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Title:
ELECTROLYTIC CELL
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/117035
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an electrolytic cell comprising a device provided with at least two cuboidal/column-shaped/prismatic chambers having identical cross-sections and made of a thermoplastic, mechanical resistant, electrical resistant and, for a process, chemical-resistant polymer. A membrane, which is inserted between the two chambers abutted against an abutting surface and is high resistively/hermetically sealed by the pressure thereof to each other. The row of the chambers is inserted into a clamping device and laterally oriented. Said clamping device together with the fixed row of chambers are positively removably inserted in the form-fitting and drawer manner into a thermal and electrical shield which is open on the top by a longitudinal slit and is made of a thermoconductive metal. Said shield comprises along the entire slit length lateral plates for protecting against external electromagnetic fields. A heating coil through which a current passes and which is used for heating or cooling and thermostabilising is sunk into the ground.

Inventors:
SPOHR REIMAR (DE)
APEL PAVEL YU (RU)
KIESEWETT HELGE (DE)
SKOCZYLAS MARCIN (PL)
ZET CHRISTIAN (RO)
Application Number:
PCT/EP2006/001747
Publication Date:
November 09, 2006
Filing Date:
February 25, 2006
Export Citation:
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Assignee:
SCHWERIONENFORSCH GMBH (DE)
SPOHR REIMAR (DE)
APEL PAVEL YU (RU)
KIESEWETT HELGE (DE)
SKOCZYLAS MARCIN (PL)
ZET CHRISTIAN (RO)
International Classes:
C25D17/02; C25D17/00; C25D21/02; C25F7/00; G01N27/28
Domestic Patent References:
WO2002025249A22002-03-28
Foreign References:
US20050072689A12005-04-07
DE8101275U11981-08-27
US4379029A1983-04-05
US4483748A1984-11-20
Other References:
P. YU. APEL: "Measurements of the diameter of selectively etchable tracks produced in polymer by heavy ions", NUCL. TRACKS, vol. 6, no. 2/3, 1982, GB, pages 115 - 118, XP002379764
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Claims:
Patentansprüche:
1. Elektrolytische Bank, bestehend aus: einer Anordnung aus mindestens zwei quaderförmigen / säulenförmigen / prismatischen Kammern gleichartigen Querschnitts aus einem thermoplastischen, mechanisch festen Polymer elektrischer und für den Prozess chemischer Resistenz, die stirnseitig und, gestreckt zueinander ausgerichtet, unter Bildung einer gemeinsamen Längsachse aneinandergereiht stoßen, wobei die Stoßfläche der einen Kammer zu der der stoßenden Kammer komplementär ist und diese Stoßflächen mit hoher Oberflächengüte bearbeitet sind, und mindestens zwischen zwei stoßenden Kammern in die Stoßfläche eine Membran eingelegt ist, die durch Aneinanderpressen beider Kammern bis höchstens nahe zur plastischen Verformung beide im elektrisch neutralen Zustand hochohmig/hermetisch gegeneinander versiegelt sind, einer Klemmvorrichtung, in die die Anordnung längs eingelegt und durch sie seitlich geführt wird, die an ihren beiden Enden je eine feststehende Backe hat, die senkrecht und parallel zueinander stehen, und in einer der beiden Backen eine Stellspindel drehbar läuft, mit der eine Druckplatte auf die gegenüberliegende feststehende Backe zu oder davon wegbewegt werden kann, so dass die Anordnung über die Stellspindelkraft definiert zwischen der fes¬ ten Backe und der anpressbaren Druckplatte eingespannt werden kann, einer thermischen und elektrischen, nach oben durch einem mittigen Längsschlitz offenen Abschirmung aus gut die Wärme leitendem Metall, in das die Klemmvorrichtung schubladenartig eingeschoben wird und, eingeschoben, zumindest mit ihren nach außen weisenden Endflächen auf derselben formschlüssig anliegt, und sich mindestens über die Länge des Längsschlitzes hinweg Ab schirmbleche je auf einer Seite davon bis zu einer Höhe derart spaltbildend erheben, dass ein außerhalb der Abschirmung vorhandenes elektromagnetisches Feld am Längsschlitz der Abschirmung auf mindestens 1/e abgefallen ist, Zugängen von oben in jede Kammer durch den Längsschlitz der Abschirmung hindurch, über die die jeweilige Kammer befüllt und entleert wird sowie Elektroden/Messfühler gesteckt werden, einer in die Bodenaußenwand der Abschirmung eingelassenen: zur Erwärmung oder Kühlung und Thermostatisierung durchströmbaren Rohrschlange oder elektrischen Heizschlange zur Erwärmung und Thermostatisierung, der in die Abschirmung eingeschobenen, in die Klemmvorrichtung eingespannten Kammeranordnung.
2. Elektrolytische Bank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die beiden äußeren Stirnseiten einer eingespannten Kammerreihe durchbruchfrei sind.
3. Elektrolytische Bank nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kammerreihe über zwei Endplatten mit komplementärer Stoßfläche abgeschlossen ist.
4. Elektrolytische Bank nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßflächen eben sind und das Kammermaterial aus PolyChlorTriFluoroEthylen, PCTFE, ist:.
5. Elektrolytische Kammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils beiden Stirnseiten der Kammern hohlzylindrisch sind und bei zwei sich stoßenden Kammern ein einseitig aufgeleg¬ ter, überragender Kopplungs / Zentrierring die Kammern selbsttä¬ tig zueinander zentriert.
6. Elektrolytische Bank nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugänge zu einer Kammer in einer gebräuchlich dichtenden Steck/Schraubnorm, wie beispielsweise der LuerNorm als Innenkonus, ausgeführt sind.
7. Elektrolytische Bank nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatte der Klemmvorrichtung axial elastisch federt.
8. Elektrolytische Bank nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellspindel in einem Feingewinde mit einer Rutschkupplung versehen ist oder einen Drehmomentschlüssel aufsitzen hat.
9. Elektrolytische Bank nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschirmung von außen zugängliche Löcher zum Einschieben eines Thermofühlers sowie zum steckbaren Anschluss an ein Bezugspotential hat.
10. Elektrolytische Bank nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abschirmbleche lösbar an der Abschirmung angebracht sind.
Description:
Elektrolyt!sehe Bank

