Принципы создания виртуальной мультисенсорной системы для распознавания газовых смесей
М.Д. Корабель, И.В. Синёв, Д.А. Шикунов, Н.А. Клычков, Д.А. Тимошенко, В.В. Симаков
ФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.827
Оригинальная статья
Аннотация: В широком диапазоне концентраций газов различной химической природы (аммиака, ацетона, пропанола и этанола) исследовалась концентрационная зависимость газочувствительности сенсора газа на основе наноструктурированной пленки диоксида олова при различных режимах его работы. Экспериментально показано, что концентрационная зависимость газочувствительности носит степенной характер, показатель степени n различен для разных газовых проб, причем величина показателя степенного закона n зависит от режима работы сенсора и химической природы анализируемой пробы. Изученное явление позволяет распознавать газовые пробы, содержащие пары веществ различной химической природы. Вероятность классификации газовых проб аммиака, ацетона, пропанола и этанола методом ближайших соседей составила более 95%.
Ключевые слова: диоксид олова, наноструктурированные пленки, адсорбция на неоднородной поверхности, распознавание паров органических веществ.
- Корабель Максим Дмитриевич – магистр, ФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
- Синёв Илья Владимирович – к.ф.-м.н., доцент кафедры материаловедения, технологии и управления качеством, ФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
- Шикунов Дмитрий Алексеевич – магистр, ФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
- Клычков Никита Александрович – магистр, ФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
- Тимошенко Дмитрий Александрович – аспирант, ФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
- Симаков Вячеслав Владимирович – д.т.н., профессор кафедры материаловедения, технологии и управления качеством, ФГБОУ ВО «Саратовский государственный университет им. Н.Г. Чернышевского»
Ссылка на статью:
Корабель, М.Д. Принципы создания виртуальной мультисенсорной системы для распознавания газовых смесей / М.Д. Корабель, И.В. Синёв, Д.А. Шикунов, Н.А. Клычков, Д.А. Тимошенко, В.В. Симаков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — 2020. — Вып. 12. — С. 827-835. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.827.
Полный текст: загрузить PDF файл
Библиографический список:
1. Синёв, И.В. Влияние предварительного нагрева на распознавательную способность мультисенсорной микросистемы / И.В. Синёв, А.В. Смирнов, А.И. Гребенников и др. // Нано- и микросистемная техника. – 2014. – № 1 (162). – С. 52-55.
2. Fine, G.F. Metal oxide semi-conductor gas sensors in environmental monitoring / G.F. Fine, L.M. Cavanagh, A. Afonja, R. Binions // Sensors. – 2010. – V. 10. – I. 6. – P. 5469-5502. DOI: 10.3390/s100605469.
3. Fundamentals and sensing applications of 2D Materials / ed. by C.S. Rout, D. Late, H. Morgan/ In: Woodhead Publishing Series in Electronic and Optical Materials. – Duxford, Cambridge, Kidlington: Woodhead Publishing, 2019. – 512 p.
4. Electronic noses and tongues in food science / ed. by V.R. Preedy, M.L.R. Méndez. – Amsterdam-Boston-Heidelberg-London-New York-Oxford-Paris-San Diego-San FranciscoSingapore-Sydney-Tokyo:Academic Press, 2016. – 332 p.
5. Симаков, В.В. Влияние температуры на скорость роста нитевидных нанокристаллов диоксида олова, сформированных методом физического осаждения из парогазовой фазы / В.В. Симаков, И.В. Синёв, А.В. Смирнов и др. // Журнал технической физики. – 2016. – Т. 86. – Вып. 4. – С. 96-100.
6. Пронин, И.А. Новый тип газовых сенсоров на основе термовольтаического эффекта в оксиде цинка, неоднородно легированном примесями переменной валентности / И.А. Пронин, Н.Д. Якушова, Д.Ц. Димитров, // Письма в журнал технической физики. /– 2017. – Т. 43. – Вып. 18. – С. 11-16. DOI: 10.21883/PJTF.2017.18.45028.16754.
7. Смирнов, А.В. Отклик газочувствительной микросистемы на запах перегретой изоляции электрического кабеля / А.В. Смирнов, А.И. Гребенников, А.Н. Грибов и др. // Нано- и микросистемная техника. – 2014. – № 2 (163). – С. 53-56.
8. Симаков, В.В. Изменение проводимости тонкой пленки оксида олова при ступенчатом воздействии газовой пробы / В.В. Симаков, О.В. Якушева, А.С. Ворошилов, А.И. Гребенников, В.В. Кисин // Письма в Журнал технической физики. – 2006. – Т. 32. – Вып. 16. – С. 75-83.
9. Симаков, В.В. Влияние паров воды и освещения на проводимость тонких пленок диоксида олова при комнатной температуре / В.В. Симаков, И.В. Синёв, А.В. Смирнов, И.Д. Осыко, А.И. Гребенников // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2017. – Вып. 9. – С. 449-454. DOI: 10.26456/pcascnn/2017.9.449.
10. Смирнов, А.В. Влияние термоциклирования на воспроизводимость температурной зависимости проводимости наноструктурированных плёнок SnO2 / А.В.Смирнов, А.И. Гребенников, И.В. Синёв, В.В. Симаков // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2013. – Вып. 5. – С. 296-300.
11. Волькейнштейн, Ф.Ф. Физико-химия поверхности полупроводников. – М.: Наука, 1973. – 400 с.
12. Simakov, V. Gas identification by quantitative analysis of conductivity-vs-concentration dependence for SnO2 sensors / V. Simakov, A. Voroshilov, A. Grebennikov, et al. // Sensors and Actuators B: Chemical. – 2009. – V. 137. – I. 2. – P. 456-461. DOI: 10.1016/j.snb.2009.01.005.
13. Mello, R.F. Machine learning - a practical approach on the statistical learning theory / R.F. Mello, M.A. Ponti. – Cham: Springer, 2018. – 377 p.