电化学器件
不管什么专业,只要你愿意,工作都是会有的。
B. 电化学式传感器与红外线传感器有何不同
电化学气体传感器是通过检测电流来检测气体的浓度,分为不需供电的原电池式以及需要供电的可控电位电解式,目前可以检测许多有毒气体和氧气,后者还能检测血液中的氧浓度。电化学传感器的主要优点是气体的高灵敏度以及良好的选择性。不足之处是有寿命的限制一般为1.5-2年。
红外气体传感器主要以红外吸收型为主。由于不同气体对红外波吸收程度不同,通过测量红外吸收波长来检测气体。目前因为它的结构关系一般造价颇高,寿命一般为5年。-济南如特报警器厂家技术提供
C. 什么是非对称电化学电容器
首先介绍下什么是电化学电容器。
电化学电容器(Electrochemical Capacitor, EC),又称作超大容量电容器(Ultracapacitor)和超级电容器(Supercapacitor)。它是一种介于电容器和电池之间的新型储能器件。与传统的电容器相比,电化学电容器具有更高的比容量。具体请阅读网络http://ke..com/view/1520104.html?wtp=tt
由于电化学电容器基本原理也是双极板电容原理,所以一般都采用对称设计,正负极采用两种完全一样的材料和质量匹配。比如活性碳电极。对称电容器一般无正负极之分。
在赝电容发现之后,人们意识到,可以通过两种不同电化学机理的电极进行匹配,可以提高该电容器的部分性能。遂出现了非对称电容器。典型的有早期的氧化钌电容器和目前研究较多的二氧化锰电容器。这些都称为非对称电容器。
所有正负极不同的电化学电容器都是非对称的。根据这个概念,只要电极不同都可以看做非对称。于是有人研究出了两极适用两种活性碳电极的电容器。该电容器,两极的电极反应相同,所用材料基本相同(都是活性碳),但活性碳的电化学性能不同。这种电容器也成为非对称电化学电容器。
电化学生物传感器
传感器与通信系统和计算机共同构成现代信息处理系统。传感器相当于人的感官,是计算机与自然界及社会的接口,是为计算机提供信息的工具。
传感器通常由敏感(识别)元件、转换元件、电子线路及相应结构附件组成。生物传感器是指用固定化的生物体成分(酶、抗原、抗体、激素等)或生物体本身(细胞、细胞器、组织等)作为感元件的传感器。电化学生物传感器则是指由生物材料作为敏感元件,电极(固体电极、离子选择性电极、气敏电极等)作为转换元件,以电势或电流为特征检测信号的传感器。图1是电化学生物传感器基本构成示意图。由于使用生物材料作为传感器的敏感元件,所以电化学生物传感器具有高度选择性,是快速、直接获取复杂体系组成信息的理想分析工具。一些研究成果已在生物技术、食品工业、临床检测、医药工业、生物医学、环境分析等领域获得实际应用。
根据作为敏感元件所用生物材料的不同,电化学生物传感器分为酶电极传感器、微生物电极传感器、电化学免疫传感器、组织电极与细胞器电极传感器、电化学DNA传感器等。
(1) 酶电极传感器
以葡萄糖氧化酶(GOD)电极为例简述其工作原理。在GOD的催化下,葡萄糖(C6H12O6)被氧氧化生成葡萄糖酸(C6H12O7)和过氧化氢:
根据上述反应,显然可通过氧电极(测氧的消耗)、过氧化氢电极(测H2O2的产生)和pH电极(测酸度变化)来间接测定葡萄糖的含量。因此只要将GOD固定在上述电极表面即可构成测葡萄糖的GOD传感器。这便是所谓的第一代酶电极传感器。这种传感器由于是间接测定法,故干扰因素较多。第二代酶电极传感器是采用氧化还原电子媒介体在酶的氧化还原活性中心与电极之间传递电子。第二代酶电极传感器可不受测定体系的限制,测量浓度线性范围较宽,干扰少。现在不少研究者又在努力发展第三代酶电极传感器,即酶的氧化还原活性中心直接和电极表面交换电子的酶电极传感器。 目前已有的商品酶电极传感器包括:GOD电极传感器、L 乳酸单氧化酶电极传感器、尿酸酶电极传感器等。在研究中的酶电极传感器则非常多。
E. 电器元件发展趋势远望
