Металлооксидные чувствительные элементы интегральных датчиков концентраций водородсодержащих газов

• Автор: Самотаев, Николай Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.05, 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 132 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 ЧУВСТВИТЕЛЬНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ИНТЕГРАЛЬНЫХ

ДАТЧИКОВ КОНЦЕНТРАЦИЙ ГАЗОВ

1.1 Состояние современных разработок в области

газоанализа

1.2 Перспективные конструкции металлооксидных

чувствительных элементов.

1.3 Газочувствительные металлооксидные материалы

1.4 Способы обеспечения селективности

1.5 Выводы
Глава 2 ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЧЭ НА ОСНОВЕ
ТОЛСТЫХ ПЛЕНОК ДИОКСИДА ОЛОВА
2.1 Физические свойства диоксида олова.
2.2 Модели, описывающие электропроводность БпОг в
присутствии газов восстановителей
2.3 Изготовление МЧЭ.
2.4 Исследование состава полученных толстых пленок ЬпОг
2.5 Теплофизические параметры МЧЭ выполненного по
толстопленочной технологии.
2.6 Выводы
Глава 3 ЭКСЕРИМЕНТАЛБНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ХАРАКТЕРИСТИК МЧЭ
3.1 Средства экспериментальных исследований
метрологических свойств МЧЭ
3.2 Стабильность и воспроизводимость металлооксидного
чувствительного слоя.
3.3 Воздействие на 8пРс1 газов восстановителей
3.4 Воздействие на 8пРс1 газов окислителей
3.5 Чувствительность МЧЭ к аммиаку.
3.6 Влияние влажности на работу МЧЭ.
3.7 Тсрмокондуктометрические измерения.
3.8 Обсуждение результатов
3.9 Выводы.
1 лава 4 АНАЛИЗ МЕХАНИЗМОВ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ К
ВОДОРОДСОДЕРЖАЩИМ ГАЗАМ И МОНООКИСИ
УГЛЕРОДА.
4.1 Механизм адсорбции кислорода.
4.2 Физикохимическая модель чувствительности МЧЭ БпОг
легированного Р к газам Н2, СРЦ, СО в воздушной смеси при импульсном воздействии температуры
4.3 Механизмы деградаций под воздействием
серосодержащих газов.
4.4 Природа возникновения шумовых эффектов в
газочувствительном слое 8п
4.5 Аспекты практического применения методики селективного измерения газов СН4Н2СО в воздушной смеси
4.6 Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


На пожарный извещатель получен сертификат пожарной безопасности и сертификат соответствия. Возможность использования одного МЧЭ-8п/Рб (вместо общепринятой практики использования нескольких МЧЭ), работающего в импульсном режиме для избирательной регистрации и измерения концентраций газов СМ4, Н2 и СО, как в отдельности так и их воздушной смеси. Технология изготовления газочувствительного металлооксидного материала на основе Sn с Pd катализатором, предназначенного для работы в режиме быстрой импульсной модуляции температуры. Физико-химическая модель, поясняющая механизм формирования селективного отклика M-Sn/Pd в воздушной смеси газов CHt, Н2 и СО. Методика идентификации типа водородсодержащего газа и его концентрации с использованием импульсного нагрева газочувствительного слоя Sn , которая обеспечивает согласование длительности импульса нагрева с теплоёмкостными параметрами нагревательных элементов и скоростью химико-физических переходных процессов в газочувствителыюм металлооксидном слое. Личный вклад автора. Общая постановка и обоснование задач исследований, обсуждение полученных результатов, были выполнены автором совместно с научными руководителями. Личный вклад автора заключается в разработке методик проведения экспериментальных исследований, направленных на уточнение физических основ взаимодействия M-Sn/Pd с различными водородсодержащими газами и разработке методики повышения селективной избирательности для газоаналитических систем, построенных на основе одиночных МЧЗ. Кроме того, автором были лично выполнены все эксперименты, результаты которых представлены в диссертации. Представленные исследования, помимо кафедры микро- и наноэлектроники МИФИ, выполнялись на базе Института молекулярной физики и института прикладной химической физики в составе РНЦ “Курчатовский Институт”, НПЦ-5 ФГУП “НЛП “Дельта”, кафедры электроники, электрики и инженерной автоматики университета Rovira i Virgili (Испания, г. Таррагона, Av. Paisos Catalans, ,), Института Общей Неорганической Химии им. Н.С. Курнакова РАН. Апробация работы. Основные результаты работы представлялись, на научных сессиях МИФИ (г. International Meeting on Chemical Sensors, Italy, Brescia, ; International congress on Analytical Sciences, Moscow, Russia, ; th Eurosensors Conference Anniversary, Gotcborg, Sweden ; VI Conferencia de Dispositivos Electronicos , , San Lorenzo de El Escorial, Madrid; International Symposium on Olfaction and Electronic Noses (ISOEN ), Russia, St. Petersburg, ; Transduser' & Eurosensors XXI, France, Lyon, ; NATO Advanced Study Institute, Sensors for Environment, Health and Security: Advanced Materials and Technologies. France, Vichy, ; Eurosensors Conference Anniversary, Germany, Dresden, . Публикации. По материалам диссертационной работы опубликовано печатных работ, в том числе 7 статей (1 статья в журнале из перечня ВАК). Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы и приложений. Общий объем диссертации составляет 1 страниц, включая рисунка, 6 таблиц и 4 библиографические ссылки. ГЛАВА 1. Состояние современных разработок в области газоанализа. Проиллюстрировать состояние рынка газовых чувствительных элементов лучше всего на примере Японии, так как в силу географического положения (частые техногенные катастрофы вследствие землетрясений) и социального устройства (большая плотность населения) достаточно жесткие нормы контроля экологической обстановки там закреплены законодательно. Установка газовых извещателей в жилых помещениях в Японии является обязательной. На рис. МИ 0. М|. Н^. Рис. Концентрации основных газов подлежащих контролю по стандартам Японии [1. Звездочками помечены пороговые концентрации газов, подлежащие детектированию. Цифрами указаны, классы стандартов согласно законам Японии: 1 - экологический, 2 - стандарт работы в офисных помещениях, 3 - по защите окружающей природы, 4 - стандарт для работы в производственных условиях, 5 - постановление министерства здравоохранения.