171733. lajstromszámú szabadalom • Érzékelő az alkoholtartalom megállapítására és/vagy mérésére és eljárás az érzékelő fémoxid félvezetőjének előállítáásra
MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS Bejelentés napja: 1975. IX. 4. Elsőbbsége: Német Szövetségi Köztársaság: 1974. IX. 5. (P 24 42 593.2) Közzététel napja: 1977. X. 28. (DE—895) Megjelent: 1978. IX. 30. 171733 Nemzetközi osztályozás: G 01 N 27/12 Feltalálók: Prof. dr. Heiland Qerhard, mérnök, Aachen, Dr. KOHL Claus Dieter, mérnök, Aachen, Német Szövetségi Köztársaság Tulajdonos: Drägerwerk AG., Lübeck, Német Szövetségi Köztársaság Érzékelő az alkoholtartalom megállapítására és/vagy mérésére és eljárás az érzékelő fémoxid félvezetőjének előállítására i A találmány tárgya érzékelő az alkoholtartalom megállapításához és/vagy méréséhez, az alkoholkoncentrációnak megfelelően változó elektromos vezetőképességgel, amely érzékelő fémoxid-félvezetőből, a hozzá tartozó csatlakozóelektródákkal és fűtőberendezésből áll, 5 továbbá eljárás az érzékelő fémoxid félvezetőjének előállítására, A fémoxid-félvezetőanyagok, mint például az Sn02 , ZnO és Fe2 0 3 abszorbeálják a redukáló hatású gázokat, mint a hidrogént és szénmonoxidot, és eközben változ- 10 tatják villamos vezetőképességüket. A fémoxid-félvezető anyagok egy másik csoportja, mint például a NiO és O2O3 villamos vezetőképességüket az oxidáló gázok abszorpciójakor változtatják. Az elektromos vezetőképesség változása minden esetben mértéke a meghatá- 15 rozandó gáz jelenlétének és koncentrációjának. Egy ismert gázérzékelő elemnél a vezetőképesség változása a félvezető anyagban levő járulékos fémmel befolyásolható a nagyobb érzékenység irányában; járulékos fémként aranyat választattak. Az arany azonban a 20 hevítéskor diffundálhat és a fémoxid vezetőképességét nem kívánt módon, irreverzibilisen befolyásolhatja. Ezen túlmenően a gázérzékelő elemet képező félvezetőanyagot porózus anyaggal, mint azbeszttel, üvegszállal, vagy cementtel veszik körül. Ezek a gázérzékelő 25 elemek lehetővé teszik az alkohol és víz szétválását, és így az alkohol mérését víz jelenlétében nem tökéletesen biztosítják. A mérőáramok ezen túlmenően nagyon kis értékűek (10—50 |xA) és ezért nagyon érzékeny mérőműszert igényelnek. A mérés a zsugorított testek porózi- 30 tása és a csak bonyolultan gyártható borítás miatt nem megfelelő (DOS 2 005 497). Egy másik ismert gázérzékelő, mely félvezető fémoxidot tartalmaz és ennek elektromos ellenállása gáz vagy füst abszorpciójakor változik, az érzékelő testben szilíciumoxidot vagy szilikagélt tartalmaz, amellyel a test zsugorításakor fellépő kisebbedéskor az abszorbeálló felületeket kívánják elkerülni és emellett a mechanikai szilárdságot javítani. Az említett járulékos szerkezeti anyagok bekeverése az elektromos ellenállás növekedéséhez vezet, a gázérzékelő ezért csak kis mérőáramot szolgáltat ( ~50 jjiA), amihez érzékeny műszerre van szükség (DOS 2 062 574). Egy másik fémoxidrfélvezető gázérzékelő készülék a kristályrács szerkezetében legalább egy további fémet tartalmaz. A fémoxidhoz adalékként 3%-ig platina szolgál. További kombinációkként cinkoxidot platinád val és galliumot, vas (II) oxidot ónnal és lítiummal is és vas (III) oxidot talliummal adnak meg. A félvezetőnek a vizsgálandó gáz abszorpciójához a legmegfelelőbb hőmérsékletét egy beolvasztott fűtőelemmel érik el. Az összes kombinációnál az alkohol elválasztása víztől, illetve a vízgőztől nem kielégítő. A szilárdan beolvasztott fűtőelem (ez a DOS 2 005 497 szerint gázérzékelőelemre is vonatkozik) nem egyenletesen melegíti fel a félvezetőt. Ebből a mérési értékek nem kielégítő reprodukálhatósága és pontossága adódik (DOS 2 142 796). Az ösgzes ismert fémoxid-félvezetős gázérzékelő a mérőáram elvezetéséhez csatlakozásként nemesfém-elektródával rendelkezik (Pt—Rh). Ezek az elektródák 171733 1
