پایان نامه رایگان درباره شیمیایی و مقایسه


Widget not in any sidebars

برهم‏کنش گونۀ گاز احیا کننده (مانند بخار استون) با اکسیژن‏های جذب شیمیایی شده، باعث آزاد شدن الکترون‏های گیرافتاده می‏شود و در نتیجه باعث کاهش چگالی حامل‏های بار در حجم لایۀ حساس NiO می‏شود. کاهش چگالی حفره‏ها در نوار ظرفیت در لایۀ NiO باعث افزایش مقاومت حسگر در حضور گاز احیا کننده می‏شود.
به منظور مقایسۀ حساسیت حسگرها، ابتدا شرایط بهینه اعم از دمای کار وکمترین غلظت آشکارسازی شده توسط حسگر را به دست آورده، سپس این شرایط بهینه را با هم مقایسه می‏کنیم.
برای پیدا کردن دمای کار حسگرهای ساخته شده، حسگرها از دمای °C 100 تا دمای °C 350 با فاصلۀ دمایی °C 50 گرم شدند. شکل 4-6 حساسیت حسگر A به ppm 12000 بخار استون را در دماهای مختلف نشان می‏دهد. همان طور که می‏بینید ماکزیمم حساسیت در دمای °C 150 به دست آمده است.
شکل 4-6: حساسیت حسگر A به بخار استون در دماهای مختلف
شکل 4-7 حساسیت حسگر B به ppm 12000 بخار استون را در دماهای مختلف نشان می‏دهد. همان طور که می‏بینید ماکزیمم حساسیت در دمای °C 300 به دست آمده است.
شکل 4-7: حساسیت حسگر B به بخار استون در دماهای مختلف
شکل 4-8: مقایسۀ اثر دما بر پاسخ حسگر برای حسگرهای A و B
با توجه به شکل 4-8 ، افزایش دما باعث افزایش حساسیت می‏شود و اثر این افزایش حساسیت درحساسیت حسگر A مشهودتر است زیرا NiO خالص (بدون آلایش) یک گاف نواری پهن مستقیم ev 4-5/3 دارد ورسانندگی نوع p کم نشان می‏دهددر حالی که مقاومت ویژه آن به وسیلۀ آلایش با ناخالصی‏های تک ظرفیتی مانند لیتیم (Li) کاهش می‏یابد.
بسیاری از گازهای مورد مطالعه مانند استون، به راحتی روی سطح اکسید فلز در دماهای کار بالا تجزیه می‏شوند و شاهد تغییرات غلظت گاز مورد نظر در مواد اکسید فلز خواهیم بود. در نتیجه غلظت گاز مورد نظر بر روی سطح لایه، بسیار کمتر از غلظت آن در اتمسفر بیرون است. یک مسیر کوتاه‏تر برای پخش گاز، افزایش غلظت گاز روی سطح و در نتیجه حساسیت بهتر برای حسگر است. در شکل‏های 4-9 ، 4-10 و 4-11 اثر غلظت گاز هدف بر حساسیت هر دو حسگر A و B در دمای کار مربوطه نشان داده شده است. مشاهده می‏شود که در حسگرهای مقاومتی با افزایش غلظت گاز هدف تا یک غلظت آستانه، حسگر به حالت اشباع رسیده ( یعنی همۀ جایگاه‏های فعال موجود در سطح فیلم حسگر با مولکول‏های گاز هدف واکنش داده‏اند) و پس از آن با افزایش غلظت گاز حساسیت حسگر تغییر قابل توجهی نخواهد کرد.
شکل 4-9: نمودار حساسیت بر حسب غلظت برای حسگرهای A و B در دماهای کار مربوطه
شکل 4-10: حساسیت حسگر A به غلظت‏های مختلف بخار استون در دمای کار °C 150
شکل 4-11: حساسیت حسگر B به غلظت‏های مختلف بخار استون در دمای کار °C 300
4-4-1 زمان پاسخ وبازیابی حسگر لایه‏های نازک NiO سنتز شده به روش اسپری پایرولیزیز
زمان پاسخ و بازیابی برای هر دو حسگر ساخته شده محاسبه شده است. مطابق شکل 4-12 زمان پاسخ حسگر A نسبت به ppm 4000 بخار استون در دمای کار °C 150، 50 ثانیه است. زمان بازیابی برای این حسگر 5 دقیقه به دست آمده است.
شکل 4-12 زمان پاسخ وبازیابی حسگر A نسبت به ppm 4000 بخار استون در دمای کار °C 150
با توجه به شکل 4-13 زمان پاسخ وبازیابی برای حسگر B نسبت به ppm 4000 بخار استون به ترتیب 150 ثانیه و 12 دقیقه به دست آمده است.
شکل 4-13 زمان پاسخ وبازیابی حسگر B نسبت به ppm 4000 بخار استون در دمای کار °C 300
از مقایسۀ زمان پاسخ و بازیابی برای حسگرهای A و B، نتیجه می‏گیریم که آلایش فیلم‏های NiO با لیتیم زمان پاسخ و بازیابی حسگر را به مقدار قابل توجهی کاهش می‏دهد.
4-5 بحث و نتیجه‏گیری