Способы изготовления полупроводниковых резистивных сенсоров для измерений содержания озона в воздухе

Изобретение относится к области создания высокочувствительных датчиков и приборов на их основе для измерения токсичных газов и может быть использовано в аналитической химии, экологическом мониторинге, в атмосферном мониторинге, для измерения концентрации озона в технологических процессах и в научных исследованиях. Способ изготовления полупроводниковых резистивных сенсоров для измерений концентраций газовых примесей заключается в том, что металлооксидные полупроводниковые пленки наносят на нагреваемые диэлектрические подложки и формируют чувствительный слой путем экспериментально установленных многоэтапных режимов отжига при непрерывном измерении сопротивления металлооксидной пленки, при этом для измерений концентраций озона в воздухе в широком интервале концентраций от 10 до 400 мкг/м3 используют металлооксидные пленки на основе In2O3 с добавками Fe2O3, а режим формирования чувствительного слоя включает нагрев пленки в инертном газе со скоростью 5°С/мин до температуры 570°С/мин, охлаждение до комнатной, а затем нагрев на воздухе со скоростью от 7 до 10°С/мин до температур 400-600°С и отжиг в присутствии 250 мкг/м3 озона в течение 8 час. Также предложен второй вариант способа изготовления полупроводниковых резистивных сенсоров для измерений концентраций газовых примесей. Технический результат: обеспечение требуемой чувствительности и точности измерений резистивных полупроводниковых сенсоров в широком диапазоне концентраций озона. 2 н.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл., 6 пр.

 

Изобретение относится к области создания высокочувствительных датчиков и приборов на их основе для измерения токсичных газов.

Использование: аналитическая химия, экологический мониторинг, в том числе, контроль воздушной среды населенных мест, атмосферный мониторинг, измерение концентрации озона в технологических процессах, научные исследования.

Резистивные полупроводниковые сенсоры, сопротивление чувствительного слоя (R) которых изменяется в присутствии детектируемых примесей, используются в газовом анализе в различных типах приборов: от сигнализаторов пороговых концентраций до точных измерительных устройств, применяемых в технологических процессах и в научных исследованиях [Williams D.E., Henshaw G., Wells В. et al. // Chemistry in New Zealand. 2009. p. 27-33; Kasahara R., Takada T, Patent U.S. 4885929, 1989]. В зависимости от решаемых задач к характеристикам сенсоров предъявляются различные требования. Требования к характеристикам приборов для экологического мониторинга и контроля производственной безопасности определяются критическими концентрациями, утвержденными нормативными документами. В соответствии с рекомендациями Всемирной организации здравоохранения, средняя за 8 час концентрация озона в воздухе не должна превышать 100 мкг/м3 [Рекомендации ВОЗ по качеству воздуха, касающиеся твердых частиц, озона, двуокиси азота и двуокиси серы. Глобальные обновленные данные 2005 год / WHO_SDE_PHE_OEH_06.02_rus]. В РФ утверждены наиболее жесткие нормативы: предельно-допустимая концентрации озона в воздухе рабочей зоны (ПДКр.з.) равна 100 мкг/м3 [ГН 2.2.5.1313-03 Гигиенические нормативы. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны], средняя суточная предельно допустимая концентрация ПДКс.с. озона в атмосферном воздухе - 30 мкг/м3 и максимальная разовая ПДКм.р. - 160 мкг/м3 в течение 20-30 мин [ГН 2.1.6.1338-03 Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест].

Сложность вызывает создание приборов с одинаково высокой точностью и разрешающей способностью для измерений в широком диапазоне концентраций. Для контроля ПДКр.з. приемлемой является относительная погрешность измерений ±10 и даже 20%. Более жесткие требования предъявляются к приборам, предназначенным для атмосферного мониторинга. Содержание озона в чистом атмосферном воздухе изменяется от единиц и долей мкг/м3 до нескольких десятков мкг/м3, в загрязненных районах может достигать 200 мкг/м3 [Еланский Н.Ф. Исследования атмосферного озона в 2007-2010 гг. // Известия РАН. Физика атмосферы и океана. 2012. Т. 48. №3. С. 314-333].

