RU196523U1 - Газочувствительный сенсор на основе углеродных наноструктур - Google Patents
Газочувствительный сенсор на основе углеродных наноструктур Download PDFInfo
- Publication number
- RU196523U1 RU196523U1 RU2019137234U RU2019137234U RU196523U1 RU 196523 U1 RU196523 U1 RU 196523U1 RU 2019137234 U RU2019137234 U RU 2019137234U RU 2019137234 U RU2019137234 U RU 2019137234U RU 196523 U1 RU196523 U1 RU 196523U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- gas
- anode
- cathode
- contact layer
- conductive material
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B1/00—Nanostructures formed by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
Использование: для определения и измерения параметров паров жидкостей и газов в воздушной среде. Сущность полезной модели заключается в том, что газочувствительный сенсор на основе углеродных наноструктур состоит из полупроводниковой подложки со сформированным на ней контактным слоем, выполненным из проводящего материала, обеспечивающего контакт к аноду, выполненного из пленки наноразмерной углеродной наноструктуры, верхней крышки, выполненной из полупроводникового материала, опор, выполненных из диэлектрического материала, обеспечивающих зазор между анодом и катодом, и создающих каналов для циркуляции газа, на верхней крышке формируется катод, выполненный из проводящего материала, а часть верхнего контактного слоя преобразована в виде столбчатой структуры. Технический результат: обеспечение возможности создании высокоэффективного датчика за счет увеличения показателей чувствительности по отношению к газам и парам жидкостей. 3 ил.
Description
Предлагаемая полезная модель относится к области микро и наноэлектроники, а именно к наноразмерным устройствам газового анализа, предназначенных для обнаружения и распознавания различных паров и газов. Данное изобретение может быть интегрировано в высокотехнологические макроскопические системы анализа и различного рода извещателей.
Из существующего уровня техники известен аналог заявляемого объекта «Полупроводниковый газоанализатор угарного газа» (RU 2548049C1, опубл. 04.02.15). Сущность изобретения заключается в том, что полупроводниковый газоанализатор угарного газа содержит полупроводниковое основание, нанесенное на непроводящую подложку, при этом полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки твердого раствора (ZnTe)0,26(CdSe)0,74.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемой полезной модели, являются полупроводниковое основание, слоистая структура датчика и газочувствительный слой, выполненный в виде пленки.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются: использование градуировочных кривых для определения концентрации газа, невозможность детектирования различных газов одним прибором.
Известен аналог заявляемого объекта заявляемого объекта «Сорбционный электретный газоанализатор» (RU 174317U1, опубл. 19.12.16), структура которого содержит отрезок металлической трубки со стенкой, к одному из торцов которой прикреплена металлическая гибкая мембрана, поверхность которой, обращенная во внутреннюю полость трубки, покрыта электретом, а на противоположную поверхность мембраны нанесен слой сорбента. На другом торце трубки на изоляторе установлен металлический дисковый электрод, поверхность которого ориентирована параллельно поверхности металлической мембраны, при этом гибкая мембрана и электрод подключены к измерительному устройству.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемой полезной модели, являются полупроводниковое основание, металлические контакты и газочувствительный слой, выполненный в виде пленки.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются: отсутствие точного сорбента для чувствительного слоя, использование звуковых волн реализации работы датчика.
Известен аналог заявляемого объекта «Газовый сенсор на основе гибридных наноматериалов» (RU 133312U1, опубл. 10.10.13), состоящий из диэлектрической подложки с нанесенным на нее нижним контактным слоем, выполненным из металла, соединенным с газочувствительным слоем, над которым расположен распределенный верхний электрод, отличающийся тем, что соединение распределенного верхнего электрода и газочувствительного слоя выполнено пленочным нанокристаллическим чувствительным материалом на основе оксидов металла, а соединение газочувствительного слоя с нижним контактным слоем выполнено разветвленной сетью наноструктур с высокой площадью поверхности, обладающих металлической проводимостью, причем в качестве разветвленной сети наноструктур использованы углеродные нанотрубки.
