171733. lajstromszámú szabadalom • Érzékelő az alkoholtartalom megállapítására és/vagy mérésére és eljárás az érzékelő fémoxid félvezetőjének előállítáásra

" ''••', 3 a gyártáskor a félvezetőelemmel együtt kerülnek zsugorításra. Az ily módon rögzített elektródákkal nem lehet megbízható érintkezést biztosítani. Ez érthetően a fémoxid és az elektróda-anyag különböző hőtágulási tényezőjéből következik. A következmények hajszálrepedések és nagy átmeneti ellenállások. A találmány célkitűzése az alkohol megállapítására és/vagy mérésére egy olyan érzékélő kialakítása, amely vízgőz jelenlétében is rövid mérési idővel, nagy érzékenységgel, mérési pontossággal és reprodukálhatósággal rendelkezik és olyan kialakítású, hogy kézi és hordozható mérőkészülékként is felhasználható. A kitűzött feladatot a találmány szerint úgy oldjuk meg, hogy a fűtőberendezésben elhelyezett fémoxid-félvezető közelítően egykristály tömörségű cinkoxidból van, és a csatlakozóelektródák kapcsolódása a fémoxidfélvezetőhöz ennek felületére való rányomással történik. A találmány szerinti megoldás előnyei különösen abban nyilvánulnak meg, hogy az érzékelők azonos alkoholkoncentrációnál 50-szer nagyobb vezetőképességgel rendelkeznek, míg a vízgőz-érzékenység közel azonos marad. Nagyon előnyös az alkoholkoncentráció mérési dl érték I = max -j- legnagyobb emelkedésének lineáris dt összefüggése. Az összefüggés alapján a mérési idő nagyon rövid lehet anélkül, hogy a pontosság változna. A mérés megbízhatóságát ezen kívül a préselt csatlakozóelektródák biztosítják. A zsugorított elektródákkal szemben nagy előnyük, hogy nagy hőmérsékletváltozások után és kb. 400 °C magas üzemi hőmérsékleteken is kifogástalan érintkezést biztosítanak. A zsugorított elektródák a félvezetőanyagban levő hajszálrepedések lehetősége miatt a mérésnél ellenőrizhetetlen járulékos átmeneti ellenállásokat okozhatnak. A nyomott csatlakozóelektródák erősebb mechanikus igénybevételénél is elektromosan biztonságosan vannak összekötve, így azok a szállítható mérőkészülékekkel szembeni követelményeket kielégítik. A fémoxid-félvezető előnyös elrendezése a fűtőberendezésben biztosítja ennek egyenletes hőmérsékletét, mely a feladat értelmében a nagy mérési pontosság szempontjából előnyös. Nagyon hatásos és előnyös a találmány egy lehetséges további kiviteli alakjánál szénelektródák alkalmazása. Hosszabb üzemidőn keresztül egyenletes érintkezést biztosítanak zavaró reakció termékek képződése nélkül. A fémoxid-félvezetőhöz rugóerővel nyomott elektródák nagy üzemhőmérsékleteknél is biztosítják az alacsony átmeneti ellenállást a félvezető felé. A fűtőberendezés több kiviteli alakját ismertetjük, amelyek mindegyike biztosítja a fémoxid-félvezető egyenletes melegítését. A leírtakon kívül további kialakítások is lehetségesek. Az érzékelő nagy vízgőz termelés melletti használatakor célszerű a fémoxid-félvezetőt a fűtőberendezésben, nagy hőmérsékleten, például 400 °C, tartani. Különleges kivitelnél a fémoxid-félvezető cinkoxidból és a cinkoxid 2,4 súlyszázalékáig ezüstadalékból áll. Az ezüstadalék az alkohollal szembeni vezetőképességet kevésbé teszi a vízgőztől és a fűtőberendezés izzásából keletkező fénybesugárzástól függővé. A találmány szerinti érzékelő egészében meglepő módon különbözik az ismert kivitelektől a különlegesen rövid mérésidő alatti nagy pontosságával és ezzel az egyes mérések gyakoribb egymásutáni következésének 4 a lehetőségével. Nagyméretű és hosszabb üzemidő után is nagy üzembiztonságot nyújt. A'fémoxid-félvezető gyártási eljárása biztosan ismételhető módon és formában .