Для соответствия газоанализатора установленным требованиям проведения измерений актуальной задачей является создание сенсоров с заранее заданными характеристиками. Важным фактором, определяющим газочувствительные свойства полупроводниковых сенсоров, является структура чувствительного слоя, которая формируется при первичной термической обработке металлооксидной полупроводниковой пленки после ее нанесения на диэлектрическую подложку, и во многом зависит от условий нагрева и отжига [G. Korotcenkov // Materials Science and Engineering, 2008. V. 61, no. 1. P. 1-39; M. Girtan, G.I. Rusu, G.G. Rusu, S. Gurlui // Applied Surface Science. 2000. V. 162-163. P. 492-198; Румянцева M.H., Макеева E.A., Гаськов A.M. // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева). 2008. Т. 52, №2. С. 122-129].

Ближайшим по технической сущности аналогом с заявляемым способом является способ повышения чувствительности сенсора путем регулирования цикла отжига на основе контроля проводимости оксидного слоя на этом этапе [RU, 2165614, G01N 27/12, 2001]. Используются сенсоры в виде полупроводниковой пленки, напыленной на диэлектрическую подложку, на другую сторону которой нанесен резистивный нагревательный слой. Предложен режим отжига, который заключается в монотонном повышении температуры подложки при непрерывном измерении проводимости оксидного слоя до температуры, при которой проводимость достигает максимального значения, выдерживают полупроводниковую пленку при этой температуре на интервале времени стабилизации проводимости, повышают температуру подложки на 10% от расчетной рабочей температуры и доокисляют полупроводниковую пленку в потоке смеси воздуха с заданным типом газа на интервале времени очередной стабилизации проводимости.

Технической задачей представляемого изобретения является разработка способа изготовления полупроводниковых резистивных сенсоров для измерения с заданной погрешностью содержания озона в воздухе в широком диапазоне концентрациях 10-400 мкг/м3.

Поставленная задача решается выбором режимов термической и окислительной обработки чувствительных слоев резистивных сенсоров состава In2O3:3%Fе2O3, при которых формируется структура чувствительного слоя (размеры зерен, степень однородности, структура проводящих мостиков), обеспечивающая требуемые характеристики сенсора. Установлено, что Fе2О3 является одним из самых активных катализаторов разложения озона [Залозная Л.А., Ткаченко И.С, Егорова Г.В., Ткаченко С.Н., Лунин В.В. Цементсодержащие катализаторы разложения озона на основе оксидов железа // Вестник Московского Университета Химия 2008, том 49, №3, стр. 183-186] Введение его в состав ЧС на основе In2О3 повышает чувствительность сенсора к озону [Т. Takada, K. Suzuki, М. Nakane. Highly sensitive ozone sensor // Sensors and Actuators B: Chem. 1993. 13. p. 404-407]. Соотношение компонентов может меняться в зависимости от используемых методик нанесения и формирования ЧС. Оптимальное соотношение находится в диапазоне 1-5 мол. % Fе2О3. Уменьшение доли Fе2О3 оказывает слабое влияние на чувствительность сенсора, а увеличение не приводит к большему повышению чувствительности.

На однотипные диэлектрические подложки (поликор) наносят пленки состава In2O3(3%Fе2О3) капельным методом. На противоположных сторонах подложек расположены Pt- нагревательный элемент и контактные площадки. Подложки подвешивают на тонких (диаметр 20 мкм) платиновых проволочках к токоподводящим контактам, помещают во фторопластовую камеру и подвергают термической обработке в заданном температурном режиме. Нагрев и отжиг проводится в автоматическом режиме по заранее заданной программе, при непрерывном измерении сопротивления металлооксидной пленки - формирующегося чувствительного слоя (ЧС) сенсора [Беликов И.Б., Жерников К.В., Обвинцева Л.А. Шумский Р.А. // Приборы и техника эксперимента, 2008, №6, С.139-140; Обвинцева Л.А., Беликов И.Б., Цыркина Т.Б. и др. // Безопасность жизнедеятельности. 2015. №1. С. 10-18]. Температурные режимы различаются скоростью нагрева, температурой и временем отжига, а также составом газовой среды (инертный газ, в воздух, примесь озона).

