«Сенсор» журналында ресейлік ғылыми қордың гранты қолдауымен жұмыс нәтижелері жарияланды. Ауадағы көмірқышқыл газының концентрациясы шамамен 400 бет / мин (миллионға бөлшектер), бұл көлемнің 0,04 пайызын құрайды. Өнеркәсіптік кәсіпорындар орналасқан аудандарда СО2 құрамы шамамен 1,5 еседен жоғары, 600 бет / мин. 700 бет / мин-тен астам концентрация адам денсаулығына зиянды деп саналады.
Ауада көмірқышқыл газының ұлғаюы тек әл-ауқатқа ғана емес, сонымен қатар жаһандық жылынуға әкеледі. Сондықтан, әлем парниктік газдардың концентрациясын мониторациялай алатын дәл сенсорларға деген қажеттілік бар. Бүгінгі таңда бұл дисперсиялық емес инфрақызыл спектроскопияны қолданады. Сенсор инфрақызыл көзден, өлшеу камерасынан, толқын ұзындығының сүзгісінен және инфрақызыл детектордан тұрады.
Оптикалық сүзгі детектордан бұрын орнатылған, ол белгілі бір толқын ұзындығынан басқа, өлшенген газдың молекулаларынан басқа жарық сіңіреді. Газ камераға түскен кезде оның концентрациясы инфрақызыл спектрдегі белгілі бір толқын ұзындығының сіңуіне байланысты өлшенеді.
Ғалымдар ұсынған сенсор оның баланстарынан оның аз мөлшерімен ерекшеленеді. Хром, алтын және кремнийдің қабаттары оптикалық субстратқа қолданылады. Кремний метаатомдар деп аталатын наноскалалық цилиндрлер жасады. Кейбір ретпен орналасқан, олар табиғатта емес ерекше қасиеттермен метаматериалдың бетін құрайды. Жоғары, сенсордың функционалды қабаты, мысалы, белгілі, мысалы, антисептик ретінде қолданылған Бигуанидин полимерлі полиметиленнен тұрады.
Жұмыс механизмі фотодетектордың көмегімен түсірілген шағылыстырылған жарықтың толқын ұзындығын өлшеуден тұрады және ол фотондарды ағымдыққа түрлендіру үшін қолданылады. СО2 газы камераға кірген кезде, оны Інжуанидиннің полихексаметилин қабаты сіңіреді. Осыдан кейін, қабаттың сындырғыш индексі азаяды, ал жарық 45 градус бұрышта көрінеді. Полихексаметилен қабатының сыну индексін өзгерту, сондай-ақ шағылысқан жарықтың бастапқы деңгейіне байланысты толқын ұзындығының жылжуы газ концентрациясына байланысты.
Ұсынылған сенсордың артықшылығы полимерлі қабаттағы сыну индексінің жағымсыз өзгерістеріне әкелмейтініне және ауа құрамында басқа газдардың мөлшерін анықтамайтындығына байланысты, мысалы, азоттер мен сутегі. Сонымен қатар, материалдың электромагниттік сипаттамаларын реттеуге және белгілі бір оптикалық қасиеттерді, мысалы, жарық сіңіру деңгейін өзгертуге және көмірқышқыл газының үлкен концентрацияларын анықтауға болады.
«Жұмыс барысында біз сандық зерттеу жүргіздік және Бигуанидин полихексаметтилен қабатының сыну индексінің CO2 газетінің концентрациясынан тәуелділігін алдық. Біз датчиктің дәлдігін он қайталамайтын өлшеу циклін қолданып, растадық. Біз әр уақытта сенсорға 50 PPM көмірқышқыл газын келіп, азот камерасымен де бұлдыр болдық.
Талдау көрсеткендей, сенсор көмірқышқыл газының концентрациясын ± 20 PPM концентрациясын көрсетеді және N2 есепке алмайды », - деді Самара университетінің техникалық кибернетика кафедрасының профессоры. Ұсынылған сенсор конфигурациясын қолайлы функционалды материалдарды қолдана отырып, басқа улы газдарды анықтау үшін пайдалануға болады.
Дереккөз: жалаңаштан