RU2565361C1 - Semiconductor carbon monoxide gas analyser - Google Patents

Semiconductor carbon monoxide gas analyser Download PDF

Info

Publication number
RU2565361C1
RU2565361C1 RU2014124568/28A RU2014124568A RU2565361C1 RU 2565361 C1 RU2565361 C1 RU 2565361C1 RU 2014124568/28 A RU2014124568/28 A RU 2014124568/28A RU 2014124568 A RU2014124568 A RU 2014124568A RU 2565361 C1 RU2565361 C1 RU 2565361C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
carbon monoxide
sensor
semiconductor base
monoxide gas
gas analyser
Prior art date
Application number
RU2014124568/28A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Ираида Алексеевна Кировская
Марина Владимировна Васина
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет"
Priority to RU2014124568/28A priority Critical patent/RU2565361C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2565361C1 publication Critical patent/RU2565361C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: sensor consists of a semiconductor base in the form of a polycrystalline film of a solid solution of (ZnTe)0.68(CdSe)0.32, and a nonconducting substrate.
EFFECT: sensor according to the invention enables to determine content of carbon monoxide with sensitivity which is several times higher than that of existing sensors with a significantly simple technique of making the sensor.
3 dwg

Description

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей оксида углерода и других газов. Изобретение может быть использовано в экологии.The invention relates to the field of gas analysis, in particular to detecting devices used for recording and measuring the content of trace amounts of carbon monoxide and other gases. The invention can be used in ecology.

Известен датчик (детектор) по теплопроводности, действие которого основано на различии теплопроводности паров вещества и газа-носителя (Вяхирев Д.А., Шушукова А.Ф. Руководство по газовой хроматографии. М.: Высш. школа, 1987. - 287 с.). Однако такой датчик (детектор) чувствителен только к веществам с теплопроводностью, близкой к теплопроводности газа-носителя.A known sensor (detector) for thermal conductivity, the action of which is based on the difference in thermal conductivity of the vapor of the substance and the carrier gas (Vyakhirev D.A., Shushukova A.F. Guide to gas chromatography. M .: Higher school, 1987. - 287 p. ) However, such a sensor (detector) is sensitive only to substances with thermal conductivity close to the thermal conductivity of the carrier gas.

Известен также полупроводниковый газовый датчик на основе оксида индия (In2O3), легированного оксидами щелочных металлов (γamaura Hiroyuki, Tamaki Jun, Moriya Koji, Miura Norio, Yamazoe Noboru //J. Electrochem. Soc. - 1996. - V.43. N 2. P. 36-37). Он позволяет детектировать 6,7 - 0,05 Па СО во влажном воздухе при 300°С. Недостатком данного устройства является недостаточная чувствительность для контроля содержания оксида углерода, высокая рабочая температура - 300°С и трудоемкость изготовления.Also known is a semiconductor gas sensor based on indium oxide (In 2 O 3 ) doped with alkali metal oxides (γamaura Hiroyuki, Tamaki Jun, Moriya Koji, Miura Norio, Yamazoe Noboru // J. Electrochem. Soc. - 1996. - V.43 . N 2. P. 36-37). It allows you to detect 6.7 - 0.05 Pa WITH in moist air at 300 ° C. The disadvantage of this device is the lack of sensitivity to control the content of carbon monoxide, a high operating temperature of 300 ° C and the complexity of manufacturing.

Ближайшим техническим решением к изобретению является газовый датчик влажности газов, состоящий из поликристаллической пленки антимонида индия, легированного селенидом цинка, с нанесенными на ее поверхность металлическими электродами и непроводящей подложки (Патент RU №2206083, М.кл. 7 G01N 27/12, опубл. 10.06.2003).The closest technical solution to the invention is a gas gas humidity sensor, consisting of a polycrystalline film of indium antimonide doped with zinc selenide, coated with metal electrodes and a non-conductive substrate (Patent RU No. 2206083, Mcl 7 G01N 27/12, publ. 06/10/2003).

Недостатком известного устройства является его недостаточная чувствительность при контроле микропримесей оксида углерода. Кроме того, конструкция датчика предполагает при его изготовлении операции напыления металлических электродов и прямых адсорбционных измерений.A disadvantage of the known device is its lack of sensitivity in the control of trace amounts of carbon monoxide. In addition, the design of the sensor involves the operation of deposition of metal electrodes and direct adsorption measurements during its manufacture.

Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности и технологичности изготовления датчика.The technical result of the invention is to increase the sensitivity and manufacturability of the sensor.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном газовом датчике, содержащим полупроводниковое основание, нанесенное на непроводящую подложку, согласно изобретению полупроводниковое основание выполнено в виде поликристаллической пленки твердого раствора (ZnTe)0,68(CdSe)0,32.The specified technical result is achieved by the fact that in the known gas sensor containing a semiconductor base deposited on a non-conductive substrate, according to the invention, the semiconductor base is made in the form of a polycrystalline film of a solid solution (ZnTe) 0.68 (CdSe) 0.32 .

Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлены на фиг. 1 - конструкция заявляемого датчика, на фиг. 2 - кривые зависимости величины рН изоэлектрического состояния поверхности (рНизо) полупроводников системы ZnTe - CdSe, экспонированных на воздухе (а) и в атмосфере оксида углерода (б), от их состава; на фиг. 3 - градуировочная кривая зависимости изменения рН изоэлектрического состояния поверхности (ΔрНизо) полупроводникового основания в процессе адсорбции при комнатной температуре от начального давления СО (Рсо). Кривые а, б на фиг. 2 демонстрируют заметное влияние оксида углерода на рНизо поверхности полупроводникового основания - поликристаллической пленки твердого раствора (ZnTe)0,68(CdSe)0,32; градуировочная кривая на фиг. 3 наглядно указывает на высокую чувствительность полупроводникового основания к оксиду углерода.The invention is illustrated by drawings, which are presented in FIG. 1 - design of the inventive sensor, FIG. 2 - curves of the dependence of the pH value of the surface isoelectric state (pH iso ) of ZnTe - CdSe semiconductors exposed in air (a) and in a carbon monoxide atmosphere (b), on their composition; in FIG. 3 - the calibration curve of pH changes isoelectric surface state (ΔrN iso) semiconductor base in the adsorption process at room temperature from an initial pressure of CO (P co). Curves a, b in FIG. 2 demonstrate a noticeable effect of carbon monoxide on pH from the surface of a semiconductor base — a polycrystalline film of a solid solution (ZnTe) 0.68 (CdSe) 0.32 ; calibration curve in FIG. 3 clearly indicates the high sensitivity of the semiconductor base to carbon monoxide.

Датчик состоит из полупроводникового основания 1, выполненного в виде поликристаллической пленки твердого раствора (ZnTe)0,68(CdSe)0,32 и непроводящей подложки 2 (фиг. 1).The sensor consists of a semiconductor base 1 made in the form of a polycrystalline film of a solid solution (ZnTe) 0.68 (CdSe) 0.32 and a non-conductive substrate 2 (Fig. 1).

Принцип работы такого датчика основан на адсорбционно-десорбционных процессах, протекающих на полупроводниковой пленке, нанесенной на непроводящую подложку, и вызывающих изменение рН изоэлектрического состояния и, соответственно, силы активных центров ее поверхности.The principle of operation of such a sensor is based on adsorption-desorption processes occurring on a semiconductor film deposited on a non-conductive substrate, and causing a change in the pH of the isoelectric state and, accordingly, the strength of the active centers of its surface.

Работа датчика осуществляется следующим образом.The operation of the sensor is as follows.

Датчик помещают в находящуюся при комнатной температуре камеру (ею может быть обычная стеклянная трубка), через которую пропускают (или в которой выдерживают) анализируемый на содержание оксида углерода газ. При контакте пропускаемого газа с поверхностью полупроводниковой пленки (ZnTe)0,68(CdSe)0,32 происходит избирательная адсорбция молекул СО и изменение рН изоэлектрического состояния поверхности. С помощью градуировочных кривых можно определить содержание оксида углерода в исследуемой среде.The sensor is placed in a chamber at room temperature (it can be an ordinary glass tube) through which the gas analyzed for carbon monoxide content is passed (or in which it is held). Upon contact of the transmitted gas with the surface of the semiconductor film (ZnTe) 0.68 (CdSe) 0.32 , selective adsorption of CO molecules and a change in the pH of the isoelectric state of the surface occur. Using calibration curves, you can determine the content of carbon monoxide in the test medium.

Из анализа приведенной на фиг. 3 типичной градуировочной кривой, полученной с помощью заявляемого датчика и выражающей зависимость ΔрНизо от содержания оксида углерода (Рсо), следует: заявляемый датчик при существенном упрощении технологии его изготовления позволяет определять содержание оксида углерода с чувствительностью, в несколько раз превышающей чувствительность известных датчиков. Существенное упрощение технологии изготовления датчика обусловлено исключением операций нанесения на полупроводниковое основание металлических электродов и трудоемких измерений адсорбции.From the analysis of FIG. 3 typical calibration curve obtained using the inventive sensor and expressing the dependence of ΔрН iz from the content of carbon monoxide (P co ), follows: the inventive sensor with a significant simplification of its manufacturing technology allows you to determine the content of carbon monoxide with a sensitivity several times higher than the sensitivity of known sensors. A significant simplification of the manufacturing technology of the sensor is due to the exclusion of the operations of applying metal electrodes to the semiconductor base and laborious adsorption measurements.

Малые габариты устройства (рабочий объем менее 0,2 см3) в сочетании с малой массой пленки-адсорбента позволяют снизить постоянную датчика по времени до 10-20 мс.Small dimensions of the device (working volume less than 0.2 cm 3 ) in combination with a small mass of the adsorbent film can reduce the sensor constant in time to 10-20 ms.

