986 7.3.3质量敏感型有毒有害气体传感器研究 电子科技大学敏感材料与传廊器课程组制作
电子科技大学 敏感材料与传感器 课程组 制作 7.3.3 质量敏感型有毒有害气体传感器研究
986 主要内容 一、概述 二、HBA聚合物SAW传感器制备与气敏特性 三、集成式SAW传感器构建 四、结论 电子科技大学敏感材料与传廊器课程组制作
电子科技大学 敏感材料与传感器 课程组 制作 主 要 内 容 一、概述 二、HBA聚合物SAW传感器制备与气敏特性 三、集成式SAW传感器构建 四、结论
概述 1.1有毒有害气体检测的必要性 臭死了」 毒剂 爆炸物 有机硫 对痕量有毒有害气体的检测势在必行！！ 气体传感器是有毒有害气体的检测的关键部分 电子科技大学 敏席材料与传廊器课程组 制作
电子科技大学 敏感材料与传感器 课程组 制作 一、概述 1.1 有毒有害气体检测的必要性 对痕量有毒有害气体的检测势在必行！！ 气体传感器是有毒有害气体的检测的关键部分 毒剂 爆炸物 有机硫
概述 986 1.2典型气体传感器 Gf 聚合物 。半导体气体传感器 n 接触燃烧式气体传感器 p-Si 。电化学式气体传感器 工作地整对性电餐 红外吸收型气体传感器 s考光甲抗特正吸 速片收滤液片 声波气体传感器(QCM SAW) 红外 光西 探测光 国际理论化学与应用化学学会(IUPAC)将其归类于质量敏感型传感器 电子科技大学敏席材料与传廊器课程组 制
电子科技大学 敏感材料与传感器 课程组 制作 1.2 典型气体传感器 ❖ 半导体气体传感器 ❖ 接触燃烧式气体传感器 ❖ 电化学式气体传感器 ❖ 红外吸收型气体传感器 ❖ 声波气体传感器（QCM SAW） ❖ … … 国际理论化学与应用化学学会（IUPAC）将其归类于质量敏感型传感器 一、概述
概述 1.3声波质量敏感型传感器 声波传感器是以压电晶振为换能器，进行物理、化学和生物的性质或成份检测、并 将声波信号转换成电信号的装置。具有体积小、灵敏度高、抗干扰能力强等优点。 声波传感器 两对负载在晶片表面的 对负载在晶片两面的 叉指电极组成 金属激励电极组成 声表面波 体声波 SAW FPW… QCM 声表面波 石英晶体微天平 SAW (Surface acoustic wave) QCM (Quartz Crystal Microbalance) 电子科技大学敏感材料与传廊器课程组 制作
电子科技大学 敏感材料与传感器 课程组 制作 声波传感器是以压电晶振为换能器，进行物理、化学和生物的性质或成份检测、并 将声波信号转换成电信号的装置。具有体积小、灵敏度高、抗干扰能力强等优点。 声波传感器 声表面波 SAW FPW… 体声波 QCM 一对负载在晶片两面的 金属激励电极组成 石英晶体微天平 QCM（Quartz Crystal Microbalance） 两对负载在晶片表面的 叉指电极组成 声表面波 SAW（Surface acoustic wave） 1.3 声波质量敏感型传感器 一、概述
概述 986 1.4质量敏感型气体传感器的发展与现状 时间 作者 发展 19世纪末 Rayleigh 发现在固体表面传播的声波，即表面声波 1965年 White等 发明能在压电晶体表面上激励表面波的金属叉指换能器(DT) 1979年 Wohltjen等 实现了第一只延迟线型SAW传感器，并用于探测化学蒸汽 1986年 Kowalski等 首次研究聚合物作为敏感膜的QCM气体传感器阵列 1986年 Grate等 首次运用模式识别结合SAW传感器阵列实现蒸汽的识别 电子科技大学敏感材料与传廊器课程组 制作
