RU2274854C1 - Пьезорезонансный газовый датчик - Google Patents
Пьезорезонансный газовый датчик Download PDFInfo
- Publication number
- RU2274854C1 RU2274854C1 RU2004123814/28A RU2004123814A RU2274854C1 RU 2274854 C1 RU2274854 C1 RU 2274854C1 RU 2004123814/28 A RU2004123814/28 A RU 2004123814/28A RU 2004123814 A RU2004123814 A RU 2004123814A RU 2274854 C1 RU2274854 C1 RU 2274854C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- piezo
- substrate
- semiconductor base
- nitrogen dioxide
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей диоксида азота и других газов. Технический результат изобретения: повышение чувствительности и технологичности изготовления датчика, расширение его функциональных возможностей. Сущность: датчик содержит подложку и полупроводниковое основание. Подложка выполнена из пьезокварцевого резонатора, а полупроводниковое основание - из поликристаллической пленки теллурида кадмия, нанесенной на электродную площадку пьезокварцевого резонатора. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей диоксида азота и других газов. Изобретение может быть использовано в экологии.
Известен датчик (детектор) по теплопроводности, действие которого основано на различии между теплопроводностью паров вещества и газоносителя [1] (Вяхирев Д.А., Шушукова А.Ф. Руководство по газовой хроматографии. М.: Высш.школа, 1987). Однако чувствительность такого датчика (детектора) ограничивается на вещества с теплопроводностью, близкой к теплопроводности газа-носителя. Например, при использовании этого датчика для анализа диоксида азота точность определения невелика.
Известен также датчик [2] (Патент №2143677. М.Кл. G 01 №27/12, 1999 / В.Ф.Марков, Л.Н.Маскаева, С.Н.Уймин, Н.В.Маркова), газочувствительный элемент которого изготовлен на основе сульфида свинца, позволяющий определять содержание оксида азота (IV) с большей чувствительностью. Однако технология его изготовления сложна: она связана с использованием многих реактивов и многих операций по приготовлению соответствующих растворов, их смешению и легированию полупроводниковой пленки. Формирование полупроводниковой пленки осуществляется из реакционной смеси, содержащей соль свинца, тиомочевину, трехзамещенный лимоннокислый натрий, гидроксид аммония, хлористый или бромистый, или йодистый аммоний в мольном соотношении 1:12:7:80:(2-6). Условия для легирования создаются путем введения в реакционную смесь галогенсодержащих солей.
При такой технологии трудно характеризовать ожидаемый состав пленки.
Ближайшим техническим решением к изобретению является датчик влажности газов, состоящий из поликристаллической пленки селенида цинка, легированного арсенидом галлия, с нанесенными на ее поверхность металлическими электродами, и непроводящей подложки [3] (Полезная модель №5652, 1997 / И.А.Кировская, О.А.Старцева (Федяева)).
Недостатком этого известного устройства является его непригодность для контроля микропримесей диоксида азота вследствие недостаточной чувствительности и при этом трудоемкость изготовления, предусматривающего легирование селенида цинка.
Задачей изобретения является повышение чувствительности и технологичности изготовления датчика, расширение его функциональных возможностей, в частности обеспечение возможности его применения для анализа диоксида азота.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном газовом датчике, содержащем подложку и полупроводниковое основание с нанесенными на его поверхность металлическими электродами, подложка выполнена из пьезокварцевого резонатора АТ-среза, а полупроводниковое основание - из поликристаллической пленки теллурида кадмия, нанесенной на электродную площадку пьезокварцевого резонатора (соответственно без нанесения на поверхность пленки металлических электродов).
Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлены на фиг.1 конструкция заявляемого датчика; на фиг.2 - кривая зависимости величины адсорбции диоксида азота от температуры; на фиг.3 - градуировочная кривая зависимости изменения частоты колебания пьезокварцевого резонатора с нанесенной полупроводниковой пленкой (Δf) в процессе адсорбции при комнатной температуре от начального давления Последняя наглядно демонстрирует его чувствительность.
Датчик представляет собой пьезокварцевый резонатор АТ-среда 1, на электродную площадку 2 которого нанесена адсорбирующая полупроводниковая (поликристаллическая) пленка теллурида кадмия 3. Рабочий объем устройства менее 0,2 см3. Малые габариты устройства в сочетании с малой массой пленки - адсорбента позволяют снизить постоянную датчика по времени до 10-20 мс. Кроме того, исключаются операции легирования полупроводникового основания и нанесения на его поверхность металлических электродов.
