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sorptionsbegrenzung hin (s. Kapitel 5.3.3). Ob dies tatsächlich der Fall ist, oder ob neue, nicht
berücksichtigte Effekte dafür verantwortlich sind, kann auf Basis der vorhandenen Messungen
nicht entschieden werden.
Das insgesamt kleinere Signal des Goldsensors in Bild 7.26 deutet darauf hin, daß nur eine
geringe Empfindlichkeit für molekularen Sauerstoff vorliegt, so daß bei dem bei dieser Messung gegebenen O/O2-Verhältnis von ca. 2 % nur kleine Ströme auftreten. Noch deutlicher
wird die selektive Detektion von atomarem Sauerstoff durch den Goldsensor angesichts des
Absinkens des Sensorstromes (s. Bild 7.27), wenn die Plasmaquelle deaktiviert wird und als
Folge davon kein atomarer Sauerstoff mehr im Testgas vorhanden ist. Dies bestätigt, daß das
bei aktivierter Plasmaquelle höhere Signal durch den dann im Testgas enthaltenen atomaren
Sauerstoff hervorgerufen wird.
Im Gegensatz zum Goldsensor erhöht sich der Strom des Platinsensors, wenn kein atomarer
Sauerstoff mehr im Testgas enthalten ist. Dies kann wie folgt erklärt werden: Wird der Druck
in der Testkammer konstant gehalten, was bei dem durchgeführten Experiment der Fall war,
ist die Teilchendichte konstant. Zur Verdeutlichung soll zunächst angenommen werden, daß
bei aktivierter Plasmaquelle nur atomarer Sauerstoff vorliegt, während bei deaktivierter Plasmaquelle nur molekularer Sauerstoff vorhanden ist. Bei konstanter Teilchendichte treffen in
erster Näherung gleich viele Teilchen auf die Kathode auf, unabhängig davon, ob es sich um
atomaren oder molekularen Sauerstoff handelt. Trifft dabei ein Sauerstoffatom auf die Kathode, kann es zwei Elektronen aufnehmen; trifft hingegen ein Sauerstoffmolekül auf die Kathode, sind für dessen Transport durch den Elektrolyt vier Elektronen notwendig. Somit wäre der
Sensorstrom bei rein atomarem Sauerstoff halb so groß wie bei rein molekularem Sauerstoff.
Bei dieser Argumentation ist allerdings noch nicht berücksichtigt, daß ein Sauerstoffatom nur
halb so schwer wie ein Sauerstoffmolekül ist, wodurch die Effusionsrate des atomaren Sauerstoffs größer ist als die des molekularen Sauerstoffs. Berücksichtigt man dies, ergibt sich, daß
der Sensorstrom bei rein molekularem Sauerstoff
Sauerstoff.
2 mal so groß ist wie bei rein atomarem
Mittels der Gaskinetik ist es aufgrund der oben beschriebenen Tatsache möglich, basierend
auf dem Verhältnis der Ströme mit und ohne vorhandenem atomarem Sauerstoff, auf das Verhältnis D der Partialdrücke von O und O2 zu schließen. Es ergibt sich folgende Beziehung
(Herleitung s. Anhang C):
D=
p( O)
p(O 2 )
1−
=
I (O 2 , O )
I * (O 2 )
I ( O 2 , O)
I * (O 2 )
−
2 ⋅ k ( O)
(106)
2 ⋅ k (O 2 )
mit p(O) und p(O2) den entsprechenden Partialdrücken; I(O2,O) der Strom, wenn atomarer
und molekularer Sauerstoff vorhanden ist; I*(O2) der Strom bei rein molekularem Sauerstoff