SAGAS, ein leistungsfähiges flexibles Gasanalysesystem

Das SAGAS-Gasanalysesystem (SAGAS steht für Surface Acoustic Wave Aroma und Gas Analyse System) ist eine sogenannte „Elektronische Nase“. Mit ihr können gasförmige organische Emissionen, Düfte, Aromen und andere Gasgemische in einer Vielzahl von Anwendungsgebieten zuverlässig bestimmt werden. Das Messprinzip von SAGAS beruht auf Frequenzänderungen hochfrequenter Oberflächenwellen (SAW). Diese Frequenzänderungen werden durch das Vorhandensein von Analyten und deren Wechselwirkung mit einer sensitiven Schicht verursacht. Für den Aufbau werden kommerziell erhältliche SAW-Bauelemente mit einer selektiven Sorptionsschicht versehen. Die SAW-Bauelemente operieren dann als frequenzbestimmendes Element innerhalb eines miniaturisierten elektronischen Oszillators. Zur Temperaturkompensation wird ein unbeschichteter Referenzoszillator betrieben. Die bei der Sorption des Analyten entstehenden Änderungen von Masse und viskoelastischen Eigenschaften der Beschichtung führt zu einer proportionalen Frequenzänderung des Oszillators. Eine HF-Mischung erzeugt ein Differenzfrequenzsignal, welches letztlich das Sensorsignal darstellt. Auf der Basis dieses dualen Aufbaus wird ein Sensorarray aus neun SAW-Resonatoren gebildet. Dieses Array bildet den Kern von SAGAS und besteht aus acht SAW-Sensoren sowie einem gemeinsamen Referenzsensor. Über ein neuartiges Verfahren zur Ansteuerung der SAW-Sensoren in einem Array werden die Sensoren seriell angesteuert. Dabei wird zum Auslesen des kompletten Arrays nur eine Sekunde benötigt. Eine bislang erforderliche elektromagnetische Trennung der Oszillatoren entfällt somit. Als Folge gelingt es nun, die SAW-Sensorköpfe noch kleiner und kostengünstiger aufzubauen. Nach einer Kalibration ("Training") auf die jeweilige Messaufgabe werden die bei der Analyse erzeugten Signalmuster der einzelnen Sensoren mittels automatischer Softwarealgorithmen ausgewertet. Stellt man die Signale in Form von Polardiagrammen dar, ergeben sich typische Muster, ähnlich dem Geruchseindruck einer menschlichen Nase. Diese sind dann einer qualitativen und quantitativen Bestimmung zugänglich.