[发明专利]一种太赫兹气体传感器

说明书

技术领域

本发明属于气体检测领域，涉及一种传感器，特别是一种太赫兹气体传感器。

 

背景技术

太赫兹（THz）波是位于微波和远红外线之间的电磁波。近年来，随着超快激光技术的发展，使得太赫兹脉冲的产生有了稳定、可靠的激发光源，使人们能够研究太赫兹。太赫兹在生物医学、安全监测、无损伤探测、天文学、光谱与成像技术以及信息科学等领域有着广泛的应用，太赫兹气体传感器由于是气体检测领域的重要器件，其发展一直备受重视。2011年美国莱斯大学电气和计算机工系的Kimberly S. Reichel等人设计了使用太赫兹波对微流体进行检测的太赫兹微流体传感器，使用的方法是互不影响的双谐振腔，液体在两个腔内流动，根据不同的液体拥有不同折射率对其进行检测，以上的方法都只涉及到微流体的检测，而对于气体的检测并未涉及。

 

发明内容

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供了一种太赫兹气体传感器，这种传感器可以在太赫兹范围内对气体进行检测，不同折射率的气体在其频谱上会出现不同的带阻峰，因此可用于气体检测。

本发明一种太赫兹气体传感器，包括一个第一金属板和一个第二金属板，所述的第一金属板和所述的第二金属板平行设置，所述的第一金属板和所述的第二金属板之间设置有缝隙，在所述的第一金属板的中心设置有一个第一凹槽，所述的第一凹槽沿着所述的第一金属板的长度方向设置，在所述的第二金属板的中心设置有一个第二凹槽，所述的第二凹槽沿着所述的第二金属板的长度方向设置，所述的第一凹槽和所述的第二凹槽相对设置，所述的第一金属板和所述的第二金属板设置在一个方形的箱体中，所述的第一金属板、所述的第二金属板和所述的箱体紧密连接，与所述的第一凹槽和第二凹槽相邻的所述的箱体的两个密封板中分别设置有一个孔，所述的孔和所述的缝隙相连通。

进一步的，所述的第一金属板和第二金属板的材质为铝、铜、银、铁、镍中的任意一种。

进一步的，所述的箱体的密封板的材料为聚乙烯、聚丙烯和聚四氟乙烯等太赫兹透光材料。

进一步的，所述的第一金属板和第二金属板的形状、体积相同，长为20～200mm，宽为4～10mm，高为3～10mm，凹槽与金属板同长，宽为400～1000μm，深为400～1000μm。

进一步的，所述第一金属板和所述的第二金属板间距为0.5～1mm，所述第一金属板和所述的第二金属板的缝隙、第一凹槽和第二凹槽内的媒质为空气或者待检测气体。

进一步的，所述的孔正对所述的凹槽。

进一步的，所述的第一金属板和第二金属板均为立方体状。

具体的，所述的第一金属板、所述的第二金属板和所述的箱体无缝连接。

本发明的两个金属板即第一金属板和第二金属板，以及密封部分即密封板。第一金属板和第二金属板的中心位置分别刻有凹槽，第一金属板和第二金属板保持间距，第一金属板和第二金属板的凹槽相对平行放置，两板间有一定间距，第一金属板和第二金属板用密封板密封，并在密封板两侧留有小孔，形成太赫兹气体传感器。在低阶横电（TE1）模式下，电磁波的偏振方向平行于平行板平面，气体通过密封板上的小孔进入两板之间，对气体进行检测。

本发明在低阶横电（TE1）模式下，该气体传感器可实现气体检测，并且具有较高的敏感性，该气体传感器是通过不同气体对应不同的折射率使得停留在凹槽两内壁间的驻波发生变化，产生了不同的带阻滤波峰实现气体检测。

本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。本发明在太赫兹波段的低阶横电（TE1）模式下的特点如下：

1.结构简单，仅需两刻有凹槽的平行板即可实现滤波效果。

2.灵敏度高，通过实际检测发现其灵敏度每单位折射率可达到380GHz的频率偏移。

3. 通过调节两个平行板的间距可以弥补凹槽的尺寸制作容差，实现设计好的指定带阻峰位置。

因此本发明在结构简单，对气体进行检测的灵敏度高，可通过调节平板间距参数弥补容差等方面具有优势。

附图说明

图1为本发明的一种太赫兹气体传感器的结构示意图； 

图2为本发明的一种太赫兹气体传感器的剖面结果示意图；

d: 第一金属板与第二金属板之间的距离，h:凹槽深度； S:传感器板宽度；H: 传感器板高度； W: 凹槽宽度；Lm: 传感器板长度。

具体实施方式

    以下结合附图和实施例对本发明进行详细说明，本发明并不局限于以下实例。