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Solid State Gas Sensing

por Comini, Elisabetta (edt) ; Faglia, Guido (edt) ; Sberveglieri, Giorgio (edt)

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Formato: Tapa dura (Hardcover)
Editorial: Springer Verlag
Tema: TECHNOLOGY & ENGINEERING / Nanotechnology & MEMS, SCIENCE / Physics / Condensed Matter
Idioma: Inglés
Páginas: 337
Peso: 454 gramos
Estado: Nuevo
ISBN: 0387096647
ISBN 13: 9780387096643
US$ 29,82
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Resumen del libro
Publisher Summary 1
Gas sensing is rapidly developing due to the advent of nanotechnology. This book provides and insight into reliable, inexpensive and portable systems for monitoring environmental concerns, indoor air quality, food quality, and many other specific applications.
 
Publisher Summary 2
Solid State Gas Sensing offers insight into the principles, applications, and new trends in gas sensor technology. Developments in this field are rapidly advancing due to the recent and continuing impact of nanotechnology, and this book addresses the demand for small, reliable, inexpensive and portable systems for monitoring environmental concerns, indoor air quality, food quality, and many other specific applications. Working principles, including electrical, permittivity, field effect, electrochemical, optical, thermometric and mass (both quartz and cantilever types), are discussed, making the book valuable and accessible to a variety of researchers and engineers in the field of material science.
 