Поставленная задача решается также анализом образовавшейся в процессе отжига структуры ЧС сенсора. Структуру поверхности ЧС анализировали методами растровой электронной микроскопии РЭМ (микроскоп JSM-7500F фирмы JEOL). На фиг. 1а-г приведены микрофотографии поликристаллических образцов пленки In2O3:3%Fе2O3: а - до отжига, б - после отжига в инертном газе, в, г - после отжига в воздухе. Образцы на фиг. б, в сформированы в равновесных режимах при медленном прогреве (менее 5°С/мин), на фиг. г - в неравновесном (быстрый прогрев более 10°С/мин). Поверхность исходной пленки, фиг. 1а, состоит из одиночных зерен с хорошо выраженной огранкой, разброс размеров зерен 30-200 нм. После отжига в инертном газе зерна спекаются, однако их огранка сохраняется (фиг. 1б). На отожженных в присутствии кислорода образцах зерна становятся округлыми, а структура более однородной, если, нагрев медленный (фиг. 1в), и сохраняется сильно неоднородная структура при быстром нагреве (фиг. 1 г).

Наибольший интерес представляют места соединения зерен, они определяют тип токопроводящих мостиков, а в результате - электрическое сопротивление поликристаллических металлооксидных образцов. Процессы переноса заряда в таких поликристаллических образцах описываются с помощью модели мостиков открытого типа и теории двойного электрического слоя - обедненного электронами, образующегося на поверхности зерен при адсорбции акцепторных частиц. Различные режимы формирования чувствительного слоя определяют характеристики токопроводящих мостиков - ширину, концентрацию носителей заряда в объеме мостика и в обедненном электронами приповерхностном слое, протяженность обедненного слоя [N. Barsan, U. Wienmar // J. Electroceram. 2001. V. 7. P. 287-304; Минибаев P.Ф., Багатурьянц А.А., Бажанов Д.И. и др. // Российские нанотехнологии. 2009. Т. 4, №9-10. С. 88-92]. При отжиге в инертном газе формируются широкие токопроводящие мостики. Характеристики области пространственного заряда зависят от последующей обработки образцов в окислительной среде.

После завершения процесса формирования чувствительного слоя снимают градуировочную характеристику сенсора по озону (калибруют). В качестве источника озона в воздухе используют УФ-генератор озона марки ГС 024-1 производства АО «Оптек», С-Пб. Указанный прибор служит также источником чистого воздуха, содержащего 0,3 мкг/м3 озона. На сенсор подают концентрацию озона ступеньками различной величины в диапазоне 5-500 мкг/м3 и устанавливают соответствие между стационарной величиной сигнала сенсора и поступающей на него концентрацией озона.

Аналитический сигнал полупроводникового сенсора характеризуется величиной сопротивления его чувствительного слоя - R. Между концентрацией - С - детектируемой примеси и аналитическим сигналом сенсора устанавливается функциональная связь -градуировочная зависимость. В ряде случаев градуировочная зависимость сенсора может быть линейной. Во многих случаях она описывается степенным уравнением [N. Yamazoe, К. Shimanoe // Sensors and Actuators В: Chem. 2008. 128. P. 566-573]:

или в относительных единицах:

Здесь, R0 и R, кОм - сопротивление чувствительного слоя сенсора в чистом воздухе и, содержащем детектируемую примесь. Показатель степени - х может иметь значение больше нуля. Параметры K, кОм⋅(мкг/м3)-x K'=K/R0, (мкг/м3) и x зависят от природы детектируемого газа и свойств чувствительного слоя.