Конструкция заявляемого датчика позволяет также улучшить и другие характеристики: быстродействие, регенерируемость, способность работать не только в статическом, но и в динамическом режиме.The design of the inventive sensor can also improve other characteristics: speed, regenerability, the ability to work not only in static but also in dynamic mode.

Claims (1)

Газовый датчик, содержащий полупроводниковое основание, нанесенное на непроводящую подложку, отличающийся тем, что полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки твердого раствора (ZnTe)0,68(CdSe)0,32. A gas sensor containing a semiconductor base deposited on a non-conductive substrate, characterized in that the semiconductor base is made of a polycrystalline film of a solid solution (ZnTe) 0.68 (CdSe) 0.32 .
RU2014124568/28A 2014-06-17 2014-06-17 Semiconductor carbon monoxide gas analyser RU2565361C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014124568/28A RU2565361C1 (en) 2014-06-17 2014-06-17 Semiconductor carbon monoxide gas analyser

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014124568/28A RU2565361C1 (en) 2014-06-17 2014-06-17 Semiconductor carbon monoxide gas analyser

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2565361C1 true RU2565361C1 (en) 2015-10-20

Family

ID=54327172

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014124568/28A RU2565361C1 (en) 2014-06-17 2014-06-17 Semiconductor carbon monoxide gas analyser

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2565361C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2631010C2 (en) * 2016-02-25 2017-09-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Semiconductive analyzer of carbon oxide
RU2666189C1 (en) * 2017-05-10 2018-09-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Carbon monoxide sensor
RU2666576C1 (en) * 2017-05-10 2018-09-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Semiconductor gas analyzer of carbon oxide
RU2700036C1 (en) * 2019-04-01 2019-09-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (ОмГТУ) Carbon monoxide gas monomer
RU2733799C1 (en) * 2020-02-21 2020-10-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) Carbon monoxide sensor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2395799C1 (en) * 2009-03-11 2010-07-27 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" Gas analyser of carbon oxide
RU2464553C1 (en) * 2011-05-10 2012-10-20 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" Semiconductor gas analyser
RU2469300C1 (en) * 2011-05-20 2012-12-10 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" Semiconductor gas analyser
RU2011121806A (en) * 2011-05-30 2012-12-10 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" SEMICONDUCTOR GAS SENSOR

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2395799C1 (en) * 2009-03-11 2010-07-27 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" Gas analyser of carbon oxide
RU2464553C1 (en) * 2011-05-10 2012-10-20 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" Semiconductor gas analyser
RU2469300C1 (en) * 2011-05-20 2012-12-10 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" Semiconductor gas analyser
RU2011121806A (en) * 2011-05-30 2012-12-10 Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" SEMICONDUCTOR GAS SENSOR

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2631010C2 (en) * 2016-02-25 2017-09-15 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Semiconductive analyzer of carbon oxide
RU2666189C1 (en) * 2017-05-10 2018-09-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Carbon monoxide sensor
RU2666576C1 (en) * 2017-05-10 2018-09-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Semiconductor gas analyzer of carbon oxide
RU2700036C1 (en) * 2019-04-01 2019-09-12 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (ОмГТУ) Carbon monoxide gas monomer
RU2733799C1 (en) * 2020-02-21 2020-10-06 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) Carbon monoxide sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2398219C1 (en) Semiconductor gas analyser
RU2565361C1 (en) Semiconductor carbon monoxide gas analyser
RU2526225C1 (en) Gas sensor
RU2548049C1 (en) Semi-conductor gas analyser of carbon monoxide
RU2530455C1 (en) Nanosemiconductor gas sensor
RU2281485C1 (en) Semiconductor gas sensor
RU2350936C1 (en) Semiconducting gas analyser
RU2395799C1 (en) Gas analyser of carbon oxide
RU2469300C1 (en) Semiconductor gas analyser
RU2423688C1 (en) Nano-semiconductor gas analyser
RU2561019C1 (en) Semiconductor nitrogen dioxide analyser
RU2400737C2 (en) Ammonia trace contaminant detector
RU2649654C2 (en) Co sensor
RU2422811C1 (en) Nano-semiconductor gas sensor
RU2666189C1 (en) Carbon monoxide sensor
RU2326371C1 (en) Carbon monoxide transducer
RU2700036C1 (en) Carbon monoxide gas monomer
RU2437087C2 (en) Gas sensor
RU2652646C1 (en) Ammonia trace contaminant sensor
RU2613482C1 (en) Ammonia semiconductor sensor
RU2631010C2 (en) Semiconductive analyzer of carbon oxide
RU2666576C1 (en) Semiconductor gas analyzer of carbon oxide
RU2610349C1 (en) Semiconductor gas sensor for oxygen trace substances
RU2778207C1 (en) Semiconductor carbon monoxide detector
RU2458338C2 (en) Nano-semiconductor gas sensor

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190618