Tabla de Contenidos del libro
Micro-Fabrication of Gas Sensors
1(46)
Jan Spannhake
Andreas Helwig
Olaf Schulz
Gerhard Muller
Introduction
1(2)
Gas Sensors and MEMS Miniaturization Techniques
3(8)
Silicon as a Sensor Material
3(1)
Thermal Sensors and Actuators
4(2)
Thermal Microstructures
6(5)
Specific Sensor Examples
11(11)
Heat Conductivity Sensors
12(4)
Metal-Oxide-Based Gas Sensors
16(3)
Field-Effect Gas Sensors
19(2)
Thermal Infrared Emitters
21(1)
Gas-Sensing Microsystems
22(12)
Low False-Alarm-Rate Fire Detection
23(4)
Air Quality Monitoring and Leak Detection
27(7)
Industrialization Issues
34(6)
Initiating a System-Level Innovation
34(1)
Building Added-Value Lines
34(2)
Mastering the MEMS Challenge
36(1)
Cooperation Across Technical and Economic Interfaces
37(3)
Creating Higher Added Value
40(1)
Conclusions and Outlook
40(1)
References
41(6)
Electrical-Based Gas Sensing
47(62)
Elisabetta Comini
Guido Faglia
Giorgio Sberveglieri
Introduction
47(2)
Metal Oxide Semiconductor Surfaces
49(1)
Geometric Structures
49(1)
Electronic Structures
50(1)
Electrical Properties of Metal Oxide Semiconductor Surfaces
50(8)
Semiconductor Statistics
50(2)
Surface States
52(2)
Surface Space Charge Region
54(3)
Surface Dipoles
57(1)
Conduction Models of Metal Oxides Semiconductor
58(7)
Polycrystalline Materials with Large Grains
60(1)
Polycrystalline Materials with Small Grains
61(2)
Mono-crystalline Materials
63(2)
Adsorption over Metal Oxide Semiconductor Surfaces
65(5)
Physical and Chemical Adsorption
65(2)
Surface Reactions Towards Electrical Properties
67(2)
Catalysts and Promoters
69(1)
Deposition Techniques
70(14)
Three-Dimensional Nanostructures
70(1)
Two-Dimensional Nanostructures
71(9)
One-Dimensional Materials
80(4)
Conductometric Sensor Fabrication
84(8)
Substrate and Heater
84(4)
Electrical Contacts
88(1)
Heating Treatments
89(1)
Dopings, Catalysts and Filters
90(2)
Transduction Principles and Related Novel Devices
92(7)
DC Resistance
92(2)
AC Impedance
94(1)
Response Photoactivation
95(4)
Conclusions and Outlook
99(1)
References
99(10)
Capacitive-Type Relative Humidity Sensor with Hydrophobic Polymer Films
109(44)
Yoshihiko Sadaoka
Introduction
109(1)
Fundamental Aspects
110(3)
Sorption Isotherms of Polymers
110(1)
Water Sorption Behavior of Polymers
111(1)
Effects of the Sorbed Water on the Dielectric Properties
111(2)
Characterization of Polymers
113(17)
Sorption Isotherms
113(2)
FT-IR Measurement
115(2)
Solvatochromism
117(3)
Capacitance Changes with Water Sorption
120(4)
Cross-Linked Polymer
124(6)
Humidity-Sensors-Based Hydrophobic Polymer Thin Films
130(19)
Poly-Methylmethacrylate-Based Humidity Sensor
131(2)
Characteristics of Cross-Linked PMMA-Based Sensor
133(3)
Polysulfone-based Sensor
136(2)
Acetylene-Terminated Polyimide-based Sensor
138(5)
Cross-Lined Fluorinated Polyimide-Based Sensor
143(2)
Improvements Using MEMS Technology
145(4)
References
149(4)
FET Gas-Sensing Mechanism, Experimental and Theoretical Studies
153(28)
Anita Lloyd Spetz
Magnus Skoglundh
Lars Ojamae
Introduction
153(1)
Brief Summary of the Detection Mechanism of FET Devices
154(3)
UHV Studies of FET Surface Reactions
157(3)
TEM and SEM Studies of the Nanostructure of FET Sensing Layers
160(1)
Mass Spectrometry for Atmospheric Pressure Studies
161(1)
The Scanning Light Pulse Technology
162(1)
DRIFT Spectroscopy for In Situ Studies of Adsorbates
163(5)
Atomistic Modelling of Chemical Reactions on FET Sensor Surfaces
168(3)
Nanoparticles as Sensing Layers in FET Devices
171(2)
Summary and Outlook
173(1)
References
174(7)
Solid-State Electrochemical Gas Sensing
181(28)
Norio Miura
Perumal Elumalai
Vladimir V. Plashnitsa
Taro Ueda
Ryotaro Wama
Masahiro Utiyama
Introduction
181(4)
Mixed-Potential-Type Sensors
185(13)
High-Temperature-Type NOx Sensors
185(4)
Improvement in NO2 Sensitivity by Additives
189(2)
Hydrocarbon (C3H6 or CH4) Sensors
191(1)
Use of Nanostructured NiO-Based Materials
192(4)
Nanosized Au Thin-Layer for Sensing Electrode
196(2)
Amperometric Sensors
198(2)
Impedancemetric Sensors
200(4)
Sensing of Various Gases in ppm Level
200(1)
Environmental Monitoring of C3H6 in ppb Level
201(3)
Solid-State Reference Electrode
204(1)
Conclusions and Future Prospective
205(1)
References
206(3)
Optical Gas Sensing
209(28)
Ilaria Cacciari
Giancarlo C. Righini
Introduction
209(1)
Spectroscopic Detection Schemes
210(3)
Ellipsometry
213(3)
Surface Plasmon Resonance
216(5)
Guided-Wave Configurations for Gas Sensing
221(8)
Integrated Optical SPR Sensors
223(1)
Fiber Optic SPR Sensors
223(2)
Conventional and Microstructured Fibers for Gas Sensing
225(4)
Conclusions
229(2)
References
231(6)
Thermometric Gas Sensing
237(24)
Istvan Barsony
Csaba Ducso
Peter Furjes
Detection of Combustible Gases
237(4)
Combustion
237(1)
Thermal Considerations during Combustion
238(1)
Catalysis
239(1)
Explosive Mixtures
240(1)
Catalytic Sensing
241(8)
Pellistors
242(6)
Microcalorimeters in Enzymatic Reactions
248(1)
Thermal Conductivity Sensors
249(2)
Calorimetric Sensors Measuring Adsorption/Desorption Enthalpy
251(1)
MEMS and Silicon Components
251(6)
Thermal Considerations
252(2)
Temperature Readout
254(2)
Integrated Calorimetric Sensors
256(1)
Sensor Arrays and Electronic Noses
257(2)
References
259(2)
Acoustic Wave Gas and Vapor Sensors
261(44)
Samuel J. Ippolito
Adrian Trinchi
David A. Powell
Wojtek Wlodarski
Introduction
261(6)
Acoustic Waves in Elastic Media
263(3)
Advantages of Acoustic-Wave-Based Gas-Phase Sensors
266(1)
Thickness Shear Mode (TSM)-Based Gas Sensors
267(15)
Quartz Crystal Microbalance (QCM)-Based Gas Sensors
268(8)
Thin-Film Resonator (TFR)-Based Gas Sensors
276(6)
Surface Acoustic Wave (SAW)-Based Gas Sensors
282(14)
Conventional SAW Gas Sensors
285(1)
Multi-Layered SAW Gas Sensors
286(1)
Gas and Vapor Sensitivity
286(5)
SAW Device Gas Sensor Performance
291(5)
Concluding Remarks
296(1)
References
296(9)
Cantilever-Based Gas Sensing
305(24)
Hans Peter Lang
Introduction to Microcantilever-Based Sensing
305(5)
Early Approaches to Mechanical Sensing
305(1)
Cantilever Sensors
306(1)
Deflection Measurement
307(3)
Modes of Operation
310(2)
Static Mode
310(1)
Dynamic Mode
311(1)
Functionalization
312(1)
Example of an Optical Beam-Deflection Setup
313(3)
General Description
313(1)
Cantilever-Based Electronic Nose Application
314(2)
Applications of Cantilever-Based Gas Sensors
316(6)
Gas Sensing
316(2)
Chemical Vapor Detection
318(1)
Explosives Detection
319(2)
Gas Pressure and Flow Sensing
321(1)
Other Techniques
322(3)
Metal Oxide Gas Sensors
322(1)
Quartz Crystal Microbalance
323(1)
Conducting Polymer Sensors
323(1)
Surface Acoustic Waves
323(1)
Field Effect Transistor Sensors Devices
324(1)
References
325(4)
Index 329


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