Thermistorガスセンサ

薄膜サーミスタと多孔性のガス分子吸着材料を特徴とするガス選択性の高いSEMITEC独自のガスセンサを開発しました(特許取得済み)

はじめに

 従来のガスセンサに関しては、センサ単体でのガス選択性が悪いために、ガスフィルター及びガスクロマトグラフの技術を用いて分解能で約0.1ppmの高精度ガス分析を実現していました。
 しかしながらガスクロマトグラフの技術は、装置が大型になりコストが高い問題があります。さらに吸着性の強いアンモニアは分析困難である問題もあります。
SEMITECでは、独自の薄膜サーミスタと多孔性のガス分子吸着材料 であるモレキュラーシーブ3Aを用いることで、極めてガス選択性に優れたガスセンサを提供することが可能となりました。
 また、不活性ガスは反応性が乏しいため一般的なガスセンサでは検知できない問題があります。本センサは物理的な反応を用いることで不活性ガスの検知が可能です。
さらに、ガス選択性が高いガスセンサを精密な温度管理することで、高額なガスクロマトグラフの技術を用いないで、高精度のガスの検知が可能となります。

ガスセンサの概要

•高感度の薄膜サーミスタを使用(1005M t=0.1mm)

•ガス選択制が高いガス吸着材であるモレキュラーシーブ3A膜を利用(特許取得済み)

•電気的な接合は信頼性の高い溶接

•信頼性の高いハーメチックパッケージ

ガスセンサ概要

ガス吸着材膜の構造

モレキュラーシーブ3Aは分子サイズが3Å(0.3nm)未満の分子であるH2, He, NH3, H2O 4種類のガスのみが吸着できます。

ガス吸着材膜の構造

ガスセンサの原理

水素ガスが含まれた雰囲気では、
①3Aから水素ガス分子が脱離するとモレキュラーシーブ3Aの温度が上昇する
②3Aに水素ガス分子が吸着されるとモレキュラーシーブ3Aの温度が低下する
①②の過程でいずれも反応熱が伴うので、この反応熱を検知することで水素ガスの検知が可能になります。
一方、酸素や窒素は分子サイズが大きいために吸着、脱離の反応は起きません。
また、Heは同じ無極性分子である水素と同様な反応がみられます。

ガスセンサの原理

ガスセンサの特長

•水素1ppmから13,000ppmまでの広い濃度範囲で動作可能

•ガス選択制が高いので水素、ヘリウム、アンモニア、水蒸気のみに敏感反応

•ガス選択制が高いので外乱ガスの影響を受けにくい。

•水素100ppm~10,000ppmの3桁範囲のリニアリティ良好

•吸着性の高い、アンモニア、水蒸気等の検知可能。

•不活性ガスであるヘリウムの検知可能

特長

ガスセンサの応用

弊社独自のガスセンサには様々な用途が検討されております。その一部についてご紹介いたします。

1.水素検知・・・呼気分析装置への応用

呼気水素を分析計測することで、人の腸内の病気や健康状態がわかります。
水素100ppm~10,000ppmの3桁範囲のリニアリティ良好ですので、水素ステーション等の施設において水素漏れ検知への応用が考えられます。

水素出力

2.ヘリウム検知・・・簡易的なヘリウムリークデテクタの代替え検討

ヘリウム出力

ヘリウム濃度10ppmは、リーク量5×10-8Pa・m3/sに相当します。

3.水蒸気・・・湿度検知及び簡易的な露点計の代替え検討

水蒸気出力

水蒸気濃度10ppmは、概ね露点-60℃に相当します。

4.アンモニア・・・環境分析装置、におい検知器

アンモニア出力

人は、アンモニアに関して、においに敏感な人で濃度2ppmのアンモニアを悪臭として認識できます。 吸着性の強いアンモニアは装置内部に吸着してしまい分析困難である問題があり、したがってアンモニアは容易に分析が困難な物質です。
このような検知困難なアンモニアに関しても比較的容易にアンモニア濃度を検知することが可能です。
  現在、様々な市場でガスセンサの用途拡大が期待されます。

ガスセンサの開発状況と今後の展開

選択性が高いガスセンサを精密な温度管理することで、高額なガスクロマトグラフの技術を用いないで、高精度のガスの検知が可能となります。
  SEMITECでは、本ガスセンサの評価用デモ装置を準備しています。
  お客様でのご評価をサポートさせて頂いております。
 

評価用デモ機

テクノロジー