logo
  1. Bosh sahifa
  2. Diplom ishlar
  3. Umumiy
  4. GAZ SEZGIR MATERIALLAR OLISH VA ULAR ASOSIDA METANNI ANIQLOVCHI SENSOR ISHLAB CHIQISH

GAZ SEZGIR MATERIALLAR OLISH VA ULAR ASOSIDA METANNI ANIQLOVCHI SENSOR ISHLAB CHIQISH

Yuklangan vaqt:

12.08.2023

Ko'chirishlar soni:

0

Hajmi:

1922.162109375 KB
Ko'chirib olish
1 O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O‘RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI SHAROF RASHIDOV NOMIDAGI SAMARQAND DAVLAT UNIVERSITETI Qo`lyozma huquqida UDK: 54 :662.763 ERD A NOV YULDOSH TOSHTEMIROVICHNING GAZ SEZGIR MATERIALLAR OLISH V A ULAR ASOSIDA METANNI ANIQLOVCHI SENSOR ISHLAB CHIQISH 5A140501 -Noorganik kimyo Magistr akademik darajasini olish uchun yozilgan dissertasiya Ish ko’rib chiqildi va ximoyaga qo’yildi Ilmiy r ahbar: k.f. d., dots. I.E.Abdurahmonov N oorganik kimyo va materialshunoslik kafedrasi mudiri : “____ ” ___________ 20 22 yil k.f. d., dots. I.E.Abdurahmonov SAMARQAND – 20 22 2 ANNOTATSIYA Gaz sezgir materiallar olish v a ular asosida metanni aniqlovchi sensor ishlab chiqish mavzusidagi magi strlik dissertatsiya annotatsiyasi Chiqindi gazlari bilan atmosferaga katta miqdordagi zaharli va portlovchan bi rikmalar tashlanadi. Gaz aralashmalari tarkibidagi doimiy analitik nazoratni talab etuvchi portlovchan komponentlardan biri metan. Bu birikmaning mikrokonsentratsiyasini nazorat qilish muammosi uni aniqlashning yuqori sezgir, selektiv, ekspress, avtomatik uslub va asboblarini yaratish bilan chambarchas bog’liq. Mavzuning dolzarbligi atmosfera tarkibini ekologik monitoringiga qo’yiladigan talabning oshishi hamda gaz sezgir sensorlarni qo’llanilish sohasi ko’plab texnologik va ekologik sohalarni qamrab olga nligi bilan belgilanadi. ANNOTATION Abstract of the master's dissertation on the production of gas -sensitive materials and the development of sensors for the detection of methane on their basis Exhaust gases release large amounts of toxic and explosive compounds into the atmosphere. Methane is one of the explosive components in gas mixtures that requires constant analytical monitoring. The problem of controlling the microconcentration of this com pound is closely related to the development of highly sensitive, selective, express, automatic methods and tools for its detection. The relevance of the topic is determined by the growing demand for environmental monitoring of atmospheric composition and t he fact that the field of application of gas -sensitive sensors covers many technological and environmental areas. 3 MUNDARIJA KIRISH ........... ................................................................................................ 5 Bob 1. GAZ ARALA SH MALAR I TARKIBIDAN METAN NI ANIQLA SHNING ZAMONAVIY USULLARI VA ASBOBLARI (adabiyot lar sharhi ............................................... ......................................... .. 11 1.1.Y onuvchan gazlarning aniqlashni optik usullari va asboblari.......... ......... 12 1.2. G az lar analizining t ermo kondu ktometri k usullar i va asbob lari … … … … 14 1.3. G az lar aralashmasi tarkibini nazorat qilishning e le ktro kimyoviy usullari va analizatorlari............................................. ...................................... 15 1.4. Gaz aralashmalarini nazorat qilishning termokatalitik usuli..... ............... 16 1.5. Metanni (tabiiy gazni) aniqlovchi yarimo‘tkazgichli gaz s ensorlari........ 22 1.5.1. Y onuvchan gazlarning metall oksidlari asosidagi yarimo‘tkazgichli sensorlari.......................................................................... ................................ 23 1.6. Birinchi bob bo‘yicha xulosalar 27 2-Bob. METANNI ANIQLOVCHI YARIMO‘TKAZGICHLI SENSORLAR ISHLAB CHIQISH ............................................ .................. 28 2.1.Tabiiy gaz va metanni aniqlovchi yarimo‘tkazgichli sensorlar uchun metall oksidlari asosida gaz sezgir nanokompozit plyonkalar sintezi 28 2.2. Metanni aniqlovchi yarimo ‘tkazgichli sensorni ishlab chiqish ........... ..... 37 2.3. Y arimo‘tkazgichli metanni aniqlovchi sensorining metrologik ko‘rsatgichlarlariga turli omillar ta’sirini o‘rganish.......................... .............. 39 2.3.1. Y arimo‘tkaz gichli metan ni aniqlovchi sensor ning sezgirligiga haroratn ing ta’siri ..................................................................................... ........ 39 3-Bob. METANNI ANIQLOVCHI YARIMO‘TKAZGICHLI SENSORLAR METROLOGIK TAVSIFLARINI O‘RGANISH ……… . 42 3.1 . Metan va tabiiy gazni aniqlashda yarimo‘tkazgichl i sensor signalini o‘zgarish dinamikasini tekshirish............................................ 42 3.2 . Y arimo‘tkazgich li sensorning metanga nisbatan sezuvchanligi ....... 44 3.3 . Metanni aniqlovchi yarimo‘tkazgichli sensor signalining konsentratsiyag a bog‘liqligi.......................................................................... .. 46 4 3.4 . Y arimo‘tkazgichli sensorni ishlash resursi va signal ini ng barqarorligini tekshirish ........................................................................... 48 3.5 . Metanni aniql ovchi yarimo‘tkazgich li sensorning selektiv ligi ni aniqlash........................................................................................................... . 50 Uchunchi bob bo‘yicha xulosalar.............................. ................................. ..... 52 XULOSA........................................................................................................ . 53 Foydalanilgan adabiyotlar .......................................................................... ...... 54 Ilova……………………………………………………………………… … . 68 5 KIRISH Dissertatsiya mavzusining dolzarbligi va zarurati . Jaxonda , ilmiy - texnik taraqqiyot natijasida , sanoat jadal rivojlanib borayotgan bir davrda , ishlab chi qarish va turar -joy binolarini port lash va yong‘in xavfsizligini ta’minlovchi kimyoviy sensorlar va signalizatorlar yaratish muhim nazariy va amaliy ahamiyatga ega . Tur ar joy va ishlab chiqarish korxonalari binolarida kuzatiladigan eng xavfli baxtsiz hodisalardan biri metan ning portlashidir . Odatda metanning eng past port lovchan kon sentratsiyasi (PPK ) 5% ni , eng yuqori portlovchan konsentratsiyasi (YUPCH ) 16% ni tashkil etadi . Respublikada yiliga 64 milliard kubometr tabiiy gaz qazib olinadi , uning asosiy tarkibiy qismini metan tashkil etad i. Respublikamizda gaz qazib olish va uning iste’mol qilish hajmining oshishi bilan sanoat va turar -joy ob’ektlarining atmosfera havosiga metanning sizib chiqishi va to‘planishini aniqlovchi ekspress usullar , ishonchli sensorlar va signalizatorlarni ishlab chiqish muhim ahamiyat kasb etadi . Jaxonda tabiiy gazning sizib chiqishi va to‘planishini ishonchli va tezkor nazoratini ta’minlovchi arzon kimyoviy sensorlarni yaratishga alohida e’tibor qaratilmoqda . Sanoati rivojlangan mamlakatlarda gaz sensorlarining ishlab chiqarish sohasidagi tadqiqotlarning tahlili termokatalitik va yarimo‘tkazgichli sensorlardan foydalanish portlash xavfining oldini olishda eng ishonchli ekanligini ko‘rsatdi . Iqtisodiyotning turli sohalarini asosan transport , energetika , neft va ga z sanoati singari sohalarini rivojlantirish bilan global miqyosda sanoat va turar -joy ob’ektlarining portlashga nisbata n xavfsizligini ta’minlashga bo‘lgan talablar tobora kuchayib bormoqda . Sh u sababli yopiq ekologik tizimlarning atmosfera havosi tarkibin i ishonchli nazorat qiluvchi tezkor , sezgir va selektiv sensorlarni ishlab chiqishga yo‘naltirilgan tadqiqotlar bajarilmoqda . Respublikada import o‘rnini bosuvchi , gazlar nazoratida qo‘llaniladigan gaz analizatorlar yaratish sohasida ma’lum ilmiy amaliy yutuqlarga erishilgan . O‘zbekiston Respublikasini yanada rivojlantirish bo‘yicha harakatlar strategiyasida «mahalliy xom ashyoni chuqur qayta ishlashga asoslangan yuqori qo‘shimcha qiymatli mahsulot va texnologiyalarning yangi turlarini ishlab chiqarish , shu 6 asosda ichki va tashqi bozorlarda mahalliy tovarlarning raqobatbardoshligini ta’minlash » vazifalari belgilab berilgan . Bu borada , ishlab chiqarish korxonalari , transport va turar -joy ob’ektlarining , yong‘in xavfsizligini ta’minlash muhim ahamiyat kasb etadi . O‘zbekiston Respublikasi Prezidentining 2017 yil 7 fevraldagi "O‘zbekiston Respublikasini yanada rivojlantirish bo‘yicha Harakatlar strategiyasi to‘g‘risida "gi PF -4947 -son Farmoni , 2018 yil 25 oktyabrdagi "O‘zbekiston Respublikasi kimyo sanoatini jadal rivojlantirish chora -tadbirlari to‘g‘risida " gi PQ -3983 -son va 2018 yil 17 yanvardagi "Mamlakat iqtisodiyoti tarmoqlarining talab yuqori bo‘lgan mahsulot va xom ashyo turlari bilan barqaror ta’minlanish chora -tadbirlari to‘g‘risida "gi PQ -3479 -son Qaro rlari hamda mazkur faoliyatga tegishli boshqa me’yoriy - huquqiy hujjatlarda belgilangan vazifalarni amalga oshirishda ushbu dissertatsiya tadqiqoti muayyan darajada xizmat qiladi . Tadqiqotning respublika fan va texnologiyalari rivojlanishi ustuvor yo‘nali shlariga mosligi . Mazkur tadqiqotlar Respublika fan va texnologiyalari rivojlanishining VII ."Kimyo texnologiyalari va nanotexnologiyalari " ustuvor yo‘nalishiga muvofiq bajarilgan . Muammoning o‘rganilganlik darajasi . Dunyoning barcha rivojlangan mamlakatla rida zaharli , engil alangalanuvchan va portlovchan gazlarning monitoringi uchun usullar va sensorlar ishlab chiqishga qaratilgan tizimli tadqiqotlar olib borilmoqda . Bunda asosiy e’tibor yopiq ekologik tizimlardagi gaz aralashmalarining portlash xavfini ishonchli nazorat qilishni ta’minlaydigan ekspress va sezgir sensorlarni yaratishga qaratilgan . Tadqiqotlarida gazlar aralashmasining tarkibini nazorat qilish uchun metodlar va sensorlarni ishlab chiqishga alohida e’tibor qaratilgan . Shu jumladan Respublika miz olimlari tomonidan atrof -muhit ob’ektlarining nazorati uchun metodlar va sensorlarni yaratish , shu jumladan , yonuvchan gazlar va bug‘larning termokatalitik sensorlarini yaratish bo‘yicha fundamental tadqiqotlar olib borilmoqda . Y angi texnologiyalarni jo riy etish va analitik nazoratni rivojlantirish bilan birgalikda moddalarni aniqlash uslublarining sezuvchanligi va selektivligiga 7 talablar ham ortib bormoqda . Bugungi kunda metanni gaz aralashmalari tarkibidan aniqlashning yangi , ilg‘or va zamonaviy termok atalitik va yarim o‘tkazgich usullari va sensorlarini ishlab chiqish sanoat korxonalari , transport va turar -joy kommunal xo‘jaligi ob’ektlarining yong‘in xavfsizligini ta’minlash imkonini beradi . Dissertatsiya mavzusining dissertatsiya bajarilgan oliy ta’ lim muassa sa sining ilmiy -tadqiqot rejalari bilan bo g‘ liqligi . Dissertatsiya tadqiqoti Samarqand davlat universiteti ilmiy -tadqiqot rejasining IDT -12 -07 " Kimyoviy sens orlarning yangi avlod i uchun gazsezgir organo -noorganik nanomateriallar sintezining fizik -kimyoviy asoslari va texnologiyasini yaratish " mavzusidagi amaliy (2012 -2014.) va OT -F7-84 " Kimyoviy sensorlarning yangi avlodi uchun gaz sezgir materiallar sint ezi nazariy asoslarini tadqiq etish " mavzusidagi fundamental (2016 -2020 y.) loyihalar doiras ida bajarilgan . Tadqiqodning maqsadi metanni sezgir , selektiv kimyoviy sensorlarini yaratish va ular asosida tabiiy gazni yuqori samarali signalizatorlari va gazanalizatorlarini ishlab chiqishdan iborat . Tadqiqotning vazifalari : yonuvchan moddalarning oksi dlanish qonunlarini o‘rganish va metanning selektiv termokatalitik sensori uchun katalizator tarkibini aniqlash ; yopiq ekologik tizimlar atmosfera havosi tarkibidan tabiiy gazning portlovchan konsentratsiyasini termokatalitik usulda aniqlashning barqaror , selektiv va yuqori sezgirligini ta’minlovchi optimal sharoitlarni tanlash ; sanoat va maishiy ob’ektlarning atmosfera havosi tarkibidan metanning sizib chiqishi va to‘planishini aniqlashga mo‘ljallangan sezgir va ekspress usullari hamda ishonchli signalizat orlarini yaratish ; gazga sezgir nanokompozit materiallarning zol -gel sintezi qonunlarini o‘rganish va ular asosida metanning mikrokonsentratsiyalarini aniqlovchi yarimo‘tkazgichli sensor yaratish ; 8 yarimo‘tkazgichli va termokatalitik sensor yordamida havo va gaz aralashmalari tarkibidan tabiiy gazni doimiy , uzluksiz aniqlash uchun ikki kanalli gaz analizator yaratish ; m etan analizatorining metrologik va analitik tavsiflarini aniqlash ; ishlab chiqilgan sensorlarni laboratoriya sharoitlarida sinovlardan o‘ tkaz ish va real sharoitlarda qo‘ llash . Tadqiqotning ob’ekti sifatida katalitik faol metall oksidlari , tabiiy gaz , propan -butan aralashmasi , yonish jarayonlari chiqindi gazlari , metan va standart gaz aralashmalari olindi . Tadqiqotning predmeti . Turli yonuvchan moddalarni ng oksidlanish jarayoni qonuniyatlari , gazga sezgir nanomateriallarning zol -gel sintezi qonuniyatlari va metanni an iqlovchi selektiv termokatalitik hamda yarimo‘tkazgichli sensorlarining analitik ko‘ rsatgichlarini aniqlash . Tadqiqotning usullari . Ta dqiqot jarayonida gaz xromatografiyasi , IQ spektroskopiyasi , differensial termik tahlil , pot ensiometriya , fotokolorimetriya , konduktometriya , viskozimetriya usullaridan foydalanilgan . Tadqiqotning ilmiy yangiligi quyidagilardan iborat : ilk bor termokat alitik sensorning ishchi va taqqoslash elementlari uchun selektiv katalizatorlarning tarkibi va komponentlari nisbati (In 2O3-Ag 2O ,Fe 3O 4- Ni 2O 3), (In 2O3-Ag 2O va Fe 3O 4-Ni 2O 3) aniqlangan ; ilk bor Zn O va CoO asosida , C H4ni aniqlovchi yarimo‘tkazgichli sensorlar uchun GSM zol -gel usulida sintez qilingan ; Si O 2/Zn O +C oO tarkibli GSM dan foydalanish natijasida yarimo‘tkazgichli sensorning tabiiy gazga nisbatan sezuvchanligi va selektivligi oshirilgan ; termokatalitik va yarimo‘tkazgichli sensorlardan foydalanib , metann i konsentratsiyaning keng diapazonida aniqlovchi ikki komponentli analizator ishlab chiqilgan ; Si O 2/Zn O +C oO asosida yaratilgan CH 4 aniqlovchi yarimo‘tkazgichli sensorlarining metrologik , ekspluatatsion va boshqa parametrlariga turli omillarning ta’siri ani qlangan . 9 Tadqiqotning amaliy natijalari quyidagilardan iborat : sanoat va turar joy inshootlari atmosfera havosi tarkibidan tabiiy gazning portlovchan konsentratsiyasini nazorat qiluvchi term okatalitik sensor sezgir elementlarining katalizator tarkibi va ko nstruksiyasi ishlab chiqilgan ; Zol -gel sintez jarayonining optimal temperatura , vaqt rejimi va boshlan g‘ ich komponentlar tarkibi hamda ularning o‘ zaro nisbatlari tavsiya etilgan va CH 4ni aniqlovchi yarimo‘tkazgich sensori uchun yuqori sezgir GSM olish imk oniyatlari aniqlangan ; Ishlab -chiqilgan sensorlar metanni aniqlovchi signalizator va ikkita kanalli analizator tarkibida foydalan ishuslubi yaratilgan . Tadqiqot natijalarining ishonchliligi kond ukto metriya , pot ensiometriya , gazxromatografiya si, fotokolorime triya , mikroskopik va differensial analiz usullari kabi zamonaviy fizik -kimyoviy usullar bilan isbotlangan . Xulosalar matematik statistika usullari bilan qayta ishlangan eksperimental natijalar asosida qilingan . Tadqiqot natijalarining ilmiy va amaliy aham iyati . Tadqiqot natijalarining ilmiy ahamiyati metanning term okatalitik sensori uchun selektiv katalizatorlar va optimal sharoitlarni topishdan ; zol -gel jarayoni yordamida Zn va Co oksidi asosida selektiv gazga sezgir nanokompozitlar ini shakllantirish va uning asosida metan va tabiiy gazning selektiv yarimo‘tkazgichli sensorlarini yarati lishi bilan izohlanadi . Tadqiqot natijalarining amaliy ahamiyati sanoat va tur ar joy binolari atmosfera havosi tarkibidan metanni aniqlashning minimal chegarasini ng pasayi shi va aniqlash jarayoni ning ekspressligini oshi rishga , ishlab chiqilgan sensorlar signalizator va analizatorlar tarkibida , atrof -muhit ob’ektlarini ng monitoringida va ko‘plab so halarni xavfsiz faoliyatini ta’minlash singari mu him sotsial , ekologik va iqt isodiy muammolarni hal etish ga xizmat qiladi . Tadqiqat natijalarining aprobatsiyasi . Mazkur tadqiqot natijalari 3 ta , jumladan , 1 ta xalqaro va 2 ta Respublika ilmiy -amaliy anjumanlarida ma’ruza qilingan va mux okamadan o‘tkazilgan . 10 Tadqiqot natijalarining e’lon qilinishi . Dissertatsiya mavzusi bo‘yicha jami 3 ta ilmiy ishlar chop etilgan, Shulardan 2 tasi respublika va 1 tasi xorijiy jurnallarda nashr etilgan. 