İdeal kimyasal sensörler gerekli herhangi bir analit konsantrasyonunda ölçülebilir bir çıkış sinyali oluşturmak için tercih edilen herhangi bir ortamda belirli bir analite ideal ve anında seçicilikle reaksiyona giren taşınabilir, ucuz ve kusursuz cihazlardır. Genel olarak bu sensörler konsantrasyona, tespit edilebilir mevcudiyete (veya) analit miktarına karar veren cihazlardır (veya cihazlardır). Kimyasal sensörün uygulama karmaşıklığı, bu tespitlerle bağlantılı teknik karmaşıklıklara ve analiz edilecek kimyasal malzemenin spesifik doğasına bağlıdır. Kimyasal algılamanın seçicilik ve hassasiyet yönleri, tercih edilen belirlemenin boyut, faz ve zamansal yönlerinden etkilenebilir. Analit, toplu litreden pikolitreye kadar değişen farklı boyut ölçeklerinde sıvı veya katı fazda mevcut olabilir. Bu makale bir konu hakkında kısa bilgi sağlar. kimyasal sensör , çalışması ve uygulamaları.
Kimyasal Sensör Nedir?
Bir analit içindeki kimyasal miktarları (bileşim, belirli bir elementin (veya) iyonun varlığı, kimyasal aktivite, konsantrasyon) ölçmek ve tespit etmek ve bunu elektronik verilere dönüştürmek için kullanılan sensör, kimyasal sensör olarak bilinir. Bu sensörler esas olarak ev algılama sistemleri, tıbbi, nanoteknoloji ve otomotiv gibi sayısız uygulamada kullanılmaktadır.
Kimyasal Sensör Yapısı
Kimyasal sensör yapısı aşağıda gösterilmiştir. Bu sensör iki önemli bileşenden yapılmıştır; alıcı veya algılama malzemesi ve dönüştürücü. Algılayıcı materyal, sensörün tipine bağlı olarak hedef analitle farklı şekillerde etkileşime girer. Bu etkileşimin sonucu, elektriksel iletkenlik ve kütle gibi maddi bir özelliğin dönüşümüdür.
Bu sensörün bir sonraki bileşeni dönüştürücü Reseptör ve analit arasındaki etkileşimin kimyasal verilerini alıp bunu elektronik bir sinyale dönüştürmekten sorumludur. Daha sonra bu veriler bir bilgisayara (veya) mekanik bir bileşene verilir.
Kimyasal sensör, organik ve inorganik kimyasal bileşiklerin bileşimini ve konsantrasyonunu elektrik sinyallerine dönüştürmek için elektrokimyasal reaksiyon prensibiyle çalışır.
Kimyasal Sensör Devresi ve Çalışması
Bu devre karbon monoksit sensörünün nasıl çalıştığını açıklar. Bu sensörde sıvı elektrolit içerisine daldırılmış üç elektrot bulunur. Bu üç elektrot esas olarak çalışma elektrotu, karşı elektrot ve referans elektrottur ancak en önemli elektrot çalışma elektrotudur. Bu elektrot, hidrofobik olmasına rağmen gaz geçirgen bir membranla desteklenen, karbon monoksite karşı katalitik bir metal olan platinden yapılmıştır. Karbon monoksit gazı gözenekli membrandan yayılır ve elektrokimyasal olarak oksitlenir.
Elektrottan elektrokimyasal reaksiyonun akışına dahil olan elektronlar sensörün çıkış sinyalini üretir. Referans elektrot, elektrolit içerisinde stabil bir elektrokimyasal potansiyel sağlar. Bu elektrot karbon monoksit gazına maruz kalmaktan korunur, dolayısıyla termodinamik potansiyeli her zaman benzerdir ve sabit kalır. Ek olarak, referans elektrot boyunca hiçbir akımın akmasına izin verilmez. Elektrokimyasal hücre devresini tamamlamak için bir karşı elektrot sağlanır.
