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专利名称：用于so的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于测定SOX的气体传感器，所述传感器在响应上优越，并能检测低浓度的SOX。
背景技术：
作为采用固体电解质材料的测量SOX的气体传感器，已知在JP-A-7-103937、JP-A-9-80017等中示出的一种气体传感器。图1示出了JP-A-7-103937的传感器10。标号11是由氧化钇稳定的氧化锆陶瓷构成的衬底。标号12是一个辅助电极，所述辅助电极12在衬底11的一个表面上形成，并由一种结晶硫酸盐构成，所述结晶硫酸盐包括硫酸银，标号13是第一电极13，包括在辅助电极12(含银电极)上形成的银，标号14是一种由铂构成的保护膜，标号15是一个第二电极，所述第二电极15在衬底11的另一个表面上形成并由铂等构成，标号16和17是由铂丝构成的引线，标号18是用于引入测定气体的气体引入管，所述测定气体形成覆盖衬底11的一个表面。该气体管18用与衬底11相同的氧化钇稳定的氧化锆形成，用于使热膨胀系数与衬底11匹配。
通过将测定气体引入气体管18，在SOX气体和电极之间发生一种电极反应，并检测在第一电极13和第二电极15之间的电动势，因而能根据Nernst方程计算气体的量。然而，本发明的发明人注意到，用于SOX测定的常规气体传感器有下列问题。也就是说，已知一种用于测定COX气体的气体传感器具有类似结构。与这种用于COX测定的这种气体传感器相比，在用于SOX测定的气体传感器中，从测定气体引入气体管18到产生电动势的响应时间更长。另外，在常规的用于SOX测定的气体传感器中，有一个问题是它只能检测低到1ppm左右的气体含量。
发明概述本发明的目的是提供一种用于SOX测定的气体传感器，所述气体传感器在响应方面优越，并能检测更低浓度的SOX。
为了达到所述目的，提供了一种用于SOX测定的气体传感器，它包括一个衬底、一个辅助电极、一个第一电极、一个第二电极、和一个气体管，所述衬底由一种固体电解质材料构成，所述辅助电极由包括在衬底的一个表面上形成的硫酸银的结晶硫酸盐构成，所述第一电极包括在辅助电极上形成的银，所述第二电极在衬底的另一个表面上形成，所述气体管用于引入测定气体，所述测定气体覆盖衬底的一个表面，采用一种石英管作为气体管。优选的是，衬底包括氧化钇稳定的氧化锆陶瓷。


从下面参照附图所给出的优选实施的说明，本发明的这些和另一些目的和特点将变得更清楚，其中图1是根据本发明优选实施例的气体传感器例子的剖视图；图2是根据本发明优选实施例的气体传感器另一个例子的剖视图；图3是一种含银电极的示意图；图4是形成图3的含银电极的网线剖视图；图5是气体传感器的响应特性曲线；图6是SOX气体浓度检测限曲线；及图7是常规气体传感器的剖视图。
优选实施例的详细说明下面将参照

本发明的优选实施例。图1示出了一种气体传感器20的实例。与图7所示的现有技术中那些构件相同的构件用相同的标号表示。该实施例的特征在于用一种石英管作为气体管22。氧化钇稳定的氧化锆陶瓷适合用作衬底11。能用密封玻璃将石英管22气密式固定到氧化钇稳定的氧化锆陶瓷衬底11上。
应该注意，辅助电极12可以只用硝酸银制成，但硝酸银价格很贵并具有654℃的低熔点，所以用硝酸银与另一种硫酸盐混合更好。作为形成辅助电极的硫酸盐，可以采用例如硫酸锂、硫酸钡、硫酸钙、或硫酸钠。另外，通过加这些硫酸盐，能整体提高辅助电极的熔点或者能提高辅助电极中的离子传导率，并因而提高了检测气体的灵敏度。
另外，用金属银作为金属电极13。应该注意，当通过金属浆料的金属化作用制作金属电极13时，可以加铂到银中来制造电极。通过加入铂，可以改善辅助电极12与金属电极13的粘合程度。金属电极13所用的银或银-铂在与SOX气体的反应性方面优越。银离子很容易由SOX气体产生。因此，甚至能在约500-600℃的较低温度下使气体传感器工作。另外，金属电极13的表面用一层铂膜覆盖，以防止金属电极13被硫化，并在气体传感器加热到高温时改善耐热性。第二电极15也可以用铂制成。
