米其林传感器

相关论文发表于《应用物理快报》和《先进材料》　　美国佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)王中林教授领导的研究小组最近利用肖特基特性制备出高性能传感器——紫外光传感器和生物传感器。与传统的基于欧姆接触的传感器相比，这些传感器不仅把灵敏度提高了几个数量级，而且其反应时间和恢复时间也有数量级上的改善。这一发现为传感器的进一步发展提出了一个重要的新思路。　　传统的传感器依赖纳米线的表面效应(侧面)和气体或生物分子在表面的吸附和解吸附过程。为了提高器件对光、化学气体或生物分子的灵敏度，纳米线需要非常小，从而其表面效应能够显著。同时研究人员采用欧姆接触来降低接触电阻的影响，从而进一步突出表面效应。另外，分子在表面的吸附和解吸附是一个相对较慢的过程，这也导致相应的传感器反应时间和恢复时间较长，甚至在100秒以上，这也严重地限制了传感器的应用。　　王中林教授领导的小组深入分析比较了肖特基接触和欧姆接触的原理和特点，提出了肖特基接触也可以用于构造传感器，而且其性能可以更好。基于这一想法，他们成功研制出紫外光传感器和生物传感器，其结果分别发表于《应用物理快报》(Applied Physics Letters, 2009, 94, 191103)和《先进材料》(Advanced Materials, 2009, 21, online)。这一新型紫外光传感器不仅灵敏，其反应时间和恢复时间也有了质的飞跃。采用同样氧化锌纳米线但两端是欧姆接触的传感器在开关紫外光后恢复时间长达417秒，而基于肖特基的传感器仅仅0.8秒。利用高分子进行表面修饰后其恢复时间进一步缩短到0.02秒，从而达到了四个数量级的提高。与此相似，采用同样氧化锌纳米线但两端是欧姆接触的传感器对生物分子没有明显响应。改用肖特基后，传感器不仅有显著的响应，并且响应和恢复非常迅速。对于生物分子传感，其灵敏度提高了三到四个数量级，并能有效区分出所带电荷的正负。　　这些新型传感器的优异性能归功于肖特基接触。肖特基势垒和界面附近的内建电场对电流的传输起到关键作用，而纳米线主体和表面的影响则相对较弱。外界因素(紫外光或生物分子)可以直接影响肖特基势垒和界面附近的内建电场。这一变化可以比表面效应更为显著地调制通过传感器的电流，从而提高了器件的灵敏度。肖特基势垒和内建电场的变化和对电流的调制可以在极短的时间内完成，所以这一新型传感器拥有了基于欧姆接触的传感器无可比拟的反应和恢复时间。

转载一篇文章[url=http://www.instrument.com.cn/download/search.asp?sel=admin_name&keywords=quanbaogang]欢迎到我的资料库下载[/url][color=blue][b]纳米气敏传感器研究进展[/b][/color]１引言纳米技术是研究尺寸在０１～１００ｎｍ的物质组成体系的运动规律和相互作用以及可能的实际应用中的技术问题的科学技术［１］。纳米技术的发展，不仅为传感器提供了优良的敏感材料，例如纳米粒子、纳米管、纳米线、纳米薄膜等，而且为传感器制作提供了许多新型的方法，例如纳米技术中的关键技术ＳＴＭ，研究对象向纳米尺度过渡的ＭＥＭＳ技术等。与传统的传感器相比，纳米传感器尺寸减小、精度提高等性能大大改善，更重要的是利用纳米技术制作传感器，是站在原子尺度上，从而极大地丰富了传感器的理论，推动了传感器的制作水平，拓宽了传感器的应用领域。