سنسورهای آالينده هاسنسورهای آالينده ها

علوی مرجان علوی سيده مرجان سيده

ابونبی ابونبی آرينا آرينا

فهرستفهرست

ها وآالينده گازها ها انواع وآالينده گازها انواع ها آالينده تشخيص ها روشهای آالينده تشخيص روشهای کاربردها و کاتالیست کاربردها روش و کاتالیست روش کاربردها و نازک الیه کاربردها سنسور و نازک الیه سنسور کاربردها و قرمز مادون کاربردها روش و قرمز مادون روش کاربردها و کاربردها نانوتیوب و نانوتیوب کاربردها و الکتروشیمیایی کاربردها روش و الکتروشیمیایی روش

The main air pollutantsThe main air pollutants

Co(carbon monoxide)Co(carbon monoxide)

Nox (nitrogen oxides)Nox (nitrogen oxides)

H2SH2S

O3O3

LeadLead

ParticulateParticulate

ToxicToxic

AsbestosAsbestos

گازها گازها انواع انواع

CombustibleCombustible

و … استیلن و بوتان و … متان، استیلن و بوتان متان، ToxicToxic

هیدرو سولفید و کربن هیدرو مونوکسید سولفید و کربن و …ژژمونوکسید و …ن ن AsphyxiantAsphyxiant

هیدرو سیانید با هیدرو مسمومیت سیانید با ن …ن …ژژمسمومیت

گازهای سمی و حدود آنها در گازهای سمی و حدود آنها در واحدهای غلظتواحدهای غلظت

TWA (Time Weightead Average Concentration)TWA (Time Weightead Average Concentration)مشخص زمان یک در متوسط مشخص غلظت زمان یک در متوسط غلظت

LTELLTEL) ) Long Term Exposure Limit)Long Term Exposure Limit)گرفتن، قرار معرض در مدت ترین طوالنی گرفتن، حد قرار معرض در مدت ترین طوالنی حد

کاری ساعته هشت دوره یک برای قبول قابل کاری غلظت ساعته هشت دوره یک برای قبول قابل غلظتهیدرو ) سولفید هیدرو ) برای سولفید ( (10ppm10ppmن ن ژژبرای

STELSTELگرفتن، قرار معرض در مدت کوتاهترین گرفتن، حد قرار معرض در مدت کوتاهترین حد

. کاری ای دقیقه ده دوره یک برای قبول قابل .غلظت کاری ای دقیقه ده دوره یک برای قبول قابل غلظت)) ppb), ppb), ))ppmppm((, , ))mg/m3mg/m3((

گاز سنسورهای گاز انواع سنسورهای انواع

کاتالیستی کاتالیستی سنسور سنسور قرمز مادون قرمز سنسورهای مادون سنسورهایی ی ژژتکنولوتکنولوCHEMCASSETTECHEMCASSETTEميايی mميايیالکتروش mالکتروش نازک الیه نازک سنسورهای الیه سنسورهای

سنسورها انواع سنسورها مقایسه انواع مقایسه

معایب مزایا کاربرد تکنیک

کالیبراسیون به نیازمنظم

گزاری سرمایهگرانقیمت

بودن سمی امکانکاتالیست

پایین قیمتاثر مطمئن ثبت

اشتعال گازهایزا

کاتالیست)مجاورتی(

زیاد اولیه قیمت پاسخ سرعتنگهداری هزینه

پاییندار محافظ

اشتعال گازهایزا

قرمز مادون

کالیبراسیون به نیازمحدود عمرمحافظ بدون

دقیقتر و خاصهادیها نیمه از

صفر در ثباتمطمئن پاسخ

سمی گازهای سلول الکتروشیمیایی

کاتاليست کاتاليست سنسورهای گازهای سنسورهای تشخيص برای استفاده گازهای قابل تشخيص برای استفاده قابلCo,NOXCo,NOX

دو به توان می را هادیها دو نیمه به توان می را هادیها نیمه

ونیمه ذاتی هادیهای نیمه ونیمه دسته ذاتی هادیهای نیمه دستهیا فلزی اکسید یا هادیهای فلزی اکسید هادیهای

