RU2700035C1 - Датчик микропримесей аммиака - Google Patents
Датчик микропримесей аммиака Download PDFInfo
- Publication number
- RU2700035C1 RU2700035C1 RU2019109243A RU2019109243A RU2700035C1 RU 2700035 C1 RU2700035 C1 RU 2700035C1 RU 2019109243 A RU2019109243 A RU 2019109243A RU 2019109243 A RU2019109243 A RU 2019109243A RU 2700035 C1 RU2700035 C1 RU 2700035C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- ammonia
- sensitivity
- semiconductor base
- substrate
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- G01N27/125—Composition of the body, e.g. the composition of its sensitive layer
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (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
Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей аммиака, и может быть использовано для экологического мониторинга. Датчик содержит полупроводниковое основание и подложку. Полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки твердого раствора состава (CdTe)0,8(CdS)0,2, а подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности и технологичности изготовления датчика, т.о., датчик согласно изобретению при существенном упрощении технологии его изготовления позволяет определять содержание аммиака с чувствительностью, в несколько раз превышающей чувствительность известных датчиков. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области газового анализа, в частности, к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей аммиака. Изобретение может быть использовано для решения задач экологического контроля.
Известен датчик (детектор) по теплопроводности, действие которого основано на различии между теплопроводностью паров вещества и газа-носителя (Вяхирев Д.А., Шушукова А.Ф. Руководство по газовой хроматографии. М.: Высш.школа, 1987. – 287с.) Однако, чувствительность такого датчика (детектора) ограничивается на вещества с теплопроводностью, близкой к теплопроводности газа-носителя. Например, при использовании этого датчика для анализа аммиака, точность определения невысока.
Известен также датчик (Будников Г.К. Что такое химические сенсоры// Соровский образовательный журнал. 1998, № 3. С.75), позволяющий определять содержание аммиака с большей чувствительностью. Однако, он сложен по конструкции и механизму получения отклика на присутствие определяемого компонента: включает в качестве преобразователя-полупроводника оксид металла (SnO2, In2O3, Nb2O5)и нанесенный на его поверхность адсорбционный слой специального материала, дающий названный отклик. Для получения отклика необходимы такие дополнительные операции, как нагревание оксида до 200-400 ˚С, так как при комнатной температуре он является диэлектриком и не проводит электрический ток, хемосорбция на нагретой поверхности кислорода воздуха, сопровождающаяся образованием отрицательно заряженных ионов О2 – , О– и взаимодействием последних с определяемым газом (его окислением). Таким образом, электропроводность полупроводникового (оксидного) слоя в воздухе определяется не непосредственно содержанием определяемого газа, а степенью заполнения поверхности хемосорбированным кислородом, которая, в свою очередь, изменяется пропорционально концентрации определяемого газа.
Ближайшим техническим решением к изобретению является датчик влажности газов, состоящий из полупроводникового основания, выполненного в виде поликристаллической пленки селенида цинка, легированного арсенидом галлия, с нанесенными на ее поверхность металлическими электродами и непроводящей подложки (Патент № 2161794, М. ПК.G 01 N 27/ 12, опубликовано 10.01.2001).
Недостатком этого известного устройства является его недостаточная чувствительность при контроле микропримесей аммиака. Кроме того, конструкция датчика предполагает при его изготовлении операцию напыления металлических электродов, что является трудоемкой операцией.
Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности датчика при контроле микропримесей аммиака и повышение технологичности изготовления датчика.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном газовом датчике, содержащем полупроводниковое основание и подложку, согласно заявляемому изобретению, полупроводниковое основание выполнено в виде поликристаллической пленки твердого раствора состава (CdTe)0,8(CdS)0,2, а подложка – в виде электродной площадки пьезокварцевого резонатора.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлены на фиг. 1 – конструкция заявляемого датчика, на фиг. 2 – кривая зависимости величины адсорбции аммиака от температуры, на фиг. 3 – градуировочная кривая зависимости изменения частоты колебания пьезокварцевого резонатора с нанесенной полупроводниковой пленкой (∆f)в процессе адсорбции при комнатной температуре от начального давления NH3 (PNH3). Последняя наглядно демонстрирует его чувствительность.
Датчик состоит из полупроводникового основания 1, выполненного в виде поликристаллической пленки твердого раствора состава (CdTe)0,8(CdS)0,2, нанесенной на электродную площадку 2 пьезокварцевого резонатора 3.
