RU2607733C1 - Полупроводниковый газовый датчик микропримесей аммиака - Google Patents
Полупроводниковый газовый датчик микропримесей аммиака Download PDFInfo
- Publication number
- RU2607733C1 RU2607733C1 RU2015140380A RU2015140380A RU2607733C1 RU 2607733 C1 RU2607733 C1 RU 2607733C1 RU 2015140380 A RU2015140380 A RU 2015140380A RU 2015140380 A RU2015140380 A RU 2015140380A RU 2607733 C1 RU2607733 C1 RU 2607733C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- sensor
- ammonia
- semiconductor base
- content
- sensitivity
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области газового анализа, в частности к устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей аммиака. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности и технологичности изготовления датчика. Датчик содержит полупроводниковое основание и подложку. Полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки антимонида индия, легированного теллуридом кадмия - (InSb)0,98(CdTe)0,02, а подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора. Заявляемый датчик при существенном упрощении технологии его изготовления позволяет определять содержание аммиака с чувствительностью, в несколько раз превышающей чувствительность известных датчиков. 3 ил.
Description
Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей аммиака и других газов. Изобретение может быть использовано для решения задач экологического контроля.
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. - 287 с.). 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 невелика.
Известен также полупроводниковый газовый датчик (Г.К. Будников. Что такое химические сенсоры// Соросовский 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°C, так как при комнатной температуре он является диэлектриком и не проводит электрический ток, хемосорбция на нагретой поверхности кислорода воздуха, сопровождающаяся образованием отрицательно заряженных ионов O2 -, O- 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 газа.
Ближайшим техническим решением к изобретению является датчик монооксида углерода, состоящий из поликристаллической пленки антимонида индия, легированного селенидом цинка, с нанесенными на ее поверхность металлическими электродами, и непроводящей подложки (Патент RU №2206083, М. кл. G01N 27/12, опубликовано 10.06.2003).
Недостатком известного устройства является недостаточная чувствительность при контроле микропримесей аммиака. Кроме того, конструкция датчика предполагает при его изготовлении операцию напыления металлических электродов.
Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности и технологичности изготовления датчика, позволяющего определять содержание микропримесей аммиака в газовых смесях при комнатной температуре.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном газовом датчике, содержащем полупроводниковое основание, нанесенное на непроводящую подложку, согласно заявляемому изобретению, полупроводниковое основание выполнено в виде поликристаллической пленки антимонида индия, легированного теллуридом кадмия, а подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлены на фиг. 1 - конструкция заявляемого датчика; на фиг. 2 - кривая зависимости изменения pH изоэлектрического состояния поверхности компонентов системы InSb-CdTe под влиянием аммиака, свидетельствующая о наибольшей к нему чувствительности компонента антимонида индия, легированного теллуридом кадмия, состава InSb0,98CdTe0,02; на фиг. 3 - градуировочная кривая зависимости изменения электропроводности (Δσ) полупроводниковой пленки в процессе адсорбции при комнатной температуре от начального давления NH3 (PNH3). Последняя наглядно демонстрирует ее чувствительность.
Датчик состоит из полупроводникового основания 1, выполненного в виде поликристаллической пленки антимонида индия, легированного теллуридом кадмия, 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 ее 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 NH3. При контакте пропускаемого газа с поверхностью полупроводниковой пленки антимонида индия, легированного теллуридом кадмия состава InSb0,98CdTe0,02, происходит избирательная адсорбция молекул NH3 и изменение электропроводности пленки. По величине изменения электропроводности 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 изменения электропроводности (Δσ) от содержания аммиака (PNH3), следует: заявляемый датчик, при существенном упрощении технологии его изготовления позволяет определять содержание аммиака с чувствительностью, в несколько раз превышающей чувствительность известных датчиков.
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. 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.
Claims (1)
- Полупроводниковый газовый датчик микропримесей аммиака, содержащий полупроводниковое основание и подложку, отличающийся тем, что полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки антимонида индия, легированного теллуридом кадмия, при следующем соотношении (мол. %): InSb : CdTe = 98:2, а подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015140380A RU2607733C1 (ru) | 2015-09-22 | 2015-09-22 | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей аммиака |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015140380A RU2607733C1 (ru) | 2015-09-22 | 2015-09-22 | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей аммиака |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2607733C1 true RU2607733C1 (ru) | 2017-01-10 |
Family
ID=58452630
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015140380A RU2607733C1 (ru) | 2015-09-22 | 2015-09-22 | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей аммиака |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2607733C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2350936C1 (ru) * | 2007-08-08 | 2009-03-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Полупроводниковый газоанализатор |
RU2398219C1 (ru) * | 2009-06-01 | 2010-08-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Полупроводниковый газоанализатор |
RU2469300C1 (ru) * | 2011-05-20 | 2012-12-10 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Полупроводниковый газоанализатор |
RU2530455C1 (ru) * | 2013-02-08 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Нанополупроводниковый газовый датчик |
RU2561019C1 (ru) * | 2014-04-16 | 2015-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый анализатор диоксида азота |
-
2015
- 2015-09-22 RU RU2015140380A patent/RU2607733C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2350936C1 (ru) * | 2007-08-08 | 2009-03-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Полупроводниковый газоанализатор |
RU2398219C1 (ru) * | 2009-06-01 | 2010-08-27 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Полупроводниковый газоанализатор |
RU2469300C1 (ru) * | 2011-05-20 | 2012-12-10 | Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессионального Образования "Омский Государственный Технический Университет" | Полупроводниковый газоанализатор |
RU2530455C1 (ru) * | 2013-02-08 | 2014-10-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Нанополупроводниковый газовый датчик |
RU2561019C1 (ru) * | 2014-04-16 | 2015-08-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Омский государственный технический университет" | Полупроводниковый анализатор диоксида азота |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
RU 2350936 C1, 27.03.20095. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2398219C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2530455C1 (ru) | Нанополупроводниковый газовый датчик | |
RU2281485C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик | |
RU2350936C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2469300C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2526225C1 (ru) | Газовый датчик | |
RU2400737C2 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2423688C1 (ru) | Нанополупроводниковый газоанализатор | |
RU2565361C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор угарного газа | |
RU2548049C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор угарного газа | |
RU2395799C1 (ru) | Газоанализатор угарного газа | |
RU2652646C1 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2561019C1 (ru) | Полупроводниковый анализатор диоксида азота | |
RU2613482C1 (ru) | Полупроводниковый датчик аммиака | |
RU2437087C2 (ru) | Газовый датчик | |
RU2422811C1 (ru) | Нанополупроводниковый газовый датчик | |
RU2464553C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2603337C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода | |
RU2649654C2 (ru) | Датчик угарного газа | |
RU2610349C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода | |
RU2607733C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик микропримесей аммиака | |
RU2528118C1 (ru) | Полупроводниковый газовый датчик | |
RU2772443C1 (ru) | Датчик микропримесей аммиака | |
RU2526226C1 (ru) | Полупроводниковый газоанализатор | |
RU2700036C1 (ru) | Газоанализатор угарного газа |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200923 |