close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY 16845

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2013.02.28
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
G 01N 21/00 (2006.01)
СПОСОБ ОПТИЧЕСКОГО ДЕТЕКТИРОВАНИЯ МОНООКСИДА
УГЛЕРОДА НАНОКОМПОЗИТОМ AgOx/NiO/Al2O3
(21) Номер заявки: a 20110535
(22) 2011.04.25
(43) 2012.12.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт физики имени
Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Хайруллина Альфия Ягфаровна; Пархоменко Ирина Николаевна; Куданович Олег Николаевич (BY)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт физики имени Б.И.Степанова Национальной академии наук Беларуси" (BY)
BY 16845 C1 2013.02.28
BY (11) 16845
(13) C1
(19)
(56) KHAIRULLINA A. YA. et al. Laser induced response on gas impact upon nickel oxide films doped with oxidized silver
nanoparticles (Proceedings Paper). Proc.
SPIE 7994, LAT 2010: International
Conference on Lasers, Applications, and
Technologies, 79941H (February 16,
2011); doi:10.1117/12.881917.
BY 13317 C1, 2010.
RU 69641 U1, 2007.
US 2011/015874 A1.
US 2003/166294 A1.
(57)
Способ оптического детектирования монооксида углерода нанокомпозитом
AgOx/NiO/Al 2 O 3 , характеризующийся тем, что образец нанокомпозита помещают в фотометрический шар и освещают коллимированным пучком монохроматического излучения в спектральном интервале длин волн от 325 до 400 нм, определяют коэффициенты
диффузного отражения излучения Rслой и Rподл. соответственно со стороны слоя AgOx/NiO
и со стороны подложки Al2O3, вычисляют параметр F, определяющий чувствительность
нанокомпозита к монооксиду углерода из выражения:
Фиг. 1
BY 16845 C1 2013.02.28
400 нм
F=
∑R
слой
325 нм
400 нм
∑R
,
подл.
325 нм
и при превышении значением F величины 1,15 судят об обнаружении монооксида углерода в окружающей нанокомпозит среде.
Изобретение относится к оптическому детектированию монооксида углерода в синей
области спектра и может найти широкое применение в газовой сенсорике.
Известен способ детектирования монооксида углерода CO на оксидированной пленке
серебра толщиной 50 нм, осажденной на призме из стекла, с использованием стеклянной
пластины с меньшим показателем преломления, чем у призмы, основанный на изменении
угла полного внутреннего отражения при воздействии CO [1].
Ближайшим техническим решением к предлагаемому способу (прототип) является
способ [2], основанный на облучении нанокомпозита AgOx/NiO/Al2O3 лазером с длиной
волны излучения 633 нм и на измерении увеличения значений коэффициента пропускания
в области 675-700 нм при напуске монооксида углерода CO, которое обусловлено рекомбинацией носителей заряда, сопровождаемой люминесценцией в композите при комнатной температуре. В известном способе чувствительность композита AgOx/NiO/Al2O3
увеличилась на 35 % по сравнению с композитом NiO/Al2O3 с аналогичной наноструктурой. Недостатком этого способа является необходимость использования когерентного лазерного излучения в красной области спектра и сильная зависимость от наличия в
структуре наночастиц размерами менее 20 нм, которые приводят к неконтролируемой величине чувствительности метода.
Задачей изобретения является повышение чувствительности детектирования монооксида углерода композита AgOx/NiO/Al2O3.
Поставленная задача достигается следующим образом. Способ оптического детектирования монооксида углерода нанокомпозитом AgOx/NiO/Al2O3 характеризуется тем, что
образец нанокомпозита помещают в фотометрический шар, освещают коллимированным
пучком излучения, отличающийся тем, что освещают коллимированного пучком монохроматического излучения в спектральном интервале длин волн от 325 до 400 нм, определяют коэффициенты диффузного отражения излучения Rслой и Rподл. соответственно со
стороны слоя AgOx/NiO и со стороны подложки Al2O3, вычисляют параметр F, определяющий чувствительность нанокомпозита к монооксиду углерода из выражения:
400 нм
F=
∑R
слой
325 нм
400 нм
∑R
подл.
325 нм
и при превышении значением F величины 1,15 судят об обнаружении монооксида углерода в окружающей нанокомпозит среде.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется следующими фигурами и таблицей.
