Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.5
no.1
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pp.83-86
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2004
A high temperature tolerant microelectronic-based carbon monioxde(CO) gas sensor has been developed. The gas sensing performance has been studied over a wide temperature range$(100-300^\circ{C)}$. The gas sensitivity of the sensor is high, its initial sensing behavior is very fast, and the sensor is reproducible. Pt-SiC and $Pt-SnO_2-SiC$ diodes are fabricated using standard semiconductor processes and their CO gas-sensing behaviors are analyzed as a function of CO gas concentration and temperature by I-V and $\Delta{I-t}$ methods under steady-state and transient conditions. The sensitivity of the device with $Pt-SnO_2$ catalytic gate is higher than that of the Pt gate. The experimental results indicate that $SnO_2$ layer improves the catalytic reaction of the Pt layer.
We present an excellent detection for nitrogen monoxide (NO) gas using polycrystalline ZnO wire-like films synthesized via a simple method combined with sputtering of Zn metallic films and subsequent thermal oxidation of the sputtered Zn nanowire films in dry air. Structural and morphological characterization revealed that it would be possible to synthesize polycrystalline hexagonal wurtzite ZnO films of a wire-like nanostructure with widths of 100-150 nm and lengths of several microns by controlling the sputtering conditions. It was found from the gas sensing measurements that the ZnO wire-like thin film gas sensor showed a significantly high response, with a maximum value of 29.2 for 2 ppm NO at $200^{\circ}C$, as well as a reversible fast response to NO with a very low detection limit of 50 ppb. In addition, the ZnO wire-like thin film gas sensor also displayed an NO-selective sensing response for NO, $O_2$, $H_2$, $NH_3$, and CO gases. Our results illustrate that polycrystalline ZnO wire-like thin films are potential sensing materials for the fabrication of NO-sensitive high-performance gas sensors.
Metal-organic frameworks (MOFs) of cobalt gallate were synthesized and deposited on gold electrodes using self-assembly monolayers (SAMs) and hydrothermal processing. These MOF films exhibit strong adsorption capabilities for gaseous particulates, and the use of SAMs allows the synthesis and deposition processes to be completed in a single step. When cobalt gallate is mixed with SAMs, a coordination bond is formed between the cobalt ion and the carboxylate or hydroxyl groups of the SAMs, particularly under hydrothermal conditions. Additionally, the quartz crystal microbalance (QCM) gas sensor accurately measures the number of particulates adsorbed on the MOF films in real-time. Thus, the QCM gas sensor is a valuable tool for quantitatively measuring gases, such as SO2, NO2, and CO2. Furthermore, the QCM MOF film gas sensor was more effective for gas adsorption than the MOF particles alone and allowed the accurate modeling of gas adsorption. Moreover, the QCM MOF films accurately detect the adsorption-desorption mechanisms of SO2 and NO2, which exist as gaseous particulate matter, at specific gas concentrations.
ZnWO4-WO3 hetero-composite microspheres were prepared by ultrasonic spray pyrolysis of a solution containing Zn and W cations, followed by heat treatment at 600℃. The gas-sensing characteristics of 5 at% of Zn-added WO3 (5Zn-WO3; ZnWO4-WO3 hetero-composite) microspheres to 1 ppm acetone, ethanol, 20 ppm hydrogen (H2), 5 ppm carbon monoxide (CO), 25 ppb toluene, and 5 ppm ammonia (NH3) were measured at 325-400℃ under 80% relative humidity (RH). The sensor using 5Zn-WO3 microspheres exhibited highly selective and sensitive gas-sensing properties to acetone at 375℃ even under high humidity conditions. These superior gas-sensing properties were attributed to the increased resistance (electronic sensitization) through n-n heterojunction formation between WO3 and ZnWO4 phases and the acidic property of WO3, which exhibited a low gas response to interfering ethanol gas. The superior acetone gas-sensing characteristics of the 5Zn-WO3 sensor can be utilized in breath acetone analyzers for rapid, real-time ketogenic diet monitoring.
Kim, Do-Hong;Shim, Young-Seok;Moon, Hi-Gyu;Yoon, Seok-Jin;Ju, Byeong-Kwon;Jang, Ho-Won
Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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2011.02a
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pp.66-66
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2011
Anodic titanium dioxide (TiO2) nanotubes are very attractive materials for gas sensors due to its large surface to volume ratios. The most widely known method for fabrication of TiO2 nanotubes is anodic oxidation of metallic Ti foil. Since the remaining Ti substrate is a metallic conductor, TiO2 nanotube arrays on Ti are not appropriate for gas sensor applications. Detachment of the TiO2 nanotube arrays from the Ti Substrate or the formation of electrodes onto the TiO2 nanotube arrays have been used to demonstrate gas sensors based on TiO2 nanotubes. But the sensitivity was much lower than those of TiO2 gas sensors based on conventional TiO2 nanoparticle films. In this study, Ti thin films were deposited onto a SiO2/Si substrate by electron beam evaporation. Samples were anodized in ethylene glycol solution and ammonium fluoride (NH4F) with 0.1wt%, 0.2wt%, 0.3wt% and potentials ranging from 30 to 60V respectively. After anodization, the samples were annealed at $600^{\circ}C$ in air for 1 hours, leading to porous TiO2 films with TiO2 nanotubes. With changing temperature and CO concentration, gas sensor performance of the TiO2 nanotube gas sensors were measured, demonstrating the potential advantages of the porous TiO2 films for gas sensor applications. The details on the fabrication and gas sensing performance of TiO2 nanotube sensors will be presented.
