Upload
htfr
View
404
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Citation preview
Полупроводниковые сенсоры и сенсорный газоанализатор для измерения газовых
примесей
Современные средства газового контроля
Экологический мониторинг
Пожарная и взрывобезопасность АЭС
Пожарная сигнализация
Учёт теплотворной способности газообразного топлива
Обнаружение взрывчатых и отравляющих
веществ
Конструкция сенсораа)
б)
в)
а) Общий вид сенсора.
б) Нагреватель (платина).
в) Измерительные контакты (платина).
Размер подложки – 1.5x1.5 мм2. Материал подложки – Al2O3. Чувствительный слой – In2O3, ZnO и др.
Конструкция предлагаемого сенсора
Чувствительный элемент
Схематическое изображение малогабаритного чувствительного
элемента со стороны п/п слоя SnO2 (а) и нагревателя (б)
1 – диэлектрическая подложка 2 – платиновый нагреватель
3 – чувствительный слой SnO2
4 – терморезистор 5 – платиновые электроды
Применение сенсоров
Описание химического
процессаО2- О-
О2-
О-
О-О2-
+ +
+
+
++
+
+
+
+
++
+
+
+
++
+
хемосорбированный кислород
О-
О2-
О-
+
+
+
+
+
++
+
+ +
+
Сопротивление между зёрнами
(R1)
R2R1 >> R2
+RH (газ-восстановитель)
Изменение сопротивления чувствительного элемента в присутствии газов. Взаимодействие газов с хемосорбированным кислородом на поверхности материала.
Приборы для газового анализа
Параметр Газоанализаторы
Газовые хроматографы
Масс-спектрометр
ы
Спектрометры ионного дрейфа
Предел обнаружения, об. %
10-2 ÷ 10-4 10-4 ÷ 10-7 10-4 ÷ 10-10 10-5 ÷ 10-7
Быстродействие, с 3 ÷ 30 10 ÷ 300 1 ÷ 10 2 ÷ 30
Максимальное количество определяемых компонентов
3 ÷ 5* 10 ÷ 50 10 ÷ 50 7 ÷ 20
Селективность низкая-средняя высокая высокая средняя-высокая
Масса, кг 0,2 ÷ 20 8 ÷ 50 25 ÷ 500 3 ÷ 40
Стоимость, тыс. руб. 3 ÷ 100 200 ÷ 3000 500 ÷ 30000 150 ÷ 800
* - многоканальные газоанализаторы
Массовый рынок!!
Тонкоплёночные металлооксидные сенсоры газов
Высокое быстродействие: <3 секВысокая чувствительность
(от 0,1-10 ppb)
Невысокое энергопотребление (50-250 мВт)
Продолжительный срок службы(до 10 лет)
Возможность многокомпонентного анализа
Технологичное производство
Возможность интегрирования в микроэлектронику
Нечувствительность к температуре
Газовая и пожарная сигнализация
Повышениетемпературы
Газообразныепродукты горения*(СО2, СО, Н2, СxHy)
Дымовые ПИ Оптические
Ионизационные
Газовые ПИ Электрохимические
Полупроводниковые
Оптические
Тепловые ПИ Дифференциальные
Пороговые
Классификация пожарных извещателей (ПИ) согласно ГОСТ Р 53325-2009:
ПИ пламени ИК-спектра
УФ-спектра
Излучение
Дым
___________________
* Согласно НПБ 71-98 «Извещатели пожарные газовые. Общие технические требования. Методы испытаний»
Преимущества комбинированного пожарного извещателя с газовым каналом
Комбинированный пожарный извещатель
Пожар с открытым пламенем (без выделения газообразных продуктов
неполного окисления: СО, Н2, СхНу)
Очаг возгорания с выделением газообразных продуктов неполного
окисления: СО, Н2, СхНу Регистрация увеличения
концентрации СО, Н2 , С
хНу
Регистрация повышения
температуры
Высокая надёжность регистрации различных
очагов возгорания
Раннее обнаружение
возникновения пожара
Нечувствительность к пыли и световым бликам
Возможность применения в качестве газосигнализатора
(метан, угарный газ)
Возможность регулировки порогов
срабатывания
Потребители АЭС, предприятия горнодобывающего комплекса
Предприятия коммунального хозяйства
Строительные и инжиниринговые компании
Предприятия, эксплуатирующие здания и сооружения гражданского и промышленного назначения (офисные организации, гостиницы, торговые центры, промышленные предприятия, отраслевые институты и т.п.)
Склады и хранилища (промышленной и с/х продукции)
Перспективные направления исследований
• приготовление чувствительных слоев (ЧС) сенсоров;• исследование газочувствительных свойств ЧС; • оптимизация конструкции сенсора и сенсорной
камеры;• разработка измерительного прибора;• разработка программного обеспечения;• разработка методик измерения и обработки данных.
Планы, перспективы и проблемы
1. Коммерциализация сенсорного анализатора озона.Основные области применения:
• мониторинг на фоновых станциях контроля состояния атмосферы;• контроль качества воздуха при использовании озонаторов (в промышленности, на станциях водоочистки, бассейнах, в медицине);• контроль эффективности поглощения избыточного озона.
2. Разработка новой подложки сенсора, в том числе, для 4-х канального анализатора.
3. Расширение числа детектируемых газов, в первую очередь СО2,О3, Nox…………..
4. Изготовление опытных партий сенсоров.