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Ladung Q , nC
1.0E+05
1.0E+04
1.0E+03
1.0E+02
1.0E+01
Messung
Effusion
Adsorption
1.0E+02
1.0E+03
1.0E+04
1.0E+05
Adsorptionszeit t , s
Bild 7.24: Geflossene Ladung in Abhängigkeit der Adsorptionszeit
(pges = 2·10-8 mbar).
Da jedes abtransportierte Sauerstoffatom zwei Elektronen trägt, ist die geflossene Ladung, bis
der Strom den Gleichgewichtswert erreicht, davon abhängig, wieviel Sauerstoff auf der
Kathode adsorbiert war. Dies ist wiederum von der Dauer der Unterbrechung des Stromkreises abhängig, so daß auf diese Weise die zeitliche Änderung der SauerstoffOberflächenkonzentration ermittelt werden konnte.
Bild 7.24 zeigt die ermittelte Ladung in Abhängigkeit von der Adsorptionszeit (Dauer der
Unterbrechung des Stromkreises). Zusätzlich ist qualitativ der Verlauf eingezeichnet, der sich
aus Gleichung (85) in Kapitel 5.2.5 ergibt (Adsorption), sowie der Verlauf, der sich ergeben
würde, wenn jegliches Sauerstoffteilchen, welches die Kathode trifft, unabhängig von der
Oberflächenbesetzung adsorbiert werden würde (Effusion).
7.5.2 Diskussion
Der zeitliche Verlauf der Oberflächenkonzentration des Sauerstoffs an den Elektroden ist von
Interesse, da die Adsorption den Sensorstrom beeinflußt. Aus diesem Grund wurde mittels der
Chronocoulombmetrie bestimmt, wie sich die Oberflächenkonzentration in Abhängigkeit von
der Zeit verändert. Es zeigt sich, daß die Änderungsrate der Oberflächenkonzentration (Steigung der Kurve) zunächst konstant ist, mit zunehmender Zeit aber deutlich abnimmt und
asymptotisch gegen Null strebt. Daraus kann gefolgert werden, daß für kurze Zeiten, d.h. geringe Oberflächenkonzentrationen, die Adsorptionsrate im wesentlichen unabhängig von der
Oberflächenkonzentration ist. Nimmt diese mit der Zeit jedoch zu, dann reduziert sich die Adsorptionsrate, da durch die hohe Oberflächenbesetzung die Adsorptionswahrscheinlichkeit
abnimmt (s. Gl. (83) in Kapitel 5.2.5).