Сенсоры газовые

Рис. 17.4. Полупроводниковые газовые сенсоры оксидного-типа

Рис. 9.44. Полупроводниковые газовые сенсоры

Таблица 7.7-5. Примеры амперометрических газовых сенсоров

Расширяющейся областью применения потенциометрических сенсоров стал газовый анализ. Газовые сенсоры, сочетающие селективные газопроницаемые мембраны с ионоселективными электродами, играют важную роль в мониторинге токсичных газов типа SO2, H2S, NH3. Более подробно эти сенсоры рассмотрены в разделе [c.556]

Технические характеристики полупроводниковых газовых сенсоров [c.758]

По характеру сорбции компонентов газовой смеси на поверхности полупроводника сенсоры данного типа можно разделить на две группы [c.559]

Предложено использование столбчатых кристаллических фуллереновых структур в качестве газовых сенсоров. Измерения показали, что в атмосфере паров изопропилового спирта более чем на порядок по сравнению с воздухом увеличивается поглощение образцом СВЧ-поля. Регистрируется отчетливый максимум чувствительности при температуре около 350 К [2] [c.168]

Среди них наиболее широко применяются кондуктометрические полупроводниковые сенсоры на основе оксидов переходных металлов. Принцип действия полупроводниковых сенсоров оксидного типа основан на изменении состояния поверхностной структуры полупроводника вследствие адсорбции газа на его поверхности. Электроны адсорбированных молекул газа взаимодействуют с электронами и дырками в кристаллической решетке, что приводит к изменению поверхностного заряда. При этом общее число поверхностных состояний, которые вносят вклад в формирование поверхностного заряда, зависит от состава и парциального давления компонентов газовой среды, окружающей полупроводник. Изменение поверхностного заряда вызывает изменение сопротивления полупроводника, которое легко измерить. [c.559]

Проведены предварительные конструкторские разработки, на основе которых создан действующий макет сенсора. Показано, что данные сенсоры могут быть использованы в системе контроля газовых сред и экологического мониторинга атмосферы. [c.104]

Рис. 17.2. Принципиальная схема газового сенсора на основе твердого электролита

Газовые сенсоры на основе твердых электролитов схематически можно представить в виде концентрационного элемента [c.556]

Сенсоры данного типа применяются при детектировании СО, СН4, НгЗ, N0 в автомобильных выхлопах, для контроля утечки коксового и природного газов, паров органических соединений, для мониторинга содержания СО. Пределы обнаружения перечисленных веществ часто оказываются ниже 0,1 млн". На основе таких сенсоров разработаны противопожарные системы. Основным недостатком полупроводниковых оксидных сенсоров является нестабильность во времени, что требует их периодической поверки или замены. Кроме того, они недостаточно селективны, так как любой способный быть донором электронов газ может вызвать их отклик. Этот недостаток устраняют, изменяя рабочую температуру сенсора или применяя газовые фильтры, предохраняющие поверхность полупроводника от воздействия посторонних газов. [c.560]

Важным требованием в области охраны окружающей среды является контроль за выбросом отходящих газов, например SO2, или за загрязнениями воздуха. В наличии уже имеются газовые сенсоры, основанные на принципах оптики или микроэлектроники. Непрерывный контроль загрязнений в почвах или твердых отходах более затруднителен для этой цели требуются сенсоры, которые обеспечивали бы химическую информацию с помощью дистанционных измерений. [c.494]

Твердотельные газовые сенсоры Полевые транзисторы Изменение тока Амперометрические сенсоры (кисло- [c.496]

Теплочувствительные. Сенсоры, относящиеся к этой группе, часто называют калориметрическими. Их действие основано на регистрации с помощью преобразователя — например, термистора или платинового термометра — теплового эффекта химической реакции с участием аналита. На этом же принципе может быть основано действие противопожарных газовых сенсоров. [c.710]

Твердотельные газовые сенсоры [c.497]

Рис. 7.7-6. Газовый сенсор на основе алюминиевой подложки, покрытой полупроводником.

Чтобы получить обратимый сенсор, следует учитывать химическое равновесие между иммобилизованным реагентом и определяемым веществом в растворе (или в газовой фазе). Рассмотрим простейший случай реакции определяемого вещества А с иммобилизованным реагентом К [c.509]

Масс-чувствительные сенсоры используются также для мониторинга газовых загрязнений и для определения пыли в воздухе. [c.515]

Большинство классов аппаратуры, используемой в лабораторных условиях, могут применяться и для промышленных измерений, однако они не удовлетворяют тем жестким требованиям, которые предъявляются к промышленным анализаторам. В качестве примеров можно привести абсорбционные спектрометры (для видимого, УФ- и ИК-диапазонов), рентгенофлуоресцентные спектрометры, а также газовые и жидкостные хроматографы. Зондовые сенсоры представлены рН-зондами, окислительно-восстановительными зондами (ОВЗ) и оптоволоконными датчиками. Последние разрабатываются для абсорбционных или люминесцентных измерений. [c.654]

Среди первых аналитических устройств, использованных для целей промышленного анализа в 1940-1950 годах, были рН-сенсоры. Вслед за ними конце шестидесятых и начале семидесятых годов стали использоваться методы газовой хроматографии и химические методы анализа, такие, как титрование [16.4-2]. В дальнейшем развитие промышленного анализа шло как по пути [c.654]

Висмутовые твердоэлектролитные материалы, как отмечалось, обладают определенными преимуществами. Ниже изложены сведения о работах, выполненных в этой области в основном за последние десять лет. Отдельное внимание уделено разработке газовых сенсоров с использованием висмутсодержащих соединений. Данные приведены в порядке усложнения использованных соединений. [c.274]

Электрохимические. Это потенциометрические (ион-селективные электроды — ИСЭ, ионселективные полевые транзисторы — ИСПТ) и вольт- и амперометрические сенсоры, в том числе твердые электролитические газовые сенсоры. Полупроводниковые газовые сенсоры также могут быть включены в эту категорию, хотя механизм их действия не включает химическую реакцию. [c.710]

Успехи физики твердого тела и электрохимии позволили создать группу газовых сенсоров под общим названием химически чувствительные полупроводниковые устройства (ХЧПУ). Эту группу сенсоров можно классифицировать по принципу их действия [c.559]

Химические сенсоры способны селективно откликаться на изменение концентрации какого-либо компонента (ион, молекула) в жидкой или газовой фазах. Приведенная ниже (рис. 6.2) классификация потенциометрических химических сенсоров [3] показывает многообразие их типов. В классификации химических сенсоров датчики с твердотельными кристаллическими мембранами занимают центральное место не только по числу определяемых компонентов (более 20 различных ионов) и по селективности (сенсоры на ионы серебра и фтора), но и по той роли, которую они играют в качестве базовых объектов для изменил таких сенсорных механизмов, как селективность, предел обнаружения, быстродействие, влияние pH, Red/Ox и др. [c.711]

Полупроводниковые газовые сенсоры (рис. 9.44) предназначены для контроля концентрации газов-восстановителей (Н2, СО, СН4, сумма углеводородов, аммиак, пары спиртов и т. д.) в производственных помещениях, технологических процессах. Принцип действия сенсоров основан на зависимости проводимости слоя сорбента от содержания анализируемого газа при повышенной температуре. Сенсоры изготавливаются по толстопленочной технологии интегральных схем. Общие технические характеристики представлены в табл. 9.35. [c.758]

Сенсорами называют химически чувствительные приборы, выходной сигнал которых (например, ток или напряжение) зависит от концентрации определенного вещества в газовой среде или в растворе. [c.23]

ТАБЛИЦА 17.1. Потенциометрические сенсоры газового состава на основе твердых элекгролитов [c.557]

