Hasil kerja yang disokong oleh pemberian Yayasan Sains Rusia telah diterbitkan dalam majalah sensor. Kepekatan karbon dioksida di udara adalah kira-kira 400 ppm (bahagian per juta), ini adalah 0.04 peratus daripada kepekatan volum. Di kawasan berhampiran perusahaan perindustrian terletak, kadar kandungan CO2 lebih tinggi daripada kira-kira 1.5 kali - 600 ppm. Konsentrasi Lebih daripada 800 ppm dianggap berbahaya kepada kesihatan manusia.
Peningkatan dalam karbon dioksida di udara tidak mempengaruhi bukan sahaja kesejahteraan, tetapi juga membawa kepada pemanasan global. Oleh itu, dunia mempunyai keperluan yang semakin meningkat untuk sensor yang tepat yang boleh monito kepekatan gas rumah hijau. Hari ini, ini menggunakan spektroskopi inframerah yang tidak dispersive. Sensor terdiri daripada sumber inframerah, ruang pengukur, penapis panjang gelombang dan pengesan inframerah.
Penapis optik dipasang sebelum pengesan, ia menyerap semua cahaya, kecuali untuk panjang gelombang tertentu, yang boleh ditangkap oleh molekul gas yang diukur. Apabila gas memasuki ruang, kepekatannya diukur kerana penyerapan panjang gelombang tertentu dalam spektrum inframerah.
Sensor yang dicadangkan oleh saintis adalah berbeza dari analognya dengan saiznya yang kecil. Lapisan kromium, emas dan silikon digunakan untuk substrat optiknya. Silicon membuat silinder Nanoscale, yang dipanggil methaatoms. Terletak dalam beberapa pesanan, mereka membentuk permukaan metamaterial dengan sifat-sifat unik yang tidak bersifat. Bahagian atas, lapisan fungsi sensor terdiri daripada polimer polimer Biguanidine, yang digunakan, sebagai contoh, sebagai antiseptik.
Mekanisme kerja terdiri dalam mengukur panjang gelombang cahaya yang dicerminkan, yang ditangkap menggunakan fotodetektor, dan ia digunakan untuk menukar foton ke dalam semasa. Apabila gas CO2 memasuki ruang, ia diserap oleh lapisan polyhexamethylene biguanidine. Selepas itu, indeks refraktif lapisan berkurangan, dan cahaya dicerminkan pada sudut 45 darjah. Menukar indeks refraktif lapisan polyhexamethylene, serta peralihan panjang gelombang cahaya yang dicerminkan berbanding dengan awal bergantung kepada kepekatan gas.
Kelebihan sensor yang dicadangkan terletak pada hakikat bahawa ia tidak menyebabkan perubahan yang tidak diingini dalam indeks biasan dalam lapisan polimer dan tidak merekodkan tahap kandungan gas lain di udara, contohnya nitrogen dan hidrogen. Di samping itu, adalah mungkin untuk menyesuaikan ciri-ciri elektromagnet bahan dan untuk mendapatkan ciri-ciri optik tertentu, sebagai contoh, untuk mengubah tahap penyerapan cahaya dan dengan itu mengesan kepekatan besar karbon dioksida.
"Semasa kerja, kami menjalankan kajian berangka dan mendapat ketergantungan indeks bias lapisan polyhexamethylene yang besar dari kepekatan Gaseous CO2. Kami mengesahkan ketepatan sensor menggunakan sepuluh kitaran pengukuran pendua. Kami setiap kali datang 50 ppm karbon dioksida ke sensor, dan juga kabur dengan ruang nitrogen.
Analisis menunjukkan bahawa sensor menunjukkan kepekatan karbon dioksida dengan kesilapan ± 20 ppm dan tidak mengambil kira N2, "kata Nikolai Kazansky, profesor Jabatan Cybernetics Teknikal Universiti Samara. Konfigurasi sensor yang dicadangkan boleh digunakan untuk mengesan gas toksik lain menggunakan bahan berfungsi yang sesuai.
Sumber: Sains Naked