ДАТЧИК ОКСИДА УГЛЕРОДА Российский патент 2009 года по МПК G01N27/12 

Описание патента на изобретение RU2350937C1

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей оксида углерода и других газов. Изобретение может быть использовано в экологии.

Известен датчик (детектор) по теплопроводности, действие которого основано на различии теплопроводности паров вещества и газа-носителя (Вяхирев Д.А., Шушукова А.Ф. Руководство по газовой хроматографии. М.: Высш. школа, 1987. - 287 с.) [1].

Однако такой датчик (детектор) чувствителен только к веществам с теплопроводностью, близкой к теплопроводности газа-носителя.

Известен также полупроводниковый газовый датчик на основе оксида индия (In2O3), легированного оксидами щелочных металлов (Vamaura Hiro-yuki, Tamaki Jun, Moriya Koji, Miura Norio, Vamazoe Nobom // J. Electrochem. Soc. - 1996. - V.43. N2. P.36-37) [2]. Он позволяет детектировать 6,7-0,05 Па СО во влажном воздухе при 300°С.

Недостатком данного устройства является его недостаточная чувствительность для контроля содержания оксида углерода, высокая рабочая температура - 300°С и трудоемкость его изготовления.

Ближайшим техническим решением к изобретению является газовый датчик, состоящий из непроводящей подложки и поликристаллической пленки антимонида индия, легированного селенидом цинка, с нанесенными на ее поверхность металлическими электродами (патент РФ № 2206083, М.кл. 7 G01 № 2712) [3].

Недостатком известного устройства является его недостаточная чувствительность при контроле микропримесей оксида углерода и трудоемкость изготовления.

Задачей изобретения является повышение чувствительности и технологичности изготовления датчика.

Поставленная задача решена за счет того, что в известном газовом датчике, содержащем полупроводниковое основание и подложку, согласно изобретению полупроводниковое основание выполнено в виде поликристаллической пленки фосфида индия, а подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлены на фиг.1 - конструкция заявляемого датчика, на фиг.2 - кривая зависимости величины адсорбции оксида углерода от температуры, на фиг.3 - градуировочная кривая зависимости изменения частоты колебания пьезокварцевого резонатора с нанесенной полупроводниковой пленкой (Δf) в процессе адсорбции при комнатной температуре от начального давления СО (РCO). Последняя наглядно демонстрирует его чувствительность.

Датчик состоит из полупроводникового основания 1, выполненного в виде поликристаллической пленки фосфида индия, нанесенной на электродную площадку (2) пьезокварцевого резонатора 3 (фиг.1).

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 (Δf).

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 оксида углерода газ. При контакте пропускаемого газа с поверхностью полупроводниковой пленки InP(CdS) происходит избирательная адсорбция молекул СО, увеличение массы композиции «пленка - кварцевый резонатор» и изменение частоты колебания последнего. По величине изменения частоты с помощью градуировочных кривых можно определить содержание оксида углерода в исследуемой среде.

Из анализа приведенной на фиг.3 типичной градуировочной кривой, полученной с помощью заявляемого датчика и выражающей зависимость Δf от содержания оксида углерода (РCO), следует: заявляемый датчик при существенном упрощении технологии его изготовления (исключаются операции легирования полупроводникового основания и напыления на него металлических электродов) позволяет определять содержание оксида углерода с чувствительностью, в несколько раз превышающей чувствительность известных датчиков [2, 3].

Конструкция заявляемого датчика позволяет также улучшить и другие его характеристики: быстродействие, регенерируемость, способность работать не только в статическом, но и динамическом режиме.

Рабочий объем устройства менее 0,2 см3. Малые габариты устройства в сочетании с малой массой пленки - адсорбента позволяют снизить постоянную датчика по времени до 10-20 мс.

Похожие патенты RU2350937C1

название год авторы номер документа
ДАТЧИК УГАРНОГО ГАЗА 2006
  • Кировская Ираида Алексеевна
  • Тимошенко Оксана Тарасовна
RU2326371C1
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДАТЧИК ОКСИДА УГЛЕРОДА 2016
  • Кировская Ираида Алексеевна
  • Миронова Елена Валерьевна
RU2637791C1
НАНОПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ГАЗОВЫЙ ДАТЧИК 2010
  • Кировская Ираида Алексеевна
  • Подгорный Станислав Олегович
RU2458338C2
НАНОПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ГАЗОВЫЙ ДАТЧИК 2010
  • Кировская Ираида Алексеевна
  • Подгорный Станислав Олегович
RU2422811C1
ДАТЧИК УГАРНОГО ГАЗА 2020
  • Кировская Ираида Алексеевна
  • Букашкина Татьяна Леонидовна
  • Эккерт Алиса Олеговна
  • Эккерт Роберт Владимирович
RU2733799C1
Полупроводниковый анализатор оксида углерода 2016
  • Кировская Ираида Алексеевна
  • Букашкина Татьяна Леонидовна
RU2631010C2
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДАТЧИК ОКСИДА УГЛЕРОДА 2019
  • Кировская Ираида Алексеевна
  • Букашкина Татьяна Леонидовна
  • Эккерт Алиса Олеговна
  • Эккерт Роберт Владимирович
RU2739146C1
ГАЗОВЫЙ ДАТЧИК 2008
  • Кировская Ираида Алексеевна
  • Филатова Татьяна Николаевна
RU2437087C2
ГАЗОАНАЛИЗАТОР УГАРНОГО ГАЗА 2009
  • Кировская Ираида Алексеевна
  • Новгородцева Любовь Владимировна
  • Васина Марина Владимировна
RU2395799C1
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ГАЗОВЫЙ ДАТЧИК МИКРОПРИМЕСЕЙ КИСЛОРОДА 2015
  • Кировская Ирина Алексеевна
  • Новгородцева Любовь Владимировна
RU2603337C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 350 937 C1

Реферат патента 2009 года ДАТЧИК ОКСИДА УГЛЕРОДА

Изобретение относится к области газового анализа и предназначено для регистрации и измерения содержания оксида углерода. Датчик содержит полупроводниковое основание и подложку. Полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки фосфида индия, а подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности датчика и технологичность его изготовления. 3 ил.

Формула изобретения RU 2 350 937 C1

Датчик оксида углерода, содержащий полупроводниковое основание и подложку, отличающийся тем, что полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки фосфида индия, а подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2009 года RU2350937C1

ДАТЧИК УГАРНОГО ГАЗА 2006
  • Кировская Ираида Алексеевна
  • Тимошенко Оксана Тарасовна
RU2326371C1
ДАТЧИК МОНООКСИДА УГЛЕРОДА 2002
  • Кировская И.А.
  • Азарова О.П.
RU2206083C1
ДАТЧИК ОКСИДА УГЛЕРОДА 2001
  • Кировская И.А.
  • Азарова О.П.
RU2209423C2
Способ диагностики хронического холецистита у детей 1989
  • Лабанаускас Лютаурас Витаутович
  • Эрдес Светлана Ильинична
  • Исаева Людмила Александровна
  • Пищулина Светлана Викторовна
SU1720008A1
US 2006114115 A, 01.06.2006.

RU 2 350 937 C1

Авторы

Кировская Ираида Алексеевна

Тимошенко Оксана Тарасовна

Даты

2009-03-27Публикация

2007-08-08Подача