导言:我们所说的电器元件是个很广义的词语。按狭义的来说,我们可以理解为它们是电子元件和电小型的机器、仪器的组成部分。因为本身是由若干零件构成的,所以它们在同类产品中都具有很好的公用型;因此电器、无线电、仪表等工业元件中的电容和晶体管等等都属于电器元件的范畴。我们常见的电器元件有二极管、电阻电池等。今天小编就来说说电器元件的发展趋势远望。

电器元件有非常多的种类,例如电阻电容器、激光传感器、发光二极管、变压器、电化学材料(还有非常多)等等都属于电器元件。我们平常一定要注意分清其相互的关系。
在产品的质量方面,中国的CQC认证,美国的UL和CUL认证,德国的VDE和TUV以及欧盟的CE认证都是检验电器元件是否合格的正规标准。
发展趋势
我们要知道光电子器件组装的自动化技术将是最有效降低器件成本的关键。在原始的手工组装影响下,降低成本是很难实现的,相反的很有可能越来越高。所以随着智能机器的发展,未来自动化组装对降低人力成本、提高产量和节约生产场地等都有着显著的提升。在之前,由于对光电子组装的精度等的要求技术还不成熟,所以人们对自动化组装的应用还很少。但是现在,光电子器件自动化组装已经有了很大技术突破:VCSEL、新型光学准直器件和自对准等技术已经有了很大应用空间。小编相信在未来自动化组装技术将会在这方面普及。我们也可以说自动化生产线的出现是光电子行业开始走向成熟的标志和发展的必然。
我们可以看到下一代光传送网的基本特征是超大容量,从各种复用技术的发展状况看,密集波分复用(DWDM)方式已经是公认的扩大网络容量和提高其灵活性的最有效途径。DWDM方式可以使容量迅速提升数十上百倍。由于目前的市场驱动和技术突破的影响,DWDM发展速度是极为迅速的。因此各种新研制的光器件目前多多少少都与DWDM有关。虽然DWDM技术已经得到了不少的应用,不过它的不足之处还有很多。器件的高速、灵活和可靠的问题,以及无法忽视成本问题,都对其新原理、结构和功能提出了新的要求。
综上所述,我们可以总结新型电器元件将继续向微型化、高性能化、集成化、智能化、环保节能方向发展。随着互联网技术的不断发展以及新一代移动和数字电视技术的成熟,电器元件的不断发展将对市场带来巨大的机遇,我们确实应该好好把握。
F. 电化学传感器和半导体传感器的区别
电化学传感器是依据气体的电化学氧化和还原的原理制备的,他的原理是与我们的电池几乎相同。比如,我们检测一氧化碳,CO在电解池的阳极被氧化成二氧化碳,而电解电流与CO的浓度有关。
电化学传感器准确而灵敏,但是,由于大量使用贵金属,另外制作工艺复杂,因此价格较高。
电化学传感器属于精密型传感器,电化学传感器通过与目标气体发生反应并产生与气体浓度成正比的电信号来工作。典型的电化传感器由传感电极(或工作电极)和反电极组成。
注意: 某些传感器要求电极之间存在偏压。传感器稳定需要30分钟至24小时,并需要三周时间来继续保持稳定。
注意: 多数有毒气体传感器需要少量氧气来保持功能正常。传感器背面有一个通气孔以达到该目的。建议在使用非氧气背景气应用场合中与HRBEAST执行复检。
注意: 高湿度及高干旱会影响传感器的使用寿命。瞬间压力变化可能产生一个暂态的传感器输出,也有可能达到误报警状态。
半导体传感器是依据金属氧化物半导体材料,在空气中,在遇到当空气的氧化还原状态发生变化时,半导体才料的电导率会发生相应的变化,比如:当空气中弥漫一定浓度的酒精蒸汽时,二氧化锡半导体材料的电导率会升高,电阻下降;而这种变化的幅度与气体的浓度直接相关,这就是半导体式气体传感器!我们家庭排油烟机下面的电子鼻就是使用的这种传感器。
半导体传感器因其简单低价已经得到广泛应用,但是又因为它的选择性差和稳定性不理想目前还只是在民用级别使用。而电化学传感器因其良好的选择性和高灵敏度被广泛应用在几乎所有工业场合。
半导体式气体传感器是依据金属氧化物半导体材料,在空气中,在遇到当空气的氧化还原状态发生变化时,半导体才料的电导率会发生相应的变化,比如:当空气中弥漫一定浓度的酒精蒸汽时,二氧化锡半导体材料的电导率会升高,电阻下降;而这种变化的幅度与气体的浓度直接相关,这就是半导体式气体传感器!
