[實用新型]檢測裝置

有效

• 申請號: 201520669198.2
• 申請日: 2015-08-31
• 公開（公告）號: CN205003048U
• 公開（公告）日: 2016-01-27
• 發明（設計）人: S·洛伊;A·帕加尼
• 申請（專利權）人: 意法半導體股份有限公司
• 主分類號: G01N15/00
• 分類號: G01N15/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 王茂華;董典紅

技術領域

本申請涉及集成檢測裝置，特別是對于包含在氣體中的諸如顆?；蛘甙柗Ｗ拥攘Ｗ拥臋z測器。

背景技術

已知例如用于檢測具有小于預設值的直徑的粒子的粒子檢測器。例如，可獲得用于測量粒子或者顆粒PM的設備。存在于大氣中并且例如由灰塵、煙霧、氣溶膠微滴等等形成的這種微觀粒子可能呈現對健康的威脅并且形成影響氣候變化的環境風險。

為了檢測粒子，一些設備使空氣樣本穿過具有例如由激光器生成的光束的通道，光束通過撞擊包含在空氣中的粒子使其發生散射。沿著散射光的路徑布置的檢測器基于檢測信號測量粒子的直徑，并且對其數量進行計數。

例如，由GrimmAerosolTechnikGmbH&Co.,KG制造的型號為1.108/1.109的設備“PortableLaserAerosolSpectrometerandDustMonitor”是包括將光聚集在檢測器中的反射鏡的便攜式設備(也參見http://www.wmo-gaw-wcc-aerosol-physics.org/files/OPC-Grimm-model--1.108-and-1.109.pdf)。

然而，上述檢測天然濃度的粒子的系統，在相當長的測量時間方面可以得到改善。此外，隨著待檢測的濃度的降低，系統幾乎不可應用，需要更高激光功率，并且由于分立結構而笨重且成本高昂。

由ContecEngineeringSrl制造的另一商業設備“DustMonit”包括受控的容量恒定的泵，其通過輻射對稱的探針吸入空氣并且將其傳送至室內，在室內經運送的粒子由激光束單獨地擊打。正比于其大小的、由每個粒子反射的能量經由光電二極管被檢測并且被計數(也參見http://www.conteng.it/Bollettini/DustMonit_En.pdf)。

上述檢測器具有逐個檢測粒子的缺點，并且因此具有長檢測時間。此外，當粒子沿著連接檢測器和源的線對準時，它引入誤差。

因此期望具有改進的檢測器，其增加檢測效率，具有高靈敏度以及短測量時間、小尺寸及低成本。

實用新型內容

根據本實用新型的實施例，提供了半導體材料的檢測裝置，旨在實現增加檢測效率并具有高靈敏度和短測量時間、小尺寸、低成本的檢測器。

在實踐中，本粒子檢測器包括集成了氣泵的半導體本體，氣泵對諸如空氣等氣體和包含在其中的粒子進行加速，將它們聚集在形成檢測區域的本體腔中，在本體腔中粒子通過由光源發出的光擊打以引起光散射，這經由光檢測器進行檢測。散射光的空間分布與空氣中的粒子大小相關聯，所以從關于光波長的散射的Mie理論開始并且基于粒子的光學性質(折射率和吸收系數；參見，例如，BohrenC.F.andHuffmanD.R.,1983,“AbsorptionandScatteringofLightbySmallParticles”,JohnWiley&Sons,530頁)，通過適當的算法(WiscombeW.J.,1980:“ImprovedMiescatteringalgorithms”,Appl.Opt.,19,pp.1505-1509)，可以計算包含在空氣中的粒子的大小分布。備選地，在對于由例如氡氣發出的阿爾法粒子的檢測器的情況下，粒子檢測器被布置在檢測區域中，并且氣體被加速和/或通過氣泵聚集。

特別地，氣泵可以是離子型的，其中諸如空氣之類的氣體通過例如可能具有尖部的電離柵格的結構被電離，并且接著通過例如適當偏置的柵格的結構被引向檢測區域。備選地，氣泵可以是熱學型的，其具有被配置成在檢測區域的兩個末端之間創建溫度差的結構。

以這種方式，可以提供對于例如PM10(直徑在2.5微米和10微米之間的粒子)、PM2.5(直徑小于2.5微米的粒子)或者甚至更小大小顆粒的顆粒物的檢測器和氡檢測器兩者。

集成了粒子檢測器的半導體本體可以容納用于適配由光源發出的光束的特性(例如，使其展寬)的測微透鏡系統。透鏡系統可以例如通過利用材料的疏水性和/或電潤濕來獲得。備選地，可以預制透鏡并且后續將其放置到位。

備選地，調束系統可以是用于例如光子學或者MOEMS(微光機電系統)的部分的任何已知系統。

根據本實用新型的一個方面，提供一種檢測裝置，其特征在于，包括：半導體材料的本體，具有第一面、第二面和腔；檢測區域，在所述腔中；氣泵，被集成在所述本體中，并被配置成迫使氣體朝向所述檢測區域運動；以及檢測系統，至少部分地被布置在所述檢測區域中。