Признаками аналога, совпадающими с существенными признаками заявляемой полезной модели, являются: полупроводниковое основание, нанесенные на нее металлические контакты, газочувствительный слой, выполненный в виде углеродных наноструктур и распределенный верхний электрод.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, являются: использование сложной разветвленной соединительной сети чувствительного материала с верхним электродом, приводящего к рассредоточению электрического сигнала, и как следствие к образованию неточности определения/детектирования газов.
Из всех известных аналогов наиболее близким к заявленному техническому решению является «Resistance-type gas sensor based on graphene, stannic oxide and zinc oxide composite, preparation method and application thereof» (CN Application CN105 891271A 2016-08-24). Изобретение представляет собой газовый сенсор резистивного типа на основе композита графена, оксида олова и оксида цинка. Газовый датчик состоит из монокристаллической кремниевой подложки, слоя диоксида кремния, адгезионного слоя титана, встречных платиновых электродов и газочувствительной пленки, покрывающей слой диоксида кремния и поверхности встречных платиновых электродов последовательно; структура титанового адгезионного слоя такая же, как и у встречно-стержневых платиновых электродов, а газочувствительной пленкой является тройной композит из графена, оксида олова и оксида цинка.
Признаками прототипа, совпадающими с существенными признаками заявляемой полезной модели, являются полупроводниковое основание, металлические контакты и электроды, газочувствительный слой, выполненный в виде углеродных наноструктур.
Причинами, препятствующими достижению технического результата, является сложность получения требуемого композитного материала для чувствительного слоя датчика. Предлагаемая технология основана на жидкостных методах осаждения слоев и внедрения наночастиц в приповерхностный слой наноразмерной углеродной структуры, процессы которых способны привести к деградации ее чувствительных свойств и всей работоспособности структуры в целом за счет огромного количества параметров, требующих пристальное внимание и контроль. Например, такие как температуру реакции, время реакции, пропорцию реактивных параметров, глубину залегания, время воздействия и другие.
Техническим результатом предлагаемой полезной модели является создание высокоэффективного датчика, за счет увеличения показателей чувствительности по отношению к газам и парам жидкостей.
Технологический результат достигается тем, что в предлагаемой технологии активная область сенсора формируется с применением пленок углеродной наноструктуры, сформированных методом плазмохимического осаждения на поверхностно-модифицированном слое никеля, профилированного с помощью метода плазмохимического травления, в форме наноразмерных вертикально ориентированных вискеров.
Суть изобретения заключается в том, что при формировании активной области датчика первоначально формируется столбчатая структура из проводящего материала, после чего производится нанесение углеродных наноструктур.
На Фиг. 1, 2, 3 приведены разрезы сенсора газов.
Предлагаемый газочувствительный сенсор (Фиг. 1, 2) содержит подложку 1, выполненную из полупроводникового материала со сформированным контактным слоем 2, выполненным из проводящего материала, и верхняя часть которого преобразована в столбчатую структуру 3, на котором выращивается пленка наноразмерной углеродной наноструктуры 4, которая выступает в качестве анода, верхнюю крышку 6, выполненную из полупроводникового материала или диэлектрического материала, на которой сформирован катод 5, при этом зазор между анодом 4 и катодом 5 обеспечивается опорами 7, выполненными из диэлектрического неорганического материала. Катод выполнен из проводящего материала. Попадание газа в сенсор осуществляется через каналы для циркуляции газов 8, расположенные с торцевых сторон газового сенсора (Фиг. 2, 3).
Принцип работы предлагаемого устройства основывается на изменении зависимости ионного тока, возникающего в процессе ионизации исследуемого газа от содержания контролируемого компонента, при его прохождении через каналы для циркуляции газов 8. Ионизация паров происходит за счет формирования тлеющего разряда в системе контактный слой 2 - анод 4 - катод 5. Работа происходит следующим образом: исследуемый газовый образец проходит через специальные каналы 8, в это время на проводящие контактный слой 2 и катод 5 подается напряжение, достаточное для формирования токов эмиссии с приповерхностного слоя анода 4. Газ, проходя через анод 4, ионизируется и изменяет снимаемое значение напряжения. Используя получаемое падение напряжения, возможно определить какой конкретно образец был исследован.
