O pewnej metodzie wyznaczania czułości sensora gazuz AFP pracującego z akustycznie grubą warstwą chemioczułego polimeru

• Autorzy: Pasternak M.

Warianty tytułu

EN

An approach to mass sensitivity prediction of SAW gas sensor with acoustically thick chemisensitive polymer layer

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Opublikowane dotąd analizy czułości detektorów gazu z akustyczną falą powierzchniową (AFP) zakładają, że warstwa chemoczułego polimeru leżąca na powierzchni detektora jest akustycznie cienka, tzn. charakteryzuje się grubością znacznie mniejszą od długości sondującej ją fali akustycznej [1]. Takie założenie umożliwia bowiem przyjęcie dogodnych uproszczeń rachunkowych i jest uzasadnione przy stosunkowo niskich częstotliwościach pracy detektorów z AFP, kiedy to długość fali jest rzędu kilkunastu lub nawet kilkudziesięciu um. Przestaje ono jednak obowiązywać, jeśli częstotliwość pracy czujnika ulegnie radykalnemu zwiększeniu (uzasadnionemu potrzebą poprawy czułości). Już bowiem przy częstotliwościach rzędu setek MHz AFP charakteryzują się długościami rzędu pojedynczych um. Oznacza to, że konieczne jest opracowanie technik nakładania cieńszych warstw bądź rozszerzenie istniejących analiz na przypadek warstw akustycznie grubych. Niniejsza praca prezentuje pewien sposób takiego rozszerzenia.

EN

In most of surface acoustic waves (SAW) sensors mass sensitivity analyses an acoustically thin chemisensitive layer deposited at the SAW substrate is assumed. Generally, the assumption mentioned above is physically justified for the sensors working in low frequency range where the acoustic waves are long enough. For high frequency range of SAW sensors (an order of GHz) such simplification may be not valid because the wavelength is then very short (um). For this reason, it is necessary to improve the layer deposition technology or extend the existing analyses. In the paper, an approach to such extension has been described. As a result, the mass sensitivity formula for SAW sensors with acoustically thick layers has been obtained. The formula derived in the paper confirms that mass sensitivity increases as a function of frequency.

Słowa kluczowe

PL

detekcja gazów; akustyczne fale powierzchniowe; czułość masowa

EN

surface acoustic waves; gas sensors; mass sensitivity

• Wydawca: Wojskowa Akademia Techniczna im. Jarosława Dąbrowskiego
• Czasopismo: Biuletyn Wojskowej Akademii Technicznej
• Rocznik: 2006
• Tom: Vol. 55, nr 1
• Strony: 113--123
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz.

Twórcy

autor

Pasternak M.

• Wojskowa Akademia Techniczna, Wydział Elektroniki, Instytut Radioelektroniki, 00-908 Warszawa, ul. S. Kaliskiego 2

Bibliografia

• [1] J. A. Ogilvy, Predicting mass loading sensitivity for acoustic wave sensors operating in air, Sensors and Actuators B 42, 1997.
• [2] H. Nanto, Y. Yokoi, T. Mukai, Novel gas sensor using polymer-film-coated quartz resonator for environmental monitoring, Mat. Sci. and Eng. C12, 2000.
• [3] M. Hieda, R. Garcia, M. Dixon, T. Daniel, D. Allara, M. H. W. Chan, Ultrasensitive quartz crystal microbalance with porous gold electrodes, Applied Phys. Lett. 84, 2004, 4.
• [4] Z. C. Feng, C. Chicione, A delay differential equation model for surface acoustic wave sensors. Sensors and Actuators A 3654, 2003.
• [5] J. D. N. Cheeke, Z. Wang, Acoustic wave gas sensors, Sensors and Actuators B 59, 1999.
• [6] J. W. Grate, B. M. Wise, M. H. Abraham, Method for unknown vapor characterisation and classification using a multivariate sorption detector. Initial derivation and modeling based on polymer-coated acoustic wave sensor arrays and linear solvation energy relationships, Anal. Chem. 71, 1999.
• [7] J. David, N. Cheeke, Fundamentals and application of ultrasonic waves, CRC Press, 2002.
• [8] B. A. Auld, Acoustic fields and waves in solids, Wiley, 1973.
• [9] M. Pasternak, Hypersonic generator for SAW gas sensors, IEEE Sensors Proc, 2004.
• [10] M. Pasternak, Problem niestabilności fazy w oscylatorach z AFP, Materiały I Konferencji pt. "Urządzenia i Systemy Radioelektroniczne", Soczewka 2005.