ГАЗОВЫЙ ДАТЧИК Российский патент 2002 года по МПК G01N27/12 

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания оксида углерода в различных газах.

Известен датчик (детектор) по теплопроводности, действие которого основано на различии между теплопроводностью паров вещества и газа-носителя [1] . Однако такой датчик (детектор) чувствителен только к веществам с теплопроводностью, близкой к теплопроводности газа-носителя.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является полупроводниковый газовый датчик на основе оксида индия (Jn₂O₃), легированного оксидами щелочных металлов [2] . Он позволяет детектировать 6,7 - 0,05 Па CO во влажном воздухе при 300^oC.

Недостатком известного устройства является недостаточная чувствительность для контроля содержания оксида углерода, высокая рабочая температура - 300^oC и трудоемкость его изготовления, предусматривающего легирование оксида индия оксидами щелочных металлов.

Задачей изобретения является создание датчика, позволяющего при повышенной чувствительности и технологичности его изготовления определять содержание микропримесей оксида углерода в газовых смесях при комнатной температуре.

Поставленная задача решена за счет того, что в известном полупроводниковом газовом датчике, содержащем полупроводниковое основание с нанесенными на его поверхность металлическими электродами, основание выполнено из поликристаллической пленки селенида кадмия. Оно для удобства пользования может быть закреплено на непроводящей подложке (стекло, пьезокварц, керамика и др. ).

Повышение чувствительности и снижение рабочей температуры заявляемого датчика по сравнению с известным датчиком [2] иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 представлена конструкция датчика, а на фиг. 2,3 приведены кривые температурной зависимости адсорбции CO и изменения электропроводности датчика в условиях адсорбции оксида углерода.

Датчик состоит из полупроводникового основания (1), выполненного в виде поликристаллической пленки селенида кадмия, металлических электродов (2) и непроводящей подложки (3).

Принцип работы датчика основан на изменении электропроводности полупроводниковой пленки при адсорбции CO.

Работа датчика основана на определении изменения электропроводности полупроводниковой пленки (σ_s) при адсорбции CO. По величине изменения σ_s с помощью градуировочных кривых можно определить содержание оксида углерода в исследуемой среде.

Как следует из анализа кривых, представленных на фиг. 2, 3, заявляемый объект позволяет определять содержание оксида углерода (в газовых средах) с более высокой (в 3 раза) чувствительностью. Так, предельная чувствительность устройства-прототипа при 300^oC составляет 0.05 Па, а чувствительность заявляемого датчика уже при комнатной температуре составляет 0,01 Па, т. е. отпадает необходимость нагревать датчик и работать при высоких температурах.

Кроме того, исключаются операции по легированию полупроводникового основания и тем самым упрощается технология его изготовления.

Таким образом, применение поликристаллической пленки селенида кадмия позволило повысить чувствительность датчика, его технологичность, понизить рабочую температуру.

Источники информации
1. Вяхирев Д. А. , Шушукова А. Ф. Руководство по газовой хроматографии. М. : Высшая школа, 1987.

2. Yam aura Hiroyuki, Tamaki, Jun, Moriya Koji, Miura Norio, Yamazoe Noboni//J. E. Electrochem Soc. - 1996. - 143, N 2 - p. 36-37.

Использование: в области газового анализа, в частности для регистрации и измерения содержания оксида углерода. Технический результат изобретения заключается в повышении чувствительности датчика, технологичности его изготовления, снижении рабочей температуры. Сущность изобретения состоит в том, что в известном полупроводниковом газовом датчике, содержащем полупроводниковое основание с нанесенными на его поверхность металлическими электродами, основание выполнено из поликристаллической пленки селенида кадмия. 3 ил.

Газовый датчик, содержащий диэлектрическую подложку, на которой закреплено полупроводниковое основание с нанесенными на его поверхность металлическими электродами, предназначенный для обнаружения и количественного определения СО по изменению электропроводности пленки при адсорбции газа, отличающийся тем, что основание выполнено в виде поликристаллической пленки селенида кадмия.