Существующие технологии предполагают использование углеродных нанотрубок, формирование данных структур характеризуется несколькими этапами: нанесение каталитических центров, активации, роста и ряда других. Данные этапы направлены на получение массива углеродных наноструктур с высокой степенью вертикальности для лучшего взаимодействия с исследуемым веществом. Однако, при соблюдении данного подхода затрачивается большое количество материала и времени. Преимуществами предлагаемого устройства являются относительная простота технологии формирования за счет использования стандартных операций микро- и наноэлектроники; малые габаритные размеры, экологичность и низкая себестоимость устройства за счет применения современных наноматериалов; низкий порог чувствительности за счет использования процесса ионизации; способность интегрироваться в современные системы контроля и мониторинга окружающей и рабочей среды.
Claims (1)
- Газочувствительный сенсор на основе углеродных наноструктур, состоящий из полупроводниковой подложки со сформированным на ней контактным слоем, выполненным из проводящего материала, обеспечивающего контакт к аноду, выполненного из пленки наноразмерной углеродной наноструктуры, верхней крышки, выполненной из полупроводникового материала, отличающийся тем, что имеются опоры, выполненные из диэлектрического материала, обеспечивающие зазор между анодом и катодом, и создающие каналы для циркуляции газа, на верхней крышке формируется катод, выполненный из проводящего материала, а часть верхнего контактного слоя преобразована в виде столбчатой структуры.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019137234U RU196523U1 (ru) | 2019-11-19 | 2019-11-19 | Газочувствительный сенсор на основе углеродных наноструктур |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019137234U RU196523U1 (ru) | 2019-11-19 | 2019-11-19 | Газочувствительный сенсор на основе углеродных наноструктур |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU196523U1 true RU196523U1 (ru) | 2020-03-03 |
Family
ID=69768664
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019137234U RU196523U1 (ru) | 2019-11-19 | 2019-11-19 | Газочувствительный сенсор на основе углеродных наноструктур |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU196523U1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2741266C1 (ru) * | 2020-06-18 | 2021-01-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Полупроводниковый газоанализатор угарного газа |
CN114751368A (zh) * | 2022-04-12 | 2022-07-15 | 安徽维纳物联科技有限公司 | 一种氧化石墨烯表面改性的mems气体传感器芯片的制备方法 |
RU221077U1 (ru) * | 2022-08-24 | 2023-10-17 | Алексей Анатольевич Резван | Ионизационный сенсор газа на основе вертикально-ориентированных углеродных наноструктур |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006112819A (ja) * | 2004-10-12 | 2006-04-27 | Fujitsu Ltd | 気体検知装置 |
US20100216273A1 (en) * | 2009-02-20 | 2010-08-26 | Tsinghua University | Method for fabricating carbon nanotube array sensor |
RU133312U1 (ru) * | 2013-04-09 | 2013-10-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Газовый сенсор на основе гибридных наноматериалов |
RU144097U1 (ru) * | 2013-12-24 | 2014-08-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Ионизационный газовый сенсор на основе углеродных нанотрубок |
CN105891271B (zh) * | 2016-03-31 | 2018-08-07 | 吉林大学 | 一种基于石墨烯/二氧化锡/氧化锌复合材料的电阻型气体传感器、制备方法及其应用 |
RU187907U1 (ru) * | 2018-12-24 | 2019-03-21 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Газовый сенсор на основе углеродных нанотрубок |
-
