گرادیان دما گاز ریزآرایه سنسور

گرادیان دما گاز ریزآرایه سنسور – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه متالورژی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

تاثیر گرادیان دما بر روی قدرت تشخیص گاز ریزآرایه سنسور ورق نازک اکسید- فلز

خلاصه

این مقاله نتایج مربوط به تاثیر تغییرات دمای عملکرد ناهمگن فضایی بر روی قدرت تشخیص گاز یک ریزآرایه سنسور- گاز را بررسی می‌کند که بر اساس لایه نازک S_nO₂  بکار گرفته شده در دماغه الکترونیکی سیستم KAMINA می‌باشد. در این خصوص، سه توزیع متفاوت دمایی بر روی زیرلایه مربوطه مورد بررسی قرار می‌گیرند: توزیع دمای تقریبا همگن و دو گرادیان دمایی تقریبا مشابه °c/mm3/3 و °c/mm7/6، که در طول اجزای سنسور آرایه اعمال شده است. قدرت تشخیص گاز این ریزآرایه توسط فاصلهMahalannobis  در سیستم مختصات LDA (آنالیز تشخیص خطی) بین کلاسترهای داده بدست آمده از طریق واکنش ریزآرایه به چهار عنصر بخارشونده مقصد، اتانول، استن، پروپانول و آمونیاک، مورد بررسی قرار گرفت. نشان داده شده است که کاربرد گرادیان دمایی قدرت تشخیص گاز ریزآرایه را تا ۳۵% افزایش می‌دهد.

کلمات کلیدی: دماغه الکترونیکی، ریزآرایه سنسور گاز، ورقه نازک اکسید فلز.

گرادیان دما گاز ریزآرایه سنسور

مقدمه

تقاضاهای روزافزونی برای دستگاههای ساده‌ای که قادر به تقسیم‌بندی و تشخیص گازهایی که معمولا بودار یا معطر هستند وجود دارد[۱]. کاربردهای زیادی برای دستگاه‌های بویایی اکترونیکی هم در زندگی روزمره و هم در صنعت وجود دارد. مثلا کنترل کیفیت صنایع غذایی، امنیت و اطمینان آنالیز هوای محیط، کیفیت هوای داخلی یک ساختمان، مراقبت‌های بهداشتی، تشخیص‌های پزشکی و اهداف دارویی [۲]. اخیرا برای آنالیز گازهای شیمیایی می‌توان به خوبی از دماغه ‌های الکترونیکی استفاده کرد و مهم نیست که حس بویایی انسان آن گازها را تشخیص می‌دهد یا نه [۳].

 توسعه سیستمهای دماغه الکتریکی (e-nse) در ابتدا بر محور مطالعه آرایه حسگر‌های گاز با اصول عملیاتی مختلف، تمرکز داشت. پیچیدگی، بزرگی اندازه، هزینه زیاد این دستگاهها به طور عمده‌ای کاربرد آنها را محدود می‌کند. اما پیشرفت‌ها در فناوری‌های میکرو امکان طراحی دماغه ‌های الکترونیکی را روی یک بورد کوچک فراهم کره است [۷-۵]. چنین دستگاههایی، مزایای قابل ملاحظه‌ای در مقایسه با دماغه ‌های الکترونیکی معمولی با ساختارهای بزرگ، دارند : هزینه کمتر، مصرف انرژی کمتر، اندازه کوچکتر و… به نظر می‌رسد که این سیستم‌های کوچک تقاضاهای بازار آینده را برای دماغه ‌های الکترونیکی، پاسخگو باشند.

…

در کار جدید اثر تغییرات دمای عملیات روی لایه نازک اکسید فلز قطعه‌بندی شده مطالعه شده است تا توان تشخیص سیستم KAMINA بهبود یابد. در این تحقیق بخارات ۴ ماده مختلف آزمایش شده‌اند : آمونیاک، اتانول، استن و پروپانول

توان تشخیص گاز این این دستگاه را بوسیله روش آنالیز تشخیص خطی (LDA) که خود یک روش دقیق برای آنالیز سیگنالهای مختلف آرایه میکرو به شمار می‌رود، مورد آزمایش قرار گرفته است.

