[發明專利]氣體傳感器

有效

• 申請號: 201510801122.5
• 申請日: 2015-11-19
• 公開（公告）號: CN105606533B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 馬藤·奧爾德森;埃里克·簡·盧思;阿加塔·沙基奇
• 申請（專利權）人: 恩智浦有限公司
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 倪斌

一個例子公開了一種干涉儀設備，包括：具有第一反射率的第一面，具有第二反射率的第二面，位于第一面和第二面之間的空腔，該空腔具有被配置為接收物質的開口，電磁源輸入區域被配置為接收電磁信號；電磁檢測器輸出區域被配置為輸出響應于空腔內的物質而調制的電磁信號。另一個例子公開了一種方法，包括：制造具有第一反射率的第一面，制造具有第二反射率的第二面，該第二面相對于第一面設置，以便形成空腔，制造被配置為接收物質的開口，制造被配置為接收電磁信號的電磁源輸入區域；制造被配置為輸出響應于空腔內的物質而調制的電磁信號的電磁檢測器輸出區域。

技術領域

本發明涉及用于制造氣體傳感器的系統、方法、裝置、設備和物品。

背景技術

環境氣體傳感器測量各個環境的氣體濃度。環境氣體傳感器的一個例子是測量空氣中的氣體濃度的非色散紅外線(NDIR)氣體傳感器。紅外線光源的光穿過包含需被測量氣體混合物的管道。

依靠需被測量的氣體種類的濃度，紅外線光在穿過該管道時被部分吸收。在該管的末端，濾光器除去剩余光的每個波長，除了被選定的氣體種類吸收的那個波長。濾光后，檢測器讀取剩余光的量。非分散型紅外線傳感器的濾波器需要適應于被測量的氣體的波長。

非分散型紅外線傳感器能用很高的靈敏度來測量氣體濃度。然而，這樣的非分散型紅外線傳感器也趨向于較大尺寸，一般約為幾厘米，這是由于需要長光程以達到這些靈敏度。這就阻礙了進一步的小型化和集成化，例如，應用在移動設備中。

環境氣體傳感器的另一個例子是導熱率(TC)氣體傳感器，又名熱絲檢測器。導熱率(TC)傳感器是依據各氣體具有不同導熱能力的原理進行操作的。利用該特性能測量具有不同導熱率的氣體組成的混合物中的氣體濃度。這些傳感器的一個舉例配置包括加熱元件、傳感元件，雖然該加熱和傳感元件可以是同一個。傳感器包括鉑或者鎢的細絲，該細絲與氣體接觸，并由電流加熱。

發明內容

舉例實施例的環境傳感器具有相比于非分散型紅外線(NDIR)傳感器減少的長度和相比于熱導率傳感器增加的靈敏度，下面將詳細討論。在一些例子中，環境傳感器設備的尺寸可以從非分散型紅外線傳感器的厘米規模減少到CMOS晶圓的微米規模。

在一個舉例的實施例中，環境傳感器包括結合了單獨的非分散型紅外線光程和單獨的濾光器到一個元件的光學元件。該單一元件是具有接觸到被測量氣體的空腔的法布里-珀羅(Fabry-Perot)校準具/干涉儀(FPE)。在一個例子中，這實現了FPE的高的環境物質(例如氣體)的靈敏性，但是使用了比非分散型紅外線傳感器更小的封裝尺寸。這個單一元件組合替換了NDIR的長管道和單獨的濾光器。

說明書中定義了標準具是干涉儀的一種，其中該標準具的反射面之間有固定距離，而干涉儀的反射面之間也有固定的或者可調的距離。舉例的實施例中包括干涉儀設備和標準具設備。

在一個舉例的實施例中，法布里-珀羅干涉儀或標準具由具有兩個反射面的透明板或者二個平行的高反射鏡組成。在這樣的舉例的實施例中，使用透明板或者二個反射面的結構是標準具，兩個平行的高反射鏡做成干涉儀。在舉例的實施例中，法布里-珀羅干涉儀是一對兩個部分反射玻璃光學平面，該兩個平面相距幾微米到幾厘米，它們互相用反射面互相面對。在另一個實施例中，法布里-珀羅標準具使用具有二個平行的反射面的單一板。

在一個舉例的實施例中，提供了一種干涉儀設備，包括：具有第一反射率的第一面；具有第二反射率的第二面；空腔，該空腔在干涉儀內并被安排在第一面和第二面之間，該空腔具有開口，該開口被配置為接收物質；電磁源輸入區域，被配置為接收電磁信號；和電磁檢測器輸出區域，被配置為輸出響應于所述空腔內物質而調制的電磁信號。

在一個舉例的實施例中，所述第一面、第二面和空腔形成法布里-珀羅標準具。

在一個舉例的實施例中，所述電磁源輸入區域和檢測器輸出區域位于干涉儀的相對的兩個面上。