Датчик для определения арсина Советский патент 1992 года по МПК G01N27/12 

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и может быть использовано при создании приборов-сигнализаторов оповещения опасной концентрации арсина в промзоне, местах его использования и утилизации (дожига).

Известен высокочувствтительный датчик для определения следов арсина в воздухе, представляющий собой пластинку из сплавленного кварца (12х12х1мм), покрытую тонкой пленкой SnOa и снабженную электрическим нагревателем.

Однако этот датчик имеет узкий интервал измеряемых концентраций 0,6-8 ррм АзНз, высокую рабочую температуру 400- 430°С. Другой недостаток - использование драгметаллов.

Наиболее близким к изобретению по существенным признакам и достигаемому эффекту является датчик для определения арсина, содержащий подложку с полупроводниковым слоем и электроды (из никеля или хрома), причем полупроводниковый слой выполнен из хлорированного фталоци- анина меди толщиной 1 мкм.

Недостатками этого датчика являются небольшое изменение тока в присутствии малых количеств арсина и, следовательно, большой порог обнаружения и значительное время (10-15 мин) измерения.

Целью изобретения является повышение чувствительности датчика.

Поставленная цель достигается тем, что чувствительный элемент датчика арсина состоит из подложка с электродами, на которую нанесен полупроводниковый слой из хлорированного фталоцианина меди. Полупроводниковый слой, в свою очередь, покрыт слоем диэлектрика из полиметилсилоксана.

На чертеже представлен датчик для определения арсина.

Х|

сл

о

00

Датчик содержит электроды растрового типа (Mi, Cr). Электроды 1 размещены на диэлектрической подложке 2 (поликфэ), на которую нанесен тонкий слой 3 (400 А) хлорированного фталоцианина меди и тонкая пленка 4 полиметилсилоксана.

Датчик работает следующим образом. В отсутствии определяемого газа (зр- син) датчик, как резистор, имеет стандартное значение сопротивления и при напряжении 10 В в измерительной цепи устанавливается постоянный ток 510 А через 3-5 мин после включения (время выхода в рабочее состояние). При содержании ар- сина в воздухе 0,5 ррм (порог обнаружения) сопротивление датчика уменьшается, ток достигает значения 3,2 10 А. Повышенная температура датчика позволит непрерывно следить за изменением концентрации арси- на в воздухе, исключая стадию регенерации.

В таблице представлены результаты испытаний.

Как видно из таблицы при 13WppT ap- сина, что соответствует приблизительно 1 мм рт.ст., ток вырастает до 2 10 А при 10В, у известного датчика при этой же концентрации арсина ток вырастает с 1,33 А до 4.6-10 11Апри1 В.

Время обнаружения 0,5-2 мин в зависимости от концентрации арсина (время для известного датчика 10-15 мин).

Изменение номинальных значений тока для предлагаемого датчика за 120 ч работы с общим количеством напусков (100) смесей арсина с концентрацией 10-400 ррм

не превышает 10%. При работе предлагаемого датчика практически исключаются стадия регенерации, так как он реагирует только на фронт концентрации, соответствующий составу приготовленной смеси.

Снижения этого фронта (так же, как и нарастание сигнала при введении арсин-воз- душной смеси) осуществляется за время 30-100 с до 90-95% своего номинального значения. Повышение температуры работы

датчика повышает и его избирательность. Так он практически не чувствителен к НгО, МНз, парам углеводородов, ацетону в концентрациях, на 102 превышающих концентрацию арсина в диапазоне 1-100 ррм.

f

Формула изобретения

Датчик для определения арсина, содержащий подложку с полупроводниковым слоем, выполненным из хлорированного фталоцианана меди, и электроды, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности, снижения порога обнаружения, сокращения времени определения, полупроводниковый слой снабжен дополнительным слоем полиметилсилоксана.

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для определения мышьяковистого водорода. Для этого на полупроводниковый слой нанесен слой полиметилсилоксана. 1 ил., 1 табл.

Концентрация примеси, рртО

0,51

-э

10

100

чОО

1000 1000

Ток датчика «,

при U- ЮВ,А 5-10 3,2-10 7,2-10. 7,6-10 8,НО 3-10 .2,8-10 3-ГО .

Время 90-95% -

изменения тока, с.- 30-35 30-40 30-(0 60-80 00-100 10Q-120 120-180

Кратность изменения тока ,. 6,5 Й,3 152 1620 6000 5,6 1,6

10

100

чОО

1000 1000

1 1756810

Концентрация примеси,,

РРкЮОО 10000 10000 10000 10000 10000 10000 10000 тI : - i

Ток датчикао к :

,А2, 5,5-10 5,5-10 5,5-10 t,5.,75-10 3,,8-10

Время 90-95%I Ii

измененияJ

тока, с100-120 300-3&0 ЗОО-ЗбО 300-360 300-360J300-360 l80-20fl300-360

i

f

Кратность из-i

менения тока 2,3 1,1 1,1 l,1 l,10, d,l6 1,6 1,3

г г i ГГГГ

8 Продолжение таблицы

i

f

l,10, d