Полупроводниковый датчик кислорода



Полупроводниковый датчик кислорода
Полупроводниковый датчик кислорода
Полупроводниковый датчик кислорода

 


Владельцы патента RU 2546849:

Общество с ограниченной ответственностью "СмС тензотерм Рус" (RU)

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.

 

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей кислорода, и может использоваться в медицине, в области экологии, в атомной промышленности, в автомобильной промышленности.

Полупроводниковые газовые датчики [Handbook of sensors and actuators, v.4 ″Semiconductor sensors in physico-chemical studies″ (edited by L.Yu.Kupriyanov), 1996, Chapter 1, ″Physical and chemical basics of the method of semiconductor sensors″, p.5-24] такие, как на основе оксида цинка (ZnO), сульфида кадмия (CdS), диоксида олова (SnO2), могут быть использованы в качестве пропорциональных детекторов ряда молекулярных газов, в том числе, и кислорода, которые позволяют преобразовывать выходной электрический сигнал, полученный в результате адсорбции активных частиц, в численное значение концентраций измеряемых компонентов газовой среды. Принцип работы таких резистивных датчиков основан на эффекте изменения примесной электропроводности полупроводниковых сульфидов и оксидов металлов в результате адсорбции на их поверхности молекулярных газов.

Известен датчик для анализа содержания кислорода в газе [Вяхирев Д.А., Шушукова А.Ф. Руководство по газовой хроматографии. М.: Высшая школа, 1987]. Датчик состоит из платиновых, вольфрамовых или позолоченных проволочных спиралей, помещенных в каналы металлического блока, через которые проходит газ-носитель.

Конструктивно детектор выполнен в виде двух одинаковых термостатированных реакционных ячеек: измерительной и сравнительной, в которых размещены нагревательные элементы - проволочные спирали, включенные в смежную измерительную цепь моста Уинстона. Принцип действия датчика основан на том, что нагретое тело теряет теплоту со скоростью, зависящей от состава окружающего газа, поэтому скорость теплоотдачи может быть использована для определения состава газа. Нагревательные элементы в сравнительной и рабочей ячейках нагревают постоянным электрическим током от аккумуляторной батареи или от специального стабилизированного источника питания. Теплопроводность окружающего нагревательные элементы газа определяет температуру, а следовательно, и сопротивление нагревательных элементов. Когда через обе ячейки датчика протекает чистый газ-носитель, температура нагревательных элементов одинакова. Если через сравнительную ячейку протекает чистый газ-носитель, а через измерительную - газ-носитель плюс компонент, выходящий из хроматографической колонки, то температура, а следовательно, и сопротивление нагревательных элементов будут разные, что нарушает баланс измерительного моста. Выходной сигнал с датчика сравнивается со стандартными нагревательными элементами.

Однако имеет место ограничение чувствительности устройства к газам (кислород, аргон) из-за близких коэффициентов теплопроводности. Например, при использовании такого датчика для анализа кислорода точность определения его концентрации мала.

Ближайшим техническим решением к изобретению является полупроводниковый газовый датчик кислорода [Патент РФ RU 2235316, от 5 июня 2003], содержащий подложку и полупроводниковый слой с нанесенными на его поверхность металлическими электродами. Полупроводниковый слой выполнен в виде монокристаллической пластины арсенида индия.

Принцип работы такого датчика основан на связи между адсорбционно-десорбционными процессами, протекающими на полупроводниковой пластине, и вызванным ими изменением электропроводности. Работа датчика осуществляется следующим образом. Датчик помещают в исследуемую среду. При адсорбции кислорода, сопровождающейся образованием ионов и ион-радикалов (О-2, О- и др.), поверхность полупроводниковой пластины заряжается, соответственно, происходит изгиб энергетических зон и, как следствие, изменение концентрации свободных носителей зарядов и электропроводности, которое фиксируется электроизмерительным прибором. По величине изменения электропроводности с помощью градуировочных кривых можно определить содержание кислорода в исследуемой среде.