Die Erfindung betrifft eine elektrolytische Bank, zur Herstellung und Untersuchung von Nanostrukturen in Folien/Membranen, die von eingebrachten Ionenspuren ausgehen.

Bisher werden elektrolytische Messkammern mit O-Ringen aus Elastomeren, z. B. Viton, gedichtet. Dieses 1 Dichtprinzip reicht nicht aus, um Kriechströme zu verhindern.

In der DE 100 44 565 Al wird ein Verfahren zum Ätzen mindestens einer Ionenspur zu einer Pore in einer Membran und eine elektrolytische Zelle zur Präparierung einer solchen beschrieben. Die Membran besteht aus dielektrischem Material, zum Beispiel einem organischen Polymer. Sie trennt zwei Kammern der elektrolytischen Zelle voneinander. Zur Herstellung der Membran wird in eine Kammer eine Ätzlösung mit ätzaktiven Ionen eingefüllt, die das organische Polymer ätzen. In die andere wird eine nicht ätzende Elektrolyt-Lösung eingefüllt. Über Elektroden, die in die Elektrolyten beiderseits der Membran eintauchen und eine die Elektroden verbindende Spannungsquelle wird durch die Membran hindurch ein elektrisches Feld erzeugt. Der Ätzprozess schreitet einseitig entlang von Ionenspuren durch die Membran voran und erzeugt zunächst eine trichterförmige Pore pro Ionenspur. Unmittelbar vor dem Durchbruch beginnen die ätzinaktiven Ionen durch die noch vorhandene dünne Schicht - die aktive Schicht - zu dringen und an der Austrittsstelle die ätzaktiven Ionen zu verdrängen. Ein verstärkter, durch das anliegende Feld getriebener elektrischer Strom setzt ein. Der Ätzprozess am Boden der Pore verlagert sich, abhängig von der noch vorhandenen Konzentration der Ätzionen zur Seite hin. Durch Abschalten des Feldes und Spülen der Membran kann der Prozess gestoppt werden und die Sohlengröße, d.h. die aktive Schichtgröße eingestellt werden. Eine so erzeugte Membran ist als elektrochemisches Ventil betreibbar und kann mit einer oder wenigen Poren sensorisch oder mit vielen Poren die Konzentration steuernd eingesetzt werden.