Далее поставленная задача решается анализом параметров градуировочных характеристик сенсоров, сформированных в различных температурных режимах, а также определением их чувствительности и точности измерений в заданном диапазоне концентрации озона (10-400 мкг/м3).

Согласно ИЮПАК чувствительность измерительного устройства характеризуется наклоном градуировочной кривой, т.е. dR/dC. Если градуировочная характеристика не линейна, тогда чувствительность является функцией концентрации. [http://goldbook.iupac.org/S05606.html]. В литературе чувствительностью сенсора часто называют отношение R/R0, [L.F. Reyes, A. Hoel, S. Saukko, et al. // Sensors and Actuators B, V. 117, no 1, 2006, P. 128-134]. Указанная величина, в отличие от вводимой ИЮПАК, является интегральной характеристикой сигнала сенсора, и в случае, если градуировочная характеристика не линейна, также зависит от концентрации R/R0=f(C).

Точность измерений характеризуется погрешностью измерений - абсолютной и относительной. Для пульсационных измерений в атмосфере больший интерес представляет абсолютная погрешность ±ΔС, поскольку она определяет дискретность измерений (ΔCmin), т.е. минимальную измеряемую величину изменения концентрации озона. За ΔCmin принимали изменение концентрации, соответствующее изменению сопротивления сенсора, при котором отношение сигнал/шум равно 1, аналогично, минимальная измеряемая концентрация (Cmin), при которой выполняется это отношение, является пределом обнаружения детектируемой примеси. Величина ±ΔС определялась как разница между рассчитанными по уравнению (1-а) значениями концентрации, соответствующими верхней /нижней границе и среднему значению доверительного интервала для сопротивления сенсора, определяемому как 0,95 от величины шума. Величина ΔCmin определялась, как разница между верхней и нижней границами доверительного интервала и приблизительно равна 2|ΔC|. Величина шума при измерении сопротивления сенсора в проводимых экспериментах не превышала ±1,5% от значения измеряемого сопротивления.

Технический результат: обеспечение требуемой чувствительности и точности измерений резистивных полупроводниковых сенсоров в широком диапазоне концентраций озона, путем отжига чувствительных слоев сенсоров - металлооксидной полупроводниковой пленки - в установленных температурных режимах, определяющих структуру чувствительных слоев, вид и параметры градуировочной характеристики.

Примеры реализации заявленного способа приведены ниже. Примеры демонстрируют зависимость параметров градуировочной зависимости сенсора от режима формирования чувствительного слоя (ЧС): температуры отжига в озоне при 250 мкг/м3 (примеры 1, 2,), максимальной температуры нагрева в воздухе (примеры 2, 3), без отжига в озоне (примеры 4-6).

На основе анализа приведенных в примерах данных определены значения параметров х и К' при которых обеспечиваются требуемые характеристики сенсоров в заданных граничных условиях: 1 - минимальная измеряемая концентрация озона (Cmin - не больше 10 мкг/м3), 2 - максимальная погрешность измерений - не более 5%. Основное требование к таким сенсорам - надежное определение всех уровней ПДК озона в воздухе.

Условия формирования сенсоров, параметры градуировочной зависимости и характеристики чувствительности для всех сенсоров приведены в Таблице.

Пример 1. Режим формирования ЧС сенсора №1 и его градуировочная характеристика.

Подложку с нанесенной металлооксидной пленкой нагревают в инертном газе (Аr) со скоростью 5°С/мин до температуры 570°С, охлаждают до комнатной температуры, а затем нагревают в воздухе со скоростью 9°С/мин до температуры 530°С. На фиг. 2а приведены изменения температуры нагревательного элемента и сопротивления металлооксидной пленки в процессе формирования ЧС в аргоне и воздухе. Затем подложку нагревают в воздухе до температуры 400°С и при этой температуре отжигают в присутствии 250 мкг/м3 озона в течение 480 мин.

