Датчик микропримесей аммиака

Авторы патента:

G01N27/125 - Исследование или анализ материалов с помощью электрических, электрохимических или магнитных средств (G01N 3/00-G01N 25/00 имеют преимущество; измерение переменных электрических или магнитных величин и исследование электрических или магнитных свойств материалов G01R)

G01N27/12 - твердого тела в зависимости от абсорбции текучей среды, твердого тела; в зависимости от реакции с текучей средой

Владельцы патента RU 2772443:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" (RU)

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей аммиака. Датчик микропримесей аммиака содержит полупроводниковое основание и подложку, при этом полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки твердого раствора состава (CdS)_0,67(CdTe)_0,33, нанесенной на подложку, выполненную в виде электродной площадки пьезокварцевого резонатора. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности и технологичности изготовления датчика. 3 ил.

Изобретение относится к области газового анализа, в частности, к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей аммиака. Изобретение может быть использовано для решения задач экологического контроля.

Известен датчик (детектор) по теплопроводности, действие которого основано на различии между теплопроводностью паров вещества и газа-носителя (Вяхирев Д.А., Шушукова А.Ф. Руководство по газовой хроматографии. М.: Высш.школа, 1987. – 287с.) Однако, чувствительность такого датчика (детектора) ограничивается на вещества с теплопроводностью, близкой к теплопроводности газа-носителя. Например, при использовании этого датчика для анализа аммиака, точность определения невысока.

Известен также датчик (Будников Г.К. Что такое химические сенсоры// Соровский образовательный журнал. 1998, № 3. С.75), позволяющий определять содержание аммиака с большей чувствительностью. Однако, он сложен по конструкции и механизму получения отклика на присутствие определяемого компонента: включает в качестве преобразователя-полупроводника оксид металла (SnO₂, In₂O₃, Nb₂O₅)и нанесенный на его поверхность адсорбционный слой специального материала, дающий названный отклик. Для получения отклика необходимы такие дополнительные операции, как нагревание оксида до 200-400 °С, так как при комнатной температуре он является диэлектриком и не проводит электрический ток, хемосорбция на нагретой поверхности кислорода воздуха, сопровождающаяся образованием отрицательно заряженных ионов О₂^–, О^– и взаимодействием последних с определяемым газом (его окислением). Таким образом, электропроводность полупроводникового (оксидного) слоя в воздухе определяется не непосредственно содержанием определяемого газа, а степенью заполнения поверхности хемосорбированным кислородом, которая, в свою очередь, изменяется пропорционально концентрации определяемого газа.

Ближайшим техническим решением к изобретению является датчик влажности газов, состоящий из полупроводникового основания, выполненного в виде поликристаллической пленки селенида цинка, легированного арсенидом галлия, с нанесенными на ее поверхность металлическими электродами и непроводящей подложки (Патент № 2161794, М. ПК.G 01 N 27/ 12, опубликовано 10.01.2001).

Недостатком этого известного устройства является его недостаточная чувствительность при контроле микропримесей аммиака. Кроме того, конструкция датчика предполагает при его изготовлении операцию напыления металлических электродов, что является трудоемкой операцией.

Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности датчика при контроле микропримесей аммиака и повышение технологичности изготовления датчика.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном газовом датчике, содержащем полупроводниковое основание и подложку, согласно заявляемому изобретению, полупроводниковое основание выполнено в виде поликристаллической пленки твердого раствора состава (CdS)_0,67(CdTe)_0,33, а подложка – в виде электродной площадки пьезокварцевого резонатора.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлены на фиг. 1 – конструкция заявляемого датчика, на фиг. 2 – кривая зависимости величины адсорбции аммиака от температуры, на фиг. 3 – градуировочная кривая зависимости изменения частоты колебания пьезокварцевого резонатора с нанесенной полупроводниковой пленкой (∆f)в процессе адсорбции при комнатной температуре от начального давления NH₃ (P_NH3). Последняя наглядно демонстрирует его чувствительность.

Датчик состоит из полупроводникового основания 1, выполненного в виде поликристаллической пленки твердого раствора состава (CdS)_0,67(CdTe)_0,33, нанесенной на электродную площадку 2 пьезокварцевого резонатора 3.

