La machine Olfaction Device (MOD) capteurs (partie 1)

Il y a un certains nombre de différents types de capteurs qui peuvent être utilisés comme des composantes essentielles en différents modèles pour les systèmes de machine olfaction.

1. Les capteurs électrochimiques.

2. Métal oxyde de semi-conducteurs.

3. Capteurs à base diode Schottky.

4. Calorimétriques de capteurs.

5. Cristal de quartz acquis.

6. Les capteurs optiques.

Des capteurs électroniques de nez (ou eNose) tombent dans cinq catégories [1]: capteurs de conductivité, capteurs piézoélectriques, Metal Oxide Field Effect Transistors (MOSFET), capteurs optiques et ces employant des méthodes spectrométrie de télédétection.

Conductivité capteurs peuvent être composés de métal oxyde et polymère, qui présentent un changement dans la résistance afin sont exposés à des composés organiques volatils (COV) [1].

Dans le présent rapport seulement Metal Oxide Semi-conductor (SPM), des polymères (CP) et cristal de Quartz Microbalance (QCM) seront examinées, qu'ils sont bien documentés, documentés et établis comme un élément important pour divers types de dispositifs de machine olfaction.

L'application, où le dispositif proposé est formé à analyseur, influenceront grandement le choix du Sensor.

La réponse du capteur est un processus deux [3] :

1. La pression de vapeur de l'analyte dicte faut des molécules combien sont sciences en phase nonvolatile, et par conséquent la combien d'entre eux à la êes.

Lorsque les molécules de la phase nonvolatile sont au êes, ces molécules doivent être capables de réagir avec la êes afin de produire une réponse.

Types de capteurs utilisés dans toute machine olfaction périphérique peut être transducteurs de massives par exemple QMB « Microbalance à quartz » ou chemoresistors, c'est-à-dire basés sur d'oxyde métallique ou effectuer des polymères.

Dans certains cas, les tableaux peuvent contenir deux types de deux ci-dessusde capteurs [4].

Métal-oxyde semi-conducteurs

Ces capteurs ont été vol produits au Japon dans les années 1960 et utilisés dans des dispositifs de « gaz d'alarme ».

Oxyde métallique

semi-conducteurs (MOS) ont été utilisés plus a dans les instruments de nez électronique et sont a disponibles commercialement [1].

MOS sont faites d'un élément en céramique chauffés par un fil de chauffage et recouvertes d'un film semi-conducteur.

Ils peuvent sentir gaz par suivre les changements dans la conductance au cours d'interaction d'un matériau chimiquement raisonnable avec des molécules qui doivent être détectés en phase nonvolatile. De nombreux MOS, le matériau qui a été expérimenté avec la plus grande partie est étain dioxyde de (SnO2) - c'est en raison de sa stabilité et de la sensibilité aux basses températures. Suisse types de MOS peuvent inclure des oxydes d'étain, de zinc, de titane, de tungstène et d'iridium, dopé avec un catalyseur de métaux nobles comme le platine ou palladium.

MOS sont subdivisées en deux catégories [4]: film épais et Thin Film

Limitation du film épais MOS: less sensée (faible sélectivité), il nécessite plus de temps à se stabilisant, consommation de puissance plus élevée.

Ce type de MOS est plus facile à produire et par conséquent, à moins cher de la d'acheter.

Limitation de Thin Film MOS: instable, difficile à produire et par conséquent, plus cher à l'achat.

D'autre partie, il est beaucoup plus grande sensibilité et beaucoup plus faible consommation d'énergie que le film épais MOS dispositif [5].

processus fabrication a.

[5]

Polycristallin est le matériau poreux couramment utilisé pour les capteurs de film épais.

Il is the disposée dans un processus de « sol-gel » [5] :

Tétrachlorure de l'étain (SnCl4) est préparé dans une solution aqueuse, auquel est ajoutée l'ammoniac (NH3).

