Датчик угарного газа

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей оксида углерода, и может быть использовано для экологического мониторинга. Датчик согласно изобретению содержит полупроводниковое основание и подложку. Полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки твердого раствора состава (CdTe)0,35(CdS)0,65, нанесенной на непроводящую подложку. Датчик при существенном упрощении технологии его изготовления позволяет определять содержание оксида углерода с чувствительностью, в несколько раз превышающей чувствительность известных датчиков. 3 ил.

 

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей оксида углерода. Изобретение может быть использовано в экологии.

Известен датчик (детектор) по теплопроводности, действие которого основано на различии теплопроводности паров вещества и газа-носителя (Вяхирев Д.А., Шушукова А.Ф. Руководство по газовой хроматографии. М.: Высш.школа, 1987. – 287с.) Однако такой датчик (детектор) чувствителен только к веществам с теплопроводностью, близкой к теплопроводности газа-носителя.

Известен также полупроводниковый газовый датчик на основе оксида индия (In2O3), легированного оксидами щелочных металлов (Yamaura Hiroyuki, Tamaki Jun, Moriya Koji, Miura Norio, Yamazoe Noboru //J. Electrochem.Soc. – 1996. – V. 43. N 2. P.36-37). Он позволяет детектировать 6,7 – 0,05 Па СО во влажном воздухе при 300 ˚С.

Недостатком данного устройства является недостаточная чувствительность датчика для контроля содержания оксида углерода, высокая рабочая температура – 300 ˚С и трудоемкость изготовления.

Ближайшим техническим решением к изобретению является газовый датчик влажности газов, состоящий из поликристаллической пленки антимонида индия, легированного селенидом цинка, с нанесенными на ее поверхность металлическими электродами, и непроводящей подложки (Патент РФ № 2206083, М. ПК. G 01 N 27/ 12, опубликовано 10.01.2007г.).

Недостатком известного устройства является его недостаточная чувствительность при контроле микропримесей оксида углерода. Кроме того, конструкция датчика предполагает при его изготовлении операции напыления металлических электродов и прямых адсорбционных измерений, что является трудоемкой операцией.

Техническим результатом изобретения является создание датчика, позволяющего, при повышенной чувствительности и технологичности его изготовления, определять содержание микропримесей оксида углерода в газовых смесях при комнатной температуре.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном газовом датчике, содержащем полупроводниковое основание с нанесенными на его поверхность металлическими электродами и непроводящую подложку, согласно изобретению, полупроводниковое основание выполнено в виде поликристаллической пленки твердого раствора на основе теллурида и сульфида кадмия состава (CdTe)0,35(CdS)0,65, нанесенной на непроводящую подложку. При этом исключаются операции нанесения на полупроводниковое основание металлических электродов и трудоемких прямых адсорбционных измерений.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где представлены

на фиг. 1 представлена конструкция заявляемого датчика;

на фиг. 2 – кривые зависимости величины рН изоэлектрического состояния поверхности (рНизо) полупроводников системы CdTe – CdS, экспонированных в инертном газе (а) и в атмосфере оксида углерода (б), от состава;

на фиг. 3 изображена градуировочная кривая зависимости изменения рН изоэлектрического состояния поверхности (∆рНизо) полупроводникового основания в процессе адсорбции при комнатной температуре от начального давления СО (PСО). Последняя наглядно демонстрирует его чувствительность.

Датчик состоит из полупроводникового основания 1, выполненного в виде поликристаллической пленки твердого раствора на основе теллурида и сульфида кадмия состава (CdTe)0,35(CdS)0,65, и непроводящей подложки 2 (фиг. 1).

Принцип работы такого датчика основан на адсорбционно-десорбционных процессах, протекающих на полупроводниковой пленке, нанесенной на непроводящую подложку, и вызывающих изменение рН изоэлектрического состояния, а соответственно силы активных центров ее поверхности.

Работа датчика осуществляется следующим образом.

