Электрический сенсор на пары гидразина



Электрический сенсор на пары гидразина
Электрический сенсор на пары гидразина
Электрический сенсор на пары гидразина
Электрический сенсор на пары гидразина
Электрический сенсор на пары гидразина
Электрический сенсор на пары гидразина
Электрический сенсор на пары гидразина
Электрический сенсор на пары гидразина
Электрический сенсор на пары гидразина
Электрический сенсор на пары гидразина
Электрический сенсор на пары гидразина

Владельцы патента RU 2646419:

федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики" (Университет ИТМО) (RU)

Изобретение относится к устройствам и материалам для обнаружения и определения концентрации паров гидразина в атмосфере или пробе воздуха (химическим сенсорам) и 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, состоящий из структуры графен-полупроводниковые нанокристаллы в виде квантовых точек, фотопроводимость которой уменьшается при адсорбции молекул гидразина на поверхность полупроводниковых нанокристаллов пропорционально концентрации паров гидразина в пробе, при этом полупроводниковые нанокристаллы выполнены в виде полупроводниковых нанопластинок в развернутом состоянии. Технический результат – снижение порога чувствительности, расширение динамического диапазона определения концентрации паров гидразина и увеличение срока службы сенсора. 10 ил.

 

Изобретение относится к устройствам и материалам для обнаружения и определения концентрации паров гидразина в атмосфере или пробе воздуха (химическим сенсорам) и может быть использовано в медицине, биологии, экологии и различных отраслях промышленности.

Известен сенсор для детектирования в воздухе азотосодержащих соединений (молекул гидразина, аммиака, пиридина и подобных им) «Обратимый оптический волноводный газовый сенсор» (Патент США № US 4,513,087, заявка 462,493, дата публикации 23.04.1985, дата приоритета 31.01.1983), принцип работы которого основан на изменении цвета красителя при взаимодействии с парами аналита. Краситель расположен в тонком капилляре, по которому распространяется монохроматический свет. В присутствии аналита происходит обратимая химическая реакция в результате, который изменяется спектр поглощения красителя и, соответственно, изменяется степень поглощения красителем света в волноводе. Регистрация интенсивности света на выходе из волновода позволяет судить о наличии аналита в воздухе и о его концентрации. К общим недостаткам колориметрических сенсоров можно отнести низкую чувствительность (0,02 мг/м3=0,02 млн-1 при предельно допустимой концентрации гидразина 10 млрд-1), невозможность количественной дистанционной оценки концентрации гидразина в парах, краткий срок службы, обусловленный расходованием реагентов чувствительного слоя.

Известен хеморезистивный сенсор на пары аммиака и гидразина «Изготовление проводящих пленок и использование их в качестве газового сенсора» (Европейский патент №0411793А2, заявка 9030795.9, дата публикации 06.03.1991, дата приоритета 20.07.1990). В данном патенте показано, что проводимость пленок полипиролла, сформированных путем погружения непроводящей подложки в коллоидный раствор полипиролла образованного в результате окисления пиролла хлоридом железа, обратимо изменяется в присутствии гидразина и аммония. Несмотря на высокую чувствительность, данный сенсор обладает инерционностью отклика (порядка 1 минуты) и крайне чувствителен к наличию паров воды в атмосфере.

Известен хеморезистивный сенсор для детектирования гидразина «Химический сенсор на гидразин» (Патент США № US 8,105,539 В2, заявка 11/842,281, дата публикации 31.01.2012, дата приоритета 21.08.2007). Принцип работы данного сенсора основан на уменьшении сопротивления активного слоя при взаимодействии его с парами гидразина в результате химического восстановления из тетрахлоурата (III) калия металлического золота. Помимо изменения электрического отклика устройства формирование микрочастиц золота приводит к изменению цвета активного элемента с желтого на черный. Основным недостатком данного сенсора является необратимость химической реакции, которая приводит к невозможности повторного использования сенсора.

Известен электрохимический сенсор на пары гидразина «Электрохимический газовый сенсор» » (Европейский патент №0190566 А2, заявка 86100340.8, дата публикации 13.08.1986, дата приоритета 13.01.1986), в котором детекция гидразина в электрохимической ячейке происходит по изменению силы тока между зондом и электродом сравнения за счет электрохимической реакции на поверхности зонда. Данный сенсор также обладает высокой инерционностью отклика и относительно большим временем релаксации после удаления из пробы паров гидразина (порядка 1-2 минут). При этом нижняя температура работы сенсоров такого типа ограничена температурой замерзания электролита.