Градуировочная характеристика сенсора №1 приведена па фиг. 2в (кривая 1). Она описывается линейной зависимостью R=K'⋅С+а. Здесь, K'=31,63, а=26,13.

На фиг. 2в также приведены зависимость чувствительности dR/dC (кривая 2) и дискретности измерений ΔCmin (кривая 3) сенсора №1 от концентрации озона. На фиг. 2в и в Таблице видно, что чувствительность dR/dt сенсора №1 - величина постоянная во всем диапазоне концентраций. Относительная погрешность измерения концентрации озона максимальна при низких концентрациях (8% при 0,5 и 5% при 1 мкг/м3) и уменьшается с ростом концентрации до 3% при 400 мкг/м3 озона. Из фиг. 2 и таблицы следует, что характеристики сенсора №1 удовлетворяет заданным требованиям.

Пример 2. Влияние температуры отжига в озоне на параметры градуировочной зависимости и другие характеристики сенсоров.

Условия обработки сенсоров №1 и 2 отличаются температурой отжига в присутствии озона, соответственно, 400 и 600°С. На фиг. 3а приведены градуировочная зависимость и зависимости чувствительности и дискретности измерений ΔCmin сенсора №2 от концентрации озона.

Сравнение характеристик сенсоров №1-2 (фиг. 2в, 3 и данные Таблицы) показывает, что увеличение температуры отжига в озоне приводит к существенному (в разы) снижению чувствительности сенсора №2 по сравнению с сенсором №3. Линейность градуировочной зависимости при этом сохраняется. Из фиг. 3 и таблицы видно, что сенсор №2 удовлетворяет заданным требованиям, включая измерение ПДК озона.

Пример 3. Влияние максимальной температуры нагрева в воздухе на параметры градуировочной зависимости и другие характеристики сенсоров.

Условия обработки сенсора №3 отличаются от условий обработки сенсора №2 максимальной температурой нагрева в воздухе. На фиг. 3б приведены градуировочная зависимость и зависимости чувствительности и дискретности измерений ΔCmin сенсора №3 от концентрации озона. Параметры градуировочной зависимости и характеристики чувствительности даны в Таблице.

Сравнение характеристик сенсоров №3 и 1-2 (фиг. 2в, 3а, 3б и данные Таблицы) показывает, что уменьшение максимальной температуры нагрева в воздухе до 420°С при сохранении высокой температуры отжига в озоне (600°С) нарушает, хотя и незначительно, линейную зависимость сигнала сенсора от концентрации озона. При этом для сенсора №3 характерна высокая чувствительность во всем рассматриваемом диапазоне концентраций и полное соответствие его характеристик заявленным требованиям.

Примеры 4-6. Формирования ЧС сенсоров без отжига в озоне.

Подложки с нанесенными металлооксидными пленками нагревают сначала в Аr до 540°С, охлаждают до комнатной температуры, затем нагревают в воздухе до 570°С (пример 4). В примерах 5-6 подложки с пленками нагревают в воздухе до 500°С с различной скоростью, затем отжигают в течение 60 мин.

Условия обработки сенсоров №4-6, их градуировочные зависимости и характеристики чувствительности даны в Таблице. На фиг. 4а-в приведены градуировочные характеристики, зависимость чувствительности и дискретности измерений ΔCmin сенсоров №4-6 от концентрации озона.

Сравнение харак теристик сенсоров №4-6 показывает, ч то они могут использоваться для измерения всех уровней ПДК озона, по сенсоры №5 и 6 имеют ограничение по измерению Cmin.

Анализ приведенных примеров показывает, что для измерений озона в широком диапазоне концентраций наибольший интерес представляют сенсоры с линейной или близкой к ней градуировочной характеристикой. Задачей является получение приемлемых значений параметра К'.

