Sensitivity comparison of vapor trace detection of explosives based on chemo-mechanical sensing with optical detection and capacitive sensing with electronic detection

Strle, Drago (avtor), Štefane, Bogdan (avtor), Zupanič, Erik (avtor), Trifković, Mario (avtor), Maček, Marijan (avtor), Jakša, Gregor (avtor), Kvasić, Ivan (avtor), Muševič, Igor (avtor)

The article offers a comparison of the sensitivities for vapour trace detection of Trinitrotoluene (TNT) explosives of two different sensor systems: a chemo-mechanical sensor based on chemically modified Atomic Force Microscope (AFM) cantilevers based on Micro Electro Mechanical System (MEMS) technology with optical detection (CMO), and a miniature system based on capacitive detection of chemically functionalized planar capacitors with interdigitated electrodes with a comb-like structure with electronic detection (CE). In both cases (either CMO or CE), the sensor surfaces are chemically functionalized with a layer of APhS (trimethoxyphenylsilane) molecules, which give the strongest sensor response for TNT. The construction and calibration of a vapour generator is also presented. The measurements of the sensor response to TNT are performed under equal conditions for both systems, and the results show that CE system with ultrasensitive electronics is far superior to optical detection using MEMS. Using CMO system, we can detect 300 molecules of TNT in 10$^{+12}$ molecules of N$_2$ carrier gas, whereas the CE system can detect three molecules of TNT in 10$^{+12}$ molecules of carrier N$_2$.

• Jezik: Angleški jezik
• Ključne besede: small capacitance measurements, trinitrotoluene (TNT) vapor trace detection, chemical modifications, gas sensors, micro electro mechanical systems (MEMS) sensors, vapor trace detection
• Vrsta gradiva: Članek v reviji
• Tipologija: 1.01 - Izvirni znanstveni članek
• Organizacija: FE - Fakulteta za elektrotehniko; FKKT - Fakulteta za kemijo in kemijsko tehnologijo
• Status publikacije: Objavljeno
• Različica publikacije: Objavljena publikacija
• Leto izida: 2014
• Št. strani: Str. 11467-11491
• Številčenje: Vol. 14, iss. 7
• PID: 20.500.12556/RUL-130819
• UDK: 681.5:621.38
• ISSN pri članku: 1424-8220
• DOI: 10.3390/s140711467
• COBISS.SI-ID: 10678868
• Datum objave v RUL: 17.09.2021

Gradivo je del revije

• Naslov: Sensors
• Skrajšan naslov: Sensors
• Založnik: MDPI
• ISSN: 1424-8220
• COBISS.SI-ID: 10176278

Licence

• Licenca: CC BY 3.0, Creative Commons Priznanje avtorstva 3.0 Nedoločena
• Povezava: https://creativecommons.org/licenses/by/3.0/deed.sl
• Opis: Dovoljuje kopiranje in razširjanje vsebin v kakršnemkoli mediju in obliki. Dovoljuje remixanje, urejanje, predelava in vključevanje vsebine v lastna dela v vse namene, tudi komercialne. Primerno morate navesti avtorja, povezavo do licence in označiti spremembe, če so kakšne nastale. To lahko storite na kakršenkoli razumen način, vendar ne na način, ki bi namigoval na to, da dajalec licence podpira vas ali vašo uporabo dela. Ne smete uporabiti pravnih določil ali tehničnih ukrepov, ki bi pravno omejili ali onemogočilo druge, da bi storili karkoli, kar licenca dovoli.
• Začetek licenciranja: 01.07.2014

Sekundarni jezik

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: meritve majhnih kapacitivnosti, detekcija par TNT, kemijska modifikacija, senzorji plinov, MEMS senzorji, detekcija sledi par

Projekti

• Financer: ARRS - Agencija za raziskovalno dejavnost Republike Slovenije
• Številka projekta: J7-5497
• Naslov: Selektivni in hiperobčutljivi mikrokapacitivni senzorski sistem za ciljno detekcijo molekul v atmosferi