Bisher gibt es keine elektrolytische Bank, die mit mehreren, beliebig kombinierbaren Modulen/Zelleinheiten bestückt werden kann. Das liegt daran, dass bisher die Dichtung zwischen zwei Zell-/Kammereinheiten mit Unsicherheit behaftet ist, die dazu führt, dass Leckströme zwischen zwei Kammereinheiten oftmals zu Störungen der Messungen führen. Diese Leckströme verhindern die zuverlässige elektrische Messung von einzelnen, aus jeweils einer Ionenspur durch Ätzen hervorgegangenen Poren, speziell wenn diese Poren sehr fein sind, beispielsweise kleiner als 100 nm. An die gegenseitige Anpresskraft zweier sich stoßenden Kammern und damit auch an die sich gegenüberstehenden Stoßflächen werden sehr hohe Anforderungen gestellt. Bei den bisherigen Lösungen bestehen bezügliche der gegenseitigen Abdichtung der Kammern/Zellen, der Temperierung und der elektrischen Abschirmung gegen elektromagnetische Felder erhebliche Probleme. Bisher eingesetzte Ätzapparaturen und elektrolytische Tanks verwenden große Abscheideelektroden und hochporöse Membranen. Die dabei auftretenden elektrischen Ströme sind so groß, dass Kriechströme nicht weiters auffallen.

Die Erfindung ging aus der Aufgabe hervor, in Membrane eingebrachte Ionenspuren aufweitend bis wenigstens zu einer vorgegebenen Restwandstärke am Boden der Pore und höchstens bis zu einer voll durchgängigen Pore mit vorgegebenen Durchmesser gezielt ätzen zu können, so dass der Übergangswiderstand von der einen zur andern Kammer ohne Zeitverzug, auch mit Echtzeit beschrieben, kontrolliert und bei Erreichen eines vorgegebenen Werts des Prozesses abgebrochen werden kann, und aufgrund dieser Leistungsfähigkeit darüber hinaus die Abscheidung von Mikro- und Nanodrähten in einer solchen Folie zu ermöglichen, die dann zum Beispiel als Sensoren oder andere elektrische Bauteile Verwendung finden.

Die Lösung der Aufgabe ist in Anspruch 1 durch die darin aufgeführten Merkmale beschrieben. So besteht die elektrolytische Bank aus einer Anordnung aus mindestens zwei quaderförmigen / säulenförmigen / prismatischen Kammern zumindest gleichartiger Außenkontur, nicht notwendigerweise gleichen lichten Querschnitts aus einem thermoplastischen,

mechanisch festen Polymer hoher elektrischer und chemischer Resistenz. Die Kammeranordnung ist reihen- bzw. stabförmig. Im einfachsten Fall ist der Querschnitt außen rechteckig, das ermöglicht eine gute Führung, oder innen ausgebohrt oder ausgedreht, das ermöglicht eine einfache Herstellung/Fertigung. In jedem Fall liegen die Kammern auf einer gemeinsamen Achse, und reihen sich gestreckt aneinander. Generell ist die mit einer hohen Oberflächengüte versehene Stoßfläche der einen Kammer zu der der ebenfalls mit einer hohen Oberflächengüte versehenen, stoßenden Kammer komplementär, wobei im einfachsten Fall die Stoßfläche eine Kreisringfläche also eben ist. Zwischen stoßenden Berührflächen können Membrane eingelegt werden die durch Anpressen die beiden Zellbereiche hermetisch und elektrisch voneinander trennt. Zwei solche Kammern werden hierzu längsachsengerichtet mit einer Kraft bis höchstens nahe zur plastischen Verformung der eingespannten Membran miteinander verpresst. Hierdurch wird neben der Abdichtung gegen Flüssigkeitsverluste eine Abdichtung gegen Leckströme erreicht, so dass der elektrische Widerstand der Membran alleine und ausschlaggebend zur Wirkung kommt. In Fachkreisen wird von einer Versiegelung im Giga-Ohm-Bereich, einem „Giga-Seal M gesprochen. Dieser Begriff wurde in der Patch-Clamp-Technik geprägt, bei der eine Bilipidschicht von einer Mikrokapillare angesaugt und damit abgedichtet wird.

