16.08.2019
219.017.c0a8

Способ регистрации следовых количеств веществ в газовой среде

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к оптике и аналитической технике и может быть применено для определения наличия следовых количеств летучих веществ. Способ регистрации следовых количеств веществ в газовой среде, вызывающих поверхностную оптическую сенсибилизацию галоидного серебра под действием света в трехслойной тонкой пленочной структуре, содержащий зеркальный серебряный слой, защитный слой и слой из галогенида серебра, по изменению формы кривой коэффициента отражения падающего излучения от угла падения, отличающийся тем, что одновременно с засветкой молекул светом с частотой излучения, совпадающей с линией поглощения и вызывающей поверхностную оптическую сенсибилизацию, включается постоянное электрическое поле, параллельное плоскости пленок. Технический результат заключается в повышении чувствительности регистрации следовых количеств веществ в газовой среде.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к оптике и аналитической технике и может быть применено для определения наличия следовых количеств летучих веществ.

Известен способ определения следовых количеств летучих веществ, вызывающих поверхностную оптическую сенсибилизацию галоидного серебра под действием света в трехслойной тонкой пленочной структуре Ag-Al2O3-AgI по изменению формы кривой коэффициента отражения падающего излучения от угла падения [С.В. Виноградов, М.А. Кононов, В.В. Савранский, С.И. Валянский, М.Ф. Урбайтис. Влияние оптической сенсибилизации на поверхностный плазмонный резонанс. Квантовая электроника, 33, №8 (2003), с. 711-713]. В этом способе берется прямоугольная призма, на гипотенузной грани которой размещена трехслойная тонкопленочная структура Ag-Al2O3-AgI, определяется диэлектрическая постоянная внешней пленки (AgI) методом нарушенного полного внутреннего отражения по схеме Кречмана. Затем грань призмы (сенсор) с тонкопленочной структурой вводится в контакт с тестируемым воздухом, где происходит адсорбция целевого вещества, и облучают ее светом с длиной волны возбуждения адсорбированных молекул, что вызывает их поверхностную оптическую сенсибилизацию. В результате на поверхности нанокристаллов пленки AgI образуются кластеры металлического серебра размером порядка 50×50 нм - формируются центры скрытого изображения, - которые вызывают изменение диэлектрической постоянной внешней пленки, что приводит к изменению резонансного угла поверхностного плозмонного резонанса, т.е. изменяется форма кривой коэффициента отражения падающего излучения от угла падения.

Недостатком метода является его низкая чувствительность для определения следовых количеств веществ, так как размер кластеров металлического серебра незначителен для четкой регистрации изменений резонансного угла поверхностного плозмонного резонанса.

Наиболее близким способом является способ определения малых концентраций молекул летучих веществ в газовой среде [Патент RU 2510014]. В этом способе также для трехслойной тонкопленочной структуры Ag-Al2O3-AgI, сформированной на грани призмы, диэлектрическая постоянная внешней пленки (AgI) определяется методом нарушенного полного внутреннего отражения по схеме Кречмана, для чего определяются параметры поверхностного плазмонного резонанса: резонансный угол для какой-либо длины волны либо резонансная длина волны при каком-либо угле. Затем тонкопленочную структуру вводят в контакт с тестируемым воздухом, где происходит адсорбция целевого вещества, и также облучают ее светом с длиной волны возбуждения адсорбированных молекул. В результате на поверхности пленки AgI формируются центры скрытого изображения, которые подвергаются фотографическому проявлению, так как процессы, происходящие в нанокристаллах йодистого серебра, аналогичны процессам, происходящим в нанокристаллах фотографических эмульсий. В способе осуществляется практически полное восстановление металлического серебра в центрах скрытого изображения с помощью фотографического проявления, что должно обеспечить значительный отклик поверхностного плазмонного резонанса. И это должно увеличить на несколько порядков чувствительность способа. И из теоретических расчетов, приведенных в патенте, следует какая чувствительность может быть достигнута.

