Prezentace aplikace PowerPoint - Senzory a biosenzory pro ...

Vysoká škola chemicko-technologickáSEMESTRÁLNÍ PŘEDMĚTVÍCEFUNKČNÍ CHEMICKÉA BIOCHEMICKÉ MIKROSYSTÉMYSenzory a biosenzory pro biotechnologie, podporarozvoje biotechnologií a inovačního podnikání

Mikrosenzory a systémy pro mikroanalýzu.Elektrochemické a optické metody.Dalimil Šnita

převodníkčidloakční člen

mechanické veličinyčasdélka: poloha, vzdálenost, tvar, deformace,prodloužení, zkrácení, sešikmenírychlost: pohybu bodu, tělesa, deformace – tokzrychlení, hmotnost, sílanapětí sil: tečné – smykové, normálové – tlakrotace: úhel - natočení, zkrouceníúhlová rychlostúhlové zrychlení, moment setrvačnosti, moment sílymomenty pružnosti, pevnostimechanické kmitání: frekvence, amplituda, fázeobjemové oscilace, orientované oscilace,povrchové oscilace

elektrické veličinyproudnapětívýkonodporkapacitaindukčnostimpendancefrekvenceperioda, fázestřída, zkreslenízesílení, útlummagnetické poleelektrické veličinystejnosměrné DC„direct current“střídavé AC„alternating current“harmonické, sin, cosobdélníkovérampovétrojúhelníkovéobecné, Fourierův rozkladstřednístřední kvadratické, efektivní

fyzikálně chemické veličinyteplota, tepelný tok, tepelná vodivost, tepelná kapacita,tlak, povrchové napětíhustota, teplotní roztažnostveličiny deformace, moduly pružnosti a pevnosti, …veličiny toku, viskozita, plasticita, …koncentrace, molární tok, difuzivita, …veličiny fázových rovnováh, tenze par, výparné teplo, …termochemické veličiny, standardní slučovací entalpie, …veličiny chemických rovnováh, dissociační konstanty, …elektrochemické veličiny, elektrodový potenciál,redox potenciál, mobilita, vodivost, …veličiny chemických reakcí, aktivační energie, …struktura vícefázových systémů, mezerovitost, měrný povrchvlastnosti atomů a molekul, dipólový moment, spektra, …

optické veličinyvlnová délka, spektrum, polarizacesvětelná energietok světelné energieintenzita toku světelné energiezdroj světelné energiehustota zdroje světelné energiepovrchová, objemováodrazivostpropustnostpohltivostrozptylfluorescenceluminiscencedualita světlapole - fotonsvětlomonochromatickélaserpolychromatickéspektrumvšesměrovéplošnébodovérovnoběžnéstín a polostínpolarizovanénáhodně orientované

měření teploty a tepelného tokuna základě změny objemu, rtuťový teploměrna základě změny tvaru, bimetal, slitiny s tvarovou pamětína základě změny tlaku, plynový teploměrna základě vyzařovaného elektromagnetického polena základě změny elektrického odporukovové teploměry RTD „resistivity thermometer device“termistory s negativní charakteristikou NTC„negative temperature control“termistory s pozitivní charakteristikou PTC„positive temperature control“na základě Seebeckova jevutermočlánkypolovodičové teploměryna základě Peltierova jevuna základě Thompsonova jevu

Seebeckův jevNa rozhraní dvou různých vodičů (polovodičů) vzniká rozdílelektrického potenciálu (elektromotorická síla) úměrná teplotě.Termočlánky „thermocouples“Fe, constantanNi, NiCr (alumega, chromega)Pt, PtRhPolovodičové teploměry na bázi NP přechodu

Peltiérův jevPrůtok elektrického proudu rozhraním mezi dvěmarůznými vodiči (polovodiči) způsobuje tok tepla tímto rozhraním.Směr toku tepla závisí na směru toku elektrického proudua vlastnostech obou vodičů.Chlazení a ohřívání jedním prvkem

Thompsonův jevElektrický proud procházející vodičems nerovnoměrným rozložením teplotyzpůsobuje(vedle vzniku Jouleova tepla disipací elektrické energie)tok tepla vodičem.Směr toku tepla závisí na vzájemné orientaci gradientuteploty a směru toku elektrického proudu.

Hallův jevPůsobením magnetického pole na neizotropní dielektrikavzniká elektrické pole.

měření deformace, síly, zrychlení, hmotnostina základě změny elektrického odporu změnou tvaru vodiče„strain gauge“, kovové tenzometryna základě změny elektrického odporu piezoodporovým jevem„piezoresistivity“, křemíkové tenzometryna základě změny elektrického napětí piezoelektrický jevem„piezoelectrics“, křemenné tenzometryna základě změny mechanických objemových oscilací BAW„Bulk Acoustic Wave“, PQCMP, QCM, QCMB, PQC„Piezoelectric Quatrz Crystal Micro Balance senzor“na základě změny mechanických povrchových oscilací SAW„Surface Acoustic Wave“, povrchová akustická vlnana základě změny kapacity kondenzátoruna základě zmeny indukčnosi cívky

natáhnuté dráty

„Bulk Acoustic Wave“,quartzmicrobalancerezonator

„Surface Acoustic Wave“,Kolmá povrchová vlna(Rayleighova)

Tečná povrchová vlna - vhodné pro měření v kapalinách.

ipolární tranzistory PNP, NPNbáze, kolektor, emitor – základna, sběrač, vysilačunipolární tranzistory s vodivostním kanálem typy P nebo Nsource, drain, gate – přítok, odtok, hradlo (závora)JFET„Junction gate Field Effect Transistor“MOS FET„Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor“ISFET„Ion Selective Field Effect Transistor“MISiC FET„Metal Insulator Silicon Carbode Field Effect Transistor“

Čidla založená na tranzistoru typu FET

Ion Selective Field Effect TransistorSenzory na bázi polopropustných membrán

Elektrovodivé polykrystalické a amorfní vrstvy

Lambda sonda

Elektrovodivé polymerypolyacetylén

Enzymový termistor - mikrokalorimetrieKalorimetrické senzory

„Optical Transducers“, optické převodníkyzdrojsvětlovzoreksvětločidlo

SPR „Surface Plasmon Resonance“povrchová rezonance