11 Bob 1. GAZ ARALASHMALARI TARKIBIDAN METANNI ANIQLASH USULLARI VA ASBOB LARI (adabiyotlar sharhi ) Tabiiy gazning asosiy komponenti bo‘lgan metan eng ko‘p tarqalgan yonuvchan gaz . Sanoatda atmosfera havosi tarkibidan metanni konsentratsiyasining monitoringi uchun sensor va asboblar ishlab chiqarildi . Bu vositalar ning eng muhim kamchiligi ularning o‘lchamlarini katta ligi , aniqligi ning pastligi va selektiv emasligi . Shu sababli turar -joy va sanoat binolarini atmosfera havosi tarkibidan metanni (tabiiy gazni ) portlovchan konsentratsiyalarini monitoringi uchun sensor ishlab chiqar ish muhim ahamiyatga ega . Ushbu muammoni hal etish uchun atmosfera havosi tarkibidan portlovchan gazlarni monitoringi uchun sensor va asboblar ishlab chiqish talab etiladi . [1; b. 145 ]. Portlovchan gazlarni nazorat qilishning barcha usullari gazlarning fizik - kimyoviy xossalarini farqlariga asoslangan . [2; b.176 -190]. Gazlarning o‘lchash natijalariga , ta’sir ko‘rsatuvchi ba’zi fizik -kimyoviy xususiyatlari 1.1 jadvalda keltirilgan . 1.1 -jadval . Gazlarning ayrim fizik -kimyoviy xossalari Aniqlanuvchi kattali kning nomi O‘lchov birligi e ar bir gaz uchun aniqlanuvchi kattalik ning qiymati xavo CH 4 C2H 6 H 2 CO Zichli gi kg/m 3 1,293 0,717 1,357 0,0899 1,25 Y оnish issiqligi Dj LKmol - 892·10 6 1562·10 6 287·10 6 283·10 6 Issiqlik o‘tkazuvchanligi Vt /(m h F 2,4·10 -2 3,1·10 -2 1,8·10 -2 17,9·10 -2 2,35·10 -2 Portl ash diap -ni haj .% - 5-15 3,2 -12,5 4-75,2 12,5 -74,2 Y onuvchan gazlar ning havo dagi barcha boshqa qo‘shimcha lar dan ajratib turadi gan umumiy xususiyati , bu ularning issiqliq xossalarining qiymati .Turli 12 yopiq ekolog ik sistemalar havosi tarkibida mavjud bo‘ladigan metan , vodorod , etan , is gazi va boshqa yonuvchan gazlar atmosferadagi kislorod bilan oksidlanishi mumkin . Barcha yonuvchan gazlar orasida , metan eng yuqori yonish issiqligiga ega . Bu metan molekulasidagi at omlar orasidagi bog‘larni nisbatan mustahkamligi bilan tushuntiriladi .Gazlar tahlilida ishlatiladigan barcha usullar (optik , elektrokimyoviy , konduktometrik termokonduktometrik , va termokatalitik ) orasida yonuvchi gazlarni aniqlashda selektivligi va sezgir ligi nisbatan yuqori bo‘lgani termokatalitik va yarimo‘tkazgichli usullardir . Bu usularda olingan natijalarga yaqin bo‘lgan natijalarni optik usullar yordamida ham olish mumkin [3; b.2 -5]. 1.1. Y onuvchan gazlarni aniqlashning optik usullari va asboblari . Zamonaviy analitik kimyoning eng muhim usullari qatoriga hromatografik va elektrokimyoviy usullar bilan birga optik usullar ham kiradi . Bu usullar moddalarning elektromagnit nurlanishlari bilan ta’sirlashishiga asoslangan .Uglevodorodlarni aniqlashning turli optik usullari va asboblari mavjud . Atmosfera havosi tarkibidan metanni aniqlovchi sensor va analizatorlar yaratishda keng qullaniladigan usuldan biri bir bu metan va havodan o‘tuvchi nurni sindirish ko‘rsatgichlari farqiga asoslangan refraktometrik usuld ir [2; b. 231 -254]. Refraktometrik analiz usulining afzalliklariga uning tezkorligini kiritish mumkin .Ammo optik elementlarni ifloslanishdan himoya qilish qiyin bo‘lganligi uchun bu usuldan gaz analizatorlar tayyorlashda foydalanish juda murakkab . SHu saba bli refraktometrik sensorlar amaliyotda keng qo‘llanilmaydi . Metanni aniqlovchi sensor va analizatorlar ishlab chiqishda qo‘llaniladigan usullar orasida eng ko‘p ishlatiladigani optik -akustik usul . Optik -akustik usulning metanga nisbatan selektivligini ta’ minlash tegishli monoxromatik nurlanish manbalaridan foydalanish orqali yoki optik to‘lqin uzunligi metanni maksimal nur yutishiga mos keladigan nur manbaidan foydalanish orqali amalga oshiriladi [5; b.211 -234]. Ammo m urakkab optik -akustik nur manbai va nu r qabul qiluvchilardan foydalanish , hamda optik elementlarni ifloslanishdan himoya qilish uchun bo‘lgan ehtiyoj analizatorni sezilarli darajada murakkablashtiradi . Mahsulotni katta 13 o‘lchamlari va nisbatan yuqori quvvat iste’mol qilishi undan keng foydalani shni chegaralaydi . Gazlar taxlilida ishlatiladigan optik usullardan biri Fure - spektroskopiya metod i [6; b. 67 -78, 7; b.43 -47]. Fure -spektroskopiya si usulida barcha mavjud gaz komponentlari ning aniq konsentratsiyasi ani qlanadi [8 ; b. 332 - 341]. Bu turdagi se nsorlarni dastlabkilari ochiq turdagi sensorlar hisoblanadi [9 ; b.25 -37]. Bu usulda yorug‘lik nuri tekshiriladigan aralashma bilan to‘ldirilgan kameradan o‘tadi .Kameraning kirish joyiga linza o‘rnatilgan . Nur kamera orqali o‘tganda , qisman yutiladi va kam erani chiqish linzasiga tushadi .Afsuski , etarli darajada sezgirlikni ta’minlash uchun o‘lchami juda katta bo‘lgan kamera talab qilinadi . Natijada sistemaning o‘lchamlari juda katta bo‘ladiva undan foydalanish qiyinlashadi [10; b.3103 -3109]. YAnada murakkab optik sensorlarda optik tolali kabelning o‘zi kamera rolini o‘ynaydi .Bunday sensorlar uchun tolaning bir tomonidagi sirti silliqlanadi yoki tolani uzunligi cheklanadi [11; b.2258 -2263, 12; b.741 -759]. Bunday sensorlarning o‘lchamlari kichik lekin , juda ka m sezuvchanlikka ega .Tahlil qilinadigan gaz (metan , tabiiy gaz ) uning qattiq faza bo‘ylab tarkalgan mikrog‘ovvaklariga kiradi . Nur mayda teshik va qattiq faza chegarasida yutiladi . Metanni aniqlashda ishlatiladigan boshqa optik usulni foto akustik spektros kopiya usuli deyiladi . Bu usul foto akustik effektga ya’ni gaz tomonidan yorug‘lik yutilganda tovush to‘lqinlarini tarqalishiga asoslangan [13; b.1971 -1086]. Bu usulning afzalligi fon signalining yo‘qligi hisoblanadi .Biroq , bu usulni mustaqil ko‘chma metan gaz analizatorlari sifatida qo‘llashga imkon bermaydigan ikkita kamchiligik mavjud : 1. Asbob o‘lchamlarini katta bo‘lishi va signalni qayta ishlash jarayonini murakkabligi ; 2. Aniqroq o‘lchash uchun nurni bosib o‘tadigan yo‘lini uzun bo‘lishi kerakligi . Foto ionizatsion ko‘chma gaz analizatori "KOLION -1" metan (tabiiy gaz ) va neft mahsulotlarini nazorat qilish uchun mo‘ljallangan [14; b.455 -467]. Qurilma metanni o‘lchanadigan konsentratsiyasi belgilangan chegaradan oshganda 14 tovush va yorug‘lik signal orqal i ogohlantirish qurilmasi bilan jihozlangan [14; b.455 -467]. Optik sensorlardan foydalanishga asoslangan gazanalizator 102 FA -01 M chiqindi va tutun gazlar tarkibidan uglevodorodlar miqdorini o‘lchash uchun mo‘ljallangan . [15; b.1 -5]. Asbobni ishlash prin sipi nurni qattiq jinsli qabul qiluvchi yordamida yutuvchi infraqizil absorbsion usulga asoslangan . Yo‘l qo‘yilishi mumkin bo‘lgan asosiy mutloq xato chegarasi CH 4 bo‘yicha ±250 mln -1 [16; b.34 -39]. YUqorida aytib o‘tilgan kamchiliklari tufayli mavjud opti k sensorlardan metanning portlovchi konsentratsiyalarini aniqlovchi signalizatorlar sifatida foydalanish hozirgi kungacha keng tarqalmagan . 1.2. G az lar analizining termo kondu ktometri k usullar i va asbob lari . Termokonduktometrik sensorlar amalda metanning m iqdorini nazorat qiladigan eng ko‘p ishlatiladigan asbob . U bittasi tekshiriladigan gaz bilan to‘ldirilgan etalon , ikkinchisi esa tekshiriladigan gaz o‘tadigan o‘lchov kamerasidan iborat va ikkala kameraga ham bir xil sezgir elemantlar o‘rnatilgan datchikd an iborat . Sezgir elementlar o‘zaro ko‘prik sxemasiga mos o‘lanadi . [17; b. 78 -81, 18; b. 1 -8]. Molekulyar og‘irliklari sezilarli farq qiladigan gazlarni issiqlik o‘tkazuvchanligi bir -biridan sezilarli darajada farq qiladi [19; b.345 -367]. Termokonduktomet rik gaz analizatorlari normal sharoitlarda ishlatilganda , metan konsentratsiyasini o‘lchov xatosi 0,5% gacha bo‘lishi mumkin . Gaz aralashmalari tarkibida kislorod miqdorini yuqori bo‘lishi natijasida havodagi metanni aniqlash xatosi ortib ketadi [20; b.12 -23]. Metanni aniqlovchi termokonduktometrik sensorlarning oldingi modellarida – sezgir elementlar tola yoki spiral shaklidagi platina mikro simidan qilingan [21; b.301 -314]. Termoelementlar bir vaqtning o‘zida qarshilik termometr va isitgich vazifasini bajar gan . Gazlarning issiqlik o‘tkazuvchanligi atmosfera bosimiga amalda bog‘liq emas ammo haroratni ortishi bilan ortib boradi .SHuni ta’kidlash lozimki , termokatalitik sensordan farqli termokonduktometrik sensorning taqqoslash elementi germitik kameraga o‘rnat ilgan bo‘lib energiya manbai va 15 atmosferada bo‘ladigan ma’lum parametrlarni kompensatsiyalashi mumkin bo‘ladi .SHu sababli yopiq taqqoslash termoelementi bo‘lgan termokonduktometrik sensorga bo‘lgan qiziqish ortib bormoqda [22; b.1 -11, 23; b.60 -67]. Afzalli k va kamchiliklari hisobga olingan holda o‘tgan asrning 80 -yillaridan boshlab termokatalitik va termokonduktometrik usullardan foydalanishga asoslangan metanni konsentratsiyaning keng diapazonida aniqlovchi universal metanomerlar yaratila boshlandi . Bunga ushbu [24; b.1 -9] ishda keltirilgan ikkita ko‘prik sxemasiga ega bo‘lgan mos ravishda , metanning past va yuqori konsentratsiyalarini aniqlovchi detektorni misol qilish mumkin .Metanni portlovchan konsentratsiyalarini o‘lchash uchun ishlatiladigan termokondu ktometrik gazanalizatorlarning namlik va gaz tarkibini o‘zgarishi hisobiga yo‘l qo‘yiladigan xatosi katta , shu sababli bunday analizatorlar bilan yonuvchan gazning portlashgacha bo‘lgan konsentratsiyalarini nazorat qilishda yaxshi natijalar olib bo‘lmaydi . 1.3. G az lar aralashmasi tarkibini nazorat qilishning ele ktro kimyoviy usullari va analizatorlari Metanning elektrokimyoviy sensori bu analitik signalni elektrokimyoviy jarayonning borishi hisobiga yuzaga keluvchi qurilma [25; b.211 -217]. Elektrokimyoviy se nsorlar suyuq va gazsimon fazada kimyoviy birikmalar (jumladan metan )ni sifat va miqdoriy tahlil qilishga imkon beradi . Zamonaviy elektrokimyoviy sensorlarningsezgir elementi ikkitaelektrod va elektrolitdan iborat galvanik element . Bunda elektrolit va erit ma tahlil qilinadigan gaz fazadan membrana bilan ajratilgan bo‘ladi .Elektrokimyoviy sensorlar gaz va suyuq faza shu jumladan suspenziyalar tarkibidan CH 4, O 2, H 2, C1 2, H 2S va boshqa gazlarni aniqlashga imkon beradi . Bu turdagi sensorning afzalliklariga ko‘ pchilik gazlarni konsentratsiyaning keng diapazonida o‘lchashi , ishlab chiqarish korxonalari va uy - joy sektorlari uchun sanitariya normalar darajasidagi konsentratsiyalarni nazorat qilish uchun imkon berishi kiradi . Metanni aniqlovchi elektrokimyoviy senso rlarni boshqa analitik vositalar bilan solishtirganda ulardan o‘zining soddaligi , kichik 16 o‘lchamliligi , arzonligi va boshqa ko‘p parametrlari bo‘yicha qolishmaydi . Elektrokimyoviy sensorlar eng rivojlangan va keng tarqalgan signalni olishda analiz qilinad igan muhitda boradigan kimyoviy jarayonlardan foydalanuvchi asboblar guruhini tashkil qiladi . Elektrokimyoviy sensorlarga potensiometrik , amperometrik , konduktometrik usullari kiradi . Elektrokimyoviy usullarda kuzatiladigan analitik signallar quyidagilar : - indikator elektrod ining potensiali ; - belgilangan elektrod potensialida yacheyka orqali o‘tadigan tok miqdori ; - elektrolitlar eritmasining elektr o‘tkazuvchanligi va boshqalar . Elektrokimyoviy sensorlar asosan analitik signalni ishlab chiqaradigan kichk ina elektrokimyoviy yacheykaning indikator elektrodi ishtirokida elektrokimyoviy qaytarilish yoki oksidlanishga qodir bo‘lgan elektroaktiv moddalarni aniqlash uchun ishlatiladi .Indikator elektrodlari inert (Pt, Pd, Au, Ag) yoki kimyoviy faol ( Cu, In, Sn) metallar yoki kompleks birikmalar bilan modifikatsiyalangan va ion -selektiv elektrodlar bo‘lishi mumkin . Bundan tashqari sezgir elektrodlar sifatida yupqa qavatli nanokompozitlardan foydalaniladi [26; b. 312 -324]. Elektrolitlar suyuq (KCl, H 2SO 4 va boshqa eritmalar , bufer eritmalar ), qattiq (ZrO 2, A 12O3, Sb 2O5 ), elektrolitlar bo‘lib ularning eritmasi analiz qilinadigan eritmadan yarimo‘tkazuvchan membrana yordamida ajratilgan bo‘lishi mumkin .Elektrokimyoviy sensorlar yaxshi selektivlikka ega , lekin ular o‘ zlarining qator ko‘rsatgichlariga ko‘ra ko‘p komponentli gaz aralashmasi tarkibidan portlovchan birikmalarni aniqlash uchun mos kelmaydi . Biroq ular ko‘pincha multisensorli tizimlarda ishlatiladi . 1.4. Gaz aralashmalarini nazorat qilishning termokatalitik usuli . Metanni aniqlovchi termokatalitik sensorning (TKSning ) ishlash prinsipi platina simidan tayyorlangan purjinadan iborat termosezgir element yuzasiga qoplangan katalizator ishtirokida , yonuvchi gazlarning alangasiz oksidlanish jarayonidagi ajralib ch iquvchi issiqlik miqdorini nazorat qilishga asoslanadi . Metanni oksidlanishi jarayonida chiqadigan issiqlik platina simini qizdiradi va bu 17 sensorning qarshiligidagi o‘zgarishga olib keladi . Katalitik sensorlarning afzalliklari ularni ishlab chiqarishning soddaligi , kichik o‘lchamli va kam quvvat iste’moli , hamda konsentratsiyani keng oralig‘ida chiqish signalining to‘g‘ri chiziqli ko‘rinishga egaligi . Metanning konsentratsiyasini aniqlashda odatda ikkita : sezgir elementlari bo‘lgan sensorlar ishlatiladi : Ui tson ko‘prigining bir elkasiga ikkita sezgir element va ko‘prikning ikkinchi qismiga ikkita doimiy qarshilik o‘rnatiladi . Metanni aniqlovchi katalitik sensorlar yonuvchan gazlarga yaxshi selektivlikka ega , ammo ular dastlab faqat metan uchun kalibrlanganli gi sababli boshqa yonuvchan gazlar uchun natijalarni qayta hisoblash talab etiladi . Bunday turdagi sensorlar yonuvchan gazlar va bug‘larni portlovchan konsentratsiyasini aniqlash uchun yaxshi ishlaydi . Ularni yonuvchan gazlarga nisbatan selektivligi (ular CO 2, H 2 sizgir yonmaydigan birikmalarga signal bermaydi ) ularning asosiy afzalligi hisoblanadi . Narxlarining pastligi ishlatish uchun qulayligi ulardan atrof - muhit atmosfera havosi tarkibidan portlovchan gazlarni nazorat qilishda foydalanishga imkon beradi . Birinchi termokatalitik sensorlardagi reaksiya kamerasi ichki diametri taxminan 15 mm va balandligi 15 -20 mm bo‘lgan ikki qavatli metall setkadan iborat bo‘lgan [25; b. 165 -179]. 0Hozirda ishlab chiqarilayotgan termokatalitik sensorlarning o‘lchamlari se zilarli darajada kichik . Reaksiya kamerasining ichki diametri 5-6 mm bo‘lgan keramika yoki metalkeramikadan tayyorlanadi . Ishlash va kompensatsion elementlari , odatda , Uitson ko‘prigining bir tomoniga joylashtiriladi . Oksidlanuvchi gazlarning katalizatorla r ishtirokida geterogen oksidlanish reaksiyasi kinetik va diffuzion oblastlarda o‘tishi mumkin [26; b.37 -45]. Kinetik oblastdagi oksidlanish reaksiyasining tezligi odatda metan va kislorodning hajmiy molyar konsentratsiyalarining ko‘paytmasi sifatida ifoda lanadi . Metan konsentratsiyasi 9% dan ortiq bo‘lgan qiymatlarida , havo kislorodi reaksiya tezligini aniqlaydigan limitlovchi komponentga aylanadi . SHuning uchun bu usulni qo‘llashning asosiy sohasi metanning portlashgacha bo‘lgan (0 - 5%) dagi konsentratsi yasi hisoblanadi . Keng diapazonda yonuvchan gazni aniqlovchi analizatorda bitta 18 ko‘prik sxemasiga ega bo‘lgan termokatalitik metan sensor (TKS -CH 4)ishlatiladi [28; b.189]. Bugungi kunda ko‘plab tadqiqotchilarning harakatlari yangi konstruktiv echimlarni ishlab chiqish , yangi materiallar va texnologiyalarni qo‘llash hisobiga metanni aniqlashda ishlatilgan termokatalitik sensorlarning xususiyatlarini yaxshilashga qaratilgan , bu ularning ishlatilish chegaralarini kengaytirishga yordam beradi [29; b.51 -55]. TK S uchun qo‘yiladigan asosiy talablarga uning metanni aniqlashda yuqori sezuvchanlik , selektivlik , tezlik va barqarorlikka ega bo‘lishi kiradi [30; b.20 -28, 31; b.53 -57]. TKS sezgir elementini shakllantirishning eng universal usullaridan biri zol -gel texnolo giya usuli dir [32; b.51 -58]. Termokatalitik sensorlarning sezgir elementi sifatida Ti, Zn, Co oksidlari qo‘llaniladi .Titan oksididan foydalanishga asoslangan sensorlarning xarakterli xususiyatlaridan biri bu 500°C dan yuqori haroratlarda o‘rganilayotgan ga zlarga nisbatan yuqori sezuvchanligidir [33; b. 17 -27] . Metall oksidlari asosidagi termokatalitik sensorni ishlab chiqarish texnologiyasi , zol -gel usulni qo‘llanilishiga asoslangan [34; b.81 -87]. Sensorlarning sezgirligini oshirish usullaridan biri gazga sezgir qatlamga samarali katalizatorlarni kiritishdan iborat bo‘lib , bunda qo‘llaniladigan eng faol katalizatorlarga palladiy va platina kabi metallarni kiritish mumkin [35; b.37 -41]. Hozirgi kunda gaz sezgir qatlami TiO 2 dan foydalanib tayyorlangan termok atalitik sensorlar metanga sezgir bo‘lishi aniqlangan . Metanga nisbatan maksimal sezgirlikka ega bo‘lgan TKS zol -gel eritmaning bug‘latish natijasida olingan TiO 2kukunining anataz modifikatsiyasidan foydalanib olingan sensordir [36; b. 69 -72]. Gazlar tahli li amaliyotida termokatalitik sensorlar metandan tashqari CO , H 2 uglevodorod bug‘lari singari boshqa yonuvchan komponentlarni aniqlashda ham qo‘llaniladi [37; b.21, 38; b. 12] . Ushbu [39; b. 1- 5, 40; b.513] ishlarda ishlab chiqilgan termokatalitik is gazin i aniqlovchi termokatalitik sensorlar GA -CO avtomatik gaz analizatorlari tarkibida [41; b. 19 - 25, 42; b.3 -26] O‘zbekiston Respublikasi Davlat standarti sinovidan muvoffaqiyatli o‘tgan .Benzinli dvigatellar bilan ishlaydigan avtomobillarning chiqindi gazlar i tarkibidan CO ni aniqlash uchun mo‘ljallangan GA -CO avtomatik 19 gaz analizatoriga 64 -16096982 -01 -97 raqamli O‘zbekiston Respublikasining texnik shartlari ishlab chiqarilgan . GO -CO uchun o‘lchov asbobi sifatida 01/065 sonli O‘zbekiston Respublikasini , 301 -sonli Qozog‘iston Respublikasini va 41/01/145 sonli Qirg‘iziston Respublikasini sertifikatlari olingan . Asbob is gazini konsentratsiyani 0-5,0 %, o‘lchov oralig‘ida ruxsat berilgan asosiy xatolik chegarasi (±0,25 haj .