Kémiai érzékelők Előadás a BME Vegyészmérnöki Karának Fizikai Kémia-, Általános és Analitikai Kémia-, valamint Műanyag és Gumiipari Tanszéke által a Magyar.

Az előadások a következő témára: "Kémiai érzékelők Előadás a BME Vegyészmérnöki Karának Fizikai Kémia-, Általános és Analitikai Kémia-, valamint Műanyag és Gumiipari Tanszéke által a Magyar."— Előadás másolata:

1 Kémiai érzékelők Előadás a BME Vegyészmérnöki Karának Fizikai Kémia-, Általános és Analitikai Kémia-, valamint Műanyag és Gumiipari Tanszéke által a Magyar Tudományos Akadémia Kémia Kutatóközpontjával és a Bay Zoltán “Anyagtudományi és Technológiai Intézet”-ével együttműködve szervezett S Z E N Z O R O K II. téli iskoláján dr. Mizsei János BME-EET

2 Témák: Eszközök és határfelületek (áttekintés)
Ion-érzékeny MOS szerkezetek Gáz-érzékeny MOS szerkezetek Gáz-érzékeny ellenállások Szelektivitás Jobb-e, ha szelektívebb ? Szagképek Intelligens érzékelők (smart sensors)

3 Kétfrontos megközelítés
Érzékelők, a határfelületek oldaláról: gáz-szilárdtest folyadék-szilárdtest Érzékelők, eszköz oldalról: aktív eszközök (dióda, tranzisztor) ellenállás (konduktometria) kapacitás (dielektrometria) induktivitás

4 Gáz-szilárdtest határfelületek
Adszorpció Deszorpció Adszorpciós izotermák > statikus karakterisztikák

5 Gáz-szilárdtest határfelületek
Az adszorpció és a deszorpció sebessége eltér: dinamikus karakterisztika

6 Folyadék-szilárdtest határfelület
Polarizálható (ideális: kapacitív) Nem polarizálható (ideális: ohmos) Nernst egyenlet és változatai Specifikus bevonatok ionszelektiv (pH, pNa, pK…) gén-antigén

7 Érzékelők, eszköz oldalról: (aktív eszközök)
Ion-érzékeny MOS tranzisztorok:

8 Gáz-érzékeny MOS szerkezetek
Adszorpció (specifikus) Kilépési munka megváltozás a szigetelő-vezérlőelektród határfelületen (FET, MOS kapacitás)

9 Érzékelők, eszköz oldalról: (stabil: eszköz, célzottan instabil: szenzor)
Ellenállás (konduktometria) félvezetők ---> érzékenyek, okkal Kapacitás (dielektrometria) változás a dielektrikumban változás az elektródákon Induktivitás: a kémiai-mágneses kölcsönhatások kevéssé intenzívek.

10 Gáz-érzékeny ellenállások
Homogén érzékelők (?) - mikro tartományokban: nem. A rétegkészítési technika katódporlasztás (előnyök, jellegzetességek) hordozó: kerámia, fűtőréteggel anyagok: SnO2 + Pd, Ag, (Au, Ni, W, Pt), többnyire katalitikusan aktív anyagok ultra vékony (nm) rétegben + agglomeráció.

11 A gázérzékelő konstrukciója

12 A félvezető gázérzékelők szerkezete:
Modellek

13 SnO2-Pd, SnO2-Ag vékonyrétegek
1ppm H2S 100 ppm H2

14 SnO2-Pd, SnO2-Ag vékonyrétegek
Ro(Pd)=8.273Mohm Ro(Ag)=45.424Mohm Füst mérés /10mg emberi haj/

15 SnO2-Pd, SnO2-Ag vékonyrétegek
Ro(Pd)=5.628Mohm Ro(Ag)=23.146Mohm Füst mérés /10mg fa/

16 Életközelség Életszerű példa vagy anekdota (Oulu, Bp., Kosztolányi D. tér)

17 Szelektivitási kérdések, általában
Több érzékelőből álló rendszer: mi Több összetevőből álló gerjesztés (az i-edik komponens koncentrációja): pi Az érzékelő rendszer érzékenység-mátrixa: Sjk (izoterma, Nernst kifejezések) Nehézség: Sjk =f(pi)

18 Szelektivititás, gyakorlati kérdések
A szelektivitás mátrix elemeinek befolyásolása: felületi adalékolás különféle hőmérsékletek szűrők, abszorbensek alkalmazása a komponensek egy részének átalakítása (bontása)

19 Szagképek A téma részletei: térbeli szétválasztás
a felület térképezése az adatok kezelése

20 Intelligens érzékelők
Lényege: érzékelő+ jelfeldolgozó. Biológia: szem: retina Tendencia: a számítógép egyre nagyobb része egyre közelebb megy az érzékelő elemhez.

21 Összefoglaló táblázat

22 Összefoglaló: amiről szó esett
Eszközök és határfelületek A működés alapjelenségei A működés feltételei, technológiai tánclépések Szelektivitás Szagképek, ízképek arról szó lesz később… …és amiről nem...

23 Köszönet a szervezőknek a meghívásért, a hallgatóságnak pedig a türelméért és figyelméért !
támogatóimnak OTKA, T26609, Oktatási Minisztérium (FKFP 0064/1999, Pr ), a támogatásért,