实验课程:实验名称: 实验地点:
学生姓名:学 号:指导教师:(范本)
实验时间:年 月 日
一、实验目的
熟悉电阻型气体传感器结构及工作原理,进行基于聚苯胺敏感薄膜的气体传感器的结构设计、材料制作、材料表征、探测单元制作与测试、实验结果分析,通过该实验获得气体传感器从设计到性能测试完整的实验流程,锻炼同学学习能力、动手能力和分析问题能力。
二、实验内容
1、理解电阻式气体传感器工作原理
2、进行传感器结构设计
3、进行敏感材料的合成与测试
4、开展气体传感器制作
5、器件性能测试与分析讨论
三、实验原理
气体传感器是化学传感器的一大门类,是气体检测系统的核心,通常安装在探测头内。从本质上讲,气体传感器是一种将某种气体体积分数转化成对应电信号的转换器。根据气敏特性来分类,主要分为半导体气体传感器、固体电解质气体传感器、接触燃烧式气体传感器、光学式气体传感器、石英谐振式气体传感器、表面声波气体传感器等。
气体传感器的检测原理一般是利用吸附气体与高分子半导体之间产生电子授受的关系,通过检测相互作用导致的物性变化从而得知检测气体分子存在的信息,大体上可以分为:
(l)气体分子的吸附引起聚合物材料表面电导率变化
(2)p型或n型有机半导体间结特性变化
(3)气体分子反应热引起导电率变化
(4)聚合物表面气体分子吸、脱附引起光学特性变化
(5)伴随气体吸附脱附引起微小量变化
对于电阻型气体传感器,其基本的机理都是气体分子吸附于膜表面并扩散进体内,从而引起膜电导的增加,电导变化量反应了气体的浓度情况。
四、实验器材
电子天平BS2245:北京赛多利斯仪器系统有限公司
KSV5000自组装超薄膜设备:芬兰KSV设备公司
Keithley2700数据采集系统:美国Keithley公司
KW-4A 型匀胶机:Chemat Technologies Inc.
85-2 型恒温磁力热搅拌机:上海司乐仪器公司
优普超纯水制造系统:成都超纯科技有限公司
动态配气装置 北京汇博隆仪器
S-450型扫描电镜:日本日立公司
UV1700紫外一可见分光光度计:北京瑞利分析仪器公司
BSF-GX-2型分流式标准湿度发生器:国家标准物质研究中心、北京耐思达新技术发展公司
五、实验步骤
1、电阻型气体探测器工作原理认识(见三、实验原理)
2、器件结构设计
电阻型气体探测器基于敏感薄膜电阻变化来进行气体浓度测定,因此电阻是探测器件的一个重要参数。叉指电极结构测量出的电导可由下式表示:
其中L和W为叉指电极基底的长度和宽度,N为叉指电极的数目对数,d为两相邻电极之间的间距,σ为薄膜的本征电导率。结合基底尺寸、材料电导率和工艺能力可以设计出结构优化的叉指 结构,获得较显著的电学输出信号。
图1、基于敏感膜的气体传感器结构设计意图
图1为设计的电阻型气体传感器结构,在绝缘衬底上制作叉指电极,然后在叉指电极上制作敏感薄膜,通过测试两个叉指电极间的电学信号,可获得敏感薄膜的电阻信息。设计完成的整个气体
传感器的制作流程示意图如图2所示。
图2、气体传感器制作工艺流程示意图
详细流程可表述为:硅片清洗—硅片表面氧化—溅射生长NiCr合金—溅射生长金—匀胶、显影、曝光、去胶—刻蚀金属层(Kl、硫酸)—中测—划片一测试在器件的制作中,所使用的基片是电阻率为0.7-1cm的n型单晶硅片([100]取向)。其上氧化生长二氧化硅作为绝缘层,然后溅射镍铬合金(200-300 ),以提高金电极的附着性。其后再在镍铬合金上溅射导电的金层(400~500),采用负胶光刻,电极间距和宽度相等,为50μm,整个器件尺寸大小为8*5mm2,该设计由自己完成,工艺由成都亚光电子股份有限公司加工。
3、聚苯胺复合薄膜制备
(1) 基片预处理