Принцип работы такого датчика основан на адсорбционно-десорбционных процессах, протекающих на полупроводниковой пленке, нанесенной на электродную площадку пьезокварцевого резонатора, и вызывающих изменение его массы, а соответственно частоты колебаний ∆f.

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 аммиака газ. При контакте пропускаемого газа с поверхностью полупроводниковой пленки твердого раствора состава (CdS)_0,67(CdTe)_0,33происходит избирательная адсорбция молекул NH₃, увеличение массы композиции «пленка – кварцевый резонатор» и изменение частоты колебания последнего. По величине изменения частоты с помощью градуировочных кривых можно определить содержание аммиака в исследуемой среде.

Из анализа приведенной на фиг.3 типичной градуировочной кривой, полученной с помощью заявляемого датчика и выражающей зависимость ∆f от содержания аммиака (P_NH3), следует: заявляемый датчик при существенном упрощении технологии его изготовления позволяет определять содержание аммиака с чувствительностью, в несколько раз превышающую чувствительность известных датчиков.

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. Кроме того, исключается операция напыления на полупроводниковое основание металлических электродов, что повышает технологичность изготовления датчика.

Конструкция заявляемого датчика позволяет также улучшить и другие его характеристики: быстродействие, регенерируемость, способность работать не только в статическом, но и динамическом режиме.

Датчик микропримесей аммиака, содержащий полупроводниковое основание и подложку, отличающийся тем, что полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки твердого раствора состава (CdS)_0,67(CdTe)_0,33, нанесенной на подложку, выполненную в виде электродной площадки пьезокварцевого резонатора.

Изобретение относится к устройствам для неразрушающего контроля магистральных трубопроводов на основе вихретоковой дефектоскопии. Технический результат заключается в повышении точности дефектоскопии.

Гигрометр // 2771917

Предлагаемое изобретение относится к области аналитического приборостроения и может быть использовано в кулонометрических гигрометрах, предназначенных для измерения объемной доли влаги в газах. Предложен гигрометр, содержащий штуцер ВХОД ГАЗА, постоянное пневмосопротивление, стабилизатор давления «до себя», кулонометрическую ячейку, электронную схему управления, штуцер ВЫХОД ГАЗА, ручку регулировки расхода газа через кулонометрическую ячейку.

Экспресс-способ определения цефтриаксона в плазме крови и смешанной слюне больных covid-19 // 2771851

Изобретение относится к медицине, а именно к аналитической химии, ионометрии, и может быть использовано для определения цефтриаксона в смешанной слюне и плазме крови. Осуществляют осаждение, удаление белков и форменных элементов, построение и определение концентраций антибиотика по градуировочному графику ЭДС, мВ.

Способ и устройство контроля концентрации газов в воздухе // 2771786

Способ и устройство контроля концентрации газов в воздухе относится к средствам мониторинга окружающей среды, а именно к средствам контроля концентрации газов в окружающем воздухе. Задача изобретения состоит в контроле концентрации газов в воздухе в реальных условия при наличии широкого спектра газов.

Способ мониторинга динамики развития грибной болезни земляники садовой // 2769994

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано для мониторинга и раннего обнаружения грибных болезней садовых культур непосредственно на их плантациях, при проведении мероприятий по их защите. Согласно заявленному способу на одном растении для определения реактивных сопротивлений выбирают одну здоровую листовую пластинку одного тройчатополостного листа растения, на которую перпендикулярно от центральной жилки налагают две идентичные тетраполярные электродные системы с двумя токовыми и двумя измерительными электродами.

Устройство фиксации положения и размеров малоразмерных металлических включений в изделиях из непроводящих материалов // 2766423

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля для фиксации положения и измерения размеров малоразмерных металлических включений (ММВ). Устройство фиксации положения и размеров малоразмерных металлических включений в изделиях из непроводящих материалов снабжено дополнительным вихретоковым преобразователем, идентичным первому вихретоковому преобразователю, выходы измерительных катушек которого соединены с соответствующими входами первого коммутатора, и снабжено дополнительным коммутатором, первый и второй выходы которого соединены с соответствующими входами вихретоковых преобразователей, являющимися входами возбуждающих катушек, а вход дополнительного коммутатора соединен с выходом генератора гармонических колебаний, при этом в микропроцессоре реализован алгоритм определения положения и размеров малоразмерных металлических включений посредством фиксации значений величин сигналов максимального вносимого напряжения Umax и минимального вносимого напряжения Umin и сравнения их со значениями из набора плоскостей состояния, находящегося в памяти микропроцессора.