Недостатком способа является трудность интерпретации полученных измерений, так как в процессе проявления на поверхности пленки AgI помимо разложения этих молекул и выделение на поверхности пленок металлического серебра на этой поверхности будут адсорбироваться молекулы проявителя. Причем они будут адсорбироваться в любом случае, будет ли скрытое изображения за счет взаимодействия света с молекулами определяемого вещества либо этих молекул не будет на поверхности сенсора. Отмыть же пленку от проявителя, чтобы на ней не оставалось даже следовых количеств проявителя и проконтролировать это крайне сложно. То есть в любом случае произойдет изменение вида кривой отражения падающего излучения от угла падения в трехслойной тонкой пленочной структуре Ag-Al2O3-AgI. Кроме того, такой способ обнаружения происходит не в реальном режиме времени, а по прошествии проявки скрытого изображения.

Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в создание способа, при котором размер образовавшихся кластеров металлического серебра достаточен для четкой регистрации изменений резонансного угла поверхностного плозмонного резонанса в тонкопленочной структуры Ag-Al2O3-AgI без ее фотографического появления.

Техническим результатом является повышение чувствительности регистрации следовых количеств веществ в газовой среде, происходящим в реальном режиме времени.

Технический результат достигается тем, что в способе регистрации следовых количеств веществ в газовой среде, вызывающих поверхностную оптическую сенсибилизацию галоидного серебра под действием света в трехслойной тонкой пленочной структуре, содержащий зеркальный серебряный слой, защитный слой и слой из галогенида серебра, о наличии целевых веществ судят по изменению формы кривой коэффициента отражения падающего излучения от угла падения, причем, одновременно с засветкой молекул светом с частотой излучения совпадающей с линией поглощения и вызывающей поверхностную оптическую сенсибилизацию включается постоянное электрическое поле параллельное плоскости пленок. Тестируемые молекулы должны либо прямо, либо через подобранную последовательность реакций с другими адсорбированными на поверхности нанокристаллов молекулами, передавать возбуждения нанокристаллам галогенида серебра.

Для реализации способа необходим сенсор, содержащий тонкопленочную структуру: зеркальный серебряный слой, защитный, например, из оксида алюминия, и слой из галогенида серебра, например, иодида. Толщина слоев должна быть пригодна для исследования процессов поверхностного плазмонного резонанса. Затем в газовой среде не содержащей целевое вещество определяется диэлектрическая постоянная внешней пленки (AgI) методом нарушенного полного внутреннего отражения по схеме Кречмана, для чего определяются параметры поверхностного плазмонного резонанса, т.е. резонансный угол для какой-либо длины волны либо резонансная длина волны при каком- либо угле. Готовый сенсор с измеренным резонансным углом вводится в контакт с тестируемым газом. Одновременно включается свет с длиной волны, которая возбуждает молекулы целевого вещества и включается постоянное электрическое поле параллельное плоскости пленок. Постоянное электрическое поле концентрирует атомы серебра. Напряженность электрического поля должна быть порядка 1000 В/М. При меньшей напряженности процесс концентрации замедляется и может остаться незавершенным, при большей может произойти разрушение пленки галогенида серебра. Концентрация атомов серебра меняет диэлектрическую проницаемость пленки галогенида, что приводит к смещению резонансного угла и изменению вида кривой коэффициента отражения, по которым фиксируются наличие в газе тестируемые молекулы вещества.

На поверхности пленки после засветки кристаллов галогенида серебра в электрическом поле, частицы серебра выделяются в основном в той части кристалла, куда перемещаются фотоэлектроны в электрическом поле. С противоположной стороны кристалла, т.е. по направлению электрического поля должны быть следы дырок (атомов йода). Но, атомы йода быстро испаряется с поверхности, а серебро концентрируется на той части кристаллитов, которая противоположна направлению поля. Причем тестируемые молекулы играют роль катализаторов по созданию электронов. Поэтому нахождение хотя бы одной молекулы тестируемого вещества на нанокристале галогенида серебра способствует генерации серебра.

