Датчик сірководню

Использование измерительная техника в приборах газового анализа, в частности в приборах, определяющих степень загрязнения воздуха сероводородом. Сущность изобретения, полупроводниковый слой датчика выполнен из частично гэлогенированного безметального или содержащего переходной металл фізлоцианина.причем галогенировзние используемого фталоцианина выполнено до замещения агомами галогена (СІ, В г, І) 50-75% периферических атомов нодорода, входящих в изоиндольные группировки фгалоцианиноього макрокольиа. 3 ил. ел Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано при создании приборов газового анализа, в частности поибороз, определяющих степень загрязнении воздуха сероводородом. Гакий прибор должен обладать высокой чувствительностью и обеспечивать определение измеряемого компонента при малых его концентрациях в воздухе на уровне ПДК и ниже. Известен датчик rjsa, позволяющий определять сероводород Е, воздухе Он представляет собой дюяоктоическую подложку с нагревателем и металлическими элестродами, на которые нанесен чувствительный к сероводороду по/ /проводниковый слой,состоящий из SnO2. ZnO FevO3 и AI2O3 Для повышения чувствительности к сероводороду полупроводниковая пленка сверху покрыта т о н к и м слоем к а т а л и т и ч е с к и активного металла Pt При 280°С датчик обладает высоким быстродействием и селек тиьностью к сероводороду. Недосізтоь. датчика - низкая чувствительность при работе датчика без нагрева и высокая стоимость, обусловленная необходимостью применения драгоценного металла Pt с целью повышения чувствительности датчика. Наиболее близким к предлагаемому яаляется высокочувствительный датчик N02, основанный на использовании безметалльмых и металлсодержащих фталоцианиновых пленок, нанесенных на диэлектрическую подложку с металлическими электродами. Датчик обладает хорошей чувствительностью к двуокиси азота и хлору Его рабочая температура - 1 0 0 - 170°С, Недостаток этого датчика в том, что его чувствительность к сероводороду даже при концентрации последнего в воздухе, равной 5 0 р р т (7,2 *'.г/м } очень низкая {меьее 20% изменения электропроводности). Это не позволяет использовать данный датчик для обнаружения сероводорода в воздухе нэ уровне ПДК рабочей зоны (10 мг/м ) (3) 00 СЛ 1789915 Цель изобретения - повышение чувствительности датчика к сероводороду в области его малых концентраций, равных ПДК рабочей зоны. Указанная цель достигается тем, что в известном датчике, содержащем диэлектрическую подложку, на которой расположены подключенные к источнику измерительного напряжения и измерителю тока металлические электроды и нанесенный нэ эти электроды полупроводниковый слой, последний выполнен из частично галогенированного безметалльного или содержащего переходный металл фталоцианина, причем галогенировэние используемого фталоцианина выполнено до замещения атомами галогена (CI, Вг, I) 50-75% периферических агомов водорода, входящих в изоиндольные группировки фталоцианинового макрокольца. Сущность предлагаемого технического решения, таким образом, состоит в выборе легированного атомами галогена (CI, Вг. I) для использования в датчике в качестве чувствительного слоя безметалльного или содержащего один из переходных металлов фталоцианина и выборе такой степени легирования, когда атомами легирующего галогена (С!, Вг, !) замещается 50-75% атомов водорода, входящих в изоиндольные группировки фталоцианинового макрокольца. На фиг. 1 показан датчик, включенный в измерительную цепь: на фиг. 2 - молекула частично легированного фталоцианина; на фиг. 3 - график, показывающий изменение сопротивления датчика (в относительных единицах) при воздействии сероводорода на уровне ПДК рабочей зоны. Кривая 1 -для датчика с использованием негалогенированного безметалльного фталоцианина, кривая 2 - для датчика по данному изобретению после его галогенировзния (в данном случае - хлорирования). Пример. Диэлектрическая подложка 1 выполнена из ситалла марки CT-5G. Металлические электроды 2 выполнены из серебра методом вакуумного напыления с последующей фотолитографией. В качестве источника измерительного напряжения 3 используется стабилизатор напряжения постоянного тока типа П4105, з в качестве измерителя тока 4 - измеритель малых токов ИМТ-05. Полупроводниковый слой 5 наносился возгонкой 5 10 15 20 25 30 35 4 в вакууме порошка фтэлоциачина с последующим легированием в парах галогена Галогенированная частично молекула фталоцианина показана на фиг. 2. Степень галогенирования варьировалась временем и температурой процесса обработки в парах галогена и была установлена экспериментально (50-75% замещения периферических атомов водорода), исходя из условий оптимального соотношения дв/х параметров - чувствительность датчика к сероводороду в области его малых концентраций и длительности периода восстановления датчика после его экспонирования в среде, содержащей сероводород. Датчик работает следующим образом. Включается источник3 питания и измерителем 4 измеряется величина тока через образец. При помещении датчика в среду, содержащую сероводород, его электрическое сопротивление падает (ток в цепи растет). На графике фиг. 3 показано изменение сопротивления датчика при воздействии на него сероводорода с концентрацией 10 мг/м 3 (ПДК рабочей зоны). Кривая 1 - для датчика с использованием негалогенированного безметалльного фталоцианина. кривая 2 - для датчика по данному изобре-о тению после его хлорирования. Из графика видно, что после галогенмровэния полупроводниковой пленки изменилась и величина реакции на сероводород (она стала в 4 раза больше) и характер реакции датчика (под воздействием сероводорода сопротивление датчика стало уменьшаться, а до галогенирования - возрастало). Технические преимущества предлагаемого изобретения в сравнении с прототи30 пом состоят в повышении чувствительности датчика к сероводороду в области его малых концентраций в 4 раза. Это позволяет повысить надежность приборов контроля за содержанием сероводорода в воздухе. 35 Использование предлагаемого изобретения для контроля воздуха на предприятиях, выпускающих или использующих сероводород или продукты на его основе, а также на предприятиях по добыче и перера50 ботке нефти и газа позволяет улучшить технику безопасности, повысить качество выпускаемой продукции и улучшить охрану окружающей среды. 1789915 Формула изобретения Датчик сероводорода, содержащий диэлектрическую подложку, на которой расположены металлические электроды, подключенные к источнику измерительного напряжения и измерителю тока, и нанесенный на эти электроды полупроводниковый слой, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности датчика в об ласти микроконцентраций сероводооода, близких к ПДК, полупроводниковый слой выполнен из безметального или содержащего переходный металл фталоцианина, частично галогенированного до замещения атомами галогена (С!, Вг, I) 50-75% периферических атомов водорода, входящих в изоиндольные группировки фталоцианинового макрокольца фцг.1 металлы Фиг. 2 003ДУХ IS 20 £ Фиг.Ъ Редактор Т Куркова Составитель В Удовицкий Техред М Моргентал Корректор С Юско Заказ 346 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035 Москва. Ж-35, Раушская наб , 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул Гагарина, 101