HiTeck-2009
Download
1 / 23

Соборовер Э.И., к.х.н., с.н.с., - PowerPoint PPT Presentation


  • 152 Views
  • Uploaded on

HiTeck-2009 СЕНСОРЫ НА ПОВЕРХНОСТНО-АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ ДЛЯ МОНИТОРИНГА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА, В ТОМ ЧИСЛЕ, НА НАЛИЧИЕ ВЗРЫВООПАСНЫХ МЕТАНА И ПРОПАНА. Соборовер Э.И., к.х.н., с.н.с., НИИХимии ГОУ ВПО «Нижегородский государственный Университет им.Н.И.Лобачевского», ООО «Сенсор НН», ООО «Эйс»

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Соборовер Э.И., к.х.н., с.н.с., ' - lester-luna


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

HiTeck-2009СЕНСОРЫ НА ПОВЕРХНОСТНО-АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛНАХ ДЛЯ МОНИТОРИНГА АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА, В ТОМ ЧИСЛЕ, НА НАЛИЧИЕ ВЗРЫВООПАСНЫХ МЕТАНА И ПРОПАНА

Соборовер Э.И., к.х.н., с.н.с.,

НИИХимии ГОУ ВПО «Нижегородский государственный Университет им.Н.И.Лобачевского», ООО «Сенсор НН», ООО «Эйс»

Нижний Новгород


НИИХимии ННГУ им. Н.И. Лобачевского

– один из 3-х центров сенсорной микроэлектроники

в России по разработке датчиков физических

и химических параметров газовых сред

на основе поверхностно-акустических волн (ПАВ).

На кафедре

Автоматизации Технологических процессов и производств

Дзержинского политехнического института НГТУ им.Р.Е.Алексеева

защищено 4 диссертации на соискание степени к.т.н. по специальности

05.11.13 – Приборы и методы контроля природной среды,

веществ, материалов и изделий

  • На кафедре ЭлектроникиТвердого Тела физфака ННГУ им.Н.И.Лобачевского

  • защищено более 15 дипломных работ по ПАВ-сенсорам для

  • приборов газового анализа и мультисенсорной системы типа “Электронный нос”

  • .

  • Опубликовано более 20 статей в научных журналах,

  • “Датчики и Системы”, “СЕНСОР”, «Нано- и. микросистемная техника»

Материал представлен на международных конференциях “Датчики и преобразователи

систем измерения, контроля и управления» 2002, 2003, 2004, “Электроника и

Информатика” 2002;, «Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения»

INTERMATIC и ПЛЕНКИ и НАНОСТРУКТУРЫ-2004, 2005, 2006, 2007. Сделано 5 обзорных

докладов на международных и всероссийских научных форумах


SAW Sensor Лобачевского

RF link

Interrogator / Gateway

Сенсоры на поверхностно-акустических волнах в технологии «без чувствительного покрытия» для контроля параметров газовых сред

ПАВ-сенсорный элемент в конструкции двойной линии задержки по результатам проведения сравнительных лабораторных испытаний по своей чувствительности превзошел промышленный течеискатель Mastercool 55100 (США) в пять рази позволяет обнаруживать течь 3.5 г/год.

Течь 0,1мкл/с: сигнал/шум - 4/1


Мультисенсорная система типа «электронный нос» на основе технологии «сенсоры на поверхностно-акустических волнах с чувствительными покрытиями на основе нанопленок функциональных полимеров»

Мультисенсор на основе трех двойных линий задержки

Параметры линейных уравнений, описывающих градуировочные графики дифПАВ-сенсоровв мультисенсорной головке: F (Гц) = А×С (мг/м3) + B

ДИАГРАММА СЕНСОРНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

Гц/(мг/м3)

Измерительный Канал


фотоприемник «электронный нос»

нагреватель

ВШП

лазер

кварц

зеркало

НАНО - пленка

«ЛАБОРАТОРИЯ В ЧИПЕ» ДЛЯ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИХ И МЕДИКО-БИОЛОГИЧЕСКИХИССЛЕДОВАНИЙНАНО-ПЛЕНОК

Кинетические кривые изменений ПАВ-частотыи величины падения напряжения на ФЭУ-106 в процессе напуска аммиако-воздушных смесей на нанопленку функционального ПДМС

Термодинамические параметрыпроцесса сорбции NH3нано-пленкой ПДМС


SAW «электронный нос» /FT-IR parameters measurement setup

Hierlemann A., Ricco A.J., Bodenhofer K., Gopel W. // Anal. Chem. 1999. V. 71. N 15. P. 3022.