图2还示出了气体传感器20的另一个实施例。与图1所示相同的那些构件用相同的标号表示。在本实施例中，同样用一个石英管作为气体管22.辅助电极12的表面上形成一含银的电极24，用作第一电极。这种含银电极24如图3和4中所示由一个铂丝网26组成，在所述铂丝网26的表面上形成一个镀银层28。根据这种镀银电极24，能够通过用点焊等方法焊接铂丝网26连接由铂丝构成的引线16，并能使两者的连接强度更高。
另外，在辅助电极12和衬底11的接合处，通过加热使铂的化合物分解而形成铂30。这个铂30可以通过例如将一种六氯铂酸溶液作为铂化合物涂装在衬底11的表面上，加热到300-750℃，并通过加热使六氯铂酸分解。通过用这种方法在接合处提供铂，能够缩短传感器随SOX气体浓度不同而变化的响应时间。一般认为这是由于铂30的存在而促进了在接合处的反应。
在本发明中，如上所述，用石英管作气体管22。如果用与现有技术中同样等级的氧化钇稳定的氧化锆陶瓷作为气体管11的衬底11，则热膨胀系数可以匹配，因此，有可以防止破裂等的优点。然而，在陶瓷气体管的情况下，由于陶瓷是一种烧结体，所以气体管的内表面其上具有大量的凸凹不平形状，并因此使表面积增加。
本发明的发明人作了观察并得出结论，尤其是在含硫气体的情况下，气体很容易在凸凹不平的表面处被吸收，并且，在引入气体开始时，在气体管的内表面附近，气体在内表面处被吸收，气体的吸收变饱和，然后排放气体，及作为所得到的结果，发现到达传感器部分的时间延长，并且可以测量电动势的时间，亦就是说响应时间变得更长。基于这种发现，为了解决这个问题，他们设想用石英作为一种材料而不是用具有耐热性和光滑表面的陶瓷。他们尝试用石英管形成气体管22，随后他们发现，实际响应时间缩短。
图5示出了在用图1和图2实施例的气体传感器20和图7所示的常规传感器测定SOX气体时的响应特性。正如从图5中清楚看出的，根据本实施例的气体传感器20具有的响应开始时间和起动时间二者都比常规的传感器10的相应时间短。在常规传感器情况下，达到额定电压90％的时间约为80秒，但在本实施例情况下，是一半约40秒。
图6示出SOX气体检测限浓度。在常规气体传感器情况下，检测限为1ppm左右，但在本实施例情况下，可以低达约0.3ppm的低浓度。在常规气体传感器情况下，当SOX气体浓度低时，几乎所有气体最后都在气体管表面处被吸收并且不能检测。然而，在本实施例中，可以检测所述低浓度气体，大概是因为在气体管22的内表面处几乎没有吸收气体。
综合本发明的效果，能够提供一种在响应方面优越的用于SOX测定的气体传感器，并且能检测较低浓度的SOX。
尽管已参照为举例说明起见所选定的特定实施例说明了本发明，但很显然，对本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的基本思想和范围的情况下，可以对其进行各种修改。
权利要求
1.一种用于SOX测定的气体传感器，包括衬底，所述衬底由固体电解质材料构成，辅助电极，所述辅助电极由结晶硫酸盐构成，所述结晶硫酸盐包括在衬底的一个表面上所形成的硫酸银，第一电极，所述第一电极包括在所述辅助电极上形成的银，第二电极，所述第二电极在衬底的另一个表面上形成，及用于引入测定气体的气体管，所述测定气体覆盖所述衬底的一个表面，石英管，所述石英管用作所述气体管。
2.如权利要求1所述的用于SOX测定的气体传感器，其中所述衬底包括氧化钇稳定的氧化锆陶瓷。
全文摘要
一种用于SO
文档编号G01N33/00GK1506679SQ200310121349
公开日2004年6月23日 申请日期2003年12月12日 优先权日2002年12月13日
发明者渡边美佐, 菅沼茂明, 堀内道夫, 夫, 明 申请人:新光电气工业株式会社