Подобные эксперименты по разделению галогенидов серебра на ионы серебра и ионы галогенида в электрическом поле описано в работе [Шапиро Б.И. Теоретические начала фотографического процесса, М.; Эдиториал УРСС, 2000. 288 с. 35-36].

Оценки чувствительности можно провести, базируясь на основных положениях молекулярно-кинетической теории.

Положим, имеется сенсор Ag-Al2O3-AgI. Необходимо определить наличие в воздухе молекул красителя Арсеназо III. Оптическую сенсибилизацию этого красителя вызывает его облучение светом с длиной волны 543,5 нм.

Мощность излучения He-Ne лазера с длиной волны 543,5 нм составляет P~5 мВт/см2, тогда количество фотонов будет N=Pλ/ch=5×1016 фотонов/см2с, где λ - длина волны излучения лазера, с - скорость света, h - постоянная планка.

Характерный размер площади нанокристалла AgI равен 104 нм2. На 1 см2 будет 1010 нанокристаллов. То есть на каждый нанокристал приходится 5×106 фотонов/с. Коэффициент диффузии молекул в воздухе D=7,7 10-1 см/с. Средняя скорость молекул Арсеназо III V=(kT/m)1/2=20 м/с, где k - постоянная Больцмана, Т - температура окружающей среды в Кельвинах, m - масса молекулы Арсеназо III. Если на нанокристалле есть хоть одна молекула красителя, то по нашему методу будет происходить генерация электронов и тем самым атомов серебра, то есть одна молекула красителя может сгенерировать до 100 атомов серебра и более (их количество зависит от времени экспозиции). Кроме того увеличивая время экспозиции увеличивается число молекул красителя адсорбирующихся на нанокристала. При экспозиции в 600 секунд дает возможность обнаруживать концентрацию 5×105 частиц/см2.

Таким образом, предложенный способ измерения малых концентраций летучих веществ на основе поверхностного плазмонного резонанса с применением йодида серебра позволяет значительно (на несколько порядков) повысить чувствительность сенсора к находящимся в воздухе фотосенсибилизирующим йодид серебра веществам с помощью метода одновременного экспонирования поверхности излучением нужной частоты (которая зависит от оптических свойств материала) и наложения электрического поля на эту поверхность параллельно ей.

Способ регистрации следовых количеств веществ в газовой среде, вызывающих поверхностную оптическую сенсибилизацию галоидного серебра под действием света в трехслойной тонкой пленочной структуре, содержащий зеркальный серебряный слой, защитный слой и слой из галогенида серебра, по изменению формы кривой коэффициента отражения падающего излучения от угла падения, отличающийся тем, что одновременно с засветкой молекул светом с частотой излучения, совпадающей с линией поглощения и вызывающей поверхностную оптическую сенсибилизацию, включается постоянное электрическое поле, параллельное плоскости пленок.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 1-10 of 90 items.
20.06.2013
№216.012.4b44

Композиционный материал на основе кальцийфосфатного цемента для заполнения костных дефектов

Изобретение относится к области медицины и касается цементных материалов для пластической реконструкции поврежденных костных тканей. Композиционный материал выполнен на основе реакционно-твердеющей смеси порошков: трикальцийфосфата, содержащих частицы гидроксиапатита размером от 38 до 220 мкм....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484850
Дата охранного документа: 20.06.2013
27.06.2013
№216.012.4fa1

Пористый кальций-фосфатный цемент

Изобретение относится к медицине. Описан пористый кальций-фосфатный гидравлический цемент для восстановления костных тканей, содержащий порошок β-трикальцийфосфата, монокальцийфосфата моногидрата, затворяющую жидкость, представляющую собой 7-9%-ный водный раствор лимонной кислоты, а также...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485978
Дата охранного документа: 27.06.2013
10.10.2013
№216.012.732b

