RU2561019C1 - Полупроводниковый анализатор диоксида азота - Google Patents
Полупроводниковый анализатор диоксида азота Download PDFInfo
- Publication number
- RU2561019C1 RU2561019C1 RU2014115407/28A RU2014115407A RU2561019C1 RU 2561019 C1 RU2561019 C1 RU 2561019C1 RU 2014115407/28 A RU2014115407/28 A RU 2014115407/28A RU 2014115407 A RU2014115407 A RU 2014115407A RU 2561019 C1 RU2561019 C1 RU 2561019C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- nitrogen dioxide
- semiconductor base
- gas
- insb
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
Использование: для регистрации и измерения содержания микропримесей диоксида азота. Сущность изобретения заключается в том, что датчик состоит из полупроводникового основания, выполненного в виде поликристаллической пленки твердого раствора (InSb)0,94(CdTe)0,06, нанесенной на электродную площадку пьезокварцевого резонатора. Технический результат: обеспечение возможности повышения чувствительности, селективности датчика и технологичности его изготовления. 3 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей диоксида азота. 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. - 287 с.).
Однако чувствительность такого датчика (детектора) ограничивается на вещества с теплопроводностью, близкой к теплопроводности газа-носителя. Например, при использовании этого датчика для анализа диоксида азота точность определения невысока.
Известен также датчик (сенсор) диоксида азота, состоящий из подложки, выполненной из поликристаллического Al2O3, чувствительного слоя в виде тонкой пленки из нанокристаллического диоксида олова, в который дополнительно введены наночастицы оксида никеля и золота, и платиновых электродов (Патент RU №2464554 М. кл. G01N 27/12, опубл. 2012), позволяющий определять содержание диоксида азота с большей чувствительностью, но имеющий ряд недостатков.
Недостатками известного устройства являются невысокая селективность по отношению к NO2, относительно высокая (по сравнению с комнатной) рабочая температура (125-200°C), использование драгоценных металлов (Au, Pt), сложность конструкции, длительность и трудоемкость (сложность) его изготовления: формирование пленки чувствительного элемента происходит в несколько стадий, включая получение геля оловянной кислоты, промывку и сушку, модификацию поверхности диоксида олова золотом и оксидом никеля, сушку и последующую прокалку в температурном режиме: 80°C - 24 ч, 120°C - 10 ч, 160°C - 10 ч, 200°C - 10 ч, 300°C - 10 ч и 350°C - 24 ч, нанесение платиновых электродов. Осуществление такого способа изготовления газового сенсора отличается многостадийностью технологических операций, сопряжено с большими временными затратами.
Ближайшим техническим решением к изобретению (прототипом) 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 RU №2161794, М. кл. G01N 27/12, опубл. 2001).
Недостатками этого известного устройства являются его недостаточная чувствительность и селективность при контроле микропримесей диоксида азота, трудоемкость изготовления за счет того, что необходимо нанесение металлических электродов на полупроводниковое основание.
Технический результат изобретения - создание датчика, характеризующегося повышенной чувствительностью, селективностью, технологичностью его изготовления и позволяющего определять содержание микропримесей диоксида азота в газовых смесях.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном газовом датчике, содержащем полупроводниковое основание и непроводящую подложку, согласно изобретению полупроводниковое основание выполнено в виде поликристаллической пленки твердого раствора (InSb)0,94(CdTe)0,06, а подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора.
Сущность изобретения поясняется чертежами и таблицей, где представлены на фиг. 1 - конструкция заявляемого датчика, на фиг. 2 - кривые зависимости pH изоэлектрического состояния поверхности (pHизо) полупроводников системы InSb-CdTe, экспонированных в инертном газе (а) и в атмосфере диоксида азота (б), от их состава; на фиг. 3 - градуировочная кривая зависимости изменения электропроводности (Δσ) полупроводниковой пленки в процессе адсорбции при комнатной температуре от начальной концентрации NO2 (CNO2), а в таблице - данные, свидетельствующие о его селективности по отношению к другим газам (O2, SO2, CO).
Датчик состоит из полупроводникового основания 1, выполненного в виде поликристаллической пленки твердого раствора (InSb)0,94(CdTe)0,06, нанесенной на электродную площадку 2 пьезокварцевого резонатора 3.
Кривые а и б на фиг. 2 демонстрируют заметное влияние диоксида азота на pHизо поверхности полупроводникового основания - поликристаллической пленки твердого раствора (InSb)0,94(CdTe)0,06, градуировочная кривая на фиг. 3 и таблица наглядно указывают на высокую чувствительность и селективность полупроводникового основания к диоксиду азота.
Принцип работы такого датчика основан на адсорбционно-десорбционных процессах, протекающих на полупроводниковой пленке, нанесенной на электродную площадку пьезокварцевого резонатора, и вызывающих изменение его электропроводности.
Работа датчика осуществляется следующим образом. Датчик помещают в находящуюся при комнатной температуре камеру (ею может быть обычная стеклянная трубка), через которую пропускают анализируемый газ на содержание диоксида азота. При контакте пропускаемого газа с поверхностью полупроводниковой пленки (InSb)0,94(CdTe)0,06 происходит избирательная адсорбция молекул NO2 и изменение электропроводности. По величине изменения электропроводности с помощью градуировочных кривых можно определить содержание NO2 в исследуемой среде.
Из анализа приведенной на фиг. 3. типичной градуировочной кривой, полученной с помощью заявляемого датчика и выражающей зависимость изменения электропроводности (Δσ) от содержания диоксида азота (CNO2), а также из таблицы следует: заявляемый датчик при существенном упрощении состава чувствительного слоя, исключении из него драгоценных металлов (Au, Pt), существенном упрощении всей конструкции в целом и технологии изготовления позволяет определять содержание диоксида азота, с чувствительностью, не уступающей чувствительности известных датчиков, и при этом с высокой селективностью.
