Датчик монооксида углерода

 

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам для регистрации и измерения содержания монооксида углерода. Технический результат изобретения - повышение чувствительности датчика, снижение его рабочей температуры. Сущность: в полупроводниковом газовом датчике, содержащем полупроводниковое основание с нанесенными на его поверхность металлическими электродами, основание выполнено из поликристаллической пленки антимонида индия, легированного селенидом цинка. 3 ил.

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания оксида углерода в различных газах.

Известен датчик (детектор) по теплопроводности, действие которого основано на различии теплопроводностей паров вещества и газа-носителя [1]. Однако такой датчик (детектор) чувствителен только к веществам с теплопроводностью, близкой к теплопроводности газа-носителя.

Наиболее близким техническим решением к изобретению является полупроводниковый газовый датчик на основе оксида индия (Jn₂O₃), легированного оксидами щелочных металлов [2]. Он позволяет детектировать 6,7-0,05 Па СО во влажном воздухе при 300^oС.

Недостатком известного устройства является недостаточная чувствительность для контроля содержания оксида углерода, высокая рабочая температура - 300^oС и трудоемкость его изготовления, предусматривающего легирование оксида индия оксидами щелочных металлов.

Задачей изобретения является создание датчика, характеризующегося повышенной чувствительностью и технологичностью его изготовления и позволяющего определять содержание микропримесей монооксида углерода в газовых смесях при комнатной температуре.

Поставленная задача решена за счет того, что в известном полупроводниковом газовом датчике, содержащем полупроводниковое основание с нанесенными на его поверхность металлическими электродами, основание выполнено из поликристаллической пленки антимонида индия, легированного селенидом цинка.

Повышение чувствительности и снижение рабочей температуры заявляемого датчика по сравнению с известным датчиком [2] иллюстрируется чертежом, где на фиг. 1 представлена конструкция датчика, на фиг. 2 приведена кривая зависимости величины адсорбции монооксида углерода от температуры, на фиг.3 - градуировочная кривая зависимости изменения электропроводности датчика в условиях адсорбции (Δσ_s) от начального давления СО (Р_СО) Датчик состоит из полупроводникового основания 1, выполненного в виде поликристаллической пленки антимонида индия, легированного селенидом цинка, металлических электродов 2 и непроводящей подложки 3 (фиг. 1).

Принцип работы датчика основан на одновременном изменении массы (пропорциональном изменению частоты собственного колебания пьезокварцевого резонатора Δf) и электропроводности полупроводниковой пленки при адсорбции СО.

Работа датчика базируется на определении изменения электропроводности полупроводниковой пленки (Δσ_s) при адсорбции СО. По величине изменения электропроводности с помощью градуировочных кривых можно определить содержание монооксида углерода в исследуемой среде.

Как следует из анализа кривых, представленных на фиг. 2, 3, заявляемый объект позволяет определять содержание монооксида углерода (в газовых средах) с более высокой (~ в 4 раза) чувствительностью. Так, предельная чувствительность устройства прототипа при 300^oС составляет 6,7-0,05 Па, а чувствительность заявляемого датчика уже при комнатной температуре составляет 0,005 Па, т. е. отпадает необходимость нагревать датчик и работать при высоких температурах.

Таким образом, применение поликристаллической пленки антимонида индия, легированного селенидом цинка, позволило повысить чувствительность датчика, понизить его рабочую температуру.

Источники информации 1. Вяхирев Д.А., Шушукова А.Ф. Руководство по газовой хроматографии. М.: Высш. школа, 1987.

2. Yam aura Hiroyuki, Tarn aki, Jun, Moriya Koji, Miura Norio, Yamazoe Noboru//J.E. Electrochem Soc. -1996. - 143, N 2, p. 36-37.

Формула изобретения

Газовый датчик, содержащий полупроводниковое основание с нанесенными на его поверхность металлическими электродами, отличающийся тем, что основание выполнено в виде поликристаллической пленки антимонида индия, легированного селенидом цинка.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3