Способ термической обработки деформируемых магнитотвердых сплавов на основе системы железо-хром-кобальт

Изобретение относится к области металлургии, в частности к обработке магнитотвердых сплавов на основе системы Fe-Cr-Co, которые применяются в приборостроении, релейной технике, электромашиностроении, медицине, автомобильной промышленности и т.д. Для повышения коэрцитивной силы изделий из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002495140
Дата охранного документа: 10.10.2013
27.12.2013
№216.012.8fe0

Брушитовый гидравлический цемент (варианты)

Изобретение относится к медицине. Описан брушитовый гидравлический цемент для восстановления костных тканей, содержащий порошок α-трикальцийфосфата и затворяющую жидкость, представляющую собой раствор фосфата магния в фосфорной кислоте, где цементный порошок содержит гранулы карбоната кальция...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502525
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.8fe1

Покрытие на имплант из титана и его сплавов и способ его приготовления

Изобретение относится к области медицины. Описано покрытие на имплант из титана и его сплавов, состоящее из двух слоев. Первый слой состоит из оксидов титана, в основном TiO, второй слой состоит из оксида алюминия гамма-модификации, общая толщина двухслойного покрытия составляет от 40 до 180...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502526
Дата охранного документа: 27.12.2013
27.12.2013
№216.012.9004

Способ приготовления катализатора для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания и катализатор, полученный этим способом

Изобретение относится к способам получения блочных катализаторов, катализаторам очистки отработавших газов (ОГ) двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Описан способ приготовления катализатора для очистки ОГ ДВС, в котором для нанесения промежуточного покрытия и активной фазы используют водную...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502561
Дата охранного документа: 27.12.2013
10.02.2014
№216.012.9e48

Способ получения мезопористого наноразмерного порошка диоксида церия (варианты)

Изобретение относится к химической промышленности, к производству наноразмерных порошков оксидов металлов для мелкозернистой керамики широкого спектра. Способ получения порошка диоксида церия включает стадии: получение водного 0,05М раствора нитрата церия или ацетата церия, используя Се(NО)·6НO...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002506228
Дата охранного документа: 10.02.2014
10.04.2014
№216.012.b16d

Способ термической обработки магнитотвердых сплавов системы железо-хром-кобальт

Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству магнитотвердых сплавов на основе системы Fe-Cr-Co, которые применяются в приборостроении, релейной технике, электромашиностроении, медицине, автомобильной промышленности. Для повышения остаточной индукции сплав...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002511136
Дата охранного документа: 10.04.2014
20.04.2014
№216.012.b9ef

Способ переработки лопаритового концентрата

Изобретение относится к переработке лопаритового концентрата. Заявляемый способ пирометаллургической переработки лопаритового концентрата включает три этапа: восстановительный, плавильный и окислительный. Восстановительный этап включает углетермическое восстановление концентрата при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513327
Дата охранного документа: 20.04.2014
20.05.2014
№216.012.c4fc

Высокоазотистая мартенситная никелевая сталь

Изобретение относится к области металлургии, а именно к высокопрочной мартенситной стали, используемой для изготовления высоконагруженных изделий криогенной техники. Сталь содержит следующие компоненты, в мас.%: углерод 0,02-0,06, хром 1,5-2,0, никель 8,5-10,5, азот 0,08-0,22, марганец 0,3-0,6,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002516187
Дата охранного документа: 20.05.2014
Showing 1-10 of 13 items.
20.09.2013
№216.012.6d49

Способ изготовления термостабильных редкоземельных магнитов

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению термостабильных редкоземельных магнитов. Магниты могут использоваться в системах автоматики, промышленном оборудовании, автомобилях. Осуществляют выплавку сплава и получение из него порошка. После чего порошок подвергают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493628
Дата охранного документа: 20.09.2013
27.11.2013
№216.012.8643