本实验采用表面抛光的石英玻片和平面叉指金电极作为成膜基片。将表面抛光的石英基片先后放在:(l)表面活性剂和水的混合液;(2)去离子水;(3)乙醇;(4)丙酮中分别超声清洗0.5h,以除去表面污垢和油溃。然后将清洗过的石英基片放入7:3浓硫酸/过氧化氢溶液及1:1:5氨水/过氧化氢/水溶液中各超声清洗0.5h使得表面清洁,同时通过这一步使基片表面亲水。处理后的石英基片存放在超纯水中待用。
将清洗好的石英基片及平面叉指电极式器件浸入1%PDDA水溶液15min,取出后用去离子水洗涤,再用氮气吹干,此时基片表面呈正电性;再将基片浸入Pss溶液(2mg/inl,盐酸调节PH=1~2)中15min,取出后用去离子水洗涤并吹干,此时基片表面呈负电性。
(2)聚苯胺PANI/TiO2复合薄膜制备方法
对于经过聚电解质(PSS)处理后的基片,聚电解质自组装膜在基片表面引入了极性基团,在聚合反应的开始阶段,基片上-SO-3基团与酸性条件下
苯胺单体和聚苯胺低聚合物上的N+通过静电吸引作用形成离子对,将其吸附在基片表面,形成均匀的聚合中心,进行链生长。同时,混合液中的TiO2
纳米粒子起着原位吸附聚合载体的作用,苯胺单体吸附在TiO2纳米粒子表面,氧化剂(NH4)2S2O8引发单体在TiO2纳米粒子表面进行聚合,这导致了聚合物围绕TiO2粒子的受限生长,从而获得TiO2纳米粒子表面覆盖PANI的复合薄膜。
用移液管取0.2 ml TiO2溶胶,加去离子水稀释至0.lwt%;超声15min备用。室温下,将超声过的TiO2溶胶加入到20mL 2.0mol/L的盐酸溶液中,在适度的搅拌下,将0.1mL苯胺单体加入其中。为了避免苯胺单体快速氧化,边搅拌边将适量的(NH4)2S2O8的盐酸溶液缓慢逐滴滴入到混合液中,体系的颜色由透明逐渐加深,变为浅蓝,最终转变为墨绿色。适度搅拌5min后,用0.45um的有机过滤器过滤。(NH4)2S2O8和苯胺单体物质的量之比为1:1。运用芬兰KSV公司的自组装系统制备HCI掺杂PANI/TIO2自组装纳米复合薄膜。将预处理后的基片浸入到PANI/TiO2滤液中,反应20min,取出基片,在空气中自然晾干后放置在纯净的氮气中保存。
(3)HCI和PTSA掺杂PANI/TiO2复合薄膜制备方法
HCI和对甲苯磺酸(PTSA)是常见的聚苯胺质子酸掺杂剂。HCl掺杂PANI/TiO2复合薄膜制备同前所述。PTSA掺杂PANI/TiO2复合薄膜制备工艺如下:
取1.9g对甲苯磺酸,溶于10ml去离子水中;再配置0.1254g (NH4)2S2O8溶于10ml盐酸溶液中,待用;用移液管取0.2ml TiO2溶胶,加去离子水稀释至0.lwt%;将10ml对甲苯磺酸溶液与TiO2溶胶溶液混合,超声15min备用。室温下,在超声过的对甲苯磺酸溶液和TiO2溶胶混合溶液中,将0.1mL苯胺单体加入其中。为了避免苯胺单体快速氧化,边搅拌边将适量的(NH4)2S2O8的水溶液缓慢逐滴滴入到混合液中,体系的颜色由透明逐渐加深,最终转变为墨绿色。适度搅拌5min后,用0.45um的有机过滤器过滤。(NH4)2S2O8和苯胺单体物质的量之比为1:1。运用芬兰KSV公司的自组装系统制备PTSA掺杂PANI/TiO2自组装纳米复合薄膜。将预处理后的基片浸入到PANI/TiO2滤液中,反应20min,取出基片,在空气中自然晾干后放置在纯净的氮气中保存。
第二篇:研究生实验方案怎么写
硕士研究生开题报告与实验方案的撰写方法
第一部分
一、课题开题报告与研究方案的含义与作用
开题报告,就是当课题方向确定之后,课题负责人在调查研究的基础上撰写的报请上级批准的选题计划。它主要说明这个课题应该进行研究,自己有条件进行研究以及准备如何开展研究等问题,也可以说是对课题的论证和设计。开题报告是提高选题质量和水平的重要环节。