Наиболее близок к заявляемому изобретению и принят в качестве прототипа «Электрический сенсор на пары гидразина» (Патент РФ №2522735, МПК G01N 27/12, дата публикации 21.05.2014, дата приоритета 26.11.2012). Активным элементом прототипа является многослойная гибридная структура на основе графена и коллоидных полупроводниковых нанокристаллов, выполненных в виде квантовых точек (КТ), расположенная на диэлектрической подложке между двух электродов. В структуре графен-КТ под действием света, который способны эффективно поглощать КТ, наблюдается увеличение проводимости за счет фотоиндуцированного переноса заряда от КТ к графену (Gromova Y.A., Alaferdov A.V., Rackauskas S., Ermakov V.A., Maslov V.G., Moshkalev S.A., Baranov A.V., Fedorov A.V. Photoinduced electrical response in quantum dots/graphene hybrid structure// JAP, 118 (10), 104305 (1-6) (2015) и G. Konstantatos, M. Badioli, L. Gaudreau, J. Osmond, M. Bernechea, F. Pelayo, G. de Arquer, F. Gatti & Frank H. L. Koppens. Hybrid graphene-quantum dot phototransistors with ultrahigh gain // Nature Nanotechnology, 7, 363-368 (2012)). Принцип действия прототипа основан на уменьшении фотопроводимости структуры графен-КТ в присутствии паров гидразина в результате сорбции молекул гидразина на поверхность КТ. Сорбция молекул гидразина на поверхность КТ сопровождается появлением дополнительного канала релаксации фотовозбуждения в КТ, который эффективно конкурирует с переносом заряда между КТ и графеном. Это приводит к уменьшению эффективности переноса заряда от КТ к графену и, как результат, к уменьшению, проводимости структуры графен-КТ. Порог чувствительности и динамический диапазон определения концентрации паров гидразина в прототипе зависят от относительной площади контакта между слоями графена и КТ, которая выражается в процентах от общей площади слоя графена.

В прототипе слои КТ на поверхность графена наносились методом центрифугирования ("spin-coating"). В работе (Kolesova Е.Р. et al. Aggregation of quantum dots in hybrid structures based on TiO2 nanoparticles // Proceedings of SPIE, 9884, pp. 988431 (1-10) (2016)) было продемонстрировано, что при данном методе формирования сухих слоев коллоидных квантовых точек наблюдается ярко выраженная неравномерность поверхностной концентрации КТ, которая обусловлена агрегацией КТ в процессе формирования сухих слоев. Это обстоятельство неизбежно приводит к уменьшению относительной площади контакта между слоями графена и КТ и, как результат, приводит к увеличению порога обнаружения паров гидразина. Также было установлено, что наличие агрегатов КТ в сухих слоях, сформированных методом центрифугирования, обуславливает увеличение скорости фотоиндуцированной деградации оптических свойств КТ, которая приводит к уменьшению фотопроводимости структуры графен-КТ [Reznik I.A. et al. Influence of the QD luminescence quantum yield on photocurrent in QD / graphene hybrid structures // Proceedings of SPIE, 9884, pp.98843A (1-8) (2016)) и, как результат к уменьшению чувствительности сенсора и к сокращению срока службы сенсора. Таким образом, использование в качестве активного элемента гибридной структуры графен-КТ, сформированной в результате нанесения методом центрифугирования слоев КТ на слои графена, ограничивает порог чувствительности и срок службы прототипа.

Решается задача снижения порога чувствительности, расширения динамического диапазона определения концентрации паров гидразина и увеличения срока службы сенсора.

