Chemical sensors: technology and methodology

• Autorzy: Dybko A.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This dissertation deals with three types of chemical sensor: ion-selective electrodes, ion-sensitive field effect transistors, and fibre optic chemical sensors. The sensors were designed for the environmental monitoring of ionic species in aqueous samples. The overall objective of this work was the optimisation of both the technology of the sensor fabrication and the whole measuring system. The work was performed independently in various aspects: a) the technology of sensor preparation b) a versatile head for sensor mounting c) the enhancement of sensor performance d) automated systems for testing sensors e) algorithms and software for measuring systems management. This interdisciplinary work required the utilisation of analytical chemistry, material science, the hydrodynamics of fluids, electronics, computer science etc. As a result several original constructions of chemical sensors and techniques for the preparation of chemical interfaces were developed and patented. The designed versatile sensor head, thanks to its modular construction, is capable of having various types of chemical sensor mounted (potentiometric, optical etc.). Assembled multi-channel measuring systems, based on the signal conditioning units designed by the author, are fully automated. This allows for the testing of many sensors without the operator's attendance. Measuring performances of the sensors such as: calibration curve, selectivity, response time, repeatability, temperature dependence etc. can be determined with the help of the systems. Special algorithms and software working in the Windows system were also developed.

PL

W pracy opisano wyniki badań trzech typów czujników chemicznych: elektrod jonoselektywnych, jonoczułych tranzystorów polowych oraz światłowodowych czujników chemicznych. Czujniki projektowano do pomiaru stężenia wybranych jonów w mediach wodnych do zastosowań w ochronie środowiska. Celem pracy była optymalizacja parametrów metrologicznych czujników chemicznych, konstrukcja zautomatyzowanych stanowisk pomiarowych oraz opracowanie metod badawczych pozwalających ocenić przydatność zaprojektowanych czujników do monitorowania stanu środowiska naturalnego. Prace prowadzone były równolegle na kilku płaszczyznach: - technologia wytworzenia czujnika - uniwersalna głowica do montowania różnych typów czujników - optymalizacja własności pomiarowych - projekt i budowa zautomatyzowanych stanowisk pomiarowych do testowania czujników chemicznych - opracowanie algorytmów oraz programów komputerowych nadzorujących pracę systemów.Interdyscyplinarny charakter prowadzonych prac wymagał wykorzystania wiedzy z zakresu chemii analitycznej, inżynierii materiałowej, hydrodynamiki płynów, elektroniki, informatyki. Prowadzone prace konstrukcyjne i technologiczne zakończyły się zgłoszeniem kilku patentów dotyczących nowych typów czujników oraz metod wytwarzania warstw interfejsów chemicznych. Skonstruowana głowica przepływowa umożliwia prowadzenie badań czujników chemicznych różnego typu (potencjometry cznych, optycznych i innych), dzięki swej modułowej konstrukcji. Zbudowane wielokanałowe stanowiska pomiarowe, z wykorzystaniem własnych rozwiązań układów kondycjonujących sygnały pochodzące z czujników, są całkowicie zautomatyzowane. Umożliwia to testowanie dużej ilości czujników bez konieczności ingerencji użytkownika. Systemy umożliwiają wyznaczenie podstawowych parametrów metrologicznych czujników takich jak: krzywa kalibracji, selektywność, czas reakcji, powtarzalność sygnału, zależności temperaturowe itd. Dla potrzeb tych systemów opracowano specjalne algorytmy i według nich wykonano odpowiednie oprogramowanie pracujące w środowisku Windows.

Słowa kluczowe

EN

chemical sensors; metrology

PL

sensory chemiczne; czujniki chemiczne

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej
• Czasopismo: Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Chemia
• Rocznik: 2001
• Tom: z. 69
• Strony: 3--91
• Opis fizyczny: Biblogr. 150 poz., ry., tab., wykr.

Twórcy

autor

Dybko A.

• Warsaw Uniwersity of Technology Faculty of Chemistry Department of Analytical Chemistry