Способ изготовления гибкого датчика влажности // 2764380

Изобретение может найти применение в изготовлении широкого спектра гибких электронных приборов и изделий, в частности датчиков влажности резистивного типа. Способ изготовления гибкого датчика влажности включает создание мультиграфеновой пленки на гибкой подложке, на которой формируют электропроводящую структуру, при этом в качестве гибкой подложки используют участок ткани, предварительно обработанный адгезионным составом, для чего ткань пропитывают в растворе адгезионного состава, например водном растворе бычьего сывороточного альбумина, и просушивают при комнатной температуре до получения постоянной массы, например, в течение 18±1 часов, после чего на поверхности подложки осаждают слои оксида графена путем окунания подложки с адгезионным слоем в водной суспензии оксида графена, предварительно подвергнутой ультразвуковому воздействию, и последующей сушки при комнатной температуре до получения постоянной массы, например, не менее 12 часов и восстанавливают мультиграфеновую пленку в парах гидразина гидрата в герметичной емкости при температуре 60±5°С в течение 60±10 мин с последующей сушкой при комнатной температуре до получения постоянной массы, например, не менее 12 часов.

Состав мембраны ионоселективного электрода для определения ионов свинца // 2762370

Изобретение относится к ионометрии, а именно к разработке составов мембран с ионной проводимостью для ионоселективных электродов, избирательных к ионам свинца. Состав мембраны ионоселективного электрода для определения ионов свинца включает поливинилхлорид в качестве полимерной матрицы, дибутилфталат в качестве пластификатора, липофильную добавку и электродоактивный компонент, при этом в качестве липофильной добавки используют дигидрат тетракис(4-фторфенил)бората натрия, в качестве электродоактивного компонента - 1-(метоксидифенилфофорил)-2-дифенилфосфорилбензол, при следующих соотношениях мембранных компонентов, мас.

Способ определения объемной доли водорода в газах и устройство его реализующее // 2761936

Изобретение относится к измерительной технике, в частности к устройству и способу определения объемной доли водорода в газах. Устройство определения объемной доли водорода в газах содержит анализатор водорода, состоящий из электрохимического датчика водорода, размещенного в проточной ячейке и подключенного к блоку преобразовательному, осуществляющему преобразование тока датчика в выходной сигнал анализатора, пропорциональный парциальному давлению водорода, при этом устройство содержит генератор водорода, соединенный с поглотителем остаточного кислорода, выход которого соединен с одним из входов переключателя потоков, второй вход которого является входом всего устройства, а выход соединен с входом устройства выравнивания температуры и влажности анализируемого и эталонного газов, выход которого подключен к входу проточной ячейки с электрохимическим датчиком водорода, при этом выход блока преобразовательного соединен с блоком анализа, а управляющие входы переключателя потоков и блока анализа соединены с соответствующими выходами блока управления.

Аналитическое устройство для анализа выдыхаемого воздуха // 2761078

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аналитическому устройству (2), предназначенному для анализа выдыхаемого воздуха пациента (8) для контроля наркоза пациента (8) во время медицинского вмешательства. Устройство (2) сконфигурировано таким образом, что оно определяет в выдыхаемом воздухе содержание анализируемого вещества, содержащегося в выдыхаемом воздухе пациента (8).

Беспилотный комплекс химической разведки грунта // 2766308

Изобретение относится к аналитической химии, а именно к измерительным устройствам, оснащенным беспилотным летательным аппаратом (БПЛА), позволяющим дистанционно идентифицировать и количественно определять в грунте летучие вещества различной природы, в том числе отравляющие. Беспилотный комплекс содержит БПЛА мультироторного типа, видеокамеру, связанную с пультом управления оператора, газоанализатор, модуль связи с оператором, аналитическую камеру, модуль питания газоанализатора, модули для считывания информации и управления питанием газоанализатора.