RU2565361C1 - Semiconductor carbon monoxide gas analyser - Google Patents
Semiconductor carbon monoxide gas analyser Download PDFInfo
- 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
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
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 .
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
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)
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)
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)
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 |
-
2014
- 2014-06-17 RU RU2014124568/28A patent/RU2565361C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
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)
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 |