Astım Hastalığının Tayininde Kullanılan Elektronik Burun Sistemi İçin Yüksek Duyarlıklı Kompakt Zeolit Modifiyeli Gaz Sensörünün Tasarımı, Üretimi Ve Karakterizasyonu

Abstract

Bu proje çalışmasında, astım hastalığının teşhisinde kullanılan elektronik burun sistemleri için sensör olarak kullanılacak algılayıcı yüzey metal oksit yapılar büyütüldü ve karakterizasyonu yapıldı. Katkı oranına ve SILAR döngü sayısına bağlı olarak gaz algılama özellikleri üzerindeki etkilerini inceleyebilmek için farklı döngülerde bakır, nikel ve kalay ile katkılanan ZnO yapıları Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction (SILAR) tekniği ile büyütüldü. 20, 30 ve 40 SILAR döngüsünde büyütülen sensörlerin yapısal ve optik özellikleri X-ışını Kırınım Cihazı (XRD), Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM), Optik Soğurma yöntemleri kullanılarak incelendi. Üretilen yapıların gaz sensörü olarak çalışma sıcaklıklarının belirlenmesi için 30-135?C sıcaklık aralığında gaz algılama ölçümleri yapıldı. Katkılama oranına ve döngü sayısına bağlı olarak NO gaz algılama özellikleri incelendi. NO gaz algılama özelliklerinden sonra seçicilik ölçümleri yapıldı. Böylelikle üretilen sensörlerin diğer hedef gazlara karşı gösterdiği duyarlılıklar incelendi. Onaylanan Bütçe: Üretilen sensörlerin eniyileme çalışmaları sonucunda 40 döngü olarak üretilen sensörlerin maksimum duyarlılık sergilediği görüldü. 40 döngü olarak üretilen sensörler 300 ?C sıcaklıkta azot gazı ortamında tavlandı. Böylelikle tavlamanın NO gaz algılama özellikleri üzerindeki etkileri incelendi. Tavlama işleminden sonra sensörlerin yapısal ve optik özellikleri X-ışını Kırınım Cihazı (XRD), Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM), Optik Soğurma ile tekrar incelendi. Eniyilenen numuneler için NO gaz algılama ve seçicilik ölçümleri tekrarlandı. Temel Bileşen Analizi ile tavlanan sensörlerin tekrarlanabilirlik özellikleri incelendi. Farklı katkılamalarla üretilen sensörler içerisinde, Zn0,75Sn0,25O, Zn0.90Ni0.10O ve Zn0.90Cu0.10O sensörlerinin en yüksek duyarlılık sergiledikleri belirlendi. Üretilen tüm sensörler arasında en yüksek duyarlılık ise Zn0,75Sn0,25O sensöründe elde edildi. Seçiciliği arttırmak için, eniyilenen Zn0,75Sn0,25O sensör üzerine zeolit A filtre kaplanarak seçicilik özellikleri incelendi. Sensörlerin en yüksek duyarlılık gösterdiği NO gazının yanı sıra kaplamadan önce kabul edilebilir düzeyde duyarlılık gösteren CO ve NH3 gazlarına karşı da gaz algılama ölçümleri yapıldı. Zeolit A filtre kaplanarak yapılan ölçümler sonucunda sensörün NO gazına karşı yüksek duyarlılık sergilerken, CO ve NH3 gazlarını elimine ettiği görüldü. Zn0,75Sn0,25O sensörüne gümüş ve bakır iyon/nanoparçacık ile modifiye edilerek seçicilik özellikleri üzerinde etkileri incelendi.In this project study, the metal oxide structures to be used as sensors for electronic nose systems used in the diagnosis of asthma disease were grown and characterized. ZnO structures doped with copper, nickel, and tin in different cycles were grown by Successive Ionic Layer Adsorption and Reaction (SILAR) technique to investigate the effects on the gas sensing properties depending on the dopant rate and the number of SILAR cycles. Structural and optical properties of the sensors grown in 20, 30 and 40 SILAR cycles were investigated by using X-ray diffraction device (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM), UV-Absorption methods. Gas detection measurements were made at 30-135C temperature range to determine the operating temperatures of the produced structures as gas sensors. NO gas detection properties were examined depending on the rate of dopant and the number of cycles. Selectivity measurements were made after NO gas sensing properties. The sensitivities of the produced sensors to other target gases were examined. As a result of the optimization studies of the sensors produced, it was observed that the sensors produced in 40 cycles exhibited maximum sensitivity. The sensors, produced in 40 cycles, were annealed in a nitrogen atmosphere at a temperature of 300 ̊C. Thus, the effects of annealing on NO gas sensing properties were investigated. After annealing, the structural and optical properties of the sensors were carried out by X-ray diffraction device (XRD), Scanning Electron Microscope (SEM), UV-Absorption, again. NO gas detection and selectivity measurements were repeated for the optimized samples. The reproducibility properties of the sensors annealed by the Principal Component Analysis were investigated. Among the sensors produced with different dopants, the highest sensitivity indications of Zn 0,75 Sn 0,25 O, Zn 0.90 Ni 0.10 O and Zn 0.90 Cu 0.10 O sensors were determined. The highest sensitivity among all sensors produced was obtained on the Zn 0,75 Sn 0,25 O sensor. In order to increase the selectivity, the optimized Zn 0,75 Sn 0,25 O sensor was coated with zeolite filter for enhancing the selectivity. The selectivity properties were examined by coating the zeolite filter on the optimized. Gas detection measurements were made against CO and NH 3 gases as well as NO gas sensors with the highest sensitivity. As a result of measurements made by zeolite filter coating, it was observed that the sensor was highly sensitive to NO gas and eliminated CO and NH 3 gases. Main goal of the project is obtained, the sensor which has the maximum response and selectivity for 5-50 ppb NO gas concentrations was produced. The Zn 0,75 Sn 0,25 O sensor was modified with silver and copper ion/nanoparticle to investigate the effect on selectivity properties