DE69401347T2

DE69401347T2 - Sensor

Info

Publication number: DE69401347T2
Application number: DE69401347T
Authority: DE
Inventors: Edward Williams
Original assignee: Keele University
Current assignee: Keele University
Priority date: 1993-03-30
Filing date: 1994-03-29
Publication date: 1997-07-10
Anticipated expiration: 2014-03-30
Also published as: JPH08511866A; WO1994023289A1; GB9406198D0; US5629474A; DE69401347D1; GB2276726A; EP0692093B1; EP0692093A1; GB9306594D0; AU6433294A

Description

Diese Erfindung betrifft einen Sensor für Gase und Dämpfe. Er kann beispielsweise verwendet werden, um Kohlenmonoxid oder Wasserdampf zu erfassen. Zweckmäßigerweise ist die Erfindung unten mit besonderem Bezug auf die Erfassung von Kohlenmonoxid beschrieben, es sei aber angemerkt, daß deren Schutzumfang auf nicht eingeschränkt sein soll.
Die Erfassung von Kohlenmonoxid ist bei einer Anzahl von verschiedenen Umständen erforderlich. Beispielsweise wird Kohlenmonoxid emittiert, wenn ein Feuer zu schwelen beginnt, und kann tödlich wirken, bevor das Feuer sich auszubreiten beginnt Die meisten kommerziell erhältlichen Rauchdetektoren basieren auf ein oder zwei Prinzipien:
i) Rauchstreuung reduziert die Lichtintensität von einer lichtemittierenden Diode;
ii) Überwachen der Strahlung von einer radioaktiven Quelle.
In beiden Fällen wird eine beachtliche Rauchquantität benötigt, bevor der Alarm ausgelöst wird und in keinem Fall findet eine Erfassung der frühen Emission von Kohlenmonoxid statt.
Sensoren für Kohlenmonoxid sind früher vorgeschlagen worden und ein gut bekannter Typ basiert auf der Verwendung eines metallischen Halbleiteroxids, gewöhnlich Zinnasche SnO&sub2;. Das Basisprinzip deren Wirkungsweise ist die Tatsache, daß sich der Widerstand einer metallischen Halbleiteroxidschicht in Anwesenheit von Reaktionspartnern, wie beispielsweise organischen Dämpfen, Kohlenmonoxid und sogar Wasserdampf, ändert.
Die US A-4,453,151 offenbart einen Sensor zum Erfassen von H&sub2;S, der aus einer Mischung gefertigt ist, die Metalloxide, Aktivatormittel, Dotierungsstoffe und Bindemittel umfaßt, und dei ein Molekularsiebmaterial enthält, beispielsweise einen Zeolithen, um in dem Produkt in molekularem Maßstab eine Porosität zu schaffen.
Die früher vorgeschlagenen Zinnasche-Sensoren sind jedoch deshalb nicht vollständig erfolgreich gewesen, da sie an Problemen litten, wie beispielsweise einem Mangel an Sensitivität für sehr kleine Mengen des zu erfassenden spezifischen Gases einer Übersensitivität auf Umgebungsbedingungen, z. B. Feuchtigkeit, und einem Mangel an Spezifität im Betrieb. Sie wurden zu leicht durch andere Fremdgase vergiftet und besitzen nach einer anfänglichen Erfassung eine lange Erholungszeit. Daher richtet sich die vorliegende Erfindung darauf, einen verbesserten Sensor mit einer erhöhten Selektivität zu schaffen, der insbesondere für die Erfassung von Kohlenmonoxidemissionen verwendet werden kann und der im Gegensatz zu den meisten früheren Sensoren auch bei Raumtemperatur betriebeit werden kann.
Demgemäß schafft die Erfindung einen Sensor zur Erfassung von GAs- oder Dampfemissionen, der ein Substrat mit einer Schicht aui einer Zusammensetzung umfaßt, die ein metallisches Halbleiteroxid, einen Katalysator und ein Fließmittel zur Induzierung von Porosität in die Oberfläche der Schicht umfaßt, wobei das metallische Halbleiteroxid Indiumoxid oder Zinnasche ist und der Katalysator in der Zusammensetzung in einer Mengen von 3 bis 30 Gew.-% vorliegt.
Die Erfindung schafft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Sensors, wie in Anspruch 10 unten festgelegt ist.
Das Substrat, das ein guter elektrischer Isolator sein sollte, kann beispielsweise aus einer Glas- oder Keramikmaterial- Platte bestehen. Ein Film der Sensorzusammensetzung mit einer Dicke von 100 Nanometern bis 1 mm wird auf dem Substrat vorzugsweise dadurch geformt, daß eine Paste aus dem Oxid, Katalysator und Fließmittel in Wasser auf das Substrat aufgetragen wird und bei einer Temperatur von beispielsweise 500ºC bis 1.000ºC geglüht wird, um eine gehärtete Schicht zu bilden.
Die Verhältnisse der Bestandteile der Deckschichtzusammensetzung können beispielsweise betragen:
Andere Bestandteile können nach Wunsch hinzugefügt werden. Beispielsweise können Additive, die per se gut bekannt sind, um die elektrische Leitfähigkeit der Schicht zu ändern, z. B. in einer Menge von 0,5 bis 5% in Gewichtsverhältnissen hinzugefügt werden.
Der Katalysator wird ausgewählt, um eine Spezifität der Sensitivität des Sensors auf das zu erfassende Gas, beispielsweise Kohlenmonoxid, zu erzeugen. Er besteht vorzugsweise aus Platin, insbesondere in der Form von Platinschwarz, d. h. fein verteiltem Platin, aber auch andere Katalysatoren, z. B. Paladium, Rhodium, Ruthenium, Osmium und Iridium können verwendet werden.