Eine schraubstockartige Klemmvorrichtung hält die Anordnung aus den aneinander gereihten Kammern zusammen. Durch die Klemmvorrichtung wird die zusammengesetzte Kammerreihe auch seitlich geführt, so dass ein seitliches Ausbrechen verhindert wird. Die Klemmvorrichtung hat an ihren beiden Enden je eine feststehende senkrechte Backe. In einer Backe ist eine Stellspindel drehbar geführt. Sie schiebt eine Druckplatte auf die gegenüberliegende, feststehende Backe zu- oder davon weg. Die Anordnung kann über die axial von der Stellspindel ausgeübte Kraft definiert zwischen der festen Backe und der anpressenden Druckplatte eingespannt werden. Die größte Außenkontur hat die Klemmvorrichtung mit ihren Endbacken. Durch diese spezielle Bauart werden die Einspannvorrichtung, die Temperiereinheit und die Abschirmung zu einer handlichen Einheit mit minimalem Raumbedarf.

Die Klemmvorrichtung ist von einer thermischen und elektrischen, nach oben über einen Längsschlitz offenen Abschirmung aus gut wärmeleitendem Metall umgeben. Sie wird bei einseitigem Zugang in diese schubladenartig eingeschoben und bildet bei großflächigem Wärmeübergang mit dieser eine formschlüssige Einheit. Die stellspindelführende Backe schließt in der eingeschobenen Lage bündig ab.

Die Abschirmung ist auf ihrer Deckseite für den Durchgang zu den eingespannten Kammern in Längsrichtung durch den Längsschlitz durchbrochen. Mindestens über die Länge dieses Durchbruchs hinweg erheben sich zwei Abschirmbleche spaltbildend bis zu einer Höhe derart, dass der Durchbruch bezüglich elektromagnetischer Einstreuung abgeschirmt ist. Die Abschirmung bildet mit der vollständig eingeschobenen Klemmvorrichtung eine formschlüssige Schublade, vergleichbar einem Fara- daykäfig, in die elektromagnetische Störfelder nicht oder allenfalls nur noch tolerabel, mindestens schon auf 1/e abgefallen, eindringen können. Dennoch bietet der .Durchbruch die Möglichkeit, Elektroden in den geschlossenen Kasten einzustecken und das zusammen- gepresste, elektrolytgefüllte Kammersystem einschließlich der eingesteckten Elektroden/Sensoren beliebig in die Hülse einzuschieben und aus ihr herauszuziehen. Dadurch kann bei Beginn und Ende einer Messung der Apparat unverzüglich gehandhabt werden.

Die Spaltbildung durch die beiden Bleche hat neben der Dämpfungswirkung auf eingestreute elektromagnetische Felder den Zweck, die eingeschlossenen Kammern zugänglich zu halten. So ist durch den Spalt der Abschirmung hindurch, ein Befüllen und Entleeren sowie das Durchste ¬ cken einer in die Kammer ragenden, mit einer/m Steuer-, Regel- und Datenverarbeitungselektronik verbundenen Elektrode/Messfühler mög ¬ lich.