Bu elektrot yalnızca ikinci yarı hücre olarak çalışır ve elektronların elektrolite girip çıkmasını sağlar. Aşağıdaki devre, çalışma elektrotu potansiyelini kontrol eder ve sinyal akımını potansiyostat olarak bilinen bir voltaja dönüştürür. WE'den (çalışma elektrodu) gelen akım, U2 op-amp aracılığıyla bir voltaja dönüştürülür. Böylece bu devre, çalışma elektrotu voltajını öngerilim potansiyelinde (Vbias) korur. RE (referans elektrot) potansiyeli sabit giriş voltajıyla (Vbias) karşılaştırılır. Devredeki U1 op-amp, CE'de (karşı elektrot) çalışma elektrotu akımına tam olarak eşdeğer ve ters bir akım oluşturmaya yeterli bir voltaj üretir. Eş zamanlı olarak çalışma elektrodu ile referans elektrodu arasında sabit bir voltaj korunabilir.
Karbon monoksit sensörü ayrıca, potansiyel olarak girişim yapan gazları çalışma elektroduna ulaşmadan önce ortadan kaldıran kimyasal olarak seçici bir filtreyle donatılmıştır. Kimyasal olarak seçici filtre doğru şekilde çalışırsa, kimyasal sensörün girişim yapan gazlara karşı tepkisi daha az olacaktır. Yukarıda açıklanan teknoloji, çeşitli gazlara tepki veren sensörler sağlayacak şekilde değiştirilebilir. Yani bu, farklı çalışma elektrotları ve kimyasal olarak seçici filtrelerin öngerilim potansiyelleri ile gerçekleştirilebilir.
Kimyasal Sensör Çeşitleri
Aşağıda tartışılan farklı tipte kimyasal sensörler vardır.
Alkolmetre
Alkol analiz cihazı, bir nefes örneğinden BAC'yi (kandaki alkol içeriği) tahmin etmek için kullanılan kimyasal bir sensördür. İnsanlar alkol aldıklarında, içtikleri miktarla doğru orantılı olarak bir miktar alkol molekülünü nefesle dışarı verirler. Dolayısıyla bu sensör, özellikle bir kişinin BAC'sini sık sık ölçerek, aracı güvenli bir şekilde sürüp sürmediğine karar vermek üzere tasarlanmıştır. Alkol molekülleri reseptör aracılığıyla etkileşime girdiğinde, reseptörde bulunan sülfürik asit, gümüş nitrat, su ve potasyum dikromat gibi başka bir kimyasal maddeyle daha karşılaşırlar. İki oda arasındaki kimyasal farklılık fark edildiğinde, iğnesi veya ekranı aracılığıyla bir elektrik sinyali üretilebilir ve gösterilebilir.
Karbondioksit Sensörü
Karbondioksit sensörü aynı zamanda bir karbondioksit sensörü olarak da bilinir. CO2 sensörü CO2 gazını ölçmek için kullanılır. Bu sensörün ortak prensipleri kızılötesi gaz sensörleri ve kimyasal gaz sensörleridir. Bu nedenle CO2 gazının ölçülmesi, iç mekan hava kalitesinin, kapnograf cihazı formunda akciğerin fonksiyonunun ve çeşitli endüstriyel alanların gözlemlenmesinde önemlidir.
Karbon monoksit dedektörü
Karbon monoksit dedektörü, karbon monoksit zehirlenmesini önlemek için CO gazının varlığını algılamak için kullanılan bir cihazdır. Karbon monoksit gazı, karbon içeren malzemelerin kısmi tutuşması sonucu oluşan renksiz, kokusuz ve tatsız bir gazdır. Bu gazın yüksek seviyeleri, mevcut miktara ve maruz kalma süresine bağlı olarak insanlar için çok tehlikeli olabilir. Bu dedektörler temel olarak CO seviyelerini ölçmek ve çevrede tehlikeli CO seviyeleri oluşmadan önce alarm vermek ve insanlara alanı güvenli bir şekilde temizlemek veya oradan ayrılmak için yeterli uyarı sağlamak üzere tasarlanmıştır.