Обозначения:

dT/dt - скорость нагрева пленки до максимальной температуры, °С/мин;

Тmax - максимальная температура нагрева и отжига пленки, °С;

ΔCmin - дискретность измерений, мкг/м3;

R/R0 - чувствительность интегральная при заданной концентрации;

dR/dC - чувствительность локальная при заданной концентрации, кОм/(мкг/м3).

1. Способ изготовления полупроводниковых резистивных сенсоров для измерений концентраций газовых примесей, заключающийся в том, что металлооксидные полупроводниковые пленки наносят на нагреваемые диэлектрические подложки и формируют чувствительный слой путем экспериментально установленных многоэтапных режимов отжига при непрерывном измерении сопротивления металлооксидной пленки, отличающийся тем, что для измерений концентраций озона в воздухе в широком интервале концентраций от 10 до 400 мкг/м3 используют металлооксидные пленки на основе In2O3 с добавками Fe2O3, при этом выбирают режим формирования чувствительного слоя, когда пленку нагревают в инертном газе со скоростью 5°С/мин до температуры 570°С/мин, охлаждают до комнатной, а затем нагревают в воздухе со скоростью от 7 до 10°С/мин до температур 400-600°С и отжигают в присутствии 250 мкг/м3 озона в течение 8 ч.

2. Способ изготовления полупроводниковых резистивных сенсоров для измерений концентраций газовых примесей, заключающийся в том, что металлооксидные полупроводниковые пленки наносят на нагреваемые диэлектрические подложки и формируют чувствительный слой путем экспериментально установленных многоэтапных режимов отжига при непрерывном измерении сопротивления металлооксидной пленки, отличающийся тем, что для измерений концентраций озона в воздухе в широком интервале концентраций от 10 до 400 мкг/м3 используют металлооксидные пленки на основе In2O3 с добавками Fe2O3, при этом выбирают режим формирования чувствительного слоя, когда пленку нагревают сначала в аргоне со скоростью 5°С/мин до температуры 540°С, а затем в воздухе со скоростью 10°С/мин до температуры 570°С.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области физики. Способ включает введение в микрорезонатор из пористого кремния органических полимеров класса полифениленвиниленов, причем микрорезонатор из пористого кремния размещают на дне металлической емкости, которую заполняют раствором органического полимера с концентрацией 0,1-1 мг/мл в органическом растворителе, после чего в емкость нагнетают инертный газ и поддерживают избыточное давление на уровне 1-9 бар в течение 10-100 минут при фиксированной температуре из диапазона от +10°С до +50°С.

Изобретение может быть использовано в аналитической химии для контроля концентрации озона в технологических процессах, экологического мониторинга, контроля воздушной среды рабочих зон, атмосферного мониторинга, в научных исследованиях, в том числе в области атмосферной химии.

Изобретение может быть использовано в аналитической химии, в экологическом мониторинге, для контроля воздушной среды населенных мест, в атмосферном мониторинге, для контроля концентрации озона в технологических процессах, научных исследованиях, в том числе в области атмосферной химии.

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

Использование: для определения содержания нефтяных топлив в грунтах «на месте». Сущность изобретения заключается в том, что способ определения содержания нефтяных топлив в грунтах включает определение типа грунта, определение типа нефтяного топлива, установление содержания концентрации топлива по градуировочным графикам, при этом измеряют температуру грунта, на покрытии пьезосенсора сорбируют равновесные газы естественного происхождения над незагрязненным грунтом и фиксируют изменение частоты колебаний пьезосенсора, затем также сорбируют газы над загрязненным нефтяным топливом грунтом и фиксируют изменение частоты колебаний пьезосенсора, с учетом температуры грунта и содержания газов естественного происхождения определяют концентрацию нефтяного топлива в грунте по градуировочному графику.

Изобретение относится к области газового анализа и может быть использовано для экологического мониторинга. Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности и технологичности изготовления датчика.

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.

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.

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.

