Тонкопленочный органический датчик паров аммиака на основе хитозана Российский патент 2024 года по МПК G01N27/407 

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам для регистрации и измерения содержания аммиака в воздухе. Изобретение может быть использовано в промышленности для контроля воздушной среды в помещениях.

Известен чувствительный элемент 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 [патент РФ RU 2802867 C1, G01N 27/12. Дата опубликования 05.09.2023].

К недостаткам такого датчика относится узкий диапазон измерений концентрации паров аммиака в воздухе (0-100 ppm).

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.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей датчиков концентрации паров аммиака за счет увеличения диапазона измерений (от 28 до 1000 мг/м³) концентраций паров аммиака в воздухе.

Технический результат – повышение точности определения концентрации паров аммиака в воздухе за счет повышения чувствительности датчика.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается за счет того, что тонкопленочный органический датчик паров аммиака включает подложку в виде композитной пленки на основе N-cукцинилхитозана – глицерина – иодида серебра, на которой расположены два токовых электрода из алюминия с зазором 50 микрометров между ними.

Сущность изобретения поясняется чертежами.

На фиг. 1 изображен вид спереди тонкопленочного органического датчика паров аммиака на основе хитозана. На фиг. 2 представлен градуировочный график датчика, показывающий зависимость силы тока от концентрации аммиака в воздухе.

Тонкопленочный органический датчик паров аммиака содержит подложку в виде пленки на основе N-cукцинилхитозана – глицерина – иодида серебра, на которой расположены токовые электроды из алюминия с зазором 50 микрометров.

Тонкопленочный органический датчик паров аммиака на основе хитозана работает следующим образом. На датчик подается постоянное напряжение и измеряется сила тока. Чувствительность органического датчика аммиака начинается от 28 мг/м³ (фиг. 2). При построении градуировочного графика постоянная времени датчика не превышала 8 с. Все измерения параметров датчика проводились при комнатной температуре, в качестве газа-носителя использовался воздух.

Способ изготовления тонкопленочного органического датчика паров аммиака включает следующие этапы: берут пленку на основе N-cукцинилхитозана – глицерина – иодида серебра, отмечают зазор размером 50 микрометров, затем с помощью термического вакуумного напыления в установке УВП-250 создают 2 алюминиевых электрода с зазором 50 микрометров между ними.

Предлагаемое изобретение имеет следующие преимущества:

- создание датчика без высокотемпературных обработок, температура печи менее 150°С;

- использование недорогостоящего материала для электродов;

- безопасные для человека материалы датчика;

- совместимость датчика с микроэлектроникой, простой перевод сигнала с датчика в цифровой;

- измерение концентрации паров аммиака при комнатной температуре.

За счет применения чувствительного элемента из N-cукцинилхитозана – глицерина – иодида серебра чувствительность предлагаемого датчика увеличивается до 20 %, что в свою очередь повышает точность определения концентрации паров аммиака до 60% по сравнению с известными аналогами.

Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить точность определения концентрации паров аммиака в воздухе за счет повышения чувствительности датчика, а также оперативно измерить в большом диапазоне концентрацию аммиака от 28 до 1000 мг/м³.

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам для регистрации и измерения содержания аммиака в воздухе. Изобретение может быть использовано в промышленности для контроля воздушной среды в помещениях. Тонкопленочный органический датчик паров аммиака включает подложку в виде композитной пленки на основе N-сукцинилхитозана – глицерина – иодида серебра, на которой расположены два токовых электрода из алюминия с зазором 50 микрометров между ними. Техническим результатом является повышение точности определения концентрации паров аммиака в воздухе. 2 ил.

Тонкопленочный органический датчик паров аммиака, включающий подложку в виде композитной пленки на основе N-сукцинилхитозана – глицерина – иодида серебра, на которой расположены два токовых электрода из алюминия с зазором 50 микрометров между ними.