Сущность предполагаемого изобретения заключается в том, что электрический сенсор на пары гидразина содержит диэлектрическую подложку, на которой расположены электроды и чувствительный слой, меняющий фотопроводимость в результате адсорбции паров гидразина. При этом в качестве активного элемента используется гибридная структура, состоящая из графена и полупроводниковых квантовых нанопластинок в развернутом состоянии. Толщина данных нанокристаллов составляет единицы нанометров, что обуславливает наличие квантово размерных эффектов в нанопластинках, а латеральные размеры пластинок составляют десятки нанометров. Квантование электронной подсистемы в нанопластинках приводит к тому, что времена жизни экситона в данных нанокристаллах имеют близкие значения с временами жизни экситона в полупроводниковых квантовых точках, что позволяет реализовать эффективный перенос заряда между нанопластинками и графеном. Переход от сферических нанокристаллов (КТ), диаметр которых варьируется от 2 до 6 нм, к нанопластинам с латеральными размерами в десятки нанометров позволяет существенно увеличить площадь контакта между одиночным нанокристаллом и графеном, а также значительно увеличить площадь контакта поверхности нанокристалла с парами гидразина. Проведенные недавно исследования (Kolesova Е.Р. et al. Aggregation of quantum dots in hybrid structures based on Ti02 nanoparticles // Proceedings of SPIE, 9884, pp. 988431 (1-10) (2016)) показали, что применение модифицированного метода Ленгмюра-Блоджетт для формирования сухих слоев коллоидных нанокристаллов позволяет минимизировать агрегацию нанокристаллов по сравнению со слоями, сформированными методом центрифугирования, и ингибировать фотоиндуцированную деградацию оптических свойств нанокристаллов в сухих слоях. Исследование слоев квантовых нанопластинок, нанесенных модифицированным методом Ленгмюра-Блоджетт на диэлектрические подложки, показало, что применение данного метода позволяет формировать образцы, в которых нанопластинки находятся в развернутом состоянии. Поэтому, при формировании активного элемента в предполагаемом изобретении при нанесении слоев нанопластинок на слои графена применялся модифицированный метод Ленгмюра-Блоджетт, что позволяет сформировать однородные слои нанопластинок в развернутом состоянии на поверхности графена и, как результат, увеличить чувствительность и срок службы сенсора. Использование нанопластинок в развернутом состоянии в составе предполагаемого изобретения позволяет существенно увеличить площадь поверхности одиночного нанокристалла по сравнению с полупроводниковыми квантовыми точками, что приводит к увеличению максимального числа молекул гидразина, способных сорбироваться на одиночный нанокристалл, и, как результат, увеличивает динамический диапазон определения концентрации паров гидразина в пробе.

Предполагаемый сенсор для детектирования паров гидразина имеет следующие преимущества:

1. Более высокая чувствительность определения паров гидразина. Данное преимущество обеспечивается за счет увеличения площади контакта нанокристалла с поверхностью графена, в результате которого увеличивается фотопроводимость структуры графен - полупроводниковые нанопластинки в развернутом состоянии по сравнению со структурой графен-КТ, и уменьшением агрегации нанокристаллов в результате изменения метода формирования структуры графен - полупроводниковые нанопластинки.

2. Увеличенный динамический диапазон определения концентрации паров гидразина в пробе. Данное преимущество достигается за счет увеличения максимального числа молекул гидразина, способных сорбироваться на поверхность отдельного нанокристалла и полностью ингибировать перенос заряда от нанопластинок к графену.

3. Увеличенный срок эксплуатации сенсора. Данное преимущество достигается использованием модифицированного метода Ленгмюра-Блоджетт для формирования активного элемента сенсора, который позволяет минимизировать агрегацию нанокристаллов в сухих слоях и ингибировать фотоиндуцированную деградацию их оптических свойств.

Сущность предполагаемого изобретения поясняется на фиг. 1-10, на которых представлены:

Фиг. 1. Спектры поглощения (1) и люминесценции (2) коллоидных растворов CdSe нанопластинок в гексане;

Фиг. 2. Изображение, полученное на сканирующем электронном микроскопе CdSe нанопластинок, нанесенных на подложку методом центрифугирования;

Фиг. 3. Спектры поглощения (1) и кругового дихроизма (3) коллоидного раствора CdSe нанопластинок в гексане;

Фиг. 4. Изображение, полученное на сканирующем электронном микроскопе CdSe нанопластинок, нанесенных на подложку модифицированным методом Ленгмюра-Блоджетт;

Фиг. 5. Люминесцентные изображения и спектры люминесценции CdSe нанопластинок, нанесенных на подложку модифицированным методом Ленгмюра-Блоджетт, зарегистрированные на люминесцентном конфокальном микроскопе. Спектры люминесценции регистрировались с выделенных кругами участков;

Фиг. 6. Схема регистрации тока, протекающего через сенсор: 4 - слой CdSe нанопластинок; 5 - слой графена; 6 - титановые контакты; 7 - подложка SiO2; стрелкой показано внешнее облучение светодиодом мощностью 50 мВт, с максимумом излучения на длине волны 450 нм, периодически подающееся на сенсор;

