PředmětyPředměty(verze: 877)
Předmět, akademický rok 2020/2021
  
Chemické senzory - M444009
Anglický název: Chemical Sensors
Zajišťuje: Ústav fyziky a měřicí techniky (444)
Platnost: od 2020
Semestr: zimní
Body: zimní s.:6
E-Kredity: zimní s.:6
Způsob provedení zkoušky: zimní s.:
Rozsah, examinace: zimní s.:2/3 Z+Zk [hodiny/týden]
Počet míst: neomezen / neomezen (neurčen)
Minimální obsazenost: neomezen
Jazyk výuky: čeština
Způsob výuky: prezenční
Úroveň:  
Pro druh: navazující magisterské
Poznámka: předmět je možno zapsat mimo plán
povolen pro zápis po webu
Garant: Vrňata Martin prof. Ing. Dr.
Záměnnost : N444011
Anotace -
Poslední úprava: Vrňata Martin prof. Ing. Dr. (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.
Výstupy studia předmětu -
Poslední úprava: Vrňata Martin prof. Ing. Dr. (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

Literatura -
Poslední úprava: Vrňata Martin prof. Ing. Dr. (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

Studijní opory -
Poslední úprava: Vrňata Martin prof. Ing. Dr. (26.04.2018)

http://www.journals.elsevier.com/sensors-and-actuators-b-chemical

http://www.figaro.co.jp/en/top.html

http://www-mat.ee.tu-berlin.de/research/chemsens/chemsens.htm

Metody výuky -
Poslední úprava: Vrňata Martin prof. Ing. Dr. (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.

Požadavky ke kontrole studia -
Poslední úprava: Vrňata Martin prof. Ing. Dr. (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.

Sylabus -
Poslední úprava: Vrňata Martin prof. Ing. Dr. (26.04.2018)

1. Klasifikace senzorů; převodní mechanismy; vymezení pojmu chemický senzor a polovodičový plynový senzor

2. Základní principy chemických senzorů určených pro detekci plynných směsí

3. Úvod do fyziky polovodičů (vlastní a nevlastní polovodič, přechod pn, Schottkyho přechod, povrchové stavy)

4. Polovodičový plynový senzor - detekční mechanismy v závislosti na pracovní teplotě

5. Struktury a architektura polovodičových plynových senzorů

6. Typy citlivých vrstev, obecné vlastnosti jejich základních materiálů (anorganické a organické materiály)

7. Katalyzátory, dopanty, inhibitory růstu krystalových zrn, selektivní membrány

8. Nanostrukturované citlivé vrstvy

9. Parametry charakterizující senzor a možnosti jejich zdokonalení

10. Metodiky a režimy měření (stejnosměrná a fázová citlivost, Nyquistovy diagramy, vyhodnocení náhradního obvodu senzoru)

11. Interferující látky, katalytické jedy a inhibitory

12. Senzorová pole, elektronický nos, metody zpracování dat (PCA a klastrová analýza)

13. Komerčně vyráběné polovodičové plynové senzory a přehled jejich využití

14. Perspektivy polovodičových plynových senzorů

Vstupní požadavky -
Poslední úprava: Vrňata Martin prof. Ing. Dr. (20.06.2018)

Znalost obecné chemie, fyzikální chemie a fyziky na úrovni základních bakalářských kurzů VŠCHT Praha

Podmínky zakončení předmětu -
Poslední úprava: Vrňata Martin prof. Ing. Dr. (09.05.2018)
  • vypracování písemné přípravy na dvě přidělená témata
  • uspokojivá debata nad písemnou přípravou
  • odevzdání všech laboratorních protokolů
Zátěž studenta
Činnost Kredity Hodiny
Účast v laboratořích (na exkurzi nebo praxi) 0,5 14
Účast na přednáškách 1 28
Příprava na zkoušku a její absolvování 3 84
Účast na seminářích 1,5 42
6 / 6 168 / 168
 
VŠCHT Praha