Оксиды — соединения химических элементов с кислородом, в которых сам кислород связан только с менее электроотрицательными элементами. Поэтому к оксидам относятся почти все соединения химических элементов с кислородом. Оксиды могут вступать в окислительно-восстановительные реакции и таким образом работать в качестве детекторов среды, в которую помещены.
Ныне существует уже не только металлооксидные детекторы, но и целый отряд других, предназначенных для анализа газообразных смесей. Есть, например, перспективные модели для анализа паров пахучих веществ на базе проводящих органических полимеров. Есть семейство сенсоров, основанных на измерении приращения массы, есть оптические волоконные сенсоры, есть и другие. Сегодня созданы уже модели третьего поколения.
Всё это результаты развития нанотехнологий, о которых так много говорят в наши дни и которым в какой-то мере принадлежит будущее современной техники.
«Е-nose» — «Электронный нос»
Создание прибора, распознающего запахи, — задача сугубо нашего времени. Времени быстрого прогресса в области электроники, создания небывалых оптических и акустических устройств. Тут вам и приборы ночного видения, способные видеть в темноте, как совы, и микрофоны, улавливающие звуки лучше любых живых существ, и многие иные диковинки. Немудрено, что проблема создания техники, подобной «обонятельному снаряду», встала перед учёными и инженерами во весь рост.
Главной препоной на начальном этапе создания высокочувствительных сенсоров являлась, как я уже говорил, их низкая избирательность (селективность). Первые модели путались в запахах, не могли чётко разделять их. Новый принцип мультисенсорного анализа дал мощный толчок развитию этой техники. Сегодня уже целый ряд компаний сделали серьёзные заявки на применение разработанных приборов для оценки, например, качества пищевых продуктов, для мониторинга окружающей среды и медицинской (по запаху) диагностики, а также для весьма нетрадиционного использования в криминалистике и в специальной военной технике.
Запах и обоняние всегда были окружены ореолом таинственности. Люди с трудом представляли себе природу химических чувств. А их исследование в течение многих лет проводилось лишь в практических целях. И лишь изредка предпринимались отдельные попытки воспроизвести их искусственным путём.
О линейке запахов и о неподкупности «Е-nose»
Надо признать, что современные технологии, участвовавшие в создании «электронного носа», немало сделали вообще для аналитического приборостроения, обеспечив переход на новый, более высокий уровень. Немудрено, что количество научных коллективов и коммерческих фирм, работающих над проблемами и технологиями в области «электронного носа» и приборостроения вообще, неуклонно растёт.
Каковы же, хотя бы очень кратко, возможные области применения новых разработок? Прежде всего детекторы смогут фиксировать бактерии и компоненты химического оружия. В отличие от собаки, «электронный нос» может точно указать на конкретное вещество. Есть и другие возможности, например, антитеррористического плана — определение наличия взрывчатки на расстоянии. А это верная ловушка для террористов и смертников. «Е-nose» на таможне может служить для поиска оружия и наркотиков, запрещённых препаратов, веществ, загрязняющих воздух, и поможет в решении множества иных задач. Немаловажным является и то, что «Е-nose» неподкупен. Большой интерес к новому направлению проявляют и военные.
Исследователи, занимающиеся решением этих проблем, уверены, что «электронный нос» может превзойти возможности не только человеческого носа, но, возможно, и других биолокаторов.
Как работает «Е-nose»
«Электронный нос» — комплексная система. Проба засасывается воздушным насосом через входной патрубок в нагреваемую кюветную камеру, которая состоит из трёх основных узлов. Первый занят периодическим приёмом пахучих веществ: отбором проб и их обработкой. Второй узел содержит линейку, или матрицу, сенсоров с заданными свойствами. Третий блок — процессорная обработка сигналов матрицы сенсоров с установленной в ней линейкой сенсоров. Исследуемые пахучие вещества взаимодействуют с ними, воссоздавая общий отклик системы. Дальше он анализируется и передаётся на процессорный модуль, а в систему подаются пары промывочного газа (например, спирта), чтобы удалить пахучее вещество из объёма и с поверхности сенсоров. А в их ячейку подаётся газ-носитель, чтобы подготовить прибор к новому измерительному циклу.