半导体传感器属于广谱型传感器,其工作原理是金属氧化物半导体的表面在吸收气体后,电阻发生变化。
注意:虽然半导体(固态)GQB-X SmArt Sensor的预期寿命较长,但与其它类型的传感器相比,它们也更易于受到干扰气体的影响。因此,如果应用场合中出现其它背景气体,固态传感器可能会发出错误警报。
G. 电子元器件和物理器件有什么区别吗
没有区别,电子元器件都是物理器件,只有电解电容器例外,它是电化学器件。
H. 电化学气体传感器为什么要加偏置电压
为了保证传感器正常工作,并准确工作,和工作在线性区,有的传感器,是有源器件,这样的传感器就需要工作电压,有的传感器是无源器件,但是却是非线性器件,这样的传感器就必须加偏置电压,使其工作在接近线性的区域。
I. 电化学传感器原理
电化学传感器技术及原理应用
发表时间:2006-8-11
基本原理
化学传感器主要由两部分组成:识别系统;传导或转换系统。
识别系统反待测物的某一化学参数(常常是浓度)与传导系统连结起来。它主要具有两种功能:选择性地与待测物发生作用,反所测得的化学参数转化成传导系统可以产生响应的信号。分子识别系统是决定整个化学传感器的关键因素。因此,化学传感器研究的主要问题就是分子识别系统的选择以及如何反分子识别系统与合适的传导系统相连续。化学传感器的传导系统接受识别系统响应信号,并通过电极、光纤或质量敏感元件将响应信号以电压、电流或光强度等的变化形式,传送到电子系统进行放大或进行转换输出,最终使识别系统的响应信号转变为人们所能用作分析的信号,检测出样品中待测物的量。
化学传感器在环境与卫生监测中的应用
(一) 空气检验
1、湿度传感器 湿度是空气环境的一个重要指标,空气的湿度与人体蒸发热之间有着密切关系,高温高湿时,由于人体水分蒸发困难而感到闷热,低温高湿时,人体散热过程剧烈,容易引起感冒和冻伤。人体最适宜的气温是18~22℃,相对湿度为35%~65%RH。
在环境与卫生监测中,常用于湿球温湿度计、手摇湿温度计和通风湿温度计等仪器测定空气湿度。近年来,大量文献报道用传感器测定空气湿度。用于测定相对湿度的涂覆压电石英晶体用传感器,通过光刻和化学蚀刻技术制成小型石英夺电晶体,在AT切割的10MHZ石英晶体上涂有4种物质,对湿度具有较高的质量敏感性.该晶体是振荡电路中的共振器,其频率随质量变化,选择适当涂层,该传感器可用于测定不同气体的相对湿度.该传感器的灵敏度、响应线性、响应时间、选择性、滞后现象和使用寿命等孝怪癖于涂层化学物质的性质。1986年,德国ErbenUwe[提出了一种测定湿度用的传感器,并获得专利。该传感器采用以硅为基体的金属-绝缘体-半导体(MIS)型结构。在MIS型结构中涂有二氧化硅和敏湿层,敏湿层的材料包含有金属氧化物、氧化物以及低极性组分的聚合物。敏湿材料的吸水量与每湿材料的相对介电常数的变化有关,该传感器可用准表态和支态两种方法进行测定,不过前者比后者更为方便省力,在空气调节系统、建筑工地和日常生活环境中都能监测、控制和调节湿度。
