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C. Gasser:
"Characterisation and Application of Fabry-Pérot Tunable Detectors and Pulsable MIR Sources for Novel Sensor Elements";
Betreuer/in(nen): B. Lendl; Chemische Technilogien und Analytik, 2013; Abschlussprüfung: 28.10.2013.

Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein kompaktes spektroskopisches Sensorsystem, bestehend
aus einem photolithographisch hergestellten durchstimmbaren Fabry-Pérot Filter mit
integriertem Pyrodetektor und gepulster thermischer Lichtquelle zur selektiven Messung
von Wassersto peroxid in wässriger Lösung realisiert. Drei durchstimmbare Fabry-Pérot
Filter im Bereich von 2300 - 3200 cm􀀀1,1260 - 1800 cm􀀀1 und 900 - 1250 cm􀀀1 wurden
charakterisiert und deren Einsatzmöglichkeiten definiert. Da diese Analysenmethode für
die Überwachung eines chemisch-oxidativen Wäschers von Schwefelwassersto verwendet
werden soll, wurden Realproben aus einer Versuchsanlage an der TU Wien mittels
FTIR Spektroskopie verifiziert. Aufgrund von Querempfindlichkeiten in den Realproben
wurde zusätzlich eine online pH-Modulation in das System implementiert, sodass der
Wassersto peroxidgehalt ungestört bestimmt werden konnte. Parallel wurden die Filter
LFP5580 (1260 - 1800 cm􀀀1) für die Deformationsschwingungsbande des H2O2 bei ca.
1450 cm􀀀1 und LFP3041L (2300 - 3200 cm􀀀1) für die Streckschwingung bei ca. 2850 cm􀀀1
zur Quantifizierung der Wassersto peroxidlösung eingesetzt. Der Konzentrationsbereich
von 0.1 bis 2% H2O2 konnte erfolgreich abgedeckt werden. Außerdem konnte eine ausgezeichnete
Korrelation mit der etablierten FTIR Spektroskopie festgestellt werden.
Desweiteren wurden Simulationen für eineATR Sonde durchgeführt und so dieVorarbeiten
für ein kompaktes inline Messsystem geleistet.

A new and compact spectroscopic sensor system using a tunable Fabry-Pérot filter with
an integrated pyrodetector and pulsed thermal emitter for online monitoring of hydrogen
peroxide solutions was established. Three tunable Fabry-Pérot filters with an optical range
of 2300 - 3200 cm􀀀1, 1260 - 1800 cm􀀀1 and 900 - 1250 cm􀀀1 were characterised and their
applicability examined.
The spectral features of the analyte of interest at approximately 1450 cm􀀀1 (deformation
vibration) and at approximately 2850 cm􀀀1 (stretch vibration) with the respective filters
were used for quantification. The system was designed for online monitoring of hydrogen
peroxide during the chemical-oxidative scrubbing of dihydrogen sulfide. Therefore,
samples from an experimental setup at the Vienna university of technology were verified
using a FTIR spectrometer. Due to cross-sensitivities an online process was designed,
which involved pH modulation for removing unwanted interferences with subsequent
quantification. Successful quantification of aqueous hydrogen peroxide solutions without
interferences in a concentration range of 0.1 to 2% is shown.
Additionally, simulations for an ATR sensor system were performed and the ideal
parameters for a compact and rugged inline sensor system are reported.