[实用新型]电化学球型纳米传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电信号的传感器，尤其涉及气敏电化学纳米传感器。 

背景技术

气敏传感器是一种检测特定气体的传感器，主要包括半导体气敏电信号传感器和接触燃烧式气敏传感器，其中用的最多的是半导体气敏电信号传感器。主要用作一氧化碳气体的检测、瓦斯气体的检测、煤气的检测、氟利昂的检测、呼气中乙醇的检测、人体口腔口臭的检测和化工生产中气体成分的检测与控制等。半导体气敏传感器将气体种类及其与浓度有关的信息转换成电信号，根据这些电信号的强弱就可以获得与待测气体在环境中的存在情况有关的信息，从而可以进行检测、监控、报警；还可以通过接口电路与计算机组成自动检测、控制和报警系统。 

半导体气敏电化学信号传感器是利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变化这一机理来进行检测的。某些氧化物半导体材料如SnO₂、ZnO、Fe₂O₃、MgO、NiO、BaTiO₃等都具有气敏效应。半导体气敏元件有N型和P型之分。N型在检测时阻值随气体浓度的增大而减小；P型阻值随气体浓度的增大而增大。如SnO₂金属氧化物半导体气敏材料，属于N型半导体，在200～300℃温度它吸附空气中的氧，形成氧的负离子吸附，使半导体中的电子密度减少，从而使其电阻值增加。当遇到有能供给电子的可燃气体(如CO等)时，原来吸附的氧脱附，而由可燃气体以正离子状态吸附在所述金属氧化物半导体表面；氧脱附放出电子，可燃性气体以正离子状态吸附也要放出电子，从而使氧化物半导体的电子密度增加，电阻值下降。当可燃性气体不复存在了，金属氧化物半导体又会自动恢复氧的负离子吸附，使电阻值再升高到初始状态。这就是半导体气敏元件检测可燃气体的基本原理。目前国产的气敏元件有2种。一种是直热式，加热丝和测量电极一同烧结在金属氧化物半导体管芯内；另一种是旁热式，以陶瓷管为基底，管内穿加热丝，管外侧有两个测量极，测量极之间为金属氧化物气敏材料，经高温烧结而成。直热式消耗功率大，稳定性较差，故应用逐渐减少。旁热式性能稳定，消耗功率小，而以陶瓷管为基底，存在着样品载气的流径的死体积大、目标检测物与半导体材料表面接触不充分的缺点，从而使分辨率及 检测灵敏度有局限性。 

发明内容

本实用新型的提出，旨在解决现有技术所存在的缺点，提供一种结构简单、以空气为载气、运行成本低、可缩短检测时间、具有良好的稳定性及重现性、较高的检测效率及精密度的半导体氧化物电化学信号球型纳米传感器。 

本实用新型的技术解决方案是这样实现的： 

一种电信号球型纳米传感器，其特征在于：包括球型石英管，其中套装陶瓷加热球和/或石英加热球，所述加热球与球型石英管之间保持一定的空隙，并与球型石英管上的进样口及放空口相通；所述加热球中间固装电阻丝，且通过球型石英管壁与加热电源连接；加热球的对应位置上装有检测电极I、II，检测电极I、II及加热球的表面上均涂覆纳米材料层，所述检测电极I、II通过导线引出石英管外，经电流表与PC机相连接。 

所述的纳米材料层由氧化锡SnO₂、氧化锌ZnO、三氧化二铁Fe₂O₃、氧化镁MgO、氧化镍NiO、钛酸钡BaTiO₃中的一种组成。 

所述的球型石英管的内径为Φ10～Φ30mm，所述陶瓷加热球和/或石英加热球的直径为Φ6～26mm，二者之间的腔隙为2～4mm。 

与现有技术相比较，本实用新型的优点表现在： 

1.结构简单，合理，减少了流径的死体积，提高了检测效率； 

2.以空气为载气，检测时间短，运行成本低； 

3.具有良好的稳定性和重现性，提高了检测精度。 

附图说明

本实用新型有附图1幅，其中： 

图1是本实用新型结构示意图。 

在图中：1、球型石英管，2、进样口，3、放空口，4、陶瓷或石英加热球，5、电阻丝，6、加热电极I，7、加热电极II，8、纳米材料层，9、检测电极I，10、检测电极II，11、电流表，12、测试电源。 

具体实施方式