Датчик помещают в находящуюся при комнатной температуре камеру (ею может быть обычная стеклянная трубка), через которую пропускают (или в которой выдерживают) анализируемый на содержание оксида углерода газ. При контакте пропускаемого газа с поверхностью полупроводниковой пленки (CdTe)0,35(CdS)0,65 происходит избирательная адсорбция молекул CO и изменение рН изоэлектрического состояния поверхности пленки (∆рНизо). По величине изменения рН изоэлектрического состояния поверхности с помощью градуировочных кривых можно определить содержание оксида углерода в исследуемой среде.

Из анализа приведенной на фиг.3 типичной градуировочной кривой, полученной с помощью заявляемого датчика и выражающей зависимость ∆рНизо от содержания оксида углерода (PСО), следует: заявляемый датчик при существенном упрощении технологии его изготовления позволяет определять содержание оксида углерода с чувствительностью, в несколько раз превышающую чувствительность известных датчиков. Существенное упрощение технологии изготовления датчика обусловлено исключением операций нанесения на полупроводниковое основание металлических электродов и трудоемких измерений адсорбции.

Малые габариты устройства (рабочий объем менее 0,2 см3) в сочетании с малой массой пленки – адсорбента позволяют снизить постоянную датчика по времени до 10 – 20 мс.

Конструкция заявляемого датчика позволяет при повышенной чувствительности и технологичности его изготовления, определять содержание микропримесей оксида углерода в газовых смесях при комнатной температуре, а также улучшить и другие его характеристики: быстродействие, регенерируемость, способность работать не только в статическом, но и динамическом режиме.

Датчик угарного газа, содержащий полупроводниковое основание и подложку, отличающийся тем, что полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки твердого раствора теллурида и сульфида кадмия состава (CdTe)0,35(CdS)0,65, нанесенной на непроводящую подложку.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к области материаловедения. Способ наблюдения за магнитным полем объема материала для определения свойств заготовки при возбуждении объема материала заготовки, в котором регистрируют магнитное поле объема материала как функцию времени и частоты с высокой разрешающей способностью по частоте, причем осуществляют механическое или тепловое возбуждение.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам и способам выявления примесей в трансмиссионном масле и определения степени его загрязненности. Предложено устройство для оперативного контроля качества трансмиссионного масла, содержащее пластину из диэлектрического материала, на которой расположен датчик 1, чувствительный элемент которого выполнен в виде планарной катушки Теслы, подключенный либо к измерителю индуктивности 2 в лабораторных условиях, либо к преобразователю в полевых, при этом устройство устанавливается непосредственно в механизм трансмиссии для оперативного контроля состояния трансмиссионного масла.

Изобретение относится к области анализа почв, в частности к техническому анализу сельскохозяйственных или садовых почв. В частности, изобретение относится к сенсорному устройству для анализа почвы in situ, способу анализа почвы in situ и устройству, настроенному для выполнения способа анализа почвы, причем указанное устройство совместно и во взаимодействии с одним или более из указанных сенсорных устройств представляет собой систему для анализа почвы in situ.

Изобретение относится к области исследования и экспертизы пожаров и может быть использовано для установления очага пожара в помещении и путей распространения горения. Согласно предлагаемому способу определяют вероятную зону местоположения очага пожара в помещении, измеряют значение силы тока размагничивания металлических изделий, расположенных в вероятной зоне местоположения очага пожара, определяют наименьшее значение силы тока размагничивания, определяют фактическое значение индивидуального показателя степени термического повреждения для каждого из металлических изделий как отношение наименьшего значения силы тока размагничивания к значению силы тока размагничивания каждого из металлических изделий, проводят математическое моделирование динамики пожара в вероятной зоне местоположения очага пожара, определяют значение температуры каждого из металлических изделий, определяют наибольшее значение температуры, определяют расчетное значение индивидуального показателя степени термического повреждения для каждого из металлических изделий как отношение значения температуры каждого из металлических изделий к наибольшему значению температуры, определяют наименьшее значение суммы квадратов значений разностей фактических и расчетных значений индивидуальных показателей степени термического повреждения среди всех возможных вариантов расположения очага пожара в помещении, выбирают местоположение очага пожара в помещении как соответствующий этому значению один из возможных вариантов расположения очага пожара в помещении.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ оперативного определения жизненного состояния посевов озимой пшеницы включает измерение электросопротивлений растительной ткани, причем электросопротивления растительной ткани измеряются возле узла кущения на двух частотах и определяют коэффициент жизненного состояния как отношение электросопротивления растительной ткани, измеренного на низкой частоте 10 Гц или 1000 Гц, к электросопротивлению растительной ткани, измеренному на высокой частоте 500 Гц или 10000 Гц, при их соотношении соответственно 1/50 или 1/10.

