[發明專利]一種測量汞蒸氣的芯片的制備方法及其傳感器的使用方法

有效

• 申請號: 201710770984.5
• 申請日: 2017-08-31
• 公開（公告）號: CN107643228B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 聞心怡;彭曉鈞;蔡如樺;程萍;劉禹希;陳夢珂;章先濤;陳剛
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一九研究所
• 主分類號: G01N5/02
• 分類號: G01N5/02
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務所(普通合伙) 11221
• 代理人: 王衛東

1.一種測量汞蒸氣的芯片的制備方法，其特征在于，其包括如下步驟：

S1：在硅襯底層(1)上沉積Bragg聲學反射層(20)，所述Bragg聲學反射層(20)包括三個層疊設置的層組(200)，所述層組(200)為自上而下的SiO2/Mo雙層薄膜結構；

S2：在所述Bragg聲學反射層(20)上沉積種子層(21)，所述種子層(21)包括層疊的Pt薄膜和Ti薄膜，所述Ti薄膜設于所述Bragg聲學反射層(20)上，所述種子層(21)表面層的結晶取向為(111)取向；

S3：在所述種子層(21)上沉積壓電薄膜層(22)，所述Pt薄膜設于所述壓電薄膜層(22)下；

S4：在所述壓電薄膜層(22)上沉積兩接地電極(30)和兩信號電極(31)；

S5：在其中一所述信號電極(31)上通過離子置換法制備汞可逆吸附薄膜層(4)，所述汞可逆吸附薄膜層(4)為Ni-Au納米薄膜。

2.如權利要求1所述的測量汞蒸氣的芯片的制備方法，其特征在于：S4中還包括在所述壓電薄膜層(22)表面上的預設區域以外的區域形成保護層的步驟。

3.如權利要求1所述的測量汞蒸氣的芯片的制備方法，其特征在于，S5中離子置換法制備所述汞可逆吸附薄膜層(4)具體如下：

將S4中所得樣品放入截留分子量為8000～14000的透析袋中，所述透析袋中注入去離子水，并用透析袋夾將該透析袋的開口夾緊封閉；將透析袋放入容器中，并向該容器中倒入濃度為1.5×10^-4mol/L～2.5×10^-4mol/L的HAuCl₄溶液，直至HAuCl₄溶液浸沒該透析袋頂部，攪拌HAuCl₄溶液，在室溫下反應6～10小時。

4.如權利要求1所述的測量汞蒸氣的芯片的制備方法，其特征在于：所述壓電薄膜層(22)厚度為1-2um。

5.一種測量汞蒸氣的傳感器的使用方法，其特征在于：所述測量汞蒸氣的傳感器包括：

封裝管殼(7)，所述封裝管殼(7)包括中部開設有凹槽(70)的封裝底座(71)和蓋合于所述封裝底座(71)上的封裝頂蓋(72)，所述封裝底座(71)兩側均設有三個端子(73)，所述封裝頂蓋(72)上開設有探測窗口(74)；

一如權利要求1所述的芯片，所述芯片收容于所述凹槽(70)內，所述汞可逆吸附薄膜層(4)位于所述探測窗口(74)正下方；同時，

兩組電極組件(3)的所述接地電極(30)的兩端腳電連接于所述封裝底座(71)相應側的三個所述端子(73)中的兩個上，兩組所述電極組件(3)的所述信號電極(31)分別電連接于所述封裝底座(71)相應側的三個端子(73)中的另一個；

所述測量汞蒸氣的傳感器的使用方法包括如下步驟：

S1：所述傳感器(A)連接到網絡分析儀(B)；

S2：將所述傳感器(A)放入汞蒸氣傳感器標定裝置(C)中測量測量單元信號電極(5)與參考單元信號電極(6)之間的頻率峰值差，以獲得標定擬合曲線；

S3：將所述傳感器(A)放入待測氣體環境中測量所述測量單元信號電極(5)與所述參考單元信號電極(6)之間的頻率峰值差；

S4：利用S2中獲得的標定擬合曲線，結合步驟S3測得的頻率差，使用插值方法計算待測氣體中汞蒸汽濃度。