Die Fließhilfe kann beispielsweise aus Kieselgur und Sepiolit ausgewählt werden. Sie besteht vorzugsweise aus Kieselgur (oder Diatomeenerde), das aus einer hydratisierten Siliziumdioxidmasse besteht. Sie schafft eine Oberfläche mit einer verbesserten offenporigen Struktur für den Abtastbereich des Sensors und erhöht den verfügbaren Oberflächenbereich für die Reaktion mit dem zu erfassenden Gas.
Um den verwendbaren Sensor herzustellen, nachdem die Oxidschicht auf das Substrat aufgetragen und darauf geglüht worden ist, kann irgendein geeignetes Mittel verwendet werden, um Elektroden vorzusehen, um die benötigten, durchzuführenden Widerstandsmessungen zu ermöglichen. Somit können beispielsweise Silber-, Aluminium- oder Zinnelektroden auf der Oberfläche des Zinnaschen-Films nach der Maskierung der gewünschten Abschnitte auf dessen Oberfläche ausgebildet werden. Die Elektroden können durch Verdampfung von einem Faden oder einem Schiffchen unter Verwendung eines konventionell bekannten Vakuumsystems aufgebracht werden.
Die Erfindung ist für die Herstellung sowohl von sogenannten "Dickfilm"-Sensoren, als auch "Dünnfilm"-Sensoren geeignet. Im Falle der ersteren beträgt die Filmdicke gewöhnlich ungefahr 1 Mikron bis 1 mm oder mehr, während sie in dem letztgenannten Fall gewöhnlich bis zu ungefähr 1 Mikron beträgt.
Die Dickfilmsensoren der Erfindung sind insbesondere für die Verwendung als Vorrichtungen für relativ niedrige Temperaturen in Umgebungstemperaturmilieus geeignet, und sind beispielweise für die Raucherfassung in Haushaltssituationen und für persönliche, tragbare oder befestigte, Gasdetektoren beispielsweise in Kohlebergwerken geeignet. Dünnfilmsensoren werden gewöhnlich als Hochtemperaturvorrichtungen verwendet und sind beispielsweise für die Prozeßsteuerung und Umgebungsüberwachung in Herstellungsabläufen geeignet, die mit Gasöfen in Verbindung stehen.
Die Dickfilmsensoren der Erfindung sind gegenüber den Dickfilmserisoren nach dem bekannten Stand der Technik besonders dadurch vorteilhaft, daß sie für den Betrieb bei Umgebungstemperaturen verwendet werden können, während gegenwärtige kommerzielle Vorrichtungen bei hohen Temperaturen betrieben werden und so normalerweise eine zusätzliche Energiequelle, z.B. Batterien, benötigen, um die notwendige Erwärmung zu schaffen.
Die Sensoren der Erfindung zeigen den ohmschen Widerstand an und können mit einer konventionellen Widerstandsmeßvorrichtung mit einer Warnvorrichtung angeschlossen werden, die aktiviert wird, wenn sich der Widerstand des Sensors um mehr als eulen vorbestimmten Wert ändert.
Dei Sensor oder zumindest seine chemisch-sensitive Halblei- teroberfläche sollte in einem Gehäuse untergebracht werden, um Licht zu vermeiden - wobei dies bei Sensoren dieses allgemeine Typs eine konventionelle Praxis darstellt. Somit können diese beispielsweise in Gehäusen des Typs untergebracht werden, der konventionell für Rauchdetektoren verwendet wird.
Obwohl nicht beabsichtigt ist&sub1; sich auf irgendeine bestimmte Theorie zu beschränken, wird der Betrieb des Sensors grundsätzlich wie folgt angenommen. Es findet eine Oberflächenreakttion statt, die eine Chemisorption von Sauerstoff, gefolgt durch elne Desorption von Sauerstoff in Anwesenheit von beispielsweise CO-Gas umfaßt. Das CO-Gas wird während der Desorption in CO&sub2; umgewandelt und Elektronen werden freigegeben, so daß der Oberflächenwiderstand abnimmt. Der erhöhte Oberflächenbereich des Sensors der Erfindung verbessert die Wirksamkeit des Sensors als Folge der induzierten Porosität sehr (wobei die Porosität das Verhältnis des Porenraumvolumens zum Gesamtvolumen darstellt). Es wird auch angenommen, daß Wasserdampf bei den Oberflächenreaktionen eine Rolle spielen kann und so seine Anwesenheit beispielsweise bei normalen Feuchtigkeitszuständen von bis zu 90% relativer Feuchtigkeit für die maximale Sensitivität benötigt wird.
Die Sensoren der Erfindung besitzen eine hohe Sensitivität Sie können weniger als 10 ppm Kohlenmonoxid in Luft oder Stickstoff erfassen. Sie sind sehr spezifisch und reagieren, im Gegensatz gezeigt ist, deutlich auf Kohlenmonoxidemissionen im Gegensatz zu einer Vielzahl von anderen Gasen. Sie sind stabil und reproduzierbar, und besitzen im Vergleich zu bekannten ähnlichen Vorrichtungen eine lange Lebensdauer. Sie können kommerziell mit relativ niedrigen Kosten hergestellt werden und können relativ zu vergleichbaren Vorrichtungen, die gegenwärtig erhältlich sind, eine verringerte Größe besitzen.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun nur beispielhaft beschrieben:

