Last update: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (26.04.2018)
The subject includes an overview of detection principles which are applied in modern sensors of chemical quantities. The main attention is focused on chemiresistors with semiconductive sensitive layers. There is given a detailed explanation of following topics: physico-chemical principles of detection, sensor architecture, selection of material for sensitive layers, measurement of sensor response in both dc- and ac- mode and mathematical methods of processing signal from both individual sensors and sensor arrays. Also overview of commercially produced chemical gas sensors and their application areas is included.
Last update: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (26.04.2018)
Náplní tohoto specializačního předmětu je systematický výklad principů používaných v moderních senzorech chemických veličin, přičemž hlavní pozornost je věnována chemirezistorům. Probíraná témata směřují od porozumění fyzikálně-chemické podstatě detekce (převodní mechanismus), přes seznámení s obecnou architekturou senzoru, k výběru materiálu citlivých vrstev, metodiky měření a testování senzorů stejnosměrným i střídavým signálem až k matematickému zpracování odezvy jednotlivých senzorů a senzorových polí. Je začleněn také přehled komerčně vyráběných chemirezistorů se zmapováním oblastí jejich využití.
Aim of the course -
Last update: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (26.04.2018)
The students will be able:
to classify chemical sensors according to the tranducing mechanism and have detailed knowledge of sensor operation principles and measurement modes
to apply chemical sensors in practice and to be acquainted with the contemporary trends in their research and development
Last update: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (26.04.2018)
Studenti budou umět:
orientovat se v klasifikaci a mít detailní znalosti o principech činnosti chemických senzorů
metodiku a režimy měření na polovodičových plynových senzorech
aplikovat polovodičové plynové senzory v praxi a být seznámeni s nejnovějšími trendy v jejich vývoji
Literature -
Last update: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (26.04.2018)
R:Janata J., Principles of Chemical Sensors, Amazon, New York, 2009, 0387699309
R:Korotcenkov G., Chemical Sensors Comprehensive Sensor Technologies: Volume 4 Solid State Sensors, Momentum Press, New York,1606502336
A:Kittel CH., Introduction to Solid State Physics, Sixth Edition, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1998, 0274673376
Last update: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (26.04.2018)
Z:Janata J., Principles of Chemical Sensors, Amazon, New York, 2009, 0387699309
Z:Korotcenkov G., Chemical Sensors Comprehensive Sensor Technologies: Volume 4 Solid State Sensors, Momentum Press, New York,1606502336
D:Frank H., Fyzika a technika polovodičů, SNTL, Praha, 1990,80-05-00120-7
D:Kittel CH., Introduction to Solid State Physics, Sixth Edition, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1998, 0274673376
Learning resources -
Last update: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (26.04.2018)
Last update: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (09.05.2018)
Department of Physics and Measurements provides the education in the branch Chemical sensors.
The lectures are provided in English language. Basic principles of the sensors and their tranducing mechanisms are explained on the practical demonstrations.
Students obtain written materials with the text of lectures for their annotations and study.
The obligatory part of the subject is presence in laboratory works.
Last update: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (09.05.2018)
Tematika chemických senzorů je rozvíjena na Ústavu fyziky a měřicí techniky jak v podobě výzkumu (základního i aplikovaného), tak i v podobě výuky tematických předmětů v bakalářském, magisterském i doktorském stupni.
Přednášky předmětu Chemické senzory tematicky pokrývají principy a převodní mechanismy chemických senzorů (popis interakce analytu s citlivou vrstvou senzoru na molekulární úrovni, modulaci elektrofyzikálních parametrů citlivé vrstvy), přičemž hlavní pozornost je soustředěna na výklad chemirezistorů určených pro detekci plynů.
Přednášky probíhají formou .ppt prezentací; studenti vždy před přednáškou obdrží tištěnou formu prezentace pro získání rychlé orientace v probírané tematice a možnost psaní vlastních poznámek.
Účast na laboratorních pracích a včasné odevzdání vypracovaného protokolu jsou povinné.
Requirements to the exam -
Last update: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (26.04.2018)
Written test and oral discussion with satisfactory result.
Last update: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (09.05.2018)
Závěrečná zkouška má podobu písemného vypracování odpovědi na dvě otázky z různých okruhů probrané tematiky. Další částí je doplňující debata nad touto písemnou přípravou. Hloubka a rozsah debaty se řídí kvalitou písemných odpovědí. Nezbytnou podmínkou pro úspěšné absolvování předmětu je odevzdání protokolů ze všech laboratorních prací.
Syllabus -
Last update: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (26.04.2018)
1. Classification of sensors; transducing mechanisms; basic terminology of sensors
2. Overview of detection mechanisms in chemical gas sensors
3. An introduction to physics of semiconductors (intrinsic and extrinsic semiconductor, p-n junction, Schottky junction, surface states)
4. Semiconductor gas sensor - detection mechanisms in dependence on operation temperature
5. Architecture of semiconductor gas sensors
6. Basic materials of sensitive layers, their properties and selection
7. Catalysts and dopants in sensitive layers, mechanisms of their function; selective membranes
8. Nanostructured sensitive layers
9. Sensor parameters and possibilities of their improvement
10. Modes of sensor operation and measurement (dc- and ac- sensitivity, Nyquist diagrams, equivalent circuit parameters)
11. Interferent species, inhibitors and catalytic poisons
12. Sensor arrays, electronic nose, methods of data processing (Principal Component Analysis, cluster analysis)
13. Commercially produced semiconductor gas sensors and their application
14. Contemporary trends in semiconductor gas sensors
Last update: Vrňata Martin prof. Dr. Ing. (26.04.2018)