Mittaussovelluksen suunnittelu DMS-AIMS2 ioniliikkuvuusspektrometrille

Abstract

Opinnäytetyön tavoite oli luoda uudenlaiseen ioniliikkuvuusspektrometriin mittaussovelluksia eri aineiden havaitsemiseksi ja mittaamiseksi. Työn tekemiseen käytettiin mikkeliläisen Environics Oy:n suunnittelemaa ja rakentamaa EnviAnalyzer DMS-AIMS2 ioniliikkuvuuspektrometria, jossa on aiempiin ioniliikkuvuusspektrometrian tekniikoihin verrattuna etuina nopeus ja tarkkuus.

Opinnäytetyö tehtiin suunnittelemalla ja toteuttamalla kalibrointimittaussarja käytettävälle mittalaitteelle. Alunperin tarkoituksena oli kalibroida laite ainoastaan ammoniakille, mutta mittausten aikana kalibrointimittaukset laajennettiin koskemaan myös kloorikaasua. Mittaustulosten analysointiin käytettiin Excel-taulukkolaskentaohjelmaa ja mittaustuloksista saatuja kalibrointikäyrien yhtälöitä testattiin ja muokattiin edelleen tarkennetuilla mittaussarjoilla.

Mittaustulosten perusteella mittalaitteella on mahdollista mitata hyvin pieniä ammoniakki- ja klooripitoisuuksia näyteilmasta ympäröivässä ilmanpaineessa huoneenlämmössä. Mitattavien aineiden pitoisuusrajat mittalaitteella olivat ammoniakille 0,15-15 ppb ja kloorikaasulle 0,15-50 ppb. Mittausten luotettavuus oli pitkissä mittaussarjoissa hyvä eli lopullisella mittaussovelluksella saadut mittaustulokset eivät poikenneet mitattavan aineen pitoisuuden tasoittumisen jälkeen merkittävästi odotetusta.

Tämän opinnäytetyön avulla on mahdollista luoda uusia mittaussovelluksia työssä käytetylle mittalaitteelle.

The purpose of this thesis was to create a way to measure minute concentrations of ammonia and chlorine gas from sample air accurately and fast. Measurements were done with EnviAnalyzer DMS-AIMS2, an implementation of IMS (Ion-Mobility Spectrometry) measuring device that was designed and manu-factured by Environics Oy, Mikkeli, Finland.

The objectives of the thesis were two-fold. Primary focus was to create a process for implementing new substances to be calibrated and thus measured. Measuring ammonia and chlorine gas were done simul-taneously with creating the process. Calibrating the machine for ammonia and chlorine gas served the purposes of testing the calibration process as well as being the first two commercial applications to be launched with the device.

According to the measurements, it’s possible to measure and analyze very small concentrations of am-monia and chlorine gas from sample air in ambient air pressure and room temperature. Detection limit for both substances was 0,15 ppb and concentration limits for accurate measuring was 0,15-15 ppb for ammonia and 0,15-50 ppb for chlorine gas. Measurement error was found to be low in long series of measurements, as the results did not deviate significantly during the tests.

This thesis can be used as a manual for creating new applications for the device.