Tác giả xin trình bày ngắn ngọn về cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của hệ trộn khí cho phương pháp đo động tại viện ITIMS. Thiết kế, xây dựng hệ trộn khí hết sức quan trọng, vì nó đảm bảo chính xác, độ ổn định và độ lặp lại của phép đo. Trong hệ đo động thì khí được trộn theo theo tỷ lệ thể tích bằng các bộ điều khiển lưu lượng khí (MFC). Vai trò của hệ trộn khí là tạ ra được một nồng khí mong muốn từ một chai khí chuẩn có nồng độ xác định và khí mang để khảo sát tính nhạy khí của cảm biến. Khi khảo sát ở các nồng độ khí cao, người ta thường chọn phương pháp trộn khí một lần (hình 2.6A). Còn khi khảo sát ở các nồng độ thấp hơn người ta có thể chọn phương pháp trộn khí hai lần (hình 2.6(B)). Hình 2.6(A) là sơ đồ nguyên lý của hệ trộn khí một lần sử dụng ba bộ điều khiển lưu lượng MFC. Bộ điều khiển MFC-1 dùng để điều khiển lưu lượng (f) khí chuẩn, MFC-2(F) dùng để điều khiển lưu lượng khí mang (thường là không khí) để trộn với nhau. Thay đổi điện áp điều khiển MFC-1 và MFC-2 là có thể điều khiển lưu lượng khí đầu ra của hai bộ MFC này theo các tỷ lệ mong muốn nghĩa là thay đổi được nồng độ khí đo mong muốn để khảo sát cảm biến. Tổng lưu lượng khí đầu ra của hai bộ điều khiển lưu lượng MFC-1, MFC-2 luôn luôn không đổi và bằng ở đầu ra của bộ điều khiển lưu lượng MFC-3 ở mọi nồng độ khí cần đo trong cùng một lần đo để đảm bảo áp suất khí thổi vào bề mặt của cảm biến khí không thay đổi khi chuyển từ khí đo sang khí mang (khí nền) bằng cách nhấn van đảo chiều từ “trạng thái 1” sang “trạng thái 2” như trên hình 2.6(A). Mặt khác, để đảm bảo độ lặp lại của phép đo thì trước và sau các bộ điều khiển lưu lượng MFC phải đảm bảo áp suất khí không thay đổi bằng cách lắp vào trước và sau các bộ điều khiển lưu lượng MFC bằng các van điều áp [1].
Để đo được các nồng độ khí thấp hơn và có nhiều giá trị nồng độ khí khác nhau thì hệ trộn khí phải thiết kế hệ đo trộn khí hai lần (hình 2.6B). Sự khác
nhau của hệ trộn một lần so với hệ trộn hai lần là sử dụng thêm hai bộ điều khiển lưu lượng MFC-4(f) và MFC-5(F) để trộn lần 1. Đầu ra của bộ MFC-4 và MFC- 5 được đưa vào một bình trộn trung gian với nồng độ và bình trộn này đóng vai trò như một chai khí chuẩn với nồng độ xác định để đưa vào trộn hai lần giống như hệ trộn một lần. Đầu ra của hệ trộn hai lần cũng đưa vào đầu và của van đảo chiều để chuyển từ khí đo sang khí nền [1].
Các bình khí chuẩn tại Viện ITIMS phục vụ nghiên cứu cảm biến khí đều là các bình khí tiêu chuẩn và được nhập ngoại. Do đó, việc xây dựng các hệ trộn khí là hết sức quan trọng để có thể tạ ra được nhiều nồng độ khí khác nhau cho quá trình khảo sát các thông số của cảm biến. Bảng 2.3 là dải nồng độ khí H2S tương ứng được tạo ra sau khi trộn các bình khí chuẩn H2S (10000 ppm) với khí nền là không khí khô theo sơ đồ trộn một lần và trộn hai lần.
Bảng 2. 4 Dải nồng độ khí H2S sau khi trộn hai lần với bình khí chuẩn H2S (1000 ppm).
MFC 3 (air) MFC 2 (air) MFC 1 (gas) C (ppm)
0.4 396 4 1.0 0.4 390 10 2.5 0.4 380 20 5.0 0.4 360 40 10 0.4 320 80 20 Kết luận chương 2
Trong chương này tác giả trình bày các quá trình thực nghiệm về:
- Quy trình chế tạo rGO từ vật liệu nguồn ban đầu là bột graphit bằng phương pháp Hummers cải tiến.
- Quy trình chế tạo vật liệu sợi nano ZnO bằng phương pháp phun trĩnh điện.
- Quy trình chế tạo vật liệu chuyển tiếp trong giữa graphene và sợi nano ZnO bằng cách pha tạp graphene với nhiều phần tram khối lượng khác nhau bằng phương pháp phun tĩnh điện.
- Quy trình chế tạo vật liệu chuyển tiếp ngoài giữa graphene và sợi nano ZnO bằng cách nhỏ phủ graphene lên bề mặt sợi nano ZnO.
- Các phương pháp khảo sát hình thái, cấu trúc, tính chất của vật liệu thu được và hệ phân tích tính chất nhạy khí và cấu tạo hệ đo khí để dùng cho khảo sát tính chất nhạy khí của vật liệu.
Chương 3. KẾT QUẢ