Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


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. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2020. — Вып. 12. — С. 827-835. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.827.

Полный текст: download PDF file

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.