Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа и устройство для его осуществления



Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа и устройство для его осуществления
Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа и устройство для его осуществления
Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа и устройство для его осуществления
Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа и устройство для его осуществления
Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа и устройство для его осуществления
Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа и устройство для его осуществления
Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа и устройство для его осуществления
Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа и устройство для его осуществления
Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа и устройство для его осуществления
Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа и устройство для его осуществления
Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа и устройство для его осуществления
Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа и устройство для его осуществления
Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа и устройство для его осуществления
Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа и устройство для его осуществления

 


Владельцы патента RU 2523089:

Открытое акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Дельта" (ОАО "НПП"Дельта") (RU)

Изобретение относится к области анализа газов. Способ калибровки полупроводникового сенсора реализуется с помощью программно-аппаратного измерительного комплекса и состоит в том, что циклически заданное количество раз (K раз) нагревают чувствительный элемент сенсора в чистом воздухе (ПГС-1) до температуры Т1 и охлаждают до температуры Т2, далее в течение следующих K циклов нагрева и охлаждения подают поверочную газовую смесь ПГС-2 в область чувствительного элемента, далее в течение следующих K циклов подают поверочную газовую смесь ПГС-3 в область чувствительного элемента, далее в течение следующих К циклов подают поверочную газовую смесь ПГС-N в область чувствительного элемента, строят семейство из N=4 временных зависимостей проводимости газочувствительного слоя σ(t) для каждой газовой смеси и для фиксированного в цикле момента времени ti определяют градуировочную характеристику. Полученную таким образом градуировочную характеристику аппроксимируют и загружают в процессор сенсора интеллектуального газового модуля, который устанавливается в газоанализаторе, где в эксплуатационном режиме измерения процессор сенсора опрашивается центральным процессором газоанализатора и на его дисплее индицируются показания измеренной концентрации газового компонента. Изобретение позволяет проводить калибровку полупроводниковых интеллектуальных сенсоров с повышенной точностью и достоверностью в условиях их массового производства. 4 з.п. ф-лы, 14 ил.

 

Изобретение относится к области анализа газов и исследования физико-химических процессов на поверхности полупроводниковых материалов и направлено на улучшение качества приборов газового контроля, выпускаемых отечественными производителями.

Изобретение может быть использовано в области газоаналитического приборостроения в части метрологического его обеспечения - калибровки посредством поверочных газовых смесей в массовом производстве интеллектуальных полупроводниковых газовых сенсоров для контроля примесей метана, пропана, водорода, угарного газа, аммиака в воздухе рабочей зоны промышленных предприятий.

Известен способ определения работоспособности полупроводникового газового сенсора, состоящий в анализе Фурье-спектра временной зависимости проводимости газочувствительного слоя полупроводникового сенсора при его циклического нагреве и охлаждении в интервале температур адсорбции газа, в атмосфере которого находится сенсор (см. патент RU №2396554, G01N 27/00, 2010 г.).

Недостатком применения данного способа для калибровки газовых сенсоров полупроводникового типа является невысокая точность и селективность измерения, поскольку оптимизация состава и рабочей температуры полупроводникового материала сенсора не позволяет полностью подавить возможность взаимодействия с ним газообразных примесей и дополнительных влияющих факторов.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению способом возможной калибровки газового сенсора полупроводникового типа является способ по Патенту RU №2371709, G0127/14, 2009 г.