BEISPIEL 1

Ein Dickfilmsensor wurde wie folgt gefertigt. Glassubstrate von ungefähr 2,5 x 3,75 cm wurden auf die Größe von Glasmikroskop-Objektträgern geschnitten. Die Substrate wurden gereinigt, um Staub, fettige Ablagerungen und andere Fremdstoffe Spülen in Aceton und dann Wasser zu entfernen, worauf ein Trocknen folgte. Die gereinigten trockenen Substrate wurden in einer Verdampfungsschale angeordnet.
Eine Sensorzusammensetzung wurde durch gründliches Mischen der folgenden Bestandteile gefertigt:
Dann wurden der Mischung 50 ml destilliertes Wasser hinzugefügt und gerührt, bis das gesamte Pulver dispergiert war, um eine feine Aufschlämmung zu bilden.
Die Aufschlämmung wurde über die gereinigten Glassubstrate gegossen, und das Wasser langsam abdestilliert, wobei eine Dickfilmablagerung der Sensorzusammensetzung auf jedem Substrat zurückgelassen wurde. Die Schicht war ungefähr 0,1 mm dick.
Es war erforderlich, die so geformte Deckschicht zu glühen, um sie von einer weichen Pulverkonsistenz in eine feste, harte Schicht umzuwandeln, die fest an dem Substrat befestigt ist. Dies wurde in einem Ofen bei ungefähr 700ºC für ungefähr eine halbe Stunde durchgeführt, worauf die Probe danach allmählich abgekühlt wurde.
Dann wurden Zinnelektroden unter Verwendung einer Vakuumaufdampfungsmaschine auf den Oberflächen der geglühten Beschichtungen aufgedampft.
Dann wurden die Oberflächen der beschichteten Proben durch einen Streifen eines PCB-Bandes, das 0,5 mm breit ist, maskiert das entlang ihrer Länge zentral befestigt wurde. Die maskierten Proben wurden dann in der Kammer der Vakuumbeschichtungsvorrichtung angeordnet und, als ein Vakuum von ungefähr 1 x 10&supmin;&sup6; Torr (1,333 x 10&supmin;&sup4; Newton / Quadratmeter) erreicht war, wurde Zinn, das in einem Molybdän-Schiffchen angeordnet wurde, durch das Strom geleitet wurde&sub1; verdampft und auf die Proben aufgedampft.
Die Produkte waren Dickfilmsensoren mit einer sich zentral erstreckenden freigelegten Sensoroberfläche zwischen der aufgedampften Zinnelektrode.