研究方案,就是课题确定之后,研究人员在正式开展研之前制订的整个课题研究的工作计划,它初步规定了课题研究各方面的具体内容和步骤。研究方案对整个研究工作的顺利开展起着关键的作用,尤其是对于我们科研经验较少的人来讲,一个好的方案,可以使我们避免无从下手,或者进行一段时间后不知道下一步干什么的情况,保证整个研究工作有条不紊地进行。可以说,研究方案水平的高低,是一个课题质量与水平的重要反映。
二、写好开题报告和研究方案应做的基础性工作
写好开题报告和研究方案一方面要了解它们的基本结构与写法,但“汝果欲学诗,功夫在诗外”,写好开题报告和研究方案重要还是要做好很多基础性工作。首先,我们要了解别人在这一领域研究的基本情况,研究工作最根本的特点就是要有创造性,熟悉了别人在这方面的研究情况,我们才不会在别人已经研究很多、很成熟的情况下,重复别人走过的路,而会站在别人研究的基础上,从事更高层次、更有价值的东西去研究;其次,我们要掌握与我们课题相关的基础理论知识,理论基础扎实,研究工作才能有一个坚实的基础,否则,没有理论基础,你就很难研究深入进去,很难有真正的创造。因此,我们进行科学研究,一定要多方面地收集资料,要加强理论学习,这样我们写报告和方案的时候,才能更有把握一些,制定出的报告和方案才能更科学、更完善。 第二部分
课题研究方案的结构与写法
课题研究方案主要包括以下几个方面:
课题名称
课题名称就是课题的名字。这看起来是个小问题,但实际上很多人写课题名称时,往往写的不准确、不恰当,从而影响整个课题的形象与质量。这就是平常人们所说的“只会生孩子,不会起名字”。那么,如何给课题起名称呢?
名称要准确、规范。
准确就是课题的名称要把课题研究的问题是什么,研究的对象是什么交待清楚,比如我们现在有一个课题名称叫“佛山市教育现代化进程研究”,这里面研究对象就是佛山市,研究的问题就是教育现代化问题。有时候还要把研究方法写出来,比如鸿业小学的“小学生心理健康教育实验研究”,这里面研究的对象是小学生,而不是中学生或者大学生,研究的问题的心理健康教育,研究的主要方法是实验研究,这就说的很清楚,别人一看就知道这个课题是研究什么。而有些课题名称则起的不是很准确,比如,“学科教学中德育渗透的研究”这个名称,就没有把研究的对象、问题说清楚,你是中学生或者说是小学生、大学生,是所有的学科或者是单指语文、数学等。
再比如,“集中识字口语突破”这个名称,我想,别人只看题目,就无法看出研究的是什么问题,好象是语文,又好象是英语,是中学或者是小学,是小学高年级或者是小学低年级更没办法看出来。后来我看了一下内容,知道是小学英语教学方面研究,我想能不能改为“集中识字口语突破”小学英语教学模式研究。总之,课题的名称一定要和研究的内容相一致,不能太大,也不能太小,要准确地把你研究的对象、问题概括出来。
规范就是所用的词语、句型要规范、科学,似是而非的词不能用,口号式、结论式的句型不要用。因为我们是在进行科学研究,要用科学的、规范的语言去表述我们的思想和观点。这里有一个课题名称叫“培养学生自主学习能力,提高课堂教学效率”,这个题目如果是一篇经验性论文,或
者是一个研究报告,我觉得不错,但作为课题的名称,我认为不是很好,因为课题就是我们要解决的问题,这个问题正在探讨,正开始研究,不能有结论性的口气。
第二,名称要简洁,不能太长。
不管是论文或者课题,名称都不能太长,能不要的字就尽量不要,一般不要超过20个字。这次各个学校课题申报表中,我看名称都比较简洁,我就不再多说了。
(二)课题研究的目的、意义
研究的目的、意义也就是为什么要研究、研究它有什么价值。这一般可以先从现实需要方面去论述,指出现实当中存在这个问题,需要去研究,去解决,本课题的研究有什么实际作用,然后,再写课题的理论和学术价值。这些都要写得具体一点,有针对性一点,不能漫无边际地空喊口号。不要都写成是坚持党教育方针、实施素质教育、提高教育教学质量等一般性的口号。这里我给大家介绍一下我认为写得不错的一份,佛山市三中吴勤老师在课题申请表中对它的课题意义是这样说的:“实施了解3+x方案后,化学学科作为一门选考科目,其教育、教学必将受到一定影响。