Способ состоит из определения концентрации водорода в присутствии газообразных примесей и заключается в том, что измеряют электрический сигнал на выходе полупроводникового сенсора с чувствительным слоем из оксида металла при нагревании его до заданной температуры, по значению этого сигнала определяют величину проводимости чувствительного слоя полупроводникового сенсора, запоминают, сопоставляют ее с предварительно полученным калибровочным значением и определяют концентрацию водорода. При этом сигнал на выходе полупроводникового сенсора измеряют непрерывно, циклически нагревая его до температуры Т1 и охлаждая его до температуры Т2. Определяют производную проводимости чувствительного слоя сенсора по времени в течение интервала времени между окончанием нагрева до температуры Т1 и окончанием охлаждения до температуры Т2. Определяют величину проводимости, являющуюся функцией концентрации газа. Затем определяют наличие и количество локальных минимумов зависимости проводимости чувствительного слоя от времени в интервале между окончанием нагрева и окончанием охлаждения, при этом, если таких локальных минимумов было два, электрический сигнал на выходе полупроводникового сенсора измеряют в момент времени между первым и последним локальным минимумом, в котором абсолютная величина производной проводимости по времени достигает минимума, если локальный минимум был один, то электрический сигнал на выходе полупроводникового сенсора измеряют в момент времени между окончанием нагрева и последним локальным минимумом, в котором абсолютная величина производной проводимости по времени достигает минимума, и по значению измеренного электрического сигнала судят о величине проводимости чувствительного слоя полупроводникового сенсора, по которой определяют концентрацию водорода.

Недостатком этого способа является отсутствие практической, применимой в массовом производстве интеллектуальных полупроводниковых сенсоров методики калибровки сенсоров, требующей большей функциональности и возможностей структурированной базы данных результатов калибровки.

Задачей изобретения является практическая, применимая в промышленном массовом производстве калибровка газовых сенсоров полупроводникового типа для контроля концентрации газовых компонент СН4, С3Н8, Н2, СО, NH3 в воздухе рабочей зоны промышленных предприятий.

Поставленная задача осуществляется следующим образом.

В предлагаемом способе в соответствии с ГОСТ 13320-81 ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ ПРОМЫШЛЕННЫЕ АВТОМАТИЧЕСКИЕ калибровка полупроводникового сенсора реализуется с помощью программно-аппаратного измерительного комплекса и состоит в том, что циклически заданное количество раз (K раз) нагревают чувствительный элемент сенсора в чистом воздухе (ПГС-1) до температуры Т1 и охлаждают до температуры Т2, далее в течение следующих К циклов нагрева и охлаждения подают поверочную газовую смесь ПГС-2 в область чувствительного элемента, далее в течение следующих K циклов подают поверочную газовую смесь ПГС-3 в область чувствительного элемента, далее в течение следующих K циклов подают поверочную газовую смесь ПГС-N в область чувствительного элемента, строят семейство (на фиг.2, 4) из N=4 временных зависимостей проводимости газочувствительного слоя σ(t) для каждой газовой смеси и для фиксированного в цикле момента времени ti определяют градуировочную характеристику

σ i k , t i , T 1 i , T 2 i , Δ 12 i = F ( C i k ) ,                ( 1 )

где k=1,2,3,…,N; i=1-СН4, i=2-С3Н8, i=3-H2, i=4CO, i=5-NH3; ti - момент времени, отсчитываемый от начала нагрева сенсора, в который происходит N измерений величины проводимости в 6, 12, 18,…6×N цикле нагрева и охлаждения сенсора; T1i - температура нагрева чувствительного элемента в среде i-го газа, T2i - температура охлаждения чувствительного элемента сенсора в среде i-го газа, Δ12i - время охлаждения газочувствительного элемента сенсора от Т1 до Т2; Cik - концентрация i-го газового компонента в поверочной газовой смеси ПГС-k, подаваемой на сенсор.

Функции σ(t) - это непрерывные функции с характерными для каждого газа первыми и вторыми производными dσ/dt и dσ/dt(dσ/dt).

Градуировочные характеристики для каждого i-го газа определяют посредством алгоритма временного сечения - определения в фиксированный момент времени ti N значений σ i k по семейству из N реализации σ(t) нагрева и охлаждения чувствительного элемента сенсора с длительностью цикла Δtc, получаемых обработкой электрического сигнала от интеллектуального газового сенсора, осуществляемой пакетом программ SEMSENSOR и MATLABSEM в интегрированных операционных системах Silicon Laboratories IDE и MATLAB 7.01 персонального компьютера с предварительным вводом данных калибровки в меню КАЛИБРОВКА/ВВОД ДАННЫХ и последующей ЗАПИСЬЮ ДАННЫХ калибровки на экране монитора, выбором временного сечения, вычислением и сглаживанием кусочно-аппроксимируемой градуировочной характеристики (1), сохранением семейства из N реализаций и градуировочной характеристики в базе данных персонального компьютера.

