Изготовление и применение полупроводниковых датчиков газа на основе тонких пленок sno2, активированного светом высокой интенсивности

Изготовление и применение полупроводниковых датчиков газа

на основе тонких пленок sno2, активированного светом высокой интенсивности

К. Н. Багнюков, аспирант, В. М. Аль-Тамееми, аспирант, Т. В. Свистова, канд. техн. наук, доцент, С. И. Рембеза, д-р физ.-мат. наук, профессор, зав. каф.

Воронежский государственный технический университет, г. Воронеж

Прогресс человечества сопровождается непрерывным загрязнением окружающей среды, в том числе воздушной, использованием экологически опасных технологий и неизбежными техногенными катастрофами. Для мониторинга качества окружающей среды и различных сфер жизнедеятельности человека используются соответствующие научно-технические средства, в состав которых входят датчики физико-химических параметров контролируемых объектов, в том числе датчики для обнаружения токсичных и взрывоопасных газов в воздухе. Обеспечение эффективного контроля состояния воздушной среды успешно осуществляется с помощью твердотельных датчиков газов, изготовленных с использованием полупроводниковых оксидов металлов, таких как SnO2, ZnO, In2O3 и других [1].

Целью настоящей работы является активация светом датчиков газов, вышедших из работы, чувствительных к парам аммиака при комнатной температуре в воздухе закрытого рабочего помещения [2].

В результате исследования образцов, разработанных для лучшего контроля аммиака при комнатной температуре, было установлено число опытных замеров, до выхода их из строя, равное 25. Для восстановления работоспособности полупроводникового датчика газов разработано несколько методик, одна из которых активация светом высокой интенсивности. Для этого использовался светодиод с УФ излучением, закрепленный над измеряемым образцом на высоте 2мм. Результаты эксперимента приведены на рис.

^ мин.

Рис. Активация легированной серебром пленки БЮг неработоспособного датчика газов к парам аммиака концентрацией Cs=3000 ppm при комнатной температуре

Из графика видно, что образец не проявлял никакой реакции на подачу в воздушное пространство паров аммиака на 5 минуте эксперимента концентрацией Cs = 3000 ppm при комнатной температуре. После включения УФ светодиода на 30 минуте заметна его реакция на токсичный газ, то есть происходит активация поверхности тонких пленок SnO2 светом высокой интенсивности. Величина газовой чувствительности полупроводникового датчика газов при этом достигает значения равного 4 отн. ед. Насыщение поверхности полупроводника парами аммиака происходит на 90 минуте эксперимента.

Дальнейшие исследования будут проведены с целью разработки новых методик для восстановления работоспособности полупроводникового датчика газов.

Библиографический список

1. Виглеб Г. Датчики: устройство и применение. М.: Мир, 1989. 196 с.

2. Armin Jergera, Heinz Kohlera, Frank Beckera, Hubert B. Kellerb, Rolf Seifertb. New applications of tin oxide gas sensors: II. Intelligent sensor system for reliable monitoring of ammonia leakages // Sensors and Actuators B Chemical. Vol. 81, 2002. P. 301 — 307.