Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Automated system for fluctuation enhanced gas sensing

100%

Trawka M. , Smulko J. , Hasse L.

|

tom Nr 40

133--136

EN

Resistance gas sensors exhibit random phenomena (resistance noise) which can be utilized to improve gas sensitivity and selectivity. That new emerging technique has to be investigated to recognize optimal parameters for gas detection. It means that a measurement system has to have ability of numerous parameters adjustment (e.g., sampling frequency, heater voltage, polarization current, voltage noise amplification). That fact induced design of a new setup which limits a number of external power sources and reduces time of gas sensors characterization. The newly prepared system comprises two digitally controlled voltage and current sources, and a control unit to select polarization current of the investigated gas sensor. The system is controlled by the dedicated PC software used for data acquisition and communication. The system allows characterizing of prototype gas sensors having a very high resistance, up to tens of M?. Additionally, the measured sensors can be irradiated by the UV diode to induce photocatalytic effect influencing their gas sensing properties. All these operation have been automated. An every action is automatically logged and state of the system is visualized using windows PC environment. Output files are batch-processed by means of commercial software, such as MATLAB®. Additionally, some exemplary results of recent experimental data for selected gas sensors, such as their noise spectra at various sensors temperatures has been presented.

PL

W rezystancyjnych czujnikach gazu występują zjawiska losowe (np. szumy rezystancji), które mogą być wykorzystane do poprawy czułości i selektywności detekcji gazu. Aplikacja tej stosunkowo nowej techniki wymaga przeprowadzenia badań w celu ustalenia optymalnych parametrów detekcji gazów, co oznacza, że system pomiarowy powinien posiadać możliwość zmiany szeregu parametrów (np. częstotliwości próbkowania, napięcia grzałki, prądu polaryzacji, wzmocnienia napięcia szumów). Implikowało to konieczność zaprojektowania systemu z ograniczoną liczbą zewnętrznych źródeł zasilania i minimalizacji czasu charakteryzowania czujników gazu. Zbudowany system zawiera dwa cyfrowo sterowane źródła prądu i napięcia oraz układ sterujący wyborem prądu polaryzacji badanego czujnika gazu. System jest sterowany z komputera PC za pomocą opracowanego, dedykowanego oprogramowania i umożliwia charakteryzowanie prototypowych czujników gazu o rezystancji aż do dziesiątek M?. Czujnik może być ponadto poddany promieniowaniu przez diodę UV w celu wywołania efektu fotokatalizy, co wpływa na czułość detekcji gazu. Wszystkie wymienione czynności zostały zautomatyzowane w jak największym stopniu. Wszystkie wykonywane operacje są automatycznie rejestrowane, a aktualny stan systemu jest wizualizowany w postaci graficznej na monitorze PC. Pliki wyjściowe są przetwarzane wsadowo przy wykorzystaniu komercyjnego software’u takiego jak MATLAB®. Ponadto, przedstawiono przykładowe wyniki pomiarów uzyskane przy wykorzystaniu zaprojektowanego automatycznego stanowiska pomiarowego.

2

Kształtowanie jednorodnego rozkładu temperatury w półprzewodnikowych rezystancyjnych sensorach gazów w technologii LTCC

84%

Rydosz A. , Maziarz W. , Pisarkiewicz T.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2011

|

tom R. 87, nr 4

249-252

PL

Do poprawnego działania warstwy gazoczułej w półprzewodnikowych rezystancyjnych sensorach gazów konieczne jest zapewnienie odpowiedniej temperatury pracy - zazwyczaj w przedziale 250-450°C. Warstwa ta może wykazywać maksymalną odpowiedź na wybrane gazy dla różnych temperatur, stąd też konieczne staje się zapewnienie odpowiedniej temperatury i możliwie jednorodnego jej rozkładu. W pracy omówiono procesy wymiany ciepła, jakie należy uwzględnić przy projektowaniu podłoży sensorowych, przedstawiono wyniki symulacji i eksperymentu oraz wnioski.

EN

For effective gas-sensitive layer operation in semiconductor gas sensors the sensor working temperature of 250-450°C is required. The layer usually exhibits a maximum response to selected gases at different temperatures, hence it is necessary to ensure the appropriate temperature and its uniform distribution in the gas-sensitive layer. The paper discusses the processes of heat exchange to be considered during designing the sensor substrates, the results of simulations, experiment results and conclusions.

