Patent RU-2317940-C1 (RU)
Title: Селективный датчик газов на основе системы осциллирующих нановолокон
Inventor: KHARTOV STANISLAV VIKTOROVICH
IPC: B81B1/00
Filed: 2006-08-04
Granted: 2008-02-27
Abstract: Селективный датчик газов на основе системы осциллирующих нановолокон включает осциллирующий элемент, способный совершать механические колебания на собственных частотах, средства возбуждения механических колебаний элемента и средства детектирования события перехода механических колебаний осциллирующего элемента в резонансные механические колебания. Осциллирующий элемент выполнен в виде проводящего нановолокна, концы которого закреплены, а само нановолокно находится в подвешенном состоянии или используется множество осциллирующих элементов, выполненных в виде множества проводящих нановолокон, различающихся по длине, диаметру, структуре и/или наличию и типу функционализации поверхности. Средства возбуждения механических колебаний совмещают в себе средства контроля силы натяжения нановолокон и содержат как минимум один управляющий электрод, находящийся в электростатической связи как минимум с одним нановолокном и способный оказывать на него воздействие посредством силы Кулона. Средства детектирования события перехода механических колебаний отдельного нановолокна в резонансные механические колебания содержат устройства измерения модуляции электрического тока в цепи соответствующего нановолокна, обусловленной механической деформацией самого нановолокна и модуляцией его контактных сопротивлений, а также устройства определения частоты возбуждения, соответствующей резонансному пику данной модуляции тока. Также в датчик включены средства контроля скорости десорбции газов и, соответственно, времени регенерации сенсорного элемента, которые содержат средства пропускания через отдельные нановолокна электрического тока заданной величины и/или внешний по отношению к нановолокнам нагреватель; средства вычисления соотношений между величинами сдвига резонансной частоты, обусловленного адсорбцией газа, соответствующими нановолокнам с различными свойствами (длина, диаметр, структура, функционализация поверхности) и/или при различных условиях (наличие и величина проходящего через нановолокна электрического тока, интенсивность нагрева внешним источником); средства измерения динамических и статических ВАХ отдельных нановолокон и средства детектирования изменений этих ВАХ вследствие адсорбции газа; элементы конструкции, выполненные из селективных материалов, обеспечивающие преимущественный доступ газов определенных типов как минимум к одному нановолокну. Часть нановолокон конструктивно защищена от экспонирования газом. В состав датчика входят также средства, вычисляющие по сдвигам резонансных частот данных нановолокон, обусловленных изменением их температуры вследствие изменения температуры окружающей среды либо вследствие прохождения по ним электрического тока, температурную составляющую изменений резонансной частоты нановолокон, экспонируемых газом, и компенсирующие ее. Изобретение обеспечивает увеличение чувствительности измерения концентрации определенных газов в атмосфере; более универсальные и гибкие механизмы селективности; контролируемый процесс регенерации сенсорной способности; упрощение способа получения измеряемых сигналов; увеличение устойчивости к ударным, виброакустическим и прочим внешним воздействиям за счет уменьшения размеров совершающего механическое движение чувствительного элемента. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.