Наведено результати математичного моделювання напівпровідникових сенсорів газу, температури та сонячних елементів, що грунтуються на класичних уявленнях про природу електронних станів на ідеальній та реальній поверхнях напівпровідникових бінарних сполук типу оксдів металів. Розглянуто питання аналізу та синтезу відповідних технічних об'єктів на базі отриманих математичних моделей. Висвітлено феноменологічну модель системи газ - напівпровідник. Проаналізовано статичну характеристику напівпровідникових сенсорів газу. Викладено методики розрахунку основних електрофізичних характеристик матеріалу чутливого елемента. Визначено інформативні параметри масопереносу в системі плоскі пластини - одновимірне наближення. Зроблено системний структурний аналіз лінії вимірювального перетворення інформативного параметра вхідного сигналу; аналіз і синтез сенсорів у наближенні концепції Хауффе.

Завдання математичного відображення фізико-хімічних процесів, що лежать в основі функціонування, наприклад, металоокисних високотемпературних сенсорів концентрації газу, вимагає для свого вирішення застосувати та узгодити між собою: теорію Шотткі, Вагнера, Крьогера та інших, яка описує статику системи "газ - бінарна сполука" в стані термодинамічної рівноваги; теорію електронних процесів на поверхні напівпровідника Ф.Ф.Волькенштейна та доповнюючі напівемпіричні енциклопедичного характеру роботи С.Р.Моррісона; теорію поверхневих нерівноважних процесів в напівпровіднику О.В.Саченка; теорію Гаррета-Браттайна, а також їх послідовників, які робили спроби екстраполяції цієї класичної праці на більш широкий клас задач традиційного курсу фізики напівпровідників. В роботі викладено варіант узагальнення перерахованих концепцій для математичного обгрунтування процесів перенесення речовини та заряду в гетерогенній системі "газ - бінарний окисел - основа", який базується на системному підході до розробки математичних моделей фізичних об'єктів. Додатково розглянуто ряд суміжних питань.

Розглянуто моделювання термодинамічних процесів у фізико-хімічному реакторі, в якому утворюється озон із субстрактних газів (кисню, повітря) за температур, значно менших, ніж 273 К. Одержано розподіл температур у цих газах.

Рассмотрено аномальное разделение газовой смеси в стационарных условиях. Получен коэффициент разделения как функция потока. Показана возможность управления процессом обогащения. Определена критическая концентрация выделяемого вещества, например фреона-12, ниже которой выделение невозможно.

Проиллюстрированы высокая чувствительность и избирательность газовых сенсоров пассивного типа на основе соединений TCNQ. Проведен сопоставительный анализ отклика сенсора на действие различных газов и паров воды. Показано, что амплитуда отклика и параметры быстродействия в среде газа, выдыхаемого человеком, более чем на 1 - 2 порядка превышают соответствующие уровни сигналов при воздействии других агентов. Это свидетельствует о высокой чувствительности исследованных сенсоров по отношению к данной биологической среде.

Разработана конструкция индикаторных фильтров для газовых сенсоров и показаны преимущества использования таких фильтров при сенсорном анализе многокомпонентных газовых смесей. Приведена таблица с указанием основных характеристик индикаторных адсорбентов, с помощью которых можно выбрать адсорбент, наиболее пригодный для решения конкретной аналитической задачи.

Изложена методика обобщенного анализа технологических атмосфер типа H - O - C - (Cграф). Методика основана на однозначной зависимости равновесных свойств технологических атмосфер и соотношений между количествами элементов, образующих технологические атмосферы. Такой подход позволяет определять восстановительно-окислительные и углеродные потенциалы произвольных газовых смесей. Рассмотрены общие закономерности углеродообмена. Методику можно широко использовать при решении практических задач.

На основе производных TCNQ созданы и с успехом применены сенсоры активного типа для анализа выдыхаемого газа. При изготовлении новых сенсоров создана мезоскопическая микроконтактная мультиструктура, благодаря чему достигнута высокая чувствительность и селективность. Предложены характеристические параметры отклика для установления его корреляций с состоянием организма.