纳米传感器现已在生物、化学、机械、航空、军事等方面获得广泛的发展。湖南长沙索普测控技术有限公司研制成功电阻应变式纳米压力传感器，这种电阻应变式纳米膜压力传感器，测量精度和灵敏度高、体积小、重量轻、安装维护方便，是一种稳定和可靠的测量压力参数的科技创新产品。利用一些纳米材料的巨磁阻效应，科学家们已经研制出了各种纳米磁敏传感器［２］。在生物传感器中，用纳米颗粒、多孔纳米结构和纳米器件都获得了令人满意的应用［３］。在光纤传感器基础上发展起来的纳米光纤生物传感器，不但具有光纤传感器的优点，而且由于这种传感器的尺寸只取决于探针的大小，大大减小了测微传感器的体积，响应时间大大缩短，满足了单细胞内测量要求实现的微创实时动态测量［４］。 ２纳米气敏传感器的研究现状随着工业生产和环境检测的迫切需要，纳米气敏传感器已获得长足的进展。用零维的金属氧化物半导体纳米颗粒、碳纳米管及二维纳米薄膜等都可以作为敏感材料构成气敏传感器。这是因为纳米气敏传感器具有常规传感器不可替代的优点：一是纳米固体材料具有庞大的界面，提供了大量气体通道，从而大大提高了灵敏度；二是工作温度大大降低；三是大大缩小了传感器的尺寸［５］。２．１基于金属氧化物半导体纳米颗粒的纳米气敏传感器 在气敏传感器的研究中，主要方向之一是在气体环境中依靠敏感材料（例如金属氧化物半导体气敏材料以ＳｎＯ２，ＺｎＯ，ＴｉＯ２，Ｆｅ２Ｏ３为代表）的电导发生变化来制作气敏传感器。目前已实用化的气敏传感器由纳米ＳｎＯ２膜制成，用作可燃性气体泄漏报警器和湿度传感器。在这些纳米敏感材料中加入贵重金属纳米颗粒（例如Ｐｔ和Ｐｄ），大大增强了选择性，提高了灵敏度，降低了工作温度。其性能的具体改善程度与加入贵重金属纳米颗粒的晶粒尺寸、化学状态及分布有关。北京大学王远等人［６］制成一种ＴｉＯ２／ＰｔＯＰｔ双层纳米膜作为敏感材料探测氢气的气敏传感器。其敏感材料的制备方法是先在玻璃衬底上覆盖上一层由Ｐｔ纳米颗粒构成的表面氧化的多孔连续膜，其中Ｐｔ的纳米颗粒直径大约１３ ｎｍ，膜厚大约１００ ｎｍ，然后在ＰｔＯＰｔ膜上覆盖ＴｉＯ２膜，其中ＴｉＯ２纳米颗粒的直径尺寸从３４ ｎｍ到５４ ｎｍ，平均直径４１ ｎｍ。传感器的工作温度在１８０～２００ ℃，ＰｔＯＰｔ多孔膜作为催化剂使ＴｉＯ２纳米膜对氢气产生部分还原作用，从而使传感器在空气中，甚至在ＣＯ、ＮＨ３、ＣＨ４等还原性气体存在的情况下，对氢气都表现出很高的灵敏度和选择性，比较以前的钛基探测氢气的传感器有显著的提高。Ｒａüｌ Ｄìａｚ等人［７］用非电镀金属沉积法沉积Ｐｔ在ＳｎＯ２纳米颗粒的表面，结果证明这种方法对改善气敏传感器催化剂的性能有很大帮助。Ｐｔ和Ｐｄ作为两种主要的贵重金属添加物，它们与衬底有不同的相互作用，Ｐｄ倾向于嵌入纳米ＳｎＯ２晶粒中，而Ｐｔ倾向于形成大的金属颗粒团簇。与传统方法相比，用非电镀沉积法形成的催化剂的不同化学状态，为研究催化剂对气体探测机制的影响提供了一种新的方法。２．２用单壁碳纳米管制作气敏传感器碳纳米管具有一定的吸附特性，由于吸附的气体分子与碳纳米管发生相互作用，改变其费米能级引起其宏观电阻发生较大改变，通过检测其电阻变化来检测气体成分，因此单壁碳纳米管可用作气敏传感器。J．ｋｏｎｇ等人［８］用化学[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]气相[/url]沉积法在分散有催化剂的ＳｉＯ２／Ｓｉ基片上可制得单个的单壁碳纳米管，如图１（ａ）所示，两种金属被用来连接一ＳＳＷＮＴ时，形成金属／ＳＳＷＮＴ／金属结构，呈现出ｐ型晶体管的性质。