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Results are reported from a pilot study under the Consultative Committee for Amount of Substance (CCQM) to compare measurements of and resolve any relevant measurement issues in, the amount of thermal SiO2 oxide on (100) and (111) orientation Si wafer substrates in the thickness range 1.5 - 8 nm. As a result of the invitation to participate in this activity, 45 sets of measurements have been made in different laboratories using 10 analytical methods: medium-energy ion scattering spectrometry (MEIS), nuclear reaction analysis (NRA), RBS, elastic backscattering spectrometry (EBS), XPS, SIMS, ellipsometry, grazing-incidence x-ray reflectrometry (GIXRR), neutron reflectometry and transmission electron microscopy (TEM). The measurements are made on separate sets of 10 carefully prepared samples, all of which have been characterised by a combination of ellipsometry and XPS using carefully established reference conditions and reference parameters.
The results have been assessed against the National Physical Laboratory (NPL) data and all show excellent linearity. The remaining data sets correlate with the NPL data with average root-mean-square scatters of 0.15 nm, half being better than 0.1 nm and a few at or better than 0.05 nm. Each set of data allows a relative scaling constant and a zero thickness offset to be determined. Each method has an inherent zero thickness offset between 0 nm and 1 nm and it is these offsets, measured here for the first time, that have caused many problems in the past. There are three basic classes of offset: water and carbonadeous contamination equivalent to ~1 nm as seen by ellipsometry; adsorbed oxygen mainly from water at an equivalent thickness of 0.5 nm as seen by MEIS, NRA, RBS and possibly GIXRR; and no offset as seen by XPS using the Si 2p peaks. Each technique has a different uncertainty for the scaling constant and consistent results have been achieved. X-Ray photoelectron spectroscopy has large uncertainties for the scaling constant but a high precision and, critically, if used correctly, has zero offset. Thus, a combination of XPS and the other methods allows the XPS scaling constant to be determined with low uncertainty, traceable via the other methods. XPS laboratories returning results early were invited to test a new reference procedure. All showed very significant improvements. The reference attenuation lengths thus need scaling by 0.986 ± 0.009 (at an expansion factor of 2) deduced from the data for the other methods. Several other methods have small offsets and, to the extent that these can be shown to be constant or measurable, then these methods will also show low uncertainty. Recommendations are provided for parameters for XPS, MEIS, RBS and NRA to improve their accuracy.
Normung und Standardisierung in der zerstörungsfreien Prüfung finden auf nationaler, europäischer und internationaler Ebene statt. Die Übernahme von Leitungsfunktionen in diesen Gremien erzeugt die Möglichkeit der Steuerung von Themen und Inhalten der relevanten Normen. Das persönliche Engagement der Fachexpert*innen in den nationalen Gremien und den europäischen und internationalen Arbeitsgruppen ist ein zusätzlicher Faktor für die inhaltliche Korrektheit und die inhaltliche Ausrichtung der Norm. Denn wer nicht normt, wird genormt und muss letztlich Normen anwenden, die andere entsprechend ihrer eigenen Interessen gestaltet haben. Voraussetzung für die Teilnahme in europäischen und internationalen Normungsgremien ist die Mitwirkung in den entsprechenden DINSpiegelgremien, welche die europäischen (CEN) und internationalen (ISO) Aktivitäten spiegeln und die Fachexpert*innen für die Mitarbeit autorisieren.
Auf internationaler Ebene findet die Normungsarbeit in den technischen Komitees ISO/TC 135 “Non-destructive testing” und ISO/TC 44/SC 5 “Testing and inspection of welds” und ihren Arbeitsgruppen statt. Das europäische Pendant ist das CEN/TC 138 “Zerstörungsfreie Prüfverfahren” mit seinen Arbeitsgremien. Die DINSpiegelgremien sind für die deutsche Mitarbeit in diesen Gremien und die inhaltliche Bewertung der Norm-Entwürfe zuständig.
The Collaborative Research Center InPROMPT aims to establish a novel process concept for the hydroformylation of long-chained olefins, using a rhodium complex as catalyst in the presence of syngas. Recently, the hydroformylation in micro-emulsions, which allows for the efficient recycling of the expensive rhodium catalyst, was found to be feasible. However, the temperature and concentration sensitive multi-phase system demands a continuous observation of the reaction to achieve an operational and economically feasible plant operation. For that purpose, we tested the potential of both NMR and Raman spectroscopy for process control assistance. The lab-scale experiments were supported by sampling for off-line GC-analysis as reference analytics. The results of the NMR experiments will be part of another contribution.
The project InPROMPT aims to establish a robust hydroformylation reaction process of the alkene n-dodecene to the aldehyde n-tridecanal using a rhodium complex as catalyst in the presence of syngas. This industrial relevant production process demands further research for optimization and expansion. For that purpose, the fiber optic coupled probe of a process Raman spectrometer is directly introduced in the product stream, which enables the recording of spectra within short control intervals.
