پایان نامه رایگان درباره مشاهده و فرایند

نتایج اندازه‏گیری‏های حسگری برای گاز H2S:
Widget not in any sidebars

شکل 2-3 منحنی‏های پاسخ دینامیک را برای حسگر گازی نانو ذرۀ NiO بازپخت نشده برای غلظت‏های مختلف H2S در دمای اتاق نشان می‏دهد. مشاهده ‏شد که با افزایش غلظت گاز پاسخ حسگر نیز افزایش یافت.
شکل 2-3: منحنی‏های پاسخ دینامیک برای حسگر گازی نانو ذرۀ NiO بازپخت نشده، در غلظت‏های مختلف H2S در دمای اتاق ]65[
شکل 2-4 نمودار پاسخ حسگر بر حسب غلظت H2S را در دمای اتاق برای حسگرهای گازی نانو ذره NiO بازپخت شده در دماهای مختلف (100، 200، 300 و °C 400) نشان می‏دهد. نتایج به وضوح نشان دادند که حتی کمترین غلظت H2S (ppm 5) می‏تواند توسط این حسگر با 8/1S> آشکار شود که مقدار پاسخ قابل قبولی برای همۀ حسگرها است.
شکل 2-4: پاسخ حسگر بر حسب غلظت H2S را در دمای اتاق برای حسگرهای گازی نانو ذره NiO بازپخت شده در دماهای مختلف ]65[
بررسی دقیق‏تر منحنی‏های پاسخ (شکل 2-5) نشان داد که در غلظت‏های پایین H2S (ppm 5 وppm 10)، با افزایش دمای بازپخت پاسخ حسگر افزایش یافت. علت این امر را نمی‏توان به وسیلۀ افزایش اندازۀ دانه‏ها توضیح داد چون تا دمای °C 300 اندازۀ دانه‏ها تغییر چندانی نمی‏کند. علت این امر را می‏توان این‏گونه توضیح داد که چون در دمای اتاق آهنگ واکنش بین مولکول‏های H2S و NiO پایین است در غلظت‏های پایین فیلم نانو ذرۀ NiO به تعداد کافی جایگاه فعال برای واکنش با مولکول‏های H2S دارد که این امر منجر به افزایش پاسخ حسگر در غلظت‏های پایین می‏شود.
شکل 2-5: پاسخ حسگر برحسب دمای بازپخت برای حسگرهای گازی نانو ذرۀ NiO در غلظت‏های مختلف H2S در دمای اتاق ]65[
در غلظت‏های بالای ppm 10، با افزایش دمای بازپخت تا °C 300، پاسخ حسگر افزایش یافت. ولی در دمای بازپخت °C 400، پاسخ حسگر کاهش یافت. علت این امر را می‏توان این‏گونه توضیح داد که در دمای بازپخت °C 400 به خاطر افزایش اندازۀ دانه، نسبت سطح به حجم کاهش می‏یابد و در نتیجه تعداد جایگاه‏های فعال نیز کاهش می‏یابد. با افزایش غلظت H2S از ppm 20 به بالا، تغییر چندانی در پاسخ حسگر مشاهده نشد و حالت اشباع اتفاق افتاد (شکل 2-4) به این معنی که همۀ جایگاه‏های فعال موجود در فیلم‏های نانو ذرۀ NiO با مولکول‏های H2S واکنش داده‏اند و با افزایش غلظت H2S دیگر جایگاه‏های فعالی برای واکنش با مولکول‏های H2S جدید وجود ندارند.
پارامتر مهم دیگر در حسگرهای گازی یافتن دمای کار حسگر است. برای این منطور دما را با گام‏های °C 5/12 با شروع از دمای اتاق تا دمای °C 325 افزایش دادند. برای هر فیلم حسگر نانو ذرۀ NiO معین، به منظور پرهیز از اصلاحات ساختاری مواد، دمای نهایی را پایین‏تر از دمای بازپخت آن نگه داشتند.
شکل 2-6 نمودار پاسخ حسگر را بر حسب دما برای ppm 10 گاز H2S برای حسگرهای گازی نانو ذرۀ NiO بازپخت شده در دماهای مختلف نشان می‏دهد. از این نمودار، دمای کار °C 150 برای فیلم‏های بازپخت شده در دمای 300 و °C 400 به دست آمد. در حالی که دمای کار برای فیلم‏های بازپخت شده در دمای °C 200 اندکی بیشتر بود.