电子科技大学 敏感材料与传感器 课程组 制作 1.4 质量敏感型气体传感器的发展与现状 时间 作者 发展 19世纪末 Rayleigh 发现在固体表面传播的声波,即表面声波 1965年 White等 发明能在压电晶体表面上激励表面波的金属叉指换能器（IDT） 1979年 Wohltjen等 实现了第一只延迟线型SAW传感器，并用于探测化学蒸汽 1986年 Kowalski等 首次研究聚合物作为敏感膜的QCM气体传感器阵列 1986年 … Grate等 首次运用模式识别结合SAW传感器阵列实现蒸汽的识别 一、概述
概述 好 986 1.4质量敏感型气体传感器的发展与现状 国外： 国内： 德国HKR Sensorsystem、RST Rostoch; 。电子科技大学 ÷法国Alpha MOS; 浙江大学 瑞士Applied Sensor; 中船重工声学所 英国Marconi Applied Technologies 北京防化研究院 美国的海军实验室(NRL) 北京防化指挥工程学院… SAW成气体传的器 The AFL SAseresr 电子科技大学敏席材料与传核器课程组 制作
电子科技大学 敏感材料与传感器 课程组 制作 国内： ❖ 电子科技大学 ❖ 浙江大学 ❖ 中船重工声学所 ❖ 北京防化研究院 ❖ 北京防化指挥工程学院… 国外： ❖ 德国HKR Sensorsystem、RST Rostoch; ❖ 法国Alpha MOS; ❖ 瑞士Applied Sensor; ❖ 英国Marconi Applied Technologies ❖ 美国的海军实验室（NRL） … 1.4 质量敏感型气体传感器的发展与现状 一、概述
概述 1.5质量敏感型传感器工作原理 >QCM ·利用石英晶体的压电效应，将晶体电极表面质量变化转化为晶体振荡电路输出电信号的 频率变化，进而通过辅助获得高精度数据； 。 测量精度可达纳克级，理论上可测的质量变化相当于单分子层或原子层的几分之一 2f2△m Sauerbrey公式 Af--A() 2fp△h (Pg4)1 △f~△m~△h 电子科技大学敏感材料与传廊器课程组 制作
电子科技大学 敏感材料与传感器 课程组 制作 1.5 质量敏感型传感器工作原理 ➢ QCM • 利用石英晶体的压电效应，将晶体电极表面质量变化转化为晶体振荡电路输出电信号的 频率变化，进而通过辅助获得高精度数据； • 测量精度可达纳克级，理论上可测的质量变化相当于单分子层或原子层的几分之一 Sauerbrey公式 一、概述
概述 SAW 利用半导体平面工艺在压电材料基片表面制作DT,在IDT电极两端加入高频电信号，压电材 料的表面产生机械振动并同时激发出与外加电信号频率相同的表面声波 Electrode (Transducera) 质量载荷效应 粘弹效应 声电效应 △V 2 △(hG 12 0 60 0 wa8e8rno 当只考虑质量效应时： △f△m 当器件涂覆敏感膜时，由敏感膜质量引起的频率变化△「s和气体吸附在敏感膜上引起的频率 变化△fv之间的关系为： Mf,= m 电子科技大学敏感材料与传廊器课程组 制作
电子科技大学 敏感材料与传感器 课程组 制作 当只考虑质量效应时： f～m 当器件涂覆敏感膜时，由敏感膜质量引起的频率变化Δfs和气体吸附在敏感膜上引起的频率 变化Δfv 之间的关系为： v s f m m f s v = ➢ SAW 利用半导体平面工艺在压电材料基片表面制作IDT, 在IDT电极两端加入高频电信号，压电材 料的表面产生机械振动并同时激发出与外加电信号频率相同的表面声波 质量载荷效应 粘弹效应 声电效应 + = − + − 2 0 2 0 2 0 2 0 2 2 0 0 m 0 0 2 v C K (hG ) v f ) 4c A m c f ( v v = 一、概述
概述 986 1.6研究思路 其他物质 待检痕量组分(s20ppb 甚至≤100ppt) 高灵敏 高选择 快响应 敏感薄膜 小型化 换能器 气体传感器工作原理示意图 电子科技大学敏席材料与传核器课程组制作
电子科技大学 敏感材料与传感器 课程组 制作 1.6 研究思路 一、概述