[發明專利]氫傳感器及其生產方法、測量裝置、和氫濃度的測量方法

在審

• 申請號: 202010566076.6
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN112114005A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: M·維恩耐克
• 申請（專利權）人: 萬騰榮有限公司
• 主分類號: G01N27/12
• 分類號: G01N27/12
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

1.一種用于測量環境(4)中的氫濃度的氫傳感器(8)，其包括基材(10)，在所述基材上在與所述環境連通的傳感器區域(12)中施加有作為薄膜的吸氫傳感器介質(14)，其中所述傳感器介質(14)取決于所述傳感器介質(14)中的氫濃度而改變其體積，并且所述體積的變化引起所述基材(10)中由所述傳感器介質(14)引入的機械應變的變化，其特征在于，所述基材(10)的至少所述傳感器區域(12)內是壓阻半導體。

2.根據權利要求1所述的氫傳感器(8)，其特征在于，所述傳感器介質(14)是金屬或金屬合金。

3.根據權利要求1或2所述的氫傳感器(8)，其特征在于，所述傳感器介質(14)包括鈀、釔、鈧、鑭系元素、錒系元素、氧化鎢和/或氧化釩。

4.根據權利要求1或2所述的氫傳感器(8)，其特征在于，所述傳感器介質(14)是鈀合金，或者包含一種或多種以下材料的混合物、合金或化合物：鈀、釔、鈧、鑭系元素、錒系元素、氧化鎢和氧化釩。

5.根據權利要求1或2所述的氫傳感器(8)，其特征在于，所述傳感器介質(14)是由鈀和金構成的合金(Pd_xAu_y合金)或者由鈀和鎳構成的合金(Pd_xNi_y合金)。

6.根據權利要求5所述的氫傳感器(8)，其特征在于，金或鎳的部分處于0.5at％和50at％之間(Pd_0.5Au_99.5合金至Pd₅₀Au₅₀合金，或Pd_0.5Ni_99.5合金至Pd₅₀Ni₅₀合金)。

7.根據權利要求1所述的氫傳感器(8)，其特征在于，所述傳感器介質(14)是膜厚度(d)小于500nm的薄膜。

8.根據權利要求7所述的氫傳感器(8)，其特征在于，所述膜厚度(d)在5nm和100nm之間。

9.根據權利要求8所述的氫傳感器(8)，其特征在于，所述膜厚度(d)在5nm和20nm之間。

10.根據權利要求1所述的氫傳感器(8)，其特征在于，所述傳感器介質(14)是通過濺射沉積制成的薄膜。

11.一種用于測量環境(4)中的氫濃度的測量裝置(2)，其特征在于，其包括測量單元(6)，和根據權利要求1所述的氫傳感器(8)，所述氫傳感器的傳感器介質(14)與所述環境(4)連通，其中將所述測量單元(6)構造成測量基材(10)的傳感器區域(12)內的歐姆電阻，并且由測量的歐姆電阻的值確定所述環境(4)中的氫濃度。

12.一種根據權利要求1所述的氫傳感器(8)的生產方法，其特征在于，借助于濺射沉積或通過物理氣相沉積在所述基材(10)上沉積作為薄膜的所述傳感器介質(14)。

13.一種用于測量環境(4)中的氫濃度的方法，其特征在于以下步驟：

-將吸氫傳感器介質(14)暴露于所述環境(4)，其中在基材(10)的傳感器區域(12)中施加有作為薄膜的所述傳感器介質(14)，并且所述基材(10)的至少所述傳感器區域(12)內是壓阻半導體，

-測量所述基材(10)的所述傳感器區域(12)內的歐姆電阻，

-從測量的歐姆電阻的值確定所述環境(4)中的氫濃度。