شکل2-6: پاسخ حسگر بر حسب دما برای ppm 10 گاز H2S برای حسگرهای گازی نانو ذرۀ NiO بازپخت شده در دماهای مختلف ]65[
شکل 2-7 نمودار پاسخ حسگر را بر حسب دمای بازپخت برای حسگرهای گازی نانو ذرۀ NiO در ppm 10 گاز H2S در دماهای کار آن‏ها نشان می‏دهد. با افزایش دمای بازپخت، پاسخ حسگر افزایش یافت.
شکل 2-7: پاسخ حسگر بر حسب دمای بازپخت برای حسگرهای گازی نانو ذرۀ NiO در ppm 10 گاز H2S در دماهای کار آن‏ها ]65[
همان‏طور که در شکل 2-8 نشان داده شده برای غلظت‏های بالای ppm 30 هیچ حالت اشباع در فیلم حسگر مشاهده نمی‏شود. برای یک فیلم نانو ذرۀ NiO بازپخت شده در دمای °C 400 با دمای کار °C 150 در غلظت ppm 30 برای گاز H2S، پاسخ بسیار بالایی در حدود 200 = S حاصل شد. نتیجه این که در دماهای بالاتر، برهم‏کنش بین مولکول‏های NiO و H2S مطلوب‏تر است. بیش‏ترین پاسخ با فیلم‏های بازپخت شده در دمای °C 400 به دست آمد که نشان دهندۀ واکنش سریع‏تر مولکول‏های NiO با مولکول‏های H2S در این دما است. علت پاسخ خیلی کم فیلم‏های NiO بازپخت نشده و بازپخت شده در دمای °C 100 این است که این حسگرها نمی‏توانند در دمای °C 150 (که دمایی بالاتر از دمای بازپخت آن‏ها است) که به نظر می‏رسد دمای بهینۀ حسگرهای نانو ذرۀ NiO برای آشکارسازی گاز H2S باشد کار کنند.
شکل 2-8: پاسخ حسگر برحسب غلظت H2S برای حسگرهای گازی نانو ذرۀ NiO بازپخت شده در دماهای مختلف در دمای کار آن‏ها ]65[
نتایج اندازه‏گیری‏های حسگری برای گاز NO2:
گاز هدف دوم، NO2 بود. شکل 2-9 نشان می‏دهد که بیشترین پاسخ (6/1 = S) در دمای اتاق، با فیلم NiO بازپخت شده در دمای °C 400 برای ppm 5 از گاز NO2 به دست آمد. در حالی که کم‏ترین پاسخ (1/1 = S) برای همان غلظت، با فیلم‏های بازپخت شده در دمای °C 200 به دست آمد. برای غلظت ppm 15 از گاز NO2، بیشترین پاسخ (2 = S) در دمای اتاق با فیلم NiO بازپخت شده در دمای °C 400 به دست آمد در حالی که کم‏ترین پاسخ (6/1 = S) با فیلم‏های بازپخت شده در دمای °C 200 به دست آمد. برای غلظت‏های بالای ppm 15، پاسخ حسگر کاهش یافت که نشان‏دهندۀ رفتار غیرعادی حسگر گازی NiO است. زیرا برای یک حسگر نرمال در غلظت‏های بالای گاز هدف، پاسخ اشباع می‏شود اما به نظر می‏رسد که NiO از این قاعده پیروی نمی‏کند.
شکل 2-9: پاسخ حسگر برحسب غلظت NO2 در دمای اتاق برای حسگرهای گازی نانو ذرۀ NiO بازپخت شده در دماهای مختلف ]65[
احتمالاً دو واکنش در رقابت با هم، پاسخ را تعیین می‏کنند که یک واکنش در غلظت‏های پایین و واکنش دیگر در غلظت‏های بالا غالب می‏شود. هنگامی که حسگر NiO در معرض غلظت‏های خیلی بالای گاز NO2 (ppm 30) قرار می‏گیرد، همۀ جایگاه‏های واکنش NiO موجود به سرعت با مولکول‏های NO2 برهم‏کنش می‏کنند و در یک زمان نسبتاً کوتاه ( min 5) پاسخ به یک مقدار بیشینه می‎‏رسد. سپس این فرایند با آزاد شدن مولکول‏های جذب فیزیکی شده دنبال می‏شود که منجر به کاهش بیشتر در پاسخ حسگر می‏شود (شکل2-10).