Témavezető: Bíró Ferenc

Készítette: B. Kiss BálintVárpalota, Képesség és Tehetségfejlesztő M. I.Mentorom: Molnárné Dr. László Andrea2013.06.27

Gázérzékelők, mikro méretű eszközök kutatás-fejlesztése

A gázszenzor

Szenzor (érzékelő): elektronikus alkatrész, eszkösz.

A gázérzékelők a szenzorok közé tartoznak, kiemelt fontosságu érzékelők. A gázérzékelők kutatása, fejlestése a robbanás veszélyes gázokhoz kapcsolódnak. Az iparosodás korának fő energiahordozója a szén volt így a sújtólégrobbanások nagyon gyakorivá váltak (1600-1800). Az iparnak szüksége volt,egy megelőző eszközre.

A gázszenzorok rövid története

Fontossága a bányászati iparban:

Őse: Sir Humphry Davy Davy lámpája 1815 -1839 ->1980-ig

Pellisztor1960-> feltalálója Alan Baker - bányászati

felhasználás

MEMS

Micro-Electro-Mechanical System

Mikroelektromechanikai rendszer

MIKROPELLISZTOR kifejletését teszi lehetővé.Kisebb méret, kisebb fogyasztás, hordozható rendszer.

A pellisztorok működése

A környezet által okozott hőhatások kiküszöbölése erdekében, a pelisztort egy olyan áramkörbe helyezzük, amelynek kimenetén a katalitikus reakcióból származó ellenállás változásnak megfelelő feszültség esés keletkezik.

"A pellisztorok működése azon a fizikai elven alapul, hogy az éghető gázok égésekor felszabaduló hő mérése megfelelő körülmények között alkalmas a gáz koncentrációjának a mérésére. "

1.Egy katalitikus anyaggal bevont ízzószálat (platina meandert) felízzitunk

2.Az ízzószál az éghető gázokat lobbanáspontjuk alatt elégei (katalizis).

3. A gázok égésekor felszabaduló hő megnöveli az izzószál,hőmérsékletét-->ellenállását (fémek hőmérsékleti együtthatója nagy).

4.Ez a változás mutatja a gáz adott koncentráció feletti jelenlétét.

Áramköri elrendezés, a Wheatstone-híd

Négy hídba kötött elenállásból felépített áramkör.

A híd kiegyenlíthető: R1:R2 = R3:R4

D és B mérési pontok közt csak akkor jelenik meg feszültség ha az egyik ellenállás, így az ellenállás párok aránya, megváltozik.

A szenzorban két izzószál van:

1. katalizátorral bevont-->éghető gázt elégeti --> + HŐ --> + ELLENÁLLÁS

2. referencia--> nem égeti a gázt,

ellenállás változást csak a környezet hővezetése okoz.

Pellisztorok elkészítése

Szilicium lapra egy "multi réteget" viszünk fel, ebből alakítjuk ki a felfügesztett platina meander párokat .

Az egyik izzószálat katalitikus, a párját pedig a referencia anyaggal vonjuk be.

Az elkészült szenzort tokozzuk, a tokozáson belüli vezetékezést ultrahang frekvenciás huzalkötő géppel végezzük.

A chipek nagysága 1x1 mm, egy Si lapon több száz van, gyémántporos tárcsával és a megmukáláskor készített marásokkal daraboljuk.

Mérés

A mérést mikroszkóp alatt, tűsmérővel végeztem.

Tesztelés

• Fűtőtestek meghajtása áramgenerátorral.• Feszültségmérés sokcsatornás multiméterrel.• Gázérzékenységet Wheatstone hídba kapcsolt pellisztoron mértük

minden esetben.

Metán mérése

• Metán katalízis külöböző hőmérsékletű fűtőtesteken.• Detektálás nehéz, magas hőmérsékletet igényel (nagy teljesítmény felvétel).

LEL : Lower Explosive Limit, (Alsó Robbanási Határ).

Köszönetnyílvánítás

Köszönöm hogy résztvehettem az MFA Nyári iskolában:

Az MFA Nyári Iskola szervezőinekA Bíráló BizottságnakDr. Daróczi Csaba szervezőnekTémavezető mentoromnak: Bíró Ferencnek, Dr. Dücső Csabának, Jelivek ÉvánakA mikrotechnológia osztály dolgozóinakMentoromnak: Molnárné Dr. László Andreának

Köszömöm szépean a figyelmet!

eskolar.com