ДАТЧИК ОКСИДА УГЛЕРОДА Российский патент 2003 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 теплопроводностей 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 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 антимонида индия.

Повышение чувствительности и снижение рабочей температуры заявляемого датчика по сравнению с известным датчиком [2] иллюстрируется фиг. 1-2, где на фиг. 1 представлена конструкция датчика, а на фиг.2, 3 приведены его градуировочные кривые - кривые зависимости величины адсорбции оксида углерода (Δf) и изменения электропроводности датчика в условиях адсорбции (Δσ_s) от концентрации СО (С_со).

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

Принцип работы датчика основан на одновременном изменении массы (пропорциональном изменению частоты собственного колебания пьезокварцевого резонатора Δf) и электропроводности полупроводниковой пленки при адсорбции СО.

Работа датчика базируется на определении изменения электропроводности полупроводниковой пленки (Δσ_s) при адсорбции СО. По величине изменения Δσ_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 5 раз) чувствительностью. Так, предельная чувствительность устройства-прототипа при 300^oС составляет 6,7-0,05 Па, а чувствительность заявляемого датчика уже при комнатной температуре составляет 0,004 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 антимонида индия 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, MiuraNorio, Yamazoe Noboru//J.E. Electrochem Soc. - 1996. - 143, N2 - p. 36-37.

Изобретение относится к газовому анализу, в частности к детектирующим устройствам для регистрации и измерения содержания оксида углерода. Технический результат изобретения - повышение чувствительности датчика, технологичности его изготовления, снижение рабочей температуры. В полупроводниковом газовом датчике, содержащем полупроводниковое основание с нанесенными на его поверхность металлическими электродами, основание выполнено из поликристаллической пленки антимонида индия. 3 ил.

Газовый датчик, содержащий полупроводниковое основание с нанесенными на его поверхность металлическими электродами, отличающийся тем, что основание выполнено в виде поликристаллической пленки антимонида индия.