Саратовские ученые разработали технологию обнаружения инертных газов
Ученые Саратовского национального исследовательского государственного университета имени Н.Г. Чернышевского (СГУ) получили патент на способ обнаружения гелия, неона и аргона — газов, которые долгое время считались практически неуловимыми. Их метод основан на использовании специального чувствительного материала — диоксида олова. Такой подход применен впервые в мире.
В обычных условиях инертные газы не вступают в химические реакции, из-за чего они не заметны ни приборам, ни человеку. Но если их ионизировать, то есть придать им электрический заряд, они становятся «заметными» для сенсора. Авторы предложили способ, который позволяет фиксировать такие заряженные частицы с помощью простого полупроводника.
Разработка позволяет не только точно выявить присутствие газа, но и определить, какой именно это газ. Все дело в том, что при контакте с поверхностью чувствительного материала ионы вызывают изменение электрических свойств, и каждое такое изменение индивидуально для каждого газа.
«Когда ион подлетает к поверхности, он отбирает один электрон и выбивает один атом кислорода. Это влияет на проводимость пленки, и по этому отклику можно точно определить, с каким газом имел дело сенсор», — объяснила один из авторов разработки, заведующая кафедрой радиотехники и электродинамики СГУ Ольга Глухова.
В ходе работы ученые провели как численные, так и натурные эксперименты. Результаты подтвердили: изменение сопротивления, вызванное контактом с газами, достигает 30–40 %. Это означает, что сенсор работает стабильно и точно даже при малых количествах газа.
Сам сенсор выполнен в виде тонкой пленки из диоксида олова. Он выдерживает высокие температуры и может быть использован в реальных промышленных условиях. Ученые считают, что предложенная ими технология может применяться в самых разных сферах: от космических исследований до упаковки продуктов и хранения документов. Сенсор поможет вовремя обнаружить утечки газов и повысит безопасность процессов.
На следующем этапе авторы планируют проверить технологию на других типах газов, включая токсичные и легковоспламеняющиеся.