奈米氣體感測器技術.pdf

奈米氣體感測器技術林 鴻 明材料工程學系 大 同 大 學簡介氣體感測器技術的發展趨勢由傳統的 陶瓷、液態電化學技術逐漸進展至厚 膜、薄膜、半導體技術；目前更進展 至微機電技術產品趨勢多以輕、薄、短、小及省能 源為訴求，微機電技術有助於感測元 件大量生產，達到一致性、省能源、 微小化、積體化、多功能及智慧化之 目標Comparison between analytical instruments and gas sensors Analytical instrument Gas sensor Data precision excellent ( absolute value ) excellent-fair Data acquisition time long real time Size large compact Cost high low Application environmental monitoring stationary site process control monitoring stationary site mobile site 分析儀器與氣體感測器比較Air pollutants, their concentration ranges and the methods of detection currently adopted Concentration range (ppm) Detection Method Gas In air In exhausts CO2 300 - 1000 104 – 2x105 IR absorption ISE (pH) thermal conductivity NOx 10-3 - 10 1 - 2000 chemical luminescence (<60a) IR absorption PS electrolysis SO2 10-3 - 10 1 - 2000 flame photometer (<100) UV fluorescence IR absorption UV absorption PS electrolysis O3 10-3 - 1 chemical luminescence UV absorption FC 10-6 –10-3 leakage leakage detector 1 - 1000 a Emission standards for thermoelectric power plants (Japan). b Abbreviation: UV = ultraviolet, IR = infrared, PS = potentiostatic, ISE = ion selective electrode cFC = Fluorocarbon 氣體污染容忍標準氣體感測器發展的歷史 開發年代 商品化年代 公司名及應用 觸媒燃燒型 1923 1965 Riken-Keiki Co. 瓦斯警報器、廢氣監視器 氧化物半導體型 1962 1967 Figaro Eng, Inc. 酒精、瓦斯及多種氣體感測器 固態電解質型 1961 1976 Bosch Co. 汽車用氧器感測器、環保氣體偵測器 場效電晶體型 1976 1976 Lindstrom 氫氣感測器(Pd-gate FET) 氣體感測器商業化歷史化學感測器之工業應用化學感測器的世界市場 (單位：百萬馬克) 年 國家 1988 1990 1995 2000 德 國 223.7 267.1 451.8 736.3 其他西歐國家 455.0 543.3 843.1 1374.0 美 國 1034 1234.7 1674.7 2729.0 日 本 442.0 527.9 892.6 1454.7 合 計 2154.7 2573.0 3862.2 6294.0 化學感測器市場每年以10%之成長速度。