Фиг. 7. Зависимость фотопроводимости сенсора от внешнего освещения светодиодом мощностью 50 мВт с максимумом излучения на длине волны 450 нм. Заштрихованные области соответствуют периодам освещения сенсора светодиодом;

Фиг. 8. Схематичное изображение установки для контролируемой подачи/откачивания паров гидразина: 8 - насос для продувки установки воздухом для удаления паров гидразина; 9 - герметичные пробки; 10 - вентиль для регуляции концентрации паров гидразина; 11 - герметичная пробка с клапаном для подачи воздуха от насоса 8; 12 - герметичная пробка с впаянными контактами для подключения сенсора к микроамперметру; 13 - соединительные шланги; 14 - водный раствор гидразина; 15 - камера, в которую помещается емкость с раствором гидразина; 16 - камера, в которую помещается сенсор; 17 - источник внешнего облучения сенсора; 18 - сенсор; 19 - держатель сенсора с микрозажимами;

Фиг. 9. Зависимость проводимости сенсора от концентрации паров гидразина в пробе. На вставке приведен начальный участок кривой в увеличенном масштабе. IТ - темновая проводимость сенсора;

Фиг. 10. Зависимость фотопроводимости сенсора от времени облучения сенсора светодиодом 450 нм (мощность 50 мВт), слои CdSe нанопластинок наносились модифицированным методом Ленгмюра-Блоджетт (20) и методом центрифугирования (21).

Для демонстрации работоспособности предполагаемого сенсора на титановых электродах была сформирована гибридная многослойная структура графен - полупроводниковые нанопластинки в развернутом состоянии. Нанопластинки селенида кадмия были синтезированы согласно методике, описанной в работе ( Bouet et al. Two-Dimensional Growth of CdSe Nanocrystals, from Nanoplatelets to Nanosheets // Chemistry of Materials, 25 (4), 639-645 (2013)). На Фиг. 1 приведены спектры поглощения и люминесценции коллоидного раствора CdSe нанопластинок в гексане. Положение экситонной полосы поглощения (~460 нм) свидетельствует о наличие эффекта размерного квантования у данных нанокристаллов. При этом в спектре люминесценции наблюдается узкая полоса экситонной люминесценции нанопластинок с максимумом на 464 нм. Исследование кинетики затухания люминесценции нанопластинок в гексане показало, что затухание люминесценции образцов аппроксимируется биэкспоненциальной зависимостью с временами 14 нc и 1 нc, которые характерны для квантовых нанокристаллов CdSe.

Было установлено, что в силу больших латеральных размеров (десятки нанометров) нанопластинки могут находиться в свернутом состоянии, что подтверждается данными электронной микроскопии, представленными на Фиг. 2 и наличием полос в спектре кругового дихроизма в области экситонных переходов нанопластинок, приведенных на Фиг. 3. Присутствие полос в спектре кругового дихроизма нанопластинок свидетельствует о наличии собственной хиральности нанопластинок CdSe, природа которой аналогична природе хиральности углеродных нанотрубок, т.е. собственная хиральность CdSe нанопластинок возникает в результате их скручивания.

Очевидно, что для обеспечения максимальной площади контакта поверхности нанопластинок с графеном и максимальной доступности поверхности нанопластинок молекулам аналита, в данном случае, паров гидразина, в составе гибридной структуры нанопластинки должны находиться в развернутом состоянии. Было установлено, что формирование сухих слоев нанопластинок на диэлектрических подложках и на слоях графена с применением модифицированного метода Ленгмюра-Блоджетт (Roberts, Gareth, ed., "Langmuir-blodgett films," Springer Science & Business Media, (2013)) приводит к разворачиванию нанопластинок, что подтверждается данными электронной микроскопии, приведенными на Фиг. 4 и хорошо согласуется с исчезновением полос в спектре кругового дихроизма нанопластинок.

На Фиг. 5 представлены люминесцентные изображения и спектр люминесценции сухих слоев нанопластинок CdSe, сформированных на графене. Было установлено, что спектры люминесценции сухих слоев CdSe нанопластинок соответствуют спектрам люминесценции данных нанопластинок в гексане. Это свидетельствует о возможности использовать данных нанопластинок для фотосенсибилизации проводимости слоев графена в предполагаемом сенсоре.