如何在当前的形式下进一步提高高中化学教学和教育水平,这是化学工作者所面临的一个急待解决的问题。本课题正是以3+x对高中化学教学的影响为引线,以1999届至于2001届为观察样本,运用观察、统计、访问等现代教育科学研究方法,??研究如何在3+x实施过程中调整教学模式,提高学生综合素质等问题,为在教学改革的新形式下提高高中化学教学水平进行有益的探讨”。这样有针对性地写使别人一看就觉得的确有价值,科学性、实用性比较强。
(三)课题研究的指导思想
指导思想就是在宏观上应坚持什么方向,符合什么要求等,这个方向或要求可以是哲学、政治理论,也可以是政府的教育发展规划,也可以是有关研究问题的指导性意见等。对于范围比较大,时间又很长的课题来讲,大家在总的方面,有了一个比较明确的指导思想,就可以避免出现理论研究中的一些方向性错误。
这里,我给大家介绍一下何老师在《佛山市教育现代化进程》研究方案里写的课题指导思想里的一段话:“这一课题研究要依据党中央和国家要求,依据广东省委政府的决定,依据佛山市委市政府的决定,结合国情、市情和佛山市教育改革与发展的实际,力求揭示佛山市教育现代化进程的规律及表现形式,为佛山市教育现代化实践服务”。
另外,还有一份供大家参考一下,广东省教育科研“九五”规划重点课题《学科教学与素质教育》研究和实验方案里面,课题指导思想这样写:“坚持以马克思主义、毛泽东思想和邓小平理论为指导,从我国经济领域实现“两个转变”和我省2010年基本实现现代化对基础教育的要求出发,针对在中小学学科教学中实施素质教育的有关理论和实践问题,开展全方位的改革实验和理论研究,有效指导广大中小学教师在学科教学中深入教学改革,全面贯彻教育方针,全面提高教育质量,从而推进我省基础教育事业向前发展,为把广东建成教育强省作出贡献”。
(四)课题研究的目标
课题研究的目标也就是课题最后要达到的具体目的,要解决哪些具体问题。相对于目的和指导思想而言,研究目标是比较具体的,不能笼统地讲,必须清楚地写出来。只有目标明确而具体,才能知道工作的具体方向是什么,才知道研究的重点是什么,思路就不会被各种因素所干扰。下面是《学科教学与素质教育》研究实验方案所写的课题研究目标:1、通过实验研究,总结出中小学各学科实施素质教育的特点和规律;2、提出在中小学学科教学中实施素质教育的意见;3、制定中小学各学科教育中实施素质教育的目标和评价方案;4、初步形成素质教育机制下的中小学学科教学基本理论;5、全面提高实验学校学生的素质,促进实验学校教育质量的大面积提高;6、促进实验学校教师素质的提高,造就高水平的科研队伍。
确定课题研究目标时,一方面要考虑课题本身的要求,另一方面要考虑课题组实际的工作条件与工作水平。
五、课题研究的基本内容
我们有了课题的研究目标,就要根据目标来确定我们这个课题具体要研究的内容,相对研究目标
来说,研究内容要更具体、明确。并且一个目标可能要通过几方面的研究内容来实现,他们不一定是一一对应的关系。大家在确定研究内容的时候,往往考虑的不是很具体,写出来的研究内容特别笼统、模糊,把研究的目的、意义当作研究内容,这对我们整个课题研究十分不利。因此,我们要学会把课题进行分解,一点一点地去做。这里给大家举一个例子:广东拾九五”重点课题《初中语文活动课研究和实验》的研究方案指出,本课题研究的中心是,如何科学有序、切实有效的开展初中语文活动课。具体内容包括下列三个方面。
1、根据初中各年级学生的情况和语文教学要求,对初中各年级语文活动课对学生认知领域、情感领域和动作技能领域素质的发展进行详细的目标规定,从而建立初中语文活动类课程的目标体系。