Розглянуто фізико-хімічні властивості адсорбційно-напівпровідникових сенсорів газів. Показано зв'язок цих властивостей з механізмом гетерогенно-каталітичних реакцій, що відбуваються на поверхні сенсора. Окреслено перспективи застосування сенсорів у газоаналітичних приладах.

Індекс рубрикатора НБУВ: Г48-3

Рубрики:

Газовий аналіз

Шифр НБУВ: Ж26988 Пошук видання у каталогах НБУВ 

С помощью многоэлементного интерференционного калориметрического газового сенсора исследованы газочувствительные, селективные и регенеративные свойства пленок трет-бутил-каликс[5,6,8]аренов и трет-бутил-тиакаликс[4]арена к ряду органических аналитов. Установлено, что пленки разных типов каликсаренов обладают существенно различной чувствительностью к используемому набору аналитов, что можно использовать для создания оптоэлектронной калориметрической системы распознавания химических образов органических веществ. Показано, что пленки каликсаренов имеют хорошую воспроизводимость реакций и высокие регенеративные качества после воздействия паров разных органических веществ в широком диапазоне концентраций. Предложен новый метод обработки интерференционных цветных изображений пленок, состоящий в анализе пространства угловых положений вектора цвета. Такой подход позволяет улучшить метрологические характеристики колориметрического газового сенсора путем значительного ослабления влияния таких факторов как нестабильность источника света, воздействие электромагнитных полей и шумов в каналах передачи данных.

Індекс рубрикатора НБУВ: Г48-3

Рубрики:

Газовий аналіз

Шифр НБУВ: Ж21854 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Розроблено метод моніторингу повітряного середовища робочої та житлової зони системою електрохімічних сенсорів амперметричного типу, що не потребують періодичних перевірок та калібрування. Досліджено масоперенос в амперометричних сенсорах, визначено зовнішні та внутрішні складові дифузійного опору. Теоретично удосконалено й експериментально досліджено математичну модель безеталонного методу моніторингу повітряного середовища, в якій інтегровано процеси відбору проби та вимірів струмових сигналів, що скорочує тривалість аналізу та підвищує точність вимірів. Розраховано основну похибку та визначено критерій достовірності вимірів безеталонним методом. Створено пристрій для безеталонного моніторингу, проведено польові випробування та підтверджено його придатність для практичного використання.

На базі газодинамічних дросельних методів обгрунтовано шляхи розв'язання актуальної науково-прикладної задачі підвищення точності аналізу та синтезу багатокомпонентних газових сумішей з широким діапазоном концентрацій компонентів. У науковий обіг введено поняття рівності газодинамічних опорів дроселів на одному та на різних газах й розроблено нові методи та пристрої синтезу якісних сумішей. Показано, що синтезатори на дроселях з рівними і кратними опорами (провідностями) забезпечують атестування синтезаторів без використання зразкових засобів газового аналізу, а також можливість керування з високою точністю концентрації компонентів, градуювання газоаналітичної апаратури (зокрема хроматографів) згідно з нормами метрології. Розроблено математичні моделі газодинамічних пристроїв, зокрема, на базі теорії чисел, що дало можливість мінімізувати вплив неінформативних параметрів та оцінювати похибки пристроїв, мінімізувати кількість дросельних елементів у синтезаторі, оптимізувати схеми пристроїв залежно від умов роботи. Запропоновано метод аналізу трикомпонентної суміші, який поєднує газодинамічний метод аналізу з хімічними. Удосконалено існуючі та розроблено нові пристрої для дослідження дросельних елементів, зокрема для вимірювання та задання мікровитрат газів, за допомогою яких підвищено адекватність математичних моделей. Основні результати наукового дослідження впроваджено на Бурштинській ТЕС для контролю складу газів, що підвищило ефективність роботи котлоагрегату, а також точність визначення складу газових викидів у довкілля.

