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.). Однако такой датчик (детектор) чувствителен только к веществам с теплопроводностью, близкой к теплопроводности газа-носителя.
Известен также полупроводниковый газовый датчик на основе оксида индия (In2O.3), легированного оксидами щелочных металлов (γamaura Hiroyuki, Tamaki Jun, Moriya Koji, Miura Norio, Yamazoe Noboru // J. Electrochem. Soc. - 1996. - V. 43. N 2. P. 36-37). Он позволяет детектировать 6,7-0,05 Па СО во влажном воздухе при 300°C. Недостатком данного устройства является недостаточная чувствительность для контроля содержания оксида углерода, высокая рабочая температура - 300°C и трудоемкость изготовления.
Ближайшим техническим решением к изобретению является газовый датчик влажности газов, состоящий из поликристаллической пленки антимонида индия, легированного селенидом цинка, с нанесенными на ее поверхность металлическими электродами, и непроводящей подложки (Патент RU №2206083, М. Кл. 7 G01N 27/12, опубл. 10.06.2003).
Недостатком известного устройства является его недостаточная чувствительность при контроле микропримесей оксида углерода. Кроме того, конструкция датчика предполагает при его изготовлении операции напыления металлических электродов и прямых адсорбционных измерений.
Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности и технологичности изготовления датчика.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном газовом датчике, содержащим полупроводниковое основание, нанесенное на непроводящую подложку, согласно изобретению, полупроводниковое основание выполнено в виде поликристаллической пленки твердого раствора (ZnTe)0,26(CdSe)0,74.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлены: на фиг.1 - конструкция заявляемого датчика, на фиг.2 - кривые зависимости величины pH изоэлектрического состояния поверхности (pHизо) полупроводников системы ZnTe-CdSe, экспонированных на воздухе (a) и в атмосфере оксида углерода (б), от их состава; на фиг.3 - градуировочная кривая зависимости изменения pH изоэлектрического состояния поверхности (ΔpHизо) полупроводникового основания в процессе адсорбции при комнатной температуре от начального давления СО (Рсо). Кривые а, б на фиг.2 демонстрируют заметное влияние оксида углерода на pHизо поверхности полупроводникового основания - поликристаллической пленки твердого раствора (ZnTe)0,26(CdSe)0,74, градуировочная кривая на фиг. 3 наглядно указывает на высокую чувствительность полупроводникового основания к оксиду углерода.
Датчик состоит из полупроводникового основания 1, выполненного в виде поликристаллической пленки твердого раствора (ZnTe)0,26(CdSe)0,74 и непроводящей подложки 2 (фиг.1).
Принцип работы такого датчика основан на адсорбционно-десорбционных процессах, протекающих на полупроводниковой пленке, нанесенной на непроводящую подложку, и вызывающих изменение pH изоэлектрического состояния, и, соответственно, силы активных центров ее поверхности.
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 (ZnTe)0,26(CdSe)0,74 происходит избирательная адсорбция молекул CO и изменение pH изоэлектрического состояния поверхности,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 ΔpHизо от содержания оксида углерода (Pco), следует: заявляемый датчик при существенном упрощении технологии его изготовления позволяет определить содержание оксида углерода с чувствительностью, в несколько раз превышающей чувствительность известных датчиков. Существенное упрощение технологии изготовления датчика обусловлено исключением операций нанесения на полупроводниковое основание металлических электродов и трудоемких измерений адсорбции.
Малые габариты устройства (рабочий объем менее 0,2 см3) в сочетании с малой массой пленки - адсорбента позволяют снизить постоянную датчика по времени до 10-20 мс.
Конструкция заявляемого датчика позволяет также улучшить и другие характеристики: быстродействие, регенерируемость, способность работать не только в статическом, но и в динамическом режиме.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР ОКСИДА УГЛЕРОДА | 2017 |
|
RU2666576C1 |
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР УГАРНОГО ГАЗА | 2014 |
|
RU2565361C1 |
ДАТЧИК УГАРНОГО ГАЗА | 2017 |
|
RU2666189C1 |
Полупроводниковый газоанализатор угарного газа | 2020 |
|
RU2741266C1 |
Газоанализатор угарного газа | 2019 |
|
RU2700036C1 |
Полупроводниковый датчик оксида углерода | 2021 |
|
RU2778207C1 |
ДАТЧИК УГАРНОГО ГАЗА | 2020 |
|
RU2733799C1 |
Полупроводниковый датчик диоксида азота | 2019 |
|
RU2697920C1 |
Газоанализатор диоксида азота | 2019 |
|
RU2724290C1 |
Полупроводниковый датчик диоксида азота | 2020 |
|
RU2750854C1 |
Использование: для регистрации и измерения содержания оксида углерода. Сущность изобретения заключается в том, что полупроводниковый газоанализатор угарного газа содержит полупроводниковое основание, нанесенное на непроводящую подложку, при этом полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки твердого раствора (ZnTe)0,26(CdSe)0,74. Технический результат: повышение чувствительности и технологичности изготовления датчика. 3 ил.
Полупроводниковый газоанализатор угарного газа, содержащий полупроводниковое основание, нанесенное на непроводящую подложку, отличающийся тем, что полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки твердого раствора (ZnTe)0,26(CdSe)0,74.
ГАЗОАНАЛИЗАТОР УГАРНОГО ГАЗА | 2009 |
|
RU2395799C1 |
ДАТЧИК ОКСИДА УГЛЕРОДА | 2007 |
|
RU2350937C1 |
ДАТЧИК УГАРНОГО ГАЗА | 2006 |
|
RU2326371C1 |
ДАТЧИК УГАРНОГО ГАЗА | 2000 |
|
RU2185615C2 |
US 20030074951A1, 24.04.2003 | |||
JP 2000321231A, 24.11.2000 |
Авторы
Даты
2015-04-10—Публикация
2014-02-04—Подача