二氧化氮傳感器在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用

隨著工業(yè)氣體泄露事件頻發(fā)，保障工業(yè)生產(chǎn)安全和以人為本思想也不斷深化，工人的健康問題、安全問題逐漸引起人們的關(guān)注。 

近些年來化工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過程中對有毒氣體的監(jiān)測越來越引起工廠的重視。二氧化氮（NO2）是一款重要的工業(yè)氣體，可用于工業(yè)水處理作殺菌消毒劑，也可作紙漿和纖維的漂自，面粉、油脂、食糖的精煉，皮革的脫毛等。同時(shí)，二氧化氮是有毒氣體之一，顏色呈紅棕色順磁性有刺激性氣味，易溶于水。低濃度（4ppm）的二氧化氮會使鼻子麻痹，可能導(dǎo)致過量吸收，長期暴露在NO2濃度為40到100毫克/立方米的環(huán)境中會嚴(yán)重影響健康影響。因此，為避免二氧化氮?dú)怏w危害工作人員的身體健康，影響生產(chǎn)安全，對工廠二氧化氮?dú)怏w的實(shí)時(shí)監(jiān)測就很有必要。

用于NO2監(jiān)測的儀器主要有基于光學(xué)方法如薩茲曼法、化學(xué)發(fā)光法的分析儀器。這些儀器雖然能夠給出精確地分析數(shù)據(jù)，但是它們多為大型分析儀器，運(yùn)行成本高并需要日常維護(hù)，不適合工廠等室內(nèi)監(jiān)測。現(xiàn)在比較通用的方法是運(yùn)用氣體傳感器監(jiān)測，二氧化氮傳感器具有體積小、成本廉價(jià)等特點(diǎn)等簡單快速的監(jiān)測環(huán)境中二氧化氮的濃度，二氧化氮的核心元件采用銦鎵鋅氧化物（IGZO）支撐的半導(dǎo)體薄膜晶體管，成功實(shí)現(xiàn)監(jiān)測儀器的自動(dòng)化和微型化。

NO2氣體的核心傳感元件在于銦鎵鋅氧化物的半導(dǎo)體薄膜晶體管。這種材質(zhì)的薄膜表面富含電子，NO2分子容易吸附到薄膜表面電子上。當(dāng)吸附的分子越多，薄膜表面的電子消耗的也就越多，從而改變其電信號地輸出并觸發(fā)NO2監(jiān)測警報(bào)。

在完成監(jiān)測任務(wù)后，通過使用集成的LED燈發(fā)出的光將吸附的NO2分子釋放出來，即可恢復(fù)IGZO電子層，從而能夠再次激活傳感器使用。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這種新型傳感器對NO2的檢測限可低至100ppb（十億分之一）量級。

除此之外，二氧化氮氣體傳感器的優(yōu)勢還在于其將氣體檢測器所要的傳感元件和信號處理組件集成到一個(gè)微系統(tǒng)中，輸出信號隨著NO2濃度變化而變化，形成一個(gè)獨(dú)立的、完整的傳感器件。

在室溫下實(shí)現(xiàn)NO2的檢測，并且通過可見光激活恢復(fù)器件的傳感功能，這就使得在城市中或汽車中大規(guī)模部署NO2氣體傳感器成為可能，為低廉、高效、高靈敏度的氣體檢測系統(tǒng)鋪平了道路。我們相信這種低廉的有害氣體傳感器的應(yīng)用對空氣質(zhì)量的控制起著積極的作用。

保障工廠生產(chǎn)安全，除了使用傳感器設(shè)備合理監(jiān)視之外，其主要預(yù)防措施是加強(qiáng)密閉、通風(fēng)，嚴(yán)格安全操作規(guī)章，加強(qiáng)宣傳教育，普及急救和預(yù)防知識，做好崗前及定期體檢的健康監(jiān)護(hù)工作。如果生產(chǎn)過程中，能定期進(jìn)行設(shè)備維護(hù)和檢查監(jiān)控，或許能及早發(fā)現(xiàn)并把危險(xiǎn)控制在小的范圍內(nèi)。