×
19.01.2018
218.016.05e5

Результат интеллектуальной деятельности: Полупроводниковый анализатор аммиака

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам для регистрации и измерения содержания аммиака. Датчик состоит из полупроводникового основания (1), выполненного в виде поликристаллической пленки твердого раствора (GaAs) (ZnSe), и подложки, которой служит электродная площадка (2) пьезокварцевого резонатора (3). Изобретение позволяет при существенном упрощении технологии изготовления датчика определять содержание аммиака с чувствительностью, в несколько раз превышающей чувствительность известных датчиков. 3 ил.

Изобретение относится к области газового анализа, в частности, к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей аммиака. 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., Шушунова 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.

Известен датчик (Будников Г.К. Что такое химические сенсоры // Соросовский образовательный журнал. 1998, №3. С.75), позволяющий определять содержание аммиака с большей чувствительностью.

Однако он сложен по конструкции и механизму получения отклика на присутствие определяемого компонента: включает в качестве преобразователя-полупроводника оксид металла (SnO2, In2O3, ND2O3) 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 О2-, О- и взаимодействием 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.

Известен также датчик влажности газов, содержащий непроводящую подложку с нанесенными на нее влагочувствительным покрытием из эпитаксиальной пленки арсенида галлия с металлическими токопроводящими контактами (Авторское свидетельство №541137. М. Кл. G01 №1/11, опубл. 30.12.1976).

Недостатком этого известного устройства является его недостаточная чувствительность для контроля микропримесей аммиака, а также предусмотренная конструкцией датчика трудоемкая операция выращивания эпитаксиальной пленки арсенида галлия методом газотранспортной реакции.

Ближайшим техническим решением к изобретению является датчик влажности газов, состоящий из полупроводникового основания, выполненного в виде эпитаксиальной пленки арсенида галлия, химически активированной путем нанесения фторированного оксидного слоя, с металлическими электродами, представляющими собой металлические индиевые контакты, изготовленные методом вплавления (Авторское свидетельство №1234763, М. Кл. G01N №27/22, опубл. 30.05.1986).

Недостатком этого известного устройства является его недостаточная чувствительность для контроля микропримесей аммиака. Кроме того, конструкция датчика предусматривает при его изготовлении операции выращивания методом газотранспортной реакции эпитаксиальной пленки арсенида галлия и химической активации полупроводникового основания путем нанесения фторированного оксидного слоя, связанного с использованием агрессивной фтороводородной кислоты.

Техническим результатом 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 твердого раствора (GaAs)0,75 (ZnSe)0,25, а подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора.

При этом исключаются продолжительные, трудоемкие и затратные операции выращивания эпитаксиальной пленки методом сложной газотранспортной реакции по специально разработанной, экологически безопасной технологии и химической активации полупроводникового основания путем нанесения фторированного оксидного слоя, связанного с использованием агрессивной фтороводородной кислоты.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где представлены: на фиг. 1 - конструкция заявляемого датчика, на фиг. 2 - кривые зависимости величины адсорбции аммиака от температуры при различных начальных давлениях (PNH3), на фиг. 3 - градуировочная кривая зависимости изменения величины адсорбции (Δα) на полупроводниковой пленке от давления аммиака (PNH3) при комнатной температуре. Кривые на фиг. 2 демонстрируют заметную адсорбцию аммиака на поверхности полупроводникового основания при комнатной температуре, увеличивающуюся с ростом начального давления (α3(NH3)2(NH3)1(NH3)); градуировочная кривая на фиг.3 наглядно указывает на высокую адсорбционную чувствительность полупроводникового основания к аммиаку.

Датчик состоит из полупроводникового основания 1, выполненного в виде поликристаллической пленки твердого раствора (GaAs)0,75(ZnSe)0,25, 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 пьезокварцевого резонатора и вызывающих изменение его массы (соответственно частоты), пропорциональное изменению величины адсорбции (Δα).