我国科技工作者采用最新研制的氧化钽薄膜湿敏电容,推出一种稳定性好,调节十分方便的通用湿度控制器。这种传感器可用于恒湿箱、计算机房、防湿机等许多场合的空气湿度监测,是一种性能价格比很高的通用型湿度传感器,有人利用磷酸盐涂膜的感湿性研制出性能十分可靠的湿度传感器。它的主要电极为不锈钢线材,直径0.4~1.0mm,表层涂有磷酸薄膜,在膜上再旋绕一层镀金丝作为主电极的对置电极,两电极间仅仅相隔一层20~50um厚的涂膜,距离大大小于一般的湿度传感器,响应速度得到提高,改变磷酸盐涂膜,又能制成特性不同的多种感湿元件。传感器工作期间,由于磷酸盐涂膜表面吸附水分而产生的离子在电极间来回运动,致使传导发生变化,从而显示感湿性。若对传感器元件加以交流负荷,则可借检测阻抗的变化测定出空气湿度。该传感器何种小,可封闭在注射器针关内,利用针尖可插入狭窄的被测处,使用方便,检测迅速,还可用于露点测定。
现在日本制造销售湿度传感器及湿度测量控制仪器的公司已超过30家。温度传感器数量大,品种多,使用的感湿材料有电解质陶瓷和有机高分子膜等,范围甚广,大部分检测精度高,结构简单,具有超小型化和集成化的特点。
2、氧化氮传感器 氧化氮是氮的各种氧化物所组成的气体混合物的总称,常以NOX表示。在氧化氮中,不同形式的氧化氮化学稳定性不同,空气中常风的是化学性质相对稳定的一氧化氮和二氧化氮,它们在卫生学上的意义显得较其它形式氧化氮更为重要。在环境分析中,氧化氮一般指一氧化氮二氧化氮。
我国监测氧化氮的标准方法是盐酸萘乙二胺比色法,方法灵敏度为0.25ug/5ml,方法转换系数受吸收液组成、二氧化氮浓度、采气速度、吸收管结构、共存离子及温度等多种因素的影响,目前沿末完全统一。传感器测定是近年发慌起来的新方法。
文献报道,用交指型栅极电极场效应晶体管的微电子集成电路与化学活性电子束蒸镀酞花青铜薄膜相结合,获得了新型气体敏感微传感器,可选择性检测mg/m3级二氧化氮和二惜内基甲基膦酸盐(DIMP)。它利用电压脉冲激发传感器,测量时域和频域响应,测定的峰形与归一化差分傅立叶变换频谱有关,能清晰地区分二氧化氮和DIMP的响应,每个峰面积可以相应地反应出传感器对特定气体浓度的灵敏度,科技人员研究了工作频率600MHZ的高频表面声波(SAW)气敏装置。该装置包括三个分离的SAW延迟线,它们是振荡电路的频率测定元件,在其表面涂了一层有机膜,作为气体吸附剂,该膜为1~15nm厚酞花青铅膜或由可溶酞花青铁衍生物组成的LB(Langmuir-Blodgett)膜。在吸附过程中,薄膜质量增加,引起表面波速的降低,随即引起振荡频率的降低,达到测定二氧化氮浓度的目的。
锡在高于熔点的温度下沉积,而镉在室温下沉积,利用加热蒸镀新方法可制得掺有1%~6%镉的二氧化锡薄膜。在520℃下缓慢氧化该膜,便形成了二氧化锡和氧化镉的多晶体,薄膜表面对低浓度氧化氮和二氧化氮有吸附。在300℃条件下,该膜对10g/m3的一氧化氮和二氧化氮具有最高灵敏度,按电导率相对变化百分比计,其值分别为10000%和400%,相同条件下,对空气中0.01%的一氧化碳、甲烷、丁烷和氢气的灵敏度都在300%以下,这种基于掺镉二氧化锡薄膜组成的传感器,对氧化氮和二氧化氮的测定不仅灵敏度高,而且具有很好的选择性。半导体本花青膜的电导率对电子受体气体具有极佳的灵敏度,这一特点给人们提供了制造廉价、低能耗、体积小的二氧化氮传感器系统的理论基础。但是,这种膜用于传感器也有一缺点,如响应慢,在潮湿条件下,响应呈可逆地降低等。为此,WilsonA等人研制了一种微处理控制传感系统。该系统通过控制取样和传感器操作条件,获得可再现的动力学过程,从而把上述缺点带来的影响降低到了最低点。