Elektronik Burun
Bir elektronik burun veya e-burun, tatları veya kokuları tespit etmek için kullanılan bir cihazdır. Bu, sensör dizileri ve örüntü tanıma sistemleriyle insan duyularını yeniden üretme kapasitesine sahiptir. Dolayısıyla tanıma süreci aşamaları insanın koku alma duyusu ile ilgilidir ve karşılaştırma, tanımlama, nicelik belirleme ve aşağıdaki gibi diğer uygulamalar için gerçekleştirilir; veri depolama ve alma. Tanıma sürecinin aşamaları insan koku alma işlemine benzer ve tanımlama, karşılaştırma, nicelik belirleme ve veri depolama ve geri alma dahil diğer uygulamalar için gerçekleştirilir.
Çinko Oksit Nanoçubuk Sensörü
Çinko oksit nanoçubuk sensörü (ZnO nanoçubuk sensörü), ortam atmosferindeki sıvı moleküllerin veya belirli gazların varlığını tespit etmek için kullanılan optik veya elektronik bir cihazdır. Bu kimyasal sensör, ZnO nanoçubuklar gibi tüm nano boyutlu malzemeler için geliştirilmiş yüzey alanından yararlanır. Nanoçubuklar üzerindeki molekül absorpsiyonu, nanoçubukların fotolüminesans, titreşim frekansı, elektriksel iletkenlik, kütle vb. özelliklerindeki farklılıklar yoluyla tespit edilebilir. En basit ve en popüler yöntem, nanoçubuklar boyunca elektrik akımını geçirmek ve maruz kaldığında meydana gelen değişiklikleri izlemektir. gaz.
Potansiyometrik Sensör
Potansiyometrik sensör, analit gazı (veya) çözeltisindeki bazı bileşenlerin analitik konsantrasyonunu bulmak için kullanılan bir tür kimyasal sensördür. Bu sensör, voltaj olmadığında elektrotun elektrik potansiyelini ölçer. Bu sensörün geleneksel analitik cihazlarla karşılaştırıldığında basitlik ve maliyet etkinliği gibi birçok avantajı vardır. Yani bu sensörler gıda, sağlık, tarım, gıda kalitesi izleme, su kalitesi izleme, sağlık izleme, çevre izleme vb. farklı alanlarda kullanılabilir.
Hidrojen Sensörü
Hidrojen sensörü bir sensör türüdür; Çeşitli alanlarda hidrojen gazının varlığını tespit etmek için kullanılır. Bu sensörler diğer gaz sensörleriyle karşılaştırıldığında düşük maliyetli, dayanıklı, kompakt ve bakımı çok kolaydır. Hidrojen renksiz, tatsız ve kokusuz bir gazdır. Bu sensör ortamdaki hidrojen içeriğini tespit etmek ve gaz sızıntısını izlemek için kullanılmalıdır. Bu sensör, hidrojen gazı dedektörlerinde gaz sızıntılarını tespit etmek için kullanılır.
Floresan Klorür Sensörü
Floresan klorür sensörü, hücre hacmini, yük dengesini, membran uyarılabilirliğini ve dinlenme potansiyelini ayarlamak için hücre zarları boyunca klorür taşınmasını ölçmek amacıyla kimyasal analiz için kullanılan bir tür kimyasal sensördür. Bunlar aynı zamanda esas olarak kistik fibroz tanısı için de kullanılır. Fizyolojik süreçlerdeki klorür (Cl−) katılımı keşifleri, canlı hücrelerde hücre içi Cl− ölçümlerini ve floresan aletlerin gelişimini teşvik eder.
