Патент на изобретение №2274854
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ПЬЕЗОРЕЗОНАНСНЫЙ ГАЗОВЫЙ ДАТЧИК
(57) Реферат:
Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей диоксида азота и других газов. Технический результат изобретения: повышение чувствительности и технологичности изготовления датчика, расширение его функциональных возможностей. Сущность: датчик содержит подложку и полупроводниковое основание. Подложка выполнена из пьезокварцевого резонатора, а полупроводниковое основание – из поликристаллической пленки теллурида кадмия, нанесенной на электродную площадку пьезокварцевого резонатора. 3 ил.
Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей диоксида азота и других газов. Изобретение может быть использовано в экологии. Известен датчик (детектор) по теплопроводности, действие которого основано на различии между теплопроводностью паров вещества и газоносителя [1] (Вяхирев Д.А., Шушукова А.Ф. Руководство по газовой хроматографии. М.: Высш.школа, 1987). Однако чувствительность такого датчика (детектора) ограничивается на вещества с теплопроводностью, близкой к теплопроводности газа-носителя. Например, при использовании этого датчика для анализа диоксида азота точность определения невелика. Известен также датчик [2] (Патент №2143677. М.Кл. G 01 №27/12, 1999 / В.Ф.Марков, Л.Н.Маскаева, С.Н.Уймин, Н.В.Маркова), газочувствительный элемент которого изготовлен на основе сульфида свинца, позволяющий определять содержание оксида азота (IV) с большей чувствительностью. Однако технология его изготовления сложна: она связана с использованием многих реактивов и многих операций по приготовлению соответствующих растворов, их смешению и легированию полупроводниковой пленки. Формирование полупроводниковой пленки осуществляется из реакционной смеси, содержащей соль свинца, тиомочевину, трехзамещенный лимоннокислый натрий, гидроксид аммония, хлористый или бромистый, или йодистый аммоний в мольном соотношении 1:12:7:80:(2-6). Условия для легирования создаются путем введения в реакционную смесь галогенсодержащих солей. При такой технологии трудно характеризовать ожидаемый состав пленки. Ближайшим техническим решением к изобретению является датчик влажности газов, состоящий из поликристаллической пленки селенида цинка, легированного арсенидом галлия, с нанесенными на ее поверхность металлическими электродами, и непроводящей подложки [3] (Полезная модель №5652, 1997 / И.А.Кировская, О.А.Старцева (Федяева)). Недостатком этого известного устройства является его непригодность для контроля микропримесей диоксида азота вследствие недостаточной чувствительности и при этом трудоемкость изготовления, предусматривающего легирование селенида цинка. Задачей изобретения является повышение чувствительности и технологичности изготовления датчика, расширение его функциональных возможностей, в частности обеспечение возможности его применения для анализа диоксида азота. Указанный технический результат достигается тем, что в известном газовом датчике, содержащем подложку и полупроводниковое основание с нанесенными на его поверхность металлическими электродами, подложка выполнена из пьезокварцевого резонатора АТ-среза, а полупроводниковое основание – из поликристаллической пленки теллурида кадмия, нанесенной на электродную площадку пьезокварцевого резонатора (соответственно без нанесения на поверхность пленки металлических электродов). Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлены на фиг.1 конструкция заявляемого датчика; на фиг.2 – кривая зависимости величины адсорбции диоксида азота от температуры; на фиг.3 – градуировочная кривая зависимости изменения частоты колебания пьезокварцевого резонатора с нанесенной полупроводниковой пленкой ( Датчик представляет собой пьезокварцевый резонатор АТ-среда 1, на электродную площадку 2 которого нанесена адсорбирующая полупроводниковая (поликристаллическая) пленка теллурида кадмия 3. Рабочий объем устройства менее 0,2 см3. Малые габариты устройства в сочетании с малой массой пленки – адсорбента позволяют снизить постоянную датчика по времени до 10-20 мс. Кроме того, исключаются операции легирования полупроводникового основания и нанесения на его поверхность металлических электродов. Принцип работы такого датчика основан на адсорбционно-десорбционных процессах, протекающих на полупроводниковой пленке, нанесенной на кварцевый резонатор, и вызывающих изменение его массы и соответственно частоты. Работа датчика осуществляется следующим образом. Датчик помещают в находящуюся при комнатной температуре камеру (ею может быть обычная стеклянная трубка), через которую пропускают (или в которой выдерживают) анализируемый на содержание диоксида азота газ. При контакте пропускаемого газа с поверхностью полупроводниковой пленки CdTe происходит избирательная адсорбция молекул NO2, увеличение массы композиции «пленка – кварцевый резонатор» и изменение частоты колебания последнего. По величине изменения частоты с помощью градуировочных кривых можно определить содержание диоксида азота в исследуемой среде. Из анализа приведенной на фиг.3 типичной градуировочной кривой, полученной с помощью заявляемого датчика и выражающей зависимость Конструкция заявляемого датчика позволяет также улучшить и другие его характеристики: быстродействие, регенирируемость, способность работать не только в статическом, но и динамическом режиме.
Формула изобретения
Газовый датчик, содержащий подложку и полупроводниковое основание, отличающийся тем, что подложка выполнена из пьезокварцевого резонатора, а полупроводниковое основание – из поликристаллической пленки CdTe, нанесенной на электродную площадку пьезокварцевого резонатора.
РИСУНКИ
MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 04.08.2007
Извещение опубликовано: 27.02.2009 БИ: 06/2009
|
||||||||||||||||||||||||||
f) в процессе адсорбции при комнатной температуре от начального давления 