К недостаткам этого датчика можно отнести его сравнительно невысокую чувствительность к кислороду. Она является следствием небольшого значения дебаевской длины экранирования заряда на поверхности материала (Ld). Величина Ld прямо пропорциональна , где ε - диэлектрическая проницаемость полупроводника. В InAs ε~14. Величина Ld (а значит, и ε) является определяющим фактором для поверхностной чувствительности полупроводникового материала к воздействию газов на его электропроводность и, соответственно, чувствительности датчика [М.Н. Румянцева, Е.А. Макеева, А.М. Гаськов Влияние микроструктуры полупроводниковых сенсорных материалов на хемосорбцию кислорода на их поверхности Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2008, т.LII, №2, с.122-129].

Задачей изобретения является повышение чувствительности датчика к кислороду.

Поставленная задача решается полупроводниковым датчиком кислорода, содержащим диэлектрическую подложку и полупроводниковый слой с нанесенными на его поверхность металлическими электродами, в котором полупроводниковый слой выполнен с толщиной от 0,07 мкм до 0,2 мкм из материала с составом Sm1-xLnxS, где Ln представляет собой один из следующих элементов: La, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, a x имеет значение из интервала от 0 до 0,14.

Предлагаемое изобретение основано на связи между адсорбционно-десорбционными процессами, протекающими в полупроводниковом слое материала определенной толщины на основе сульфида самария в присутствии кислорода, и вызванными ими изменениями электропроводности этого слоя.

Электрофизические параметры полупроводникового газочувствительного слоя, определяющие природу полупроводника (электропроводность основных носителей заряда, уровень Ферми, глубина залегания примесного уровня от дна зоны проводимости, заселенность данного уровня основными носителями заряда, длина экранирования Дебая, Холловская постоянная и подвижность основных носителей заряда), возможно, целенаправленно сформировать таким образом, чтобы максимально адекватно отвечать природе детектируемой молекулы газа (в данном случае кислорода). Параметры полупроводника можно изменить таким образом, чтобы энергия активации электронов проводимости в полупроводнике соответствовала энергии сродства электрона в молекуле кислорода. Этого результата можно добиться, изменяя величину ε путем допирования материала. Поэтому в качестве газочувствительного слоя выбраны полупроводниковый сульфид самария и полупроводниковые материалы на его основе, поскольку диэлектрическая проницаемость для полупроводниковой модификации сульфида самария находится в пределах ε≈18-20, что в 2-2,5 раза больше, чем для используемых в известных датчиках оксидов металлов. Так, например, для оксида цинка, применяемого в датчиках кислорода, диэлектрическая проницаемость лежит в интервале ε≈8-10. Исходя из этого чувствительность полупроводниковых пленок на основе сульфида самария к адсорбции кислорода существенно увеличивается по сравнению с оксидами металлов. Кроме того, основной отличительной особенностью этих материалов по сравнению, например, с оксидами металлов являются их стойкие радиационные термодинамические характеристики, в том числе и электрофизические.

Относительно состава рабочего вещества можно сказать следующее. Выявлено, что сульфид самария SmS в твердых растворах замещения при концентрации примесей другого редкоземельного элемента (из группы Ln), большей 0,14, претерпевает фазовый переход полупроводник-металл и переходит в металлическое состояние. Он теряет полупроводниковые свойства, необходимые для функционирования датчика, и становится не пригодным для изготовления датчика кислорода.

Принципиальным является нанесение тонкопленочных покрытий материалов на основе SmS определенной толщины. Толщина поликристаллической пленки (слоя) выбирается в интервале от 0,07 до 0,2 мкм, т.к. при толщинах менее 0,07 мкм пленка имеет свойства металлической фазы SmS [Каминский В.В., Володин Н.М., Жукова Т.Б., Романова М.В., Сосова Г.А. Электрические свойства и особенности структуры поликристаллических пленок моносульфида самария. ФТТ, 1991, т.33, в.1, с.187-191] и не работает в качестве датчика. При толщинах более 0,2 мкм имеет место шунтирование поверхностной проводимости электропроводностью остальной части материала (объемной). Следует иметь в виду, что толщина рабочей части поверхности равна Ld, которая в случае SmS составляет ~0,01 мкм, но эта рабочая поверхность может образовываться только в полупроводниковой фазе SmS.

