ДАТЧИК УГАРНОГО ГАЗА 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 (Jn₂О₃), легированного оксидами щелочных металлов [2]. Он позволяет детектировать 6,7-0,05 Па СО во влажном воздухе при 300^oС.

Недостатком известного устройства является недостаточная чувствительность для контроля содержания оксида углерода, высокая рабочая температура - 300^oС 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 цинка. 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 СО и изменения электропроводности датчика в условиях адсорбции оксида углерода.

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

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

Работа датчика базируется на определении изменения электропроводности полупроводниковой пленки (σ_s) при адсорбции СО. По величине изменения σ_s 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 3,5 раза) чувствительностью. Так, предельная чувствительность устройства-прототипа при 300^oС составляет 6,7-0,05 Па, а чувствительность заявляемого датчика уже при комнатной температуре составляет 0,006 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 цинка позволило повысить чувствительность датчика, его технологичность, понизить рабочую температуру.

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

2. Yamaura Hiroyuki, Tamaki, Jun, Moriya Koji, Miura Norio, Yamazoe Noboru // J.E. Electrochem Soc.-1996.-143, 2 - p.36-37.

Использование: в области газового анализа, для регистрации и измерения содержания оксида углерода. Технический результат - повышение чувствительности датчика, технологичности его изготовления, снижение рабочей температуры. Сущность изобретения: в полупроводниковом газовом датчике, содержащем полупроводниковое основание с нанесенными на его поверхность металлическими электродами, основание выполнено из поликристаллической пленки селенида цинка. 3 ил.

Датчик угарного газа, 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 цинка.