Fark S/B Kimyasal Sensör ve Biyosensör
Kimyasal sensörler ve biyosensörler arasındaki fark aşağıdakileri içerir.
| Kimyasal Sensör | Biyosensör |
| Kimyasal sensör bir analizördür. | A biyosensör analitik bir cihazdır, |
| Kimyasal bir sinyali elektriksel bir sinyale dönüştürmek için kullanılır. | Biyolojik bir bileşeni bir fizikokimyasal dedektör aracılığıyla birleştiren kimyasal bir maddenin tespit edilmesi için kullanılır. |
| Bu sensör bir reseptör ve bir dönüştürücü kullanır. | Bu sensör biyolojik ve fiziksel bileşenleri kullanır. |
| Kimyasal sensörler kimyasal bileşikleri ölçer ve karakterize eder. | Biyosensörler organik malzemeleri ölçer ve karakterize eder. |
| Kimyasal sensör örnekleri; alkol analizörleri, elektrokimyasal gaz sensörleri ve karbon monoksit sensörleri. | Biyosensör örnekleri; Hamilelik testleri ve glikoz izleme sensörleri. |
| Bu sensörler çevresel izleme, gıda endüstrisi, madencilik endüstrisi, tıbbi tespit, savunma güvenliği, biyomühendislik vb. alanlarda kullanılmaktadır. | Biyosensörler hastalık izleme, kirleticilerin tespiti, ilaç keşfi, hastalığa neden olan mikroorganizmalar vb. için kullanılır. |
Avantajlar dezavantajlar
Kimyasal sensörlerin avantajları aşağıdakileri içerir.
- Kimyasal sensör çeşitli gaz ve buharlara hızlı yanıt verir.
- Bunlar uygun fiyatlı.
- Kimyasal sensörlerin kullanımı çok basittir ve taşınabilir
- Bunlar pahalı değil.
Kimyasal sensörün dezavantajları aşağıdakileri içerir.
- Bu sensörler dardır (veya) sıcaklık aralıkları sınırlıdır.
- Bu sensör tüm ekolojik izleme gerekliliklerini karşılayamaz.
- Sınırlı bir raf ömrüne sahiptir.
Kimyasal Sensör Uygulamaları
kimyasal sensörlerin uygulamaları aşağıdakileri ekleyin.
- Kimyasal sensörlerin tıbbi algılama, çevresel izleme, gıda endüstrisi, biyomühendislik, savunma güvenliği ve madencilik endüstrisinde önemli uygulamaları vardır.
- Kimyasal sensör uygulamaları temel olarak güvenlik, kritik bakım, endüstriyel hijyen, ürün kalite kontrolleri, proses kontrolleri vb. içerir.
- Bu sensör, bir analit içindeki kimyasal niteliklerin ölçülmesine ve tespit edilmesine yardımcı olur.
- Bunlar tıpta, ev güvenliğinde, çevre kirliliğinde vb. kullanılır.
- Kimyasal algılama; elektrokimyasal analiz, biyomedikal ölçüm, kirlilik izleme ve endüstriyel kontrol.
- Bu sensörler, kirliliği ve kirletici madde tespitini izlemek için çeşitli uygulamalara sahiptir.
Daha fazla kimyasal sensör ve bunların arayüzleri için lütfen buna bakın;
- MQ4 Metan Gazı Sensörü.
- MQ8 Hidrojen Gazı Sensörü.
Dolayısıyla bu bir kimyasalın genel görünümüdür. sensör, yapı, çalışma g, devre, çeşitleri, farklılıkları, avantajları, dezavantajları ve uygulamaları. Bu sensörler kimyasal bir sinyali analitik sinyale dönüştürmek için kullanılan cihazlardır. Burada kimyasal sinyal, sensörde bulunan algılama malzemesi ile hedef analit arasındaki seçici etkileşim yoluyla oluşturulabilir. Kimyasal sensör örnekleri; Karbon monoksit dedektörleri, Glikoz dedektörleri, Sivrisinek, Gebelik testleri vb. İşte size bir soru, biyosensör nedir?
