Gasgemische - spezifisch für Ihre Anwendung - Messer Austria GmbH

Begriffsbestimmungen
Gasgemische sind homogene Mischungen
unterschiedlicher Gase oder Dämpfe. Die Vielzahl
der zur Verfügung stehenden Stoffe ergibt
nahezu unbegrenzte Kombinationsmöglichkeiten.
Die Herstellbarkeit eines Gasgemisches wird
allerdings durch chemische, physikalische und
sicherheitstechnische Aspekte eingeschränkt.
Als Komponenten werden die Bestandteile
(Gase, Dämpfe, Flüssigkeiten) eines Gemisches
bezeichnet.
Bei Prüfgasen bezeichnet man mit Beimengung
die den Anwendungszweck bestimmende
„Messkomponente“ im Gemisch.
Als Trägergas oder Grundgas wird der
Hauptbestandteil des Gemisches bezeichnet.
Die Konzentration kann in verschiedenen
Größeneinheiten angegeben werden. Oftmals
wird der Stoffmengenanteil in ppm verwendet,
da diese Einheit druck- und temperaturunabhängig
ist. Weithin verbreitet sind auch der
Volumenanteil sowie die Massenkonzentration.
Für diese druck- und temperaturabhängigen
Einheiten wird der Normzustand üblicherweise
bei 0°C und 1013 mbar zugrunde gelegt.
Der Ist-Wert einer Komponente kann nur mit
einer gewissen Genauigkeit angegeben werden.
Mathematisch wird die Unsicherheit nach der
Formel U = k * s bestimmt, wobei s die
Standardabweichung darstellt, k ist der Faktor für
die „erweiterte Unsicherheit“. Messer rechnet
bei der Bestimmung der erweiterten
Unsicherheit mit k = 2. Je nach Art und Gehalt
einer Komponente wird das erforderliche
Analysenverfahren gewählt. Die erreichbaren
Genauigkeiten liegen verfahrensbedingt bei 1 –
10% relativ. Bei entsprechend aufwändigen
Herstellverfahren können Genauigkeitswerte bis
unter 1% relativ (Topline) erreicht werden.
Prüfgase werden zur Kalibrierung von
Messgeräten eingesetzt. Oftmals reicht der
Inhalt eines Druckgasbehälters viele Monate.
Daher gibt die Stabilitätsdauer den Zeitraum ab
Herstelldatum an, für den die Angabe des Ist-
Wertes im Analysenzertifikat gilt. Üblicherweise
liegt dieser Zeitraum bei 12 Monaten, längere
Stabilitätszeiträume sind allerdings durchaus
möglich (Longlife-Option). In diesem
Zusammenhang spielt die Innenbehandlung
Gehaltsangabe Stoffmengenanteianteikonzentratioanteil
Volumen-
Massen-
Massen-
als
SI-Einheit mol/mol m³/m³ kg/m³ kg/kg
Mol% Vol% g/m³ Gew%
Übliche Angaben ppm vpm (ppmv) mg/m³ g/kg
µ mol/mol (ppb) µ l/m³ (ppbv) µ g/m³ mg/kg (ppmw)
n i V i m i m i
Formel x i = ----------------- ϕ i = ----------------- β i = ----------------- w i = ----------------
n G V G V G m G
mit: n i , V i , m i Stoffmenge, Volumen, Masse der Komponente i
n G , V G , m G
Stoffmenge, Volumen, Masse des Gemisches
Die Toleranz beschreibt die zulässige
Abweichung der tatsächlichen Konzentration (Ist-
Wert) einer Komponente von der geforderten
Konzentration (Soll-Wert). Verfahrensbedingt liegt
die Fertigungstoleranz üblicherweise bei 3% –
10% relativ, je nach Gehalt, Art und Anzahl der
Komponenten.
der Druckgasbehälter eine entscheidende Rolle.
Nur die aufwändige und konsequente
Behältervorbehandlung mit umfangreichen Spülund
Evakuierzyklen bei erhöhter Temperatur
sowie geeignete Konditionierungsschritte
ermöglichen die Herstellung stabiler Prüfgase.
Sollwert (90 ppm)
Toleranz +/- 5 %
Istwert (88,5 ppm)
Genauigkeit +/- 1 %
Konzentration
(ppm)
Abbildung: Tolerzanz und Genauigkeit von
Gasgemischen Beispiel: 90 ppm NO Topline (Toleranz
+/- 5 %, Genauigkeit +/- 1 %)