На основании полученных результатов формирование гибридной структуры графен - полупроводниковые нанопластинки проводилось с использованием модифицированного метода Ленгмюра-Блоджетт в результате последовательного нанесения на титановые электроды слоев графена и нанопластинок. Затем сенсор подключался к электрической цепи в соответствии со схемой, представленной на Фиг. 6. Освещение сенсора светом с длиной волны 405 нм, который эффективно поглощается нанопластинками, приводило к резкому увеличению проводимости гибридной структуры графен - полупроводниковые нанопластинки, что продемонстрировано на Фиг. 7. Согласно (G. Konstantatos, М. Badioli, L. Gaudreau, J. Osmond, M. Bernechea, F. Pelayo, G. de Arquer, F. Gatti & Frank H.L. Koppens. Hybrid graphene-quantum dot phototransistors with ultrahigh gain // Nature Nanotechnology, 7, 363-368 (2012)) фотосенсибилизация проводимости графена в гибридных структурах с квантовыми нанокристаллами CdSe обусловлена фотоиндуцированным переносом заряда от нанокристалла к графену.

Для исследования влияния паров гидразина на фотопроводимость гибридных структур графен - полупроводниковые нанопластинки в развернутом состоянии, сенсор помещался в герметичную камеру, к которой обеспечивалась контролируемая подача воздуха, содержащего пары гидразина. На Фиг. 8 приведено схематичное изображение установки для контролируемой подачи/откачивания паров гидразина. Сенсор 18 закрепляется на держателе 19 в герметичной камере 16, освещение сенсора осуществляется источником 17. Камера 16 посредством герметичных соединительных шлангов соединена с камерой 15. В камеру 15 через отверстие, закрываемое пробкой 9, помещается водный раствор гидразина 14. С помощью вентиля 10 регулируется подача паров гидразина в камеру 16. Изменение проводимости сенсора в присутствии паров гидразина регистрируется с помощью микроамперметра, который подключен к сенсору через контакты, выведенные из камеры 16 через герметичную пробку 12. Прокачка системы воздухом для удаления паров гидразина осуществляется при открытом вентиле 10 с использованием насоса 8, который соединен с камерой 15 через герметичную пробку 11, снабженную клапаном для подачи воздуха. В результате удаления паров гидразина из камеры 16 наблюдается полное восстановление фотопроводимости сенсора.

На Фиг. 9 приведена зависимость фототока, протекающего через сенсор, от концентрации паров гидразина в пробе. Видно, что величина фототока IФ заметно превышает темновой ток Iт, протекающий через образец в отсутствии фотооблучения сенсора и ее значения уменьшаются пропорционально концентрации паров гидразина в анализируемой пробе. Применение квантовых нанопластинок в развернутом состоянии в составе сенсора позволило в 5 раз улучшить чувствительность сенсора и в 3 раза увеличить динамический диапазон определения концентрации паров гидразина по сравнению с прототипом.

Срок эксплуатации сенсора на основе гибридной структуры графен - полупроводниковые нанопластинки определяется стабильностью люминесцентных свойств нанопластинок, которые зависят от эффективности формирования дефектов на поверхности нанопластинок под действием возбуждающего света и обусловлены фотоокислением поверхности нанопластинок (S.F. Lee and М.A. Osborne. Brightening, Blinking, Bluing and Bleaching in the Life of a Quantum Dot: Friend or Foe? // ChemPhysChem, 10, 2174-2191, (2009)). На Фиг.10 приведены зависимости фотопроводимости сенсора (20), сформированного с использование модифицированного метода Ленгмюра-Блоджетт и сенсора (21), сформированного методом центрифугирования, от времени внешнего облучения. Видно, что фотопроводимость сенсора (20) практически не зависит от времени облучения светодиодом с длиной волны излучения 405 нм (мощность 50 мВт) и остается неизменной в течение 72 часов. При этом проводимость сенсора (21) через 10 часов уменьшается до значения его темновой проводимости (IТ), что свидетельствует о полной деградации люминесцентных свойств нанокристаллов. Следовательно, применение модифицированного метода Ленгмюра-Блоджетт позволяет не только формировать сухие слои из нанопластинок в развернутом состоянии, но также приводит к значительному увеличению фотостабильности данных слоев по сравнению со слоями, сформированными методом центрифугирования.