BEISPIEL 2

Die Dünnfilmsensoren wurden durch Herstellen der Trockenpulver-Sensorzusammensetzung, wie sie in Beispiel 1 beschrieben ist, gefertigt. Das Pulver wurde dann mit einer kleinen Menge destilliertem Wasser gemischt, um eine steife Paste zu bilden, die über ein 5 cm x 5 cm großes Aluminiumtarget aufgetragen wurde. Es wurde zugelassen, daß die Mischung an Luft für ungefähr 12 Stunden trocknet, dann wurde das Target in einen größeren Target, das einen Durchmesser von 20 cm besitzt, für die Befestigung in einem Sputtersystem angeordnet.
Es wurden wiederum Glasobjektträger als Substrate, wie für den Dickfilmsensor, verwendet und die Beschichtung wurde wie folgt ausgeführt:--
Alle Filme wurden durch HF-Sputterablagerung unter Verwendung eines (CVC 601 Sputterablagerungssystems erzeugt. Die Kammer besitzt einen Basisdruck von ungefähr 2 x 10&supmin;&sup7; Torr (2,666 x 10&supmin;&sup5; Newton / Quadratmeter) und wird auf einer drehbaren Wendevorrichtung zum Anbringen und Bewegen der Glassubstrate befestigt. Die verwendeten Prozeßgase bestanden aus Argon und Sauerstoff mit Partialdrücken von 6 m Torr (0,8 Newton / Quadratmeter) bzw. 2 m Torr (0,2666 Newton / Quadratmeter). Das HF-Leistungsniveau zum Aufrechterhalten des Sputterplasmas betrug bei Raumtemperatur 0,04 kW. Der Sputterprozeß wurde für eine Zeitdauer von 60 Minuten ausgeführt.
Die so hergestellten beschichteten Substrate besaßen eine Schichtdicke von 100 nm.
Nachdem die Markierung wie in Beispiel 1 ausgeführt worden war, wurden Aluminiumelektroden auf den Oberflächen der beschichteten Substrate aufgedampft.
Die Elektroden wurden unter Verwendung der Sputtertechnik aufgedampft.
Die Dickfilmsensoren, die wie in Beispiel 1 oben beschrieben gefertigt wurden, wurden getestet, wie unten ausführlich beschrieben ist, um ihre Selektivität und Sensitivität aufzuzeigen wie unten unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben ist, in welchen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung in perspektivischer Ansicht eines Sensors der Erfindung ist;
Fig. 2 ein Widerstandsdiagramm eines Sensors der Erfindung und der CO-Konzentration gegenüber der Zeit bei einer simulierten Feuersituation bei Raumtemperatur ist;
Fig. 3 ein Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Durchschnittsrate der Widerstandsänderung und dem Anfangswiderstand bei Raumtemperatur zeigt;
Fig. 4 ein Schaltungsdiagramm für die Messung der Anderungsrate von drei CO-Sensoren in einem Sensorsystem ist; und
Fig. 5 die Änderungsrate der Sensorreaktion auf die Aussetzung an eine Vielzahl von Chemikalien verglichen mit CO zeigt.
In Fig. 1 besitzt ein Sensor 10 der Erfindung eine Substratglasschicht 11, auf der eine Schicht 12 ausgebildet worden ist, die aus einem metallischen Halbleiteroxid, einem Katalysator und einem Fließmittel gebildet wird. Die Oberfläche der Schicht 12 ist porös. Die Elektroden 13 sind auf der Oberfläche der Schicht 12 aufgedampft worden.