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 технике анализа запахов газовых смесей, содержащих обладающие запахом компоненты, и может быть использовано для определения качественного и количественного анализа запаха таких смесей. В способе анализа запаха газовых смесей, заключающемся в том, что отбираемые на анализ газовые смеси пропускают через измерительные сенсоры, измеряют при помощи измерительных сенсоров значения электрических сигналов отклика, определяют по совокупности измеренных электрических сигналов с использованием градуировочных функций, полученных на газовых смесях с известным качественным и количественным составом, интенсивность запаха, осуществляют измерения электрических сигналов отклика при помощи линейного неселективного измерительного сенсора и линейных различных селективных сенсоров, при этом оценивают интенсивности запаха в условных баллах по величине электрических сигналов отклика каждого измерительного сенсора с использованием градуировочных функций в виде зависимостей интенсивности запаха в условных баллах от величины электрических сигналов отклика, определяют величины пропорциональных соотношений показаний сенсоров между собой в условных баллах, сравнивают величины пропорциональных соотношений показаний сенсоров в условных баллах с величинами таких пропорциональных соотношений, соответствующих определенным запахам, и при совпадении одного из пропорциональных соотношений в пределах погрешностей каждого измерительного сенсора считают, что имеет место соответствующий конкретный запах, интенсивность которого относительно максимальной пропорциональна отношению условных баллов, определенных для любого из сенсоров, к их максимальному значению. Достигается уменьшение трудоемкости и расширение функциональных возможностей. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам для регистрации и измерения содержания оксида углерода. Предложенный датчик угарного газа содержит полупроводниковое основание (1), выполненное в виде поликристаллической пленки твердого раствора (ZnTe)0,75(CdSe)0,25, и непроводящую подложку 2. Датчик согласно изобретению позволяет при существенном упрощении технологии его изготовления определять содержание оксида углерода с чувствительностью, в несколько раз превышающей чувствительность известных датчиков. 3 ил.

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей оксида углерода, и может быть использовано для экологического мониторинга. Полупроводниковый газовый датчик содержит полупроводниковое основание и подложку. Полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки твердого раствора состава (CdTe)0,39(CdS)0,61, нанесенной на непроводящую подложку. 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.

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам для регистрации и измерения содержания оксида углерода. Газовый датчик согласно изобретению содержит полупроводниковое основание, нанесенное на непроводящую подложку 2, выполненное из поликристаллической пленки ZnTe полупроводниковое основание 1. Изобретение при существенном упрощении технологии изготовления газового датчика позволяет определять содержание оксида углерода с чувствительностью, в несколько раз превышающей чувствительность известных датчиков. 4 ил.

Изобретение относится к области создания высокочувствительных датчиков и приборов на их основе для измерения токсичных газов и может быть использовано в аналитической химии, экологическом мониторинге, в атмосферном мониторинге, для измерения концентрации озона в технологических процессах и в научных исследованиях. Способ изготовления полупроводниковых резистивных сенсоров для измерений концентраций газовых примесей заключается в том, что металлооксидные полупроводниковые пленки наносят на нагреваемые диэлектрические подложки и формируют чувствительный слой путем экспериментально установленных многоэтапных режимов отжига при непрерывном измерении сопротивления металлооксидной пленки, при этом для измерений концентраций озона в воздухе в широком интервале концентраций от 10 до 400 мкгм3 используют металлооксидные пленки на основе In2O3 с добавками Fe2O3, а режим формирования чувствительного слоя включает нагрев пленки в инертном газе со скоростью 5°Смин до температуры 570°Смин, охлаждение до комнатной, а затем нагрев на воздухе со скоростью от 7 до 10°Смин до температур 400-600°С и отжиг в присутствии 250 мкгм3 озона в течение 8 час. Также предложен второй вариант способа изготовления полупроводниковых резистивных сенсоров для измерений концентраций газовых примесей. Технический результат: обеспечение требуемой чувствительности и точности измерений резистивных полупроводниковых сенсоров в широком диапазоне концентраций озона. 2 н.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл., 6 пр.

Наверх