Полученную таким образом градуировочную характеристику аппроксимируют и загружают в процессор интеллектуального полупроводникового сенсора, который устанавливается в газоанализаторе, где в эксплутационном режиме измерения опрашивается центральным процессором газоанализатора и на его дисплее индицируются показания измеренной концентрации газового компонента. Изобретение позволяет проводить калибровку полупроводниковых интеллектуальных сенсоров с повышенной точностью и достоверностью в условиях их массового производства.

Такое построение способа калибровки полупроводниковых сенсоров газа обеспечивает решение поставленной задачи - качественная калибровка полупроводниковых сенсоров в условиях серийного производства и дополнительно позволяет определять физико-химические свойства полупроводниковых материалов с каталитическими добавками с целью оптимизации состава и технологии изготовления сенсора.

На фиг.1, 2, 3, 4, 5, 6 показаны структурная схема и устройство для осуществления способа калибровки полупроводниковых сенсоров.

На фиг.7 показано семейство временных реализаций σ(t) - зависимости проводимости газочувствительного слоя полупроводникового сенсора для разных концентраций метана при его подаче в область сенсора от баллонов высокого давления с поверочными газовыми смесями ПГС-1, ПГС-2, ПГС-3, ПГС-4, ПГС-5 через подводящую трубку, одетую на штуцер 5-ти ячеечной камеры, поверх которой закреплены 5 интеллектуальных газовых модулей.

На фиг.8 изображены градуировочная характеристика и обратная сглаженная градуировочная характеристика для метана.

На фиг.9 показано семейство из 5 временных реализаций σ(t) - зависимости проводимости газочувствительного слоя полупроводникового сенсора для разных концентраций водорода.

На фиг 10 изображены градуировочная характеристика и обратная сглаженная градуировочная характеристика для водорода - поверочные газовые смеси ПГС-1, ПГС-6, ПГС-7, ПГС-8, ПГС-9.

На фиг.11 изображено "окно" операционной системы Silicon Laboratories IDE с пакетом программ Semsensor для настройки режима прогрева и измерения концентраций СН4 и С3Н8, трансляции и загрузки градуировочной характеристики в процессор C8051F410 интеллектуального газового полупрводникового сенсора.

На фиг.12 изображено "окно" операционной системы MATLAB 7.01 с пакетом программ Matlabsem для калибровки полупроводниковых сенсоров.

На фиг.13, 14 показана электрическая и монтажная схема печатной платы интеллектуального полупроводникового сенсора.

Устройство для осуществления способа калибровки полупроводниковых сенсоров газа в частности СГ21ХХ-А содержит газовый электронный модуль, состоящий из первичного газочувствительного преобразователя - сенсора (в частности, сенсор СГ21ХХ-А в типовом корпусе ТО-2 с металлической сеткой в крышке) с четырьмя выводами-электродами, вставляемыми в четыре отверстия разъема типа PLSS, впаянного в печатную плату электронного модуля. Режим нагрева газочувствительного слоя сенсора программируется в процессе калибровки и осуществляется процессором C8051F410 подачей от внутреннего цифроаналогового преобразователя электрического сигнала IDACO - напряжения U(t) заданной формы на положительный вход операционного усилителя (ОУ) AD8542AR, и выходное напряжение ОУ далее подается на металлокерамический нагреватель чувствительного элемента, нагревая его за счет подвода мощности от 50 до 500 градусов Цельсия с измерением установившейся температуры нагревателя T1(t1) по напряжению на нагревателе Uн(t) и выходному сигналу AIN0 с ОУ AD623AR (DA5) и тока нагревателя Iн(t) по выходному сигналу AIN1 с ОУ AD623AR (DA1:1) по формулам

