Датчик загазованности воздуха

 

ДАТЧИК ЗАГАЗОВАННОСТИ ВОЗДУХА , содержащий полупроводник шый преобразователь и поглотитель примесей, размещенные в герметичном корпусе с к яаакоЛ, отличающийся тем, что, с целью повьаоения бьютродеЬствия датчика, в . корпусе установлены коронирукщий и отражательный элект роды ионизатора, соединенные через управлянщие контакты переключателя полярности с источником напряжения.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

CCUWN

РЕСПУБЛИК

0% (11) ф(д) G Ol N 27 02 ммфщен

OllHGAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ l "=".,.«.„В

К ASTOPCHOIOf СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТОЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3241823/18-25 (2:2) 26 . 01 . 81 (46) 15.07.83. Бюл. 9 26 (72) О.А. Галушка, Б.И.Андрюшенко, И.И.Попов, О.Г.Репин и В.Г.Удовицкий (53) 543,274{088.8) (56) 1. Патент США В 3831432, кл 73-23, опублик, 1974.

2. Патент Англии В 909411, .кл. 40(l), 37, опублик. 1962 (прото-, тип). (54) (57) ДАТЧИК ЗАГАЗОВАНИОСТИ ВОЗДУ"

ХА, содержащий полупроводниковый преобразователь и поглотитель примесей, раэмеценные в герметичном корпусе с крышкой, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью повышения быстродействия датчика, в его корпусе установлены коронирукщий и отражательный злект роды ионизатора, соединенные через управлякщие контакты переключателя полярности с источником напряжения.

1029061

Изобретение относится к аналитическому приборостроению и служит для контроля загазованности воздуха окружающей среды или н сооружениях, Контроль эаготованности воздуха сооружений требуется, практически во всех отраслях народного хозяйства, Актуальной является разработка высокочувствительных, надежных датчи,ков загазованности воздуха, имекщих малые габариты, вес, энергопотребление. Указанным требованиям в большой степени удовлетворяют датчики загазованности, в которых первичными преобразователями являются полупроводниковые элементы. 15

Известен датчик загазованности воздуха, имекщий в качестве первичного преобразователя полупроводниковый элемент. Полупроводниковый преобразователь загазованности является сорб- 2О ционным. Адсорбция на чувствительной поверхности преобразователя паров или газов вызывает изменение поверхностного заряда полупроводника. Вследствие этого изменяются электрические 25 характеристики преобразователя (1).

Однако известный датчик обладает инерционностью, что увеличивает время снятия показаний.

Наиболее близким к изобретению по 30 технической сущности является датчик загазованности воздуха, содержащий полупроводниковый преобразователь и поглотитель .примесей, размещенные в герметичном корпусе с крышкой.Герметичность корпуса и наличие поглотите-: ля обусловливают контролируемую среду в закрытом корпусе датчика для преобразователя и удаление паров или газов из объема датчика после анализа воздуха. Такая кон стукция и соответствующий. режим работы позволяют стабилизировать характеристики полупроводниково го преобразователя,повысить точность

«и надежность работы датчика (,2(.

Однако быстродействие датчика зави сит от сорбционных свойств используе мых поглотителей, а также свойств контролируемых паров или газон. Для многих газов и паров при наличии, например, такого поглотителя, как алюмогель, время восстановления характе» ристик полупроводникового преобразователя в датчике достигает нескольких часов или суток, т.е. датчик имеет малое быстродействие. 55

Цель изобретения — повышение быстродействия датчика.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике загазованности воздуха, содержащем полупроводниковый преобра-Я} зователь и поглотитель примесей, размещенные в герметичном корпусе с крышкой, в его корпусе установлены коронирумций и отражательный электроды иониэатора, соединенные через уп- <5 равляющие контакты переключателя полярности с источником напряжения.

