Browsing by Author "Eltermann, Marko"

Now showing 1 - 2 of 2

Analysis of samarium doped TiO2 optical and multiresponse oxygen sensing capabilities
(2019-07-04) Eltermann, Marko; Lange, Sven, juhendaja; Jaaniso, Raivo, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja täppisteaduste valdkond
Fotoluminestsents on materjalis toimuv protsess, mille kõige olulisemaks tunnuseks on asjaolu, et materjal muudab talle langeva valguse lainepikkust – ehk teisisõnu selle värvust. Titaanoksiid, millesse on lisatud vähesel määral samaariumi ioone (TiO2:Sm3+), on materjal, mis fotoluminestseerub, kui teda kiiritada ultraviolettkiirgusega (UV). See tähendab, et materjal teisendab UV kiirguse punakas-oranžiks valguseks ehk fotoluminestsents¬kiirguseks (PL). TiO2:Sm3+ PL kiirguse omadused sõltuvad materjali ümbritseva atmosfääri gaasilisest koostisest. See omakorda tekitab küsimuse, kas materjali oleks võimalik rakendada optilise gaasisensorina, kus PL omadusi jälgides oleks võimalik määrata gaasi koostist. See doktoritöö võtabki lähema vaatluse alla TiO2:Sm3+ omadused optilise gaasisensorina. Täpsemalt keskendutakse hapnikutundlikkusele, kuna just hapnikutundlikkus loob eeldused ka teiste (näiteks mürgiste või plahvatusohtlike) gaaside detekteerimiseks. Töös näidatakse eksperimentaalselt, et TiO2:Sm3+ on rakendatav optilise hapnikusensorina. Hapniku tuvastamise mehhanism on lihtne – mida rohkem on keskkonnas hapnikku, seda tugevam oma materjali PL kiirgus. Seega saab materjali PL kiirguse tugevuse põhjal hinnata keskkonna hapnikusisaldust. Materjal tunneb hapnikku laias vahemikus, alates 0,01 % kuni 100 %, olles samas piisavalt kiire ja stabiilne. Gaasitundlikkuse põhjalikuma analüüsi tulemusel luuakse PL kiirguse tekkemehhanismi matemaatiline mudel, kõrvutatakse mudel ja eksperimentaalsed tulemused ja lõpuks antakse hinnang, millised materjali sees toimuvad protsessid põhjustavad hapnikutundlikkuse. Kuigi selles töös pööratakse suurt rõhku TiO2 optilisele gaasitundlikkusele, on materjal ennekõike tuntud elektrilise sensormaterjalina. Sellisel juhul on gaasitundlikuks mõõdetavaks suuruseks materjali elektriline takistus. Selle töö teine osa kombineerib optilise ja elektrilise gaasitundlikkuse. Selgub, et materjal toimib nö. kaks-ühes sensorina, kus üks ja sama materjal toimib samaaegselt nii optilise kui elektrilise gaasisensorina. Põhjalikuma matemaatilise analüüsi tulemusel näidatakse, et mõlemat signaali korraga kasutades on võimalik hapniku kontsentratsiooni mõõtmistäpsust suurendada üle kahe korra.
Madaltemperatuuriline hapnikusensor TiO2 baasil
(Tartu Ülikool, 2014) Eltermann, Marko; Lange, Sven, juhendaja; Tartu Ülikool. Loodus- ja tehnoloogiateaduskond; Tartu Ülikool. Füüsika instituut