T 1 = 20 + ( 1 / α ) ( ( R н ( t i ) / R 20 ) 1 ) и з { R н ( t i ) = R 20 ( 1 + α ( T 20 ) R н = R н ( t i ) / I н ( t i ) }                ( 3 )

где 20 - комнатная температура, α - ТКС - температурный коэффициент сопротивления, R20 - сопротивление нагревателя при комнатной температуре в чистом воздухе при Uн=0, Iн=0, t1 - момент временного сечения по 5 калибровочным реализациям σ(t);

с измерением σ(ti) по электрическому сигналу напряжения AIN2 по формулам

σ ( t i ) = 1 / R s ( t i ) , R s ( t i ) = U s / I s , U s = + 3.3 B A I N 2, I s = A I N 2 / R 16                         ( 4 )

Rs, Us, Is - сопротивление, напряжение, ток газочувствительного слоя

Для обработки аналогового сигнала AIN2 от электрического вторичного преобразователя концентрации газового компонента применен микропроцессор C8051F410, обеспечивающий вторичное преобразование проводимости газочувствительного слоя в цифровой сигнал, передаваемый посредством интерфейса сопряжения на основе протокола SPI в центральный процессор AT91SAM7X128 газоанализатора (в который устанавливается интеллектуальный газовый сенсор) и нормированный выходной аналоговый электрический сигнал U(t) от 0 до 3 В, пропорциональный величине проводимости газочувствительного слоя, который анализируют программно-аппаратным комплексом на базе персонального компьютера с применением пакета программ SEMV1N и MATLABV_2, реализуемых в интегрированных операционных системах Silicon Laboratories IDE и MATLAB 7.01, и при подаче поверочных газовых смесей от баллонов при открытом вентиле через регулируемый игольчатый натекатель и далее по силиконовой трубке длиной 50 см и внутренним диаметром 4 мм через насадочный колпачок в отверстие с металлической сеткой крышки корпуса полупроводникового сенсора СГ21ХХ осуществляют его калибровку, в результате которой в память процессора интеллектуального газового сенсора записывают градуировочную характеристику по формуле (1) - зависимость проводимости ГС от концентрации газового компонента в воздушной среде.

Таким образом, анализ уровня техники позволяет сделать вывод, что предлагаемый способ калибровки обладает новизной, изобретательным уровнем и имеет ряд преимуществ по сравнению с прототипом.

1. Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа, заключающийся в том, что для определения концентрации газового компонента, в частности водорода, и калибровки сенсора в присутствии газообразных примесей измеряют электрический сигнал на выходе полупроводникового сенсора с чувствительным слоем из оксида металла при нагревании его до заданной температуры, по значению этого сигнала определяют величину проводимости чувствительного слоя полупроводникового сенсора, запоминают, сопоставляют ее с предварительно полученным калибровочным значением и определяют концентрацию водорода, отличающийся тем, что калибровка полупроводникового сенсора осуществляется с применением программно-аппаратного комплекса с помощью пакета программ SEMSENSOR и MATLABSEM, написанных на языке программирования ассемблер, реализуемом в ПК в интегрированных операционных средах Silicon Laboratories IDE и MATLAB 7.01, таким образом, что циклически заданное количество раз (K раз) нагревают чувствительный элемент полупроводникового сенсора в чистом воздухе (ПГС-1) до температуры Т1 и охлаждают до температуры Т2, далее в течение следующих K циклов нагрева и охлаждения подают поверочную газовую смесь ПГС-2 в область чувствительного элемента, далее в течение следующих K циклов подают поверочную газовую смесь ПГС-3 в область чувствительного элемента, далее в течение следующих K циклов подают поверочную газовую смесь ПГС-N в область чувствительного элемента, строят семейство из N=4 временных зависимостей проводимости газочувствительного слоя σ(t) для каждой газовой смеси и для фиксированного в цикле момента времени ti определяют градуировочную характеристику, загружаемую в процессор интеллектуального полупроводникового сенсора 5 -