3、硫化氢气体传感器 硫化氢是一种无色、具有特殊腐蛋臭味的可燃气体,具有刺激性和窒息性,对人体有较大危害。目前大多用比色法和气相色谱法测定空气中硫化氢。
对含量常常低至mg/m3级的空气污染物进行测定是气体传感器的一项主要应用,但在短时期内半导体气体传感器还不能满足监测某些污染气体灵敏度和选择性要求。他提出利用掺银薄膜传感器监测实验室和城市空气中的硫化氢。该传感器阵列由四个传感器构成,通过基于库化滴定的通用分析装置和半导体气体传感器阵列的信号,同时记录二氧化硫和硫化氢浓度,实践表明,在150℃下以恒温方式盍的掺银薄膜传感器用于监测城市空气中的硫化氢含量,效果良好。Yomogoe N对半导体气体传感器进行了改进和研究,克服了它检测硫化氢等气体的不足之处。他通过控制能影响接收和转换功能的基本因素,改进了二氧化锡半导体气体传感器的传感性能。他发现,转换功能与元件的微观结构密切相关,如与二氧化锡的粒度大小(D)和表面空间电荷层的厚度(L)相关。当D≤2L时,传感器的灵敏度大幅度提高。在二氧化锡表面引入其它受体,极大地改善了传感器的受体功能,特别是用银和钯作助催化剂,在空气中形成的氧化物与二所化锡表面相互作用,产生缺电子实质问题电荷,大大提高了检测气体的灵敏度。用CaO-SnO2元件能十分灵敏地检测空气中的硫化氢。
4、二氧化硫传感器 二氧化硫是污染空气的主要物质之一,检测空气中二氧化硫尝试是空气检验的一项经常性工作。应用传感器监测二氧化硫。从缩短检测时间到降低检出限,都显示出极大的优越性。
利用固体聚合物作离子交换膜,膜的一边含对电极和参比电极的内部电解液,另一边插入铂电极,组成一种二氧化硫传感器。该传感器安装在流通池中,在0.65V下氧化二氧化硫。批示出二氧化硫的量。该传感装置电流灵敏度高。响应时间短,稳定性好,本底噪音低,线性范围达0.2mmol/L,检出限为8*10-6mmol/L,信噪比为3。该传感器不仅可以测定空气中的二氧化硫,还可用于测定低电导率液体中的二氧化硫。有机改性硅酸盐薄膜二氧化硫气体传感器的气敏涂层是利用溶胶工艺和自旋技术制作的,对二氧化硫的测定具有良好的重现性和可逆性,响应时间不到20S,对其它气体的交感小,受温度和湿度影响小。中国科学院长春应用化学研究所薛祚霖等人研制成功一种检测范围宽广的小型二氧化硫浓度传感器,利用它可以装配成何种小、重量轻、价格便宜的拾式二氧化硫气体浓度检测仪器。它可用于现场直接检测二氧化硫气体的浓度,不需要单独采样。该传感器采用控制电们电解原理,待测气体在传感器的工作电极上一定控制电位下发生氧化反应,当电位控制足够正且电极的催化活性足够高时,氧化反应进行得很快,过程的总速度由二氧化硫扩散步骤所决定,产生的信号电流与二氧化硫浓度成正比。这一传感器响应快速,响应时间小于30S。在宽广的二氧化硫浓度范围内,具有良好线性关系,线性误差<±2%,响应关系的直线通过坐标原点。因此可以采用一点法标定传感器。正确选择催剂和控制电位,可避免大多数气体物质的干扰,而且不需要干扰气过滤器,既改善了传感器的性能,又简化了仪器的结构。该传感器用188g/m3二氧化硫气体,测定偏差<2%。低浓度标准气体标定的传感器用来测定高浓度气体,能获得如此准确的结果,可见其检测准确度是令人满意的.
