Датчик загазованности воздуха галогенами

 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании приборов газового анализа, в частности приборов, определяющих степень загазованности воздуха галогенами. Полупроводниковый слой выполнен из 14- членного тетраазамакроци кличе с кого соединения общей формулы I. где RI Рз R4 Rs Re Г h; R2 Н. СН3. С2Н5, СбН5 СОСНз. М - ЗН, Li, Mg. Se. Ti. V. Ci, Mn, F2, Co. Ni. Cu. Zn. Sr. Mo. Tc. Ru.. Rh. PC. За счет этого снижается стоимость датчик;) и упрощается технология его изготовления, что позволяет использовать при его изготовлении современные высокопроизводительные групповые технологии производства полупроводниковых приборов. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s G 01 N 27/12

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

О

I Qg 4 (21) 4838574/25 (22) 22.03,90 (46) 23,10,92. Бюл, ¹ 39 (72) B.Ä,Îðëîâ, R.Ã.Óäîâèöêèé и Н,Н.Колос (56) Прохорова Е.К, и др. Новые приборы контроля содержания вредных газов и паров в воздушной среде. — Сб. Научные работы институтов охраны труда ВЦ СПС. 1977, г. 104 (4), с. 62-67, Такахаси Такаси Датчик галогенных газов. Патент Японии ¹ 59-19309.

Яцимирский К.Б. Синтез макроциклических соединений. — Киев: Наукова Думка, 1987, 280 с. (54) ДАТЧИК ЗАГАЗОВАННОСТИ ВОЗДУХА

ГАЛО ГЕ НАМ И

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании приборов для газового анализа, в частности — датчиков. определяющих Uieпень загазованности воздуха галогенами (Clz, Br, 12). Такие приборы должны обладать высокой чувствительностью и обеспечивать определение измеряемого компонента при малых его концентрациях в воздухе — на уровне ПДК и ниже.

Известен течеискатель "Keep-70" для обнаружения в воздухе галогенов. Датчик прибора содержит электроды из чистого золота или платины (не менее 99.999%), Между электродами расположена ткань. пропитанная специальным реакционным раствором. Соприкосновение обнаруживаемого газа с реакционным раствором сопровождается химической реакцией, изменяющейся электропроводность системы, которая эквивалентна концентрации газа. Достоинство прибора состоит в том. что Ы,» 1770877 А1 (57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании приборов газового анализа, в частности приборов, определяющих =тепень загазованности воздуха галогенвми. Полупроводника зый слой выполнен из 14членного тетраазамакроциклического соединения общей формулы I. где R> = Rs =

= R4 = R5 = R5= Й7= Н; R2 = Н. СНЗ. С2Н5, С6Н5

СОСНЗ. М - ЗН, Li, Mg. Se. Ti. V. С, Мп, F2, Со. Ni. Cu. Zn. Sr, Мо. Тс, Ru.. Rh, Pc. За счет этого снижается стоимость датчик» и упрощается технология его изготовления. что позволяет испольэовать при его изготовлении современ ные высокопроизводительные групповые технологии производства полупроводниковых приборов, 2 ил. он позволяет непрерывно и с высокой специфичностью определять галогены в воздухе. Недоста ок прибора — высокая стоимость датчика. требующего использования электродов из высокочист,х драгоценных металлов (Рт или Au), а также чизкая чувствительность, что не позволяет использовать датчик для обнаружения в воздухе микроконцентраций галогенов.

Наиболее близким к предлагаемому является датчик галогенных газов. представляющий собой диэлектрическую подложку в виде керамического цилиндра с закрепленными на нем дву .". металлическими электродами в виде проволочных спиралей. покрытых сверху пастой. состояще а по мс левому содержанию и=- 99.9-40% Zr 3 и 0.1—

60% АцХз. где K — Gl. Вг. 1. Паста приготавливается на водном растворе поливинилового спирта и после нанесения на диэлектрическую подложку с электродами подвергается отжигу при 500-900 С. Недо1770877 статок датчика — высокая стоимость из-за необходимости применения Аи, а также низкая чувствительность, что не позволяет использовать его для обнаружения микроконцентраций галогенов в воздухе на уровне их ПДК рабочей зоны (порог чувствительности датчика llo хлору, например, составляет — 3 мг/м, а ПДК хлора в воздухе з рабочей зоны — 1 мг/м ). з

Цель изобретения; повышение чустви1 тельности датчика к.галогенам в области их микроконцентраций, равных ПДК рабочей зоны, а также снижение стоимости датчика, Указанная цель достигается тем, что в известном датчике, содержащем диэлектрическую подложку, на которой расположены подключенные к источнику измерительного напряжения и измерителю тока металлические электроды и нанесенный на эти электроды полупроводниковый слой, последний выполнен из 6,7,13,14-дибензо-1,5,8,12-тетрааза-1,8-диН-14-аннуле на и его комплексов с двухвалентными металлами общей формулы . где R1 = Яз = R4 =

= Я5= Яб = Я7 = Н; Я2 = Н, CzH5, СбН5; М вЂ” -2Н, Си, Со, Ni.

Сопоставительный анализ с прототипом позволяет сделать вывод о том. что заявляемый датчик отличается тем, что полупроводниковый слой в нем выполнен из 6,7,13,14-дибензо-1,5,8,12-тетрааза-1,8диН-14-аннулена и его комплексов с двухваR8HTHblMLl металлами общей формулы 1, где

R1 = Яз = R4 = Я5 = Яб = Я7 = Н; R2 = Н, С2Н5, СбН5, M = 2Н, Си, Со, Ni. Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна". Анализ известных технических решений (аналогов) в исследуемой области позволяет сделать вывод об отсутствии в них признаков, сходных с существенными отличительными признаками в заявляемом датчике загазованности воздуха галогенами, и признать заявляемое решение соответствующим критерию "существенные отличия"..