Заявляемый датчик демонстрируется Фиг.1.

На Фиг.1 представлена конструкция заявляемого датчика,

где:

1 - диэлектрическая подложка;

2 - поликристаллический слой материала на основе сульфида самария (Sm1-xLnxS);

3 - металлические электроды.

На Фиг.2 приведен график температурной зависимости изменения электропроводности (Δσ) материала на основе SmS под влиянием адсорбированного кислорода (давление кислорода Ро2=27,89 Па).

Как следует из Фиг.2, при температурах 150±10°C датчик обладает наибольшей чувствительностью.

На Фиг.3 представлены типичные градуировочные кривые: кривая 1 - для датчика на основе предлагаемого полупроводникового материала Sm1-xLnxS и кривая 2 - алогичная кривая для датчика-прототипа.

Из сравнения этих зависимостей следует, что заявляемый датчик позволяет определять содержание кислорода с чувствительностью, существенно превышающей чувствительность датчика-прототипа.

Работа датчика осуществляется следующим образом.

Датчик помещают в исследуемую среду. При адсорбции кислорода, сопровождающейся образованием ионов и ион-радикалов (О-2, О- и др.), происходит заряжение поверхности полупроводникового слоя и, как следствие, изменение концентрации свободных носителей зарядов и его электропроводности. По величине изменения электропроводности с помощью градуировочных кривых можно определить содержание кислорода в исследуемой среде.

Пример 1

Нанесение тонких пленок материалов на основе сульфида самария проводилось на стеклянную подложку по методике взрывного метода испарения в вакууме /Л.Н. Васильев, В.В. Каминский, Ю.М. Курапов, М.В. Романов, Н.В. Шаренкова. ФТТ 38, 779 (1996)/. Были изготовлены четыре пленки с составами Sm0.9Gd0.1S, Sm0.92Ce0.08S, Sm0.9La0.1S, Sm0.95Eu0.05S. Сначала создавались твердые растворы с соответствующими составами, из которых была изготовлена шихта в виде порошков путем измельчения объемных образцов на шаровой мельнице. Метод взрывного испарения был реализован следующим образом. В вибрирующий бункер загружалась шихта, которая в процессе напыления постепенно высыпалась из бункера на танталовую лодочку, раскаленную пропускаемым через нее током до температуры 2500°C. При попадании на лодочку каждая отдельная крупинка шихты испарялась («взрыв») и пары осаждались через маску на нагретую до 450°C подложку. Поверх слоя полупроводника методом резистивного напыления через маски были нанесены контакты из никеля толщиной 0,3 мкм. Операции нанесения слоев проводились в вакууме 105 мм рт. ст. Толщины слоев полупроводника составляли 0,1-0,15 мкм. Толщина слоев измерялась с помощью отечественного интерферометра МИИ-4. Состав слоев полупроводникового материала контролировался с помощью рентгеноструктурного анализа на рентгеновском дифрактометре ДРОН-2 ОАО НПП «Буревестник». Присоединение проводов к полученным резисторам осуществлялось с помощью медных проволочных контактов, припаянных к никелевым контактам оловянно-свинцовым припоем ПОС-60. Габаритные размеры резисторов составляли ~3×3 мм2 при толщине подложки 80 мкм. Полученные таким образом структуры подвергались отжигу при температуре 150±10°C в течение 2-3 часов в вакууме 10-5 мм рт. ст. При испытании действия датчика подложка структуры помещалась на массивную медную пластину, нагреваемую с помощью электрической печки резистивного типа. Температура медной пластины и подложки измерялась с помощью термопары медь-константан, заделанной в медную пластину так, чтобы ее спай касался подложки. Сигналы с токовыводов и термопары подавались на два канала АЦП персонального компьютера и снимались в процессе измерений. Полупроводниковый резистор поддерживался при постоянной температуре, лежащей в интервале от 140°C до 160°C. Важным моментом при снятии калибровочных характеристик датчика является то, что полупроводниковый резистор поддерживался при постоянной температуре, лежащей в интервале от 140°C до 160°C. Для нахождения оптимальной температуры детектирования кислорода для каждого датчика были сняты кривые зависимости изменения его электропроводности от температуры датчика при заданной концентрации кислорода. Величины Δσ определялись как разность между электропроводностью в вакууме и при наличии кислорода, полученные при одной и той же температуре. Были сняты калибровочные кривые, полученные для этих же датчиков. Величина Δσ представлена в зависимости от парциального давления кислорода. При этом в измерительную камеру, в которой находился датчик, постепенно подавались различные парциальные давления кислорода, и измерения Δσ проводились при Т=140-160°C. Результаты измерений для пленок с составами Sm0.9Gd0.1S, Sm0.92Ce0.08S, Sm0.9La0.1S, Sm0.95Eu0.05S показали при оптимальных температурах измерений 150°C, 150°C, 150°C 153°C, соответственно, превышение чувствительности предлагаемых датчиков по сравнению с прототипом, при давлении кислорода 0,5 Па, на 13,25%, 14,49%, 17,05% и 19,24%.

