Современные электронные газовые датчики: обзор основных физических принципов функционирования и перспективных разработок
Электронные газовые датчики позволяют определять наличие конкретных химических веществ в составе газовой смеси и используются для решения различных задач – от контроля загрязнения атмосферного воздуха до поиска остаточных следов запрещенных веществ. В данной статье рассмотрены основные физические принципы функционирования газовых датчиков и приведены примеры некоторых перспективных разработок. Один из наиболее часто используемых при разработке газовых датчиков эффектов – изменение сопротивления ряда полупроводников, наблюдаемое в ходе адсорбции газа веществом при повышенных температурах. В данном случае особое значение имеет разработка конструкций микронагревателей с повышенной производительностью и сниженным энергопотреблением. Другой тип газовых датчиков – химически чувствительные полевые транзисторы, применяемые как для поиска определенных газов в воздушной смеси, так и для анализа жидких сред. В последние годы ведутся разработки датчиков данного типа для детектирования некоторых органических веществ и даже вирусов. Электрохимические газовые датчики могут быть охарактеризованы как одни из самых универсальных в отношении областей применения и детектируемых веществ. При разработке подобных датчиков важен выбор типа используемого электролита. Тепловые газовые датчики применяются намного реже, чем металлооксидные и электрохимические, однако все равно достаточно полезны в ряде случаев. Оптические газовые датчики реализуются на эффектах изменения параметров оптического излучения при прохождении через исследуемый объект или же при отражении от его поверхности. Также был разработан подход к определению содержания газов, в частности кислорода, основанный на эффекте люминесценции, эффективным гасителем которой служит данный газ. В последние годы все более эффективными становятся гибкие газовые датчики благодаря ряду преимуществ – миниатюризации и портативности, а также пригодности для ношения.
Авторы: Д. К. Кострин
Направление: Физика
Ключевые слова: газовый датчик, воздушная смесь, концентрация, содержание, детектирование, чувствительность, селективность
Открыть полный текст статьи