Газочувствительный элемент Советский патент 1985 года по МПК G01N27/02 

Изобретение относится к области анализа газов и может найти применение в анализаторах и сигнализаторах в качестве чувствительных элементов, реагирующих на присутствие контролщзуемых веществ в газовой среде изменением электропроводности полупроводника.

Известен чувствительный элемент, состоящий из нагревательной спирали измерительного электрода и металлооксидного полупроводника дисперсной структуры, в которой частицы оксида расположёны в сетке оксида алюминия С1.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является газочувствительньй элемент, содержащий нагреватель и измерительный электрод, помещенные в металлооксидный полупроводник дисперсной структуры из оксидов олова и алюминия, активатор в виде дисперсного слоя, нанесенного на полупроводник 2.

Однако известные чувствительные элементы обладают низкой чувствительностью к водороду.

Целью изобретения является повышение чувствительности к водороду.

Поставленная цель достигается тем, что в газочувствительномэлементе, содержащем нагреватель и измерительньй электрод, помещенные в металлооксвдный ползтхроводник дисперсной структуры из оксидов олова и алюминия, активатор в виде дисперсно го слоя, нанесенного на полупроводник, в качестве активатора используется оксид кадмия.

На чертеже представлен газочувствительный элемент, общий вид.

Газочувствительный элемент содержит нагреватель 1 и измерительный электрод 2, помещенные в металлооксидный полупроводник 3 дисперсной структуры из оксидов олова и алюминия, на полупроводник нанесен активатор 4 в виде дисперсного слоя, в качестве активатора использован оксид кадмия. Нагреватель имеет вьгеоды 5 и 6.

Устройство работает следующим образом.

Газочувствительный элемент нагревают до рабочей температуры и помещают в анализируемую среду. Измеряют изменение тока между электродом и нагревателем, который характеризует

изменение проводимости полупроводникового материала в результате воздействия на него водорода, содержащегося в активизируемой среде.

Пример . Для измерения используют газочувствительный элемент у которого диаметр платинового микропровода для навивки спирали нагревателя и для электрода 0,03 мм, диаметр спирали 0,62 мм, длина навивки 0,6 мм, число витков спирали 5,5 При этом газочувствительньй элемент имеет форму, близкую к сфериче.ской, диаметром примерно 1 мм. М совое соотношение оксида олова и оксида алюминия в полупроводнике 1:2,

При этих параметрах пропусканием тока 0,22 А через спираль газочувствительный элемент нагревают до рабочей температуры 390 С.

Изготавливают четыре газочувствительных элемента. При этом измеряют вьк од ные сигналы на водородовоздушной смеси концентрации 0,01 об.% до и после нанесения на полупроводник активатора. Результаты измерения приведены в таблице, где Jo - ток полупроводника в присут.ствии чиртого воздуха; 7 - ток полупроводника в присутствии водородо-воздушной смеси.

Активатор получался путем н несеI ния на полупроводниковый материал азотнокислого кадмия 1,6 г Cd(NO)/ AHgO + 10 мл Н,0.

При этом через нагреватель пропускают ток накала 0,27 А. В результате разложения азотнокислого кад- . мил на полупроводнике образуется дисперсный активньш слой оксида кадмия. Чувствительность, определяемая как отношение тока полупроводника в присутствии водородовоздушной смеси к току полупроводника в присутствии чистого воздуха I/If как это видно из таблицы, после нанесений активатора возрастает примерно в 5 раз. Таким образом, данные таблицы свидетельсвуют, насколько предлагаемый чувствительный элемент эффективнее известного.

Благодаря достигнутому положительному эффекту газочувствительные элементы могут найти применение в различных областях техники, где существует необходимость определять микроконцентрации водорода. Приборы с газочувствительными элементами во многих случаях могут заменить гелиевые течеискатели, например течеискатели, основанные на термокондуктометрическом измерении, При этом положительный эффект заклю чается в увеличении на несколько порядков чувствительности к течам и в исключении в проверках дорогостоящего гелия. Они могут найти при менение для.контроля содержания водорода в верхних слоях атмосферы 254 для обнаружения выхода водорода из недр Земли через вулканы и рйзломы земной коры. Другая возможная область применения - испытание и техобслуживание маслонаполненной электроаппаратуры. Такое применение может быть основано на том явлении, что снижение сопротивления изоляции органических масел сопровождается выделением из него водорода в результате электролиза.

ГАЗОЧУВСТВИТЕЛЬНЫЙ ЭЛЕМЕНТ, содержащий нагреватель и измерительный электрод, помещенные в металлооксидный полупроводник дисперсной структуры из оксидов олова и алюминия, активатор в виде дисперсного слоя, нанесенного на полупроводник, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности к водороду, в качестве активатора использован оксид кадмия.