% ) aniqlashga imkon beradi [43; b. 1 -8] . "ZAO UKRANALIT " MCHJ da ishlab chiqarilgan 123 TX 05 markali avtomatik signalizator qurilmasi avtomobil kabinalarida va avtobuslarning salonlarida doimiy ravishda metanni kuzatishda ishlatiladi . Signalizator metanni konsentratsiyasi belgilangan diapazonda n oshib ketganidan keyin ovozli yoki yorug‘lik signallarini beradi [44; b.1 -14]. 123 TX 05 ning o‘lchash oralig‘i 0-50% PKPQ (portlovchan konsentratsiyaning past qiymati ) va ruxsat etilgan asosiy mutloq xato chegarasi ± 0,25 haj .% ga teng . Qurilmaning akus tik va yorug‘lik signallari (qizil rang ) konsentratsiyaning 1 haj . % (20% PKPQ ) qiymatiga moslashtirilgan . PKPQni tekshirmasdan (sozlamasdan ) foydalanish muddati 1 yil yoki avtobus uchun 25000 km ni tashkil qiladi [44; b.1-14]. Metan signalizatori (SM ) tabi iy gaz va is gazini , er to‘lalar , garajlar , avto turar joylar , shuningdek gaz bilan harakatlanuvchi avtomabillarning dvigateli , gaz ballonlari saqlanuvchi bo‘linmalari va salonlaridan metanni doimiy monitoringini o‘tkazish uchun ishlatiladi . Atmosferada na zorat qilinadigan toksik , yonuvchan gazlar (C O , C H 4, benzin bug‘lari va boshqalar ) ning massa konsentratsiyasini o‘lchash uchun mo‘ljallangan statsionar termokatalitik gaz analizatori ishlab chiqilgan [45; b.1 -7]. Analizatorda aniqlanuvchi gazlar va ularni ng o‘lchov oralig‘i mijoz tomonidan qo‘yilgan talabga mos ravishda o‘zgartirilishi mumkin . Signalizator (SM ) sensor moduli va axborotni qayta ishlash blok idan iborat . SM analizatori yopiq ekologik tizimlarni gaz to‘planish xavfi bo‘lgan nuqtalariga , avtotr ansport vositalarini salonlariga va boshqa xavfli hududlarga atmosfera tarkibining nazorati uchun o‘rnatilishi mumkin . CH 4 ning 0- 2,5 haj .% ga keng diapazonida asbobni ruxsat etilgan asosiy nisbiy xatosi ± 20%. 20 Uglevodorodlarni aniqlovchi portativ gaz ana lizator FP 11.2 K aholi punktlari va sanoat korxonalari atmosfera havosidagi hamda texnologik gazlar tarkibidagi uglevodorodlar miqdorini , avtomatik ravishda doimiy o‘lchashga mo‘ljallangan . Gaz analizator yordamida avtomobil transporti kabinalari va salonla ridagi uglevodorod konsentratsiyasini samarali aniqlash mumkin . Qurilma zavod laboratoriyalari , ekologik xizmatlar , mehnat muhofazasi va sanitariya nazorati singari tashkilotlarda qo‘llanilishi mumkin [46; b.1 -6]. Mualliflar [47; b.44 -49] tomonidan m etan ni ngportlovchan konsentratsiyasini oldindan aniqla b beruvchi termokatalitik sensor ishlab chiqil gan . Qurilmani ish ga tushirganda uni rejimga keltirish uchun vaqt talab qilinishini hisobga olib , uni tablosida sensorning ishlashga tayyorligini ko‘rsatuvchi yor ug‘lik diodi mavjud . Metan konsentratsiyasini aniqroq nazoratini ta’minlash uchun signalizator CH 4 miqdorini haj . % da ifodalovchi strelkali qurilma bilan jihozlangan . Qurilmani ishga tushirgandan so‘ng , H L2 yorug‘lik diodini ishga tushishi asbobni ishlash ga tayyorligini bildiradi . Qurilmaning metanni miqdoriga mos birinchisi 1,5 haj . % va ikkinchisi taxminan 2,0 xaj . % ga teng konsentratsiyasi qiymatlariga chegara o‘rnatilgan . Metanni konsentratsiyasi belgilangan chegaradan oshganda HL4 va HL6 yorug‘lik diodlari yonadi . Bunday holda , ikkiinchi chegara nuqtasiga mos kuchlanish ovozli signal generatorini aktivlashtirib uni ishga tushiradi . Gaz analitik qurilmalarini rivojlantirishga bag‘ishlangan multisensorli yondashuv 1980 yildan boshlab faol rivojlanmoqda [48; b. 352 -355, 49; b. 24 -28]. Bu usul turli xil gazlar va gaz aralashmalarini selektiv ravishda aniqlashga qodir , elektron asboblarni loyihalash uchun selektiv bo‘lmagan sensorlarni bir qatorga birlashtirishga imkon beradi [50; b.111 -119]. Gazga sezgir element sifatida eng ko‘p ishlatiladigan yarimo‘tkazgichli sensor va termokatalitik sensorlardan foydalaniladi . Hozirgi vaqtda ularning odatiy yagona sensorli gaz analizatorlari va ko‘p sensorli tizimlaridan keng foydalanilmoqda . Termokatalitik sensorning konstruksiyasi gazga sezgir PdCl 2 va H 2PtCl 6 eritmalari bilan shimdirilgan Al 2O 3 granullaridan iborat gazsezgir qatlamlardan foydalanishga asoslangan [51; b. 14 - 21 18]. Ishlab chiqilgan termokatalitik sensorning silindrsimon sezgir elementini diametri 0,6 va uzunligi 0,85 mm [52; b.146 -149]. Ushbu sezgir elementning 20 0S haroratda qarshiligi 6,3 ±0 ,4 Om . Sensorga beriladigan kuchlanishning 2,4 V ga teng qiymatida sensor sezgir elementlarning havoda harorati 370 dan 408 0C gacha o‘zgarib turadi , bu metanning ka talitik oksidlanish jarayonini diffuzion sohada amalga oshishini ta’minlaydi [53; b.113 -118]. Bu sharoitda o‘lchash natijalariga ta’sir qiluvchi omillarning ta’siri kamayadi va metan miqdorining hajmiy ulushining 0-2,5% gacha bo‘lgan oralig‘ida sensorni m utloq o‘lchash xatosi ±0,15% gacha va inersionligi (signalni maksimal qiymatiga erishish uchun talab etiladigan vaqti ) 4 sekunddan ortiq bo‘lmagan holda barqaror ishlaydi hamda unda bo‘ladigan o‘zgarishlarni oldindan taxminiy bashorat qilishga imkon beradi . Termokatalitik sensorlarni selektivligini ta’minlaydigan usullardan biri har xil temperaturaga ega bo‘lgan bir necha nuqtalarda o‘lchashdir [54; b. 426 -428]. Turli gazlarda katalitik reaksiyaning boshlanishi uchun har xil temperatura kerak bo‘lganligi uc hun , sensorning gazlarni aniqlashdagi seliktivligini ta’minlash uning turli xil temperaturalardagi signallaridan foydalanib taminlanishi mumkin . SHu bilan birga , bu usulda sezilarli noqulayliklar mavjud : Oksidlanish jarayonini boshlanish harorati beqaror va past haroratda ham yonuvchi komponentlarning reaksiyasi boshlanishi mumkin , bu o‘lchash xatolariga olib keladi . Ushbu [55; b.432 -441] ishda , gazlar aralashmasining yoki bitta yonuvchi gazning portlash xavfi uning yonish paytida chiqadigan issiqligi to‘g‘ ri chiziqli ravishda bog‘liqligi kursatilgan . SHunday qilib , tahlil qilingan gazning portlovchi konsentratsiya qiymati (PKQ ) miqdori bo‘yicha portlovchanlik darajasini integral baholash imkoniyati paydo bo‘ladi [56; b.121 -131, 57; b.1 -10]. Ushbu usul istal gan gazlarni portlash darajasini hisoblashni osonlashtiradi Biroq , aralashmaning haqiqiy tarkibi noma’lum bo‘lib qoladi [58; b.78 -88, 59; b.25 -26]. Energiya tejovchi termokatalitik sensorlarni yaratilishi alyuminiyni anodda oksidlash yo‘li bilan hosil qilin adigan inert taglikdan foydalanish , foto va elektron litografiya singari zamonaviy texnologiyalarni yaratilishi hamda vakuumda 22 changlatish usilida yupqa qavatlarni olish usullari ishlab chiqilishi va ularni keng qo‘llanilishi orqali amalga oshirildi [60; b.1 -14]. Metanning portlaydigan konsentratsiyasini nazorat qilish bo‘yicha mavjud adabiyot ma’lumotlarini tahlil qilish quyidagi xulosalarga olib keladi : -metan konsentratsiyasini ishonchli nazorat qilish imkonini beruvchi hozirgi kunda ishlab chiqarishda m avjud termokatalitik gaz analizatorlar portlashgacha bo‘lgan past konsentratsiyadagi metan bo‘lgan gazli muhitda uzoq muddat ishlatilganidan so‘ng yoki yuqori konsentratsiyali metanning gaz aralashmasining nazoratidan so‘ng o‘zining xususiyatlarini sezilar li darajada o‘zgartiradi ; -bu o‘z navbatida parametrlari yaxshilangan yuqori effektiv gaz analizatorllarini ishlab chiqarish sohasida taqiqotlarni olib borishni talab qiladi . 1.5. Metanni ( tabiiy gazni ) aniqlovchi yarimo‘tkazgichli gaz sensorlari Y arimo‘t kazgichli sensorning (Y aO‘S ) ishlash prinsipi , metanning adsorbsiyasi natijasida yarimo‘tkazgichli plyonkaning elektr o‘tkazuvchanligini o‘zgarishiga asoslangan [33; b.17 -27]. Alohida turdagi gazlarga nisbatan yuqori sezuvchanligini ta’minlash maqsadida al yuminiy oksididan tayyorlangan plastinka yuzasiga katalitik aktiv elementlar (Pt, Cu, Ni, Pd), qo‘shilgan qalay oksidi (SnO 2) ning yupqa qatlami qoplanadi [33; b.17 -27]. Sensorni u bilan bitta blogi kiritilgan isitish elementi yordamida ishchi haroratigacha (taxminan 400 0C gacha ) qizdirilgan holatida metan sezgir qatlam yuzasiga adsorbsiyalanadi . Absorbsiya darajasi gazning konsentratsiyasiga bog‘liq . Sirt yuzasida boradigan jarayonlar ta’sirida sensorning elektr o‘tkazuvchanligi o‘zgaradi , ya’ni sensorning signali sezgir qatlam yuzasiga adsorbsiyalanuvchi metan miqdoriga mosgaz sezgir qatlamni qarshiligini o‘zgarishi bilan ifodalanadi . Signal qiymati sensor modeli va aniqlanayotgan gazning tabiatiga bog‘liq . Y aO‘Slarning afzalliklariga ularning arzonligi va sodda ulanish sxemasiga ega bo‘lishini kiritish mumkin . Metan konsentratsiyasini aniqlash uchun yarimo‘tkazgichlardan foydalanish ushbu moddalarni adsorbsiya va desorbsiyasi natijasida o‘tkazuvchanlikning o‘zgarishiga asoslangan .Metan molekulalarining xe mosorbsiyasi tufayli 23 o‘tkazuvchanlikning o‘zgarishi gazsimon moddalarning sorbsiyalangan zarralari bilan yuzasini zaryad almashinuvi natijasida o‘tkazish zonasida elektronlar konsentratsiyasining o‘zgarishi bilan bog‘liq . Y aO‘S yaratishda kimyoviy oksidlan ish reaksiyalarining faol va selektiv katalizatori bo‘lgan yarimo‘tkazgichli metall oksidlaridan foydalanish ularning yuqori kimyoviy barqarorligi , issiqlikka chidamliligi hamda yuqori qarshilikka ega ekanligi uchun sensorni metrologik parametrlarini yaxsh ilashga imkon beradi .Y arimo‘tkazgich metall oksidi yuzasida boradigan jarayonlarni gazning elektromanfiy ionga aylangan kislorod ishtirokida boradigan geterogen -katalitik oksidlanish -qaytarilish reaksiyasi sifatida qarash mumkin [61 b.233 -236]. Atmosfera ki slorodi , gazga sezgir metall oksidi qatlami (n -tipli yarimo‘tkazgich uchun ) yuzasiga adsorbsiyalanish natijasida o‘tkazish zonasidan elektronni oladi va shu bilan qatlamning qarshiligini oshiradi . Atmosferadagi qaytaruvchi gazlar (metan , vodorod , va boshqa lar ) adsorbsiyalangan kislorod ionlari bilan o‘zaro ta’sirlashib , ularning sirtidagi konsentratsiyasini kamaytiradi . Ushbu jarayon davomida ajralib chiqgan elektronlar o‘tkazuvchanlik zonasiga qaytadi . 1.5.1. Y onuvchan gazlarning metall oksidlari asosida gi yarimo‘tkazgichli sensorlari Birinchi Y aO‘S sanoatda 1962 yilda yapon ixtirochisi Naoyoshi Taguchi tomonidan ishlab chiqilgan , hamda uning nomini birinchi harfi bilan TGS (Taguchi Gaz Sensor ) deb nomlangan [62; b.34 -36]. Y aO‘S larda Zn, Sn, Ti va boshq a oksidlar gazsezgir material sifatida keng qo‘llaniladi . Metanning Y aO‘S ining ishlash prinsipi ZnO yuzasiga gazni yutilishi jarayonida uning elektr parametrlarini o‘zgarishiga asoslangan [63; b.1 -6]. Metall oksidi yuzasida adsorbsiyalangan kislorod molek ulalari elektron akseptori , metan molekulalari esa elektron donor bo‘lib xizmat qiladi . Shuning uchun kislorod molekulalarining adsorbsiyasi jarayonida o‘tkazuvchanlikning pasayishi yuzaga keladi va metanning adsorbsiyasida metall oksidlar asosida tayyorla ngan gazsezgir materiallarning o‘tkazuvchanligi ortadi [64; b.80 -87, 65; b. 66 -71]. Adsorbsiya jarayonda 24 tekshirilayotgan gazga sezuvchanlik mexanizmi metall oksidi sirtida zaryadlangan zonalarni hosil bo‘lishi bilan tushuntiriladi [67; b.222 -231, 68; b.6 7]. Bu holda , yaqin -sirt qatlamida kattaligi teng va zaryadi teskari nuqtalar hosil bo‘ladi . Shunday qilib , yaqin -sirt hududida gaz sezgir materialni (GSM ) ni elektr salohiyati va o‘tkazuvchanligini o‘zgartiradigan zaryadlangan va zaryadi kamaygan hududlar shakllanadi [69; b.340, 70; b.24 -27]. Ushbu [71; b. 258 -264] ishda ZnO nanokristali asosida yaratilgan gaz sensorining tadqiq etish natijalari keltirilgan . ZnO asosidag yupqa qatlam SiO 2 asosidagi taglikga magnetron changlatish usulida qoplangan . Temperat uraning 400 ° S ga teng qiymatida plyonkaning qalinligini 390 nm dan 65 nmgacha kamayishi bilan uning gazga nisbatan sezgirligi 20% dan 60% gacha ko‘tariladi . Haroratni 100 ° S dan 400 ° C gacha ko‘tarilishida , 65 nm qalinlikdagi plyonkaning gazga nisbatan sezgirligi 1% dan 60% ga oshadi . Ushbu [72; b. 1336 -1331] ishda SiO 2/Si yuzasiga mognetron changlatish usulida qoplangan ZnO asosida olingan sensorni metanni aniqlash jarayonida qo‘llash natijalari keltirilgan . Berilgan [73; b. 4428 -4434] ishda ZnO nanok ristali asosida olingan metan sensori signalini gaz sezgir qatlam qalinligiga qarab , o‘zgarishini tekshirish natijalari keltirilgan . Tadqiqotlarda sensorning GSM qalinligini ortib borishi bilan uning gazga nisbatan sezgirligining kamayib borishi ko‘rsati lgan . Eng yuqori sezgirlikka qalinligi 100 nm dan kam bo‘lgan plyonkada 300 ° S haroratda erishilildi . Qalinligi 300 nm bo‘lgan ZnO tarkibli GSM ni turli gazlarga signalini dinamikasi tekshirilgan [74; b. 6 -12]. ZnO xosil qilish jarayonida rux metallining oksidlanish vaqtining olingan ZnO ning gazga nisbatan sezgirligiga ta’siri [75; b. 472 -478] da keltirilgan . Y aO‘Sning ZnO asosida tayyorlangan nanokristal plyonkasi zarrachalar o‘lchami (20 -40) nm . Ushbu sensorning metanni aniqlashdagi optimal ish harorati 150 0S [76; b.3817 -3819]. Ushbu [77; b.80 -87] ishning mualliflari tomonidan yarimo‘tkazgichli sensor signalining turli parametrlarga bog‘liqligi o‘rganilib , quyidagilar ko‘rsatilgan : 25 -gazsezgir elementning sezgirligiga plyonkani qalinligi va zarrachalarini ng o‘lchamlari ta’sir ko‘rsatadi . SHuning uchun , ZnO ga asoslangan gaz sensorlarini ishlab chiqqanda kalinligi va zarralari kichik bo‘lgan materialdan foydalanish maksadga muvofiq ; -metanga nisbatan maksimal gaz sezgirlikni ta’minlash uchun sensorlarning ish harorati 200 -400 0S ni tashkil etadi , bu esa gaz sezgir plyonkani temperaturaga chidamli bo‘lishini talab etadi . - murakkab o‘lchash qurilmalarini qo‘llamasdan , ZnO plyonkasining qarshiligini o‘lchash imkoni bo‘lishi kerak [78; b.4995 -4998, 79; b. 284 -295]. Juda kam miqdordagi portlovchi gazlarni xam sizib chiqishini o‘z vaqtida aniqlash uchun yuqori tezlik va sezuvchanlikka ega bo‘lgan yarimo‘tkazgichli kimyoviy sezgichlardan yanada keng foydalanilmoqdi [80; b.24 -27, 81; b.1 -6]. SnO 2, TiO 2 va boshqal ar o‘zini gazga sezgirligi bilan ajralib turadi . ammo kalay oksidi hozircha ko‘pchilik boshqa oksidlarga nisbatan afzalroqdir [82; b.45 -49, 83; b.20 -22]. Quyidagi [84; b.116 -121] ishda SnO 2/In 2O 3/TiO 2 tarkibli uch komponentli nanostrukturalar ishlab chiqil gan va ularning metanga nisbatan sezgirligi va selektivligi tekshirilgan . Moddiy boylik va inson xayotiga xavf soluvchi avariya holatlarini oldini olish muhim iqtisodiy samaraga ega . Ma’lumki , deyarli barcha yarimo‘tkazgichlar gazlarga nisbatan sezgir , amm o kalay oksidi asosidagi yarimo‘tkazgichlar bu soxada rekord darajada yuqori gaz sezuvchanligi bilan ajralib turadi . Standart kalay oksidi asosidagi sensorlarning asosiy kamchiligi ularni elektr xossalari (signali )ning tekshiriladigan gaz aralashmasining namligini o‘zgarishiga sezilarli bog‘liqligi [85; b. 11 -16]. Taxminan barcha gaz sensorlarini ishlab chiqaruvchilari sezgir elementning signalini atrof -muhitning harorati va namligiga yuqori darajada bog‘liqligini qayd etadi [86; b.14 -18]. Y uqorida ta’kidla b o‘tilganidek , yarim o‘tkazuvchilar xosil qiluvchi signalning kattaligi namlik darajasi 10 dan 100% gacha o‘zgarganda 2 yoki undan ortiq marotabaga o‘zgarishi mumkin , bu esa muqarrar ravishda gaz konsentratsiyasi aniqlanganda noto‘g‘ri signallarga olib ke ladi . Mualliflar [87; b.1 - 6] tomonidan o‘lchash qurilmasi sxemasini ishlab chiqishda gazga sezgir 26 qatlamning qarshiligini kamaytiradigan tegishli dastur bilan [90; b. 18 -22, 91; b. 237 -243] ATMEL ATMEGA -8 [88; b.11, 89; b. 44 -47] fermasi tekshirgichi ishl atilgan . To‘g‘ridan -to‘g‘ri tajribalar shuni ko‘rsatdiki , platina qo‘shilgan qalay dioksid qatlamining maksimal sezuvchanligi harorati 500 0S sohasiga mos keladi .Bu haroratda namlik ta’siri sezilarsiz bo‘lib sensorning aniqlanadigan komponent (metan )ga sig nali aralashmaning boshqa komponentlariga signalidan sezilarli darajada yuqori bo‘ladi [92; b.20 -22, 93; b. 56 -63]. SnO 2:Pt tarkibli yupqa qavatdan foydalanilgan holda metanni signalizatori tayyorlangan , va metanni portlovchan konsentratsiyasini aniqlash imkoniyati ko‘rsatilgan [94; b.44 -49]. Hozirgi kunda yarimo‘tkazgichli sensorlar portlovchi moddalar konsentratsiyasini o‘lchash sohasida keng qo‘llaniladi [95; b. 12 -17, 96; b.32 -37]. Bu sensorlar metandan boshqa ko‘p gazlarni aniqlashda ishlatiladi . [97; b.389, 98; b.7141 -759 ]. Y aO‘Slar bo‘yicha ko‘p komponentli analizatorlar yaratish soxasidagi tadqiqotlar turli gazlarni aniqlovchi qator sensorlarni birlashtirish asosida paydo bo‘ldi . Bunday sistemani ko‘p sonli gazlar uchun ishlab chiqarish juda qiyin va samarali emas [99; b.370 -380, 100; b.251 -254]. Laboratoriya sharoitida bunday tizim yaxshi natijalar beradi , lekin real (haqiqiy ) sharoit lar da uning samaradorligi ancha past bo‘ladi . Ushbu [101; b.12 -14] ishda yarimo‘tkazgich sensorning impulsli ishlash rejimi o‘rganilgan . Sanoatda ishlab chiqarilgan barcha Y aO‘Slar uchun muammo yonuvchan gazlarning etarlicha yuqori konsentratsiya chegara qiymatini (0,5 -2,0 haj . % CH 4) aniqlashda va yuqori namlik sharoitida yuzaga keladi . Shunday qilib , bu muammoning kom pleks echimi tabiiy gaz (metan ) ning paydo bo‘lishi mumkin bo‘lgan joylarda ishlatiladigan gaz analizatorlarni ishlab chiqishda Y aO‘Sdan foydalanishga imkon beradi . Modellashtirishda optimallashning butun kompleksi xisobga olingan sensorlarning signal qiym atiga namlikning ta’siri kam bo‘ladi . Ushbu qurilmalarning nisbiy xatosi 10% gacha . 