CHƯƠNG 2 THỰC NGHIỆM
2.4. Khảo sát tính chất nhạy khí của cảm biến
2.4.1. Phương pháp đo tĩnh
Sau khi phân tích hình thái, thành phần và cấu trúc, các mẫu vật liệu tổng hợp đã được chế tạo cảm biến và tiến hành đo độ nhạy khí tại phịng thí nghiệm Nghiên cứu phát triển và ứng dụng cảm biến nano - ITIMS, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Độ nhạy của các cảm biến chế tạo được khảo sát ở các nhiệt độ khác nhau bằng phương pháp đo tĩnh.
Phương pháp đo tĩnh là phương pháp đo trong buồng kín trong đó thể tích khí trong buồng được giữ cố định, trong khi một lượng thể tích nhất định của khí được đưa vào buồng đo. Nồng độ khí trong buồng đo sẽ được tính theo các cơng thức khí lý tưởng. Do đó nhằm đảm bảo giảm thiểu sai số, thể tích bình đo thường u cầu lớn, để khi đưa thêm khí cần đo vào buồng đo không làm thay đổi đáng kể
áp suất của buồng. Nồng độ khí phân tích C (ppm) trong buồng sẽ được tính theo cơng thức sau [155]:
(2.1)
Trong đó V (L) là thể tích buồng đo (ở đây thể tích buồng đo là một chng kín với thể tích là 5 lít), ϑ(mL) là thể tích khí chuẩn bơm vào buồng đo và Co (ppm) là nồng độ khí chuẩn đưa vào bình.
Ngồi ra nồng độ của các khí tại mặt thống trong các bình chứa cịn được tính theo cơng thức sau:
(2.2)
Trong đó Pbão hòa (mmHg) là áp suất hơi bão hòa tại điều kiện nhiệt độ, áp suất môi trường khảo sát.
2.4.2. Sơ đồ đo điện của cảm biến
Đặc trưng I-V của cảm biến được khảo sát tại các điều kiện nhiệt độ, điện áp và mơi trường khí khác nhau bằng cách sử dụng nguồn Keithley 2602 và điều khiển bằng chương trình Labview. Trong các phép đo đặc trưng nhạy khí, đặc trưng I-V, vật liệu cảm biến Zn2SnO4 và Pt-Zn2SnO4 được phân cực bằng cách đặt điện áp DC lên hai điện cực Pt của cảm biến như Hình 2.8. Điện áp DC được quét trong dải từ - 5 V đến +5 V, với bước quét 0,2 V.
Hình 2.8 Sơ đồ đo điện của cảm biến.
2.4.3. Hệ đo tính chất nhạy khí của cảm biến
Cấu tạo và hình ảnh của hệ đo khí (Hình 2.9 và Hình 2.10) bao gồm 02 bộ phận chính:
Buồng đo Mẫu Lị nhiệt Keithley Bơm
- Hệ trộn khí: Gồm các bộ điều khiển lưu lượng khí để tạo ra nồng độ khí cần đo
- Buồng đo khí: Chứa mẫu (cảm biến) cần đo. Mẫu đặt trên lò nhiệt được kết nối với bộ điều khiển nhiệt độ để tạo ra nhiệt độ cần khảo sát. Nhiệt độ tối đa của lò nhiệt là 450 oC. Cảm biến cần đo được nối với nguồn Keithley 2602 và được điều khiển bằng chương trình Labview (cài trên máy vi tính) thơng qua các đầu đo đặt trên hai chân điện cực. Ngồi ra buồng đo khí cịn được nối với một bơm để hút khí thải ra ngồi. Khí cần đo được bơm vào qua đường khí mang.
Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý hệ đo khí [155].