Магнитный материал и изделие, выполненное из него

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к магнитным материалам для постоянных магнитов на основе редкоземельных элементов с металлами группы железа. Заявленный магнитный материал содержит железо (Fe), кобальт (Co), бор (B), по меньшей мере один элемент, выбранный из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002500049
Дата охранного документа: 27.11.2013
20.03.2014
№216.012.ad0b

Способ определения малых концентраций молекул летучих веществ в газовой среде

Изобретение относится к оптике и аналитической технике и может быть использовано для определения наличия следовых количеств летучих веществ, вызывающих поверхностную оптическую сенсибилизацию галоидного серебра. Способ основан на измерении параметров поверхностного плазмонного резонанса и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510014
Дата охранного документа: 20.03.2014
10.04.2016
№216.015.2e44

Способ диффузионной сварки

Изобретение относится к способу диффузионной сварки. Очищают детали из нержавеющей стали и мембраны из фольги палладия или палладиевого сплава электрополировкой. Собирают в пакет. В качестве промежуточного слоя применяют фольгу из никеля. Размещают в вакуумной камере. Нагревают. Прикладывают...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579413
Дата охранного документа: 10.04.2016
13.01.2017
№217.015.8ffd

Способ частичного размагничивания наногетерогенных высококоэрцитивных магнитов типа sm-co-fe-cu-zr

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для стабилизации магнитных свойств магнитов типа Sm-Co-Fe-Cu-Zr путем их частичного размагничивания. Технический результат состоит в повышении точности и стабильности работы навигационного оборудования и систем авиационной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002605544
Дата охранного документа: 20.12.2016
25.08.2017
№217.015.a236

Способ получения структуры высокотемпературный сверхпроводник - диэлектрик - высокотемпературный сверхпроводник

Использование: для создания структур высокотемпературный сверхпроводник – диэлектрик – высокотемпературный сверхпроводник. Сущность изобретения заключается в том, что на слой высокотемпературного сверхпроводника 123-типа направляют поток атомных частиц, в качестве высокотемпературного...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606940
Дата охранного документа: 10.01.2017
04.04.2018
№218.016.2f36

Способ изготовления композиционных мембран на основе тонких пленок металлов

Изобретение относится к технологии создания селективных мембран, функционирующих за счет избирательной диффузии водорода сквозь тонкую пленку палладия или его сплава, и может быть использовано в устройствах глубокой очистки водорода от сопутствующих примесей, сепарации водорода из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002644640
Дата охранного документа: 13.02.2018
12.07.2018
№218.016.700b

Способ повышения критической температуры сверхпроводящего перехода в поверхностном слое высокотемпературного сверхпроводника

Изобретение относится к способам повышения критической температуры сверхпроводящего перехода (Тс) в высокотемпературных сверхпроводниках (ВТСП) и может быть использовано для создания различного рода датчиков и счетчиков в сверхбыстродействующих электронных устройствах, криоэлектронных приборах,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002660806
Дата охранного документа: 10.07.2018
29.03.2019
№219.016.f71b

Способ получения монокристалла нитрида тугоплавкого металла и изделия из него, получаемого этим способом

Изобретение предназначено для химической, электротехнической, радиоэлектронной промышленности, материаловедения и может быть использовано для получения различных изделий: проволоки, проволочной спирали, лент, тонкостенных трубок, лодочек для работы в агрессивных средах и/или для работы при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002431002
Дата охранного документа: 10.10.2011
29.03.2019
№219.016.f827

Способ обнаружения взрывчатых веществ

Изобретение может быть использовано при создании приборов обнаружения следовых количеств взрывчатых веществ (ВВ), применяемых для обеспечения безопасности воздушного, автомобильного, водного железнодорожного транспорта, производственных, офисных, жилых и иных помещений. Способ обнаружения ВВ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002460067
Дата охранного документа: 27.08.2012

Похожие РИД в системе