Photosensoren angefertigt in der Schule

  • Prof. Dr. Olaf Elsholz, HAW HamburgProf. Dr. Olaf Elsholz, HAW Hamburg
  • Prof. Dr. Olaf Elsholz, HAW Hamburg
  • Dr. Tereza Cristina Rodrigues, UEMG Campus Ituiutaba
  • Fig. 1: Untersuchte Photosensoren Rechts: 10 von einer Elektronikwerkstatt gefertigte Geräte (PM01-FC-91 bis 102) Links: 5 von Schüler/innen des Hansagymnasiums gefertigte Geräte, drei davon mit grüner LED (P1 bis 3) und Verbindung zu einem Multimeter zur Messwertablesung.
  • Tab. 1: Ermittlung der Reproduzierbarkeit der ASS-Bestimmung gemessener Photostrom in µA
  • Tab. 2: Ermittlung der Reproduzierbarkeit der ASS-Bestimmung berechnete Extinktionswerte im Vergleich zu Messungen mit einem Spektralphotometer
  • Tab. 3: Ermittlung der Reproduzierbarkeit der ASS-Bestimmung Achsenabschnitt, Steigung und  Korrelationskoeffizient der Kalibrierfunktionen

Ein Photosensor macht Schule. Eignungstests eines LED-Photosensor-Bausatzes

Ein an der HAW Hamburg entwickelter einfacher LED-Photosensor [1], dessen Bauteile weniger als 20 € kosten, wurde im Rahmen von ­Kooperationen mit Schulen u. a. zur Messung von Ammonium und Nitrit in Oberflächenwässern, Regenwasser und Aquariumswasser sowie zur Messung von Acetylsalicylsäure in Medikamenten eingesetzt.

Im Rahmen einer dieser Kooperationen wurden inzwischen von einigen Schülergruppen mehrere LED-Photosensoren gefertigt.

Die Unter­suchungen zur Reproduzierbarkeit der Messungen mit diesen „Eigenbau-Photometern" und die Vergleichbarkeit mit einem klassischen Spektralphotometer werden in Postern auf der Conference of Ion Analysis (CIA) 2009 beschrieben.

Es zeigt sich, dass bei den LED-Photosensoren der lineare Bereich bei einigen Verfahren kleiner ist als bei Messungen mit dem klassischen Spektralphotometer. Außerdem sind die Messwertschwankungen für kleine Konzentrationen teilweise deutlich größer als bei dem Spektralphotometer. Mögliche Ursachen sollen auf der Konferenz diskutiert werden.

Besonders gute Übereinstimmung mit dem klassischen Spektralphotometer ergeben die Verfahren zur Bestimmung von Acetylsalicylsäure (ASS) unter Verwendung einer grünen LED und von Ammonium nach Berthelot unter Verwendung einer roten LED.

Tabelle 1 zeigt die mit den in der Abbildung 1 gezeigten Photosensoren durchgeführten Messungen zur Ermittlung der Reproduzierbarkeit der ASS-Bestimmung. Die in Tabelle 2 angegebenen Resultate der Umrechnung der Werte in ­Extinktionen gemäß:

E = -lg(ILsg/ILuft) und deren Vergleich mit einem klassischen Spektralphotometer zeigt, dass die mit den Photosensoren erhaltenen Werte deutlich kleiner sind. Bei Berechnung der Achsenabschnitte und der Steigungen (Tab. 3) fällt auf, dass die Steigungen jedoch alle sehr gut übereinstimmen und dass die Schwankungen ­lediglich auf unterschiedlichen Achsenabschnitten der Kalibrierfunktionen beruhen.

Eine zum Vergleich gemessene Probe ergab mit dem Spektralphotometer 198 mg/L ASS.

Die Messungen mit den Photosensoren ergaben 1 x 193, 3 x 197, 6 x 198 und 3 x 199 mg/L ASS. Diese hervorragende Übereinstimmung zeigt die gute Eignung auch der von Schüler/­innenhand gefertigten Photosensoren und ermutigt dazu weitere Verfahren für den beschriebenen Photosensor auszuarbeiten.

 

Literatur

[1] Elsholz O. und Rodrigues T.C.: GIT Labor-Fachzeitschrift 6, 519-520 (2005)

 

Danksagung

Gedankt wird dem Verband der chemischen Industrie für die finanzielle Unterstützung im Rahmen des Programms Mentoring zum Aufbau und zur Pflege von Schule-Hochschulpartnerschaften; der Firma Atotech für die freundliche Überlassung von Photosensoren; der FAPEMIG, der CAPES und dem DAAD für die finanzielle Unterstützung brasilianischer Studierender und des deutsch-brasilianischen Austausches; dem Hansagymnasium, insbesondere Frau Lohmar und Ihren Schüler/innen die sich sehr engagiert mit der Photometrie auseinandersetzen; dem Elektrotechniklabor (Herrn Böhmke), der Werkstatt (Herrn Henningsen) und einigen Studierenden (Frau Braga, Herr Stollmaier und Frau Troya) der HAW Hamburg für Ihre großartige Unterstützung.

 

 

Kontakt

Prof. Dr. Olaf Elsholz
HAW Hamburg
Hamburg
olaf.elsholz@ls.haw-hamburg.de

Dr. Tereza Cristina Rodrigues
UEMG Campus Ituiutaba
Ituiutaba, Brasilien

 

Jetzt registrieren!

Die neusten Informationen direkt per Newsletter.

To prevent automated spam submissions leave this field empty.