Zur Erwärmung oder Kühlung und Thermostatisierung der in die Abschir ¬ mung eingeschobenen, in die Klemmvorrichtung eingespannten Kammeran ¬ ordnung ist in die Bodenaußenwand der Abschirmung eine durchströmbare

Rohrschlange eingelassen. Sie kann dazu mit einer Heiz- oder Kühlflüssigkeit oder einem solchen Gas durchströmt werden. Geht es nur ums Erwärmen, dann genügt auch nur eine elektrische Heizschlange zum ^ Erwärmung und Thermostatisieren. Das sind bekannte wärmetechnische Maßnahmen / , an der Abschirmung, die selber einen großflächigen Übergang zu der Klemmvorrichtung hat, aber neu ist.

In den Unteransprüchen 2 bis 10 sind zweckmäßige und nützliche Ausgestaltungen beschrieben.

Die Kammerreihe kann unterschiedlich zusammengesetzt sein. Sie kann aus Kammergruppen bestehen, wobei mindestens zwei stoßende, über eine zwischen ihnen eingelegte Membran voneinander getrennte Kammern in funktioneller Wechselwirkung miteinander stehen können oder einfach nur voneinander hermetisch und elektrisch getrennt sind. Bei der Verwendung durchgängiger Kammern wird eine Kammerreihe zweckmäßigerweise durch zwei Endplatten abgeschlossen, die die komplementäre Stoßfläche in koaxialer Lage in der notwendigen Oberflächengüte der stoßenden Kammer haben (siehe Ansprüche 2 und 3) .

Als für Ätz-, Dossierungs- oder Galvanikprozesse taugliches Kammermaterial hat sich beispielsweise PolyChlorTriFluoroEthylen, PCTFE, bewährt. Dieses Material lässt sich spannabhebend gut bearbeiten, insbesondere lassen sich hohe Oberflächengüten herstellen, die für die Dichtigkeit zwischen den Kammern von Bedeutung sind (Anspruch 4) . Das Material ist beispielhaft erwähnt. Allgemein muss das Kammermaterial prozesstauglich sein und wird deshalb, am Prozess reflektiert, ausgewählt.

Für das. leichte Herstellen und dichte Verspannen der Kammerreihe hat sich als günstig erwiesen, wenn die Stoßfläche zweier sich stoßender Kammern oder der Abschlussplatte mit einer stoßenden Kammer als kur ¬ zer Hohlzylinder ausgebildet sind, sodass benachbarte Zylinder mit einem Kopplungsring automatisch zueinander zentriert und positioniert werden und die eventuell dazwischen eingelegte Membran gehalten wird. Die äußere Hohlzylinderwand an einer Kammer hat hierzu eine Höhe, dass der Kopplungs-/Zentrierring selbsthaltend, jedoch den Boden der

Nuthälfte überragend, aufgezogen werden kann (Anspruch 5) , wodurch die Zentrierung beim Zusammensetzen einfach selbstständig erfolgt.

Es gibt verschiedene Techniken für Zugänge in Gefäße: zum Zwecke der Befüllung und Entleerung, der Kontaktierung, und Kopplung mit Sensoren. Für die hier vorgesehenen Prozesse hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Zugänge beispielsweise in der Luer-Norm als Innenkonus ausgeführt sind (Anspruch 6) . Für die Anwendung hier ist ein gängiger Innenkonus mit ca. 4 mm Maximaldurchiuesser häufig ausreichend.

Beim Erwärmen und Abkühlen werden unterschiedliche thermische Ausdehnungen von Polymer- und Metall-Teilen durch die axial elastisch federnde Druckplatte aufgefangen (Anspruch 7) . Da die Kammern gegeneinander dicht sein müssen, das einerseits über einen gegenseitigen hohen Anpressdruck erreicht werden muss, andererseits aber die einwirkenden Kräfte nicht so weit gehen dürfen, dass eine plastische Verformung einsetzt, muss die Kraftausübung von der Stellspindel her fein dosier- und begrenzbar sein. Das wird erreicht, wenn die Stellspindel in einem Feingewinde mit einstellbarer Rutschkupplung geführt wird oder wenn die Stellspindel zum Einspannen der Kammerreihe über einen aufgesetzten Drehmomentenschlüssel auf einen vorgebbaren Wert eingestellt wird (Anspruch 8) .