Сущность предлагаемого технического решения, таким тбразом, состоит в выборе в качестве чувствительного полупроводникового слоя тетраазамакроциклического соединения общей формулы

На чертеже показана конструкция датчика, включенного s измерительную цепь.

10

Пример конкретного выполнения датчика. Диэлектрическая подложка 1 выполнена из ситалла марки СТ-50. Металлические электроды 2 выполнены из серебра методом вакуумного напыления с последующей фотолитографией. В качестве источника измерительного напряжения 3 используется стабилизатор напряжения постоянного тока типа П4105, а в качестве измерителя тока — вольтметр универсальный В7 — 21А. Тетраазамакроциклическое соединение общей формулы! синтезировали llo известным методикам и наносили методом вакуумного напыления в виде тонкого

15 слоя толщиной 1 10 м.

Датчик работает следующим образом.

Включается источник питания 3 и измерителем 4 измеряется величина тока через образец. При помещении датчика в среду, 20 загазованную галогенами. его электрическое сопротивление падает (ток в цепи растет). При практической апробации датчика с использованием различных вариантов тетраазамакроциклического соединения об25 щей формулы получены следующие результаты.

1, Чувствительный к галогенам с.лой выполнен из соединения I при R1 = R2 = R5 =

Я4 Я5 R5= R7= Н: М = Cu. При величине

30 измерительного напряжения V 3, = 1 В ток в цепи датчика в ч истом воздухе чист =

= 3-5 10 А, В среде с хлором IC = 1 мг/м ) ток в цепи датчика 1с „=- 5-7 10 А. Коэффициент. характеризующий чувствительность

35 датчика к галогену. Кчувств = 1ct / чист "5.

ВРЕМЯ СРабатЫВаНИЯ ДатЧИКа Тсраб 3 МИН, время восстановления датчика в чистом воздухе Твосст 8-10 мин, 2, Чувствительный слой выполнен из со40 единения I при; Я1 = Я2 = Яз = R4 = R5 = Яб =

= Я7 = Н; М = 2H. Кчувств 12. Тсраб " 3 мин, Твосст 13-15 мин, 3. Чувствительный слой выполнен из соединения I при R1 = R;l = R4 =- Я5 = Яб = R7 =

45 = Н; Яг = С2Н5: М = 2Н. Кчув<1в 10, Тор,б -4 мин, Твосст 13-15 мин, 4, Чувствительный слой выполнен из со единения при R1 = ЯЗ = R4 -= Я = Яб = Я7 = — Н: Rp = С2Н5, М = Cu. Кчув тв "14, 50 Тсраб 3 мин, Твосс 10-12 мин.

5. Чувствительный слой выполнен из соединения при: Я1 = Я2 = Яз = Я4 = Я5 = Яб =

R7 = Н; М = Ni ° Кчувств 9. Тсраб 4 мин, Твосст -13-15 мин, 55 6, Чувствительный слой выполнен из соединения I при: Я1 = Яз = R4 =- Я5 = Яб = R7 = — Н; Я2 = СбН „М = 2Н. Кчувс в 10, Тсраб 4 мин, Твосст "12-14 мин.

7. Чувствительный слой выполнен из cQ единения при: R1 Яз = R4 = R5 = Яб = R7 =

1770877

Составитель А.Семенов

Техред М.Моргентал Корректор Н.Бучок

Редактор Т,Иванова

Заказ 3739 Тираж Под пи<.-ное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35. Раушская наб,. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород. ул.Гагарина, 101

Н; R2 = СбН5; М = Cu. Кчувств 14, Тсраб 4 мин, Т",осст 12-14 мин.

8. Чувствительный слой выполнен из соединения I при, R< = R2 = Вз = R4 = R5 = Rs =

= R7 = Н; М = CO. Кчувств 12, Тсраб 4 мин, Твосст 11-13 мин.

Технико-экономические преимущества предлагаемого изобретения в сравнении с прототипом состоят в повышении его чувствительности к галогенам в области микроконцентраций, равных ПДК рабочей зоны, Порог чувствительности к галогенам для датчика по прототипу составляет 3 мг/м, датчик по данному изобретению позволяет уверенно обнаруживать галогены в воздухе на уровне 1 мг/м и ниже. Датчик по данноз му изобретению обладает также меньшей стоимостью, т.к, позволяет отказаться от использования золотосодержащей пасты, Использование изобретения для контроля воздуха на предприятиях, где возможно появление в воздухе галогенов, позволяет улучшить технику безопасности работающего персонала и охрану окружающей среды.

Формула изобретения

Датчик загазованности воздуха галогенами. содержащий диэлектрическую подложку, на которой расположены под5 ключенные к источнику измерительного напряжения и измерителю тока металлические электроды и нанесенный на эти электроды полупроводниковый слой. о т л и ч а юшийся тем, что. с целью повышения

10 чувствительности датчика к галогенам в области их микроконцентраций, равных ПДК рабочей зоны, полупроводниковый слой выполненн из 6,7,13,14-дибензо-1,5,8,12-тетрааза-1,8-ди Н-14-аннулена и его комплексов

15 с двухвалентными металлами общей формулы R 2 р

Ъ

Rs

N 7 7

R(2

ГдЕ Я1 — ВЗ = R4= В5= Вб= т 1 = Н;

К2 — Н, С2Н5, Сбн5:

25 М вЂ” 2Н. Си, Со. Ni,