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

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

• elaboration of written material dedicated to two assigned topics

• discussion on these two topics with satisfactory result

• elaboration of all laboratory protocols

• vypracování písemné přípravy na dvě přidělená témata

• uspokojivá debata nad písemnou přípravou

• odevzdání všech laboratorních protokolů

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

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

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.

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.

Written test and oral discussion with satisfactory result.

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.

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

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

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

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

Physics, Physical Chemistry, Fundamental Chemistry.

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