[發(fā)明專利]基于MEMS技術(shù)的電化學(xué)地震檢波器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110309982.9
• 申請(qǐng)日: 2011-10-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103048680A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳德勇;李光北;何文濤;王軍波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所
• 主分類號(hào): G01V1/18
• 分類號(hào): G01V1/18;B81B7/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周?chē)?guó)城

1.一種基于MEMS技術(shù)的電化學(xué)地震檢波器，其敏感單元密封在盛滿電解質(zhì)溶液(4)的腔體中；其特征是：敏感單元為層狀疊加結(jié)構(gòu)，每一層包括正面的兩對(duì)共面叉指形排列的電極(1a，1b，2a，2b)和背面的多個(gè)溝槽形絕緣流道(3)，上一層的流道(3)緊貼在下一層的電極(1a，1b，2a，2b)上，使電解質(zhì)溶液(4)在電極(1a，1b，2a，2b)表面流動(dòng)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震檢波器，其特征是：所述溝槽形絕緣流道(3)，為一字型，兩端貫通于層狀疊加體兩側(cè)面；每層的多個(gè)絕緣流道(3)之間橫向相互平行，不同層的多個(gè)絕緣流道(3)之間疊加的相互平行。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震檢波器，其特征是：所述敏感元件的每一層為不同的長(zhǎng)度，便于將各層相同的電極(1a，1b，2a，2b)相互連接起來(lái)；電極(1a，1b，2a，2b)，或采用條形結(jié)構(gòu)，多組條形結(jié)構(gòu)增加電極面積，保證地震檢波器的靈敏度；電極(1a，1b，2a，2b)材料為金屬鉑；電解質(zhì)溶液(4)，為碘化鉀和碘單質(zhì)的混合溶液、溴化物和溴單質(zhì)的混合溶液，或包含二價(jià)鐵離子和三價(jià)鐵離子的混合溶液其中之一。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震檢波器，其特征是：敏感單元采用MEMS工藝加工制作，包括步驟：

a)在襯底單晶硅(6)背面用深刻蝕制作多個(gè)平行溝槽后，以熱氧化方法在單晶硅(6)表面生長(zhǎng)氧化硅(9)制作絕緣層(5)；

b)在沒(méi)有多個(gè)平行溝槽的襯底單晶硅(6)正面濺射金屬鉑(10)后，以分層剝離工藝制作兩對(duì)共面叉指形排列的電極(1a，1b，2a，2b)；

c)根據(jù)需要層數(shù)，重復(fù)a)、b)步，加工每一層結(jié)構(gòu)，然后將多層堆疊固接起來(lái)，上一層的溝槽作為下一層電極(1a，1b，2a，2b)的流道(3)，各層相同的電極(1a，1b，2a，2b)間相互電連接，得成品。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地震檢波器，其特征是：所述將多層堆疊固接起來(lái)，是將每層的背面固接在下一層的正面上，使上一層的溝槽作為下一層電極(1a，1b，2a，2b)的流道(3)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的地震檢波器，其特征是：所述固接起來(lái)，是各層之間粘合堆疊，或鍵合堆疊。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的地震檢波器，其特征是：所述襯底，或用玻璃、或用石英。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的地震檢波器，其特征是：工作流程是：

a)在陽(yáng)極(1a，1b)和陰極(2a，2b)之間施加工作電壓(12)，電解質(zhì)溶液(4)中的離子會(huì)在電極(1a，1b，2a，2b)表面發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生電荷交換，從而形成電流；

b)當(dāng)?shù)卣饳z波器受到地震波的振動(dòng)時(shí)，相當(dāng)于受到一個(gè)加速度的作用，電解質(zhì)溶液(4)內(nèi)部產(chǎn)生壓力梯度，改變電解質(zhì)溶液(4)的離子濃度分布和速度場(chǎng)，影響電極(1a，1b，2a，2b)處的反應(yīng)速率，從而使陰極(2a，2b)的輸出電流發(fā)生改變；

c)因?yàn)閮蓪?duì)電極(1a，1b，2a，2b)的對(duì)稱排列，所以兩個(gè)陰極(2a，2b)的電流呈相反變化；

d)將陰極(2a，2b)輸出的電流信號(hào)通過(guò)運(yùn)放(13)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)，結(jié)合電阻(14)實(shí)現(xiàn)放大，再經(jīng)過(guò)減法器(15)差分輸出，通過(guò)檢測(cè)這個(gè)差分輸出，以完成對(duì)地震波的檢測(cè)。