Таким образом, решаются задачи снижения порога чувствительности, расширения динамического диапазона определения концентрации паров гидразина и увеличения срока службы сенсора.

Электрический сенсор на пары гидразина, содержащий диэлектрическую подложку, на которой расположены электроды и чувствительный слой, меняющий фотопроводимость в результате адсорбции паров гидразина, состоящий из структуры графен - полупроводниковые нанокристаллы в виде квантовых точек, фотопроводимость которой уменьшается при адсорбции молекул гидразина на поверхность полупроводниковых нанокристаллов пропорционально концентрации паров гидразина в пробе, отличающийся тем, что полупроводниковые нанокристаллы выполнены в виде полупроводниковых нанопластинок в развернутом состоянии.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к области регистрации электропроводных частиц в жидкости, текущей в трубе со скоростью. Сущность изобретений заключается в том, что устройство для регистрации электропроводных частиц в жидкости, текущей в трубе со скоростью, дополнительно содержит блок самотестирования, предназначенный для осуществления автоматически или по внешнему запросу систематического количественного контроля функций обработки сигналов блока обработки сигналов и/или систематического количественного контроля передающих катушек и/или улавливающих катушек и/или для осуществления по внешнему запросу калибровки блока обработки сигналов посредством калибровочного эталона, устанавливаемого вместо передающих и/или улавливающих катушек.

Изобретение относится к способу определения частиц сажи в выхлопной струе газотурбинного двигателя (ГТД) в полете. Для осуществления способа измеряют в полете ток нейтрализации с электростатических разрядников самолета электрических зарядов, генерируемых частицами сажи в выхлопной струе газа ГТД, определяют расход газа через сопло двигателя, измеряют значение электризации аэрозолей атмосферы за счет соприкосновения их с поверхностями самолета, определяют среднее значение плотности электрического заряда струи газа на всех режимах полета, определяют содержание частиц сажи в струе по градуированным зависимостям «чисел дымности» от среднего значения плотности электрического заряда и влияния аэрозолей атмосферы.

Использование: для определения эффективных зарядов ионов в жидких металлических растворах. Сущность изобретения заключается в том, что способ определения эффективного заряда ионов в жидких металлических растворах включает получение исследуемого жидкого металлического раствора в результате контактного плавления образцов, составляющих эвтектическую систему, при одновременном пропускании электрического тока, отличающийся тем, что в процессе роста жидкой прослойки электрический ток пропускают в направлении, ускоряющем рост жидкой прослойки по сравнению с бестоковым, диффузионным, режимом, а сила тока уменьшается обратно пропорционально квадратному корню из времени, чем достигается псевдодиффузионный режим роста жидкой прослойки, при котором протяженность жидкой прослойки растет пропорционально квадратному корню из времени, что позволяет определить эффективные заряды ионов в полученном жидком металлическом растворе путем сравнения скорости роста жидкой прослойки в псевдодиффузионном и диффузионном режимах.

Изобретение относится к способам получения водорода в местах его применения, минуя стадию его хранения, и касается способа определения количества свободного углерода при конверсии углеводородов в конверторах.

Изобретение относится к области автомобилестроения, в частности к системам двигателя с датчиком влажности. Представлены способы и системы эксплуатации двигателя с емкостным датчиком влажности.

Изобретение относится к технологии получения высокочувствительного резистивного газового сенсора на озон на основе оксидных пленок в системе In2O3-SnO2. Способ получения наноструктурированного газового сенсора на озон включает совместную кристаллизацию растворов солей или их соосаждение, при этом в качестве исходных реагентов используют растворы солей-прекурсоров (SnSO4, In(NO3)3*xH2O), получают оксидные порошки методом золь-гель совместной кристаллизации и соосаждения, после чего полученные порошки прокаливают при 120-400°С и обжигают при 650°С до получения твердого раствора на основе In2O3 с размером ОКР ~ 27-29 нм, затем приготавливают пасту со связующим на основе этилцеллюлозы [С6Н7O2(ОН)3-x(ОС2Н5)x]n и скипидара, причем в первой серии к навеске порошка добавляют 10 мас.% этилцеллюлозы и 5 мл скипидара, а для второй серии порошок смешивают с 30 мас.% этилцеллюлозы и 8 мл скипидара, затем после интенсивного перемешивания полученную пасту наносят на корундовые подложки трафаретной печатью, после чего образцы обжигают при 700°С в течение 5 часов на первом этапе и затем при 1100°С в течение 3 часов.