27 1.6. Xulosalar va eksperimental tadqiqotlar yunalishini tanlash . Ma’lumki , metan (tabiiy gaz )ning havodagi havfli konsentratsiyasini tezkor , o‘z vaqtida aniqlash faqat ekspress va sezgir metodlar yordamida amalga oshirilishi mumkin , chunki uzoq muddatli namuna olish va keyingi tahlil havoda metan xavfini aniqlash imkoniyatini yo‘qotadi . Ko‘rib chiqilgan adabiyot ma’lumotlari asosida , CH 4ni aniqlashning mavjud usullarini ng ko‘pchiligi katta jihozlardan foydalanishni talab qiladi va shunga mos ravishda ularni statsionar (portativ bo‘lmagan ) holatda foydalanish imkoniyati mavjud . Ba’zi hollarda , ushbu vositalar yordamida aniqlash jarayoni ko‘p bosqichli , uzoq va juda murakk ab . Metanni gaz aralashmalari tarkibidan aniqlashning istiqbolli usullaridan biri termokatalitik va yarimo‘tkazgichli usullar bo‘lib ular yuqori darajada avtomatlashtirish imkoniyatiga , kerakli ma’lumotni tezkor olish , ularni ma’lumotlar bankiga uzatish ha mda qayta ishlash imkonini beradi . Shu munosabat bilan , CH4 ni termokatalitik va yarimo‘tkazgichli sensorlardan foydalanib aniqlash , ularning asosida metanni konsentratsiyaning keng diapazonida nazorat qilish va analizni yuqori darajada avtomatlashtirish imkoniga ega bo‘lgan analizator va signalizatorlar ishlab chiqarish istiqbolli . Y opiq ekologik tizimlarning portlash xavfsizligini ta’minlash zarurligi tufayli metan (tabiiy gaz ) ning yuqori samarali termokatalitik va yarimo‘tkazgichli sensorlarini yaratili shi analitik kimyoning dolzarb muammosi hisoblanadi va ushbu dissertatsiya ishi shu muammogo bag‘ishlangan . Ishning asosiy maqsadi metanning monitoringi uchun analitik parametrlari yaxshilangan yarimo‘tkazgich va termokatalitik sensorlarni ishlab chiqish va o‘rganishdan iborat . Mavjud adabiyotlarni tahliliga ko‘ra , yopiq ekologik tizimlarda tabiiy gazning sizib chiqishi va to‘planishini samarali nazorat qilish uchun yarimo‘tkazgich va TKSlarining analitik va metrologik parametrlarini takomillashtirish soha sida qo‘shimcha tadqiqotlar zarur . Shu munosabat bilan ushbu ishning asosiy vazifalari quyidagicha ifodalanishi mumkin : 1. Gazlar konsentratsiyasini o‘lchash usuli ning analitik imkoniyatlarini tekshirish . Metanni aniqlash jarayonidagi sensorning gazga sezg ir elementlari 28 yuzasida boradigan fizik -kimyoviy jarayonlarni o‘rganish . Katalizator va gazga sezgir materialning tarkibini aniqla sh , signalning metan konsentratsiyasiga bog‘liqligi nie ksperimental tekshiruvini o‘tkazish . Metanning o‘lchov diapazonini , din amik ko‘rsatgichini va atrof -muhit parametrlarining o‘zgarishi oqibatida yuzaga keluvchi xato qiymatini aniqlash . 2. TKSdan foydalanishga asoslangan metan konsentratsiyasini o‘lchash metodining analitik imkoniyatlarini ishlab chiqish va tadqiq qilish . TKS asosida maishiy binolar va transport vositalari salonida metanning sizib chiqishi va to‘planishini nazorat qilish uchun signalizator qurilmasi yaratish . Metan ning termokatalitik signaliza torining metrologik va analitik kursatgichlar ini aniqla sh . O‘lchov usuli xatolarni tahlil qilish . 3. Y aO‘S -CH 4 gazga sezgir qatlami yuzasida sodir bo‘lgan jarayonlarni o‘rganish . Gazga sezgir materialning samarali tarkibini tanlash va sensorning asosiy analitik va metrologik parametrlarini aniqlash . 2-Bob . METANNI ANIQL OVCHI YARIMO‘TKAZGICHLI SENSORNI ISHLAB CHIQISH VA UNING METROLOGIK TAVSIFINI O‘RGANISH . 2.1. Tabiiy gaz va metanni aniqlovchi yarimo‘tkazgichli sensorlar uchun metall oksidlari asosida gaz sezgir nanokompozit plyonkalar sintezi . Metan sensorlariga bo‘lga n qiziqish , shubhasiz , ularning ekologiyada , kimyoda va neft -gaz sanoatida texnika xavfsizligini ta’minlashda keng qo‘llanilishidan kelib chiqadi . Hozirgi vaqtda yarimo‘tkazgichli sensorlarning (Y aO‘S ) sezgir elementlari sifatida metall oksidlari keng qo‘l lanilmoqda . Metanning yarimo‘tkazgichli sensorining (Y aO‘S -CH 4) gazsezgir qatlami sifatida rux , temir , nikel , kobalt , indiy , kumush va boshqa metall oksidlaridan foydalanilgan [108; b. 164 -187]. Muammoni qo‘yilishiga qarab , barqaror hususiyatlarga ega bo‘lg an gazsezgir plyonkalar turli usullarda olinadi . Ularning ichida zol -gel texnologiyasi usuli eng ko‘p qo‘llaniladi . Y a’ni zol -gel texnologiya 29 usulida gaz sezgir plyonkalar ishlab chiqarish yarimo‘tkazgichli gaz sensorlarining sezgir elementlarini olishdagi eng istiqbolli yo‘nalishlardan hisoblanadi . Bu usul , reaksiya mahsulotlariga keyingi termik ishlov berish usuli bilan birgalikda , turli oksidlar asosidagi kompozit materiallarni olishning keng tarqalgan usuligaaylanib bormoqda . Nanokompozit plyonkalar ol ishda qo‘llaniladigan zol -gel jarayonining eng ko‘p tarqalgan varianti asosida alkoksibirikmaning nazorat qilinadigan gidrolizi yotadi . Zol -gel sintezning alkoksidli usuli prekursorlarning (alkoksidlarning ) gidrolitik polikondensatsiyasi va olingan mahsu lotlarni quritishga asoslanadi . Gidrolizning birinchi bosqichida kremniy organik birikmalarining gidroksil hosilalari hosil bo‘ladi . Bunday birikmalarda gidroksil guruhi to‘g‘ridan -to‘g‘ri kremniy bilan bog‘lanadi . Ushbu moddalar polikondensatsiyalanish na tijasida kremniy va kislorod atomlaridan tuzilgan polimer molekulalarining asosiy zanjirini hosil qiladi . Gaz sensorlarining sezgir elementlari uchun modifikatsiyalangan oksid yoki aralash oksidli materiallarni olishda zol -gel usuli bir qator qulayliklarg a ega . Zol -gel usuli an’anaviy ravishda plyonkani qoplash va termik ishlov berish usullaridan farqli o‘laroq , oksid tizimlarining struktura -fazaviy holatini , sintez sharoitlarini (tarkibiy qismlar nisbatlarini va termik ishlov berish sharoitlarini ) boshqar ish orqali o‘zgartirish imkonini beradi . Ushbu usulni amalga oshirish oson , qimmat va murakkab uskunalarni talab qilmaydi , past haroratlarda olib boriladi , aralashmalar stexiometriyasini kafolatlaydi va aralashmalarga qo‘shiladigan qo‘shimcha birikmalar mi qdorini nazorat qilishni ta’minlaydi ; materialning qalinligini , tarkibini va tuzilishini nazorat qilish imkonini beradi . Zol -gel jarayonida selektiv gazsezgir qatlamni olish uchun jarayonlarning ketma -ketligi va sharoitlariga qat’iy rioya qilish zarur va birinchi navbatda , gazga sezgir qatlamning ma’lum bir nanostrukturasi va xususiyatlarini qayta ishlab chiqarilganda , tarkibini o‘zgarmasdan saqlanib qolishini ta’minlaydigan optimal sharoitlarni ishlab chiqilishi talab qilinadi . SHu bilan birga , ilmiy -tex nik adabiyotda yarimo‘tkazgich metan sensorlari uchun gazga sezgir bo‘lgan plyonkalarni zol -gel sintezini optimallashtirish bo‘yicha tizimli tadqiqot 30 ma’lumotlari yo‘q . SHuning uchun gazga sezgir materiallarni olish sohasida tadqiqotlar olib borish va nano kompozit plyonkalarni sintezi bo‘yicha tavsiyalar ishlab chiqish yarimo‘tkazuvchi metan sensorini yaratish sohasidagi istiqbolli yo‘nalish hisoblanadi . Nazorat qilinadigan struktura va xususiyatlarga ega bo‘lgan gazsezgir qatlamning ishlab chiqish quyidagi tartibda amalga oshirilishi kerak : kompozitsion materiallarni olish sharoitlarini tanlash ; kompozitsion materialni morfologik tuzilishini aniqlash ; kompozitsion material asosida ishlab chiqilgan sensorlarning ko‘rsatgichlarini aniqlash . Bunday qonuniyatla rni aniqlash uchun kompozitsion materiallarning xususiyatlarini , shu jumladan , shakllanish jarayoni kinetikasini , plyonkalarning morfologik tuzilishini , uning elektr xususiyatlarining zamonaviy analitik uskunalar yordamida kompleks o‘rganish talab etiladi . Plyonka hosil qiluvchi zol eritmasini gelga o‘tishidagi hal qiluvchi parametrlari dastlabki eritmaning qavushqoqligi , elektr o‘tkazuvchanligi va barqarorligi . Shuning uchun zollarda strukturani hosil bo‘lish jarayoni kinetikasini o‘rganish ko‘pincha dast labki eritmaning qovushqoqligi va elektr o‘tkazuvchanligini nazorat qilish orqali amalga oshiriladi . Ushbu ishda , eritmaning barqarorligini aniqlash uchun kapilyar viskozimetrdan foydalanildi . 33 - 2000 raqamli davlat standartiga ko‘ra , birikmaning qavush qoqligini aniqlashning metodikasi (viskozimetr ) kalibrovka qilingan shisha viskozimetrdan foydalanib o‘zgarmas temperaturada ma’lum hajmli suyuqlikni oqish tezligini aniqlashga asoslangan . Barcha viskozimetrlar uchun muayyan miqdordagi suyuqlikning kapilya r orqali oqib o‘tish vaqti eritmaning kinematik qavushqoqligiga to‘g‘ri proporsionaldir . Ishda gidroliz va kondensatsiya jarayonini qo‘shimcha ravishda nazorat qilish , reaksion aralashma tarkibidagi spirt va suv miqdorini aniqlash orqali amalga oshirildi . Aralashma tarkibidagi suv miqdori Fisher reagenti bilan titrlash orqali aniqlandi , spirtni miqdori esa gazoxromatografik usulda nazorat qilindi . Gidrolizat deb ataladigan –alkoksibirikma , organik erituvchi , suv va katalizatordan (kislotadan ) iborat arala shma eritmaning tarkibi plyonka hosil qilish 31 xossasini bir necha soatdan bir necha oygacha barqaror saqlab qolishi mumkin . Nanokompozitlarni olish uchun asosiy komponentlar aralashmasiga noorganik dopant qo‘shimchalar (masalan , metall tuzlari ) qo‘shiladi . Ularning quritilishi sezgir va selektiv nanokompozitlarni olish imkonini beradi . Ushbu nanokompozitlar metall oksidlarini silikat matritsasiga kiritish natijasida hosil bo‘ladi . Jarayon sharoitlarini o‘zgartirish (harorat , pH , komponentlarning nisbati , ula rning konsentratsiyasi va boshqalar ) nanomateriallarni fazodagi tuzilishini keng diapazonda boshqarishga imkon beradi . Sintezning eng muhim parametrlari ga boshlang‘ich materiallar konsentratsiyasi , harorat , pH va sistemani aralashtirish usuli kiradi . Shu sabablitajriba lar davomida , sezuvchan va selektiv yarimo‘tkazgich plyonkalarni hosil qiluvchi eritmaning qavushqoqligi , zichli gi , barqarorligi va elektr o‘tkazuvchanlig iga yuqorida keltirilgan parametrlarning ta’siri o‘rganildi . Tadqiqotlar davomi da asos iy e’tibor barqaror zol eritma sini olish , zolni gel holat iga o‘t ish va gazga sezgir oksid plyonka olish bosqich lar iga qaratildi . Turli xil omillarning zol -gel jarayoni ga ta’siri ni o‘rganish bo‘yicha olingan tadqiqotlarning ma’lumotlar iga asoslanib , metan sensorlari uchun gazga sezgir plyonka olish jarayonini nazorat qilish va boshkarish tartibianiqlab olindi . Gazga sezgir plyonkalarni sintez qilish uchun zol -gel texnologiya jarayonini optimallashtirish , odatda , ko‘p faktorli tajriba sxemasidan foydalanilg an holda emperik tarzda amalga oshirildi . Bunda eng muhimi , tajriba ning asosiy omillarining dastlabki qiymatlarini tanlash va o‘zgarish diapazoni qiymat larini belgilab olishdan iborat . Boshlang‘ich tarkibiy qismlarining mo lyar nisbati quyidagi diapazonda o‘zgartirildi : Si (OC 2H 5)4:H 2O: ROH :HX = (1 -4):(1 -40):(1 - 45) :(0,01 -0,3). Bu erda ROH spirt , HX kislota . O rganik erituvchi sifatida alifatik spirtlar dan foydalanildi . Tajribalarda erituvchi sifatida etanol , propanol -2 va izo - butanol ishlatildi . Bu spirtlar TEOS va dopant sifatida ishlatiladigan ko‘pchilik metall tuzlariga nisbatan yaxshi erituvchi bo‘lib hisoblanadi . Zolning gelga aylanish jarayonining kinetikasini o‘rganish bo‘yicha tajribalarda TEOS :spirt eritmasidagi komponentlarning nisbati 1: 1 dan 1:45 gacha o‘zgartirildi . Gidrolizat 32 tarkibidagi TEOS : va spirt nisbatini o‘zgartirishga dastlabki eritmaga zarur miqdordagi spirtni qo‘shish orqali erishildi . Tajribalarda o‘rganilgan barcha eritmalardagi erituvchi miqdorini ortishi bilan eritmaning qavushqoql igini pasayishi kuzatildi . Gidrolizatni qavushqoqligini o‘zgarishi TEOS :spirt nisbatini 1:1 dan 1: 45 gacha bo‘lgan oralig‘ida erituvchi sifatida etanol ishlatilganda 3,10 - 1,85 c Pa , propanol -2 da 3,20 -1,90 sPa va izobutanolda 3,30 -1,95 sPa oralig‘ida o‘zg arishi kuzatildi . Spirt /TEOS =30 gacha bo‘lgan qiymatlarda qavushqoqlikni sezilarli o‘zgarishi kuzatiladi . Spirt /TEOS ning 30 dan 45 ga o‘zgarishi natijasida eritmaning qavushqoqligi juda kam o‘zgardi . TEOS :etanol nisbatini 1:1 dan 1:45 gacha bo‘lgan diap azonda ortishi bilan aralashmaning zichligi (r) 0,9783 dan 0,8350 gacha (1,172 martaga ) kamayishi kuzatildi . Bunda zichlik qiymatini sezilarli darajada pasayishi etanol /TEOS =30 molgacha o‘zgarganda kuzatildi . Spirt /TEOS nisbati ni 1 dan 45 gacha ortishi bil an izopropanol li va izobutanol lie ritmalar ning zichligi mos ravishda 1,129 va 1,169 martaga kamayadi . G idrolizatning tarkibi dagi erituvchi (etanolning ) miqdori ni o‘zgarishi bilan eritma ning barqarorligi o‘zgardi . Tadqiq qilingan barcha erit malarda (izopropa nol va izobutanol eritmalari da ), erituvchi miqdori ning ortishi bilan yuqoridagi o‘xshash o‘zgarish kuzatildi , ya’ni . reaksi on eritmalarda erituvchi miqdor i ma’lum qiymatgacha ortishi uning barqarorligini oshirish va gidroliz jarayoni ni sekin lashuviga oli b keldi . Eritmada alkogol miqdoriningortishi uning barqarorli k davrini kamayishiga olib keladi . Etonol eritmasida , TEOS :etanol nisba tiga qarab eritmaning bar qarorligi 4-18,5 kun oralig‘ida o‘zgaradi . Barqarorlikning maksimal qiymati (18,5 kun ) TEOS /etanol nisbati ning 30 -35 ga teng bo‘lgan qiymatlariga mos keladi . TEOS :spirt nisbati ni 1: 45 gacha yanada ort ishi bilane ritma barqarorligining qisman (17,5 kungacha ) pasayishi kuzatildi . Izopropanol eritmasi uchun bu parametr TEOS :propanol -2 nisbatiga o‘zgarishiga qarab , 5 -dan 20,5 kungacha , izobutanol uchun 6-21,5 kunga bo‘lgan oraliqda o‘zgardi (4.1 -jadval ). Propanol va butanol eritmalari uchun eng yuqori barqarorlik , TEOS :spirt nisbatini tegishlicha , 1:35 va 1:40 oralig‘i ga mos keldi . 33 2.1jadval . TEOS -H2O-spir t-HCl aralashmasining barqarorligiga erituvchi tarkibi va miqdorining ta’siri . T/r Eritma komponent larining nisbyuati ,mol Barqaraligi sutkalarda TEOS H 2O spirt HCl Etanol 1 1 20 1 0,05 4,0 2 1 20 5 0,05 5,0 3 1 20 10 0,05 6,0 4 1 20 15 0,05 7,0 5 1 20 20 0,05 12,0 6 1 20 25 0,05 15,0 7 1 20 30 0,05 18,5 8 1 20 35 0,05 18,5 9 1 20 40 0,05 18,0 10 1 20 45 0,05 17,5 Izo -propanol 1 1 20 1 0,05 5,0 2 1 20 5 0,05 7,0 3 1 20 10 0,05 9,0 4 1 20 15 0,05 12,0 5 1 20 20 0,05 16,0 6 1 20 25 0,05 18 ,5 7 1 20 30 0,05 19,5 8 1 20 35 0,05 20,5 9 1 20 40 0,05 20,5 10 1 20 45 0,05 20,0 Izo -butanol 2.1jadvalni davomi 34 1 1 20 1 0,05 6,0 2 1 20 5 0,05 7,5 3 1 20 10 0,05 9,5 4 1 20 15 0,05 13,0 5 1 20 20 0,05 16,5 6 1 20 25 0,05 19,0 7 1 20 30 0,0 5 20,5 8 1 20 35 0,05 21,0 9 1 20 40 0,05 21,5 10 1 20 45 0,05 21,5 Bu nisbatda 450 soat davomida eritmaning qavushqoqligi o‘zgarmasdan barqaror saqlanib turdi va bu eritmani yarimo‘tkazgichli sensorning gazga sezgir elementini ishlab chiqarish uchun foydalanish imkonini berdi . Spirtning molekulyar og‘irligini etanoldan butanolgacha ortishi bilan eritmani gelga o‘tish muddati 18,5 dan 21,5 kungacha ortdi . Eritma tarkibidagi suv miqdorini o‘zgartirish orqali uning barqarorligi 5 dan 18,5 kungacha oshiri shga erishildi . Eng optimal nisbati H 2O /TEOS =20 bo‘lib , u nisbatda eritmani yuqori barqarorligi va dopantni to‘liq erishi ta’minlandi . Silikat matritsasi tarkibiga Zn, Fe, Co, Ni, In, Ag va boshqa oksidlarning kiritilishi yonuvchan gazlarning kimyoviy sen sorlari uchun sezgirligi va selektivligi yuqori bo‘lgan gazsezgir nanokompozitlarni olish imkonini beradi . Ushbu metal l oksidlariga asoslangan gazsezgir materiallar istiqbolli lekin kam o‘rganilgan . Tajribalar davomida , Zn O tarkibli dopant asosida TEOS ishtirokida yupqa plyonkani shakllanish jarayoni batafsil ko‘rib chiqildi . Tajribalarda ikki marta haydab tozalangan TEOS va etil spirti ishlatil di . M etall oksidi manbai sifatida rux xloridi (ZnCl 2)dan foydalanildi . Gazga sezgir yupqa qavatli plyonkalarni sintez i uch bosqichda amalga oshirildi . Birinchi bosqichda , xona haroratida , 30 minut davomida tetra etoksisilan va etanolni almashinish jarayoni amalga oshirildi (1 eritma ). Buning uchun ma’lum nisbatda gi TEOS va etil spirt i 35 maxsus tayyorlangan probirkada aralashtirildi . Ushbu bosqichda etanol /TEOS =30 nisbatida 10,0 ml tozalangan TEOS ga 88,0 ml 96% lik etanol qo‘shildi va 30 daqiqa davomida aralashtirildi . Dopantning nanokompozitning sezuvchanligi va selektivligiga ta’sirini o‘rganish bo‘yicha o‘tkazilgan tajribalarda , SiO 2: Zn O ning nisbati 1:0 ,1 dan 1:2 ,0 gacha o‘zgartirildi . Dopant saqlagan eritmalarning dinamik qovushqoqligi (3,8 c Pa ) dopantsiz eritma qovushqoqligidan (2,1 kPa ) yuqori . Dopantli eritmalarning barqarorligi xuddi shu tarkibli dopantsiz eri tmaning barqarorligidan kamroq bo‘ladi . Shunday qilib , TEOS :H 2O :C2H 5O H :HC l=1:20:30:0,05 tarkibli eritmaga Zn Oni SiO 2/Zn O =2 nisbatida qo‘shilishi uning qavushqoqligini ortishi va barqarorligini kamayishiga olib keladi . Dopant saqlagan eritmalar qavushqoq ligini vaqt davomida o‘zgarishi 2.1. rasmda keltirilgan . 