Мікроелектронний сенсор водню

Мікроелектронний сенсор водню, що містить п'єзоелектричний звукопровід та вхідний і вихідний зустрічно-штирьові перетворювачі (ЗШП), а на поверхню звукопроводу між ЗШП нанесений чутливий до водню шар матеріалу, який відрізняється тим, що на зазначений чутливий до водню шар матеріалу додатково нанесений другий шар чутливого до водню матеріалу, причому верхній з шарів виконаний із тетраетиленглікольдиметанкрилату, а нижній - із бутадієнакрилонітрольного співполімеру. (19) (21) a200912338 (22) 30.11.2009 (24) 10.08.2011 (46) 10.08.2011, Бюл.№ 15, 2011 р. (73) ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ ІМ. І.І. МЕЧНИКОВА (56) RU 2084882 C1; 20.07.1997 SU 1814382 A1; 27.02.1996 RU 2221241 C1; 10.01.2004 JP 2007163253 A; 28.06.2007 DE 10032062 A1; 24.01.2002 DE 10037000 C2; 07.03.2002 3 95527 ню шаром матеріалу між ними, згідно з винаходом, додатково на чутливий до водню шар матеріалу нанесений другий шар чутливого до водню матеріалу, причому перший із шарів виконано з тетраетиленглікольдиметанкрилату (ТЕГДМ), а другий з бутадієнакрилонітрольного співполімеру (СКН-27). Введені два шари, чутливі до водню (ТЕГДМ має високу проникність для водню, а СКН-27 - високою розчинністю водню), виявляють нові властивості, а саме, здійснюють подвійну селекцію водню із суміші газів, що приводить до підвищення вибірковості відносно таких супутніх газів, як кисень, азот, двоокис вуглецю тощо, а також чутливості. На фіг. 1 схематично представлена конструкція мікроелектронного сенсора, що заявляється. На фіг. 2 представлено вимірювальну блок-схему включно з сенсором. Мікроелектронний сенсор водню (фіг. 1) містить звукопровід з п'єзоелектричного матеріалу (SiO2) 1, вхідний ЗШП 2, шар ТЕГДМ 3, шар СКН27 4 і вихідний ЗШП 5. Вимірювальна схема сенсора (фіг. 2) містить джерело електричного сигналу (генератор) 6, власне сенсор 7, чутливий до водню, підсилювач 8, пристрій, який реєструє 9. За пристрій для реєстрації може використовуватися цифровий індикатор концентрації водню. Приклад. У суміш газів водню H2 і повітря складом 78 % N2 та 20 % кисню O2, змінювали концентрацію водню у межах від 0 до 500 ppm порціями 5, 10, 20, 50, 100, 250, 500 ppm, що заміряли пропонованим мікроелектронним сенсором водню і виготовленим за прототипом. При цьому прилад, що реєструє, підключений до прототипу перестав реагувати на водень при його кількості в газовій суміші = 20 ppm, а прилад, що реєструє, підключений до пропонованого сенсора реєстрував водень при його кількості в газовій суміші = 5 ppm. Комп’ютерна верстка Г. Паяльніков 4 Мікроелектронний сенсор працює у такий спосіб. Електричний сигнал, що надходить від генератора 6 (фіг. 2) перетворюється вхідним ЗШП 2 у ПАХ, що поширюється звукопроводом включно через подвійний шар чутливих матеріалів і досягає вихідного ЗШП 5, де ця ПАХ перетворюється вихідним ВШП 5 у електричний сигнал, що підсилюється підсилювачем 8 до рівня, необхідного для подальшої обробки і реєстрації пристроєм 9. У випадку наявності водню в області чутливих до нього шарів матеріалів, умови поширення ПАХ змінюються, що приводить до зміни параметрів сигналу - амплітуди, частоти і фази, що реєструється пристроєм 9. При цьому величина зміни сигналу визначається зміною концентрації водню. Зміна умов поширення ПАХ відбувається внаслідок зміни акустичного імпедансу шарів ТЕГДМ і СКН-27, через які проходить ПАХ тому що проникаючий у шари водень приводить до зміни їх щільності і пружності. При цьому основну роль у зміні імпедансу відіграє шар СКН-27, що має найбільш високе (з числа полімерів) значення розчинності водню (коефіцієнт розчинності при 25° С становить  = 0,27). Істотне підвищення вибірковості датчика забезпечується подвійною селективністю: спочатку водень фільтрується верхнім шаром ТЕГДМ, який відіграє роль молекулярного сита, що має один з найбільш високих серед відомих полімерів коефіцієнтів проникності водню, рівним 47 одиницям щодо проникності азоту, а потім ще раз фільтрується, розчиняючись у вибірковому до нього СКН-27 (для порівняння - той же азот має приблизно на порядок гіршу розчинність -  = 0,032). Пропонований мікроелектронний сенсор виготовлено методами тонкоплівкової технології з використанням звукопроводу з п'єзокварцу ST-зрізу з робочою частотою 100 МГц. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601