Как следует из результатов, предлагаемое техническое решение позволяет повысить чувствительность предлагаемого датчика кислорода на 15-20% по сравнению с прототипом.

Пример 2

То же, что в примере 1, но толщина образцов с составами Sm0.9Gd0.1S, Sm0.92Ce0.08S, Sm0.9La0.1S, Sm0.95Eu0.05S составляла 0,05 мкм (менее значения 0,07 мкм, указанного в формуле). Полученные пленки обладали металлическими электрическими свойствами. При этом чувствительности полученных датчиков кислорода находились в интервале от 3 до 4,5 Ом-1* м-1, что на 70-80% ниже, чем у прототипа.

Пример 3

То же самое, что в примере 1, но толщина образцов с составами Sm0.9Gd0.1S, Sm0.92Ce0.08S, Sm0.9La0.1S, Sm0.95Eu0.05S составляла 0,3 мкм (больше значения из интервала в формуле). При этом были получены пленки с выраженными полупроводниковыми свойствами, однако их чувствительность к кислороду составляла от 5 до 8 Ом-1* м-1, что на 30-60% ниже, чем у прототипа (по причине шунтирования поверхностной проводимости электропроводностью остальной части материала).

Пример 4

Тем же способом, что и в примере 1, были изготовлены образцы с составами Sm0.8Gd0.2S, Sm0.8Ce0.2S, Sm0.8La0.2S, Sm0.8Eu0.2S, выходящими за пределы величины x из формулы изобретения. Пленки имели металлические электрические свойства. Были проведены те же измерения чувствительности датчиков к кислороду. Чувствительность их лежала в интервале от 10 до 12 Ом-1* м-1, что на 15-30% ниже, чем у прототипа.

Таким образом, показаны преимущества предлагаемого технического решения, заключающиеся в возможности создания полупроводникового датчика кислорода, имеющего чувствительность, превышающую чувствительность датчика-прототипа.

К достоинствам заявляемого датчика кислорода следует также отнести его очень малые размеры (~1 мм3 по сравнению с 3 мм3 у прототипа) и невысокую стоимость.

1. Полупроводниковый датчик кислорода, содержащий диэлектрическую подложку и полупроводниковый слой с нанесенными на его поверхность металлическими электродами, отличающийся тем, что полупроводниковый слой выполнен из материала с составом Sm1-xLnxS, где Ln представляет собой один из следующих элементов: La, Ce, Pr, Nd, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, a x имеет значение из интервала от 0 до 0,14.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что толщина полупроводникового слоя лежит в пределах от 0,07 мкм до 0,2 мкм.



 

Похожие патенты:
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.
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.

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.

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

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

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.

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 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.

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.

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.

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.

