تم نشر نتائج العمل المدعوم منحة مؤسسة العلوم الروسية في مجلة أجهزة الاستشعار. تبلغ تركيز ثاني أكسيد الكربون في الهواء حوالي 400 جزء في المليون (أجزاء لكل مليون)، وهذا هو 0.04 في المئة من تركيز حجم الصوت. في المناطق التي تقع بالقرب من الشركات الصناعية، فإن معدل محتوى ثاني أكسيد الكربون أعلى من حوالي 1.5 مرة - 600 جزء في المليون. تركيز أكثر من 800 جزء في المليون يعتبر ضارا بصحة الإنسان.
تؤثر الزيادة في ثاني أكسيد الكربون في الهواء على عدم وجود الرفاه فحسب، بل تؤدي أيضا إلى ظاهرة الاحتباس الحراري. لذلك، فإن العالم لديه حاجة متزايدة لأجهزة استشعار دقيقة يمكنها أن تركز تركيز غازات الدفيئة. اليوم، هذا يستخدم التحليل الطيفي غير المشتيت الأشعة تحت الحمراء. يتكون المستشعر من مصدر الأشعة تحت الحمراء وغرفة القياس وفلتر الطول الموجي وكاشف الأشعة تحت الحمراء.
يتم تثبيت مرشح بصري قبل الكاشف، وهو يمتص جميع الضوء، باستثناء الطول الموجي معين، والذي يمكن التقاطه من قبل جزيئات الغاز المقاس. عندما يدخل الغاز الغرفة، يتم قياس تركيزها بسبب امتصاص الطول الموجي معين في طيف الأشعة تحت الحمراء.
يختلف المستشعر الذي اقترحه العلماء عن نظائرها بحجمها الصغير. يتم تطبيق طبقات الكروم والذهب والسيليكون على الركيزة البصرية. صنع السيليكون اسطوانات Nanoscale، ما يسمى الميثاتوم. تقع في بعض الطلبات، فهي تشكل سطح معدني مع الخصائص الفريدة التي ليست في طبيعتها. الجزء العلوي، فإن الطبقة الوظيفية من المستشعر تتكون من بوليمر بوليميرين من BiguanInidine، والتي يتم استخدامها، على سبيل المثال، كمطهر.
تتكون آلية العمل في قياس الطول الموجي للضوء المنعكسي، والذي تم التقاطه باستخدام فوتينج، ويستخدم لتحويل الفوتونات إلى الحالية. عندما يدخل غاز ثاني أكسيد الكربون الغرفة، يتم امتصاصها من قبل طبقة BiguanIdine بوليهكسامثيلين. بعد ذلك، ينخفض مؤشر الانكسار للطبقة، وينعكس الضوء على زاوية من 45 درجة. تغيير مؤشر الانكسار لطبقة PolyHexameThylene، بالإضافة إلى تحول الطول الموجي للضوء المنعكسي بالنسبة إلى تعتمد الأولي على تركيز الغاز.
تكمن ميزة المستشعر المقترح في حقيقة أنه لا يسبب تغييرات غير مرغوب فيها في مؤشر الانكسار في طبقة البوليمر ولا يسجل مستوى محتوى الغازات الأخرى في الهواء، على سبيل المثال النيتروجين والهيدروجين. بالإضافة إلى ذلك، من الممكن ضبط الخصائص الكهرومغناطيسية للمادة والحصول على بعض الخصائص البصرية، على سبيل المثال، لتغيير مستوى الامتصاص الخفيف وبالتالي اكتشاف تركيزات كبيرة من ثاني أكسيد الكربون.
"أثناء العمل، أجرينا دراسة عدديا وحصلنا على اعتماد مؤشر الانكسار من طبقة BiguanIndine Polyhexamethylene من تركيز ثاني أكسيد الكربون الغازي. أكدت دقة المستشعر باستخدام عشر دورات قياس مكررة. كنا في كل مرة جاء 50 جزءا من عمل ثاني أكسيد الكربون على المستشعر، كما أنه غير واضح مع غرفة النيتروجين.
أظهر التحليل أن المستشعر يظهر تركيز ثاني أكسيد الكربون مع خطأ ± 20 جزء في المليون ولا يأخذ في الاعتبار N2 ". يمكن استخدام تكوين المستشعر المقترح للكشف عن الغازات السامة الأخرى باستخدام مواد وظيفية مناسبة.
المصدر: العلوم العارية