Kennt jemand eine Art von Sensoren (oder wie man sie konstruiert), die zusammen mit einem Arduino oder einem anderen Mikroprozessor verwendet werden könnten, um die Menge an Schwermetallen (wie zum Beispiel Blei) in Staubpartikeln in Innenräumen zu messen.
Das Ziel des Projekts ist die Entwicklung eines Geräts, das in der Lage ist, Daten über schädliche Schwermetalle in Innenräumen zu erkennen und zu protokollieren.
Kleine Physikabteilungen haben ihre Neutronenhaubitzen abgeschafft. Sie haben ein bisschen Plutonium und Beryllium in einer Edelstahlkugel in einer großen Wanne mit Paraffin. Es gibt Öffnungen, die mit Acrylstapeln gefüllt sind, und dort setzen Sie Ihren Filter ein. Thermische Neutronen radioaktivieren alles, was Sie haben, und Sie schnell, weil einige der Halbwertszeiten sehr kurz sind, stecken Sie es in ein Gammastrahlenspektrometer mit Mehrkanal-Skalierer (sie werfen die auch weg - haben vor einiger Zeit einen erzielt) . Vielleicht kannst du dir ein Setup schnappen. Unbegründete Strahlungsparanoia macht die Haubitze schwer zu bekommen und zu behalten. Allerdings gibt es im "The Scientific American Book of Projects for the Amateur Scientist" von 1960 (die Dinge, die wir früher in unseren Kellern gemacht haben!) Anweisungen zum Bau eines eigenen Protonenbeschleunigers.
Auf einer praktischeren Ebene würde ich wetten, dass der kostengünstigste Weg ein chemischer Tauch- und Farbtest mit Filtern für bestimmte Reaktionsfarben oder ein einfaches Spektrophotometer ist. Es gibt Filterpapiere mit dem gleichen Brechungsindex wie einige Lösungsmittel, so dass er beim Eintauchen verschwindet.
Laserinduzierte Zerfallsspektroskopie klingt tragbarer als die alten Atomabsorptions- oder Röntgenfluoreszenzmethoden, aber Sie müssen immer noch Staubproben auf Filtern sammeln und diese der Pflege eines teuren und wahrscheinlich ziemlich großen, Maschine. Siehe zum Beispiel TSI oder Applied Spectra . Das Chem-Cam-Lasersystem des Curiosity Rover der NASA wird wahrscheinlich Blei aufnehmen und ist wahrscheinlich klein genug, um leicht tragbar zu sein, aber Sie müssen trotzdem eine Musterfiltereinheit für das Ding bauen, es sei denn, Sie sind bereit, Löcher in den Boden zu brennen unter Staubhäschen. Dennoch machen die Kosten für eine solche Einheit einen Arduino zu nichts anderem als einem billigen Dongle, der an der Seite hängt.
Eine gängige Methode zur Messung von Schwermetallkonzentrationen ist die Röntgenspektroskopie. Für einen typischen Bastler ist das nicht angemessen, aber ich erwähne es hier der Vollständigkeit halber und weil es tragbare kommerzielle Geräte gibt, die genau das tun, was Sie nach diesem Prinzip verlangen.
Wenn Sie genügend hochenergetische Photonen auf sie prallen lassen, emittieren Atome diese Energie grundsätzlich als Licht mit bestimmten Wellenlängen. Die Emissionen verschiedener Elemente sind einzigartig, wie ein Fingerabdruck.
Es gibt handelsübliche Handgeräte, die genau dies tun. Einer, mit dem ich vertraut bin, wird von Thermo Fisher hergestellt, aber ich denke, es gibt auch andere, die sie herstellen. Die von Thermo Fisher, die ich gesehen habe, hat die Form einer Waffe. Sie richten die Pistole auf die Probe, die Sie analysieren möchten, und drücken den Abzug. Es sendet Röntgenstrahlen mit verschiedenen bekannten Wellenlängen und Stärken aus und analysiert die Rückstrahlung. Die Software ermittelt dann die Konzentration verschiedener Elemente in der Probe. Es enthält auch eine Bibliothek gängiger Legierungen und kann Ihnen beispielsweise direkt sagen, welche Art von Edelstahl Sie haben.
Diese Dinge kosten Tausende von Dollar, also ist dies nichts, was Sie zum Spaß bekommen möchten. Die Herstellung von Miniatur-Röntgenröhren ist auch nicht etwas, was der durchschnittliche Bastler versuchen kann oder sollte. Das Entwerfen dieser Dinge besteht zu 60 % aus Wissenschaft und zu 50 % aus dunkler Magie.
Wenn es sich hauptsächlich um Blei (oder Quecksilber) handelt, suchen Sie:
Blei kann in sehr geringen Konzentrationen als PbS photometrisch, dh durch Messung der Absorption von Licht einer bestimmten Wellenlänge in einer Lösung, quantitativ nachgewiesen werden.
Dies könnte zB dadurch realisiert werden, dass man ein bekanntes Luftvolumen durch eine H 2 S-Lösung (Achtung: giftig und sehr übel riechend) perlen lässt und dann misst, wie viel Licht einer geeigneten Lichtquelle (LED) von der Lösung absorbiert wird.
Sehen Sie sich dies für ein (etwas vereinfachtes) Beispiel an .
Diese Methode ist empfindlich genug, um zB die aus der Umgebung (Luft) aufgenommene Menge an Blei in menschlichen Haaren quantitativ zu messen.