Für verschiedene Prozesse ist ein Thermostatisieren der eingespannten Kammerreihe nötig, d.h. es muss die Temperatur an einer geeigneten Stelle erfasst werden, um mit der gemessenen Temperatur ein Steueroder Regelsignal für die Heizung zu erzeugen. Die Erfassung der Temperatur der Abschirmhülse reicht meist aus, um über die Temperatur der Elektrolytfüllung Bescheid zu wissen. Hierzu befinden sich in den Seitenwänden und/oder der Deckwand der Abschirmung von außen zugängliche Sacklöcher, in die Thermofühler oder eine Verbindung zu einem Bezugspotential, meist Erdpotential, eingesteckt werden können (Anspruch 9) .

Um bequem und schnell an die Kammerzugänge zu kommen, hat sich als zweckmäßig erwiesen, wenn die beiden Äbschirmbleche lösbar an der Abschirmung angebracht sind. Vorteilhaft ist eine Nut beidseitig des Durchbruchs / Längsschlitzes, in die die beiden Abschirmbleche klemmend und damit gut kontaktierend eingesteckt werden können (Anspruch 10} .

Das Neue beruht auf dem verbesserten Dichtungsprinzip und der Möglichkeit, verschiedene Module von elektrolytischen Kammern beliebig zu kombinieren und durch Kompression, hermetisch zu versiegeln, und miteinander in Kontakt zu bringen. Dadurch wird - vergleichbar einer optischen Bank - ein hochflexibler Aufbau von verschiedenartigen e- lektrolytischen Messeinheiten möglich, der weite Einsatzfelder bedienen kann .

Das verbesserte Dichtungsprinzip bietet die Möglichkeit, mehrere Module von elektrolytischen Zelleinheiten durch Kompression hermetisch versiegelt miteinander in Kontakt zu bringen. Dadurch wird ein flexibler Aufbau von elektrolytischen Messeinheiten ermöglicht, der über die bisherigen Einsatzfelder - der Herstellung von Nanoporen und Na- nodrähten - weit hinausgeht. Als Einsatzgebiete kommen in Frage: Entwicklung und Optimierung von Ätzverfahren, Entwicklung und Optimierung von neuen elektrolytischen Abscheideverfahren, Entwicklung von Sensoren auf der Basis von elektrisch leitenden Kanälen oder Na- nodrähten, Entwicklung von neuartigen Membranen. Die elektrolytische Bank ist durch ihre Abschirmung sowohl elektrisch abgeschirmt als auch auf Temperaturen oberhalb und unterhalb der Umgebungstemperatur erwärmbar bzw. abkühlbar und für beide Fälle thermostatisierbar .

Nachfolgend wird anhand der Zeichnung die elektrolytische Bank in ih ¬ rem strukturellen Aufbau noch weiter erläutert. Es zeigen: Figur 1 die elektrolytische Bank im Längsschnitt, Figur 2 die elektrolytische Bank im Querschnitt, Figur 3 die funktionelle Benutzung der elektrolytischen Bank,

— Q ö _

Figur 4 die elektrolytische Bank in Einschubtechnik,

Figur 5 das Blockschaltbild der Steuerelektronik für die elektrolytische Bank.

Die vollständige, für den Prozess vorbereitete elektrolytische Bank zeigt Figur 1 im vertikalen Schnitt durch die Längsachse. Die Führungsschiene ist in dieser Ansicht U-förmig. Die linke Stirnwand im Bild hat die Funktion des Anschlags, die rechte trägt das Feingewinde, in dem die Gewindespindel geführt wird. Die Gewindespindel überträgt ihre Kraft auf die gefederte und Druckplatte und über die eingelegten Kammermodule gegen den linken Anschlag. Das Gewinde ist ein Feingewinde, so dass die Kammerelemente mit wohldosierter axialer Kraftwirkung gegeneinander verspannt werden können. Die Druckplatte mit Federkonstanten ist beispielsweise ein Hohlkörper mit der Querschnittskontur der Kammere1emente . So kann durch punktförmige zentrale Krafteinwirkung auf der kammerabgewandten Stirn der Druckplatte ein nahezu flächenkonstanter Druck von der kammerberührenden Stirn auf die eingelegten Kammerelemente ausgeübt werden. Das ist für den gleichmäßigen Druck der gegenseitig sich berührenden Berührflächen der Kammerelemente wesentlich. Bei Bedarf kann auf die Spindel außen ein einstellbarer Drehmomenthebel aufgesetzt werden, mit dem die axiale Kraftwirkung auf die Druckplatte fein dosiert werden kann.