Der Sensorwiderstand wurde unter Verwendung eines Keithley- 618-Elektrometers gemessen und der Widerstand R&sub0; der Sensoren der Erfindung lag, bevor sie CO ausgesetzt wurden, im Bereich von 100 kΩ bis 30 MΩ. Der Widerstand wurde während einer simulierten Feuersituation überwacht, in welcher der Sensor in einer abgedichteten Kammer mit einem Volumen von 0,5 m³ angeordnet war; trockene Holzspäne wurden in der Kammer unter Verwendung eines Filaments erwärmt, durch das ein Strom von 1,5 A geleitet wurde. Die CO-Konzentration wurde unter Verwendung eines kommerziellen Citycel-Sensors gemessen, der auf elektrochemischen Prinzipien arbeitet und auf die Richtwerte des Herstellers kalibriert wurde&sub1; und er zeigte an, daß die beschriebene Anordnung ein maximales CO-Niveau von ungefähr 100 ppm in der Kammer erzeugte. Die Widerstandsablesungen für jeden Sensor wurden 5 Minuten vor dem Einschalten der Heizvorrichtung eingeleitet, um eine Stabilisierung der Umgebungsatmosphäre der Kammer zu ermöglichen. Die Heizvorrichtung blieb für 20 Minuten an, während dessen sich die CO- Konzentration, die durch den kommerziellen Sensor gemessen wurde erhöhte; sie wurde dann ausgeschaltet und die CO- Konzentration und der Sensorwiderstand für eine weitere Periode ungefähr 1 Stunde überwacht (Die Tatsache, daß die CO- Konzentration nicht auf Null zurückgeht, läßt sich auf eine CO-Rückstands-Adsorption durch den CiTycel-Sensor zurückführen.
Fig. 2 zeigt die Schwankung des Widerstandes R für einen typischen Sensor über eine Zeitperiode von 100 Minuten. Auch die schwankende CO-Konzentration, die mit dem kalibrierten, kommerziellen Sensor gemessen wurde, ist gezeigt. R blieb während der anfänglichen Fünf -Minuten- Stabilisationsperiode konstant, und sank dann während der folgenden 20 Minuten, als der Heizer angeschaltet war, schnell ab. Nachdem der Heizer ausgeschaltet wurde, ergab sich eine rapide Abnahme der CO- Konzentration und R begann anzusteigen. Der minimale Widerstand des Sensors wurde nach 25 Minuten erreicht, als der Heizer abgeschaltet wurde und die CO-Konzentration befand sich bei einem Maximum bei ungefähr 130 ppm. Es ist offensichtlich, daß während der zwanzigminütigen Periode der CO- Emission die Änderungsrate des Widerstandes dR/dt groß und ungefähr konstant ist.
In Fig. 3 ist die Beziehung zwischen der Durchschnittsrate der Widerstandsänderung [dR/dt) und dem Anfangswiderstand R gezeigt. Es besteht eine offensichtliche Linearbeziehung zwischen log [dR/dt] und log R&sub0; mit sinkender Einheit, und somit ist [dR/dt] direkt proportional zu RD und wird durch angegeben, wobei K eine Proportionalitätskonstante darstellt. Aus Fig. 3 kann ein Wert von K = 10&supmin;³s&supmin;¹ abgeleitet werden; dieser Wert wird in Bemessungsberechnungen für den Widerstandswert Rb in der unten mit Bezug auf Fig. 4 beschriebenen elektronischen Schaltung verwendet und wird bemessen, um in Verbindung mit Sensorelementen der Erfindung zu arbeiten.
Das Auftreten des maximalen Wertes von dR/dt wurde ungefähr 7,5 Minuten nach der Aussetzung gegenüber CO beobachtet. Dies kann in Fig. 2 beobachtet werden, in der das Gefälle der R-t- Kurve bei ungefähr 12,5 Minuten vom Beginn der Messungen an an größten ist. Die Schaltung wurde deshalb bemessen, um dieser hohen Wert von dR/dt zu erfassen. Die Änderungsrate des Widerstands als Folge von CO ist bedeutend höher, als für andere Schmutzstoffe und falsche Ansprechen sind sehr unwahrscheinlich. Die Schaltungskonstruktion (Fig. 4) besteht aus vier Basiseinheiten: einer Brücke und einem Verstärker 'A' einem Differenzierglied 'B', einem Komparator 'C' einschließlich einer Ausgabevorrichtung (LED) und einer einfachen Logikschaltung 'D', um mehrere Eingänge von separaten Sensoren zu empfangen und den Alarm zu steuern. Die Schaltung benztigt eine ±15 V DC Stromversorgung.