3

Thermal analysis of micro-heaters using the 3D-TLM method and COMSOL multiphysics software for MEMS based gas sensor

84%

Djameleddine K. , Hocine R.

|

tom R. 99, nr 3

241--245

EN

The gas sensors with Metal-Oxide (MOx) offer new opportunities for MEMS sensors due to their low congestion, high sensibility and fast answer. Microhotplate is the key component in these sensors to control the temperature of the sensing layer. In this work a meander platinum based heater has been fabricated and design. The transmission line matrix 3D-TLM method and COMSOL software are used to predict the homogeneous temperature distribution. Thus, temperatures control of hot areas of micro-heater are very important before any gas sensors and MEMS design.

PL

Czujniki gazu z tlenkiem metalu (MOx) oferują nowe możliwości dla czujników MEMS ze względu na ich niewielkie zatłoczenie, wysoką czułość i szybką odpowiedź. Płyta grzejna jest kluczowym elementem tych czujników do kontrolowania temperatury warstwy czujnikowej. W tej pracy wykonano i zaprojektowano meandrowy grzejnik na bazie platyny. Metoda 3D-TLM z macierzą linii transmisyjnych i oprogramowanie COMSOL są wykorzystywane do przewidywania jednorodnego rozkładu temperatury. Dlatego kontrola temperatury gorących obszarów mikropodgrzewacza jest bardzo ważna przed jakimikolwiek czujnikami gazu i projektowaniem MEMS.

4

A calibration model for gas sensor array in varying environmental conditions

84%

Kalinowski P. , Murawka K. , Koc K. , Jasiński P. , Jasiński G.

|

2015

|

tom Vol. 56, nr 3

43-45

EN

Gas-analyzing systems based on gas sensors, commonly referred to as electronic noses, are the systems which enable the recognition of volatile compounds in their working environment and provide the online results of analysis. The most commonly used type of sensors in such systems is semiconductor gas sensors. They are considered to be the most reliable in the long-term applications (more than 1 year), however, their signal tends to drift. Instability of semiconductor gas sensors is one of the most challenging issues to solve in order to get reliable e-nose systems. There are a few causes of drift phenomenon, like i.e. sensors poisoning or aging. On the other hand, drift-like effects are also connected with the influence of environmental parameters such as temperature, humidity or the parameters connected with measurement systems - such as gas flow rate in sensors measurement chamber. In the case of devices for air-quality monitoring, which are exposed to varying environmental conditions it is crucial to develop the robust sensor signals processing system, which is insensitive to the variation of environmental conditions. In this article we present the calibration model for an array of four semiconductor sensors which is able to eliminate the influence of temperature and gas flow rate effect from the sensor responses.

PL

Systemy rozpoznawania lotnych związków oparte na czujnikach gazu umożliwiają identyfikację składu mierzonej mieszaniny gazowej w środowisku pracy i zapewniają uzyskanie wyników w czasie rzeczywistym. Najczęściej wykorzystywanym w takich urządzeniach typem czujników są półprzewodnikowe rezystancyjne czujniki gazu. Pomimo faktu, że czujniki półprzewodnikowe są uważane za najbardziej stabilne i niezawodne, występuje w nich zjawisko dryftu. Istnieje kilka przyczyn tego zjawiska, jak np. starzenie się, bądź zatrucie czujnika. Dryft sygnału jest również związany z wpływem czynników takich jak temperatura, wilgotność bądź prędkość przepływu gazu w komorze pomiarowej. W przypadku urządzeń służących do monitoringu jakości powietrza, niezbędne jest uwzględnienie wpływu tych czynników i eliminacja dryftu z nimi związanego. W artykule przedstawiono propozycję modelu kalibracyjnego dla matrycy czterech półprzewodnikowych czujników gazu, który umożliwia eliminację dryftu związanego z wpływem czynników środowiskowych.

5

Gas sensors based on metal oxide nanoparticles and their application for environmentally hazardous gases detection – a mini-review

84%

Jońca J. , Sówka I.

|

tom Nr 85

7—27

EN

Hazardous gases have adverse effects on living organisms and the environment. They can be classified into two categories, i.e. toxic gases (e.g. H2 S, SO2 , CO, NO2 , NO and NH3 ) and greenhouse gases (e.g. N2 O, CH4 and CO2 ). Moreover, their presence in confined areas may lead to fire accidents, cause serious health problems or even death. Therefore, monitoring of these substances with gas sensors allows assessing the quality of the atmosphere, helps avoiding accidents and saves lives. Metal oxide semiconductor gas sensors (MOS) are one of the most popular choices for these applications owing to their numerous advantages, i.e. high sensitivity, long lifetime and short response time. However, these devices have their limitations as well. They exhibit baseline drift, sensor poisoning and poor selectivity. Although much has been done in order to deal with those problems, the improvement of MOS sensors continues to attract researchers’ attention. The strict control of gas sensing materials preparation is one of the approaches that helps to improve MOS sensors performance. Nanomaterials have been found to be more suitable candidates for gas detection than materials designed at microscale. Moreover, it was found that the regular and ordered morphology of metal oxide nanostructures, their loading with noble metals, or the formation of heterojunctions can exert additional influence on the properties of these nanostructures and improve their gas sensing performance, which will be described in the following sections of this paper. Following a discussion of the operation principle of MOS sensors, a comprehensive review of the synthesis and application of metal oxide nanoparticles in the construction of the MOS sensors dedicated for environmentally hazardous gases is presented. The paper discusses also present issues and future research directions concerning application of nanotechnology for gas sensing.

PL

Niebezpieczne gazy mają niekorzystny wpływ na organizmy żywe i środowisko. Zaliczamy do nich gazy toksyczne (np. H2 S, SO2 , CO, NO2 , NO i NH3 ), gazy cieplarniane (np. N2 O, CH4 i CO2 ). Co więcej, ich obecność w zamkniętych pomieszczeniach może doprowadzić do pożarów, spowodować poważne problemy zdrowotne, a nawet doprowadzić do śmierci. Monitorowanie tych substancji za pomocą czujników gazowych może pomóc uniknąć wypadków i uratować życie. Półprzewodnikowe czujniki gazowe na bazie tlenków metalu (MOS) są jednymi z najpopularniejszych w tych zastosowaniach ze względu na swoje liczne zalety, takie jak wysoka czułość, długa żywotność i krótki czas odpowiedzi. Urządzenia te mają również swoje ograniczenia, tj. wykazują dryft odpowiedzi w czasie, mogą ulec dezaktywacji i charakteryzują się słabą selektywnością, dlatego nadal prowadzone są badania nad poprawą parametrów czujników MOS. Ścisła kontrola procesu przygotowania materiałów czułych jest jedną z metod pozwalających na poprawę wydajności czujników MOS. Stwierdzono, że nanomateriały są bardziej odpowiednie do wykrywania gazów niż ich odpowiedniki zaprojektowane w mikroskali. Stwierdzono również, że regularna i uporządkowana morfologia nanostruktur tlenków metali, pokrywanie ich nanocząstkami metali szlachetnych lub tworzenie heterozłączy może poprawiać skuteczność wykrywania gazów. W przedstawionej pracy dokonano przeglądu metod syntezy i zastosowania nanocząstek tlenków metali w konstrukcji czujników gazów niebezpiecznych dla środowiska. W artykule omówiono również aktualne problemy i przyszłe kierunki badań nad zastosowaniem nanotechnologii do detekcji gazów.

6

Wytwarzanie i właściwości fizyko-chemiczne cienkich półprzewodnikowych warstw tlenku indu do czujników gazów

84%

Lugin V. , Zarskij I. , Zukovski P.

|

tom R. 86, nr 7

272-275

PL

Opracowano technologię wytwarzania czujników gazów na podstawie cienkich warstw półprzewodnikowych InO wytwarzanych magnetronowym rozpylaniem indu i jego utlenianiem termicznym. Metodami dyfrakcji elektronów SEM, AES, ESCA zbadano strukturę składu i morfologię powierzchni. Określono warunki wytwarzania warstw o wysokiej czułości i selektywności w stosunku do gazów NO2 oraz NH3.

EN

In this work the technology of produced of gas sensitive semiconductor structures based on Indium oxide thin films by magnetron sputtering of Indium with the subsequent thermal oxidation is developed. Structure, phase structure, morphology of a surface and a chemical composition of received films have been investigated by methods of electron diffraction, SEM, AES, ESCA. Conditions of formation In2O3 films with high sensitivity and selectivity to NO2, and NH3 are established.