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

Изобретение относится к газовому анализу и может быть иснользовано нри разработке и изготовлении газоанализаторов в аналитическом приборостроении.

В носледнее время все более широкое распространение нолучает применение монокристаллических и окисных полупроводниковых чувствительных элементов (ЧЭ) для индикации и измерения концентрании в газе электрически активных примесей, содержащих ионы или поляризующиеся атомы и молекулы. В общем случае используют влияние адсорбции таких примесей поверхностью полупроводника, что приводит к изменению сопротивления поверхности ЧЭ.

Цель изобретения - снижение времени и повышение точности измерений.

Способ анализа газов с помощью полупроводникового чувствительного элемента, заключается в подаче к поверхности чувствительного элемента анализируемой смеси, измерении электрофизической характеристики поверхности, например сопротивления, по величине которого судят о концентра- пии анализируемого компонента смеси. Перед измерением очищают поверхность чувствительного элемента, доводя значение сопротивления до первоначальной величины.

Очистку поверхности полупроводника перед каждым измерением осуществляют от неконтролируемых примесей путем трения этой поверхности диэлектриком. При трении диэлектрика (окисный слой на поверхности полупроводника) о диэлектрик (диэлектрик должен быть мягким и не вызывать механических повреждений поверхности, например фетр или ткань) проис.ходит выделение тепла и электризация диэлектриков. Под воздействием энергии, выделяемой при трении, происходит десорбция с поверхности сорбированных молекул, препятствующих взаимодействию поверхности с контролируемыми молекула.ми или ио11ами, как бы .обнажая при этом истинный заряд реальной поверхности и спектр поверхностных сое.ди- нений неадсорбированного происхождения, ответственный за чувствительность и избирательность поверхности полупроводника. И вместе с этим, в результате электризации окисного слоя происходит восстановление поверхностного заряда в исходное состояние. Время измерения у у:еньшается за счет свободного доступа к поверхности, время восс- тг новления онределяется временем принудительной десорбции и электризации за счет трения, величина исходного значения сопротивления определяется характеристиками кристалла полупроводника и окисной пленки, сформированной в процессе технологической обработки.

Для реализации способа над поверхностью полупроводника, закрепленного на не

ВНИИПИ Заказ 5221/42

Филиал ППП «Патрнт, г. Ужгоро

55 Тираж 7

подвижном основании, располагают вращающийся диск, например фетровый, с возможностью его перемещения перпендикулярно плоскости кристалла, служащий для осуществления .принудительной очистки поверхности трением.

Суть способа состоит в том, что перед каждым измерением диск приводят в со- гфикосновение с поверхностью полупроводникового кристалла, вращают его, вызывая десорбцию и электризацию, после чего отводят от поверхности, давая доступ исследуемому газу, н измеряют noBepX;-iccTi-,o-e сопротивление.

Пример. Над кристалло.м чувствительного элемента размеще;; вращающийся фетровый диск .диаметром 5 мм и толщиной 1 мм Скорость вращения один оборот в секунду. Ве.- ичииа сопротивления ЧЭ в нормальных условиях RJJ 56 кОм. Вращающийся диск подводят к поверхности кристалла. Сопротивление ЧЭ изменяется в сторону его уменьшения и через 1 мин достигает установившегося значения 42 кОм. При увеличении времени трения величина сопротивления не изменяется. После этого диск отводят от поверхности кристалла и подают газовоздущную смесь, содержащую пары окислов азота концентрацией 0,005 мг/л. Через 2 мин величина сопротивления ЧЭ достигает установившегося значения R С/ КОм. Без предварительного трения время установления сопротивления R в парах окислов азота - до трех часов. При многократных измерениях разброс величины RC±IO /O, в то время, как при измерениях без трения ч 30°/о. Время восстановления исходного значения сопротивления при анализе по ранее известной .методике не .менее четырех часов, по предлагаемому способу 1 мин. Разброс значений R, после десорбции примесей, вызванной трением, не превьпиает + 7 /о.

Формула изобретения

Способ анализа газов с по.мощью полупроводникового чувствительного элемента, заключающийся з подаче к поверхности чувствительно1-о элемента анализируемой смеси, измерении электрофизической характеристики поверхности, по величине которой судят о концентрации анализируемого компонента смеси, причем перед измерением очищают поверхность чувствительного эле.мента, доводя значение электрофизической характеристики до первоначальной величины, отличающийся тем, что, с целью сокрап.1ения времени и повышения точности измерений, поверхность полупроводникового чувствительного элемента очищают трением, воздействуя на .эту поверхность диэлектриком.

горо

раж

Подписное

Проектная,

Изобретение относится к способам газового анализа. Целью изобретения является сокращение времени и увеличение точности измерений. Принудительную очистку поверхности полупроводниковых чувствительных элементов от неконтролируемых примесей осуществляют под воздействием энергии, выделяемой при трении об эту поверхность диэлектрика. ю О5 О оо о О5