Das einfache Brückennetzwerk besteht aus dem Sensor R und einem fixierten Widerstand Rb. Der Wert von Rb wurde so gewählt, daß dessen Wert ungefähr gleich dem Sensorwiderstand R zum Zeitpunkt des maximalen dR/dt ist. Nach der Aussetzung an CO wird der Sensorwiderstand ungefähr durch
angegeben.
Da [dR/dt] auf R&sub0; über die Gleichung (1) oben bezogen ist, kann der erwartete Wert von R unter Verwendung von t=450 s einfach geschätzt werden. Eine einfache Substition von K = 10&supmin;³ s&supmin;¹ zeigt, daß der benötigte Wert von Rb 0,55 R&sub0; ist. Dieser Wert stellt auch sicher, daß der Brückenverstärker bei seinem maximalen Wert gesättigt ist, bis R auf einen Wert abnimmt bei dem dR/dt relativ hoch ist. Dies ist notwendig, da die hohe Verstärkung, die in dem nicht invertierenden Verstärker (1+(R&sub2;/R&sub1;)) benötigt wird, ansonsten zu einer vorzeitigen Sättigung führen würde, bevor dR/dt den benötigten Wert erlangt. Der minimale Wert des Verstärkungsfaktors wird durch die minmale Änderungsrate der Spannung bestimmt, die an dem Differenzierglied-Eingang erfaßbar ist. Das Differenzierglied erzeugt; eine invertierte Ausgangsspannung proportional zu der Änderungsrate der Eingangsspannung mit einer Proportionaliätskonstante (Zeitkonstante) RdCd. Die Werte von Rd und Cd werden gewählt, um eine ausreichend hohe Eingangsspannung für den Komparator herzustellen. Zwei 0,1 µF Kondensatoren C&sub1; und C&sub2; sind in der Schaltung parallel zu den Rückkopplungswiderständen R&sub2; bzw. Rb enthalten, um ungewollte Komponenten von elektronischem Rauschen zu reduzieren. Der Komparator unterdrückt Spannungen unter seiner schwellenspannung Vt, die auf den berechneten Wert festgesetzt ist, der im Falle eines Feuers am Differenzierglied-Ausgang erwartet wird. Typischerweise besitzt sie den Wert von 2 bis 3 V. Der Komparator gibt eine ditgitale Ausgabe, die mit TTL-Logik kompatibel ist, mit einer logischen Ausgabe 1 aus, wenn ein Feuer erfaßt wird und ansonsten Null. Eine LED wird im Falle eines positiven Ansprechens auch betätigt, um anzuzeigen, daß der bestimmte Sensor das Signal veranlaßt. Die Logikschaltung enthält ein ODER-Gatter, das die gleichzeitige Überwachung von verschiedenen Sensoren ermöglicht, wobei drei gezeigt sind, einer ganz und zwei sind als zusätzliche Eingänge I&sub1; und I&sub2; angezeigt. Das Gatter gibt eine logische 1 im Falle irgendeines oder mehrerer aktivierter Sensoren aus. Die Ausgabesignale von dem ODER-Gatter werden direkt zu dem Eingang eines an der positiven Flanke getriggerten Flip-Flops des D-Typs geführt und auch über eine Verzögerung zu dem Takteingang Ck verbunden. Der Flip-Flop stellt sicher, daß der Alarm weiterhin ertönt, nachdem das Feuer erfaßt worden ist, bis er über den Rückstellknopf B manuell zurückgestellt wird. Eine längere Zeitverzögerung kann an dem Takteingang durch Wählen geeignetet Werte von RL und CL eingeführt werden. Dies kann verwendet werden, um die Möglichkeit von falschen Alarmen als Folge von flüchtigen Zuständen zu reduzieren, da die hohe Änderungsrate des Sensorwiderstandes sowohl am Beginn als auch am Ende der Verzögerungsperiode vorliegen muß, um den Alarm zu aktivieren.
In Fig. 5 ist die Änderungsrate der Reaktion eines Sensors der Erfindung auf eine Vielzahl von Chemikalien verglichen mit CO gezeigt, wobei der CO-Modus mit "Sensor" markiert ist. Dies demonstriert offensichtlich, daß der Sensor zur Erfassung CO in einer Anzahl von Umgebungen verwendet werden kann.