где k=1, 2, 3,…, N; i=1-СН4, i=2-С3Н8, i=3-H2, i=4CO, i=5-NH3; ti - момент времени, отсчитываемый от начала нагрева сенсора, в который происходит N измерений величины проводимости в 6, 12, 18,…6×N цикле нагрева и охлаждения; T1i - температура нагрева чувствительного элемента ГС в среде i-го газа, T2i - температура охлаждения ГС в среде i-го газа, Δ12i - время охлаждения ГС от Т1 до Т2; Cik - концентрация i-го газового компонента в поверочной газовой смеси ПГС-k, подаваемой на сенсор.

2. Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа по п.1, отличающийся тем, что в алгоритм калибровки заложены первоначальное (до калибровки) тестирование работоспособности интеллектуального модуля и исходная установка начальных параметров режима нагрева и запись в память идентификационных данных полупроводникового сенсора.

3. Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа по п.1, отличающийся тем, что имеется режим калибровки «ОСЦИЛЛОГРАФ», заключающийся в экспоненциальном законе увеличения или уменьшения концентрации газового компонента в области чувствительного элемента, при котором в одном окне может быть построено семейство до 16 временных реализации σ(t) с длительностью цикла нагрева и охлаждения от 5 сек до 20 сек.

4. Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа по п.1, отличающийся тем, что семейства временных реализации σ(t) в режиме КАЛИБРОВКА и градуировочные характеристики, любой цикл в однократном режиме нагрева, в циклическом режиме тренировки и стабилизации чувствительности сенсора, графики напряжений смещений операционных усилителей электронного блока нормировки выходного электрического сигнала проводимости газочувствительного слоя могут быть записаны и архивированы в базу данных как в графическом виде, так и текстовым файлом.

5. Способ калибровки полупроводниковых сенсоров газа по п.1, отличающийся тем, что имеется графическое меню, позволяющее проводить операции переноса кривых с наложением на другие графики, вставлять пояснительные тексты в любом месте графика, проводить сглаживание кусочно-аппроксимированной кривой, определять уравнение кривой, наиболее близкой к сглаженной градуировочной характеристике (1).



 

Похожие патенты:

Изобретение может быть использовано в медицине, биологии, экологии и различных отраслях промышленности. Электрический сенсор на пары гидразина содержит диэлектрическую подложку, на которой расположены электроды и чувствительный слой, меняющий фотопроводимость в результате адсорбции паров гидразина, при этом чувствительный слой состоит из структуры графен-полупроводниковые квантовые точки, фотопроводимость которой уменьшается при адсорбции молекул гидразина на поверхность квантовых точек пропорционально концентрации паров гидразина в пробе.

Изобретение относится к нанотехнологии и может быть использовано для изготовления полупроводниковых газовых сенсоров, предназначенных для детектирования паров ацетона в воздухе.

Изобретение относится к области измерительной техники. В способе согласно изобретению предлагается использовать число датчиков, соответствующее числу неизвестных компонент, подлежащих измерению.

Изобретение может быть использовано, в частности, при определении незначительных количеств химических и биохимических веществ, таких как газы или биомолекулы. Согласно изобретению предложен способ получения электрохимического сенсора с детекторной зоной, электрическая проводимость которой (σ) устанавливается посредством туннельных, ионизационных, или прыжковых процессов, и в которой устанавливается электрохимическое взаимодействие с определяемым заданным веществом; при котором детекторную зону получают путем локального приложения энергии, предпочтительно путем индуцированного электронным лучом осаждения, при котором находящиеся в газообразной форме вещества-предшественники, присутствующие в зоне осаждения в непосредственной близости к подложке, энергетически активируются для преобразования, причем продукты преобразования осаждают в твердой и не летучей форме на подложке.

Изобретение относится к контрольно-измерительной технике и предназначено для использования в нефтедобывающей промышленности для исследования пластов, определения их остаточной водонасыщенности, для оперативного контроля влажности на нефтепромысловых скважинах.

Изобретение относится к газоизмерительному устройство для измерения присутствия заданного газа в текучей среде. Устройство содержит датчик, имеющий чувствительный элемент и нагревательный элемент, сконфигурированный для нагрева чувствительного элемента до предварительно заданной рабочей температуры, причем чувствительный элемент является восприимчивым к заданному газу таким образом, что, по меньшей мере, одно электрическое свойство чувствительного элемента изменяется в зависимости от присутствия заданного газа, причем электрическое свойство чувствительного элемента измеряется газоизмерительным устройством; и цепь управления, имеющую контроллер нагревательного элемента, связанный с нагревательным элементом и измеряющий его электрическое свойство, причем цепь управления имеет источник энергии подогрева, подающий энергию к нагревательному элементу, причем контроллер нагревательного элемента связан с источником энергии подогрева и регулирует его работу в зависимости от измерения электрического свойства нагревательного элемента; средство импульсной модуляции, соединенное с контроллером нагревательного элемента, источником энергии подогрева для управления величиной энергии, подаваемому к нагревательному элементу.

Изобретение может быть использовано для определения качественного состава и количественного содержания различных газов в многокомпонентных газовых смесях различного состава.

Изобретение относится к области электроники и измерительной техники, в частности для изготовления датчиков для анализа газовой среды для определения аммиака. .

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей ацетона и других газов.

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам для регистрации и измерения содержания микропримесей оксида углерода. Датчик микропримесей оксида углерода содержит полупроводниковое основание и подложку. Полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической нанопленки теллурида кадмия, легированного сульфидом кадмия, нанесенной на непроводящую подложку. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности датчика и технологичности его изготовления, при этом обеспечивается возможность определения микропримесей оксида углерода в газовых смесях при комнатной температуре. 3 ил.

Изобретение относится к области газового анализа и может быть использовано в экологии. Датчик согласно изобретению содержит полупроводниковое основание и подложку, причем основание выполнено из поликристаллической пленки теллурида кадмия, легированного сульфидом цинка, нанесенной на непроводящую подложку. Изобретение обеспечивает возможность повышения чувствительности датчика и технологичности его изготовления. 3 ил.

Изобретение относится к газовому анализу и может быть использовано для контроля токсичных и взрывоопасных газов и в тех областях науки и техники, где необходим анализ газовых сред. Полупроводниковый чувствительный элемент согласно изобретению представляет собой изолирующую подложку с предварительно нанесенными контактами, на которой нанесением пленкообразующего водно-спиртового раствора SnCl2 с углеродными нанотрубками формируют слой нанокомпозита диоксид олова. Изготовленный таким образом чувствительный элемент подвергают сушке в течение 10 минут при температуре 150°С с последующим стабилизирующим отжигом на воздухе в течение 30 минут при температуре не ниже 370°С для формирования нанокристаллической структуры. Изобретение направлено на повышение величины газовой чувствительности и селективности сенсорного элемента. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей аммиака. Изобретение может быть использовано в экологии. Датчик содержит полупроводниковое основание и подложку, причем основание выполнено из поликристаллической пленки сульфида кадмия, легированного теллуридом цинка, нанесенной на непроводящую подложку. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности датчика и технологичности его изготовления. 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 в экологии. Датчик микропримесей аммиака содержит полупроводниковое основание и подложку. Полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической нанопленки сульфида кадмия, легированного теллуридом кадмия. Подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора. Датчик при существенном упрощении технологии его изготовления позволяет определять содержание аммиака с чувствительностью, в несколько раз превышающую чувствительность известных датчиков. 3 ил.