J. 名词解释——恒电位电化学传感器
基本原理
化学传感器主要由两部分组成:识别系统;传导或转换系统。
识别系统反待测物的某一化学参数(常常是浓度)与传导系统连结起来。它主要具有两种功能:选择性地与待测物发生作用,反所测得的化学参数转化成传导系统可以产生响应的信号。分子识别系统是决定整个化学传感器的关键因素。因此,化学传感器研究的主要问题就是分子识别系统的选择以及如何反分子识别系统与合适的传导系统相连续。化学传感器的传导系统接受识别系统响应信号,并通过电极、光纤或质量敏感元件将响应信号以电压、电流或光强度等的变化形式,传送到电子系统进行放大或进行转换输出,最终使识别系统的响应信号转变为人们所能用作分析的信号,检测出样品中待测物的量。
化学传感器在环境与卫生监测中的应用
(一) 空气检验
1、湿度传感器 湿度是空气环境的一个重要指标,空气的湿度与人体蒸发热之间有着密切关系,高温高湿时,由于人体水分蒸发困难而感到闷热,低温高湿时,人体散热过程剧烈,容易引起感冒和冻伤。人体最适宜的气温是18~22℃,相对湿度为35%~65%RH。
在环境与卫生监测中,常用于湿球温湿度计、手摇湿温度计和通风湿温度计等仪器测定空气湿度。近年来,大量文献报道用传感器测定空气湿度。用于测定相对湿度的涂覆压电石英晶体用传感器,通过光刻和化学蚀刻技术制成小型石英夺电晶体,在AT切割的10MHZ石英晶体上涂有4种物质,对湿度具有较高的质量敏感性.该晶体是振荡电路中的共振器,其频率随质量变化,选择适当涂层,该传感器可用于测定不同气体的相对湿度.该传感器的灵敏度、响应线性、响应时间、选择性、滞后现象和使用寿命等孝怪癖于涂层化学物质的性质。1986年,德国ErbenUwe[提出了一种测定湿度用的传感器,并获得专利。该传感器采用以硅为基体的金属-绝缘体-半导体(MIS)型结构。在MIS型结构中涂有二氧化硅和敏湿层,敏湿层的材料包含有金属氧化物、氧化物以及低极性组分的聚合物。敏湿材料的吸水量与每湿材料的相对介电常数的变化有关,该传感器可用准表态和支态两种方法进行测定,不过前者比后者更为方便省力,在空气调节系统、建筑工地和日常生活环境中都能监测、控制和调节湿度。
我国科技工作者采用最新研制的氧化钽薄膜湿敏电容,推出一种稳定性好,调节十分方便的通用湿度控制器。这种传感器可用于恒湿箱、计算机房、防湿机等许多场合的空气湿度监测,是一种性能价格比很高的通用型湿度传感器,有人利用磷酸盐涂膜的感湿性研制出性能十分可靠的湿度传感器。它的主要电极为不锈钢线材,直径0.4~1.0mm,表层涂有磷酸薄膜,在膜上再旋绕一层镀金丝作为主电极的对置电极,两电极间仅仅相隔一层20~50um厚的涂膜,距离大大小于一般的湿度传感器,响应速度得到提高,改变磷酸盐涂膜,又能制成特性不同的多种感湿元件。传感器工作期间,由于磷酸盐涂膜表面吸附水分而产生的离子在电极间来回运动,致使传导发生变化,从而显示感湿性。若对传感器元件加以交流负荷,则可借检测阻抗的变化测定出空气湿度。该传感器何种小,可封闭在注射器针关内,利用针尖可插入狭窄的被测处,使用方便,检测迅速,还可用于露点测定。