В гигрометрах, основанных на емкостном сопротивлении, используется известная зависимость диэлектрической постоянной газов от содержания в них влаги при постоянной температуре. В качестве чувствительного элемента применяют датчики из окиси алюминия или хлорида лития, помещаемые между двумя электродами, на которые подается ток высокой частоты. Шкала тарируется на точку росы илп на прямое влагосодержание, а также на пробы, которые позволяют проверять как жидкую, так и газовую фазы СНГ. Недостаток метода — старение сенсоров, т. е. искажение во времени тарпровочной кривой. [c.94]

В качестве стандартных в таких сенсорах применяются газовые смеси известного состава (О2, Н2/Н2О, СО/СО2 и др.), а также системы металл/металлическое соединение (Си/СигО, К1Ж10, Рс1/Р( 0, Ag/Ag l) и электроды, основанные на использовании ионов, растворенных в твердом электролите. Наиболее известным примером может служить электрод Ag/Ag , в котором концентрация ионов серебра создается путем растворения сульфата серебра в сульфате калия. [c.557]

Благодаря наличию ионов твердые тела с ростом температуры проявляют проводимость. Этот эффект можно использовать для создания газового сенсора. Особенно важны твердотельные электроды с проводимостью за счет оксидных ионов. Эти электроды являются редокс-электродами. Обычно материалом служит 2гОг, легированный СаО или YbaOa, в кристаллической решетке которого имеются катионные вакансии, что и объясняет ионную проводимость. Твердотельные электролитные сенсоры из 2гОг подходят для определения кислорода в выхлопных газах или для контроля металлургических процессов, где нужно определять кислород в расплавленном железе при температуре свыше 1000°С. Ионы 0 , образующиеся в результате окислительно-восстановительной реакции [c.497]

Для определения хлора в газовых смесях разработаны кулонометрические сенсоры, в которых рабочий электрод из платины выступает над поверхностью раствора электролита (20%-ная НС1). Хлор из газовой фазы растворяется в тонкой пленке электролита, покрывающей рабочий электрод, и восстанавливается до хлорид-ионов со 100%-ной эффeктив ю тью тока. [c.562]

Для контроля содержания озона используют его способность взаимодействовать с бромидами или иодидами. Газовую смесь барботируют с постоянной скоростью через 2%-ный раствор NaBr или 0,01 %-ный раствор Nal в фосфатном буфере. Продукт химической реакции (иод или бром) восстанавливают на платиновом электроде при 0,2-0,5 В. Этот же принцип используется в кулонометрическом сенсоре для определения микроконцентраций СО после реакции с I2O5 (электрохимическое восстановление выделившегося Ь). [c.562]

Следует заметить, что в настоящее время выпускаются газовые сенсоры различных типов. Наиболее точными и надежными являются кулонометрические сенсоры. В некоторых из них используется частичное электропревращение определяемого вещества (от 20 до 60% от исходного содержания). Такие сенсоры работают в режиме, промежуточном между условиями вольтамперометрии и кулонометрии, и аналитический сигнал является сложной функцией ряда параметров. [c.562]

Рассмотрим режим работы потенциометрического газового сенсора на СОг. Газ проникает через мембрану и растворяется во внутреннем электролите, который состоит из раствора NaH Oз/Na l. Протолиз СОг протекает следующим образом [c.498]

Еще одно свойство, которое можно использовать для газовых сенсоров,— это электропроводность. Соответствующие сенсоры состоят из оксидов металлов, таких, как ЗпОг, 2пО, Т102 и РеаОз с проводимостью п-типа. Схема сенсора с тонким слоем бпОз приведена на рис. 7.7-6. Кислород адсорбируется на нагреваемой поверхности этого сенсора и реагирует с определяемыми газами-восстановителями. В результате проводимость устройства изменяется и может быть измерена как неспецифический сигнал. [c.504]