Изобретение относится к области измерительной техники, в частности к устройствам и способам выявления примесей в трансмиссионном масле и определения степени его загрязненности. Предложен способ оперативного контроля качества трансмиссионного масла, заключающийся в том, что наличие металлических частиц износа узлов трансмиссии в исследуемом масле фиксируется планарной катушкой Теслы, при этом индуктивность планарной катушки Теслы изменяется в зависимости от количества металлических частиц в трансмиссионном масле.

Изобретение относится к способу и устройству измерения влажности материалов и предназначено для непрерывного измерения абсолютной влажности сыпучего материала, транспортируемого на конвейерной ленте. Способ динамического измерения абсолютной влажности потока сыпучего материала заключается в том, что в потоке сыпучего материала формируют измерительную базу, для этого в заданном объеме разделяют исходный поток сыпучего материала на два равнонаправленных потока, в пределах заданной точности, равных друг другу по габаритным размерам, которые предварительно определяют экспериментальным путем исходя из условия обеспечения наилучшей гидродинамики обтекания измерительной базы сыпучим материалом и обеспечения ее максимальной чувствительности к влажности, после чего на границе раздела полученных равнонаправленных потоков создают электрический потенциал заданной величины, а на их внешних границах создают потенциал нулевой величины, затем измеряют электрическую энергию, накапливаемую измерительной базой за счет движения в ней сыпучего материала, по величине измеренной электрической энергии находят абсолютную влажность исходного потока сыпучего материала, при этом используют градуировочную зависимость электрической энергии от абсолютной влажности, которую для данной измерительной базы предварительно получают с помощью одного из наиболее точных стационарных способов измерения абсолютной влажности.

Описаны устройства, системы и способы обнаружения и предоставления предупреждения касательно наличия жидкостного загрязнения в линии пневматической сети и/или пневматическом приборе. Устройство для обнаружения жидкости, обнаруживающее жидкостное загрязнение в пневматической сети и предоставляющее его индикацию, содержит: корпус; электронный датчик содержания влаги, расположенный в указанном корпусе и выполненный с возможностью соединения с пневматической сетью и обнаружения наличия жидкости в указанной пневматической сети; и устройство беспроводной передачи данных, расположенное в указанном корпусе и выполненное с возможностью передачи данных от электронного датчика содержания влаги в узел передачи данных компьютерной сети предприятия.

Группа изобретений относится к области сенсорной техники и нанотехнологий, в частности к изготовлению газовых сенсоров и газоаналитических мультисенсорных линеек хеморезистивного типа. Газовый детектор включает диэлектрическую подложку, расположенные на подложке компланарные полосковые электроды, терморезисторы и нагреватели, при этом по меньшей мере часть поверхности электродов и подложки между электродами покрыты слоем газочувствительного материала, у которого при комнатной температуре изменяется сопротивление под воздействием примесей органических паров или паров воды в окружающем воздухе.

Изобретение относится к твердому электролиту для измерения активности таллия в газовой фазе методом потенциометрического электрохимического анализа, технологии его изготовления, а также для измерения активности таллия в газовой фазе методом потенциометрического электрохимического анализа, которое, в частности, может быть использовано для мониторинга активности в высокотемпературном паре при проведении операции насыщения парами таллия таллиевых высокотемпературных сверхпроводников (Tl ВТСП).

Группа изобретений относится к области сенсорной техники и нанотехнологий, в частности к изготовлению газовых сенсоров и газоаналитических мультисенсорных линеек хеморезистивного типа. Газовый детектор включает диэлектрическую подложку, расположенные на подложке компланарные полосковые электроды, терморезисторы и нагреватели, при этом по меньшей мере часть поверхности электродов и подложки между электродами покрыты слоем газочувствительного материала, у которого при комнатной температуре изменяется сопротивление под воздействием примесей органических паров или паров воды в окружающем воздухе.
Наверх