Розроблено електрохімічний дозатор озоноповітряної суміші. Досліджено механізм та кінетику адсорбції та розкладання озону на каталітично активних електродах у системі з твердим протонним електролітом. Показано, що розкладання озону відбувається за електрохімічним механізмом за участю спряжених реакцій його відновлення та окиснення води. Створено газодифузійний електрод на основі пористого титану без застосування дорогоцінних металів зі сталою функцією відгуку потенціалу від активності компонентів матричного електроліту на основі броміду літію, які утворюються під дією озону або діоксиду нітрогену. Теоретично обгрунтовано та практично реалізовано сенсор озону гальванічного типу, що базується на явищі відновлення брому на індикаторному електроді з титану та наявності на допоміжному електроді анодної реакції з утворенням протонів. Проведено оптимізацію сенсорів озону та діоксиду нітрогену. За часом відгуку, роздільною здатністю, діапазоном вимірювань, селективністю та терміном служби розроблені сенсори переважають відомі аналоги, що доведено польовими випробуваннями.

Теоретично та експериментально обгрунтовано використання методу електричної подвійної променезаломлюваності та створено пристрій, робота якого базується на методі, заснованому на явищі Керра, з метою підвищення рівня інформативності молекулярного аналізу газових багатокомпонентних середовищ на етапі появи горючих компонентів та безпосередньо для своєчасного попередження виникнення небезпечних ситуацій, пов'язаних з пожежами та вибухами на промислових об'єктах. За допомогою апарату математичного моделювання, експериментальних досліджень, обробки їх результатів розроблено структурну схему пристрою для раннього виявлення горючих складових у зазначених середовищах. З метою підвищення точності ідентифікації компонентів у виробничих газових середовищах розроблено модель, що базується на використанні механізму явища Керра в багатокомпонентних газових сумішах. Одержано аналітичні рівняння, що дають змогу визначати якісно-кількісний склад молекулярних середовищ за дипольними моментами молекул, значенням величини подвійної променезаломлюваності та молярної константи Керра як фундаментальної молекулярної характеристики речовини, молярною константою Керра компонента, що досліджується, у процесі його розчинення в багатокомпонентній газовій суміші. Розроблено алгоритм використання пристрою для раннього виявлення горючих компонентів у багатокомпонентних газових середовищах, а також прогнозування часу їх утворення на промислових об'єктах.

Індекс рубрикатора НБУВ: Г48-3 + З350.432.1-52

Рубрики:

Газовий аналіз

Аналіз димових газів

Шифр НБУВ: Ж23882 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Індекс рубрикатора НБУВ: Г48-3

Рубрики:

Газовий аналіз

Шифр НБУВ: Ж24835 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Показана возможность построения многоэлементного газового сенсора спиртов на основе преобразователя поверхностного плазмонного резонанса (ППР) и сенсорного массива с перекрестной реактивностью. В качестве чувствительных материалов сенсорного массива использовали объемно-пористые сорбенты - каликсарены (трет-бутил-каликс[4,6,8]арены (С[4]А, С[6]А, С[8]А) и тетра-пентил-каликс[4]резорциноларен (C[4]Re)), полученные методом термического испарения в вакууме. Для каждого каликсарена исследованы кинетические концентрационные характеристики взаимодействия с парами этанола, пентанола и изопропанола. Экспериментальный многоэлементный ППР прибор построен на основе одноканального прибора с использованием расширителя лазерного пучка, массива фотодиодов и разработанного программного обеспечения.

Запропоновано метод формування чутливих до дії полярних газів вільних еластичних плівок спряжених поліаміноаренів, включених у матрицю полівінілового спирту. Вивчено структуру, оптичні і термомеханічні властивості одержаних плівок. Показано, що під дією аміаку відбуваються спектральні, і, відповідно, візуальні зміни кольору вільних плівок. На цій основі розроблено метод одержання гнучких кольорових індикаторів для експрес-контролю вмісту аміаку у повітрі.