现在日本制造销售湿度传感器及湿度测量控制仪器的公司已超过30家。温度传感器数量大,品种多,使用的感湿材料有电解质陶瓷和有机高分子膜等,范围甚广,大部分检测精度高,结构简单,具有超小型化和集成化的特点。
2、氧化氮传感器 氧化氮是氮的各种氧化物所组成的气体混合物的总称,常以NOX表示。在氧化氮中,不同形式的氧化氮化学稳定性不同,空气中常风的是化学性质相对稳定的一氧化氮和二氧化氮,它们在卫生学上的意义显得较其它形式氧化氮更为重要。在环境分析中,氧化氮一般指一氧化氮二氧化氮。
我国监测氧化氮的标准方法是盐酸萘乙二胺比色法,方法灵敏度为0.25ug/5ml,方法转换系数受吸收液组成、二氧化氮浓度、采气速度、吸收管结构、共存离子及温度等多种因素的影响,目前沿末完全统一。传感器测定是近年发慌起来的新方法。
文献报道,用交指型栅极电极场效应晶体管的微电子集成电路与化学活性电子束蒸镀酞花青铜薄膜相结合,获得了新型气体敏感微传感器,可选择性检测mg/m3级二氧化氮和二惜内基甲基膦酸盐(DIMP)。它利用电压脉冲激发传感器,测量时域和频域响应,测定的峰形与归一化差分傅立叶变换频谱有关,能清晰地区分二氧化氮和DIMP的响应,每个峰面积可以相应地反应出传感器对特定气体浓度的灵敏度,科技人员研究了工作频率600MHZ的高频表面声波(SAW)气敏装置。该装置包括三个分离的SAW延迟线,它们是振荡电路的频率测定元件,在其表面涂了一层有机膜,作为气体吸附剂,该膜为1~15nm厚酞花青铅膜或由可溶酞花青铁衍生物组成的LB(Langmuir-Blodgett)膜。在吸附过程中,薄膜质量增加,引起表面波速的降低,随即引起振荡频率的降低,达到测定二氧化氮浓度的目的。
锡在高于熔点的温度下沉积,而镉在室温下沉积,利用加热蒸镀新方法可制得掺有1%~6%镉的二氧化锡薄膜。在520℃下缓慢氧化该膜,便形成了二氧化锡和氧化镉的多晶体,薄膜表面对低浓度氧化氮和二氧化氮有吸附。在300℃条件下,该膜对10g/m3的一氧化氮和二氧化氮具有最高灵敏度,按电导率相对变化百分比计,其值分别为10000%和400%,相同条件下,对空气中0.01%的一氧化碳、甲烷、丁烷和氢气的灵敏度都在300%以下,这种基于掺镉二氧化锡薄膜组成的传感器,对氧化氮和二氧化氮的测定不仅灵敏度高,而且具有很好的选择性。半导体本花青膜的电导率对电子受体气体具有极佳的灵敏度,这一特点给人们提供了制造廉价、低能耗、体积小的二氧化氮传感器系统的理论基础。但是,这种膜用于传感器也有一缺点,如响应慢,在潮湿条件下,响应呈可逆地降低等。为此,WilsonA等人研制了一种微处理控制传感系统。该系统通过控制取样和传感器操作条件,获得可再现的动力学过程,从而把上述缺点带来的影响降低到了最低点。
3、硫化氢气体传感器 硫化氢是一种无色、具有特殊腐蛋臭味的可燃气体,具有刺激性和窒息性,对人体有较大危害。目前大多用比色法和气相色谱法测定空气中硫化氢。