Micrograph of the single-chip CMOS gas sensor microsystem. The three different transducers (capacitive, mass-sensitive, andcalorimetric) and the additional temperature sensor are marked. The driving and signal-conditioning circuitry of the different sensors and the digital interface are integrated on-chip. The total size of the chip is 7 × 7 mm2.

Anal. Chem., 78 (19), 6910 -6920, 2006. Detection and Discrimination Capabilities of a Multitransducer Single-Chip Gas Sensor System //Petra Kurzawski, Christoph Hagleitner, and Andreas Hierlemann


Изотермы, построенные из акустических измерений

Изотермы, построенные из оптических измерений

240

340

440

540

240

340

440

540

Изотермы сорбцииаммиака нано-пленкой ПДМС


Таблица 1 Таблица 2Величины Кравн Термодинамические параметрыпроцесса сорбции NH3нано-пленкой ПДМС


Nh 3 1
Механизм сорбции Таблица 2NH3нано-пленкой ПДМС (1)

.

Здесь h – толщина чувствительного полимерного покрытия, м; VR2 – квадрат скорости распространения поверхностно-акустической волны Рэлея в кристалле кварца, (м/с)2; и – константы Ламэ, которые выражаются через модуль упругости Е и коэффициент Пуассона .

Таким образом, разница термодинамических параметров, рассчитанных из оптических и акустических измерений, дает вклад в эти параметры, обусловленный:

физической сорбцией газов в полимере (physical sorption = Ph.S.) и

структурными релаксациями полимера (polymerrelaxation = PR), связанными с процессом сорбции:

∆G0297 PhS+PR = - (3.68  0.94) кДж/моль,

∆H0PhS+PR = (58.2  17.1) кДж/моль,

∆S0297 PhS+PR = (208  65) Дж/моль·К.



∆F Таблица 2 =

+ K

and

- Lame constants, which are represented in elastic module (Е) and Poisson coefficient (s).

Equation that shows the dependencies between SAW frequency and any variations in the SAW propagation area:

Where delta m, С, h, s, e – change of mass, elastic coefficient, viscosity, conductivity, dielectric constant, СТ – capacity, Т – temperature, К – constant.

The equation which includes elastic constant is:

+

whereh – sensing layer thikness, m; VR2-square Rayleigh speed in the quartz crystal, (m/c)2;

.

The SAW frequency decreasing, which is observed in most cases, caused by the gas adsorption in the polymer and can be calculated using the formula:

where substrate constant for the AT-cut quartz is

Snow A., Wohltjen H. // Anal. Chem. 1984. V. 56. № 8. P. 1411.


Tracking changes at the surface rapid characterization of bio interfaces q sense e4
TRACKING CHANGES AT THE SURFACE: Таблица 2rapid characterization of bio-interfacesQ-Sense E4


Термостабилизированная акусто-оптическая измерительная ячейка сенсорного типа в конструкции двойной линии задержки

фотоприемник

нагреватель

лазер

кварц

вшп

нанопленка

корпус микросхемы


0,3мм акусто-оптическая

0,3мм

1,5 мм

0,7мм

2 мм

1.5мм

а) Схема чип-резистора

б) Схема расположения чип-резисторов на ПАВ-элементе

ТЕС-88

В7-22А

В7-22А

ВШП

ЧИП-РЕЗИСТОР

ПТС-1100

ПАВ-ЭЛЕМЕНТ

б)

а)


ЗАВИСИМОСТЬ ТЕМПЕРАТУРЫ ПАВ-ЭЛЕМЕНТА ОТ НАПРЯЖЕНИЯ НА ЧИП-РЕЗИСТОРАХ


0 ПАВ-ЭЛЕМЕНТА ОТ НАПРЯЖЕНИЯ НА ЧИП-РЕЗИСТОРАХ

0

0

0

0

0

22

53

26

38

45

31

С

С

С

С

С

С

Зависимость дифференциальной ПАВ-частоты от времени при различных температурах в потоке лабораторного воздуха и без него

Без потока лабораторного воздуха

В потоке лабораторного воздуха


Изотермы сорбции аммиака нанопленкой ПДМСакустика оптика


Величины констант равновесия процесса сорбции аммиака пленкой ПДМС

Термодинамические параметры процесса сорбции аммиака пленкой ПДМС


S w information media

SAW Sensor процесса сорбции аммиака пленкой ПДМС

RF link

Interrogator / Gateway

SАW-Information Media


ad