气体探测试验是把ＳＳＷＮＴ样品放在一个带着电引线的密封的５００ ｍＬ的玻璃瓶中，通入在空气或者氩气中稀释的ＮＯ２（（２～２００）×１０－６）或者ＮＨ３（０１％～１％），流速７００ ｍＬ／ｍｉｎ。检测ＳＳＷＮＴ的电阻变化，得到的Ｉ／Ｖ关系曲线如图１（ｂ）和（ｃ）所示，在ＮＨ３气氛中其电导可减小两个数量级，而在ＮＯ２气氛中电导可增加３个数量级。其工作机理是半导体单壁碳纳米管在置于ＮＨ３气氛中时，使价带偏离费米能级，结果使空穴损耗导致其电导变小；而在ＮＯ２气氛中时，使价带向费米能级靠近，结果使空穴载流子增加从而使其电导增加。由于金属／ＳＳＷＮＴ／金属结构类似于空穴作为主要载流子的场效应管，所以在源极和漏极之间的电压一定时，电流随着栅极电压增大而减小（如图２所示）。图２中，ｂ曲线是未通入任何气体的栅电压电流关系曲线，曲线ａ和ｃ的栅电压电流关系曲线分别是ＮＨ３和ＮＯ２气氛中测得的。未通入任何气体时，在栅电压为０ Ｖ时，电流是１５ μＡ，若通入有ＮＨ３的气氛中时，电流则几乎变为０ Ａ。那么，如果测ＮＨ３气，我们就将初始栅电压设置在０ Ｖ，则由上图可知样品的电导将减小两个数量级。若测ＮＯ２气体，先将栅电压设置在＋４ Ｖ，未通入ＮＯ２气体前则电流几乎为零，ＮＯ２通入后，电流大大增加，则其电导增加了３个数量级。这样可以使传感器在复杂的气体环境中具有选择性。

FWT系列在线密度和浓度传感器可实时在线的进行密度（浓度）检测。也可以作为监测和密度相关的如：基本密度、波美度，°API、白利糖度以及浓度百分比、质量百分比、体积百分比、比重等参数的传感器使用。FWT在线密度和浓度传感器,它可以运用于以密度为基本参数产品的过程控制或者以固体百分比或浓度百分比为参照质量控制中。典型行业包括，石油化工行业，酿酒业，食品行业，制药行业和矿物加工（如粘土，碳酸盐、硅酸盐等），具体应用于以上行业中的多产品管道中的界面检测，搅拌混合物的密度检测，反应釜终点监测，离析器界面检测，应用于很宽范围的工作温度,工作压力以及流体粘度变化 FWT在线密度和浓度传感器采用法兰插入式安装和三通螺纹安装等形式，广泛适用于管路，开阔的罐体容器和封闭的罐体容器中的介质密度检测。传感器内置温度传感器为其提供温度补偿。具有简洁的工业在线安装方式，无须特殊安装. 适用多种流体。本产品不适用于：絮状溶液(如纸浆等)。 测量原理：传感器是根据元器件振动原理而设计，叉体被稳定在固有谐振频率上。当介质流经叉体时，因介质质量的改变，引起谐振频率的变化。根据谐振频率变化来判断被测液体的密度值。介质的密度的均方根与振动频率变化量符合线性关系 。技术参数测量参数密度/温度响应时间0.5S分辨率0.5CP测量范围精度电源输出联接方式被测流体运行环境maxDC24V或DC12V0.5A1型.频率2型,RS485温度压力粘度A型0.5- 2.5 g /cc2%FS螺纹M36*1580℃40bar1000cpB型2%FS100℃40bar20000cpC型2%FS法兰180℃40bar20000cp1.输 出： 1型： 频率信号500-2000HZ （高电平5V方波 ） 2型: RS485(MODBUS-RTU)（参数：频率值和温度2 材 料： 探头316L不锈钢；壳体304或316L不锈钢3探头联结： 螺纹联接（基本型）M36×1.5mm /标准法兰联接4.内置PT100温度传感器