úgy történik, hogy a for-5 mázas után a félvezetőt cinkoxidpor 750 °C feletti, előnyösen mintegy 1000 °C-hál történő zsugorításával nyerjük és ha a cinkoxidhoz ezüstöt adunk, oly módon, hogy a félvezetőanyag formázása előtt a cinkoxidport és a poralakú ezüstvegyületét keverjük, a félvezetőt a 10 formázás után 750 °C feletti, előnyösen 1000 °C körüli hőmérsékleten zsugorítással nyerjük. Ezzel az eljárással olyan félvezetőtest keletkezik, melynek tömörsége megközelíti az egykristályét, stabil és nem merev. A felülete emellett úgy van kiképezve, hogy a szorpciós folyamatok 15 nagy hatásfokkal mennek végbe. Ez éppúgy vonatkozik a vezetőképesség nagyságára, mint megváltoztatásának a gyorsaságára. A találmány szerinti érzékelő felhasználásakor alkoholmérési eljárásnál mérési összmennyiségként annak 20 az áramnak az időbeli emelkedése szolgál, amely a fémoxid-félvezetőn a rákapcsolt állandó feszültség mellett folyik keresztül. A tárgyalt elrendezéssel a mérendő gáz bevezetése és a mérési érték leolvasása, és ezzel az alkoholkoncentrá-25 ció megállapítása közötti idő jelentősen lecsökken. Ugyanez vonatkozik a félvezetőelem regenerációs idejére. Ez már rövid idő után rendelkezésre áll a következő mérési eljáráshoz. A találmányt a továbbiakban a rajzok kapcsán példa-30 képpeni kiviteli alakok leírásával ismertetjük. A rajzokon az 1. ábra az érzékelőt, a 2. ábra a fémoxid-félvezetőt a csatlakozóelektródákkal, és a 35 3. ábra a gázérzékelőkészülék kapcsolási rajzát az érzékelővel mutatja vázlatosan. Az 1 érzékelő, amint azt az 1. ábra mutatja, a 2 fűtőberendezéshez tartozó 3 fémoxid-félvezetőből áll, amely a 4 és 5 csatlakozóelektródákat tartalmazza. 40 A 2 fűtőberendezés 6 teleppel fűtött 7 köpeny, amely körbezárja a 3 fémoxid-félvezetőt. A vizsgálandó gázpróba a 9 bevezetőnyíláson 10 nyíl irányában lép be a 7 köpenybe, körbeveszi a 3 fémoxid-félvezetőt és az 1 érzékelőt a 11 elvezetőnyíláson keresztül hagyja el. 45 A 3 fémoxid-félvezető cinkoxidból, esetenként ezüst adalékkal zsugorítással úgy készül, hogy az anyag tömörsége megközelíti az egykristályét. A 4, 5 csatlakozóelektródák szénelektródák, amelyek a 12 szorítókengyellel rugósan vannak a 3 fémoxid-félvezető felületére 50 nyomva. A 6 telep a 2 fűtőberendezést 400—500 °C üzemhőmérsékletre melegíti. A 2. ábra a 4, 5 csatlakozóelektródák rugóerővel történő felerősítésének más lehetséges megoldásait mutatja. Itt a rugóerőt a 14, 15 nyomórugók biztosítják, 55 melyeknek a 16 tartó kengyel tart ellen. Az 1 érzékelővel történő alkoholmérési eljárást vízgőz jelenlétében vázlatosan a 3. ábra mutatja. Az 1 érzékelő a 4 csatlakózóelektródán keresztül a 17 telep egyik pólusával, az 5 csatlakozóelektróda a 18 60 ellenállás közbekapcsolásával pedig a telep másik pólusával van összekötve. A 18 ellenállással párhuzamosan van kapcsolva a 19 kondenzátor és a 20 mérőműszer. A párhuzamos kapcsolás a 19 kondenzátorral és a 18 ellenállással egy differenciáltagot képez. A 20 mérő-65 műszer mutatja a 3 fémoxid-félvezetőn keresztül folyó 2