Témavezető: Bíró Ferenc

1. Gázérzékelők, mikro méretű eszközök kutatás-fejlesztése Témavezető: Bíró Ferenc Készítette: B. Kiss Bálint Várpalota, Képesség és Tehetségfejlesztő M. I. Mentorom: Molnárné Dr. László Andrea 2013.06.27

2. A gázszenzor Szenzor (érzékelő): elektronikus alkatrész, eszkösz. A gázérzékelők a szenzorok közé tartoznak, kiemelt fontosságu érzékelők. A gázérzékelők kutatása, fejlestése a robbanás veszélyes gázokhoz kapcsolódnak. Az iparosodás korának fő energiahordozója a szén volt így a sújtólégrobbanások nagyon gyakorivá váltak (1600-1800). Az iparnak szüksége volt,egy megelőző eszközre.

3. A gázszenzorok rövid története • Fontossága a bányászati iparban: • Őse: Sir Humphry Davy Davy lámpája 1815 -1839 ->1980-ig • Pellisztor • 1960-> feltalálója Alan Baker - bányászati felhasználás • MEMS • Micro-Electro-Mechanical System • Mikroelektromechanikai rendszer • MIKROPELLISZTOR kifejletését teszi lehetővé.Kisebb méret, kisebb fogyasztás, hordozható rendszer.

4. A pellisztorok működése • 1.Egy katalitikus anyaggal bevont ízzószálat (platina meandert) felízzitunk • 2.Az ízzószál az éghető gázokat lobbanáspontjuk alatt elégei (katalizis). • 3. A gázok égésekor felszabaduló hő megnöveli az izzószál,hőmérsékletét-->ellenállását (fémek hőmérsékleti együtthatója nagy). • 4.Ez a változás mutatja a gáz adott koncentráció feletti jelenlétét. "A pellisztorok működése azon a fizikai elven alapul, hogy az éghető gázok égésekor felszabaduló hő mérése megfelelő körülmények között alkalmas a gáz koncentrációjának a mérésére. " A környezet által okozott hőhatások kiküszöbölése erdekében, a pelisztort egy olyan áramkörbe helyezzük, amelynek kimenetén a katalitikus reakcióból származó ellenállás változásnak megfelelő feszültség esés keletkezik.

5. Áramköri elrendezés, a Wheatstone-híd • Négy hídba kötött elenállásból felépített áramkör. • A híd kiegyenlíthető: R1:R2 = R3:R4 • D és B mérési pontok közt csak akkor jelenik meg feszültség ha az egyik ellenállás, így az ellenállás párok aránya, megváltozik. • A szenzorban két izzószál van: • 1. katalizátorral bevont-->éghető gázt elégeti --> + HŐ --> + ELLENÁLLÁS • 2. referencia--> nem égeti a gázt, • ellenállás változást csak a környezet hővezetése okoz.

6. Pellisztorok elkészítése Az egyik izzószálat katalitikus, a párját pedig a referencia anyaggal vonjuk be. • Szilicium lapra egy "multi réteget" viszünk fel, ebből alakítjuk ki a felfügesztett platina meander párokat . A chipek nagysága 1x1 mm, egy Si lapon több száz van, gyémántporos tárcsával és a megmukáláskor készített marásokkal daraboljuk. Az elkészült szenzort tokozzuk, a tokozásonbelüli vezetékezést ultrahang frekvenciás huzalkötő géppel végezzük.

7. Mérés A mérést mikroszkóp alatt, tűsmérővel végeztem.

8. Tesztelés • Fűtőtestek meghajtása áramgenerátorral. • Feszültségmérés sokcsatornás multiméterrel. • Gázérzékenységet Wheatstone hídba kapcsolt pellisztoron mértük minden esetben.

9. Metán mérése • Metán katalízis külöböző hőmérsékletű fűtőtesteken. • Detektálás nehéz, magas hőmérsékletet igényel (nagy teljesítmény felvétel). LEL : Lower Explosive Limit, (Alsó Robbanási Határ).

10. Köszönetnyílvánítás • Köszönöm hogy résztvehettem az MFA Nyári iskolában: • Az MFA Nyári Iskola szervezőinek • A Bíráló Bizottságnak • Dr. Daróczi Csaba szervezőnek • Témavezető mentoromnak: Bíró Ferencnek, • Dr. Dücső Csabának, • Jelivek Évának • A mikrotechnológia osztály dolgozóinak • Mentoromnak: Molnárné Dr. László Andreának

11. Köszömöm szépean a figyelmet! eskolar.com