2019
- 2019-11-19 RU RU2019137234U patent/RU196523U1/ru active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006112819A (ja) * | 2004-10-12 | 2006-04-27 | Fujitsu Ltd | 気体検知装置 |
US20100216273A1 (en) * | 2009-02-20 | 2010-08-26 | Tsinghua University | Method for fabricating carbon nanotube array sensor |
RU133312U1 (ru) * | 2013-04-09 | 2013-10-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Газовый сенсор на основе гибридных наноматериалов |
RU144097U1 (ru) * | 2013-12-24 | 2014-08-10 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Ионизационный газовый сенсор на основе углеродных нанотрубок |
CN105891271B (zh) * | 2016-03-31 | 2018-08-07 | 吉林大学 | 一种基于石墨烯/二氧化锡/氧化锌复合材料的电阻型气体传感器、制备方法及其应用 |
RU187907U1 (ru) * | 2018-12-24 | 2019-03-21 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" (Южный федеральный университет) | Газовый сенсор на основе углеродных нанотрубок |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2741266C1 (ru) * | 2020-06-18 | 2021-01-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Полупроводниковый газоанализатор угарного газа |
CN114751368A (zh) * | 2022-04-12 | 2022-07-15 | 安徽维纳物联科技有限公司 | 一种氧化石墨烯表面改性的mems气体传感器芯片的制备方法 |
RU221077U1 (ru) * | 2022-08-24 | 2023-10-17 | Алексей Анатольевич Резван | Ионизационный сенсор газа на основе вертикально-ориентированных углеродных наноструктур |
RU2809831C1 (ru) * | 2023-06-29 | 2023-12-19 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий" | Тонкопленочный органический датчик монооксида углерода |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2630064T3 (es) | Fabricación de nanoporos utilizando campos eléctricos potentes | |
US20110308942A1 (en) | Microelectrode array sensor for detection of heavy metals in aqueous solutions | |
RU196523U1 (ru) | Газочувствительный сенсор на основе углеродных наноструктур | |
CN106324077B (zh) | 一种金纳米孔薄膜电离式氟化亚硫酰传感器 | |
CN102095781B (zh) | 碳纳米管薄膜电离式传感器及其检测单一气体浓度的方法 | |
Herrán et al. | The role of water vapour in ZnO nanostructures for humidity sensing at room temperature | |
Grubač et al. | The electrochemical behaviour of nanocrystalline nickel: A comparison with polycrystalline nickel under the same experimental condition | |
Choi et al. | Highly sensitive hydrogen sensor based on suspended, functionalized single tungsten nanowire bridge | |
CN102081067B (zh) | 碳纳米管薄膜电离式二氧化氮传感器及其浓度测量方法 | |
Fu | Silver sulfide-based sensor for the selective determination of ammonia at room temperature | |
CN106248779B (zh) | 具有温度补偿功能的金纳米孔薄膜三电极电离式传感器阵列 | |
Zhang et al. | Pt-doped TiO 2-based sensors for detecting SF 6 decomposition components | |
CN102109492B (zh) | 碳纳米管薄膜电离式气体湿度传感器及其湿度测量方法 | |
RU133312U1 (ru) | Газовый сенсор на основе гибридных наноматериалов | |
CN102095788B (zh) | 碳纳米管薄膜三电极氧气传感器及其浓度测量方法 | |
Xu et al. | Development and performance of an all-solid-stated pH sensor based on modified membranes | |
CN102175756B (zh) | 碳纳米管薄膜电离式二氧化硫传感器及其浓度测量方法 | |
CN1727889A (zh) | 基于纳米间隙的微型气体传感器 | |
RU2641017C1 (ru) | Способ изготовления мультиэлектродного газоаналитического чипа на основе мембраны нанотрубок диоксида титана | |
RU221077U1 (ru) | Ионизационный сенсор газа на основе вертикально-ориентированных углеродных наноструктур | |
US11971394B2 (en) | Electron capture detector | |
JP5311501B2 (ja) | ホウ素ドープダイヤモンド電極を用いたpHの測定方法及び装置 | |
CN209946061U (zh) | 一种用于gis特征气体检测的石墨烯基传感器 | |
Kaur et al. | Impedimetric study of polypyrrole coated zinc oxide fibers for ammonia detection | |
RU187907U1 (ru) | Газовый сенсор на основе углеродных нанотрубок |