گرادیان دما گاز ریزآرایه سنسور

آزمایش

آرایه میکروحسگر‌ گاز KAMINA (GSMA)

ساخت CSMA مورد استفاده در این آزمایش شامل ۴ مرحله است. مرحله اول رسوب فیلم حسگر‌ گاز از جنس S_nO₂=P_t توسط دستگاه الکترون‌پاشی ماگنترون r.f. با استفاده از یک صفحه مشبک‌. هدف از این کار ساخت پودر پرس شده S_nO₂ است (درجه خلوص ۹/۹۹ درصدUSA , Cerac. Corp). در مرکز قطعه هدف یک قطعه استوانه‌ای پلاتین (۹۵/۹۹ درصد خلوص، شرکت Leyboldmaterials GMbH، آلمان) قرار دارد که قطر آن mm5/5 است و به منظور استقرار فیلم S_nO₂– که دارای ۸/۰ درصد پلاتین است- به کار می‌رود. گاز الکترون‌پاشی مخلوط Ar و O₂ با نسبت ۴ به ۱ است. لایه فرعی دیگر از جنس سیلیسم به قطر in3 است که با حرارت هر دو طرف اکسایش یافته است. این روش باعث می‌شود که لایه‌های همگن برای حساسیت به گاز تشکیل شود[۸و۷]. فیلم‌های تشکیل شده با هوای داغ تمیز تحت عملیات آنیل قرار می‌گیرد. دمای این هوا ۶۰۰ درجه سانتیگرد است و ۵ ساعت برای تکمیل عملیات وقت لازم است. در مرحله بعدی الکترودهای نواری پلاتین و یک لایه عایق حرارتی با ضمانت روی فیلم در همان طرف قرار گرفتن S_nO₂ تشکیل می‌شود. طرز قرار گرفتن الکترودها در شکل (b)1 نشان داده شده است. لایه S_nO₂ به ۳۸ قسمت حسگر‌ (SS) روی سطح mm²8*4 خود، تقسیم شده است. در مرحله سوم گرم کننده‌های پلاتینی به طرف پشت لایه فرعی اضافه می‌شود شکل c1. ضمانت این گرم کننده‌ها در حد  است که خود تشکیل یک مقاومت الکتریکی چند اهمی می‌دهد. لایه‌های سیلیسمی ۳ اینچی و ۶ اینچی به ترتیب برای تحمل ۲۶ یا ۱۲۲ GSMA به کار می‌رود. بعد از قطعه‌بندی آن، هر GSMA به یک حامل ۱۲۰ پینی وصل می‌شود. (Japan , Kyocera , PGA-120) که روی لوله‌های سرامیکی قرار گرفته است (شکلa-1). برای اعمال بهتر شیب حرارتی فقط یک طرف GSAM به وسیله لوله‌ها باچسب‌سرامیک‌محکم‌‌می‌شود(Reshbond , 940 adhesive , Cotronics Co).

گرادیان دما گاز ریزآرایه سنسور

نصب، روش اندازه‌گیری و پردازش اطلاعات

نتایج ارائه شده در این مقاله بوسیله نصب اجزا به صورت شکل ۲ به دست آمده است. این نحوه نصب شرایط استفاده از دماغه ‌های الکتریکی را در هوای آزاد، شبیه‌سازی می‌کند.

گرادیان دما گاز ریزآرایه سنسور

نتیجه‌گیری

آرایه حسگر گاز (GSMA) بر اساس فیلم اکسید فلز واحد می‌باشد که از شیب دمایی برای تشخیص گازها استفاده می‌کند. بر این اساس، اثر شیب دمایی در تشخیص گازها از یکدیگر مورد بحث قرار گرفته است. از پاسخ آرایه در شرایط دمایی یکنواخت و شرایط داشتن دو شیب دمایی مختلف °c/mm3/3 و °c/mm7/6 برای بخارات اتانول، استون، پروپانول و آمونیاک، اطلاعات زیادی به دست آمده است که این اطلاعات با روش ”آنالیز تشخیص گازها در آرایه، که در LDA به صورت فاصله Mahalanobis نشان داده می‌شود. با شیب دمایی °c/mm 7/6 تا حدود ۳۵% در مقایسه با حالت بدون شیب دمایی قابل بهبود است. نتایج ثابت می‌کنند که توزیع غیر یکنواخت دمای عملیات کمک زیادی به قدرت تشخیص گاز توسط آرایه می‌نماید. از آنجا که مواد مختلف خواص متفاوت دیگری دارند در اجزای حسگر‌ آرایه می‌تواند به آرایه قابلیت انتخاب و تشخیص بدهد. در تحقیقات بعدی نتایج را باید برای مواد دیگر تعمیم داد و قدرت تشخیص گازها توسط آرایه KAMINA را با زیاد کردن شیب دمایی، بهبود بخشید.