Принцип работы такого датчика основан на адсорбционно-десорбционных процессах, протекающих на полупроводниковой пленке, нанесенной на кварцевый резонатор, и вызывающих изменение его массы и соответственно частоты.
Работа датчика осуществляется следующим образом.
Датчик помещают в находящуюся при комнатной температуре камеру (ею может быть обычная стеклянная трубка), через которую пропускают (или в которой выдерживают) анализируемый на содержание диоксида азота газ. При контакте пропускаемого газа с поверхностью полупроводниковой пленки CdTe происходит избирательная адсорбция молекул NO2, увеличение массы композиции «пленка - кварцевый резонатор» и изменение частоты колебания последнего. По величине изменения частоты с помощью градуировочных кривых можно определить содержание диоксида азота в исследуемой среде.
Из анализа приведенной на фиг.3 типичной градуировочной кривой, полученной с помощью заявляемого датчика и выражающей зависимость Δf от содержания диоксида азота следует: заявляемый датчик при существенном отмеченном выше упрощении его изготовления позволяет определять содержание диоксида азота с чувствительностью, в несколько раз превышающей чувствительность известных датчиков [2, 3].
Конструкция заявляемого датчика позволяет также улучшить и другие его характеристики: быстродействие, регенирируемость, способность работать не только в статическом, но и динамическом режиме.
Claims (1)
- Газовый датчик, содержащий подложку и полупроводниковое основание, отличающийся тем, что подложка выполнена из пьезокварцевого резонатора, а полупроводниковое основание - из поликристаллической пленки CdTe, нанесенной на электродную площадку пьезокварцевого резонатора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004123814/28A RU2274854C1 (ru) | 2004-08-03 | 2004-08-03 | Пьезорезонансный газовый датчик |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004123814/28A RU2274854C1 (ru) | 2004-08-03 | 2004-08-03 | Пьезорезонансный газовый датчик |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004123814A RU2004123814A (ru) | 2006-01-20 |
RU2274854C1 true RU2274854C1 (ru) | 2006-04-20 |
Family
ID=35873105
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004123814/28A RU2274854C1 (ru) | 2004-08-03 | 2004-08-03 | Пьезорезонансный газовый датчик |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2274854C1 (ru) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2464553C1 (ru) * | 2011-05-10 | 2012-10-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Полупроводниковый газоанализатор |
RU2464552C1 (ru) * | 2011-04-22 | 2012-10-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Газовый датчик |
RU2561019C1 (ru) * | 2014-04-16 | 2015-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый анализатор диоксида азота |
RU2610349C1 (ru) * | 2015-09-22 | 2017-02-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода |
RU2697920C1 (ru) * | 2019-03-21 | 2019-08-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый датчик диоксида азота |
-
2004
- 2004-08-03 RU RU2004123814/28A patent/RU2274854C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2464552C1 (ru) * | 2011-04-22 | 2012-10-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Газовый датчик |
RU2464553C1 (ru) * | 2011-05-10 | 2012-10-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Полупроводниковый газоанализатор |
RU2561019C1 (ru) * | 2014-04-16 | 2015-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый анализатор диоксида азота |
RU2610349C1 (ru) * | 2015-09-22 | 2017-02-09 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода |
RU2697920C1 (ru) * | 2019-03-21 | 2019-08-21 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый датчик диоксида азота |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004123814A (ru) | 2006-01-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2398219C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
Blank et al. | Recent trends of ceramic humidity sensors development: A review | |
RU2281485C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик | |
RU2530455C1 (ru) | Нанополупроводниковый газовый датчик | |
RU2350936C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2437087C2 (ru) | Газовый датчик | |
RU2400737C2 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2469300C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2274853C1 (ru) | Датчик диоксида азота | |
RU2274854C1 (ru) | Пьезорезонансный газовый датчик | |
RU2423688C1 (ru) | Нанополупроводниковый газоанализатор | |
RU2326371C1 (ru) | Датчик угарного газа | |
RU2395799C1 (ru) | Газоанализатор угарного газа | |
RU2652646C1 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2422811C1 (ru) | Нанополупроводниковый газовый датчик | |
RU2613482C1 (ru) | Полупроводниковый датчик аммиака | |
RU2464553C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2603337C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода | |
RU2610349C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода | |
RU2636411C1 (ru) | Датчик диоксида азота | |
RU2350937C1 (ru) | Датчик оксида углерода | |
RU2458338C2 (ru) | Нанополупроводниковый газовый датчик | |
RU2797767C1 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2700035C1 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2710523C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070804 |