ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР УГАРНОГО ГАЗА Российский патент 2015 года по МПК G01N27/12 

Описание патента на изобретение RU2548049C1

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.

Похожие патенты RU2548049C1

название год авторы номер документа
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР ОКСИДА УГЛЕРОДА 2017
  • Кировская Ираида Алексеевна
  • Васина Марина Владимировна
RU2666576C1
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР УГАРНОГО ГАЗА 2014
  • Кировская Ираида Алексеевна
  • Васина Марина Владимировна
RU2565361C1
ДАТЧИК УГАРНОГО ГАЗА 2017
  • Кировская Ираида Алексеевна
  • Васина Марина Владимировна
RU2666189C1
Полупроводниковый газоанализатор угарного газа 2020
  • Кировская Ираида Алексеевна
  • Васина Марина Владимировна
RU2741266C1
Газоанализатор угарного газа 2019
  • Кировская Ираида Алексеевна
  • Васина Марина Владимировна
RU2700036C1
Полупроводниковый датчик оксида углерода 2021
  • Кировская Ираида Алексеевна
  • Васина Марина Владимировна
  • Копылова Екатерина Николаевна
RU2778207C1
ДАТЧИК УГАРНОГО ГАЗА 2020
  • Кировская Ираида Алексеевна
  • Букашкина Татьяна Леонидовна
  • Эккерт Алиса Олеговна
  • Эккерт Роберт Владимирович
RU2733799C1
Полупроводниковый датчик диоксида азота 2019
  • Кировская Ираида Алексеевна
  • Эккерт Алиса Олеговна
  • Эккерт Роберт Владимирович
RU2697920C1
Газоанализатор диоксида азота 2019
  • Кировская Ираида Алексеевна
  • Миронова Елена Валерьевна
  • Уманский Илья Юрьевич
  • Эккерт Алиса Олеговна
  • Эккерт Роберт Владимирович
RU2724290C1
Полупроводниковый датчик диоксида азота 2020
  • Кировская Ираида Алексеевна
  • Копылова Екатерина Николаевна
  • Миронова Елена Валерьевна
  • Эккерт Алиса Олеговна
  • Эккерт Роберт Владимирович
RU2750854C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 548 049 C1

Реферат патента 2015 года ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР УГАРНОГО ГАЗА

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.

Формула изобретения RU 2 548 049 C1

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2015 года RU2548049C1

ГАЗОАНАЛИЗАТОР УГАРНОГО ГАЗА 2009
  • Кировская Ираида Алексеевна
  • Новгородцева Любовь Владимировна
  • Васина Марина Владимировна
RU2395799C1
ДАТЧИК ОКСИДА УГЛЕРОДА 2007
  • Кировская Ираида Алексеевна
  • Тимошенко Оксана Тарасовна
RU2350937C1
ДАТЧИК УГАРНОГО ГАЗА 2006
  • Кировская Ираида Алексеевна
  • Тимошенко Оксана Тарасовна
RU2326371C1
ДАТЧИК УГАРНОГО ГАЗА 2000
  • Кировская И.А.
  • Азарова О.П.
  • Скворцова Н.Г.
RU2185615C2
US 20030074951A1, 24.04.2003
JP 2000321231A, 24.11.2000

RU 2 548 049 C1

Авторы

Кировская Ираида Алексеевна

Васина Марина Владимировна

Даты

2015-04-10Публикация

2014-02-04Подача