یا ) روی اکسید فلزی یا ) سولفید روی اکسید فلزی سولفید )... آهن اکسید یا قلع اکسید ...( دی آهن اکسید یا قلع اکسید دی

. کرد .تقسیم کرد تقسیم مجاورت در و دما به توجه مجاورت با در و دما به توجه با

هادی نیمه الکتریکی هدایت هادی گاز نیمه الکتریکی هدایت گاز(. اکسپ شود می .)بیشتر اکسپ شود می شبکه ژژبیشتر شبکه ن ن

می بیرون جامد سطح از می را بیرون جامد سطح از رااکسپ خالی جای یک و اکسپ آورد خالی جای یک و ن ن ژژآورد

در است الکترون دهنده در که است الکترون دهنده که. ماند می باقی .شبکه ماند می باقی شبکه

گری انتخاب در موثر :شرایط

تراوا • نیمه غشای

دما•

کاتالیست • ماده نوع

کربن مونوکسید سنسور کربن ساخت مونوکسید سنسور ساخت

کاتالیستکاتالیست

سنسور سنسور قرص قرص

Catalytic converters:Catalytic converters:)NOX and CO()NOX and CO(

Conditions of high_pressure and high_temperature Conditions of high_pressure and high_temperature exist in an engine are conductive for the formation exist in an engine are conductive for the formation of oxides of nitrogen.of oxides of nitrogen.

The temperature of bulk gas oxidation and The temperature of bulk gas oxidation and reduction of hydro carbon gases ,carbon monoxide reduction of hydro carbon gases ,carbon monoxide and nitric oxide gas is about 600 to 700 c.the and nitric oxide gas is about 600 to 700 c.the temperature of exhaust gases in the exhaust temperature of exhaust gases in the exhaust system is lower.system is lower.

The catalytic converter oxidizes and reduces all The catalytic converter oxidizes and reduces all three pollutant gases at lower temperature three pollutant gases at lower temperature because of the catalytic chemical reaction.it because of the catalytic chemical reaction.it becomes effective in the temperature range becomes effective in the temperature range between 250-300 c.between 250-300 c.

The converter is filled with a The converter is filled with a monolithic substrate coated with monolithic substrate coated with small amounts of platinum and small amounts of platinum and palladium .palladium .

Through a catalytic action ,a Through a catalytic action ,a chemical change converts co and chemical change converts co and hydro carbon in to carbon mono hydro carbon in to carbon mono oxide and water.(two way convertor0oxide and water.(two way convertor0

هادی نیمه هادی سنسورهای نیمه سنسورهاینازک الیه نازک سنسورهای الیه سنسورهای

اکسی جذب اکسی با جذب توسط ژژبا هادی نیمه توسط ن هادی نیمه COCOن. کند می تغییر هادی نیمه .مقاومت کند می تغییر هادی نیمه مقاومت

می انجام واکنش این خاصی دمای یک می در انجام واکنش این خاصی دمای یک در) پذیری) انتخاب (شود پذیری) انتخاب شود

دمای برای مدار دمای یک برای مدار .400400یک پل مدار برای یکی .و پل مدار برای یکی و

قرمز مادون قرمز سنسورهای مادون سنسورهای

Infrared Gas SensorInfrared Gas Sensor

از استفاده با تشخیص سنسور از چند استفاده با تشخیص سنسور چندقرمز مادون قرمز امواج مادون امواج

مادون سنسور از استفاده مادون مزایای سنسور از استفاده مزایایقرمزقرمز

MEMS Optical (Infrared) Gas SensorMEMS Optical (Infrared) Gas Sensor Quick LinksQuick Links

Detector, Emitter, and Filters on a Single Detector, Emitter, and Filters on a Single Chip Chip

NO Interference from other gases NO Interference from other gases NO Poisoning from contact with gases NO Poisoning from contact with gases Convenient 4-pin interface Convenient 4-pin interface Low power operation (even lower in Low power operation (even lower in

"sleep" mode) "sleep" mode) Intrinsically safe design Intrinsically safe design

قرمز مادون سنسورهای قرمز کاربردهای مادون سنسورهای کاربردهای

برگشتی و رفت روش با گاز و نفت خطوط برگشتی در و رفت روش با گاز و نفت خطوط درشود می جذب خاص موج طول شود یک می جذب خاص موج طول یک

