Способ анализа кислорода Советский патент 1986 года по МПК G01N27/02 

1 . 1

Изобретение относится к газовому , анализу и может быть использовано с целью селективного детектирования . ато,мов и колебательно-возбужденных молекул кислорода в кислородсодержащих средах.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей способа за счет селективного детектирования атомов и колебательно-возбужденных молекул кислорода.

Способ осуществляется с помощью чувствительного элемента, вьтолнен- ного в виде полупроводниковой пленки окисла металла, нанесенной на огнеупорную изолирующую подложку. При подаче на чувствительный элемент кислородсодержащей среды измеряют разность между конечным и начальным значениями электропроводности этого элемента. Раздельное детектирование атомов и колебательно-возбужденных молекул достигается за счет того, что перед подачей анализируемой смеси, содержащей атомы и колебательно-возбужденные молекулы кислорода, изменяют температуру чувствительного элемента до тех пор, пока его электропроводность в атмосфере невозбуж- денногС кислорода не станет равной электропроводности чувствительного элемента под действием колебательно- возбужденных молекул кислорода после прекращения их подачи и окончания релаксации электропроводности.

Алализ ведут следующим образом.

При найденной ранее температуре на чувствительный элемент подают анализируемую смесь. После достижения стационарного значения электропроводности подачу смеси прекращают и производят измерение величины сигнала релаксации электропроводности, по которой судят о концентрации колебательно-возбужденных молекул кислорода, а о концентрации атомов кислорода судят по разности между значением электропроводности после релаксации и начальным значением электропроводности в атмосфере невозбужденного кислорода,

Пример 1. Детектирование атомов и колебательно-возбужденных молекул кислорода с помощью чувствительного элемента, приготовленного из окиси цинка,

Полупроводниковую пленку ZnO наносят на огнеупорную изолирующую

2А27962

подложку Мз , снабженную пла- тиновыЬ Ш контактами для измерения электропроводности. Подготовленный, таким образом чувствительный эле5 мент помещают в вакуум, напускают кислород до давления 10-10 торр и понижают его температуру. Периодически понижение температуры прекращают , чувствительный элемент вьщержи10 вают в атмосфере кислорода в течение некоторого времени, пока не устано-. . вится постоянное значение электропроводности, затем подают в объем определенные концентрации колебательноJ5 возбужденных молекул кислорода

(10® - 0 ) и измеряют сигнал изменения электропроводности до тех пор, пока не установится постоянное значение, после этого прекращают по20 дачу колебательно-возбужденных молекул кислорода и измеряют величину релаксации электропроводности чувствительного элемента, В случае релаксации электропроводности к начально- - 25 значению., равному стационарному значению электропроводности окиси цинка от невозбужденных молекул кислорода, дальнейшее понижение температуры прекращают и при данной темпе30

35

ратуре на чувствительный элемент подают анализируемую смесь, содержащую атомы и колебательно-возбужденные молекулы кислорода. После достижения стационарного значения электропроводности прекращают подачу на чувствительный элемент исходной смеси и производят измерение величины

релаксации электропроводности, по которой судят о концентрации колеба40 тельно-возбужденных молекул кисло- . рода, а о концентрации атомов кислорода судят по разности между значением электропроводности после релаксации и начальным значением электро- I

5 проводности чувствительного элемента в атмосфере невозбужденного кислорода. Далее рассчитывают концент- , рации атомов и колебательно-возбужденных молекул кислорода в исход50 ной смеси по известным уравнениям, В частности, пон;ижая температуру

ZnO до (-20) - (-80)°С, обеспечивают высокую селективность и точность в определении концентрации колеба- 55 тельно-возбужде п1ых молекул кислорода ( см ) и атомов кис- . лорода (10 - ) в исходной смеси,

ратуре на чувствительный элемент подают анализируемую смесь, содержащую атомы и колебательно-возбужденные молекулы кислорода. После достижения стационарного значения электропроводности прекращают подачу на чувствительный элемент исходной смеси и производят измерение величины

релаксации электропроводности, по которой судят о концентрации колебательно-возбужденных молекул кисло- рода, а о концентрации атомов кислорода судят по разности между значением электропроводности после релаксации и начальным значением электро- I

проводности чувствительного элемента в атмосфере невозбужденного кислорода. Далее рассчитывают концент- рации атомов и колебательно-возбужденных молекул кислорода в исходной смеси по известным уравнениям, В частности, пон;ижая температуру

ZnO до (-20) - (-80)°С, обеспечивают высокую селективность и точность в определении концентрации колеба- тельно-возбужде п1ых молекул кислорода ( см ) и атомов кис- лорода (10 - ) в исходной смеси,

Пример 2. Детектирование атомов и колебательно-возбужденных молекул кислорода с помощью чувствительного элемента из окиси никеля.

Последовательность операций такая

же, как и в примере 1, с тдй лишь разницей, что чувствительный элемент изготавливают из NiO и температуру чувствительного элемента не понижают а повьппагат. В частности, повышая температуру NiO до 270 - , обеспечивают высокую селективность и точность в определении концентрации атомов кислорода (10 - 10 см ) и колебательно-возбужденных молекул

кислорода (10

11

10

14

см) в смеси

20

Формула изобретения

Способ анализа кислорода, заключающийся в том, что кислородсодержащую среду подают на чувствительный элемент, представляющий собой полупроводниковую пленку окисла металла, 25 нанесенную на ;огнеупорную подложку, и измеряют изменение электропроводости, равное разности между конечРедактор Н.Рогулич Заказ 3695/40

Составитель В.Екаев Техред Н.Бонкало

Корректор

Тираж 778 . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4

5

Q

5

0

ным и начальным значениями электропроводности чувствительного элемента, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей способа за счет селективного детектирования атомов и колебательно-возбужденных молекул кислорода, перед подачей анализируе-. мой смеси, изменяя температуру чувствительного элемента, находят температуру, при которой его электропроводность .в атмосфере невозбужденного кислорода равна электропроводности после действия колебательно-возбуждённых молекул кислорода и окончания релаксации электропроводности, при найденной температуре по окончании подачи анализируемой смеси производят измерение -величины сигнала релаксации электропроводности, по которой судят о концентрации колебательно-возбужденных молекул кислорода, а о концентрации атомов кислорода судят по разности между значением электропроводности после релаксации и начальным значением электропроводности в атмосфере невозбужденного кислорода.

Корректор М.Шароши

Изобретение относится к способу газового анализа. Анализ ведут-по . изменению электропроводности на полупроводниковом чувствительном элементе (ЧЭ). С целью расширения функциональных возможностей способа перед подачей анализируемой смеси изменяют температуру (t) ЧЭ, находят t, при которой его электропроводность в атмосфере невозбужденного кислорода равна электропроводности после действия колебательно-возбужденных моле-, кул кислорода, и при найденной t производят измерение величины сигнала релаксации электропроводности. с (О