[发明专利]一种气体的检测方法及其专用传感器阵列

权利要求书

1.利用气体传感器阵列检测气体的方法，包括如下步骤：

所述气体传感器阵列包括等离子体发生器和传感器阵列芯片；

所述等离子体发生器的一端连通有一三通管，所述三通管中剩余的两通分别作为样品气体入口和载气入口，所述等离子发生器的另一端通过气体管路将气体通至所述传感器阵列芯片的表面；

所述传感器阵列芯片由一可控温度的惰性芯片和设于其表面的若干个传感单元构成的阵列组成，每个传感单元上负载有不同的纳米催化材料；

所述纳米催化材料为下述1)或2)：

1)金属氧化物纳米材料，具体为纳米MgO、纳米ZnO或纳米TiO₂；

2)金属掺杂的金属氧化物纳米材料，具体为10％Fe/ZnO、10％Fe/SiO₂、10％Ag/ZnO、10％Mn/ZnO、5％Ag/TiO₂、10％Co/TiO₂、3.18％Ag/MgO、10％Co/ZnO、5％Fe/TiO₂、10％Au/TiO₂、10％Au/ZnO、10％Ag/TiO₂或5％Pt/TiO₂；

3)金属掺杂的非金属氧化物纳米材料，具体可为0.5％Mn/SiO₂、3％Mn/SiO₂、6％Mn/SiO₂或10％Mn/SiO₂；

所述等离子体发生器为管线式电极结构，它包括一管状绝缘介质和与其连接的电极对，在所述管状绝缘介质的外壁包裹有片状金属电极，与沿长度方向插入所述管状绝缘介质内部的金属棒状电极构成所述电极对；

(1)标准图谱的建立：将若干已知气体样品分别和载气混合后输送至所述等离子发生器中，经所述等离子发生器活化的混合气体输送至所述传感器阵列芯片的表面，经催化氧化后产生化学发光，将光信号转变为电信号，记录各个特征信号，得若干所述已知气体样品的特征图谱；

(2)样品气体的检测：将待测样品气体和载气混合后输送至所述等离子发生器中，经所述等离子发生器活化的混合气体输送至所述传感器阵列芯片的表面，经催化氧化后产生化学发光，将光信号转变为电信号，记录各个特征信号，采用线性判别分析法或主成分分析法对所述特征信号进行模式识别分析，并与所述已知气体样品的特征图谱进行对比，通过聚类分析，即可对所述待测样品气体进行识别；

所述待测样品气体或所述已知气体样品的进样量为5μL～1mL；

所述待测样品气体为人体正常呼吸气、C₂H₂、C₃H₈、CH₄、C₂H₄和CO中的至少一种；

所述已知气体样品为CO、C₂H₂、C₃H₈、CH₄、C₂H₄和人体正常呼吸气中的任一种；

所述载气为氦气、氮气和空气中的任一种，其流速为40～300mL/min；

所述催化氧化的温度为20～100℃。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述管状绝缘介质材质为石英、玻璃或聚合物材料，直径为5～10mm，壁厚为2～3mm；

所述片状金属电极为铜片或铝片；

所述棒状金属电极为铜棒或不锈钢棒；

所述三通管和所述气体管路的材质为聚四氟乙烯，直径为3mm～6mm；

所述可控温度的惰性芯片为陶瓷加热片，所述阵列为m×n，m或n为正整数，每个所述传感单元的直径为1mm～3mm。

3.根据权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于：所述等离子发生器的施加电压为交流电压，电压为1～10kV，频率为5～30kHz，功率为5～35W。