Сорбция положительных или отрицательных ионов на поверхности полупроводника приводит к образованию поверх ностного положительного или отрицательного заряда. Этот заряд может компенсировать остаточный заряд,обусловленный присутствием на поверхности полупроводникам не десорбированных молекул исследуемых паров йли газов.В результате,время восстановления характе. ристик полупроводникового преобразова. теля резко сокращается. Быстродействие датчика повышается.

На чертеже схематически изображен предлагаемый датчик загазованности.

Датчик содержит герметичный корпус 1, крышку корпуса 2 с поглотителем 3 примесей, полупроводниковый преобразователь 4 загазованности с электрическими выводами 5, подключаемыми к измерительному прибору, коронирующий, изготовленный в виде иглы, электрод б и отражательный электрод

7. Коронирующий и отражательный элект роды совместно с высоковольтным источником напряжения представляет со» бой ионизатор, работающий на принципе -коронного разряда. Коронирующий и отражательный электроды соединены с высоковольным источником напряжения ионизатора через управляющие контакты 9, переключателя полярности.

Крышка корпуса 2 открывается на время выдержки датчика в контролируемых парах или газах, после чего датчик герметично закрывается. В качестве поглотителя 3 используется осушенный алюмоголь.

Полупроводниковый преобразователь

4 загазованности представляет собой реэистивный элемент, изготовленный из монокристаллического р-кремния с удельным сопротивлением 2.10 Ом см.

Кристалл кремния закреплен на корпусе преобразователя и имеет размеры 1 ° 1 ° 0,12 мм. Контакты к кристал-. лу получены путем напыления в вакууме алюминия, фотолиграфии, химического травления, термокомпрессии алюминиевой проволоки диаметром 40 мкм к контактным площадкам и разводки проволоки на выводы корпуса преобразователя. Колбочка корпуса преобразователя защищает кристалл от механических повреждений, имеет отверстия для доступа к чувствительному элементу анализируемого воздуха, В качестве ионизатора применен ионизатор, генерирующий легкие аэроны отрицательной и положительной по» лярности в зависимости от знака напряжения, подаваемого на коронирукщий и отражательный электроды.

Датчик работает следующим образом.

1029061

Составитель В.Екаев

Редактор A.Õaì÷óê Техред Т.Маточка Корректор A,Áoíÿ

Заказ 4 966/41 Тираж 873 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР .. по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Перед очередным анализом воздуха измеряют сопротивление полупроводникового преобразователя. Если сопротивление преобразователя при этом окажется больше или меньше исходйого =значения (Rggy ), ионизатор включа- ет в режим генерации отрицательных или положительных ионов соответствен-= но. Сорбция отрицательных ионов из . объема датчика на поверхности полупроводникового резистивного нреобра- 10 эователя приводит к уменьшению его сопротивления, а положительных - к увеличению. В момент достижения сопротивления преобразователя значения

Rg y. ионизатор выключается. Датчик 35 готов к анализу воздуха. Открьнается крышка датчика, осуществляется требуемая -выдержка преобразователя в анализируемом воздухе, после чего производят измерение сопротивления преобразователя. Концентрацию примеси в воздухе определяют по тарировочной кривой зависимости сопротивления преобразователя от концентрации данной примеси в воздухе. По окончании измерения датчик закрывается.

Включение и выключение ионизатора производится вручную или автоматически через управляющие контакты. Процесс восстановления характеристики преобразователя происходит быстро, эа несколько минут или секунд.

Работа с датчиком показывает хорошую воспроизводимость результатов измерений, например, концентраций паров гидразина s воздухе от 2 -10"4до

2 10 мг/л и окиспов азота от 2.10 до 10 мг/л. Точность измерений концентраций не хуже точности химического анализа, составляющей й30%.

Использование изобретения позволя" ет получить датчики загазованности воздуха, например, парами различных окислителей или восстановителей,отли-. чающихся малыми габаритами и весом, экономичностью, простотой реализации вторичной аппаратуры, становится.воз" можным создание компактных переносных приборов контроля и малогабаритных сигналов загжизванности воздуха.