In this study, a PbS quantum dots (QDs)-based H2 gas sensor with a Pd electrode was proposed. QDs have a size of several nanometers, and they can exhibit a high surface area when forming a thin film. In particular, the NH2 present in the ligand of PbS QDs and H2 gas are combined to form NH3+, subsequently the electrical characteristics of the QDs change. In addition to the resistance change owing to the reaction between Pd and H2 gas, the resistance change owing to the reaction between the NH2 of PbS QDs and H2 gas increases the current signal at the sensor output, which can produce a high output signal for the same concentration of H2 gas. Using the XRD and absorbance properties, the synthesis and particle size of the synthesized PbS QDs were analyzed. Using PbS QDs, the sensitivity was significantly improved by 44%. In addition, the proposed H2 gas sensor has high selectivity because it has low reactivity with heterogeneous gases such as C2H2, CO2, and CH4.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.18
no.7
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pp.628-634
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2005
We have simulated and proposed novel optical cavity, which has two elliptical mirrors, for NDIR gas sensor module and have tested it from 0 ppm to 2,000 ppm $CO_2$ concentration. The proposed sensor module shows the maximum peak voltage at 500 ms pulse modulation time, however, it shows a maximum voltage changes at 200 ms pulse duration with 18,000 times amplification gain. From 0 ppm to 2,000 ppm, the voltage difference of sensor module $({\Delta}V)$ shows 360 mV at 200 ms pulse duration and 3 sec turn-off time. The response time of designed sensor module is about 30 seconds.
The use of a chemical sensor array can help discriminate between chemicals when comparing one sample with another. The ability to classify pattern characteristics from relatively small pieces of information has led to growing interest in methods of sensor recognition. A variety of pattern recognition algorithms, including the adaptive radial basis function network (RBFN), may be applicable to gas and/ or odor classification. In this paper, we provide a broad review of approaches for various types of gas and/or odor identification techniques based on RBFN and drift compensation techniques caused by sensor poisoning and aging.
This study concerns the integrated gas sensor system of wire and wireless communication by using IoT(Internet of Things) technology. First, communication part is that it delivers the detection information, which transferred by wire or wireless communication and required control procedure based on a wireless module that receives the gas leakage information from wired or wireless detector, to administrator or user's terminal. Second, receiver part is that it shows the location and information, which received from the wired detector formed by a detecting sensor's node as linking with the communication part, and transfers these to the communication part. Third, wireless detector formed as a communication module of a detecting sensor node is that it detects gas leakage and transfers the information through wireless as a packet.Fourth, wired detector communicated with the receiver part and formed as a communication module of a detecting sensor node is that it detects gas leakage, transfers and shows the information as a packet. Fifth, administrator's terminal is that it receives gas leakage information by the communication part, transfers the signal by remote-control, and shut off a gas valve as responding the information. Sixth, database is that it is connected with the communication part; it sets and stores the default values for detecting smoke, CO., and temperature; it transfers this information to the communication part or sends a gas detecting signal to user's terminal. Seventh, user's terminal is that it receives each location's default value which stored and set at the database; it manages emergency situation as shutting off a gas valve through remote control by corresponding each location's gas leakage information, which transferred from the detector to the communication part by wireless.It is possible to process a high quality data regarding flammable or toxic gas by transferring the data, which measured by a sensor module of detector, to the communication part through wire and wireless. And, it allows a user to find the location by a smart phone where gas leaks. Eventually, it minimizes human life or property loss by having stability on gas leakage as well as corresponding each location's information quickly.
Junyeong Lee;Seungyun Oh;Dongmin Kim;Young Wung Kim;Jungseok Heo;Dae-Sik Lee
Journal of Sensor Science and Technology
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v.33
no.2
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pp.112-116
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2024
Gas-sensor technology for volatile organic compounds (VOC) biomarker detection offers significant advantages for noninvasive diagnostics, including rapid response time and low operational costs, exhibiting promising potential for disease diagnosis. Colorimetric gas sensors, which enable intuitive analysis of gas concentrations through changes in color, present additional benefits for the development of personal diagnostic kits. However, the traditional method of visually monitoring these sensors can limit quantitative analysis and consistency in detection threshold evaluation, potentially affecting diagnostic accuracy. To address this, we developed a machine vision platform based on metal-organic framework (MOF) for colorimetric gas sensor arrays, designed to accurately detect disease-related VOC biomarkers. This platform integrates a CMOS camera module, gas chamber, and colorimetric MOF sensor jig to quantitatively assess color changes. A specialized machine vision algorithm accurately identifies the color-change Region of Interest (ROI) from the captured images and monitors the color trends. Performance evaluation was conducted through experiments using a platform with four types of low-concentration standard gases. A limit-of-detection (LoD) at 100 ppb level was observed. This approach significantly enhances the potential for non-invasive and accurate disease diagnosis by detecting low-concentration VOC biomarkers and offers a novel diagnostic tool.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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