对含量常常低至mg/m3级的空气污染物进行测定是气体传感器的一项主要应用,但在短时期内半导体气体传感器还不能满足监测某些污染气体灵敏度和选择性要求。他提出利用掺银薄膜传感器监测实验室和城市空气中的硫化氢。该传感器阵列由四个传感器构成,通过基于库化滴定的通用分析装置和半导体气体传感器阵列的信号,同时记录二氧化硫和硫化氢浓度,实践表明,在150℃下以恒温方式盍的掺银薄膜传感器用于监测城市空气中的硫化氢含量,效果良好。Yomogoe N对半导体气体传感器进行了改进和研究,克服了它检测硫化氢等气体的不足之处。他通过控制能影响接收和转换功能的基本因素,改进了二氧化锡半导体气体传感器的传感性能。他发现,转换功能与元件的微观结构密切相关,如与二氧化锡的粒度大小(D)和表面空间电荷层的厚度(L)相关。当D≤2L时,传感器的灵敏度大幅度提高。在二氧化锡表面引入其它受体,极大地改善了传感器的受体功能,特别是用银和钯作助催化剂,在空气中形成的氧化物与二所化锡表面相互作用,产生缺电子实质问题电荷,大大提高了检测气体的灵敏度。用CaO-SnO2元件能十分灵敏地检测空气中的硫化氢。
4、二氧化硫传感器 二氧化硫是污染空气的主要物质之一,检测空气中二氧化硫尝试是空气检验的一项经常性工作。应用传感器监测二氧化硫。从缩短检测时间到降低检出限,都显示出极大的优越性。
利用固体聚合物作离子交换膜,膜的一边含对电极和参比电极的内部电解液,另一边插入铂电极,组成一种二氧化硫传感器。该传感器安装在流通池中,在0.65V下氧化二氧化硫。批示出二氧化硫的量。该传感装置电流灵敏度高。响应时间短,稳定性好,本底噪音低,线性范围达0.2mmol/L,检出限为8*10-6mmol/L,信噪比为3。该传感器不仅可以测定空气中的二氧化硫,还可用于测定低电导率液体中的二氧化硫。有机改性硅酸盐薄膜二氧化硫气体传感器的气敏涂层是利用溶胶工艺和自旋技术制作的,对二氧化硫的测定具有良好的重现性和可逆性,响应时间不到20S,对其它气体的交感小,受温度和湿度影响小。中国科学院长春应用化学研究所薛祚霖等人研制成功一种检测范围宽广的小型二氧化硫浓度传感器,利用它可以装配成何种小、重量轻、价格便宜的拾式二氧化硫气体浓度检测仪器。它可用于现场直接检测二氧化硫气体的浓度,不需要单独采样。该传感器采用控制电们电解原理,待测气体在传感器的工作电极上一定控制电位下发生氧化反应,当电位控制足够正且电极的催化活性足够高时,氧化反应进行得很快,过程的总速度由二氧化硫扩散步骤所决定,产生的信号电流与二氧化硫浓度成正比。这一传感器响应快速,响应时间小于30S。在宽广的二氧化硫浓度范围内,具有良好线性关系,线性误差<±2%,响应关系的直线通过坐标原点。因此可以采用一点法标定传感器。正确选择催剂和控制电位,可避免大多数气体物质的干扰,而且不需要干扰气过滤器,既改善了传感器的性能,又简化了仪器的结构。该传感器用188g/m3二氧化硫气体,测定偏差<2%。低浓度标准气体标定的传感器用来测定高浓度气体,能获得如此准确的结果,可见其检测准确度是令人满意的.