АНАЛИЗ ВЫДЫХАЕМЫХ ГАЗОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЕНСОРНЫХ ДАТЧИКОВ

Тезисы VII конференции "Аналитика Сибири и Дальнего Востока - 2004" »
Устные доклады » Секция 1. Химические и физико-химические методы » ...

АНАЛИЗ ВЫДЫХАЕМЫХ ГАЗОВ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СЕНСОРНЫХ ДАТЧИКОВ

И.А. Кировская, А.Е. Земцов

Омский государственный технический университет

Анализ выдыхаемых человеком газов позволяет своевременно выявить токсический эффект и накопление опасных веществ в организме, провести точную диагностику различных заболеваний. Для анализа выдыхаемых газов наибольшее применение нашли газохроматографический и масс-спектрометрический методы. Однако они имеют ряд недостатков, устранение которых возможно с использованием полупроводниковых сенсоров-датчиков. К достоинствам последних следует отнести миниатюрность, экспрессность анализа, высокую чувствительность и селективность, широкий функциональный диапазон и др. [1].

Такая возможность совершенствования анализа выдыхаемых газов была установлена в данной работе с помощью сенсоров-датчиков на основе сульфида кадмия применительно к аммиаку, завышенное содержание которого в выдыхаемом газе и крови по медицинской диагностике свидетельствует о печеночно-почечной недостаточности.

Газовые пробы готовили, используя специально созданную методику [2]. Пленки CdS получали методом термического испарения в вакууме. Их толщину определяли интерферрометрически и по массе испаряемого материала, структуру – по результатам рентгенографического анализа. О чувствительности пленок к аммиаку, его количественном содержании судили по изменению электропроводности при различных давлениях (). Адсорбционные характеристики системы CdS-NH₃ оценивали на основе исследований кинетики термодесорбции с масс-спектрометрическим анализом продуктов десорбции.

Согласно кривым температурной зависимости электропроводности (в вакууме и атмосфере NH₃) и зависимости электропроводности от давления NH₃, при напуске аммиака в количестве 0,092 мг/м³ (Т = 298 К) электропроводность пленки увеличивается в 2,7 раза. Если учесть, что концентрация аммиака в выдыхаемых здоровыми людьми газах колеблется в пределах 0,08-2,0 мг/м³, изученный материал может быть использован в качестве газочувствительного (по отношению к NH₃) элемента сенсора-датчика указанного назначения. С точки зрения его воспроизводимости важно подчеркнуть, что в температурных условиях измерений изменения (под влиянием NH₃) электропроводности (298-313 К) на CdS протекает преимущественно обратимая химическая адсорбция. Об этом свидетельствуют положение термодесорбционного пика (при 490-500 К), порядок десорбции, значения энергии активации десорбции (76,6-96,6 кДж/моль) и частотного фактора (10^-6 с^-1).

1. Кировская И.А. Поверхностные явления. Омск: Изд-во ОмГТУ, 2001. -175 с.

2. Кировская И.А., Скутин Е.Д., Земцов А.Е., Котуненко Т.Н. Сорбционная система отбора для масс-спектрометрического анализа микропримесей в воздухе//Материалы 1V Междунар. науч.-техн. конф. “Динамика систем, механизмов и машин». Омск: ОмГТУ, 2002. Кн.2. С. 296-298.