Il précipite hydroxyde de tétra étain qui est séchéet calciné à 500 à 1 000 ° C pour produire du dioxyde de étain (SnO2). C'est plus tard au sol et mélangées avec dopands (chlorures in métalliques) et salle de bains chauffé pour undercut le métal pur sous forme de poudre.

Dans le but de sérigraphie, une pâte is an de la poudre.

Enfin, dans une compression de quelques microns de centaines, la pâte sérums laissée refroidir (par exemple sur un tube d'alumine ou un simple substrat).

b. télédétection Mech

toute

Changement de « conductance » dans le MOS est le principe fondamental de le "opération dans le Sensor lui-même.

Un changement de conductance un lieu lorsque se produit une interaction avec un gaz, la conductance variant selon la concentration du gaz lui-même.

Capteurs d'oxyde métallique tombent dans deux types [2] :

1. type n (oxyde de zinc (ZnO), dioxyde de étain (SnO2), l'oxyde de fer (III) de dioxyde de titane (TiO2) (Fe2O3).

p-type (oxyde de nickel (Ni2O3), oxyde de cobalt (CoO).

Le type répond n One à « réduire » gaz, tandis que le type p répond aux vapeurs « désinfectants ».

Opération (type n) [2] :

Comme le courant appliqué entre les deux électrodes, par le biais de « l'oxyde métallique », l'oxygène dans le début de l'air à réagir avec la surface et à accumuler sur la surface du Sensor, par conséquent « piégeage des électrons libres sur la surface de la bande de conduction » [2].

De cette façon, la conductivité électrique diminue à mesure que la résistance à l'augmentation de ces zones en raison de d'un manque de transporteurs (p. ex. augmentation de résistance au courant), qu'il y aura un « obstacles potentiels » entre les grains (particules) eux-mêmes.

Lorsque le Sensor exposés à la réduction des gaz (p. ex. CO) puis de la baisse de la résistance, comme gaz faut réagissent avec l'oxygène, et par conséquent, un électron sérums publié.

Par conséquent, la libération de l'électrsur augmenter la conductivité qu'il reported « les obstacles néanmoins » et laisser les électrons à commencer à débit [2].

Opération (type p) :

D'oxydation colorante gaz (p. ex., O2, NO2) public faut les électrons de la surface du Sensor, et par conséquent, à la suite de cette charge transporteurs 10,1 will be.

capteurs de limitation de MOS c.

[4]

1.

Sélectivité pauvre - en particulier lorsqu'un dispositif de film épais MOS est utilisé. La sélectivité pauvre peut être réduite par le dépôt d'une compression de catalyseur approprié de métaux nobles comme Pd, PT, au et Ag.

2. MOS besoin des températures élevées (environ 300 ° c) à l'opéra

t'efficacement. consommation d'énergie plue ce résultat.

3. Sensibles à l'humidité et aux composés comme l'éthanol et le CO2.

d. avantages [4]

1.

The disponibles dans une variété de types et de sensibilités.

2. Très sensible à un certain nombre de vapeurs organiques (par exemple huile).

3. Réponse rapide, the less de 10 secondes.

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Références

[1] Nagle, h. t., Schiffman, s. s., Gutierrez-Osuna, r. (1998) « le comment et le pourquoi de la

Nez électronique "IEEE Spectrum septembre 1998, volume 35, numéro 9, p. 22-34.

[2] Arsace, k., Moore, e., G.M. de Lyon, Harris, j., Clifford S "un examen des gaz

capteurs utilisés dans les applications d'electronicnose ".

(2004).

[3] Hurst, w. j., (1999) « nez électronique et sensoriel Array sur systèmes ».

Technomic Publishing Company, ISBN aucun 1-56676-780-6.

[4] Sberveglieri d., (1999 ) « Metal-oxyde Semicondictors » ASTEQ technologies pour capteurs 1999

[5] Bureau du nez (2003) « Nez II - le deuxième réseau sur la télédétection olfactif artificiels ».