نانوتیوب نانوتیوب سنسور سنسور

Ion BeamIon Beamتابع تیوب درون مولکول حرکت سرعت است خالء لوله تابع درون تیوب درون مولکول حرکت سرعت است خالء لوله درون

. است .جرمش است مولکولهای جرمش تعداد تابع شده گیری اندازه مولکولهای جریان تعداد تابع شده گیری اندازه جریان. است .گاز است گاز

high resolutionhigh resolution

جنگ زمان در خردل گاز تشخیص جنگ برای زمان در خردل گاز تشخیص ((20kg,6kg20kg,6kg))برای نباتی آفات نباتی سم آفات سم گاز صورت به گاز مواد صورت به مواد هروئین هروئین

برای الکتروشیمیایی برای سنسورهای الکتروشیمیایی سنسورهایهیدرو سولفید هیدرو تشخیص سولفید ننژژتشخیص

Sure cell sensorsSure cell sensors

H2S(L) H2S(L)

H2S(M) H2S(M)

H2S(H) H2S(H)

Micro cell sensorsMicro cell sensors

سلول یک سلول خصوصیات یک خصوصیاتالکتروشیمیاییالکتروشیمیایی

نباشد نباشد سمی سمی باشد باشد تکرارپذیر تکرارپذیر پذیری پذیری انتخاب انتخاب باشد پایدار شیمیایی باشد ماده پایدار شیمیایی ماده نکند خطر ایجاد صنعتی محیط نکند در خطر ایجاد صنعتی محیط در استفاده استفاده سادگی سادگی

های نکاتنکات سنسور با رابطه در های مهم سنسور با رابطه در مهمالکتروشیمیاییالکتروشیمیایی

اس ييييتغتغ غلظت اس رات غلظت محدوده ييرات در محدوده د در تاث 77تا تا 44د تاث موالر پتانس ييررييموالر پتانس در ل ل ييدر.H2SH2Sش ش يياکسااکسا .ندارد ندارد

. داد نخواهد تغییر را سنسور عملکرد آب .جذب داد نخواهد تغییر را سنسور عملکرد آب جذب اکسایش اکسایش H2SH2S پتانسیل پتانسیل در ولت 10501050تا تا 900900در ولت میلی میلی

کند می تولید را جریان کند بیشترین می تولید را جریان ..بیشترین نیترو ازون ترکیبات به طال الکتروکاتالیز با نیترو سنسور ازون ترکیبات به طال الکتروکاتالیز با سولفور ژژسنسور و سولفور ن و ن

: دهد می :جواب دهد می جوابHCN,SO2,H2S,O3,HNO3,HONO,NO,NO2HCN,SO2,H2S,O3,HNO3,HONO,NO,NO2

- اکسی کربن ترکیبات به اینها بر عالوه پالتین الکتروکاتالیز با -سنسور اکسی کربن ترکیبات به اینها بر عالوه پالتین الکتروکاتالیز با ن ن ژژسنسور.COCOمانند مانند دهد می جواب نیز الکل و فرمالدئید ،. دهد می جواب نیز الکل و فرمالدئید ،

گالس فایبر گالس جداکننده فایبر جداکننده تفلونی تراوای نیمه تفلونی غشای تراوای نیمه غشای

ساخته حسگر پاسخ دامنه و حساسیت ساخته بررسی حسگر پاسخ دامنه و حساسیت بررسیشدهشده

رق فالکس رق روش فالکس ساز ييروش ساز ق Exponential Exponential ) )يييينما نما ييقDilutionDilution ) )

C=C0exp(-qt/v)C=C0exp(-qt/v)

C=m/vC=m/v

∫∫dc/c= dc/c= ∫∫q/v dtq/v dt

Sensitivity: 4.1401 uA/ppm H2SSensitivity: 4.1401 uA/ppm H2S ppm H2S =Signal/4.1401-4.054ppm H2S =Signal/4.1401-4.054

الکترو روش بهسازی الکترو مدارهای روش بهسازی مدارهایشیمیاییشیمیایی

Available Gas DetectorsAvailable Gas Detectors