一种监测可溶性气体种类与含量的传感器及方法与流程

本发明涉及可溶性气体检测，尤其涉及一种监测可溶性气体种类与含量的传感器及方法。

背景技术：

1、现有技术中主要通过气体检测仪对相应的气体进行检测，然而，目前的气体检测仪，选择性差，检测目标单一，往往只能检测一种或少数几种特定的气体，而不能对多种气体进行全面的检测和分析；同时，许多传统的气体检测方法需要借助复杂的仪器设备和专业的操作人员，操作繁琐，不利于现场快速检测和应急处理。

技术实现思路

1、本发明意在提供一种监测可溶性气体种类与含量的传感器及方法，以解决现有技术中存在的不足，本发明要解决的技术问题通过以下技术方案来实现。

2、本发明提供的监测可溶性气体种类与含量的传感器，包括：

3、基底；

4、形成在基底上且覆盖基底的部分上表面的碳纳米管沟道层；

5、形成在碳纳米管沟道层上方中间位置处的ph敏感层；

6、分别形成在碳纳米管沟道层上方两侧位置处的漏极和源极；

7、与漏极连接的漏极连接引线，与源极连接的源极连接引线；

8、封装层，其中，封装层包覆裸露的基底上表面、碳纳米管沟道层的侧壁、裸露的漏极、裸露的源极、部分漏极连接引线和部分源极连接引线。

9、在上述的方案中，传感器的敏感区为ph敏感层上方、包覆裸露的漏极和裸露的源极的封装层限定的区域。

10、在上述的方案中，在分别测定通入待测气体后第一标准ph溶液对应的输出电流ids1和第二标准ph溶液对应的输出电流ids2时，在传感器的敏感区滴加第一标准ph溶液或第二标准ph溶液，将参比电极插入至标准ph溶液中，并对参比电极提供电压vgs，将漏极连接引线连接至电压vds，将源极连接引线接至地。

11、在上述的方案中，参比电极采用的材料为铂、银或氯化银。

12、在上述的方案中，碳纳米管沟道层的厚度为1nm-100nm。

13、在上述的方案中，ph敏感层采用的材料为氧化硅、氧化铪、氧化铝等中的一种或多种氧化物。

14、在上述的方案中，漏极和源极采用的材料为铂、金以及铜中的一种或多种。

15、在上述的方案中，封装层采用的材料为聚对二甲苯或环氧树脂。

16、本发明提供的监测可溶性气体种类与含量的方法，采用如上所述的监测可溶性气体种类与含量的传感器进行监测可溶性气体种类与含量，所述方法包括：

17、分别在两个传感器的敏感区滴入固定量的第一标准ph溶液和第二标准ph溶液；

18、分别在第一标准ph溶液和第二标准ph溶液中通入待测气体，分别测定在通入待测气体后第一标准ph溶液对应的输出电流ids1和第二标准ph溶液对应的输出电流ids2，基于输出电流ids1与输出电流ids2的比值获取待测气体的种类和浓度。

19、在上述的方案中，分别在第一标准ph溶液和第二标准ph溶液中通入待测气体的时间为30s。

20、本发明实施例包括以下优点：

21、本发明实施例提供的监测可溶性气体种类与含量的传感器及方法，提供的传感器能够对可溶性气体检测精度可以达到0.01ppm，检测偏差小于0.1ppm，通过分别在两个传感器的敏感区滴入的第一标准ph溶液和第二标准ph溶液吸收待测气体，并基于第一标准ph溶液和第二标准ph溶液中氢离子浓度发生变化，传感器的敏感区感知氢离子浓度并输出标准ph溶液对应的输出电流，从而，根据第一标准ph溶液对应的输出电流ids1和第二标准ph溶液对应的输出电流ids2的比值获取待测气体的种类和浓度，可以通过2个或多个传感器，同时监测多种气体，具有高度的灵活性和准确性。

技术特征：

1.一种监测可溶性气体种类与含量的传感器，其特征在于，所述传感器包括：

2.根据权利要求1所述的监测可溶性气体种类与含量的传感器，其特征在于，传感器的敏感区为ph敏感层（3）上方、包覆裸露的漏极（41）和裸露的源极（42）的封装层限定的区域。

3.根据权利要求2所述的监测可溶性气体种类与含量的传感器，其特征在于，在分别测定通入待测气体后第一标准ph溶液对应的输出电流ids1和第二标准ph溶液对应的输出电流ids2时，在传感器的敏感区滴加第一标准ph溶液或第二标准ph溶液，将参比电极插入至标准ph溶液中，并对参比电极提供电压vgs，将漏极连接引线（51）连接至电压vds，将源极连接引线（52）接至地。

4.根据权利要求3所述的监测可溶性气体种类与含量的传感器，其特征在于，参比电极采用的材料为铂、银或氯化银。

5.根据权利要求1所述的监测可溶性气体种类与含量的传感器，其特征在于，碳纳米管沟道层（2）的厚度为1nm-100nm。

6.根据权利要求1所述的监测可溶性气体种类与含量的传感器，其特征在于，ph敏感层（3）采用的材料为氧化硅、氧化铪、氧化铝中的一种或多种氧化物。

7.根据权利要求1所述的监测可溶性气体种类与含量的传感器，其特征在于，漏极（41）和源极（42）采用的材料为铂、金以及铜中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的监测可溶性气体种类与含量的传感器，其特征在于，封装层（6）采用的材料为聚对二甲苯或环氧树脂。

9.一种监测可溶性气体种类与含量的方法，采用如权利要求1-8任一项所述的监测可溶性气体种类与含量的传感器进行监测可溶性气体种类与含量，其特征在于，所述方法包括：

10.根据权利要求9所述的监测可溶性气体种类与含量的方法，其特征在于，分别在第一标准ph溶液和第二标准ph溶液中通入待测气体的时间为30s。

技术总结本发明涉及一种监测可溶性气体种类与含量的传感器及方法，属于可溶性气体检测技术领域，所述传感器包括：基底；形成在基底上且覆盖基底的部分上表面的碳纳米管沟道层；形成在碳纳米管沟道层上方中间位置处的pH敏感层；分别形成在碳纳米管沟道层上方两侧位置处的漏极和源极；与漏极连接的漏极连接引线，与源极连接的源极连接引线；封装层，其中，封装层包覆裸露的基底上表面、碳纳米管沟道层的侧壁、裸露的漏极、裸露的源极、部分漏极连接引线和部分源极连接引线。本申请提供的方法，传感器能够对可溶性气体检测精度可以达到0.01ppm，检测偏差小于0.1ppm，可以通过2个或多个传感器，同时监测多种气体，具有高度的灵活性和准确性。技术研发人员：韩杰受保护的技术使用者：苏州烯晶半导体科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25