Газовые сенсоры

Стационарные и переносные приборы.

Принципы определения: кондуктометрия, люминесцентный анализ.

Определяемые компоненты: СО; SO₂, NO, H₂S, HF, Cl₂, CS₂, фенол, пыль.

При определении многих газов (SO₂, NO, Cl₂) после возбуждения УФ излучением дают собственную флуоресценцию. Для определения оксидов азота (от 0,1 мг/м³) используют хемолюминесценцию:

NO + O₃ Û NO₂* + O_2;

NO₂* ® NO₂ + hn.

Газоанализаторы по принципу колориметрии: индикаторные трубки:

Определяемый компонент	Цветообразующий реагент
Аммиак Ацетилен Бензин Бензол H2S Этиловый эфир	Индикатор бромфеноловый синий KIO3, H2SO4 Тот же Тот же Pb(Ac)2, BaCl2 Оксид хрома (VI)

 

1. Полупроводниковые.

2. Твердоэлектролитные.

3. Химически чувствительные полевые транзисторы (ХЧПТ).

4. Масс-чувствительные сенсоры.

Сенсор – миниатюрный прибор, содержащий чувствительный элемент и устройство для обработки сигнала.

Полупроводниковые сенсоры — с 1962 г.

Полупроводники n-типа: ZnO, SnO₂, Fe₂O₃, TiO₂, V₂O₇, MnO₂, CdO,

Полупроводники p-типа: CoO, Cu₂O, NiO, Cr₂O₃.

Твердоэлектролитные. Электролит – материал, состоящий из ZnO₂ и CaO; имеет проводимость по кислороду. Поверхность покрыта тонким слоем Pt, на которой адсорбируются молекулы кислорода.

(O₂) Pt | ZrO₂, CaO | Pt (O₂)

P₁ > P₂ , возникает разность потенциалов

, E ~ lg P(O₂).

Химически чувствительные полевые транзисторы. Принцип действия: проводимость полупроводника, т.е. ток между стоком и истоком меняется, когда на поверхность полупроводника наносят селективную мембрану толщиной около 200 нм. Она содержит химическое вещество, избирательно поглощающее те или иные молекулы.

Масс-чувствительные сенсоры. Датчики, электронные характеристики которых изменяются при изменении массы. Пьезоэлектрический датчик: Пленка золота нанесена на кристалл кварца, который подключен к электрическим проводам. Ток, пропускаемый через это устройство, генерирует колебания кварца, частота которых зависит от массы золотой пластинки.

DF – изменение частоты; F – частота; m – масса; S – площадь.

Примеры: определение ртути (амальгама с золотом), монооксид углерода:

Пробу с СО пропускают через HgO и пары Hg переносятся на датчик.

CO ­ + HgO ¯ Û CO₂ ­ + Hg ­.

Определение SO₂: на поверхности кристалла покрытие из аминов:

R₃N + SO₂ + H₂O Û R₃NH⁺ × HSO₃^-

^{ассоциат}

Углеводороды, нитросоединеия - Карбовакс – 550 (толуол) и Карбовакс – 1000. Сенсор, чувствительный к мононитротолуолу.