[发明专利]多孔硅气体检测装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及气体传感器领域，尤其涉及一种多孔硅气体检测装置。

【背景技术】

环境有害气体主要包括大气污染气体和室内有害气体。大气污染气体主要指硫氧化物、氮氧化物和一氧化碳等工业废气，以及汽车尾气中的多种芳烃和碳氢等有机污染气体，如苯、甲苯和二甲苯等。室内有害气体是由建筑、装饰和家具造成的，其中危及人们身体健康的主要有甲醛、苯系物、氨气等有害气体。环境有害气体严重影响民众的健康和居住的环境，随着人们环保意识的提高及科学的进步，环境空气质量的检测问题日益引起重视。

传统检测有害气体的方法主要是仪器法，如气相色谱法、分光光度法、荧光光度法、光干涉法等。传统的有害气体检测方法需要借助于大型分析仪器或昂贵而复杂的在线监测系统，成本高，耗时长，难以大规模应用。

【发明内容】

鉴于此，有必要提供一种快速、简易的检测环境有害气体的多孔硅气体检测装置。

一种多孔硅气体检测装置，包括多孔硅微腔晶体、测试腔、光纤光谱仪和电信号检测系统，所述测试腔与所述多孔硅微腔晶体密封配合连接，所述多孔硅微腔晶体表面露于所述测试腔的内部空腔，所述光纤光谱仪用于检测并记录所述多孔硅微腔晶体的光学信号，所述电信号检测系统与所述多孔硅微腔晶体连接用于检测并记录所述多孔硅微腔晶体的电信号。

优选的，所述多孔硅微腔晶体经过表面修饰处理，所述表面修饰包括快速退火氧化、臭氧氧化、烷基化修饰、硅烷化修饰和二次修饰。

优选的，所述测试腔为一缺少底面的方体或柱状空腔结构。

优选的，所述测试腔的腔体为透明材料制作，所述透明材料为聚二甲基硅氧烷、普通玻璃、石英玻璃或有机玻璃。

优选的，所述测试腔设有进气孔和出气孔，所述进气孔和出气孔位于所述测试腔的腔体上表面或侧面。

优选的，所述光纤光谱仪包括光谱仪和反射式光纤探头，所述反射式光纤探头位于所述测试腔外或伸入到所述测试腔内部。

优选的，所述电信号检测系统与所述多孔硅微腔晶体通过导电极构成回路连接。

优选的，所述光学信号为折射率、光致发光、双折射或光波导；所述电信号为电导或电容。

一种多孔硅气体检测装置，包括至少两个子检测装置，所述子检测装置之间通过导气管相通，所述子检测装置包括多孔硅微腔晶体、测试腔、光纤光谱仪和电信号检测系统，所述测试腔与所述多孔硅微腔晶体密封配合连接，所述多孔硅微腔晶体表面露于所述测试腔的内部空腔，所述光纤光谱仪用于检测并记录所述多孔硅微腔晶体的光学信号，所述电信号检测系统与所述多孔硅微腔晶体连接用于检测并记录所述多孔硅微腔晶体的电信号。

优选的，第一个子检测装置设有进气孔，最末子检测装置设有出气孔。

优选的，所述多孔硅微腔晶体经过表面修饰处理，所述表面修饰包括快速退火氧化、臭氧氧化、烷基化修饰、硅烷化修饰和二次修饰；所述测试腔为一缺少底面的方体或柱状空腔结构，所述测试腔的腔体为透明材料制作，所述透明材料为聚二甲基硅氧烷、普通玻璃、石英玻璃或有机玻璃。

优选的，所述光纤光谱仪包括光谱仪和反射式光纤探头，所述反射式光纤探头位于所述测试腔外或伸入到所述测试腔内部；所述电信号检测系统与所述多孔硅微腔晶体通过导电极构成回路连接；所述光学信号为折射率、光致发光、双折射或光波导；所述电信号为电导或电容。

采用测试腔与单晶硅直接组成测试腔体，无需复杂加工过程，易于实现，价格低廉，便于推广应用；同时，通过多孔硅微腔的表面功能化修饰，并将多孔硅光学信号和电学信号检测结合起来实现对有害气体的同步检测，再进行多参数的集成分析，快速且准确度高；将单个的检测装置进行串联，可以实现同步检测混合气体中的不同组分，检测系统灵敏度、准确性更好，应用范围更广。

【附图说明】

图1为电化学刻蚀制备多孔硅微腔晶体的装置图。

图2为连接有导线的多孔硅微腔晶体结构示意图。

图3为测试腔结构示意图。

图4为多孔硅气体检测装置结构示意图。

图5为多孔硅气体检测装置的串联集成示意图。

【具体实施方式】