2、根据初中各年级语文活动课目标和语文学科的特点,安排初中各年级语文活动课的内容,内容的安排力求充实、精当、有序,并初步形成一个相对完整的活动课内容体系。
3、根据初中各年级语文活动课目标内容和初中各年级学生的理特点,探索初中语文活动类课程的学习活动方式,确定活动类课程的教学时间、空间及程序,并在此基础上形成多种切实可行的可操作的语文活动教学模式。
六、课题研究的步骤
课题研究的步骤,也就是课题研究在时间和顺序上的安排。研究的步骤要充分考虑研究内容的相互关系和难易程度,一般情况下,都是从基础问题开始,分阶段进行,每个阶段从什么时间开始,至什么时间结束都要有规定。
七、课题研究的方法
教育研究的方法很多,包括历史研究法、调查研究法、实验研究法、比较研究法、理论研究法等。一个大的课题往往需要多种方法,小的课题可能主要是一种方法,但也要利用其它方法。
我们在应用各种方法时,一定要严格按照方法的要求,不能不三不四,凭经验、常识去做。比如,我们要通过调查了解情况,我们如何制订调查表,如何进行分析,不是随随便便发张表,搞一些百分数、平均数就行了。
八、课题研究的成果形式
课题研究的成果形式包括报告、论文、专著、软件、课件等多种形式。课题不同,研究成果的内容、形式也不一样,但不管形式是什么,课题研究必须有成果,否则,就是这个课题就没有完成。
九、课题研究的组织机构和人员分工
在方案中,要写出课题组长、副组长、课题组成员以及分工。课题组组长就是本课题的负责人。一个课题组应该包括三方面的人,一是有权之士,二是有识之士,三是有志之士。有权了课题就可以得到更多的支持,有识了课题质量、水平就会更高,有志了可以不怕辛苦,踏踏实实踏实实去干。课题组的分工必须是要分得明确合理,争取让每个人了解自己工作和责任,不能吃大锅饭。但是在分工的基础上,也要注意全体人员的合作,大家共同研究,共同商讨,克服研究过程中的各种困难和问题。
第三部分
开题报告的结构与写法
开题报告主要包括以下几个方面:
(一)课题名称
(二)课题研究的目的、意义
(三)国内外研究现状、水平和发展趋势(四)课题研究的理论依据(五)课题主要研究内容、方法(六)研究工作的步骤(七)课题参加人员的组成和专长(八)现有基础(九)经费估算(三)国内外研究现状、水平和发展趋势就是本课题有没有人研究,研究达到什么水平、存在什么不足以及正在向什么方向发展等。开题报告写这些内容一方面可以论证本课题研究的地位和价值,另一方面也说明课题研究人员对本课题研究是否有较好的把握。我们进行任何科学研究,必须对该
问题的研究现状有清醒的了解,这在第一部分已经谈到。
(五)课题研究的理论依据
我们现在进行的课题基本上都是应用研究和发展研究,这就要求我们的研究必须有一些基本的理论依据来保证研究的科学性。比如:我们要进行活动课实验研究,我们就必须以课程理论、学习心理理论、教育心理学理论为研究试验的理论依据。我们进行教学模式创新实验,就必须以教学理论、教育实验理论等为理论依据。
(七)课题参加人员的组成和专长
主要看参加人员的整体素质与水平,尤其是课题负责人的水平怎么样。如果参加人员和负责人既没有理论又没有实践经验,这个课题主无法很好地完成,也就无法批准立项。
(八)现有基础
主要是人员基础和物质基矗很多课题对人员和设备方面要求是比较高的,如果基本的研究条件都没有,这个课题同样不能立项。
(九)经费估算
就是课题在哪些方面要用钱,用多少钱,怎么管理等。
研究生开题报告模板
开题报告是由选题者把自己所选的课题的概况(即 开题报告内容 ),向有关专家、学者、科技人员进行陈述。然后由他们对科研课题进行评议。再由科研管理部门综合评议的意见,确定是否批准这一选题。开题报告作为毕业论文答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