Die als Klemmvorrichtung wirkende Führungsschiene ist aus gut die Wärme leitendem Metall . Da sie auch eine hohe Steifigkeit aufbringen muss, um die eingelegten Kammerelemente mit hinreichender Kraft hermetisch hochohmig abzudichten, ist sie vorteilhafter Weise aus rostfreiem Stahl, Edelstahl, der gegen die meisten Prozessflüssigkeiten beständig ist. Andere Metall-Legierungen ausreichender Festigkeit und chemischer Resistenz sind denkbar. Gedacht ist vorzugsweise jedoch an Messing, Kupfer-, oder Aluminium-Legierungen mit guten thermischen und mechanischen Eigenschaften.

Das Kammermaterial ist ein thermoplastisches Polymer hoher mechanischer, elektrischer und chemischer Resistenz, beispielsweise aus dem

chemisch sehr widerstandsfähigen PolyTriChloroMonoFluoroEthylene,

PTCMFE, auch KeI-F (eingetragener Warenname) genannt. Durch das Ge- geneinanderdrücken unter Zwischenlegen einer vorgesehenen Membran wird das Material der polierten, zueinander komplementären oder formschlüssigen Dichtungsflächen gerade noch nicht plastisch verformt. Dadurch wird eine hochohmige Versieglung der angrenzenden Messkammern zueinander erreicht, die kein Unterkriechen durch elektrisch leitende Moleküle zulässt. D.h., der elektrische Widerstand zwischen benachbarten Kammern wird durch die dazwischengelegte Membran bestimmt und liegt gewöhnlich im Giga-Ohm-Bereich.

Der Querschnitt einer Kammer, eines Kammerelements, einer Kammerzelle ist aus Figur 2, dem Querschnitt durch die Elektrodenöffnung zu ersehen. Die äußere Kontur ist hier rechteckig mit abgeschrägten oberen Ecken. Zentral sitzt die Kammer, hier in Form einer Längsbohrung von 10 mm lichter Weite. Nach oben geht die Öffnung des ZeIl- /Kammerelements, die hier beispielsweise in der LUER-Norm (Konus mit ca. 4 mm Maximaldurchmesser) ausgeführt ist. Mit dieser Öffnungsnorm kann sehr leicht und dicht gesteckt werden, sei es etwa eine Elektrode, ein Trichter zum Befüllen oder ein Stutzen zu Absaugen oder ein Thermometer oder ein Steigrohr oder ein Messfühler für die Kontrolle des pH-Wertes.

Die Kammerelemente sind, wie oben erwähnt, an ihren beiden als Dichtflächen dienenden Stirnflächen mechanisch hochgenau bearbeitet, nämlich poliert, und haben damit eine sehr hohe Oberflächengüte. Sie sind im einfachsten Fall eben und stehen im eingelegten Zustand senkrecht zu der Längsachse der Bank, bzw. auf jeden Fall zu der Längsachse des Kammerelements. Als Abschluss jeder Reihe aus Kammerelementen dienen im für die Zusammensetzung der Kammerreihe einfachsten Fall die Endplatten, die aus dem Material der Kammerelemente sind und an ihrer zur Kammerreihe gerichteten Stirn jeweils die komplementäre Stoßfläche haben, an die das Kammerelement anliegt. In Figur 1 sind zwei Kammerbereiche dargestellt, die durch die Membran in beschriebe ¬ ner Weise voneinander getrennt sind. Aus Figur 2 ist auch der zur

Längsachse U-föriαige Querschnitt der Führungsschiene ersichtlich, in die die Kammerelemente eingelegt werden und über die Spannvorrichtung axial zusammengepresst werden.

