Igazgató: Prof. BÁRSONY István DSc, H-1525 Budapest, Konkoly-Thege M. út 29-33, Tel.:+361-3922225, Fax:+361-3922226

MFA Nyári Iskola Középiskolásoknak

A jelentkezéssel kapcsolatos információk ITT.

TAKÁCS Máté #01K - GÁZÉRZÉKELŐK, mikro méretű eszközök kutatás-fejlesztése - személyes HONLAP
Témavezető 1.: TAKÁCS Máté, Tel.:392-2222/1244, Épület:29/A, Szoba:113, E-mail:takacs@mfa.kfki.hu, GEarth:(KFKI_29A)
BÍRÓ Ferenc #01K - GÁZÉRZÉKELŐK, mikro méretű eszközök kutatás-fejlesztése - személyes HONLAP
Témavezető 2.: BÍRÓ Ferenc, Tel.:392-2222/1244, Épület:29/A, Szoba:113, E-mail:birof@mfa.kfki.hu, GEarth:(KFKI_29A)

A Műszaki Fizikai és Anyagtudományi Kutatóintézet Mikrotechnológia Osztályán végzett gázérzékelő kutatás-fejlesztés célja, hogy alacsony fogyasztású, kisméretű, nagy mennyiségben olcsón gyártható félvezető alapú gázérzékelőket fejlesszen ki, robbanásveszélyes és/vagy egészségre ártalmas gázok jelenlétének érzékelése. Ezen szenzorok elsődleges feladata, hogy olyan gázok jelenlétére figyelmeztessenek, amelyek amúgy a legtöbb ipari és otthoni környezetben előfordulnak. Világszerte legelterjedtebb gázérzékelő szenzorok a kalorimetrikus és vezetőképesség változás elvén működők, amelyek három csoportba sorolhatók, aszerint, hogy a mérendő gáz mely fizikai-kémiai tulajdonságát használják fel az adott gáz detektálására. A három csoport a következő:

  • Heterogén katalizált reakciók reakcióhőjének mérésén alapuló érzékelők

  • Félvezető oxidok elektromos vezetőképességének megváltozásán alapuló eszközök

  • A gázok eltérő hővezető képességen alapuló eszközök
  • Mindhárom típusú érzékelőt világszerte gyártják és alkalmazzák is makro (azaz nagyobb) méretben. Az energiahatékonyság szempontjából viszont szükséges ezen eszközök méretének és teljesítmény- felvételének a csökkentése. Ezért a célunk egy olyan integrált mikropellisztor rendszer kialakítása volt, amely alacsony fogyasztás (legfeljebb néhányszor 10 mW) mellett is lehetővé teszi a kevert, éghető gázok szelektív érzékelését. Az 1. ábra egy tipikus katalitikus elven működő makropellisztort mutat. Ezek hátránya a nagy teljesítményigény, ami elérheti a 3 W-ot is, továbbá, hogy nem szelektívek a különböző szénatomszámú szénhidrogén gázokkal szemben. A pellisztorok működése azon a fizikai elven alapul, hogy az éghető gázok égésekor felszabaduló hő mérése megfelelő körülmények között alkalmas a gáz koncentrációjának a mérésére. Katalizátor jelenlétében az égés szabályozottan, a gáz lobbanáspontjánál alacsonyabb hőmérsékleten játszódik le.

    Makropellisztor sematikus rajza Szerelt makropellisztor
    1.a. ábra. Makropellisztor sematikus rajza a jellemző méretekkel.
    1.b. ábra. Szerelt eszköz.



    A gázérzékelők teljesítményfelvételének csökkentésére való törekvés maga után vonja a fűtőszál és a katalizátor réteg geometriai méretének csökkentését, akár a mikrométeres tartományba is. Az ilyen kis geometriai méretekkel rendelkező MEMS (Micro Electro Mechanical System) szerkezetek kialakítása speciális, félvezető gyártási technológián alapuló mikromechanikai megmunkálást igényel.
    BR> A Mikrotechnológia Osztály által tervezett gázérzékelők szilíciumon illetve szilíciumban, a klasszikus félvezető/vékonyréteg technológiai és mikromechanikai megmunkálási módszerek ötvözésével készülnek el. A 2. ábrán egy kész mikropellisztor pár SEM (Scanning Electron Microscope, azaz pásztázó elektronmikroszkópos) felvétele látható.

    2.a. ábra. Mikropellisztor pár fűtőtest párja.
    2.b. ábra. Katalizátor anyaggal bevont fűtőtest pár.



    A kutatás-fejlesztés jelenlegi fázisában az ilyen pellisztor párokból álló érzékelő mátrix már megfelelő érzékenységet és szelektivitást mutatott. Feladatunk, hogy a megbízhatóságukat az ipari alkalmazások számára elfogadható szintre emeljük. Ehhez a katalizátor réteg tökéletesítése, a mikro-hotplate-ekre reprodukálható, lehetőség szerint automatizált módon történő felvitelének kidolgozása szükséges.







    ELÉRHETŐSÉGEK:
    Témavezető 1.: TAKÁCS Máté, Tel.:392-2222/1244, Bp. XII. Konkoly-Thege M. út 29-33, Épület:29/A, Szoba:113, E-mail:takacs@mfa.kfki.hu,
    Témavezető 2.: BÍRÓ Ferenc, Tel.:392-2222/1244, Bp. XII. Konkoly-Thege M. út 29-33, Épület:29/A, Szoba:113, E-mail:birof@mfa.kfki.hu, GEarth:(KFKI_29A)

    Utolsó frissítés: Wed, 24 Jun 2015 12:24:18 GMT, Számláló: