การสังเคราะห์โซลของดีบุกอัลกอกไซด์ สำหรับการประดิษฐ์หัวตรวจวัดก๊าซ : รายงานผลการวิจัย

Abstract

งานวิจัยนี้เป็นการศึกษาการสังเคราะห์สารละลายโซลของดีบุกอัลกอกไซด์ เพื่อนำมาประดิษฐ์เป็นหัวตรวจวัดก๊าซชนิดฟิล์มบางของดีบุกออกไซด์โดยใช้เทคนิคโซล-เจล สารละลายโซลของดีบุกอัลกอกไซด์ได้ถูกเตรียมด้วยกระบวนการสังเคราะห์ทางเคมี โดยที่มีดีบุกเตตระคลอไรด์และโซเดียมเอธอกไซด์เป็นสารเริ่มต้นหลักในการทำปฏิกิริยา ผลิตภัณฑ์ที่ได้ในขั้นสุดท้ายอยู่ในรูปสารละลายของแอลกอฮอล์และมีสีเหลืองอ่อน จากการคำนวณพบว่า มีดีบุกอัลกอกไซด์ละลายอยู่ร้อยละ 5.1 โดยมวล ฟิล์มบางของดีบุกออกไซด์ได้ถูกเตรียมโดยการนำสารละลายโซลไปเคลือบลงบนแผ่นฐานรองที่เป็นกระจกหรือซิลิกอนด้วยเทคนิคการสปินโคทติง แล้วจึงเผาด้วยความร้อนที่อุณหภูมิ 550 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 1 ชั่วโมง เพื่อเปลี่ยนโครงสร้างให้เป็นดีบุกออกไซด์ จากการศึกษาพบว่า ความหนาของชั้นดีบุกออกไซด์สามารถควบคุมในลักษณะเชิงเส้นโดยการแปรจำนวนครั้งของการเคลือบ โดยที่ความหนาของการเคลือบ 1 ครั้ง เท่ากับ 350 A ได้มีการประดิษฐ์ระบบวัดก๊าซแบบโฟล์วอินเจคชันเพื่อใช้ทดสอบหัวตรวจวัดก๊าซที่ได้ประดิษฐ์ขึ้น โดยระบบวัดที่ได้ประดิษฐ์ขึ้นสามารถเปลี่ยนพารามิเตอร์ที่สำคัญในการวัดผลตอบสนองต่อก๊าซ เช่น อุณหภูมิการทำงานของหัวตรวจวัดก๊าซ อัตราเร็วของก๊าซพาห์ สัดส่วนของก๊าซพาห์จากการวัดลักษณะสมบัติการตอบสนองของหัวตรวจวัดก๊าซที่ได้ประดิษฐ์พบว่า ความหนาของฟิล์มบางดีบุกออกไซด์มีผลอย่างมากต่อค่าความไวของหัวตรวจวัดก๊าซ ความหนาที่เหมาะสมของฟิล์มบางมีค่าอยู่ระหว่าง 1000 A จากการวัดการตอบสนองที่มีต่อสารละลายของแอลกอฮอล์และแอมโมเนีย พบว่า หัวตรวจวัดก๊าซที่ได้ประดิษฐ์ขึ้นให้ความไวสูงสุดที่ 250 องศาเซลเซียส สำหรับการตรวจวัดแอลกอฮอล์และ 350 องศาเซลเซียส สำหรับการตรวจวัดแอมโมเนีย และจากการวิเคราะห์โดยใช้แบบจำลองของกฎการยกกำลัง แสดงให้เห็นว่า หัวตรวจวัดก๊าซของดีบุกออกไซด์สามารถตอบสนองแบบเชิงเส้นต่อแอลกอฮอล์ในช่วงความเข้มข้นร้อยละ 0.08-10 โดยปริมาตร และต่อแอมโมเนียในช่วงความเข้มข้นร้อยละ 0.05-10 โดยปริมาตร