Zur bequemen und schnellen Zusammenstellung einer Kammerreihe tragen die Kammer-ModuIe an ihren Stirnseiten kreisringförmige Dichtflächen als freie Stirn eines hohlzylindrischen Ansatzes, auf den ein axial überstehender Zentrier-/Kopplungsring aufgeschoben werden kann, der eine fluchtende, selbsttätige Führung der zusammengestellten Kammerelemente bewirkt. Dieser Zentrierring hat keine Dichtungsfunktion.

Die zusammengestellte elektrolytische Bank wird von der offenen Stirnseite aus in die thermisch-elektrische Abschirmung schubladenartig eingeschoben. In Figur 1 ist diese Abschirmung durch den unteren schwarzen Längsstreifen und den über den Kammeröffnungen gleich verlaufenden weißen Längsstreifen erkennbar. In Figur 2 durch die schwarze, oben nicht geschlossenen Umrahmung. Figur 4 zeigt die teilweise ineinander geschobene Abschirmung und elektrolytische Bank schematisch in Perspektive.

Die Abschirmung gegen äußere elektromagnetische Felder ist in Figur 1, 2 und 4 durch die beiden parallel nach oben stehenden Platten angedeutet. Diese beiden Platten sind elektrisch gut kontaktierend in den zugehörigen Längsschlitz in der Abschirmung gesteckt und haben die erwähnte Kontur, um eine zumindest einfach exponentielle Dämpfung der eingestrahlten elektromagnetischen Störungen zu erreichen. Sie sind klemmend steckbar, um schnell an die Kammeröffnungen zu gelangen, und sind wie die Abschirmung aus dem gleichen gut wärmeleitenden, Metall, beispielsweise aus Kupfer, da weder die Abschirmhülse, noch die Abschirmbleche - im Gegensatz zu der Führungsschiene - mechanisch besonders beansprucht werden. Edelstahl, Kupfer, Messing, und Aluminium-Legierungen besitzen eine hohe elektrische und damit auch eine hohe thermische Leitfähigkeit. Dadurch ergibt sich nach kurzer Zeit bereits eine sehr gleichmäßige Wärmeverteilung innerhalb der Abschirmhülse. Die elektrolytische Bank wird dadurch von außen

sehr gleichmäßig erwärmt, im gegebenen Fall aber auch gleichmäßig abgekühlt.

Zum Zwecke der Erwärmung oder Abkühlung sitzt die Abschirmhülse mit ihrer planen, äußeren Bodenfläche unmittelbar auf einer Heizfläche oder einer Kühlfläche. Eine andere Variante ist die, dass in diese Bodenfläche Heiz- oder Kühlschlangen eingelassen sind, die von einem Heiz- oder Kühl-Medium durchströmt sind oder im Fall der Heizung aus einer elektrischen Heizschlange bestehen.

Figur 3 zeigt die nicht in die Abschirmung eingeschobene elektrolytische Bank schematisch, wie sie beispielsweise für einen Ätzprozess bestückt ist. Die Bank besteht aus zwei Kammern, die durch die Membran mit einer zuvor in einer Bestrahlungseinrichtung eingebrachten Ionenspur zunächst noch hermetisch voneinander getrennt sind. Beide Kammern haben jeweils drei Zugänge. In der im Bild linken Kammer befindet sich ein Ätzmedium, in der rechten ein Stoppmedium. Beide Kammern sind mit einer Strom- bzw. Spannungskontrolle überbrückt, die Elektrode als Pluspol ragt in die linke Kammer in das Ätzmedium, die Elektrode als Minuspol in die linke Kammer in das Stoppmedium. Die Bank ist für den Ätzprozess vorbereitet, er kann fortlaufend ohne Zeitverzögerung - in „Echtzeit" - elektrisch beobachtet werden. Beide Kammern können nach Beendigung des Prozesses über eine freie, vorgesehene Kammeröffnung gespült werden.