[實(shí)用新型]一種金剛石薄膜深海溫度傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721322903.7
• 申請(qǐng)日: 2017-10-16
• 公開（公告）號(hào): CN207502079U
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭風(fēng)祥;蓋志剛;張濤;張妹;邱慧敏;李恒;李正軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東省科學(xué)院海洋儀器儀表研究所
• 主分類號(hào): G01K13/02
• 分類號(hào): G01K13/02
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務(wù)所(普通合伙) 37247
• 代理人: 劉娜;李新欣

本實(shí)用新型公開了一種金剛石薄膜深海溫度傳感器，包括一端密封的筒狀金屬耐壓外殼，所述金屬耐壓外殼內(nèi)縱向設(shè)有片狀金剛石基底，所述金剛石基底一側(cè)設(shè)有溫度響應(yīng)元件，所述溫度響應(yīng)元件為雙螺旋線狀結(jié)構(gòu)，所述溫度響應(yīng)元件兩端設(shè)有與外部信號(hào)采集電路連接的引線，所述溫度響應(yīng)元件和引線表面覆蓋有陶瓷或類金剛石絕緣層，所述陶瓷或類金剛石絕緣層與金屬耐壓外殼接觸；所述溫度響應(yīng)元件為硼摻雜金剛石薄膜材料，同時(shí)公開了該溫度傳感器的制備方法，本實(shí)用新型所公開的深海溫度傳感器響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、不受外界海水壓力的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種深海溫度傳感器，特別涉及一種金剛石薄膜深海溫度傳感器。

背景技術(shù)

深海水域海水溫度的快速測(cè)量，是表征海水水團(tuán)邊界，反映水體動(dòng)力現(xiàn)象的重要參數(shù)。深海溫度傳感器也是探索、研究深海黑煙囪等高溫?zé)嵋夯顒?dòng)區(qū)的重要手段。現(xiàn)有的海洋用溫度傳感器響應(yīng)速度慢，對(duì)海水溫度的快速變化難以測(cè)量。

現(xiàn)階段，通用的海洋溫度傳感器采用鉑電阻作為溫度響應(yīng)元件，利用氧化鋁、氮化鋁等陶瓷材料作為基底，溫度響應(yīng)元件裸露或者利用玻璃等進(jìn)行絕緣封裝，與外殼、溫度響應(yīng)元件等金屬材料相比這些材料的熱導(dǎo)率低，比熱容高，將降低溫度響應(yīng)元件的響應(yīng)速度。海鳥SBE39plus溫度傳感器，在深海使用時(shí)，需要鈦合金外殼保護(hù)，其溫度響應(yīng)常數(shù)高達(dá)25秒。專利[申請(qǐng)?zhí)枺篊N200920164155.3]涉及一種利用蜂窩狀保護(hù)管結(jié)合片狀鉑電阻的快速響應(yīng)溫度傳感器。專利[申請(qǐng)?zhí)枺篊N200420055437.7]涉及一種絕緣隔板，固定并防止溫度響應(yīng)元件變形，但是該方式降低了傳感器的響應(yīng)速度。

實(shí)用新型內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種金剛石薄膜深海溫度傳感器及其制備方法，以達(dá)到響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、不受外界海水壓力影響的目的。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種金剛石薄膜深海溫度傳感器，包括一端密封的筒狀金屬耐壓外殼，所述金屬耐壓外殼內(nèi)縱向設(shè)有片狀金剛石基底，所述金剛石基底一側(cè)設(shè)有溫度響應(yīng)元件，所述溫度響應(yīng)元件為雙螺旋線狀結(jié)構(gòu)，所述溫度響應(yīng)元件兩端設(shè)有與外部信號(hào)采集電路連接的引線，所述溫度響應(yīng)元件和引線表面覆蓋有陶瓷或類金剛石絕緣層，所述陶瓷或類金剛石絕緣層與金屬耐壓外殼接觸；所述溫度響應(yīng)元件為硼摻雜金剛石薄膜材料。

上述方案中，所述金剛石基底的厚度為毫米級(jí)別。

上述方案中，所述溫度響應(yīng)元件薄膜中硼的摻雜濃度范圍為0～5at.％。

上述方案中，所述金剛石基底材料為本征單晶金剛石、多晶微晶金剛石、超細(xì)納米晶本征金剛石、本征金剛石/碳化硅復(fù)合膜、摻雜金剛石/氮化鋁膜中的一種或者幾種的復(fù)合薄膜或者多層膜結(jié)構(gòu)。

上述方案中，所述金剛石基底為金剛石薄膜晶粒尺寸為100納米～100微米的多晶及2～5nm的超細(xì)納米晶金剛石薄膜。

上述方案中，所述金剛石基底的兩側(cè)邊與金屬耐壓外殼的內(nèi)壁固定連接。

一種金剛石薄膜深海溫度傳感器的制備方法，包括如下步驟：

(1)利用化學(xué)氣相沉積技術(shù)制備金剛石基底；

(2)利用化學(xué)氣相沉積技術(shù)制備硼摻雜金剛石溫度響應(yīng)元件；

(3)利用磁控濺射技術(shù)依次制備引線、陶瓷或類金剛石絕緣層，通過陶瓷或類金剛石絕緣層將溫度響應(yīng)元件和引線密封，僅預(yù)留引線與測(cè)量電路的焊接位置，使陶瓷或類金剛石絕緣層與金屬耐壓外殼接觸。