2.1 rasmdan dopant saqlagan eritma qavushqoqligini ma’lum barqarorlik davri bo‘lishini ko‘ramiz . Dopantning eritma xossalariga ta’sirini aniqlash bo‘yicha tajribalar SiO 2: ZnO nisbatini 1,0: 0,1 dan 1,0: 2,0 gacha bo‘lgan oralig‘ida amalga oshirildi . Eksperiment natijalari 2.2 -jadvalda keltirilgan . 0 50 100 150 200 250 300 350 400 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 5,5 Eritmaning qovushqoqligi sP а Tajribaning davomiyligi. soat Расм .2. 1. ZnCl 2 сақлаган эритма қавушқоқлигини тажриба давомийлигига боғлиқлиги 36 Jadval 2.2. Dopant miqdorini eritma ning xossalari ga ta’siri T/r SiO 2:ZnO Qovushqoqlik , sPa Barqarorligi sutka 1 1,0:0,1 2,4 15,5 2 1,0:0, 4 2,6 14,5 3 1,0: 1,0 2,8 12,1 4 1,0: 1,5 3,1 8,7 5 1,0: 2,0 3,7 5,9 Ushbu ma’lumotlardan ko‘ringanidekdopant qo‘shilgan TEOS eritmasiga qo‘shiladigan dopantning tarkibiga va miqdoriga qarab , boshlang‘ich zolning gelga aylanish tezligi keng diapazonda o‘zgarib turadi . Dopant qo‘shilgan sistemaning barqarorligi eritmadagi metall oksidi miqdoriga teskari proporsional bo‘lib , dopant qo‘shilgan komponentning miqdorini ortishi bilan eritmaning barqarorligi kamayadi . SiO 2:Me xO yning 1,0: 0,1 dan 1,0: 2,0 ga (m ol ), nisbatlarida eritmaning barqarorligi 2,6 martaga kamayishi kuzatildi . Demak , eritmadagi dopant miqdori qanchalik ko‘p bo‘lsa , uni ishlatish muddati shunchalik qisqaradi . SHisha plastinka yuzasiga tarkibida rux saqlagan eritmadan plyonka qoplamasi oli ndi .Taglik yuzaga plyonka hosil qilish uchun , eritmani plastinka ustiga quyib , sintrafugadaminutiga 2000 martagacha tezlikda aylantirildi . Olingan plyonka qoplamasi inert plastinka yuzaga qattiq yopishadi . Rux oksidi miqdorining 10% dan ortishi ko‘proq kris tall tuzilishga ega bo‘ldi va plyonka hosil bo‘lishiga sabab bo‘ldi . Masalan shu tarkibli zoldan olingan plyonkaga 450 0Cda termik ishlov berilganda hosil bo‘lgan plyonka aniq ifodalangan kristall tuzilishni namoyon qildi . Plyonkaning kuydirish vaqti (termi k ishlov berish vaqti ) 30 minutdan 60 minutgacha oshirilganda uni g‘ovakligini oshishi kuzatildi . Bundan ko‘rinib turibdiki , eritmaga qo‘shiladigan noorganik modifikatsiyalovchi qo‘shimcha (dopant ) olingan silikat plyonkaning g‘ovakligini ortishiga olib keladi , ya’ni . bu holda dopant shishadagi singari noorganik polimerni g‘ovaklantiruvchi vazifasini 37 o‘taydi . O‘tkazilgan tadqiqotlardan , noorganik Zn saqlagan birikmalari mavjud bo‘lgan TEOS eritmalaridan gazga sezgir bo‘lgan qoplamni olishda 20 -25 0S dan kam bo‘lmagan harorat va namlik darajasi 55 -60% oralig‘ida saqlanib turishi talab etiladi . Shunday qilib , zol -gel texnologiyasidan foydalangan holda , metall oksidlari asosida yonuvchi va portlovchan gazlarga (xususan , metanga ) gazga sezgir plyonkalar hosil qilish imkoniyati ko‘rsatildi . Bunday yarimo‘tkazgichli sensor elementlari sanoat korxonalarining xavfli hududlarida atmosfera havosi tarkibini nazorat qiluvchi qurilmalar tarkibida ishlatilishi mumkin . 2.2. Metanni aniqlovchi yarimo‘tkazgichli sensorn i ishlab chiqish Metanni aniqlash uchun gazga sezgir yarimo‘tkazgichli qatlam sifatida , tarkibida 10% gacha kobalt saqlagan rux va kobalt oksididan iborat gaz sezgir plyonkadan foydalanish tavsiya etiladi [11 3; b. 432 -435 ]. Biz ishlab chiqadigan metanning yarimo‘tkazgich sensori platina mikrosimidan tayyorlangan spiralga qoplangan rux va kobalt oksidlari asosida tayyorlangan yarimo‘tkazgichli gazga sezgir materiallardan iborat . Platina mikrosimi shisha naychaning ichida joylashgan va isitgich sifatida ishl aydi . Isitgichdan foydalanilishga sabab yarimo‘tkazgichning yuzasida xem osorbsiyalangan gazlar orasida sodir bo‘ladigan jarayonlarni ng haroratga bog‘liqligi dir . O‘ lchash elektrodining yuzasiga zol -gel usul da katalizator saqlagan gazga sezgir qatlam qoplana di .Metanni aniqlovchi yarimo‘tkazgich sensorining ishlash prinsipi uning gazsezgir qavatini elektrofizik xususiyatlarini tahlil qiladigan gaz tarkibiga mos ravishda o‘zgarishiga asoslanadi . Bu o‘zgarish gaz aralashmasi tarkibining (konsentratsiyasini ) o‘z garishiga qarab , sezuvchan qatlamning qarshiligini (o‘tkazuvchanligini )ortishi yoki kamayishi ko‘rinishida bo‘ladi . Shu sababli turli gaz aralashmalari tarkibidan metanni yarimo‘tkazgichli sensorlar yordamida aniqlashda asosiy o‘lchanadigan parametr inert materialga qoplangan GSM ning qarshiligi (Rs). Bu qarshilik atmosferada qaytaruvchi gaz paydo bo‘lganda sezilarli darajada kamayadi . Qarshilikni 38 qaytaruvchi gaz konsentratsiyasiga bog‘liqligi ekspotensial xarakterga ega va quyidagi tenglama bilan ifodalana di : R = KC -α (4.1) bu erda C-aniqlanadigan gazning tahlil qilinadigan aralashmadagi miqdori , K va α–konstanta qiymatlar . Haroratni keng diapazonda o‘tkazuvchanlikni 1/ T ga bog‘liqlik chizig‘i tuzilsa , yarimo‘kazgichlik xossasi yanada aniq ifodalanadi .Ko‘pincha sens orning sezgirligi , o‘lchovsiz kattalik -sezgirlik koeffetsienti S bilan ifodalanadi . Ba’zi horijiy nashrlarda sensor sezgirligi (sensor response) deb ataladi va quyidagi formula bilan belgilanadi : S= R havo /R gaz = σgaz /σhavo (4.2) Bunda σgaz , R gaz - ma’ lum konsentratsiyali gaz ta’sir qilgandagi plyonkaning elektr o‘tkazuvchanligi va qarshiligi ; σhavo , R havo – gaz bo‘lmagan havodagi plyonkaning elektr o‘tkazuvchanligi va qarshiligi (gazning konsentratsiyasi nolga teng bo‘lgan holdagi plyonkaning o‘tkazuvc hanlik qiymatiga to‘g‘ri keladi ). Bundan tashqari ko‘pincha , gaz sensori sezgirligini baholash uchun boshqa ibora ham ishlatiladi : S= ( σgaz -σ0 )/σ0 (4.3) bu erda σgaz - ma’lum konsentratsiyali gaz ta’sir etgandagi plyonkaning elektr o‘tkazuvchanligi ; σ0 –gaz bo‘lmagan havodagi plyonkaning elektr o‘tkazuvchanligi . SHunday qilib , o‘tkazilgan tadqiqotlar natijasida atmosfera havosi va gaz aralashmalari tarkibidan metan konsentratsiyasini aniqlash uchun selektiv va sezgir yarimo‘tkazgich sensori ishlab chiqil di . Sensor metan ning gazanalizatorlari va signalizator lari tarkibida ishlatiladi . Metanni aniqlovchi ishlab chiqilgan yarimo‘tkazgichli sensorining ba’zi parametrlari : 1. CH 4 ning o‘lchanadigan konsentratsiyalari oralig‘i , mg /m 3: 1 -1000. 2. Iste’mol qilin adigan tok miqdori (o‘rtacha ), mVt : 50 -70 3. Qizdirgichga beriladigan tok kuchi , mA : 60 -110 4. Asbobni qizishi uchun talab etiladigan vaqt , min : 3 5. Yo‘l qo‘yilishi asosiy xato chegarasi 10 rrm dan ortmasligi kerak 6. Qizdirgichning qarshili gi 20 0C da : 8 - 15 Om . 7. Sezgir qatlamning qarshigigi , m O m : 1 - 4. 39 8.Mas sasi , 1 gramm dan kam . 9. Umumiy o‘lchamlari 5x8mm . 2.3 . Y arimo‘tkazgich metan sensorining metrologik ko‘rsatgichlarlariga turli xil omillarning ta’siri Eksperimentlar jarayonida rux va kobalt ok sidlari asosida tayyorlangan sezgir elementlarga ega bo‘lgan metan sensorlarining metrologik tavsiflari o‘rganildi . Ushbu eksperimentlarning maqsadi , sensorning sezgirligi , selektivligi , ekspressligi va uning signalini konsentratsiya va temperaturaga bog‘ liqligini aniqlashdan iborat . 2.3.1. Y arimo‘tkaz gichli metan sensori sezgirligiga haroratning ta’siri . Y arimo‘tkazgich yuzasiga metanning adsorbsiyalanish , desorbsiyalanish va reaksiyaga kirishish tezligi haroratga bog‘liq . Metan sensorigazsezgir qatlamini ng harorati unga beriladigan kuchlanish qiymatini o‘zgartirilishi bilan ta’minlanadi [1 14; b. 78 -81 ]. Sensor gazsezgir elementi haroratining unga beriladigan elektr quvvatiga kuchlanishiga bog‘liqligini aniqlash natijalari 2.2 -rasmda keltirilgan . Rasm 2.2. GSM haroratini unga beriladigan kuchlanishga bog‘liqligi . 500 GSM Temperaturasi , 0S 0,5 3,0 3,5 2,5 2,0 1,5 1,0 50 250 Sensorga berilgan kuchlanish , V 4,0 4,5 40 2.2. -rasimdan haroratni o‘rganilgan oralig‘ida , sezgir elementning harorati unga beriladigan kuchlanishga to‘g‘ri proporsionalligini ko‘ramiz . Sensorning isitgichi va gazga sezgir qatlamlari orasidagi harorat farqini kichikligi , sensorning gaz sezgir qavatining haroratini saqlab turish imkonini beradi . Gazga sezgir materialni isitish uchun optimal harorat qiymati sensorning gazga nisbatan maksimal sezgirligi bilan aniqlanadi .Y aO‘S - CH 4 ning gazga nisbatan sezgirligini haroratga bog‘liqligini o‘rganish dinamik usulda 200 0C dan 500 0S gacha bo‘lgan harorat oralig‘ida 50 0S farq bilan amalga oshirildi . Tajribalar quyidagi ketma -ketlikda o‘tkazildi : 1. Sensorning sezuvchanligiga harorat ta’sirini aniqlash kamerasiga kerakli haroratni o‘rnatish va haroratni barqarorlashini kutish . 2. Harorat barqarorlashganidan so‘ng tegishli ventil yordamida toza havo oqimini yuborish va GSM qarshiligini o‘lchash . 3. Metanni kameraga kiritish . Buni ama lga oshirish uchun , havo ventili yopiladi va tahlil qilingan gaz aralashmasi ventili ochiladi .Komponentning berilgan konsentratsiya qiymatiga mos signal qiymatini barqaror holati belgilab olinadi . 4. Gaz ta’minot venteli yopi ladi va havo ni venteli ochiladi . Sensorning qarshiligini ±10% boshlang‘ich qiymatigacha qaytish vaqti aniqlanadi . Zn O va CoO ga asoslangan GSM qarshiligining sensor haroratiga bog‘liqligini o‘rganish natijalari 4.3 -jadvalda keltirilgan . Jadval 2.3 SiO 2/ZnO -CoO tarkibli GSM qarshiliginin g sensor haroratiga bog‘liqligi (CH 4ni aralashmadagi miqdori 1000 mg /m 3). Tarkib GSM Rxavo . Temperatura GSM , 0S 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 SiO 2/ZnO - 3500 3280 3026 2900 2784 2677 2578 2486 2522 2677 2784 SiO 2/ZnO -1%CoO 2920 2646 2316 2184 2010 1890 1755 1663 1654 1755 1930 SiO 2/ZnO -5%CoO 2380 1926 1538 1200 983 828 715 656 694 858 1026 SiO 2/ZnO -10%CoO 1900 1407 1091 813 656 550 456 416 440 542 693 41 Eksperimental natijalardan ma’lum bo‘lishicha , Y aO‘Slarning qarshiligini (o‘tkazuvcha nligini ) o‘rganilayotgan oraliqdagi haroratga bog‘liqligi o‘zgaruvchan tabiatga ega . Isitgichning harorati 370 -380 0Sgacha ko‘tarilishida GSM ning barcha o‘rganilgan tarkiblarida qarshilikni pasayishi kuzatildi . Temperaturaning 380 0S yuqoriga ko‘tarilishi qatlamning qarshiligini oshiradi . SiO 2/ZnO -CoO ga asoslangan sensor signalining temperaturaga bog‘liqligini o‘rganish natijasi metan uchun Y aO‘S -CH 4 ning eng yuqori signal haroratining 350 -375 0C ga to‘g‘ri kelishini ko‘rsatdi (2.3 -rasm ). 2.3 -rasm . Y aO‘S signalini temperaturaga bog‘liqligi (CCH 4 -500 mg /m 3, 1- Si O2/ZnO; 2 - Si O 2/ZnO -1%CoO; 3 - Si O 2/ZnO -5%CoO; 4 - Si O 2/ZnO - 10%CoO). Haroratning optimal qiymatdan chetlanishi bilan foydali analitik signalning pasayishi kuzatildi .Agar toptim katta bo‘ls a, kislorod va gazni adsorbsiyasini kamayishi hisobiga sezgirlikni pasaytiradi . SHuni ta’kidlash kerakki , yuqori haroratda sensor GSM ni parchalanishi va uni ishdan chiqishi kuzatildi [1 15 ; s.136 -140 ]. 2.3 -rasmdan ZnO va CoO lariga asoslangan GSM ni CH 4ga yuqori sezuvchanligini ta’minlovchi optimal harorat (375 0C) mavjudligini ko‘rish 42 mumkin . Ushbu haroratda SiO 2/ZnO ga asoslangan , GSMlarning bir xil CH 4 konsentratsiyasiga mos keluvchi signal qiymati GSM tarkibida CoO miqdorining ko‘payishi bilan ortadi . O ptimal haroratda (375 0C) CH 4 uchun eng yuqori signal SiO 2/ZnO -10% CoO asosidagi G SM da kuzatildi . G SM sirtida 375 0S harorat sensorga beriladigan kuchlanishni 2,1 V ga teng qiymati ta’sirida ta’minlandi . SHu sababli keyingi tajribalar sensorga beriladigan kuchlanishning 2,1 V ga teng qiymatida o‘tkazildi . Y aO‘S qarshiligini temperaturaning turli qiymatlariga mos o‘zgarishi GSM yuzasiga gazlarning adsorbsiyasini farqlanishi va ularning o‘zaro ta’siri mexanizmlarining turli bo‘lishi bilan tushuntiriladi va bu CH 4 ni boshqa gazlar ishtirokida selektiv aniqlash uchun ishlatilishi mumkin .Shunday qilib , o‘tkazilgan tadqiqotlar natijasida ZnO va CoO ga asoslangan yarimo‘tkazgichli plyonkalardan foydalanilganda GSM ning metanga nisbatan maksimal signalini ta’minlovc hi optimal harorat -375 0Ctanlangan . Ushbu haroratda CH 4ni bir xil konsentratsiyasiga mos keluvchi signal qiymati SiO 2/ZnO+C oO tarkibli , gazsezgir materiallarda CoO miqdorini ko‘payishi bilan ortib bordi va 375 0C (optimal haroratda ) metan uchun eng katta signal SiO 2/ZnO -10% CoO tarkibli GSM da aniqlandi . 3-Bob. METANNI ANIQLOVCHI YARIMO‘TKAZGICHLI SENSORLAR METROLOGIK TAVSIFLARINI O‘RGANISH 3.1 . Metan va tabiiy gazni aniqlashda yarimo‘tkazgich sensor signalini o‘zgarish dinamikasi (maksimal qiymatiga etish va boshlang‘ich qiymatiga qaytish )ni tekshirish . Metanni aniqlashda sensor signalini maksimal qiymatiga etish va boshlang‘ich qiymatiga qaytish uchun kerak bo‘ladiganvaqti sensorning ekspressligini xarakterlaydi va tajribada aniqlanadi . Sensorning dinamik ko‘rsatgichi bo‘lib uning berilgan konsentratsiya uchun olinadigan signal qiymatini 90% ga erishish uchun zarur bo‘lgan vaqt hisoblanadi . Bu vaqt τotk yoki τ09 ko‘rinishida belgilanadi , uning boshlang‘ich qiymatiga qaytish (tiklanish ) vaqti deb sensorga be rilayotgan gaz to‘xtatilgandan so‘ng signalini havodagi ko‘rsatgichiga 10% qolgan qiymati hisoblanadi . Sensorni tiklanish vaqti τtik yoki τ01 bilan ko‘rsatiladi . Tajribalar davomida metanni aniqlovchi sensorning 375 0S haroratdagi 43 dinamik ko‘rsatgichlari at roflicha o‘rganildi . Sensorning dinamik parametrlari adsorbsion plyonka qatlamidagi jarayonlar : gaz molekulalarining yupqa qavatining qalinligi bo‘ylab tarqalishi (diffuziyasi ) va gaz aralashmasini sensor yaqinidagi almashinish tezligi (diffuziyalanish tez ligiga ) bilan belgilanadi . Sensorning ishlashini yaxshilash uchun oxirgi ikki omilning ta’sirini kamaytirish kerak . Atrof - muhit monitoringi va sanoat chiqindilarini nazoratida gaz aralashmalari ayrim komponentlarini aniqlash vaqti odatda 10 sekunddan bir necha minutgacha bo‘lishi mumkin .Metanni aniqlashdagi metaloksid plyonkalarning 375 0C dagi dinamik ko‘rsatgichlarini aniqlash natijalari 3.1 -jadvalda keltirilgan . Jadval 3.1 . Metan sensorining dinamik ko‘rsatgichlari (temperatura 375 0C, aralashma dagi metan konsentratsiya si 500 mg /m 3). T/r GSM tarkibi Sensorni sezish vaqti (τsez yoki τ09), sek Sensorni tiklanish vaqti (τtik yoki τ01), sek 1 SiO 2-Zn O 30 66 2 SiO 2-Zn O -1,0% CoO 18 27 3 SiO 2-Zn O -5,0% CoO 17 25 4 SiO 2-Zn O -10% CoO 15 23 SiO 2-Zn O -CoO asosida sensorlarning signalini eng yuqori qiymatiga erishish uchun kerak bo‘lga n minimal muddati 15 -18 sekundni tashkil qiladi . Sensorlarning qayta tiklanish vaqti SiO 2-Zn O -CoO ga asoslangan barcha gaz sezgir materiallar uchun 23 -27 sekund oralig‘ida o‘zgarib turadi .Bundan katalitik qatlamga ega bo‘lmagan rux oksidi (SiO 2-Zn O) asosid agi gazga sezgir qatlam istisno . Bu gaz sezgir qatlam uchun , τ09 ni kiymati 28 -30 soniyaga va sensori ko‘rsatkichlarini qayta tiklash muddati 1 daqiqadan ortiq bo‘lgan 3.1 -rasmda SiO 2-Zn O -10%CoO tarkibli namuna uchun aniqlanuvchi gaz ta’sirida plyonka qarshiligini o‘zgarishining vaqtga bog‘liqligi ko‘rsatilgan . SHu ni ta’kidlash kerakki , tadqiqotda kuzatilgan natijalar (3.1 -rasm ) gazsezgir qatlamni qarshiligidagi o‘zgarish mexanizmi haqidagi nazariy g‘oyalarga mos 44 keladi , ya’ni gaz bilan o‘zaro ta’sirlashganda qarshilikni kamayishi va gaz ta’siri to‘xtatilgandan keyi n qarshilikni tiklanishi kuzatiladi . Rasm 3.1 . SiO 2/Zn O -10%CoO asosidagi GSM qorshiligini vaqt davomida o‘zgarishi (aralashmadagi metan konsentratsiyasi 500 mg /m 3). Amalga oshirilgan tajribalar metanning ekspress aniqlashda rux va kobalt oksidlari aso sida tayyorlangan GSMdan foydalanish imkoniyatini mavjudligini ko‘rsatadi , bu esa yopiq ekologik tizimlarda yong‘inga xavfli vaziyatlarni nazorat qilish uchun ishlab chiqilgan sensordan foydalanish imkonini beradi . 