Изобретение относится к устройствам для определения влажности зерна. Каждый зерновой бункер содержит блок сбора данных, соединенный с множеством емкостных кабелей для измерения влажности, причем каждый содержит множество сенсорных узлов, расположенных вдоль него с шагом.

Изобретение относится к детекторному устройству, а именно к детекторам для спектрометров, которые могут быть использованы для обнаружения таких веществ как взрывчатка, наркотики, отравляющих веществ кожно-нарывного и нервнопаралитического действия и т.п.

Изобретение относится к методам неразрушающего контроля и позволяет обнаруживать дефекты малых размеров и глубокого залегания в сварных швах, соединяющих, преимущественно, неферромагнитные материалы.

Группа изобретений относится к оборудованию для проведения исследований в области медицины и физиологии. Коннектор для хронической стимуляции электровозбудимых клеток содержит основание и крышку, выполненные с возможностью герметичного соединения друг с другом, микроэлектродную матрицу, выполненную в виде массива из металлических микроэлектродов, сформированных на подложке, с чашей для культуры клеток и с контактными площадками по периметру, соединенными посредством токопроводящих дорожек с микроэлектродами, и плату с отверстием, с выступом, с прижимными пружинными контактами, соединенными токопроводящими дорожками.

Изобретение может быть использовано в санитарно-эпидемиологическом контроле промышленных регионов. Устройство выполнено из набора контроллеров, разнесенных по площади исследуемого района, каждый контроллер содержит несколько разнотипных газовых датчиков с электронной схемой в составе стабилизатора напряжения, стабилизатора тока подогрева, мостовой схемы, в одно из плеч которой включен датчик, измерительная диагональ мостовой схемы, посредством канального коммутатора, поочередно подключается на вход измерительного тракта из последовательно соединенных операционного усилителя, аналогово-цифрового преобразователя, буферного запоминающего устройства, схемы сравнения, соединенного с программируемой схемой выборки измерений, синхронизирующей работу элементов посредством закладки в нее телекоммуникационной программы от ПЭВМ в составе элементов: процессора, оперативного запоминающего устройства, винчестера, дисплея, принтера, клавиатуры.

Изобретение относится к технологии получения высокочувствительного резистивного газового сенсора на озон на основе оксидных пленок в системе In2O3-SnO2. Способ получения наноструктурированного газового сенсора на озон включает совместную кристаллизацию растворов солей или их соосаждение, при этом в качестве исходных реагентов используют растворы солей-прекурсоров (SnSO4, In(NO3)3*xH2O), получают оксидные порошки методом золь-гель совместной кристаллизации и соосаждения, после чего полученные порошки прокаливают при 120-400°С и обжигают при 650°С до получения твердого раствора на основе In2O3 с размером ОКР ~ 27-29 нм, затем приготавливают пасту со связующим на основе этилцеллюлозы [С6Н7O2(ОН)3-x(ОС2Н5)x]n и скипидара, причем в первой серии к навеске порошка добавляют 10 мас.% этилцеллюлозы и 5 мл скипидара, а для второй серии порошок смешивают с 30 мас.% этилцеллюлозы и 8 мл скипидара, затем после интенсивного перемешивания полученную пасту наносят на корундовые подложки трафаретной печатью, после чего образцы обжигают при 700°С в течение 5 часов на первом этапе и затем при 1100°С в течение 3 часов.

Изобретение относится к технологии получения высокочувствительного резистивного газового сенсора на озон на основе оксидных пленок в системе In2O3-SnO2. Способ получения наноструктурированного газового сенсора на озон включает совместную кристаллизацию растворов солей или их соосаждение, при этом в качестве исходных реагентов используют растворы солей-прекурсоров (SnSO4, In(NO3)3*xH2O), получают оксидные порошки методом золь-гель совместной кристаллизации и соосаждения, после чего полученные порошки прокаливают при 120-400°С и обжигают при 650°С до получения твердого раствора на основе In2O3 с размером ОКР ~ 27-29 нм, затем приготавливают пасту со связующим на основе этилцеллюлозы [С6Н7O2(ОН)3-x(ОС2Н5)x]n и скипидара, причем в первой серии к навеске порошка добавляют 10 мас.% этилцеллюлозы и 5 мл скипидара, а для второй серии порошок смешивают с 30 мас.% этилцеллюлозы и 8 мл скипидара, затем после интенсивного перемешивания полученную пасту наносят на корундовые подложки трафаретной печатью, после чего образцы обжигают при 700°С в течение 5 часов на первом этапе и затем при 1100°С в течение 3 часов.

