使用精确的质量流量控制开发新型污染传感技术

IoT(物联网)的发展推动了对更小、更普遍的传感器的需求。通常,在这种情况下,人们会想到光学或电气传感器。这种类型的测量通常用于汽车和过程控制行业,并且在消费者层面上基本上无法实现。

目前,物联网正在创造对可用于消费级应用的低功耗、低成本气体传感器的需求。在以下领域有潜在的应用:

  • 家庭空气质量监测
  • 个性化医疗保健
  • 呼吸分析
  • 许多其他应用程序

然而,可用于这些应用的现有传感器由于尺寸大、功率要求高且成本高,通常不适合。

有许多竞争技术专注于为这个市场提供传感器;最有前途的传感器类型之一是场效应晶体管 (FET)。在最近发表的一篇论文中,Fahad 等人。等人。描述了一种新颖的 FET,它有望满足现有传感器无法满足的许多要求。论文中描述的许多实验都需要测量气体的高精度质量流量。1

挑战:检测硫/二氧化氮空气污染物

法赫德等。等人。展示了一种新型化学敏感 FET,能够检测低至 10 ppb 的二氧化硫 (H 2 S)。这种看不见的气体很容易形成有毒化合物,例如硫酸和硫酸盐颗粒,使其非常危险,尤其对哮喘患者来说。美国在减少发电厂硫排放方面取得了长足进步。然而,2011 年发电厂和其他来源的产量仍超过 5 亿吨。2

同一系列的实验表明,二氧化氮 (NO 2 ) 的检测结果低至 1 ppm 水平。这种气体是另一种常见的空气污染物,会影响个人健康。NO 2与其他空气传播物质发生反应,形成颗粒物和臭氧,这两者对呼吸系统健康都有显着的负面影响。

美国环保署最近收紧了二氧化氮的标准。这些新标准将需要加强对环境空气水平的监测,以确保合规性。反过来,实施这些新标准将需要加强培训和对所用设备进行适当校准,以确保所需的准确性。Alicat 生产一系列专门设计的产品,帮助州和地方环境分析师和技术人员确保所需的准确性水平。3

解决方案:精确的质量流量控制

这些实验证明了新型低功耗 FET 传感器的功效。这些实验是使用商业供应商提供的已知气体进行的。气体输入的控制对于准确评估 FET 功能至关重要。艾里卡特质量流量控制器用于通过在 1-100 SCCM 范围内精确调节气体混合物的输入流量来确保这些测量的准确性。

随着科学家和工程师不断开发新型传感器来实现物联网技术,将继续需要精确、可靠的质量流量。在艾里卡特,加快科学创新的步伐是我们最大的热情。我们所有的仪器都是根据您的科学需求定制的。

参考

1) “使用化学敏感的 3.5 nm 薄硅晶体管进行室温多重气体传感” Fahad HM、Shiraki H、Amani M、Zhang C、Hebbar VS、Gao W、Ota H、Hettik M、Kiriya D、Chen YZ、 Chueh YL, Javey A. 《科学进展》  2017 年 3 月 24 日:卷。3、没有。3、e1602557 DOI:10.1126/sciadv.1602557

2)“二氧化硫排放量”。二氧化硫排放,美国环保署,2014 年,www.epa.gov/roe/

3)“环境空气监测。” 艾里卡特科学公司,www.alicat.com/industries/ambient-air-monitoring/

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