3.2. Y arimo‘tkazgich sensorining metang a nisbatan sezuvchanligi . YArimo‘tkazgichli GSM ning sezgirligi unga ma’lum konsentratsiyali tahlil qilinadigan gaz ta’sir ettirilganda materialning qarshiligi (R) yoki elektir o‘zkazuvchanligini (σ) o‘zgarishi bilan ifodalanadi . Qarshilikni (o‘tkazuvchanlikni ) o‘zgarishi yuzada bo‘ladigan bir qator ketma -ket fizik - kimyoviy jarayonlarning natijasida yuzaga keladi . GSM ning sirtidagi davom etadigan adsorbsion jarayonlar yuzaning elektron holatidagi o‘zgarishlar bilan bog‘liq va bu yuzani o‘tkazuvchanligini o‘zgartirishga olib keladi . TEOS ning 45 gidrolizidan kelib chiqadigan kremniy oksididan iborat plyonkani tarkibiga rux oksidi kiritilganda , uning metanga nisbatan sezuvchanligi oshadi . Keyinchalik me tanga sezgirligi yuqori bo‘lgan sensorlar GSM tarkibiga rux va kobalt oksidini qo‘shish yordamida olingan [11 6; b. 24 ]. Odatda oksidlardan biri (Zn O ) massa jihatidan asosiy hisoblanadi . Ikkinchisi ya’ni unga nisbatan kam miqdorda qo‘shiladigani (C oO ) oksi dning gazga sezgir va selektivlik xususiyatlarini , umumiy holda sensorning ishlash xususiyatlarini yaxshilaydi . Murakkab gazga sezgir materialni olish uchun dopant eritmaning zoldan -gelga o‘tish bosqichida qo‘shildi . Dopant eritmaga kobalt xlorid holida qo‘shildi . GSM inert taglikka plyonka ko‘rinishida qoplanganidan so‘ng unga termik ishlov berish atmosfera havosi muhitida amalga oshirildi . Metanni aniqlash jarayonida SiO 2/ZnO -CoO asosida tayyorlangan plyonkalarning sezuvchanligini tekshirish natijalari 2.5 - jadvalda keltirilgan . Jadval 3.2 SiO 2/ZnO -CoO asosidagi plyonkalarning metanni aniqlashdagi sezgirligini o‘rganish natijalari (n=5, P=0,95). № GSj tarkibi j etan ning aralashma - dagi miqdori , m gLm 3 Sensor signal i, 1/ R kOm -1 x+Δ x p Sr N Sil 2/ZnO 1000 397±2 1,61 0,41 O Sil 2/ZnO +1% CoO 1000 605±3 2,41 0,40 P Sil 2/ZnO +5% CoO 1000 1441±5 4,02 0,28 Q Sil 2/ZnO+10%CoO 1000 2273±7 5,63 0,25 Tajriba natijalari GSj ga 1 dan 10% gacha miqdorida CoO ni qo‘shilishi sensorni metanga sezuvchanligini oshirishini ko ‘rsatadi . SiO 2/ZnO asosidagi GSM ga 1% CoO ning qo‘shilishi sensorning metanga sezgirligini 1,5 barobar o‘sishiga olib keldi (2.5 -jadval ). GSM tarkibidagi SoO miqdori ni 5 va 10% gacha o‘sishi , sensorni metanga nisbatan sezgirli gi ni mos ravishda 3,6 va 5, 7 marta oshirdi . M etan ga nisbatan eng yuqori sezgir lik tarkibida 10% CoO saqlagan rux va kobalt oksididan iborat GSM dan foydalanib tayrlangan sensor da kuzatildi . 46 3.3 . Metanni aniqlovchi yarimo‘tkazgichli sensor signalining konsentratsiyaga bog‘liqligi . Sensor signalini metanning turli konsentratsiyalariga mos o‘zgarishini o‘rganish , maxsus qurilmada amalga ashirildi . Optimal harorat (375 0C) da metanga nisbatan sezgirlikni aniqlash metanning havodagi turli konsentratsiyali aralashmalari muhitida gazsezg ir material qarshiligini o‘lchash orqali amalga oshirildi . Turli konsentratsiyali metan -xavo aralashmasini tayyorlash suyultirish generatori yordamida bajarildi . 2.5 – rasmda SiO 2/Zn O ga asoslangan sensorning metanni havodagi turli miqdoriga mos Rs -qarsh ilik qiymatlari keltirilgan . 3.2 -rasm .SiO 2-Zn O asosidagi gazsezgir material qarshiligini metan konsentratsiyasiga bog‘liqliga . Undan metan konsentratsiyasining 500 ppm gacha bo‘lgan tajribaning boshlang‘ich nuqtalarida sensorning qarshiligini 280 kOm (3530 dan 3250 kOm ) gacha kamayishini ko‘ramiz . Metanni keyingi 1500 ppm gacha ko‘payishi qarshilikni 260 kOm (3250 dan 2990 kOm ) ga pasayishiga olib keladi . Signalni konsentratsiyaga bog‘liqligini bunday ifodalanishi sinalizator ishlab chiqarish va fundamental tadqiqotlarda qator noqulayliklar keltirib chiqaradi .Sensorning 15 00 Metanni aralashmadagi , mg /m 3 ми қдори 2700 3200 3300 3100 3000 2900 2800 15 0 75 0 GSM qarshiligi , к l м 3400 3500 47 qarshiligini normallashgan shaklda yoki logarifmik ifodalash qulayroqdir . O‘lchanadigan parametr sifatida qarshilikni o‘rniga elektr o‘tkazuvchanlikni qo‘llash , gaz analizatori ning signalini kayta ishlash sxemasini tuzishda signalni konsentratsiyaga bog‘liqligini ko‘rgazmali ifodalashda qator afzalliklarga ega .Bundan tashqari , sensorning elektr xossalari gaz sezgir qatlamning tuzilishiga , fizik -kimviy xossalariga va uning shakll anish rejimiga bog‘liq bo‘ladi .Tajribalarda metan konsentratsiyasining keng diapazonida sensor signalini GSM tarkibidagi dopant (C oO ) miqdoriga bog‘liqligi o‘rganildi (3.3 -rasm ). 3.3 -rasm .Y aO‘S signalini 375 0S xaroratda metan konsentratsiyas iga bog‘liqligi .1-Si O 2/ZnO; 2 - Si O2/ZnO -1%CoO; 3 - Si O 2/ZnO -5%CoO; 4 - Si O 2/ZnO -10%CoO. Taqqoslash uchun tarkibi Si O 2/ZnO, bo‘lgan plyonka olingan . Si O 2/ZnO -CoO tarkibli gaz sensorlari metanga eng yuqori sezgirlikni ko‘rsatdi 2.6-rasmdan 375 0C ga teng har oratda olingan natijalar 50 dan 1000 mg /m 3 gacha oralig‘ida , σgaz /σhavo ning aralashmada metan konsentratsiyasiga bog‘liqligi chiziqli ko‘rinishga ega ekanligini ko‘ramiz . Signal σgaz /σhavo ning konsentratsiyasiga bog‘liqligi to‘g‘ri chizikli xarakterga ega ekanligi metan miqdorini o‘lchovchi oddiy konstruksiyali qu rilmani ishlab chiqishga imkon berdi . Signal (σgaz /σхаvо), nis . brl . 4 3 2 1 6,0 5,0 4,0 3,0 2,0 1,0 Aralashmadagi metan miqdori , mg /m3 1500 1250 1000 750 500 250 1500 Содержание метана в смеси, ppm 2700 320 0 3300 3100 3000 2900 2800 15 0 750 Сопротивление материала, к Oм 3400 3500 75 0 48 SHunday qilib , metan konsentratsiyasining keng diapazonida o‘tkazilgan tajribalarida , signalning sensor GSM idagi dopant (C oO ) miqdoriga bog‘liqligi o‘rganildi . Si O 2/ZnO -CoO nanokompozit plyonkadan foydalanishga asosla ngan gaz sensorlari metanga nisbatan yuqori sezgirlikni namayon qildi . 375 0C ga teng haroratda olingan natijalar 50 dan 1000 mg /m 3 gacha oralig‘ida , σgaz /σhavo ning aralashmada metan konsentratsiyasiga bog‘liqligi chiziqli ko‘rinishga ega ekanligini ko‘rsatdi . 3.4 . Y arimo‘tkazgichli Sensorni ishlash resursi va signalni barqarorligini tekshirish Metan sensor ini real ishlab chiqarish sharoitlarida ishlas h resursini (xizmat qilish muddatini ) va amali yotda qo‘llanish imkoniyatini aniqlash uchun uzoq muddat li tajribalar o‘tkazildi . Tadqiqot jarayonida CH 4konsentratsiyasi 0,01 va 0,20 haj . % ga teng bo‘lgan gaz -havo aralashmasi ishlatildi . Tajribalar haroratni ng 20 -50 0S va namliknin 60 dan 98% gacha bo‘lgan qiymatlarida olib borildi . Ikki oy davomida o‘tkazilgan sinovlarda sensorga har kuni 16 soat davomida CH 4 gazi yuborildi . Bunday tajribalar natijasida sensorning qarshiligi 2,1 foizga oshdi va uning sezuvcha nligi esa 2,2 foizga kamaydi . (2.6 -jadval ). Sensor parametrlarining bunday o‘zgarishi natijasida yuzaga kelgan xato qiymatijuda kichik bo‘libtahlil natijalariga sezilarli ta’sir ko‘rsatmaydi . Uzluksiz ishlash paytida signalning barqarorligi gazsezgir senso rlarning eng muhim ko‘rsatgichlaridan biridir . Sensorning resursi uning signalini barqarorligi bilan chambarchas bog‘liq . Signallarining barqarorligi 2000 soat davomida uzluksiz tajribalarda tekshirildi . Ushbu eksperiment natijalari 3.3 -jadvalda keltirilg an . 3.3 -jadval . Y aO‘S -CH 4 o‘zluksiz ishlatish jarayonidagi signalni barqarorligi (n=5, P=0,95) T/r Vaqt , soat Metanni GA dagi miqdori , 0,01% Metanni GA dagi miqdori , 0,2% 49 ±∆ x S Sr ∙10 2 ±∆ x S Sr ∙10 2 1 1 1,480± 0,012 0,010 0,7 5,538±0,045 0,036 0,7 2 24 1,525±0,023 0,018 1,2 5,635±0,065 0,032 0,7 3 96 1,476±0,025 0,020 1,4 5,694±0,034 0,027 0,5 4 220 1,490±0,010 0,008 0,5 5,529±0,029 0,023 0,4 5 350 1,485±0,014 0,011 0,8 5,531±0,054 0,043 0,8 6 450 1,475±0,0 18 0,014 1,0 5,709±0,047 0,038 0,7 7 550 1,479±0,020 0,016 1,1 5,544±0,038 0,031 0,6 8 650 1,497±0,026 0,021 1,4 5,497±0,061 0,049 0,9 9 750 1,485±0,023 0,018 1,2 5,536±0,057 0,046 0,8 10 850 1,471±0,013 0,010 0,7 5,630±0,036 0,029 0,5 11 1000 1,478±0 ,021 0,017 1,1 5,641±0,055 0,044 0,8 12 1200 1,497±0,018 0,014 1,0 5,525±0,035 0,028 0,5 13 1400 1,480±0,023 0,018 1,2 5,530±0,037 0,030 0,5 14 1600 1,465±0,019 0,015 1,0 5,632±0,050 0,040 0,7 15 1800 1,473±0,016 0,013 0,9 5,640±0,037 0,030 0,5 16 200 0 1,491±0,015 0,012 0,8 5,525±0,032 0,026 0,5 Jadvaldan Y aO‘S -CH 4 signalining 2000 soatlik tajriba davomida barqaror ravishda saqlanib qolishini ko‘ramizBelgilangan vaqt uchun tg – variatsiya qiymati 3,9% ni tashkil etadi (3.4 -jadval ). Jadval 3.4 Metan sensori signalining maksimal chetla nishini aniqlash natijalar i Sensor U max ,, m B U min , m B tg GOST bo‘yicha CCH 4=0,01 xaj .% 1,525 1,465 0,060 5,0 CCH 4=0,2 xaj .% 5,709 5,497 0,212 5,0 Shunday qilib , ishlab chiqilgan yarimo‘tkazgichli sensor signalini bar qarorligi bilan ajralib turadi . х х 50 3.5 . Metanni aniql ovchi yarimo‘tkazgich li sensorning selektiv ligi ni aniqlash . Gaz -havo muhiti dan gazlarni aniqlashning imkoniyatlari ularning selektivligi bilan belgilanadi . Sh u sababli , gaz sensorlarining selektiv ligi , bi r tomondan , ushbu qurilmalar uchun asosiy parametrlar dan biri bo‘lsa , ikkinchi tomondane sa eng qiyin texnologik muammolar idan biri bo‘lib qoladi , chunki turli qaytaruvchi gazlar ta’sirida yuzaga keluvchi signallar o‘xshash . Metan konsentratsiyasini nazora t qilish zarur bo‘lgan manbalarda CH 4 ga qo‘shimcha ravishda vodorod va is gazi ham mavjud bo‘ladi . Tajribalar davomida metan uchun ishlab chiqilgan sensorlarning selektivligi metan bilan birga ichki yonuv dvigatellari , isitish tizimlari , sanoat va ishlab chiqarish korxonalari chiqindi gazlari , shuningdek , ma’dan qazib olinadigan shaxtalar va yoqilg‘i quyish shoxobchalari atmosfera havosi tarkibida metan gazi bilan birga uchraydigan H 2 va CO ishtirokida aniqlandi . Tahlil qilinayotgan gaz aralashmasi tarkibi da bo‘lishi mumkin bo‘lgan yonuvchi komponentlarning (CO va H 2) Y aO‘S -CH 4 chiqish signaliga ta’siri quyidagicha o‘rganildi : Sensorga ma’lum bir konsentratsiyali metan yuborildi va uning analitik signali (qarshiligi ) qayd etildi , keyin metan bilan boshqa yo nuvchi komponentning aralashmasi yuborildi va tegishli signal qayd etildi . Vodorod va is gazi ishtirokida metanni aniqlash jarayonining selektivligini ta’minlash maqsadida , SiO 2-ZnO asosida tayyorlangan gazsezgir qatlamga kobalt oksidini turli miqdorlarda qo‘shibhosil qilingan yarimo‘tkazuvchi SiO 2-ZnO+CoO tarkibli plyonkalarining elektr o‘tkazuvchanligi o‘rganildi .Sensorning yuqori selektivligini ta’minlovchi optimal harorat sensorni aniqlanuvchi gazga nisbatan maksimal sezuvchanligiga qarab aniqlandi . GSM ni turli gazlar uchun turlicha o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lishi ularni temperaturaga mos turlicha adsorbsiyalanishi va turlicha ta’sirlashish mexanizmiga ega bo‘lishi bilan tushuntiriladi . Sensorni sinashlari har bir gaz aralashmasi uchun 5 tadan takroriy tajribalar bilan amalga oshirildi . 51 Rasm -3. 4 Y arimo‘tkazgichli sensorniturli harorat dagi signalini gaz sezgir material tarkibigabog‘liqligi 1- SiO 2/ZnO+1%CoO ; 2- SiO 2/ZnO+10%CoO Gazlarning (CH 4, H 2 va CO ning ) turli temperaturalarda Zn O +C oO ning o‘tkazuvchanligiga ta’sirinio‘rganishnatijasida metanga yuqori sezuvchanlikni ta’minlaydigan Y aO‘S -CH 4 ning eng optimal harorati SiO 2/ZnO+1% CoO uchun esa 450 0Sga va SiO 2/ZnO+10% CoO , uchun 350 0S mos kelishi aniqlandi (3.4 - rasm ). SiO 2-ZnO+10 %CoO tarkibli nanokompozitining CH 4, H 2 va CO ga nisbatan signalining haroratga bog‘liqligi 3.5 - rasmda keltirilgan 3.5 -rasm . C O (1), H 2(2) va CH 4,(3) ishtirokida ZnO+10% C oO asosida ishlab chiqilgan yarimo‘tkazgich sensor signalining haroratga bog‘liqligi . 3.5 rasmdan SiO 2- ZnO+10 %CoO tarkibli sensorni vodorod va is gazi ishtirokida metan uchun eng yuqori selektivlikni taminlashini kuramiz . O‘tkazilgan tadqiqot natijalariga ko‘ra , ishlab chiqarilgan sensor , yonish jarayonlari va Sensor signali σgaz/σ xavo , 1 1, 0 2, 0 3, 0 4, 0 5, 0 10 0 70 0 60 0 50 0 40 0 30 0 20 0 GSM , Те mperatura 0С 0, 0 2 Sensor signali σgaz /σxavo , отн Kед K N 1, M 2, M 3, M 4, M 5, M N M M T M M S M M R M M Q M M P M M O M M GSj , Те mperatura 0С , 0С се н с о р 0, M O P 52 avtomobil vositalari chiqindi gazlari tarkibidan konsentratsiyaning keng diapazonida metan miqdorini uglerod oksidi va vodorod ishtirokida doimiy ravishda avtomatik aniqlashga imkon beradi . Shunday qilib ishlab chiqilgan , metanni aniqlashda ishlatiladigan yarimo‘tkazichli sensorlarning (Y aO‘S - CH 4) asosiy metrologik xususiyatlari baholandi . Y aO‘S -CH 4 tezligi , ekspressligi va aniqlanish chegarasi jihatidan mavjud bo‘lgan analoglardan kam emas va ayrim parametrlari (massa -o‘lchamlari , energiya kiymati , tezkorligi , selektivlik va boshqalar ) bo‘yicha amaliyotda keng qo‘llaniladigan shu tipdagi analizatorlardan ustun . Metanni aniqlovchi yarimo‘tkazgichli sensorlarni qo‘llash sohasi issiqlik energetika tarmoqlari , neft -gaz sanoati , uy -joy kommunal xo‘jaligi va boshqalar hisoblanadi . Uchunchi bob bo‘yicha xulosalar Ushbu bobda olib borilgan tadqiqotlarning asosiy natijalari va xulosalari quyidagilar : 1. Tadqiqot natijasida gaz aralashmalari tarkibidan metan miqdorining monitoringi uchun selektiv va sezgir yarimo‘tkazgichli sensor ishlab chiqild i va uni metrologik ko‘rsatgichlari o‘rganilgan . 2. SiO 2/ZnO+ CoO tarkibli sensor uchun eng yuqori signalni ta’minlovchi optimal harorati 350 -375 0S ga teng . Haroratni optimal qiymatidan uzgarishi sensorning signalini pasayishiga olib keladi . 3. Metan kon sentratsiyasining 50 dan 1000 mg /m 3 gacha bo‘lgan oralig‘ida signalni (σgaz /σhavo ) aralashmadagi metan miqdoriga bog‘liqligi to‘g‘ri chiziqli xarakterga ega . 53 Xulosalar 1. Yo nuvchan moddalar (H 2, CO va CH 4)ni metall oksidlari ishtirokida oksidlanish qonuniyatlari o‘rganish davomida olingan natijalar asosida metanni termokatalitik sensori sezgir elementlari uchun eng maqbul katalizatorlar tarkibi (0,75In 2O3-0,25Ag 2O va 0,25Fe 3O 4-0,75Ni 2O 3) tavsiya etiladi . 2. Gaz aralashmalari komponentlariga nisbatan turlicha faollikka ega bo‘lgan katalizatorlar asosida tayyorlangan sezgir elementlardan foydalanish natijasida metanni is gazi va vodorod ishtirokida aniqlash jarayonining selektivligi ta’minlanadi . 3. TKSni metanning aniqlash jarayonidagi imkoniyatlar i uning sezgirligi , selektivligi , aniqlashning xatosi , singari ko‘rsatgichlarini tegishli davlat standartlariga to‘liq javob berishi hamda yuqori aniqlik va tezkorlikni ta’minlashi bilan izohlanadi . 4. Atmosfera havosi tarkibidan tabiiy va suyultirilgan gazni monitoringi uchun termokatalitik uslub va signalizator ishlab chiqildi . Signalizatorni aniqlangan analitik , metrologik va ekspluatatsion kursatgichlari mavjud analoglaridan ustunligi aniqlandi va yopiq ekologik sistemalar xavosidan tabiiy gazni ani qlashda foydalanishga tavsiya etiladi . 5. ZnO va CoO asosida yupqa gazsezgir nanokompozitsion plyonkalar xosil qiluvchi komponentlarning tarkibi , optimal nisbatlari va tayyorlash texnologiyasi ishlab chiqildi , taklif etilgan . gazsezgir qatlam , asosida CH 4 ning yuqori sezgir va selektiv yarimo‘tkazgichli sensorlari (YaO‘S -CH 4) tayyorlandi . Tayyorlangan sensorlarni signalizatorlar va gazanalizvtorlar tarkibida ishlatilishi ularning tabiiy gazning uzluksiz avtomatik ravishda aniqlashdagi yuqori sezgirligi , se lektivligi va signalini barqarorligi bilan izoxlanadi . 54 Foydalanilgan adabiyotlar ruyxati 1. Голинько В.И., Котляров А.К., Белоножко В.В. Контроль взрывоопасности горных выработок шахт. -Д: Наука и образование, 2004. – 207 с. 2. Карпов Е.Ф., Бире нберг И.Э., Басовский Б.И. Автоматическая газовая защита и контроль рудничной атмосферы. -М.: Недра, 1984. – 285 с 3. Дорожкин Л.М., Розанов И.А. Химические газовые сенсоры в диагностике окружающей среды // Сенсор. -2001. -№2. -С. 2 -10. 4. Степанова Н.В. Рефрактометрический метод анализа. Алт. гос. техн. ун -т, БТИ. – Бийск: Изд -во Алт. гос. техн. ун -та, 2017. – 25 с. 5. Лазерный оптико -акустический анализ многокомпонентных газовых смесей / В.И. Козинцев[и др.] М.: Изд -во МГТУ им. Н. Э. Баум ана, 2003. 352 с. . 6. Каттралл Роберт В. Химические сенсоры. -М.:Научный мир, 2000. - 144 c. 7. Шмидт Д., Шварц А. Оптоэлектронные сенсорные системы. -М.: Мир, 1991. -96 c. 8. Bernath Peter F. Spectra of Atoms and Molecules Second Edition, -New York.: Oxford University Press, 2005. -454 p. 9. Culshaw B., Stewart G., Dong F., Tandy C., Moodie D. Fibre optic techniques for remote spectroscopic methane detection – from concept to system realization//Sensors and Actuators B: Chemical. -1998. Vol. 51 -P. 25 –37. 