论文名称、课题来源、选题依据
论文名称:基于BP神经网络的技术创新预测与评估模型及其应用研究
课题来源:单位自拟课题或政府下达的研究课题
选题依据:
技术创新预测和评估是企业技术创新决策的前提和依据。通过技术创新预测和评估, 可以使企业对未来的技术发展水平及其变化趋势有正确的把握, 从而为企业的技术创新决策提供科学的依据, 以减少技术创新决策过程中的主观性和盲目性。只有在正确把握技术创新发展方向的前提下, 企业的技术创新工作才能沿着正确方向开展,企业产品的市场竞争力才能得到不断加强。在市场竞争日趋激烈的现代商业中, 企业的技术创新决定着企业生存和发展、前途与命运, 为了确保技术创新工作的正确性,企业对技术创新的预测和评估提出了更高的要求。
本课题国内外研究现状及发展趋势
现有的技术创新预测方法可分为趋势外推法、相关分析法和专家预测法三大类。
(1)趋势外推法。
指利用过去和现在的技术、经济信息, 分析技术发展趋势和规律, 在分析判断这些趋势和规律将继续的前提下, 将过去和现在的趋势向未来推演。生长曲线法是趋势外推法中的一种应用较为广泛的技术创新预测方法,美国生物学家和人口统计学家Raymond Pearl提出的Pearl曲线(数学模型为: Y=L∕[1+A?exp(-B、t)] )及英国数学家和统计学家Gompertz提出的Gompertz曲线(数学模型为exp(-B、t))皆属于生长曲线, 其预测值Y为技术性能指标, t为时间自变量, L、A、B皆为常数。Ridenour模型也属于生长曲线预测法, 但它假定新技术的成长速度与熟悉该项技术的人数成正比, 主要适用于新技术、新产品的扩散预测。
(2)相关分析法。
利用一系列条件、参数、因果关系数据和其他信息, 建立预测对象与影响因素的因果关系模型, 预测技术的发展变化。相关分析法认为, 一种技术性能的改进或其应用的扩展是和其他一些已知因素高度相关的, 这样, 通过已知因素的分析就可以对该项技术进行预测。相关分析法主要有以下几种: 导前-滞后相关分析、技术进步与经验积累的相关分析、技术信息与人员数等因素的相关分析及目标与手段的相关分析等方法。
(3)专家预测法。
以专家意见作为信息来源, 通过系统的调查、征询专家的意见, 分析和整理出预测结果。
主要有: 专家个人判断法、专家会议法、头脑风暴法及德尔菲法等, 其中, 德尔菲法吸收了前几种专家预测法的长处, 避免了其缺点, 被认为是技术预测中最有效的专家预测法。
趋势外推法的预测数据只能为纵向数据, 在进行产品技术创新预测时, 只能利用过去的产品技术性能这一个指标来预测它的随时间的发展趋势, 并不涉及影响产品技术创新的科技、经济、产业、市场、社会及政策等多方面因素。在现代商业经济中, 对于产品技术发展的预测不能简单地归结为产品过去技术性能指标按时间的进展来类推, 而应系统综合地考虑现代商业中其他因素对企业产品技术创新的深刻影响。
相关分析法尽管可同时按横向数据和纵向数据来进行预测, 但由于它是利用过去的历史数据中的某些影响产品技术创新的因素求出的具体的回归预测式, 而所得到的回归预测模型往往只能考虑少数几种主要影响因素, 略去了许多未考虑的因素, 所以, 所建模型对实际问题的表达能力也不够准确, 预测结果与实际的符合程度也有较大偏差。专家预测法是一种定性预测方法,依靠的是预测者的知识和经验, 往往带有主观性, 难以满足企业对技术创新预测准确度的要求。
以上这些技术创新预测技术和方法为企业技术创新工作的开展做出了很大的贡献, 为企业技术创新的预测提供了科学的方法论, 但在新的经济和市场环境下, 技术创新预测的方法和技术应有新的丰富和发展, 以克服自身的不足, 更进一步适应时代发展的需要, 为企业的技术创新工作的开展和企业的生存与发展提供先进的基础理论和技术方法。