ПРИМЕНЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ АКУСТИЧЕСКИХ ВОЛН В ГАЗОВЫХ СЕНСОРАХ

ZASTOSOWANIE AKUSTYCZNYCH FAL POWIERZCHNIOWYCH W CZUJNIKACH GAZOWYCH

MONOGRAFIA

Wiesław Jakubik

Stan książki: NOWA

Wydawnictwo Politechniki Śląskiej

Stron: 194

Okładka: miękka

Format: B5

Nakład: 147 egz.

Wydział: Fizyka

Opis:

W pracy zawarto ogólną charakterystykę czujników z AFP, uwzględniającą istotę możliwości wykorzystania tego typu fal w czujnikach gazowych, a także podstawową metodę ich generacji i detekcji w podłożach piezoelektrycznych za pomocą przetworników międzypalczastych.

Opisano istotne cechy najczęściej stosowanych metod pomiarowych, w tym układu pomiarowego z podwójną linia opóźniającą. Przedstawiono oryginalne wyniki badań właściwości sensorowych wybranych struktur pojedynczych, dwuwarstwowych, a także prototypowych struktur wielowarstwowych.

Spis treści:

Od autora . 7

Spis oznaczeń . 8

1. Wstęp . 11

2. Czujniki gazów z AFP 15 <br> 2.1. Istota działania i cechy czujników z AFP 16

2.1.1. Istota działania czujników gazów z AFP .. 17

2.1.2. Zjawiska fizykochemiczne w czujnikach z AFP 20

2.1.3. Cechy i znaczenie czujników gazowych z AFP 21

2.2. Generacja i detekcja AFP .. 24

2.2.1. Przetwornik międzypalczasty .. 24

2.2.2. Linia opóźniająca i rezonator . 26

2.2.3. Układ oscylatora .. 28

2.3. Rodzaje czujników z AFP .. 30

2.3.1. Czujniki z AFP typu Rayleigha (SAW) . 30

2.3.2. Inne rodzaje czujników akustycznych 35

2.3.3. Podział i etapy rozwoju czujników akustycznych .. 38

2.4. Podsumowanie i porównanie czujników akustycznych 40

3. Modele teoretyczne działania czujników z AFP .. 44

3.1. Model ogólny .. 44

3.2. Podstawowe sprzężenia w czujnikach gazu .. 46

3.3. Zjawiska kinetyczne dla oddziaływania gaz - element sensorowy 48

3.4. Modele sprzężenia gaz - element sensorowy . 52

3.4.1. Tlenki metali 52

3.4.2. Ftalocyjaniny .. 55

3.4.3. Cienkie warstwy palladowe 57

3.4.4. Struktury warstwowe 59

3.4.5. Zmiana parametrów struktur sensorowych 61

3.4.6. Profile odpowiedzi czujników gazu z AFP 64

3.5. Modele teoretyczne sprzężenia element sensorowy - AFP . 67

3.5.1. Rodzaje sprzężeń .. 68

3.5.2. Zaburzenia zespolonej stałej propagacji . 70

3.5.3. Zaburzenia dla efektów mechanicznych 73

3.5.3.1. Struktury idealnie sprężyste 78

3.5.3.2. Struktury Icpkosprężystc .. 80

3.5.3.3. Struktury akustycznie grube 80

3.5.3.4. Parametr R* . 81

3.5.4. Zaburzenia dla efektu akustoclcktryczncgo .. 82

3.5.4.1. Struktury pojedyncze 82

3.5.4.2. Struktury dwuwarstwowe 87

3.5.4.3. Wykorzystanie efektu akustoelcktryczncgo 102

3.6. Podsumowanie 110

4. Melodyka badań czujników gazów z AFP .. 113

4.1. Przygotowanie modułu sensorowego z AFP 114

4.2. Metoda pomiarowa z pojedynczą linią opóźniającą 117

4.3. Metoda pomiarowa z podwójną linią opóźniającą . 118

4.4. Metoda z identyfikacją modów częstotliwości . 122

4.5. Metoda z wielokanałowymi modułami sensorowymi . 125

4.6. Metoda akustyczno - elektryczna .. 127

4.7. Stanowisko pomiarowe 129

4.7.1. Komory i przyrządy pomiarowe 130

4.7.2. Układ dozowania gazów .. 131

4.8. Zjawiska związane z metodyką badań czujników z AFP .. 132

4.8.1. Dryft termiczny 133

4.8.2. Zmiany częstotliwości 134

4.9. Podsumowanie .. 136

5. Badania wybranych struktur sensorowych z AFP . 137

5.1. Pojedyncze struktury sensorowe .. 137

5.1.1. Warstwy palladu . 137

5.1.2. Analiza oddziaływań masowo - sprężystych dla cienkich warstw Pd .. 139

5.1.3. Warstwy ftalocyjaniny miedzi (CuPc) 141

5.1.4. Warstwy tlenku wolframu (WO,) 143

5.1.5. Warstwy pojedyncze w detekcji N02 143

5.2. Struktury dwuwarstwowe .. 145

5.2.1. Struktury dwuwarstwowe typu ftalocyjanina- pallad 145

5.2.1.1. Struktury ftalocyjanina hirudina miedziowa - pallad 145

5.2.1.2. Struktury ftalocyjanina wodorowa - pallad 150

5.2.2. Struktury dwuwarstwowe typu tlenek metalu - pallad 157

5.2.2.1. Struktura NiOx - pallad . 157

5.2.2.2. Struktura WO, - pallad . 159

5.2.3. Wykorzystanie struktur dwuwarstwowych w detekcji wodoru 160

5.2.4. Struktura dwuwarstwowa naflon* - polianilina .. 161

5.3. Struktury wielowarstwowe .. 163

5.3.1. Dodatkowe warstwy polietylenu 164

5.3.2. Dodatkowa warstwa typu TPX .. 166

5.4. Wyniki badań z wykorzystaniem szybkości oddziaływania .. 170

5.5. Wyniki badań w układzie wielokanałowym .. 172

5.6. Akustyczno - elektryczne badania struktur dwuwarstwowych 175

5.7. Podsumowanie badań eksperymentalnych 178

6. Podsumowanie .. 179

Bibliografia .. 182

Streszczenie . 193