(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНОГО ЭЛЕМЕНТА ДЛЯ АНАЛИЗА ГАЗОВ
Изобретение относитс к области физико-хнми еского анализа и. может найти применение при изготовлении чувствительных элементов, реагирующих на присутствие газов и паров изменени ем электропроводности полупроводнико вого сло . Известен способ изготовлени полунроводкиковых чувствительных элементов , заключающийс в том, что нагревательную и измерительную спирали рас полагают на противоположньк поверхнос т х диэлектрической прокладки фикси руют их путем частичного вплавлен еитков в материал прокладки, поверхность прокладки и нитки спиралей обмазывают пастрй, содержащей оксиды олова и алюмини и палладий, высушивают обмазку и спекают при ,. про питывают тело чувствительного -.элемен та в сепикатном гидрозола и мед тенво нагревают до с образованием селикагел ГО Недостатком данного способа изготовлени вл етс трудоемкость изготовлени и невозможность миниатюризации чувствительного .элемента. Изготовление диэлектрических прокладок определенной формы с- размерами менее одного миллиметра, впланление в них спиралей и обмазка поверх- . ностей пастой - сложные и трудноконтролируемые процессы. В то же врем от точности выполнени именно этих процессов в сильной мере зависит повтор емость характеристик чувствительных элементов. Наиболее близким к предложенному вл етс способ изготовлени чувствительного элемента, заключающийс в том, что электрод и нагревательную спираль помещают в каталитическую массу , прокаливают Г23. Однако данный способ сложен, трудно контролируютс параметры датчика. Цель изобретени - упрощение способа изготовлени элемента. Поставленна цель достигаетс тем, что в способе изготовлени чувствител ного элемента, заключающемс в том, что электрод и нагревательную спираль помещают в каталитическую массу, прокаливают , до помещени в массу на спи раль нанос т полупроводниковый слой из оксида алюмини и металлооксидного полупроводника, спека витки спиралей ..между собой до формировани полого цилиндра, внутрь которого ввод т электрод. 3fo обеспечивает жесткость сборочным детал м и определ ет размеры рабочего полупроводникового сло . Кроме того, предложенный способ изготовлени позвол ет изготовл ть чувствительные элементы миниатюрных размеров . Чувствительный элемент изготовл ют следующим образом. Навивают спираль из платиновой проволоки или из проволоки другого металла или сплава, стойкого, к окислению и обладающего большим удельньгм сопротивлением. Диаметр проволоки 0,02-0,05 мм; оправка дл навивки диа метром 0,3-0,6 мм; длина навивки 0,3-0,6 мм при шаге навивки 0,1-0,2 мм После съема спирали с оправки ее отжигают при температуре до 600 С дл удалени с ее поверхности возможных загр знений, погружают в ванну с водой , в которую добавлен порошок оксида алюмини 20-30 г на 100 г воды. Спираль нагревают до 700°С, пос ле чего на витках спирали образуетс затравочный слой оксида алюмини , необходимый дл дальнейшего его наращивани . Дальнейшее наращивание сло осуществл ют путем погружени спирали в ванну, содержащую раствор азотнокислого алюмини Ae(NOij)ij9Hnp (3040 г AUN Оп, на 100 г воды) и последующего нагрева до . По мере высыхани раствора он концентрируетс и силами поверхностного нат жени ст гиваетс к виткам спирали. В результате разложени азотнокислого алюмини при дальнейшем возрастании температуры на витках спирали отклады ваетс , слой оксида алюмини . При повторении процесса погружени спирали в этот раствор и нагрева на ней образуетс сплошной слой из оксида алюмини мелкопористой структуры, имеющий форму полого цилиндра, в котором жестко закреплены витки спирали. Дл придани полученной таким образом детали свойств рабочего полупроводника на него нанос т оксид оло5пО„ . Дл этого деталь пропитьгоа раствором следующего состава, г: Хлорид олова SnCI -SHjO 100 Этанол . 45 Сол на кислота Нагревают деталь до 600°С с разложением хлорида олова. Внутрь полого цилиндра ввод т измерительный электрод , который изготовл ют, например, из платиновой проволоки. Дл увеличени площади контакта измерительный электрод может быть вьтолнен в виде петли или спирали с диаметром несколько меньшим внутреннего диаметра цилиндра . . Ввод т внутрь полого цилиндра пасту следукицего состава, г: Оксид олова SnO 2 2-4 Оксид алкмини Азотнокислый алюминий А1 (NOo)j-9H2 0 3 Вода2 Чувствительный элецент высушивают и медленно нагревают до 800 С. В результате разложени азотнокислого алюмини частицы порошка оксида олова и оксида алюмини скрепл ютс между собой и с детал ми конструкции, образующимис при разложении оксидом алюмини . На пористый полупроводниковый материал нанос т палладий путем пропитки его в растворе хлорида паллади PdC). и последующего нагрева до с разложением хлор1ща паллади . На чертеже показан предложенный чувствительный элемент (ЧЭ). Он состоит из нагревател 1, выполненного в виде проволочной спирали 2, на которую нанесена оболочка из пористого полупроводникового материала; полупроводникового сло 3 и измерительного электрода 4. Спираль 3 имеет электрические вьшоды 5 и 6 дл подключени ее к источнику питани . Изготовленный таким образом чувствительный элемент хорошо реагирует на присутствие пропана, ацетона, метилакрилата и другие горючие и токсичные вещества, вл илциес углеводородными. Благодар малым размерам и высокой пористости полупроводникового материала молекулы горючих веществ быстро диффундируют в объем рабочего сло , и это обеспечивает высокое быстродействие изготовленного таким образом чувствительного элемента. Внутренн полость цилиндра определ ет количество вводимой пасты и, таким образом, размеры рабочего сло определ ютс раэмерами самой спирали. Внутри полого цилиндра измерительный электрод может располагатьс под действием своего веса на внутренней его стенке. Нет необходимости специально точно фиксировать измерительный электрод цилиндра , поскольку номинал сопротивлени определ етс средним рассто нием между витками спирали и измерительным электродом, которые могут быть изготовлены с высокой точностью.
Таким образом, предложенный способ изготовлени не требует специальных операций и приспособлений дл фиксации определенного зазора между спиралью и измерительным электродом, не требует дозировани количества наносимой пасты и усилий дл получени однородных повтор емых по толщине полупроводниковых слоев.