[發明專利]一種集成氣體吸附薄膜與紅外表面等離子器件用于氣體傳感的方法及傳感器

在審

• 申請號: 202011011879.1
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112345480A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 牟笑靜;周鴻;李東曉;惠新丹
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N21/3504
• 分類號: G01N21/3504;G01N21/63;G01N21/01;G01N1/40
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

1.一種集成氣體吸附薄膜與紅外表面等離子器件用于氣體傳感的方法，其特征在于，所述方法是在氣體傳感器的氣腔中設置氣體吸附薄膜與紅外表面等離子器件集成結構，所述氣體吸附薄膜與紅外表面等離子器件集成結構包括氣體吸附薄膜和紅外表面等離子器件，所述紅外表面等離子器件包括人工超表面結構和作為紅外窗口和支撐的基底，所述氣體吸附薄膜制作在人工超表面結構之上；氣體進入氣腔并流過氣體吸附薄膜與紅外表面等離子器件集成結構時，被氣體吸附薄膜吸附和濃縮，通過紅外表面等離子體器件激發表面等離子體場感應吸附薄膜的變化，紅外探測器探測紅外光通過紅外表面等離子器件的光吸收變化信息，從而得到氣體的濃度信息。

2.一種氣體傳感器，實現權利要求1所述的方法，其包括氣腔以及裝于氣腔外側的紅外光源和紅外探測器，氣腔上有進氣口和出氣口；其特征在于，在所述氣腔內、并在光源與探測器之間設置有氣體吸附薄膜與紅外表面等離子器件集成結構；所述氣體吸附薄膜與紅外表面等離子器件集成結構包括氣體吸附薄膜和紅外表面等離子器件，所述紅外表面等離子器件包括人工超表面結構和作為紅外窗口和支撐的基底，所述氣體吸附薄膜制作在人工超表面結構之上。

3.根據權利要求2所述的氣體傳感器，其特征在于，所述紅外光源和紅外探測器設置于氣腔的外側兩端，氣體和光從氣腔的一端透過氣體吸附薄膜與紅外表面等離子器件集成結構到另一端，為透射式結構。

4.根據權利要求2或3所述的氣體傳感器，其特征在于，所述氣體吸附薄膜與紅外表面等離子器件集成結構的氣體吸附薄膜朝向氣體流來的方向，紅外表面等離子器件的基底朝向探測器。

5.根據權利要求2或3所述的氣體傳感器，其特征在于，所述人工超表面結構是由一個或多個超表面陣列組成，當采用多個超表面陣列組成時，每個超表面陣列的陣元結構各不相同，分別對應一種氣體。

6.根據權利要求2或3所述的氣體傳感器，其特征在于，所述氣體吸附薄膜采用但不限于金屬有機骨架材料（MOF）為代表的多孔材料，聚醚酰亞胺（PEI）為代表的高分子聚合物，聚異丁烯PIB、乙烯基吡啶P4V等。

7.根據權利要求2或3所述的氣體傳感器，其特征在于，所述人工超表面結構用于激發表面等離子體近場，其材料可為金、銀、鋁、鉑金等金屬導電材料。

8.根據權利要求2或3所述的氣體傳感器，其特征在于，所述基底用于支撐人工超表面結構，其材料可為但不限于氟化鈣、氟化鎂、氮化鋁、氮化鋁鈧、氮化硅等介質材料。