Claims

1. Sensor zur Erfassung von Gas- oder Dampfemissionen, umfassend ein Substrat mit einer Schicht aus einer Zusammensetzung, die ein metallisches Halbleiteroxid, einen Katalysator und ein Fließmittel zur Induzierung von Porösität in die Oberfläche der Schicht umfaßt, wobei das metallische Halbleiteroxid Indiumoxid oder Zinnasche ist und der Katalysator in der Zusammensetzung in einer Menge von 3 bis 30 Gew.-% vorliegt.

2. Sensor nach Anspruch 1, bei dem das Substrat eine Platte aus Glas oder Keramikmaterial ist.

3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Zusammensetzung 70 bis 92 Gew.-% Zinnasche und 5 bis 20 Gew.-% Fließmittel umfaßt.

4. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Katalysator Platin, Palladilim, Rhodium, Ruthenium, Osmium oder Irridium ist.

5. Sensor nach Anspruch 4, bei dem der Katalysator Platinschwarz ist.

6. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Fließmittel Kieselguhr oder Sepiolit ist.

7. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Schicht der Zusammensetzung eine Dicke zwischen 1 Mikron und 1 mm hat.

8. Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der an eine Widerstandsmeßvorrichtung mit einer Warnvorrichtung angeschlossen ist, die aktiviert wird wenn sich der Widerstand des Sensors um mehr als einen vorbestimmten Wert ändert.

9. Sensor nach Anspruch 8, bei dem die Widerstandsmeßvorrichtung eine Brücke und einen Verstärker, ein Differenzierglied, einen Komperator einschließlich einer Ausgabevorrichtung und eine Logikschaltung aufweist, um mehrere Eingänge von separaten Sensoren zu empfangen und die Warnvorrichtung zu steuern.

10. Verfahren zur Herstellung eines Sensors zur Erfassung von Gas- oder Dampfemissionen, bei dem eine Pastenschicht aus einem metallischen Halbleiteroxid, einem Katalysator und einem Fließmittel in Wasser auf ein Substrat aufgetragen und die Schicht bei einer erhöhten Temperatur geglüht wird, so daß eine gehärtete Schicht mit einer porösen Oberfläche entsteht, wobei die gebildete Paste Indiumoxid oder Zinnasche als metallisches Halbleiteroxid und 3 bis 30 Gew.-% des Feststoffinhalts des Katalysators enthält.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Glühen bei einer Temperatur zwischen 500º und 1000ºC erfolgt.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, bei dem die Oberfläche der geglühten gehärteten Schicht maskiert wird, um belichtete Bereiche freizulassen, auf denen Elektroden durch Aufdampfung gebildet werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Elektroden durch Verdampfung von einem Faden oder Schiffchen unter Vakuu in aufgedampft werden.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, bei dem die Elektroden aus Silber, Aluminium oder Zinn gebildet werden.