Изобретение относится к аналитической химии, а может быть использовано для оценки безопасности изделий из фенолформальдегидных пластмасс. Для этого используют многоканальный анализатор газов (МАГ-8) с 8-мью пьезокварцевыми резонаторами, электроды которых модифицируют нанесением растворов полидиэтиленгликольсукцината, полиэтиленгликольсебацината, полиэтиленгликольфталата, полифенилового эфира, триоктилфосфиноксида, пчелиного клея, пчелиного воска и комбинированного сорбента - пчелиного клея с хлоридом железа (III). После удаления растворителя при температуре 40-50°C в течение 15-20 мин, масса пленки сорбента составляет 15-20 мкг. После этого модифицированные пьезокварцевые резонаторы помещают в закрытую ячейку детектирования МАГ-8 и выдерживают в течение 5 мин для установки стабильного нулевого сигнала. Затем в пробоотборник помещают 5,00 г измельченного образца фенолформальдегидной пластмассы, плотно закрывают полиуретановой пробкой и выдерживают при температуре 20±1°C в течение 15 мин для насыщения газовой фазы парами фенола. Затем отбирают 3 см3 равновесной газовой фазы через полиуретановую пробку и инжектируют ее в закрытую ячейку детектора МАГ-8, фиксируют в течение 120 с изменение частоты колебаний пьезосенсоров и рассчитывают площадь «визуального отпечатка» Sв.о., Гц·с по формуле Sв.о.=f(Сф), S=1959·Сф+35. Для расчета предварительно строят калибровочный график зависимости Sв.о., Гц·с от концентрации фенола Сф, мг/дм3. Если площадь Sв.о.≥130±10 Гц·с, то концентрация свободного фенола в равновесной газовой фазе над фенолформальдегидными пластмассами Сф>0,05 мг/дм3 превышает рекомендуемый уровень для пищевых пластмасс, а при Sв.о. >260 Гц·с и выше, регистрируется высокое содержание фенола и формальдегида. Изобретение позволяет быстро оценить безопасность изделий из фенолформальдегидных пластмасс с 5% погрешностью измерений. 2 ил., 1 пр.

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.

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения коэффициентов диффузии водорода в различных конструкционных материалах, используемых в космической и атомной технике, в изделиях, подвергаемых наводороживанию и облучению в процессе эксплуатации. Для управления электронным пучком в вакуумной камере расположены отклоняющие пластины, проходя которые, электронный пучок облучает с определенной частотой различные места поверхности металлической мембраны-образца. одна сторона которого, находящаяся в электролитической ячейке, насыщается водородом, диффундирующим к противоположной стороне образца-мембраны, встроенной герметично в торец вакуумной камеры и одновременно облучаемой отклоняемым пучком электронов от электронной пушки. Технический результат - повышение точности измерения. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам для регистрации и измерения содержания оксида углерода. Датчик состоит из полупроводникового основания, выполненного в виде поликристаллической пленки твердого раствора (ZnTe)0,68(CdSe)0,32, и непроводящей подложки. Датчик согласно изобретению при существенном упрощении технологии его изготовления позволяет определять содержание оксида углерода с чувствительностью, в несколько раз превышающей чувствительность известных датчиков. 3 ил.

Использование: для непрерывного контроля утечек взрывоопасных жидкостей (в том числе органических растворителей, аммиака, керосина, бензина) и выдачи звукового или светового сигнала при повышении концентраций паров жидкостей в воздухе помещений, замкнутых объемах (подземных сооружениях и коммуникациях) и наружных установок. Сущность изобретения заключается в том, что устройство с открытым входом для контроля утечек взрывоопасных жидкостей на основе пьезосенсоров содержит частотомер с функцией непрерывного измерения скорости изменения аналитического сигнала с шагом τ=10 с (ΔF/Δτ, Гц/с) одного пьезосенсора с устойчивым и чувствительным покрытием электродов; сигнальным световым или звуковым устройством, срабатывающим при скачкообразном повышении скорости изменения аналитического сигнала вследствие быстрого повышения концентрации паров жидкостей в околосенсорном пространстве относительно фонового значения; устройством для крепления сигнализатора в местах контроля утечек жидкостей; дополнительной перфорированной крышкой, крепящейся ко дну ячейки детектирования, которая не препятствует самопроизвольной диффузии паров взрывоопасных жидкостей в околосенсороное пространство и предохраняет пьезосенсор от механических повреждений. Технический результат: обеспечение возможности непрерывного контролирования утечки взрывоопасных жидкостей (в том числе органических растворителей, аммиака, керосина, бензина) и оповещения с помощью светового или звукового сигнала о быстром повышении концентрации паров в околосенсорном пространстве относительно фонового значения. 2 ил., 2 табл.