Принцип работы такого датчика основан на адсорбционно-десорбционных процессах, протекающих на полупроводниковой пленке, нанесенной на электродную площадку пьезокварцевого резонатора, и вызывающих изменение его массы, а соответственно частоты колебаний ∆f.
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 аммиака газ. При контакте пропускаемого газа с поверхностью полупроводниковой пленки твердого раствора состава (CdTe)0,8(CdS)0,2 происходит избирательная адсорбция молекул NH3, увеличение массы композиции «пленка – кварцевый резонатор» и изменение частоты колебания последнего. По величине изменения частоты с помощью градуировочных кривых можно определить содержание аммиака в исследуемой среде.
Из анализа приведенной на фиг.3 типичной градуировочной кривой, полученной с помощью заявляемого датчика и выражающей зависимость ∆f от содержания аммиака (PNH3), следует: заявляемый датчик при существенном упрощении технологии его изготовления позволяет определять содержание аммиака с чувствительностью, в несколько раз превышающую чувствительность известных датчиков.
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. Кроме того, исключается операция напыления на полупроводниковое основание металлических электродов, что повышает технологичность изготовления датчика.
Конструкция заявляемого датчика позволяет также улучшить и другие его характеристики: быстродействие, регенерируемость, способность работать не только в статическом, но и динамическом режиме.
Claims (1)
- Датчик микропримесей аммиака, содержащий полупроводниковое основание и подложку, отличающийся тем, что полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки твердого раствора состава (CdTe)0,8(CdS)0,2, нанесенной на подложку, выполненную в виде электродной площадки пьезокварцевого резонатора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019109243A RU2700035C1 (ru) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | Датчик микропримесей аммиака |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019109243A RU2700035C1 (ru) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | Датчик микропримесей аммиака |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2700035C1 true RU2700035C1 (ru) | 2019-09-12 |
Family
ID=67989564
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019109243A RU2700035C1 (ru) | 2019-03-29 | 2019-03-29 | Датчик микропримесей аммиака |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2700035C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2772443C1 (ru) * | 2021-09-13 | 2022-05-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Датчик микропримесей аммиака |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000275201A (ja) * | 1999-03-23 | 2000-10-06 | Figaro Eng Inc | ガスセンサとその製造方法及びガス検出方法 |
JP2005127743A (ja) * | 2003-10-21 | 2005-05-19 | Fis Inc | アンモニアガスセンサ |
RU2530455C1 (ru) * | 2013-02-08 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Нанополупроводниковый газовый датчик |
RU2613482C1 (ru) * | 2015-11-13 | 2017-03-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый датчик аммиака |
RU2652646C1 (ru) * | 2017-03-20 | 2018-04-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Датчик микропримесей аммиака |
-
2019
- 2019-03-29 RU RU2019109243A patent/RU2700035C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2000275201A (ja) * | 1999-03-23 | 2000-10-06 | Figaro Eng Inc | ガスセンサとその製造方法及びガス検出方法 |
JP2005127743A (ja) * | 2003-10-21 | 2005-05-19 | Fis Inc | アンモニアガスセンサ |
RU2530455C1 (ru) * | 2013-02-08 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Нанополупроводниковый газовый датчик |
RU2613482C1 (ru) * | 2015-11-13 | 2017-03-16 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый датчик аммиака |
RU2652646C1 (ru) * | 2017-03-20 | 2018-04-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Датчик микропримесей аммиака |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2772443C1 (ru) * | 2021-09-13 | 2022-05-20 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Датчик микропримесей аммиака |
RU2797767C1 (ru) * | 2023-03-02 | 2023-06-08 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Датчик микропримесей аммиака |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2398219C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2281485C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик | |
RU2530455C1 (ru) | Нанополупроводниковый газовый датчик | |
RU2350936C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2400737C2 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2526225C1 (ru) | Газовый датчик | |
RU2469300C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2423688C1 (ru) | Нанополупроводниковый газоанализатор | |
RU2652646C1 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2565361C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор угарного газа | |
RU2613482C1 (ru) | Полупроводниковый датчик аммиака | |
RU2437087C2 (ru) | Газовый датчик | |
RU2395799C1 (ru) | Газоанализатор угарного газа | |
RU2326371C1 (ru) | Датчик угарного газа | |
RU2548049C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор угарного газа | |
RU2422811C1 (ru) | Нанополупроводниковый газовый датчик | |
RU2464553C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2700035C1 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2603337C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода | |
RU2772443C1 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2797767C1 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2743155C1 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2274853C1 (ru) | Датчик диоксида азота | |
RU2610349C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода | |
RU2649654C2 (ru) | Датчик угарного газа |