Патент на изобретение №2350936
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ГАЗОАНАЛИЗАТОР
(57) Реферат:
Изобретение относится к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей аммиака и других газов. В газоанализаторе полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки сульфида кадмия, легированного антимонидом индия, а подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора. Изобретение обеспечивает упрощение технологии изготовления датчика при одновременном повышении в несколько раз чувствительности определения содержания газа по сравнению с известными датчиками. 3 ил.
Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей аммиака и других газов. Изобретение может быть использовано для решения задач экологического контроля. Известен датчик (детектор) по теплопроводности, действие которого основано на различии между теплопроводностью паров вещества и газа-носителя (Вяхирев Д.А., Шушукова А.Ф. Руководство по газовой хроматографии. М.: Высш. школа, 1987, – 287 с.). Однако чувствительность такого датчика (детектора) ограничивается на вещества с теплопроводностью, близкой к теплопроводности газа-носителя. Например, при использовании этого датчика для анализа аммиака точность определения невысока. 2, In2O3, Nb2O5) и нанесенный на его поверхность адсорбционный слой специального материала, дающий названный отклик. Для получения отклика необходимы такие дополнительные операции, как – нагревание оксида до 200-400°С, так как при комнатной температуре он является диэлектриком и не проводит электрический ток, – хемосорбция на нагретой поверхности кислорода воздуха, сопровождающаяся образованием отрицательно заряженных ионов O2 –, О– и – взаимодействие последних с определяемым газом (его окислением). Таким образом, электропроводность полупроводникового (оксидного) слоя в воздухе определяется не непосредственно содержанием определяемого газа, а степенью заполнения поверхности хемосорбированным кислородом, которая, в свою очередь, изменяется пропорционально концентрации определяемого газа. Ближайшим техническим решением к изобретению является датчик влажности газов, состоящий из полупроводникового основания, выполненного в виде поликристаллической пленки селенида цинка, легированного арсенидом галлия, с нанесенными на ее поверхность металлическими электродами и непроводящей подложки (Патент № 2161794. М.кл. G01N 27/12, 25/56. 2001 / И.А.Кировская). Недостатком этого известного устройства является его недостаточная чувствительность при контроле микропримесей аммиака. Задачей изобретения является повышение чувствительности и технологичности изготовления датчика. Указанный технический результат достигается тем, что в известном газовом датчике, содержащем полупроводниковое основание и непроводящую подложку, согласно изобретению полупроводниковое основание выполнено в виде поликристаллической пленки сульфида кадмия, легированного антимонидом индия, а подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора. Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлены на фиг.1 – конструкция заявляемого датчика, на фиг.2 – кривая зависимости величины адсорбции аммиака от температуры, на фиг.3 – градуировочная кривая зависимости изменения электропроводности ( Датчик состоит из полупроводникового основания 1, выполненного в виде поликристаллической пленки сульфида кадмия, легированного антимонидом индия, нанесенной на электродную площадку 2 пьезокварцевого резонатора 3 (фиг.1). Принцип работы такого датчика основан на адсорбционно-десорбционных процессах, протекающих на полупроводниковой пленке, нанесенной на электродную площадку кварцевого резонатора, и вызывающих изменение его электропроводности. 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 аммиака газ. При контакте пропускаемого газа с поверхностью полупроводниковой пленки CdS(InSb) происходит избирательная адсорбция молекул NH3 и изменение частоты электропроводности пленки. По величине изменения электропроводности с помощью градуировочных кривых можно определить содержание аммиака в исследуемой среде. Из анализа приведенной на фиг.3 типичной градуировочной кривой, полученной с помощью заявляемого датчика и выражающей зависимость изменения электропроводности от содержания аммиака Конструкция заявляемого датчика позволяет также улучшить и другие его характеристики: быстродействие, регенерируемость, способность работать не только в статическом, но и динамическом режиме.
Формула изобретения
Полупроводниковый газоанализатор, содержащий полупроводниковое основание и подложку, отличающийся тем, что полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки сульфида кадмия, легированного антимонидом индия, а подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора.
РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
) полупроводниковой пленки в процессе адсорбции при комнатной температуре от начального давления NH3 
Последняя наглядно демонстрирует его чувствительность.
следует: заявляемый датчик при существенном упрощении технологии его изготовления позволяет определять содержание аммиака с чувствительностью, в несколько раз превышающей чувствительность известных датчиков. Малые габариты устройства (рабочий объем менее 0,2 см3) в сочетании с малой массой пленки – адсорбента позволяют снизить постоянную датчика по времени до 10-20 мс. Кроме того, исключается операция напыления на полупроводниковое основание металлических электродов, что повышает технологичность изготовления датчика.
