ИЗМЕРИТЕЛЬ ОЗОНА

Полезная модель относится к устройствам озонометрии, а именно, к твердотельным датчикам озона в воздушной и кислородной среде и может найти применение для определения концентрации озона в медицинской технике, в промышленной технологии, в очистке питьевой воды, измерительной технике, в экологическом мониторинге.
Известно устройство для регистрации озона (патент US №4,885,929, МПК G 01 N 27/00, опубл. 08.10.1987 г.), которое состоит из датчика для контакта с детектируемым газом и индикатора для индикации концентрации озона. Датчик является полупроводниковым элементом пленочного типа и состоит из подложки, на которую нанесен полупроводящий слой оксида индия. На этот слой сверху нанесен металл переходной группы или его оксид, на который, в свою очередь, нанесен оксид кремния. Полученные слои высушивают, а затем стабилизируют нагреванием. С обратной стороны подложки нанесены платиновые нагреватели для нагрева датчика в процессе измерения.
Недостатками этого устройства являются: необходимость нагревания датчика при проведении измерений, необходимость формирования сложной многослойной пленки из различных материалов с удовлетворительной адгезией применяя оксиды различных металлов, в том числе дорогостоящего оксида индия.
Наиболее близким к предлагаемому решению является выбранное авторами за прототип устройство (патент РФ №2088911, МПК 6 G 01 N 27/00, опубл. 27.08.1997), в котором определение озона в воздухе в присутствии хлора и окислов азота осуществляется измерением электропроводности пленки, состоящей из смеси оксида индия с добавкой оксида железа, нанесенной на диэлектрическую подложку оксида алюминия
с предварительно нанесенным платиновым нагревателем. В качестве оксида железа используют Y - модификацию оксида железа, а измерения ведут при 440-590°К.
Недостатками этого устройства являются, то что измерения проводят при высокой температуре датчика, а именно, 440-590°К, в присутствии хлора и окислов азота, а также применение оксидов металлов, в том числе дорогостоящего оксида индия.
Основным техническим результатом предложенной полезной модели является снижение стоимости измерителя озона за счет упрощения технологии изготовления датчика, применения одноразовой имплантации вместо последовательного нанесения и высушивания нескольких слоев пленки, применения стекол, а так же снижение энергозатрат ввиду отсутствия нагревания при проведении измерений, снижение материалоемкости, т.к. не нужно изготавливать нагреватель и применять разнообразные материалы для пленки.
Указанный технический результат достигается тем, что в измерителе озона, состоящем из датчика и измерительного блока, где датчик выполнен в виде диэлектрической подложки с полупроводящим слоем, а измерительный блок представлен омметром, электрически соединенным с полупровододящим слоем, согласно предложенному решению, подложка выполнена из кварцевого стекла, а полупроводящий слой сформирован из самой подложки путем имплантации ионов углерода в ее поверхность и последующего отжига.
Пример конкретного выполнения.
На фиг. приведена схема измерителя озона.
Измеритель озона состоит из датчика, содержащего подложку 1 с полупроводящим слоем 2. На поверхность слоя 2 нанесен высокопроводящий клей «Контактол» 3, удерживающий медные проводники 4 которые, в свою очередь, подсоединены к измерительному блоку 5, а именно омметру. Высокопроводящий клей 3 обеспечивает надежный электрический контакт
одновременно с удовлетворительной механической прочностью соединения.
Омметр имеет несколько диапазонов измерения в интервале от 5 кОм до 20 мОм.
воздух
озон
воздух
озон
Измерения проводят следующим образом. Определяют сопротивление полупровододящего слоя (R) и затем помещают его в озоновоздушную смесь. Когда показания омметра установятся, определяют новое сопротивление слоя (R). Разность сопротивлений (ΔR=R-R) ставят в соответствие с концентрацией озона.
озон
воздух
3
В таблице показана зависимость ΔR (кОм) и R (кОм) от концентрации озона (г/м), измеренная датчиком при R=127,5 кОм.
КОНЦЕНТРАЦИЯ ОЗОНА г/м3
**R кОм
R<sub>озон </sub>кОм
0,2
18
109,5
0,38
22,8
104,7
0,84
31,8
95,7
0,95
33,2
94,3
1,38
40,9
86,6
2,32
54,7
72,8
3,61
61,5
66
Проведенные испытания показали высокую эффективность измерений с помощью полезной модели предложенной конструкции.