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 (GaAs)0,75 (ZnSe)0,25 происходит избирательная адсорбция молекул NH3, увеличение массы композиции "пленка - кварцевый резонатор" и изменение частоты колебания последнего, соответствующего величине адсорбции. По изменению величины адсорбции (с изменением давления NH3) 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 величины адсорбции от содержания аммиака (PNH3) 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.

Конструкция заявляемого датчика позволяет также улучшить и другие его характеристики: быстродействие, регенерируемость, способность работать не только в статическом, но и в динамическом режиме.

Полупроводниковый газовый датчик, содержащий полупроводниковое основание и подложку, отличающийся тем, что полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки твердого раствора (GaAs)(ZnSe), а подложкой служит электродная площадка пьезокварцевого резонатора.
Полупроводниковый анализатор аммиака
Полупроводниковый анализатор аммиака
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 101-110 of 124 items.
30.03.2019
№219.016.f930

Устройство тактовой синхронизации с оценкой качества принимаемого сообщения

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в системах радиосвязи при передаче дискретных сообщений. Технический результат - исключение влияния случайных помех на точность тактовой синхронизации при приеме дискретных сообщений, сохранение синхронизации во время...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683280
Дата охранного документа: 27.03.2019
10.04.2019
№219.016.fee7

Устройство для сварки пластмассовых труб

Изобретение относится к сварочным устройствам для сварки пластмассовых труб. Предложено центрирующее устройство, закрепленное на раме, на направляющих которого установлены неподвижный и подвижный зажимы. Подвижный зажим снабжен гидравлическим приводом с гидроцилиндрами и соединен с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002684379
Дата охранного документа: 08.04.2019
12.04.2019
№219.017.0c05

Устройство защиты однофазного трансформатора от электрических повреждений в обмотках

Использование: в области электротехники. Технический результат – повышение надежности функционирования устройства защиты однофазного трансформатора от электрических повреждений за счет устранения зависимости его чувствительности от места расположения замкнувшихся витков в обмотках защищаемого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002684607
Дата охранного документа: 10.04.2019
01.05.2019
№219.017.47c7

Гибридная машина объемного действия с тронковым поршнем

Изобретение относится к поршневым энергетическим машинам объемного действия и может быть использовано при создании компактных агрегатов, подающих потребителю одновременно или попеременно сжатый воздух и жидкость под давлением. Машина содержит картер 1 с кривошипно-шатунным механизмом привода 2,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686536
Дата охранного документа: 29.04.2019
20.05.2019
№219.017.5c43

Бесколлекторный синхронный генератор с постоянными магнитами

Изобретение относится к области электротехники. Технический результат - улучшение пусковых и эксплуатационных характеристик. Бесколлекторный синхронный генератор с постоянными магнитами включает статор, ротор и устройство для выпрямления электрического тока. На роторе закреплены постоянные...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687964
Дата охранного документа: 17.05.2019
24.05.2019
№219.017.5e43

Диодный ключ

Изобретение относится к области импульсной техники. Техническим результатом является снижение величины суммарного управляющего тока диодов и, как следствие, снижение энергопотребления ключа, повышение его коэффициента полезного действия и уменьшение импульсных помех, проникающих в цепь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002688756
Дата охранного документа: 22.05.2019
04.06.2019
№219.017.72e2

Способ проведения лётно-конструкторских испытаний бортовой системы испарения остатков жидкого топлива в баке отработавшей ступени ракеты-носителя

Изобретение относится к автономной бортовой системе спуска (АБСС) отработавшей ступени (ОС) ракеты-носителя (РН) с маршевыми ЖРД. Способ включает испытания входящей в состав АБСС системы испарения остатков жидкого топлива в баке ОС в процессе пуска РН, исключая другие элементы АБСС. Перед...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690304
Дата охранного документа: 31.05.2019
22.06.2019
№219.017.8e97

Система коротковолновой радиосвязи с использованием частотно-манипулированных сигналов, передаваемых в режиме псевдослучайной перестройки рабочей частоты