Существенное упрощение технологии изготовления датчика обусловлено существенным упрощением состава чувствительного слоя и конструкции датчика в целом (устранением многостадийности технологических операций и соответственно временных затрат), а также исключением операции нанесения на полупроводниковое основание металлических электродов.
Малые габариты устройства (рабочий объем менее 0,3 см3) в сочетании с малой массой пленки-адсорбента позволяют снизить постоянную датчика по времени до 10-20 мс.
Конструкция заявляемого датчика позволяет также улучшить и другие его характеристики: быстродействие, регенерируемость, способность работать не только в статическом, но и динамическом режиме.
Таблица | ||
Избирательная чувствительность тонкой пленки твердого раствора (InSb)0,94(CdTe)0,06 при 20°C | ||
Газ | Содержание газа, C·104 об. % | Изменение электропроводности, Δσ·103, Ом-1·см-1 |
NO2 | 2 | 6 |
SO2 | 6 | 0 |
CO | 10 | 0 |
O2 | 6 | 0,1 |
NO2 + SO2 | 2:6 | 5,9 |
NO2 + CO | 2:6 | 5,9 |
Claims (1)
- Газовый датчик, содержащий полупроводниковое основание и подложку, отличающийся тем, что полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки твердого раствора (InSb)0,94(CdTe)0,06, a подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014115407/28A RU2561019C1 (ru) | 2014-04-16 | 2014-04-16 | Полупроводниковый анализатор диоксида азота |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014115407/28A RU2561019C1 (ru) | 2014-04-16 | 2014-04-16 | Полупроводниковый анализатор диоксида азота |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2561019C1 true RU2561019C1 (ru) | 2015-08-20 |
Family
ID=53880926
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014115407/28A RU2561019C1 (ru) | 2014-04-16 | 2014-04-16 | Полупроводниковый анализатор диоксида азота |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2561019C1 (ru) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2607733C1 (ru) * | 2015-09-22 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей аммиака |
RU2636411C1 (ru) * | 2016-07-19 | 2017-11-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Датчик диоксида азота |
RU2724290C1 (ru) * | 2019-12-27 | 2020-06-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Газоанализатор диоксида азота |
RU2750854C1 (ru) * | 2020-12-25 | 2021-07-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Полупроводниковый датчик диоксида азота |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2161794C2 (ru) * | 1999-03-24 | 2001-01-10 | Омский государственный технический университет | Полупроводниковый датчик влажности газов |
RU2274854C1 (ru) * | 2004-08-03 | 2006-04-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Пьезорезонансный газовый датчик |
RU2274853C1 (ru) * | 2004-07-12 | 2006-04-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Датчик диоксида азота |
EP1953539A1 (en) * | 2007-01-30 | 2008-08-06 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Gas sensor |
RU2437087C2 (ru) * | 2008-04-24 | 2011-12-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Газовый датчик |
RU2464554C1 (ru) * | 2011-06-16 | 2012-10-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Газовый сенсор для индикации оксидов углерода и азота |
-
2014
- 2014-04-16 RU RU2014115407/28A patent/RU2561019C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2161794C2 (ru) * | 1999-03-24 | 2001-01-10 | Омский государственный технический университет | Полупроводниковый датчик влажности газов |
RU2274853C1 (ru) * | 2004-07-12 | 2006-04-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Датчик диоксида азота |
RU2274854C1 (ru) * | 2004-08-03 | 2006-04-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Пьезорезонансный газовый датчик |
EP1953539A1 (en) * | 2007-01-30 | 2008-08-06 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Gas sensor |
RU2437087C2 (ru) * | 2008-04-24 | 2011-12-20 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Газовый датчик |
RU2464554C1 (ru) * | 2011-06-16 | 2012-10-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" | Газовый сенсор для индикации оксидов углерода и азота |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2607733C1 (ru) * | 2015-09-22 | 2017-01-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей аммиака |
RU2636411C1 (ru) * | 2016-07-19 | 2017-11-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" | Датчик диоксида азота |
RU2724290C1 (ru) * | 2019-12-27 | 2020-06-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Газоанализатор диоксида азота |
RU2750854C1 (ru) * | 2020-12-25 | 2021-07-05 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет"(ОмГТУ) | Полупроводниковый датчик диоксида азота |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2398219C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2561019C1 (ru) | Полупроводниковый анализатор диоксида азота | |
RU2281485C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик | |
RU2526225C1 (ru) | Газовый датчик | |
RU2350936C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2565361C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор угарного газа | |
RU2530455C1 (ru) | Нанополупроводниковый газовый датчик | |
RU2548049C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор угарного газа | |
RU2469300C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2423688C1 (ru) | Нанополупроводниковый газоанализатор | |
RU2395799C1 (ru) | Газоанализатор угарного газа | |
RU2437087C2 (ru) | Газовый датчик | |
RU2422811C1 (ru) | Нанополупроводниковый газовый датчик | |
RU2636411C1 (ru) | Датчик диоксида азота | |
RU2652646C1 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2613482C1 (ru) | Полупроводниковый датчик аммиака | |
RU2610349C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода | |
RU2603337C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода | |
RU2724290C1 (ru) | Газоанализатор диоксида азота | |
RU2750854C1 (ru) | Полупроводниковый датчик диоксида азота | |
RU2745943C1 (ru) | Датчик диоксида азота | |
RU2697920C1 (ru) | Полупроводниковый датчик диоксида азота | |
RU2666189C1 (ru) | Датчик угарного газа | |
RU2774643C1 (ru) | Полупроводниковый датчик диоксида азота | |
RU2464553C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190417 |