Search for content and authors
 

Optyczny sensor tlenu na bazie nanokrystalicznego ZrO2

Anna Swiderska - Sroda 1Witold Łojkowski 1,2Krzysztof Gałązka Tadeusz Chudoba 1Agnieszka Opalińska 1,3Krisjanis Smits 4Donats Millers 4Larisa Grigorjeva 4

1. Polish Academy of Sciences, Institute of High Pressure Physics (UNIPRESS), Sokolowska 29/37, Warszawa 01-142, Poland
2. Instytut Wysokich Ciśnień PAN (IWC), Sokołowska 29/37, Warszawa 01-142, Poland
3. Warsaw University of Technology, Faculty of Materials Science and Engineering (InMat), Wołoska 141, Warszawa 02-507, Poland
4. Institute of Solid State Physics, University of Latvia, 8 Kengaraga, Riga LV-1063, Latvia

Abstract

Kontrola zawartości tlenu w atmosferze jest niezbędna w wielu dziedzinach życia ludzkiego: w medycynie (np. anestezjologia), w przemyśle (np. górniczym, hutniczym, motoryzacyjnym), podczas procesów spalania, w cieplarniach oraz w zamkniętych pomieszczeniach. Generuje to popyt na sensory tlenu pracujące w zróżnicowanych warunkach. Stosowane obecnie czujniki ceramiczne ZrO2 pracują prawidłowo w temperaturze powyżej 700oC. Z kolei organiczne czujniki optyczne mogą być wykorzystane do 80-100oC. Istnieje zatem zapotrzebowanie na nowoczesne czujniki, użyteczne w temperaturach, w których dotychczasowe rozwiązania nie zdają egzaminu.

W Instytucie Wysokich Ciśnień, w Laboratorium Nanostruktur, skonstruowano prototyp nowoczesnego sensora, w którym wykorzystano zjawisko wpływu stężenia parcjalnego tlenu na właściwości luminescencyjne nanokrystalicznego ZrO2. Im mniejsza jest koncentracja tlenu w atmosferze, tym większa intensywność luminescencji. Prawdopodobną przyczyną obserwowanego efektu sensorycznego jest zależność gęstości defektów na powierzchni nanocząstek ZrO2, wzmacniających intensywność luminescencji, od stężenia parcjalnego atomów tlenu w otoczeniu.

Opracowany w Instytucie układ pracuje w zakresie od temperatury pokojowej do 300oC. Potencjalne możliwości zastosowań czujnika tego typu są jednak znacznie szersze, ponieważ materiał sensora jest stabilny aż do 500oC. Przypuszczamy również, iż możliwe jest jego wykorzystanie w temperaturach ujemnych. Trwają prace nad optymalizacją i uniwersalizacją naszego rozwiązania, przy czym szczególny nacisk położony jest na jego zastosowania w medycynie i w ochronie życia ludzkiego.

 

 

Prace nad optycznym nanokrystalicznym sensorem tlenu realizowane są w ramach projektu ERANET – OXYNANOSEN.

 

Legal notice
  • Legal notice:
 

Related papers

Presentation: Poster at Nanotechnologia PL 2011, by Anna Swiderska - Sroda
See On-line Journal of Nanotechnologia PL 2011

Submitted: 2011-08-30 16:34
Revised:   2011-08-30 17:46