Изобретение относится к изготовлению газовых сенсоров, предназначенных для детектирования различных газов. Предложен способ изготовления газового сенсора, в котором образуют гетероструктуру из различных материалов, в ней формируют газочувствительный слой, после чего ее закрепляют в корпусе сенсора, а контактные площадки соединяют с выводами корпуса при помощи контактных проводников. Газочувствительный слой формируют в виде тонкой нитевидной наноструктуры (SiO2)20%(SnO2)80%, где 20% - массовая доля SiO2, а 80% - массовая доля компонента SnO2, путем нанесения золя ортокремниевой кислоты, содержащего гидроксид олова, на подложку из кремния с помощью центрифуги с последующим отжигом. На поверхности подложки предварительно методом локального анодного окисления сформирована область шириной 1 мкм, глубиной 200 нм. Золь приготавливают в два этапа: на первом этапе смешивают тетраэтоксисилан (ТЭОС) и этиловый спирт (95%) в соотношении 1:1,046 при комнатной температуре и смесь выдерживают до 30 минут, а на втором этапе в полученный раствор вводят дистиллированную воду в соотношении 1:0,323; соляную кислоту (HCl) в соотношении 1:0,05; двухводный хлорид олова (SnCl2·2H2O) в соотношении 1:0,399, где за единицу принят объем ТЭОС, и перемешивают не менее 60 минут. Предложен также газовый сенсор с наноструктурой, изготовленный по предлагаемому способу. Технический результат - повышение чувствительности газового сенсора. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к области нанотехнологии сенсорных материалов и может быть использовано для создания полупроводниковых газовых сенсоров, селективных к содержанию в воздухе сероводорода и его производных. Сущность изобретения состоит в создании наногетерогенного материала на основе нитевидных кристаллов оксидов n-типа проводимости SnO2, ZnO, In2О3 и иммобилизованных на их поверхности нанокластеров оксидов p-типа проводимости CuO, NiO, Со3O4. Способ изготовления включает получение нитевидных кристаллов из пара и пропитку кристаллов растворами солей с последующим отжигом для формирования р-n гетероконтактов. Изобретение обеспечивает повышение чувствительности газового сенсора селективно к H2S и его производным в воздухе.2 з.п. ф-лы, 2 пр.
Использование: для определения содержания паров воды в воздушной среде. Сущность изобретения заключается в том, что при формировании пленок для определения содержания паров воды в воздушной среде выполняют последовательное нанесение на поверхность оксидного стекла поли-N,N-диметил-3,4-диметиленпирролидиний хлорида аэрозольным распылением и гексацианоферрата(III) калия ультразвуковым распылением в соотношении 3:1 с образованием поли-N,N-диметил-3,4-диметиленпирролидиний цианидной пленки, селективной по отношению к парам воды. Технический результат: обеспечение возможности получения тонких пленок контролируемой толщины, увеличение стабильности, селективности пленки на поверхности оксидных стекол по отношению к содержанию влаги в воздушной среде и улучшение метрологических характеристик измерения величины электрической проводимости.

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания кислорода. Газовый датчик согласно изобретению содержит диэлектрическую подложку с нанесенным слоем полупроводникового материала толщиной от 0,07 мкм до 0.2 мкм. На слой нанесены металлические электроды. В качестве полупроводникового материала используется поликристаллический материал состава Sm1-xLnxS, где x изменяется от 0 до 0.14, а Ln представляет собой один из элементов: La, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu. Изобретение обеспечивает возможность изготовления датчика для измерения содержания кислорода, обладающего повышенной чувствительностью. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 4 пр.

Использование: для регистрации и измерения содержания оксида углерода. Сущность изобретения заключается в том, что полупроводниковый газоанализатор угарного газа содержит полупроводниковое основание, нанесенное на непроводящую подложку, при этом полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки твердого раствора (ZnTe)0,26(CdSe)0,74. Технический результат: повышение чувствительности и технологичности изготовления датчика. 3 ил.
Наверх