[发明专利]一种超低浓度快速切换的动态配气系统

权利要求书

1.一种超低浓度快速切换的动态配气系统，包括：液体源或气体源、背景气体、真空发生器、压力和流量控制器、微流控芯片、气化室、混气罐、微流体流量传感器、质量流量控制器、检测室、吹扫装置、传感器、数据收集装置、多个阀门以及用于各部件之间气体传输的管路；微流控芯片出口处设有气化室；背景气体同时接入两个气路，一路用作稀释气，一路用作吹扫气，两路气体的流量均由质量流量控制器控制；背景气体稀释气与气体源或液体源在混气罐内混合均匀成为目标气体；检测室有两个进气口和一个出气口，内部设置有吹扫装置和待研究的传感器，两个进气口分别连接背景气体吹扫气和目标气体两路进气气流，通过对两种气体交替循切换以及控制气流吹扫速度的同时，通过数据采集装置采集数据，从而研究所述传感器的响应和恢复特性。

2.如权利要求1所述的一种超低浓度快速切换的动态配气系统，其特征在于，所述气化室底部有控温芯片和温度传感器，周围有保温隔热层，通过控制加热温度将液体汽化。

3.如权利要求1所述的一种超低浓度快速切换的动态配气系统，其特征在于，所述压力与流量控制器和所述微流体流量传感器之间形成闭环PID控制流量，实现pL/min的小流量连续配气。

4.一种用于超低浓度快速切换动态配气系统的微流控芯片，其特征在于，微流控芯片由聚二甲基硅氧烷（PDMS）层、顶部和底部框架密封组装而成，在聚二甲基硅氧烷（PDMS）型材上加工Y型通道，通道可通入液体和气体。

5.如权利要求4所述的微流控芯片，微流控芯片的PDMS层采用软刻蚀技术和复制成型技术制备，将定制的母板、PDMS弹性体和固化剂混合，然后把混合物倒在图案化的模具上烘烤，最后，将固化的PDMS从母模上剥离。

6.如权利要求5所述的微流控芯片，微流控芯片PDMS层的Y型通道，可控制体积为10^-9～10^-18L气体或液体进入和流出，入口和出口的通道，通过手持打孔器在PDMS层中打出Y型通道并在PDMS层上覆盖聚二甲苯层形成。

7.如权利要求5所述的微流控芯片，微流控芯片的组装是用定制的顶部和底部框架将PDMS层密封，顶部框架有进/出口孔，在进/出口孔处插入小钢管使其与PDMS层的Y型通道连接，小钢管暴露在顶部框架的外面部分与聚乙烯塑管连接，可以通入气体或液体。

8.如权利要求1所述的一种超低浓度快速切换的动态配气系统，其特征在于，对目标气体和背景气吹扫气之间快速循环切换是通过交替循环调节两路进气气路上电磁阀的通断来实现，调节吹扫装置的频率控制气流流向传感器的速度。

9.一种超低浓度快速切换的动态配气方法，由气源气路和背景气路组成；其中，背景气路分为两路，一路被用作稀释气，另一路被用作吹扫气；配气时，用真空发生器将气源气路抽真空，将液体源或者气体源接入气源气路，压力和流量控制器控制液体源或气体源的流量；液体气源从微流控芯片流出进入气化室，在气化室被汽化后进入混气罐与背景气体稀释气混合成为目标气；气体气源则从微流控芯片流出直接进入混气罐与背景气体稀释气混合成为目标气体；检测室有两个进气口、一个出气口，内部设置有吹扫装置和待研究的传感器，两个进气口分别连接背景气吹扫气气流和目标气体气流，通过对目标气体和背景气吹扫气之间快速循环切换以及气流流速控制的同时，通过数据采集装置采集数据，从而研究所述传感器的响应和恢复特性。

10.如权利要求9所述的超低浓度快速切换的动态配气方法，对目标气体和背景气吹扫气之间快速循环切换是通过交替循环调节两路进气气路上电磁阀的通断来实现，调节吹扫装置的频率控制气流流向传感器的速度。