10. Liu D., Fu S.N., Tang M., Shum P., Liu D.M. Comb filter -based fiber - optic methane sensor system with mitigation of cross gas sensitivity//J. Lightwave Technol, - 2012. V.30. -P. 3103 –3109. 11. Brambilla G., Finazzi V., Richardson D. Ultra -low -loss opti cal fiber nanotapers // Opt. Express, -2004. -№.12. -Р. 2258 –2263. 55 12. Jin W., Ho H.L., Cao Y.C., Ju J., Qi L.F. Gas detection with micro - and na noengineered optical fibers//Optical Fiber Technology, - 2013. -V. 19, -№ 6. –P. 741 -759. 13. Schmid T. Photoa coustic spectroscopy for process analysis//Anal. Bioanal . Chem , -2006. -V .384 -P. 1071 –1086. 14. Газоанализаторы колион -1. Руководство по эксплуатации. ЯРКГ 2 840 003 РЭ2. -2017. -46 с. 15. Пост экологического контроля автомобилей (ПЭКА)// Приборы и сис темы для контроля отработавших газов автотранспорта. -ЗАО "Украналит" - Всеукраинский институт аналитического приборостроения. Получен из сети Интернета: E-mail : analyt @ ukranalyt .com .ua , E-mail : ksm 05@ ukr .net . 16.Химия окружающей среды/под ред. Дж.О.М. Бокриса. -М.: Химия, 1982. -С. 197 - 236.; 17. Карпов Е.Ф., Рязанов А.В. Автоматизация и контроль дегазационных систем. -М.: Недра, -1983. -162 с. 18. Система мониторинга параметров рудничной атмосферы SMP - NT. – Катовице: Центр электрификации и автоматизации горнодобывающей промышленности ”EMAG”, -2001. -8 с. 19. Карелин А.П. Создание эксплозиметра: устройства для оп ределения взрывной концентрации газов с применением термокаталитических датчиков// XXXVI Международная молодёжная научная конференция«Гагаринские чтения 2010», том3, 2010г – с. 25 -26. 20. Карелин А.П. Способ уточнения измерительной информац ии на термокаталитическом датчике при работе с различными горючими газами и не бинарными смесями// Безопасность в техносфере. М.: ИНФРА - М. 2014. C 12 -23 21. Голинько В.И., Котляров А.К. Исследование процесса теплообмена в термокондуктометриче ских сенсорах метана//Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных 56 шахтах: б. научн. тр., Выпуск 18. – Макеевка -Донбасс: МакНИИ, -2006. -С. 301 -314. 22. Бойко В.О., Фрундін В.Ю., Білоножко В.В. Термокондуктометр ичний датчик// Пат. 13933А Україна, МК G01N27/18. Опубл. 25.04.97 Бюл. № 2. -8 с. 23. Голинько В.И. Котляров А.К. Теоретическое обоснование параметров термокондуктометрического сенсора метана с неизолированным сравнительным элементом. // H ауч. тр. НГУ. -2006. -№26. -С. 60 -67. 24. Детектор горючего газа // Пат. №2475733 Франция, МКИ G01N 27/16. Опубл. 08.01.1982. "Изобретения в Р и за рубежом" -1982. -№ 1, -9 с. 25.А.Левченко, Л.Леонова, Ю.Добровольский. Твердотельные электрохими ческие сенсоры активных газов //ЭЛЕКТРОНИКА: Наука, Технология, Бизнес. -2008. - Выпуск 1 . - С.66 -71 26. Марголис З.И. Окисление углеводородов на гетерогенных катализаторах. -М.: Химия, 1977. -363 с. 27. Медведев В.Н. Математическая модель формирования выходных сигналов термокаталитических сенсоров метана // Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: сб. научн. тр. МакНИИ. – Макеевка, 20 06/ - № 18. - С. 121 -129. 28. Збірник інструкцій до правил безпеки у вугільних шахтах. – К. : Дернаглядохоронпраці, 2003. –Т. 2. – 416 с. 29. Гринчук, А.П. Разработка газовых сенсоров для контроля горючих газов / А.П. Гринчук, И.А. Таратын, В. В. Хатько // Приборы и методы измерений. – 2010. – № 1. – С. 51 –55. 30. Особенности конструкции и технологии изготовления тонкопленочных металлооксидных интегральных сенсоров газов / С.И. Рембеза [и др.] // Сенсор. – 2004. – № 1. – С. 20 –28. 31. Таратын, И .А., Хатько В.В. Особенности сенсорного отклика термокаталитических газовых сенсоров с различным типом 57 нагревателя.//Вестн. Полоц. гос. ун -та. Серия В. Прикладные науки. -2011. - № 3. -С. 53 –57. 32. Кормош В.В. Полупроводниковые толстопленочные сенсоры на основе SnO 2–Au для детектирования СО.// Свиридовские чтения: сб. ст. – Минск, 2012. -Вып. 8. -С. 51 –58. 33. Nancy Savagea , Brian Chwierothb , Arwa Ginwallaa , Bruce R. Pattonb , Sheikh A . Akbarc , Prabir K . Duttaa // Sens . Actuators B. 2001. -V . 79. -P. 17 –27 . 34.. Молодечкина Т.В. Легированные оксиды титана как основа для формирования чувствительных элементов газовых сенсоров// Вестн. Полоц. гос. ун -та. Серия В.Прикладные науки. -2011. -№ 3. -С. 81 –87. 35. Абдурахманов, Э.А. Сенсор для контроля довзрывной кон центрации водорода в газовой среде // Сенсор. -2004. -№ 1. -С. 37 –41. 36. Молодечкин М.О. Термокаталитический сенсор на основе оксидов титана для детектирования метана.//Вестник полоцкого государственного университета. серия в. промышленность. прикладны е науки. Машиноведение и машиностроение -2017. -№3. -С.68 -72. 37.АбдурахмановЭ. Насимов А.М., Салехджанова Р.М. -Ф. Термокаталитический анализатор для селективного контроля водорода в газовой среде // Заводск. Лаборатория. -М.: 2000. -Т.66, -№ 8. -С. 21 . 38.АбдурахмановЭ., Хошимов Т.Ж., Насимов А.М. Анализатор для экоаналитического мониторинга углеводородов термокаталитическим методом// Экологические системы и приборы. -М.:, 2001. -№ 11. -С. 12 -17. 39.Абдурахманов Э., Хошимов Т.Ж., Термокаталитический га зоанализатор оксида углерода. // Патент РУз. IHDP 9800063.1. 40.Абдурахманов Э.Сенсор для селективного мониторинга оксида углерода в воздухе и промышленных газообразных выбросах. //Журнал Аналитика и контроль (Россия), 2004г. т.8, № 2, с.165 -169 41.Абдурахм анов Э., Рузиев Э.А. Селективные термокаталитические сенсоры в экоаналитическом мониторинге газообразных выбросов // Химическая промышленность, - СПб., -2003. -Т.80. -№ 9. -С. 19 -25. 58 42.Газоанализатор автоматический оксида углерода типа ГА -СО //Техническое описание, паспорт, инструкция по эксплуатации и инструкции по поверке 61 -16096982 -97 ТО. - Самарканд, -1996. -26 с. 43.Абдурахманов Э., Насимов А. М., Сахибов Ш.Д. Газоанализатор оксида углерода (ГА -СО) // Патент Р Уз. № 505.1998. 44.Газоанализатор testo 3 30 -3 // Получен из сети Интернета: www .pribor . ru/term_ob/132html#. 8с. 45.Стационарные газоанализаторы токсичных газов и паров горючих жидкостей (модульный комплекс) //Приборы и системы для контроля отработавших газов автот ранспорта. ЗАО "Украналит" - Всеукраинский институт аналитического приборостроения. Получен из сети Интернета: E-mail : analyt @ ukranalyt .com .ua , E-mail : ksm 05 @ ukr .net .; 46. Газоанализатор ФП11.2К[Электронный документ]/ООО «ГазФАРМЭК». –Режим доступа: http :// gaz -farmek .ru /gazoanalizator yperenosnye /fp 112k / (дата обращения 26.01.2 015). 6 с. 47. Поляков Ю.А., Иванов А.Е., Кабанов Д.Г. Разработка сенсоров и автоматического сигнализатора контроля довзрывоопасной концентрации метана.// Интернет -журнал "Технологии техносферной безопасности" (http :// ipb .mos .ru /ttb ) -№ 4 (32) -2010. -С.44 -49. 48. Persaud K., Dodd G. Analysis of discrimination mechanisms in the mammalian olfactory sys -tem using a model nose //Nature. 1982. -V .299. -P.352 - 355. 49. Ганшин В.М., Фесенко А.В., Чебышев А.В. От обонятельных моделей к "электронному носу". Новые возможности параллельной аналитики // Специальная техника. – 1999. – № 1 -2. -С.24 -28. 50. Сысоев В.В., Зюрюкин Ю.А. Мультисенсорные системы распознавания газов типа "элек -тронный нос": краткий обзор литературы // Вест ник Саратовского государственного технического университета. -2007. - Вып. 1, -№ 2 (24). -С. 111 -119. 59 51. Сысоев В.В., Кучеренко Н.И., Кисин В.В. Текстурированные пленки оксида олова для микросистем распознавания газов//Письма в «Журнал технической физи ки». -2004. -Т. 30. -Вып. 18. -С. 14 -20. 52. Лашков А.В., Доброхотов В.В., Сысоев В.В.. Термокаталитический мультисенсорный чип.// Известия ЮФУ. Технические науки Раздел III . Наносистемная техника. -2016. -№.5. -С.146 -149. 53. Карпова Е.Е., Миронов С.М., Сучков А.А., Карелин А.П., Карпов Е.Ф. Непрерывный контроль возможных утечек природного газа в жилых помещениях// Вестник МАНЭБ, -2014. -Т.19, -№1, -С. 113 -121. 54 Абдурахманов Э. Создание селективных термокаталитических сенсоров и их примене ние в мониторинге атмосферного воздуха. //Каталог рефератов и статей международного форума «Аналитика и Аналитики», Воронеж., 2003., т.1, с.242. 55. Карпова Е.Е., Миронов С.М., Сучков А.А., Карелин А.П., Карпов Е.Ф., Карпов Е.Е. Совершенствован ие термохимических (каталитических) сенсоров горючих газов и паров// Вестник МАНЭБ, том19, №1, 2014г – с. 121 - 131. 56 . Карпова термохимических (каталитических) сенсоров горючих газов и паров// Вестник МАНЭБ, -2014. - Т. 19. -№ 1. -С. 121 -131. 57. Савелье в В.А.; Коммисаров А.В. Способ определения концентрации горючих газов в кислородосодержащей среде./Пат. RU 2156972, МПК7 G 01 N 27/16. №99120034/27.09.2000. 58. Карелин А.П. Методы, принципы и приборы для многокомпонентного анализа горючих газов в воздухе//Научные труды (Вестник МАТИ), – М.: МАТИ, 2014. -Вып. 24 (96). -С. 78 –88. 59. Карелин А.П. Создание эксплозиметра: устройства для определения взрывной концентрации газов с применением термокаталитических датчиков//XXXVI Международная молодёжная научная конференция «Гагаринские чтения 2010», -2010. -Т.3, -С. 25 -26. 60 60. Routkevitch, D., Mardilovich, P., Govyadinov, A. et. al. Nanostructured ceramic platform for micromachined devices and device arrays // Patent № US 2002/0118027 A1, USA, 2002 61. Сайт фирмы «Housesensor» // Полупроводниковые датчики газа на основе оксида олова пр -ва ф.Figaro (Япония). URL : housesensor .ru /images /prodvozduh /1%20 FIGARO . Pdf 62. Каталог продукции фирмы “Figa ro” (www .figarosensor .com ). 2013. - 46 с. 63. А.Л. Гусев [и др.]. Датчики водорода и водородосодержащих молекул // Альтернативная энергетика и экология. -2005, -№5 (25). -С. 23 -31. 64. Громов В. Ф. Механ изм сенсорного эффекта в кондуктометрических сенсорах на основе диоксида олова для детектирования газов -восстановителей // Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. Об -ва им. Д. И. Менделеева). -2008, -Т. LII. -№ 5. -С. 80 -87. 65. Бедная Т.А., Коноваленко С.П ., Семенистая Т.В., Петров В.В., Королев А.Н. Газочувствительные элементы сенсора диоксида азота и хлора на основе кобальтсодержащего полиакрилонитрила//Известия высших учебных заведений. Электроника. -2012, -№ 4 (96). -С. 66 -71. 66. Башкиров Л.А ., Барди У., Гунько Ю.К. Об использовании фазового перехода металл -полупроводник в оксидах металлов и их соединениях для создания химических сенсоров //Актуальные проблемы физики твердого тела. -2003, -С. 146 -162. 67. Замбург Е.Г. Разработка и исследование технологических основ формирования наноструктурированных пленок ZnO методом импульсного лазерного осаждения для чувствительных элементов газовых сенсоров: дисс. канд. тех. наук. Таганрог. -2015. -167с. 68 . Петров, В. В., Королев А. Н. Современные полупроводниковые сенсоры контроля газовых сред: учеб. пособие для вузов. -Таганрог: ТТИ ЮФУ, 2009. -114 с. 61 69. Мясников И. А. Полупроводниковые сенсоры в физико - химических исследованиях -М.: На ука, -1991. -327 с. 70. Петров В.В. Исследование особенностей взаимодействия молекул газов с поверхностью оксидных газочувствительных материалов//Нано - и микросистемная техника. -2007, -№1. -C.24 -27. 71. Chang J.F. [ et al .]. The effects of thi ckness and operation temperature on ZnO:Al thin film CO gas sensor // Sensors and Actuators B. -2002, -№ 84. -P. 258 –264. 72. Stamataki M. [et al.]. Annealing effects on the structural, electrical and H2 sensing properties of tran sparent ZnO thin films, grown by pulsed laser deposition // Thin Solid Films. -2009, -№ 518. -P. 1326 –1331. 73. Al -Hardan N.H., Abdullah M.J., Abdul Aziz A.. Sensing mechanism of hydrogen gas sensor based on RF -sputtered ZnO thin films / /International journal of hydrogen energy. -2010, -№ 35. -P. 4428 –4434. 74. J. Yi [et al.]. Vertically aligned ZnO nanorods and grapheme hybrid architectures for high -sensitive flexible gas sensors // Sensors and Actuators B: Chemical. -2011, -№24. -P. 6 –12. 75. Calestani D., Zha M., Mosca R. Growth of ZnO tatrapods for nanostructure –based gas sensors // Sensors and Actuators B: Chemical. -2010, -№ 65. -P. 472 -478. 76. Wang W., Huang H., Li Z. Zinc oxide nanofiber gas senso r via electrospinning// J. Am. Ceram. Soc. -2008, -№ 91. -P. 3817 –3819. 77. Wang J.X. [et al.]. Hydrothermally grown oriented ZnO nanorod arrays for gas sensing applications // Nanotechnology. -2006, -№ 17. -P. 4995 – 4998. 78. Джексон, Р.Г. Нове йшие датчики. - М.: Техносфера, -2007. -384 с. 79. SatelDG -1 цифровые извещатели газа // сайт фирмы Satel. URL :http :// www .satel . com.pl 2017. С.284 -295. 80. А. Васильев, И. Олихов, А. Соколов. Газовые се нсоры для пожарных извещателей // Электроника. -2005, -№2. -С. 24 -27. 62 81. C айтфирмы Figaro // GENERAL INFORMATION FOR TGS SENSORS. URL : http :// www .figaro .co .jp 6с. 82. Фазовые и структурные превращения в нанокомпозитах на основе SnO2 – SiO 2 – In2O3 [Текст] / И.Е. Граче ва, А.И. Максимов, В.А. Мош -ников, О.Ф. Луцкая // Известия государственного электротехнического университета. Сер. Физика твердого тела и электроника. – 2006. – Вып. 2. –С. 40 –44. 83. Мошников В.А., Шилов а О.А. Золь -гель технология наноструктурированных материалов. // В кн.: Нанотехнология: Физика, процессы, диагностика, приборы; Под ред. В.В. Лучинина, Ю.М. Таирова. – М. : Физматлит. –2006. –С. 205 –249. 82. Поляков Ю.А., Чистяков Ю.Д., Бутурлин А.И., Иванов А.Е., Чахунашвили Г.Б., Кабанов Д.Г. Разработка газочувствительного детектора сигнализации взрывоопасной концентрации метана и исследование его быстродействия.//Отчёт о НИР, № Гос. регистрации 028.80074737. М.: ВИПТШ МВД СССР и МИЭТ Госком итет по нар.обр.,1988. -53 с. 83. Бутурлин А.И., Поляков Ю.А., Иванов А.Е., Кабанов Д.Г Сигнализатор раннего обнаружения эндогенной пожароопасности на основе интегрального газочувствительного резистора//Труды Всесоюзной научно - технической конференции "Сове ршенствование способов борьбы с эндогенными пожарами". Донецк, ВНИИГД, 1987. -С. 20 -22. 84.М.С. Алексанян. Сенсор метана на основе наноструктуры SnO2/In2O3/ TiO2// Известия НАН Армении, Физика, -2010. -Т.45. -№2, - С.116 -121 85. Гогиш -Клушин С.Ю., Гогиш -Кл ушина О.С., Ельчанин А.В., Харитонов Д.Ю. Полупроводниковые газоанализаторы на основе SnO2 для измерения пороговых концентраций метана.//Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» -2011. -№ 11 (103). -С.11 - 16 63 86. Figaro: датчики газов. М.: Издательский дом «Додэка – XXI», - 2002. (Библиотека электронных компонентов, вып. 30.) -54 c. 87. Коталог фирмы ATMEL.http://www.hpinfotech.ro/html/cvavr.htm. - 2018 -6c 88. Костюк А., Фадеев Е. Программируемый BASIC -контроллер// Радио. -20 06. -№10, -С.11 -14. 89. Белов А.В. Самоучитель разработчика устройств на микроконтроллерах AVR. Издание2 -е, перераб. и доп. - СПб.: Наука и Техника, -2010. -С.44 -47. 90. Гогиш -Клушин С.Ю., Гогиш -Клушина О.С., Ельчанин А.В., Харитонов Д.Ю. Особенн ости поведения полупроводниковых газовых датчиков пленочного типа при работе в режиме энергосбережения// Альтернативная энергетика и экология – ISJAEE. -2010. -№ 7. -С. 18 –22. 91.Краткий обзор микроконтроллера Atmega8 .// https :// www .rlocman .ru /i/File /2018/06/02 / Atmel -2486 -8-bit -AVR - microcontroller -ATmega 8 _ L_datasheet .pdf .11с 92.Программирование atmega8 от начала до конца. – YouTube// youtube .com ›watch ? v=2 Az 4Hq -BsLk . 64 с. 93. Астапенко В.М., ШевляковА.Н.,ПоляковЮ.А.,МакаровВ.Л. Математическое описание развития процесса натекания метана в помещение и определение времени достижения его взрывоопасной концентрации//У казатель депонированных рукоп.,1988, -№ 4. -С.56 -63. 94. Ю.А. Поляков, А.Е. Иванов, Д.Г. Кабанов. Разработка сенсоров и автоматического сигнализатора контроля довзрывоопасной концентрации метана.// Интернет -журнал "Технологии техносферной безопасности" (http :// ipb .mos .ru /ttb ) -2010. -Выпуск № 4 (32), -С.44 -49. 95. Зятьков И.И., Максимов А.И., Мошников В.А. Сенсоры на основе полевых транзисторов. Учебное пособие – СПб .: Издательство СПбГЭТУ «ЛЭТИ », -2002. -31 с. 64 96. Corcoran P., Shurmer H.V., Gardner J.W. Integrated tin oxide sensors of low power consumption for use in gas and odour sensing // Sensors and Actuators B: Chemical, 1993, - V. 15, -Issues 1 -3. –P. 32 -37. 97. Jaaniso R. and Tan O.K. Se miconductor Gas Sensors, In Woodhead Publishing Series in Electronic and Optical Materials, edited by Raivo Jaaniso Ooi Kiang Tan., Cambridge, UK.: Woodhead Publishing. -2011. - 552 p. 98. Jin W., Ho H.L., Cao Y.C., Ju J., Qi L.F. Gas detecti on with micro - and nanoengineered optical fibers // Optical Fiber Technology, -2013. V. 19, Issue 6, -P. 741 -759. 99. Choudhary Meenakshi, Kumar Singh Nitish, Mishra V.N., Dwivedi R. Selective detection of hydrogen sulfide using copper o xide -doped tin oxide based thick film sensor array // Materials Chemistry and Physics, - 2013. -V.142, - Issue 1, -P. 370 -380. 100. Li Xiaopeng, Cho Jung Hwan, Kurup Pradeep, Gu Zhiyong Novel sensor array based on doped tin oxide nanowires for orga nic vapor detection // Sensors and Actuators B: Chemical, 2012. –V. 162, Issue 1, P. 251 -258. 101. Васильев А.А., Гогиш -Клушин С.Ю. Новый подход к микромашинной технологии изготовления сенсоров: микроэлектронные чипы с тонкой мембраной из оксида алюминия. //Сенсор, -2002, -№3, -С. 23 - 29. 102. Абдурахманов, Э. А. Рузиев Э.А. Селективные термокаталитические сенсоры в экологическом мониторинге газообразных выбросов // Химическая промышленность. -2003. -Т. 80. -№ 9. -С. 44 -49. 103 .Абдурахманов Э. Создание сел ективных термокаталитических сенсоров и их применение в мониторинге атмосферного воздуха. //Каталог рефератов и статей международного форума «Аналитика и Аналитики», Воронеж., -2003., -Т.1, -С.242. 65 104 . Абдурахманов Э. Сенсор для селективного мониторинга о ксида углерода в воздухе и промышленных газообразных выбросах. //Журнал Аналитика и контроль (Россия), -2004. -Т.8, -№ 2, -С.165 -169 . 105. Абдурахманов Э., Даминов Г., Султанов М. Селективный химический сенсор для мониторинга паров бензина и дизельного топ лива из состава выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания// Химическая промышленность. -2007 . -Т.84. -№ 6. -С.317 -320. 106 . Марголис З.И. Окисление углеводородов на гетерогенных катализаторах -М.: Химия, 1977. -363 с. 107 . Крылов О.В. Катализ неметаллами. Закономерности подбора катализаторов. -Л.: Химия, 1987. -С. 210 108 .Максимов А.И., Мошников В.А., Таиров Ю.М., Шилова О.А. Основы золь -гель -технологии нанокомпозитов -СПб.: Изд. СПбГЭТУ«ЛЭТИ», -2007. - 273с. 109. Рязанов, А. В. Чувствительные элементы на основе литого микропровода / А. В. Рязанов, А. Н. Докичев // Датчики и системы. -2007. - № 11. -С. 42 -45. 110. Ю.А. Поляков, А.Е. Иванов, Д.Г. Кабанов Разработка сенсоров и автоматического сигнализатора контроля довзрыво опасной концентрации метана Интернет -журнал "Технологии техносферной безопасности" (http :// ipb .mos .ru /ttb ) Выпуск № 4 (32) . 2010 . С.2 -6 111. Абдурахманов Э., Нор қулов У.М., Хошимов Т.Ж. Метанни ани қлаш учун термокаталитик датчик. Дастлабки Патент. 5769.25.03.1999. 8 с. 112.Абдурахманов Э., Султанов М.М., Бегматов Р. Изучение активности и селективности катализатора термокаталитического сенсора углеводородов.// Вестник НУЎЗ -2018. №3/1. С.547 -552. 113 . Сучков А.А. Разработк а метода автоматического контроля и коррекции выходного сигнала термокаталитического датчика шахтных 66 стационарных метанометров, Диссертация канд. техн. наук/ «Институт Горного Дела им. А.А. Скочинского», Москва, 2003г. – 129с. 114. Абдура хманов И.Э., Норкулова Н., Холмирзаев Ф.Ф., Эшкобилова М.Э., Бекмуродова К, Матмуродов Ш.А. Метанни аникловчи яримўтказгичли сенсорнинг метрологик тавсифи/Нефть ва газ комплексида Бўрғулаш,қазиб олиш ва қайта ишлаш жараёнларининг замонавий технологиялари. Республика илмий -амалий анжумани материаллари. - Қарши 2018. -Б.432 -435 115. Холмирзаев Ф.Ф., Эшкобилова М.Э., Уроқов Д.М., Абдурахманов Э. Влияние температурқ на чувстивительность полупроводникового сенсора метана.//Ўзбекистонда аналитик кимёнинг ривожлани ш истиқболлари. Республика илмий – амалий анжумани материаллари. -Тошкент, 2018. -Б. 78 - 81. 116. M.E.Eshqobilova, J.N.Begimqulov, A.M.Nasimov. Metanni aniqlovchi termokatalitik sensorning ayrim metrologik tavsiflari // Ilmiy axborotnoma. Kimyo. -2018 . -135 -140 b. 117. Эшкобилова М.Э., Н асимов А.М. Газоанализатор (ТПГ -СН4) для мониторинга метана на основе термокаталитических и полупроводниковых сенсоров. Журнал « Universum : химия и биология» -2019. -№ 6(60). - С. 24 118. Дусчонова И.Ҳ, Абдурахманов И.Э, Эрдано в Ю.Т “ Сенсор для мониторинга кислорода из состава атмосферного воздуха з амкнутых экологических систем (теплиц)”.Кимёнинг долзарб муамм олари Профессор - ўқитувчилар ва ёш олимларнинг илмийамалий анжумани материаллари (4 -5 февраль) Тош -2021й 475 -477б. 119. Эрданов Ю.Т Дусчонова И.Ҳ, Абдурахманов И.Э “Изучение характеристики сенсоров полученных методом золь -гель технологии” «Қорақалпоғистон республикасида кимё ва кимёвий техн ология соҳалари ривожининг долзарб масалалари» мавзусидаги илмий -амалий конференция материалл ари тўплами. Нукус - 2021 йил 24 мар 363 -364 б 67 120. Абдурахманов И.Э, Холмурзаев Ф.Ф, Эрданов Ю.Т, “ Изучение закономерностей формирования полупроводниковых газ очувствительных пленок на основе оксидов м еталлов Ti, Zn и W ” Universum: химия и би ология. 2022. № 2(92), С. 14 -17 68 Ilova 1.1 -jadval . Gazlarning ayrim fizik -kimyoviy xossalari Aniqlanuvchi kat - talik ning nomi O‘lchov birligi e ar bir gaz uchun aniqlanuvchi kattalik ningq iymati xavo CH 4 C2H 6 H 2 CO Zichli gi kg/m 3 1,293 0,717 1,357 0,0899 1,25 YOnish issiqligi Dj /Kmol - 892·10 6 1562·10 6 287·10 6 283·10 6 Issiqlik o‘tkaz - uvchanligi Vt /(m h F 2,4·10 -2 3,1·10 -2 1,8·10 -2 17,9·10 -2 2,35·10 -2 Portl ash diap -ni haj. % - 5-15 3,2 -12,5 4-75,2 12,5 -74,2 2.1jadval . TEOS -H2O-sp irt -HCl aralashmasining barqarorligiga erituvchi tarkibi va miqdorining ta’siri . T/r Eritma k omponent larining nisbyuati ,mol Barqaraligi sutkalarda TEOS H 2O spirt HCl Etanol 1 1 20 1 0,05 4,0 2 1 20 5 0,05 5,0 3 1 20 10 0,05 6,0 4 1 20 15 0,05 7,0 5 1 20 20 0,05 12,0 6 1 20 25 0,05 15,0 7 1 20 30 0,05 18,5 8 1 20 35 0,05 18,5 9 1 20 40 0,05 18,0 10 1 20 45 0,05 17,5 Izo -propanol 1 1 20 1 0,05 5,0 2 1 20 5 0,05 7,0 3 1 20 10 0,05 9,0 4 1 20 15 0,05 12,0 5 1 20 20 0,05 16,0 6 1 20 25 0,05 18,5 7 1 20 30 0,05 19,5 8 1 20 35 0,05 20,5 9 1 20 40 0,05 20,5 10 1 20 45 0,05 20,0 69 Izo -butanol 2.1jadvalni davomi 1 1 20 1 0,05 6,0 2 1 20 5 0,05 7,5 3 1 20 10 0,05 9,5 4 1 20 15 0,05 13,0 5 1 20 20 0,05 16,5 6 1 20 25 0,05 19,0 7 1 20 30 0,05 20,5 8 1 20 35 0,05 21,0 9 1 20 40 0,05 21,5 10 1 20 45 0,05 21,5 Jadval 2.2. Dopant miqdorini eritma ning xossalari ga ta’siri T/r SiO 2:ZnO Qovushqoqlik , sPa Barqarorligi sutka 1 1,0:0,1 2,4 15,5 2 1,0:0,4 2,6 14,5 3 1,0: 1,0 2,8 12,1 4 1,0: 1,5 3,1 8,7 5 1,0: 2,0 3,7 5,9 70 Jadval 2.3 SiO 2/ZnO -CoO tarkibli GSM qarshiligining sensor haroratiga bog‘liqligi (CH 4ni aralashmadagi miqdori 1000 mg /m 3). Tarkib GSM Rxavo . Temperatura G SM, 0S 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 SiO 2/ZnO - 350 0 3280 3026 2900 2784 2677 2578 2486 2522 2677 2784 SiO 2/ZnO -1%CoO 2920 2646 2316 2184 2010 1890 1755 1663 1654 1755 1930 SiO 2/ZnO -5%CoO 2380 1926 1538 1200 983 828 715 656 694 858 1026 SiO 2/ZnO -10%CoO 1900 1407 1091 813 656 550 456 416 440 542 693 71 Jadval 2 .4 . Metan sensorining dinamik ko‘rsatgichlari (temperatura 375 0C, aralashma dagi metan konsentratsiya si 500 mg/m 3). T/r GSM tarkibi Sensorni sezish vaqti (τsez yoki τ09), sek Sensorni tiklanish vaqti (τtik yoki τ01), sek 1 SiO 2-Zn O 30 66 2 SiO 2-Zn O -1,0% CoO 18 27 3 SiO 2-Zn O -5,0% CoO 17 25 4 SiO 2-Zn O -10% CoO 15 23 Jadval 2.5 SiO 2/ZnO -CoO asosidagi plyonkalarning metanni aniqlashdagi sezgirligini o‘rganish natijalari (n=5, P=0,95). № GSj tarkibi j etan ning aralashma - dagi miqdori , m g/m 3 Sensor signa li, 1/ R kOm -1 x+Δ x p Sr N Sil 2/ZnO 1000 397±2 1,61 0,41 O Sil 2/ZnO +1% CoO 1000 605±3 2,41 0,40 P Sil 2/ZnO +5% CoO 1000 1441±5 4,02 0,28 Q Sil 2/ZnO+10%CoO 1000 2273±7 5,63 0,25 72 2.7 -jadval. Y aO‘S -CH 4 o‘zluksiz ishlatish jarayonidagi signalni bar qarorligi (n=5, P=0,95) 73 T/r Vaqt, soat Metanni GA dagi miqdori, 0,01% Metanni GA dagi miqdori, 0,2% ±∆ x S Sr ∙10 2 ±∆ x S Sr ∙10 2 1 1 1,480±0,012 0,010 0,7 5,538±0,045 0,036 0,7 2 24 1,525±0,023 0,018 1,2 5,635 ±0,065 0,032 0,7 3 96 1,476±0,025 0,020 1,4 5,694±0,034 0,027 0,5 4 220 1,490±0,010 0,008 0,5 5,529±0,029 0,023 0,4 5 350 1,485±0,014 0,011 0,8 5,531±0,054 0,043 0,8 6 450 1,475±0,018 0,014 1,0 5,709±0,047 0,038 0,7 7 550 1,479±0,020 0,016 1,1 5,544±0 ,038 0,031 0,6 8 650 1,497±0,026 0,021 1,4 5,497±0,061 0,049 0,9 9 750 1,485±0,023 0,018 1,2 5,536±0,057 0,046 0,8 10 850 1,471±0,013 0,010 0,7 5,630±0,036 0,029 0,5 11 1000 1,478±0,021 0,017 1,1 5,641±0,055 0,044 0,8 12 1200 1,497±0,018 0,014 1,0 5,5 25±0,035 0,028 0,5 13 1400 1,480±0,023 0,018 1,2 5,530±0,037 0,030 0,5 14 1600 1,465±0,019 0,015 1,0 5,632±0,050 0,040 0,7 15 1800 1,473±0,016 0,013 0,9 5,640±0,037 0,030 0,5 16 2000 1,491±0,015 0,012 0,8 5,525±0,032 0,026 0,5 Jadval 2.8 Metan sensor i signalining maksimal chetla nishini aniqlash natijalar i Sensor U max ,, m B U min , m B tg GOST bo‘yicha CCH 4=0,01 xaj .% 1,525 1,465 0,060 5,0 CCH 4=0,2 xaj .% 5,709 5,497 0,212 5,0 х х 74

1 O‘ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O‘RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI SHAROF RASHIDOV NOMIDAGI SAMARQAND DAVLAT UNIVERSITETI Qo`lyozma huquqida UDK: 54 :662.763 ERD A NOV YULDOSH TOSHTEMIROVICHNING GAZ SEZGIR MATERIALLAR OLISH V A ULAR ASOSIDA METANNI ANIQLOVCHI SENSOR ISHLAB CHIQISH 5A140501 -Noorganik kimyo Magistr akademik darajasini olish uchun yozilgan dissertasiya Ish ko’rib chiqildi va ximoyaga qo’yildi Ilmiy r ahbar: k.f. d., dots. I.E.Abdurahmonov N oorganik kimyo va materialshunoslik kafedrasi mudiri : “____ ” ___________ 20 22 yil k.f. d., dots. I.E.Abdurahmonov SAMARQAND – 20 22

2 ANNOTATSIYA Gaz sezgir materiallar olish v a ular asosida metanni aniqlovchi sensor ishlab chiqish mavzusidagi magi strlik dissertatsiya annotatsiyasi Chiqindi gazlari bilan atmosferaga katta miqdordagi zaharli va portlovchan bi rikmalar tashlanadi. Gaz aralashmalari tarkibidagi doimiy analitik nazoratni talab etuvchi portlovchan komponentlardan biri metan. Bu birikmaning mikrokonsentratsiyasini nazorat qilish muammosi uni aniqlashning yuqori sezgir, selektiv, ekspress, avtomatik uslub va asboblarini yaratish bilan chambarchas bog’liq. Mavzuning dolzarbligi atmosfera tarkibini ekologik monitoringiga qo’yiladigan talabning oshishi hamda gaz sezgir sensorlarni qo’llanilish sohasi ko’plab texnologik va ekologik sohalarni qamrab olga nligi bilan belgilanadi. ANNOTATION Abstract of the master's dissertation on the production of gas -sensitive materials and the development of sensors for the detection of methane on their basis Exhaust gases release large amounts of toxic and explosive compounds into the atmosphere. Methane is one of the explosive components in gas mixtures that requires constant analytical monitoring. The problem of controlling the microconcentration of this com pound is closely related to the development of highly sensitive, selective, express, automatic methods and tools for its detection. The relevance of the topic is determined by the growing demand for environmental monitoring of atmospheric composition and t he fact that the field of application of gas -sensitive sensors covers many technological and environmental areas.

3 MUNDARIJA KIRISH ........... ................................................................................................ 5 Bob 1. GAZ ARALA SH MALAR I TARKIBIDAN METAN NI ANIQLA SHNING ZAMONAVIY USULLARI VA ASBOBLARI (adabiyot lar sharhi ............................................... ......................................... .. 11 1.1.Y onuvchan gazlarning aniqlashni optik usullari va asboblari.......... ......... 12 1.2. G az lar analizining t ermo kondu ktometri k usullar i va asbob lari … … … … 14 1.3. G az lar aralashmasi tarkibini nazorat qilishning e le ktro kimyoviy usullari va analizatorlari............................................. ...................................... 15 1.4. Gaz aralashmalarini nazorat qilishning termokatalitik usuli..... ............... 16 1.5. Metanni (tabiiy gazni) aniqlovchi yarimo‘tkazgichli gaz s ensorlari........ 22 1.5.1. Y onuvchan gazlarning metall oksidlari asosidagi yarimo‘tkazgichli sensorlari.......................................................................... ................................ 23 1.6. Birinchi bob bo‘yicha xulosalar 27 2-Bob. METANNI ANIQLOVCHI YARIMO‘TKAZGICHLI SENSORLAR ISHLAB CHIQISH ............................................ .................. 28 2.1.Tabiiy gaz va metanni aniqlovchi yarimo‘tkazgichli sensorlar uchun metall oksidlari asosida gaz sezgir nanokompozit plyonkalar sintezi 28 2.2. Metanni aniqlovchi yarimo ‘tkazgichli sensorni ishlab chiqish ........... ..... 37 2.3. Y arimo‘tkazgichli metanni aniqlovchi sensorining metrologik ko‘rsatgichlarlariga turli omillar ta’sirini o‘rganish.......................... .............. 39 2.3.1. Y arimo‘tkaz gichli metan ni aniqlovchi sensor ning sezgirligiga haroratn ing ta’siri ..................................................................................... ........ 39 3-Bob. METANNI ANIQLOVCHI YARIMO‘TKAZGICHLI SENSORLAR METROLOGIK TAVSIFLARINI O‘RGANISH ……… . 42 3.1 . Metan va tabiiy gazni aniqlashda yarimo‘tkazgichl i sensor signalini o‘zgarish dinamikasini tekshirish............................................ 42 3.2 . Y arimo‘tkazgich li sensorning metanga nisbatan sezuvchanligi ....... 44 3.3 . Metanni aniqlovchi yarimo‘tkazgichli sensor signalining konsentratsiyag a bog‘liqligi.......................................................................... .. 46

4 3.4 . Y arimo‘tkazgichli sensorni ishlash resursi va signal ini ng barqarorligini tekshirish ........................................................................... 48 3.5 . Metanni aniql ovchi yarimo‘tkazgich li sensorning selektiv ligi ni aniqlash........................................................................................................... . 50 Uchunchi bob bo‘yicha xulosalar.............................. ................................. ..... 52 XULOSA........................................................................................................ . 53 Foydalanilgan adabiyotlar .......................................................................... ...... 54 Ilova……………………………………………………………………… … . 68

5 KIRISH Dissertatsiya mavzusining dolzarbligi va zarurati . Jaxonda , ilmiy - texnik taraqqiyot natijasida , sanoat jadal rivojlanib borayotgan bir davrda , ishlab chi qarish va turar -joy binolarini port lash va yong‘in xavfsizligini ta’minlovchi kimyoviy sensorlar va signalizatorlar yaratish muhim nazariy va amaliy ahamiyatga ega . Tur ar joy va ishlab chiqarish korxonalari binolarida kuzatiladigan eng xavfli baxtsiz hodisalardan biri metan ning portlashidir . Odatda metanning eng past port lovchan kon sentratsiyasi (PPK ) 5% ni , eng yuqori portlovchan konsentratsiyasi (YUPCH ) 16% ni tashkil etadi . Respublikada yiliga 64 milliard kubometr tabiiy gaz qazib olinadi , uning asosiy tarkibiy qismini metan tashkil etad i. Respublikamizda gaz qazib olish va uning iste’mol qilish hajmining oshishi bilan sanoat va turar -joy ob’ektlarining atmosfera havosiga metanning sizib chiqishi va to‘planishini aniqlovchi ekspress usullar , ishonchli sensorlar va signalizatorlarni ishlab chiqish muhim ahamiyat kasb etadi . Jaxonda tabiiy gazning sizib chiqishi va to‘planishini ishonchli va tezkor nazoratini ta’minlovchi arzon kimyoviy sensorlarni yaratishga alohida e’tibor qaratilmoqda . Sanoati rivojlangan mamlakatlarda gaz sensorlarining ishlab chiqarish sohasidagi tadqiqotlarning tahlili termokatalitik va yarimo‘tkazgichli sensorlardan foydalanish portlash xavfining oldini olishda eng ishonchli ekanligini ko‘rsatdi . Iqtisodiyotning turli sohalarini asosan transport , energetika , neft va ga z sanoati singari sohalarini rivojlantirish bilan global miqyosda sanoat va turar -joy ob’ektlarining portlashga nisbata n xavfsizligini ta’minlashga bo‘lgan talablar tobora kuchayib bormoqda . Sh u sababli yopiq ekologik tizimlarning atmosfera havosi tarkibin i ishonchli nazorat qiluvchi tezkor , sezgir va selektiv sensorlarni ishlab chiqishga yo‘naltirilgan tadqiqotlar bajarilmoqda . Respublikada import o‘rnini bosuvchi , gazlar nazoratida qo‘llaniladigan gaz analizatorlar yaratish sohasida ma’lum ilmiy amaliy yutuqlarga erishilgan . O‘zbekiston Respublikasini yanada rivojlantirish bo‘yicha harakatlar strategiyasida «mahalliy xom ashyoni chuqur qayta ishlashga asoslangan yuqori qo‘shimcha qiymatli mahsulot va texnologiyalarning yangi turlarini ishlab chiqarish , shu

O'xshashlar

AMMIAK GAZI KONSENTRATSIYASINI ANIQLOVCHI OPTIK SENSORNI ZOL-GEL USULIDA ISHLAB CHIQISH
AVTASALON LOYIHASINI LOYIHALASHTIRISH VA ISHLAB CHIQISH
BLUM TAKSONOMIYASI ASOSIDA O’QUV IJODIY TOPSHIRIQLAR, KO’RGAZMALI VA TARQATMA MATERIALLAR TAYYORLASH
C++ da katta sonlar sinfini yaratish. Ular ustida arifmetik amallar bajarish, metodlarni ishlab chiqish
Universitet ma’lumotlar bazasini loyihalashtirish va ishlab chiqish