Измерение энтальпии реакции используют в газовых сенсорах, основанных на каталитической реакции (пеллисторах). Такие каталитические сенсоры состоят из нагреваемой проволоки, внедренной в шлаковый шарик, и каталитически активного слоя, легированного металлическими платиной или палладием (рис. 7.7-12). Проволочную спираль нагревают примерно до 550°С. Восстановительные газы, такие, как СО или СН4, окисляются адсорбированным кислородом, а тепло реакции можно измерить по увеличению сопротивления спирали. Скорость окисления на поверхности сенсора пропорциональна концентрации определяемого газа. Точность такого неспецифичного измерения сопротивления может быть улучшена путем сравнительных измерений с использованием неактивного шлакового шарика. [c.513]

Рис. 7.7-14. Газовый сенсор на основе поверхностных акустических волн (ПАВ), например, для определения паров стирола на уровне 5 млн с Р1СЬ(этилен)(пиридин) в качестве селективного покрытия.

Миниатюризация таких методов, как жидкостная хроматография, проточно-инжекционный анализ, газовая хроматография и масс-спектрометрия, обеспечит уменьшение расхода реагентов, технологических издержек и стоимости анализатора. Будущие промышленные анализаторы будут также обладать функцией самоконтроля. По-видимому, будут наблюдаться тенденция широкого использования т-Ипе-сенсоров, развитие оптоволоконной технологии для сочетания методов оптической спектроскопиии с сенсорами зондового типа и развитие неразрушающих методов для устранения проблем пробоотбора. Современные тенденции — развитие аппаратуры удаленного детектирования и микроанализаторной/сенсорной технологии. [c.670]

Низкотемпературные твердые электролиты в основном характеризуются ионной проводимостью по одновалентным катионам металлов. Области их практического применения — сверхъемкие конденсаторы, счетчики времени, элементы памяти вычислительных машин, электрохромные устройства и т. д. Однако прежде всего высокотемпературные твердые электролиты лежат в основе многих практических применений суперионной проводимости. Важные среди них — датчики для определения содержания различных газов в окружающей среде — газовые сенсоры. Газоанализаторы с высокой точностью измеряют содержание кислорода, фтора, водорода, углекислого газа, метана и др. газов, причем выходной сигнал получается в виде электрического импульса напряжения или тока. [c.274]

Масс-чувствительные. Этот тип сенсоров основан на использовании пьезоэлеетрического эффекта. Сюда включают такие устройства, как поверхностные акустоволно-вые сенсоры (ПАВ-сенсоры), основанные на использовании пьезоэлектрического эффекта и особенно полезные в качестве газовых сенсоров. [c.710]

Другим достоинством хроматографа ЭХО (ими уже оснащены российские и некоторые зарубежные спецслужбы) является быстродействие и возможность эффективной работы в полевых условиях (обнаружение ВВ, пестицидов и ПХБ, приоритетных загрязнений почвы и воды и др.). Последнее обстоятельство стало возможным благодаря использованию компьютерных технологий, когда газовый хроматограф становится частью интрументально-го сенсора [175, 176]. [c.489]

Вторая проблема — анализ газообразных продуктов. Анализ газов чаще всего осуществляют хроматографическим методом, а также при помощи спектроскопических методов преимущественно в инфракрасной области спектра. Получили развитие также фотометрические, масс-спектрометрические, атомно-эмиссионные, электрохимические и другие методы анализа. Широкие перспективы в анализе неорганических газов имеют химические сенсоры, работающие на различных принципах. В частности, получают распространение электрохимические сенсоры, сенсоры с использованием различных типов газопроницаемых мембран, а также оптродные сенсоры. Не вызывает сомнений то, что дальнейшее развитие методов газового анализа в значительной степени будет основано на использовании сенсоров. [c.10]

Наконец, большое будущее за так называемыми интеллектуальными наноматериалами, которые должны программированно менять свои свойства за счет изменения условий среды, давления, температуры, воздействия молекул газовой или жидкой фазы и т. д. Такие наноматериалы можно назвать и сенсорами. [c.589]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология