Датчик концентрации паров аммиака на основе тонкой пленки полианилина Российский патент 2023 года по МПК G01N27/12 

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройству, конструкциям датчика состава газа, датчиков концентрации аммиака. Предлагаемый датчик предназначен для определения концентрации аммиака в парогазовых смесях, может быть использован в химической, нефтехимической, металлургической, холодильной, электронной и других отраслях промышленности.

Известен датчик концентрации аммиака, газочувствительный слой которого выполнен из пористой матрицы, пропитанной дибромдибенотетрааза-[14]-аннуленом кобальта [Патент РФ N 2170916 С1. МКИ G 01 N 1/22, 27/12, 30/48. Дата опубликования 20.07.2001].

К недостаткам такого датчика относится необходимость его подогрева, что ведет к увеличению потребляемой мощности. Также недостатком является необходимость дополнительных производственных методов для создания вспомогательных пленок.

Известен датчик для анализа газообразных веществ, в качестве газочувствительного слоя которого используется пленка проводящего полимера на основе смеси полисиланоанилина и полианилина в соотношении 9:1, которая может быть модифицирована анионными комплексами металлов [Патент РФ N 2088914. МКИ G 01 N 27/30. Дата опубликования 27.08.1997]. Окислительно-восстановительное состояние чувствительного слоя такого датчика поддерживается в определенном состоянии путем воздействия пульсирующего напряжения постоянного тока.

К недостаткам такого датчика относится его недостаточные чувствительность и селективность по отношению к аммиаку, относительно низкое время стабильной работы, а также сложность технологии формирования комплексного сорбента.

В качестве прототипа выбран датчик концентрации аммиака, газочувствительный слой которого выполнен из полианилина, содержащего в качестве легирующей добавки комплексы переходных металлов или комплексы конденсированных ароматических соединений [Патент РФ N 2038590. МКИ G 01 N 27/12 – прототип. Дата опубликования 27.06.1995].

К недостаткам такого датчика также относятся его недостаточная чувствительность и селективность по отношению к аммиаку, а также низкая долговременная стабильность.

Задача изобретения – повысить чувствительность и селективность датчика по отношению к аммиаку в его смеси с другими газами за счет применения производной полианилина, уменьшить энергопотребление при измерении, упростить конструкцию датчика концентрации паров аммиака.

Технический результат – определение наличия и измерение концентрации паров аммиака в воздухе.

Задача решается, а технический результат достигается тонкопленочным органическим датчиком концентрации паров аммиака, выполненным на диэлектрической подложке с нанесенными на нее токовыми контактами гребенчатого вида из алюминия, на которые нанесена влагочувствительная пленка проводящего полимера, которая, в отличие от предыдущего выполнена на основе производной полианилина, а именно поли-2-(циклогекс-2-ен-1-ил)анилина. Селективность газочувствительного элемента предлагаемого датчика достигается благодаря отсутствию влияния влажности на показания датчика. Уменьшение энергопотребления за счет самовосстанавливания окислительно-восстановительных свойств производной полианилина поли-2-(циклогекс-2-ен-1-ил)анилин без нагрева чувствительной пленки полианилина. Упрощение конструкции за счет применения только одной пары взаимопроникающих гребенчатых электродов.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 – изображен общий вид датчика концентрации паров аммиака. На фиг.2 изображен градуировочный график датчика.

На фиг. 1 приведен датчик концентрации аммиака, на котором представлены: подложка 1, на которой расположены электроды 2, 3 и чувствительный слой 4 на основе производной полианилина, а именно поли-2-(циклогекс-2-ен-1-ил)анилина.

На фиг. 2 приведена градуировочная вольтамперная характеристика датчика. Работа датчика осуществляется следующим образом: на датчик подается постоянное напряжение и измеряется протекающий ток. Под действием паров аммиака изменяется ток.

Особенности органического тонкопленочного датчика:

1) Чистка поверхности подложки в ультразвуковой ванне, сушка в печи.

2) Напыление в вакууме взаимопроникающих контактов гребенчатого вида из алюминия

3) Создание тонкой пленки производной полианилина в области зазора между контактами методом центрифугирования, полимеризация полианилина в печи.

Постоянная времени датчика не превышала 30 с. Данная производная полианилина не реагирует на влажность. Все измерения параметров датчика проводились при комнатной температуре, в качестве газа-носителя использовался воздух.

Итак, заявляемое изобретение позволяет определить наличие и измерить концентрацию паров аммиака, имеет хорошую селективность к аммиаку, имеет малое энергопотребление, имеет упрощенную конструкцию датчика концентрации паров аммиака.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройству, конструкциям датчика состава газа, датчиков концентрации аммиака. Датчик концентрации паров аммиака в воздухе выполнен на диэлектрической подложке с нанесенными на нее токовыми взаимопроникающими контактами гребенчатого вида из алюминия и на которые нанесена пленка проводящего полимера. Пленка выполнена на основе производной полианилина поли-2-(циклогекс-2-ен-1-ил)анилина в область зазора между контактами. Техническим результатом является увеличение точности определение присутствия и концентрации паров аммиака. 2 ил.

Датчик концентрации паров аммиака в воздухе, выполненный на диэлектрической подложке с нанесенными на нее токовыми взаимопроникающими контактами гребенчатого вида из алюминия и на которые нанесена пленка проводящего полимера, отличающийся тем, что пленка выполнена на основе производной полианилина поли-2-(циклогекс-2-ен-1-ил)анилина в область зазора между контактами.