Изобретение относится к проведению экспресс-анализа воздуха или смесей газов. Портативный анализатор газов с массивом пьезосенсоров включает высокопрочный полимерный корпус с насадкой-нагнетателем и защитной крышкой из фторопласта, на верхней панели корпуса расположена ячейка с массивом из трех пьезосенсоров с чувствительными пленочными покрытиями для определения компонентов воздуха и равновесной газовой фазы над полимерными изделиями, продуктами питания, топливом по совокупности их легколетучих соединений, внутри корпуса расположены миниатюрная схема возбуждения, соединенная с тремя микроконтроллерами, запрограммированными в сумме на 150 ячеек памяти для регистрации и преобразования сигналов пьезосенсоров и передачи их на моно- или полихромный дисплей для отображения аналитического сигнала в виде «визуальных отпечатков» максимумов трех сенсоров и для сохранения информации на съемном носителе памяти, приводящимися в действие автономно от встроенного компактного источника питания, на панели корпуса размещены кнопка включения прибора, кнопка работы нагнетателя и переключатель на отдельные режимы измерения: анализ топлива, полимерных материалов, пищевых продуктов и индикаторы работы пьезосенсоров и моно-/полихромный дисплей для отображения аналитического сигнала. Достигается повышение мобильности, компактности и надежности работы анализатора, а также - упрощение эксплуатации. 2 ил.

Изобретение может быть использовано в газоанализаторах, газосигнализаторах и газовых пожарных извещателях для контроля довзрывных концентраций взрыво-пожароопасных газов и газовых смесей. Полупроводниковый газовый сенсор содержит корпус реакционной камеры, выполненный из коррозионно-стойкой стали и с торца закрытый сеткой из нержавеющей стали проволокой диаметром 0,02…0,05 мм шагом 0,05…0,07 мм. В корпусе по центру реакционной камеры на контактных проводниках (4) установлен шарообразный полупроводниковый газочувствительный элемент (5) сенсора при помощи проводов нагревателя (6) и измерительного проводника (7). Внутри полупроводникового газочувствительного элемента (5) размещен нагреватель (6) в виде цилиндрический пружины, внутри которой по ее оси и по диаметру шарообразного полупроводникового элемента (5) расположен прямой измерительный проводник (7). Нагреватель (6) и измерительный проводник (7) газочувствительного элемента (5) выполнены из платиновой проволоки диаметром 0,01…0,025 мм, нагреватель (6) имеет 3…15 витка проволоки, шарообразный полупроводниковый газочувствительный элемент (2) имеет внешний диаметр 0,4…0,8 мм и выполнен из внутреннего объема (8): SnO2 - 40…60 мас.% и внешнего объема (5): пористого гамма-Аl2О3 - 40…60 мас.% соответственно шарообразного газочувствительного элемента сенсора. Нагреватель (6) выполнен с возможностью питания постоянным напряжением в 0,2…1,5 В. Изобретение обеспечивает существенное улучшение долговременной стабильности, упрощение технологии изготовления сенсора, а также повышение чувствительности полупроводникового газового сенсора к малым концентрациям газов, быстродействие и устойчивость к воздействию внешних факторов. 1 табл., 10 ил.

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и изменения содержания микропримесей аммиака. Датчик микропримесей аммиака содержит полупроводниковое основание и подложку, полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки твердого раствора теллурида цинка в антимониде галлия (GaSb)0,90(ZnTe)0,10, а подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора. Заявляемый датчик при существенном упрощении технологии его изготовления позволяет определять содержание аммиака с чувствительностью, в несколько раз превышающую чувствительность известных датчиков. 3 ил.
Наверх