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и изменения содержания аммиака. Датчик состоит из полупроводникового основания, выполненного в виде поликристаллической пленки антимонида галлия (1), и подложки, которой служит электродная площадка (2) пьезокварцевого резонатора (3).

Изобретение предназначено для мониторинга окружающей среды, в частности для автоматического непрерывного контроля концентрации горючих газов (метана - СН4, кислорода - O2 и угарного газа - СО) в жилых, коммунальных и производственных помещениях с целью обнаружения превышения допустимых концентраций и своевременного принятия эффективных мер, обеспечивающих снижение загазованности.

Описана интегральная схема (100), содержащая подложку (110); изолирующий слой (120) на упомянутой подложке; а также первый нанопроводниковый элемент (140a) и второй нанопроводниковый элемент (140b), смежный с упомянутым первым нанопроводниковым элементом на упомянутом изолирующем слое; в которой первый нанопроводниковый элемент расположен так, чтобы он подвергался воздействию среды, содержащей интересующий аналит, и в которой второй нанопроводниковый элемент защищен от упомянутой среды защитным слоем (150) на упомянутом втором нанопроводниковом элементе.

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

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

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложено устройство и способ для обнаружения целевых биомолекул с использованием вышеуказанного устройства.

Изобретение относится к изготовлению подложки из оксидного стекла для определения содержания паров воды в воздушной среде. На поверхность подложки путем ее подъема в горизонтальном положении с постоянной скоростью, варьируемой от 4⋅10-5 до 9⋅10-5 м/с, из водного раствора взаимодействующих компонентов: полимера, такого как поли-N,N-диметил-3,4-диметиленпирролидиний хлорид (ПДМПХ), и модификатора – гексацианоферрата(II) калия наносят пленку поли-N,N-диметил-3,4-диметиленпирролидиний цианида (ПДМПЦ).

Использование: для измерения степени влажности газовой среды. Сущность изобретения заключается в том, что датчик влажности содержит подложку из диэлектрического материала с осажденными на нее пленочными электродами и диэлектрической пленкой в промежутке между ними, электроды разнесены на подложке относительно друг друга с образованием промежутка 0,1-2,0 мм и выполнены путем термического осаждения в вакууме на подложку, выполненную из керамики, слоя пленок из алюминия для каждого из электродов, пленку последующего второго слоя из металла, выбранного из группы Al, Ti, Sn для одного из электродов и последующего второго слоя из Ag для другого электрода, а также нанесения на поверхность второго слоя каждого из электродов и в промежуток между электродами на поверхность керамической подложки подвергнутой после ее нанесения совместно со всеми слоями и керамической подложкой отжигу на воздухе при температуре 400°С в течение 10 мин пленки линейно-цепочечного углерода, полученной путем осаждения в вакууме графита, испаряемого импульсным дуговым разрядом с помощью плазмы, создаваемой дуговым разрядом вне области разрядного промежутка в виде компенсированных бестоковых форсгустков углеродной плазмы плотностью 5⋅1012-1⋅1013 см-3, длительностью 200-600 мкс, частотой следования 1-5 Гц, при стимуляции углеродной плазмы инертным газом в виде потока ионов с энергией 150-2000 эВ, направленного перпендикулярно потоку углеродной плазмы.Технический результат: обеспечение возможности увеличения чувствительности, и диапазона определения влажности. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Изобретение относится к устройствам и материалам для обнаружения и определения концентрации паров гидразина в атмосфере или пробе воздуха и 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, состоящий из структуры графен-полупроводниковые нанокристаллы в виде квантовых точек, фотопроводимость которой уменьшается при адсорбции молекул гидразина на поверхность полупроводниковых нанокристаллов пропорционально концентрации паров гидразина в пробе, при этом полупроводниковые нанокристаллы выполнены в виде полупроводниковых нанопластинок в развернутом состоянии. Технический результат – снижение порога чувствительности, расширение динамического диапазона определения концентрации паров гидразина и увеличение срока службы сенсора. 10 ил.

Наверх