom über einen bestimmten Zeitraum), die mit der Reduzierung des Sauerstoffs
assoziiert ist, über ein sorgfältig kontrolliertes Zeitintervall hinweg. Die Coulombs, die aufgrund der
Ladung der Kathode (Kapazitanz), jedoch nicht aufgrund der Reduzierung des Sauerstoffs entstanden sind,
werden während der Integration nach Abschalten der Kathode subtrahiert. Die Nettoladung ist, wie der
stationäre Strom in einem Standardsystem, proportional zum Sauerstoff-Partialdruck im Medium. Da
Sauerstoff nur bei 1/100 der gesamten Messzeit reduziert wird, bleibt der Sauerstoffverbrauch außerhalb
der Membran selbst bei kontinuierlicher Impulsgebung an der Sonde auf ein Mindestmaß beschränkt, und
die Rührabhängigkeit des Systems wird erheblich verringert.
Ein wichtiger Aspekt für die praxisbezogene Anwendung des Rapid Pulse - Sauerstoffsystems ist die
Tatsache, dass die Einschaltzeit sehr kurz ist. Dadurch bleibt die Ausschaltzeit ebenfalls relativ kurz, und
das Verhältnis zwischen „ein“ und „aus“ kann weiterhin bei 100 gehalten werden, was zum Erzielen von
relativ strömungsunabhängigen Messungen erforderlich ist. Der zweite wichtige Gesichtspunkt bei der
Rapid Pulse-Technologie ist die Integration (Summierung des Stroms) über den gesamten Impuls (ein und
aus). Da der Ladestrom der Elektroden in diesem Verfahren subtrahiert wird, ergibt sich das Nettosignal nur
aus der Sauerstoffreduzierung. Von einem praktischen Standpunkt aus gesehen bedeutet dies, dass bei
einem Sauerstoffpartialdruck von Null außerhalb der Membran das Rapid Pulse Signal ebenfalls Null ist;
dadurch wiederum kann das System mit einem einzigen Medium (Luft oder Wasser) mit bekanntem
Sauerstoffdruck kalibriert werden.
KALIBRIERUNG UND TEMPERATURAUSWIRKUNGEN
Das Rapid Pulse System der Sonde wird mit Hilfe derselben grundlegenden Methoden kalibriert, die bei
Beharrungszustands-Sauerstoff-Sensoren zur Anwendung kommen. Die Software, die das
Kalibrierprotokoll steuert, unterscheidet sich jedoch geringfügig, und zwar je nachdem, ob das Gerät bei
Stichprobenentnahmen oder in längerfristigen Studien eingesetzt wird. Für Stichproben-Studien, bei denen
entweder eine 650 MDS Anzeigeneinheit oder ein Laptop-Computer verwendet wird, läuft das Rapid
Pulse-System kontinuierlich bei aktiviertem Kalibrierungs-Modus, wenn “Autosleep” abgeschaltet ist.
Unter diesen Software- Bedingungen kann der Benutzer die DO-Messwerte in Echtzeit betrachten und die
Kalibrierung manuell, nachdem sich die Messwerte stabilisiert haben, bestätigen.
Bei Studien, in denen die Sonde längerfristig eingesetzt wird und Messwerte weniger häufig im
Sondenspeicher, einem Computer oder einer Datensammlungsplattform gespeichert werden (5 – 60
Minuten), wird während des Sensor-Setups eine entsprechende Aufwärmzeit für das System im