A major industrial reaction based on homogeneous catalysis is hydroformylation for the production of aldehydes from alkenes and syngas. Hydroformylation in microemulsions, which is currently under investigation at Technische Universität Berlin on a mini-plant scale, was identified as a cost efficient approach which also enhances product selectivity. Herein, we present the application of online Raman spectroscopy on the reaction of 1-dodecene to 1-tridecanal within a microemulsion. To achieve a good representation of the operation range in the mini-plant with regard to concentrations of the reactants a design of experiments was used. Based on initial Raman spectra partial least squares regression (PLSR) models were calibrated for the prediction of 1-dodecene and 1-tridecanal. Limits of predictions arise from nonlinear correlations between Raman intensity and mass fractions of compounds in the microemulsion system. Furthermore, the prediction power of PLSR models becomes limited due to unexpected by-product formation. Application of the lab-scale derived calibration spectra and PLSR models on online spectra from a mini-plant operation yielded promising estimations of 1-tridecanal and acceptable predictions of 1-dodecene mass fractions suggesting Raman spectroscopy as a suitable technique for process analytics in microemulsions.
Hydroformylation in microemulsions under mild reaction conditions is investigated using a Rhodium-based catalyst yields high selectivity of 98:2 of the desired linear product. A successful mini-plant operation for over 130 hours was performed. Online concentration monitoring of the system was done using 785nm Raman spectrometer.
Die Bewertung von VOC-Emissionen aus Bauprodukten soll durch das AgBB-Schema vereinheitlicht werden und eine gesundheitsrelevante Komponente enthalten. Das Deutsche Institut für Bautechnik (DIBt) hat das AgBB-Schema in weiten Teilen für seine Grundsätze zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten in Innenräumen implementiert. Neben der üblichen chemischen Emissionsmessung soll auch der Geruch für die Bewertung des Produkts herangezogen werden. Um den Geruch als festen Bestandteil in die Produktprüfung zu integrieren, wurden vom Umweltbundesamt zwei Vorhaben initiiert. Erste Ergebnisse des zweiten Vorhabens (FKZ 37 07 62 300; Sensorische Bewertung der Emissionen aus Bauprodukten Integration in die Vergabegrundlagen für den Blauen Engel und das Bewertungsschema des Ausschusses zur gesundheitlichen Bewertung von Bauprodukten) werden hier dargestellt.
Um eine gute Luftqualität in Gebäuden zu erreichen, müssen Reinigungslasten durch Lüften aus Räumen abgeführt bzw. vermieden oder verringert werden. Wird der Luftwechsel verringert, verschlechtert sich die Raumluftqualität, und die Zufriedenheit der Nutzer nimmt ab. An Arbeitsplätzen kann es bei schlechter Luftqualität und der daraus resultierenden Unzufriedenheit zu einer geringeren Produktivität der Beschäftigten kommen. Um die Reinigungslasten und deren Wirkung auf den Raumnutzer überdas Geruchsempfinden zu verringern, ist neben einer messtechnischen Erfassung der Verunreinigungen auch eine sensorische Prüfung in Innenräumen und von Bauprodukten notwendig. In diesem Artikel wird die Entwicklung der Bewertungsmethodik von Gerüchen im Innenraum erläutert und auf Anwendungen eingegangen.
Emissionen aus Bauprodukten beeinträchtigen die Qualität der Innenraumluft erheblich. Mit Hilfe des AgBB-Schemas werden die Emissionen flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) aus Bauprodukten bewertet. Die gesundheitliche Bewertung nach dem AgBB-Schema erfordert produktspezifische Messverfahren.
Diese gibt es mittlerweile für eine Reihe von Produkten. Sie wurden durch Beteiligung verschiedener Forschungseinrichtungen und Messinstitute validiert und u. a. in die Vergabekriterien des Umweltzeichens Blauer Engel übernommen. Die Bewertung ist allerdings mit zumeist niedrigeren Grenzwerten strenger. VOC-Emissionen und Gerüche können beide zu gesundheitlichen Belastungen führen. So ist die sensorische Prüfung ein weiteres wichtiges Element bei der Bewertung von Bauprodukten und vorsorglich auch im AgBB-Schema verankert.
Hauptziel des Projektes ist es, eine Methode der sensorischen Bewertung und Grenzen für die Vergabe des Blauen Engels und für das AgBB-Schema abzuleiten. Auf Grundlage der durchgeführten Untersuchungen (siehe Kapitel 5 Ergebnisse und Diskussion) wird als Bewertungsmethode die empfundene Intensität und die Hedonik vorgeschlagen. Die Ableitung der Grenzwerte für die sensorische Bewertung am 28. Tag erfolgt über die zusätzliche Befragung der Probanden im Rahmen der vorliegenden Studie nach der Zumutbarkeit einer Probe.
Für den Blauen Engel könnte es je Produktgruppe unterschiedliche Grenzen der empfundenen Intensität und der Hedonik geben. Ein erster Vorschlag für mögliche Grenzen, hier zunächst einheitlich für alle
Produktgruppen, ist für die empfundene Intensität 7 pi (5 pi + 2 pi als Sicherheit, Kapitel 5.1.5) und für die Hedonik -1 (0 +/-0,8, gerundet auf -1) (siehe dazu Abbildung 6-2).