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано для передачи дискретных сообщений по коротковолновым каналам связи в условиях действия преднамеренных аддитивных помех. Технический результат заключается в повышении надежности передачи сообщений по каналам радиосвязи в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692081
Дата охранного документа: 21.06.2019
22.06.2019
№219.017.8e9c

Способ минимизации зон отчуждения для отделяемых частей ракет-носителей

Изобретение относится к конструкции и эксплуатации ракет-носителей (РН) и их отделяемых частей (ОЧ): отработавших ступеней, переходных отсеков, створок головных обтекателей и т.п. Способ включает этап предполетной подготовки РН, на котором рассчитывают параметры движения ОЧ, определяя участки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692207
Дата охранного документа: 21.06.2019
26.06.2019
№219.017.92a9

Пневматическая подвеска

Изобретение относится к области машиностроения. Пневматическая подвеска содержит резинокордную оболочку с крышкой, образующие основную рабочую полость, дополнительную полость и расположенную между ними перегородку. Дополнительная полость установлена соосно и внутри основной рабочей полости. На...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692296
Дата охранного документа: 24.06.2019
Showing 71-79 of 79 items.
12.09.2018
№218.016.869f

Полупроводниковый газоанализатор оксида углерода

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам для регистрации и измерения содержания оксида углерода. Газовый датчик согласно изобретению содержит полупроводниковое основание, нанесенное на непроводящую подложку 2, выполненное из поликристаллической...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002666576
Дата охранного документа: 11.09.2018
29.04.2019
№219.017.447f

Катализатор окисления оксида углерода

Изобретение относится к катализаторам окисления оксида углерода (II), перспективным для очистки от него отходящих газов. Предложено применение теллурида кадмия, легированного селенидом цинка, в качестве катализатора окисления оксида углерода. Технический эффект - повышение активности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002456073
Дата охранного документа: 20.07.2012
19.06.2019
№219.017.8b6e

Газовый датчик

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей ацетона и других газов. Полупроводниковое основание выполнено из поликристаллической пленки иодида меди, а подложкой служит электродная...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002469301
Дата охранного документа: 10.12.2012
23.08.2019
№219.017.c235

Полупроводниковый датчик диоксида азота

Изобретение относится к области газового анализа и может быть использовано для решения задач экологического контроля. Предложен полупроводниковый датчик диоксида азота, состоящий из полупроводникового основания, выполненного в виде поликристаллической пленки селенида цинка (ZnSe), которая...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697920
Дата охранного документа: 21.08.2019
02.10.2019
№219.017.cd98

Газоанализатор угарного газа

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам для регистрации и измерения содержания оксида углерода, и может быть использовано в экологии. Датчик состоит из полупроводникового основания (1), выполненного в виде поликристаллической пленки твердого...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002700036
Дата охранного документа: 12.09.2019
02.10.2019
№219.017.cde5

Датчик микропримесей аммиака

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей аммиака, и может быть использовано для экологического мониторинга. Датчик содержит полупроводниковое основание и подложку....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002700035
Дата охранного документа: 12.09.2019
29.12.2020
№219.017.f3fd

Полупроводниковый газовый датчик микропримесей кислорода

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей кислорода. Изобретение может быть использовано для экологического мониторинга. Техническим результатом изобретения является повышение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002710523
Дата охранного документа: 26.12.2019
25.06.2020
№220.018.2b3a

Газоанализатор диоксида азота

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей диоксида азота. Сущность изобретения: полупроводниковый датчик диоксида азота, содержащий полупроводниковое основание, нанесенное на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002724290
Дата охранного документа: 22.06.2020
30.05.2023
№223.018.7375

Датчик угарного газа

Изобретение относится к области газового анализа, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения содержания микропримесей оксида углерода, и может быть использовано для экологического мониторинга. Датчик согласно изобретению содержит полупроводниковое...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002760311
Дата охранного документа: 23.11.2021
+ добавить свой РИД