На фиг. 1 схематически представлен фотометрический шар для измерения коэффициентов диффузного отражения нанокомпозитов;
на фиг. 2 и 3 показаны спектры диффузного отражения образца № 1: коэффициенты
диффузного отражения Rслой со стороны слоя AgOx/NiO (кривая 1) и коэффициенты диффузного отражения Rподл. со стороны подложки Al2O3 (кривая 2) в окружающей атмосфере
(фиг. 2) и после воздействия монооксида углерода (фиг. 3);
2
BY 16845 C1 2013.02.28
на фиг. 4-5 показаны спектры диффузного отражения образца № 2: коэффициенты
диффузного отражения Rслой со стороны слоя AgOx/NiO (кривая 1) и коэффициенты диффузного отражения Rподл. со стороны подложки Al2O3 (кривая 2) сразу после воздействия
монооксида углерода (фиг. 4) и аналогичные спектры на следующий день (фиг. 5).
В таблице представлены результаты расчетов параметров F1 и F2, определяющих чувствительность образцов № 1 и 2 к монооксиду углерода CO в окружающей атмосфере.
Для измерения коэффициента диффузного отражения нанокомпозитов используем фотометрический шар - фиг. 1, состоящий из источника излучения - 1, специального отделения для образцов - 2, фотоприемника рассеянного излучения - 3.
Для расчетов параметров, определяющих чувствительность композитов к монооксиду
400 нм
углерода, рассчитываем величину F =
∑R
слой
325 нм
400 нм
∑R
для образцов в окружающей атмосфере
подл.
325 нм
(F1) и после воздействия монооксида углерода (F2).
Реализация предлагаемого способа осуществляется следующим образом.
1. Сначала коллимированный пучок монохроматического излучения в спектральном
интервале 325-400 нм направляют на сферу фотометрического шара, покрытую оксидом
магния, который во всем спектральном диапазоне имеет одинаковый коэффициент отражения, приблизительно равный 100 %.
2. Далее измеряют диффузно-отраженный световой поток Ф0 от источника излучения 1.
3. Исследуемый образец помещают в специальное отделение для образцов 2 вместо
диффузора (часть поверхности сферы) из оксида магния, измеряют диффузно-отраженный
световой поток Ф1 со стороны слоя и по отношению световых потоков Ф1 к Ф0 рассчитывают коэффициент диффузного отражения со стороны слоя Rслой.
4. Измерения, аналогичные пунктам 2-3, осуществляют со стороны подложки и определяют коэффициенты диффузного отражения Rподл..
5. Рассчитывают величины F1 соответственно для каждого из образцов во всем спектральном интервале измерения 325-400 нм.
6. Затем в течение 1,5 минуты на образцы воздействуют монооксидом углерода и повторяют действия по пунктам 1-5, в итоге определяют значения параметров F2 соответственно для каждого из образцов в условиях воздействия монооксида углерода. В течение
суток это значение для образца № 2 изменяется в пределах 8 % от 3,28 до 3,57.
7. По значениям F1, которые изменяются в пределах 1,13-1,15 в атмосфере, и F2, которые изменяются в пределах 3,28-3,57, судят об отсутствии или наличии монооксида углерода известной концентрации в окружающей композит среде.
F
№ образца
Образец № 1
Образец № 2
* - на следующий день
F1
F2
1,13
1,15
3,55
3,28 (3,57)*
Применение предлагаемого способа позволяет увеличить чувствительность детектирования монооксида углерода в среднем в 2,5 раза по сравнению с известным способом с
погрешностью, не превышающей 8 %, как и в случае прототипа.
3
BY 16845 C1 2013.02.28
Источники информации:
1. Тищенко А.А. и А.К. Никитин. О применении поверхностных плазменных волн для
изучения адсорбционных процессов // Оптика и спектроскопия. - 1983. - Т. 55. - Вып. 2. С. 395-397.
2. A.Ya. Khairullina; T.V. Olshanskaya; A.M. Kudanovich; D.S. Filimonenko; T.N. Vorobyova; T.V. Kobets; I.N. Parchomenko. Laser induced response on gas impact upon nickel oxide
films doped with oxidized silver nanoparticles (Proceedings Paper, Proc. SPIE 7994 79941H
(2010); doi:10.1117/12.881917).
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Фиг. 5
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
111 Кб
Теги
16845, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа