[發明專利]一種基于鈀材料的氫氣濃度探測裝置

在審

• 申請號: 202210376738.2
• 申請日: 2022-04-12
• 公開（公告）號: CN114720428A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 牛艷娜
• 申請（專利權）人: 陜西咖潤特光電科技有限公司
• 主分類號: G01N21/552
• 分類號: G01N21/552;G01N21/59
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及氫氣探測技術領域，具體涉及一種基于鈀材料的氫氣濃度探測裝置，包括襯底、支撐層、鈀材料部、貴金屬部；支撐層設置在襯底上，鈀材料部周期地固定在支撐層上，貴金屬部設置在支撐層上相鄰鈀材料部之間，貴金屬部的兩側分別與相鄰鈀材料部接觸。應用時，將本發明置于待測環境中。鈀材料部吸附氫氣后，改變了貴金屬部的反射光譜或透射光譜，通過貴金屬部反射光譜或透射光譜的變化確定待測環境中的氫氣濃度。在本發明中，貴金屬部的形貌和尺寸的相對改變量大，從而造成反射光譜或透射光譜的嚴重變化。因此，本發明具有氫氣濃度探測靈敏度高的優點。

技術領域

本發明涉及氫氣探測技術領域，具體涉及一種基于鈀材料的氫氣濃度探測裝置。

背景技術

氫氣無毒、潔凈、可再生，近年來受到各行業的廣泛應用。氫氣的分子量小，容易泄露。可是，氫氣在空氣中具有很寬的爆炸極限(4％-74％)，并且著火點低、火焰傳播速度快。氫氣一旦在空氣中爆炸，非常危險。因此，氫氣濃度探測成為非常重要的問題。

在傳統氫氣濃度探測裝置中，應用鈀膜吸附氫氣后產生膨脹，從而改變懸臂梁的位置，進而改變了電容等電學信號，通過探測電學物理量的變化實現氫氣濃度探測。例如，在懸臂梁上設置鈀材料，將平行板電容器的一個極板也設置在懸臂梁上，將平行板電容器的另一個極板固定在襯底上；鈀材料吸附氫氣產生伸長時，改變了兩個極板之間的距離，從而改變了平行板電容器的電容，通過探測電容的變化實現氫氣濃度探測。

由于現有技術中鈀材料通常改變的是宏觀物體的尺寸或形狀，對宏觀物體尺寸或形狀的相對改變量小，對宏觀物體力學、熱學、電學、光學等方面的特性改變小，導致氫氣濃度探測的靈敏度低。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種基于鈀材料的氫氣濃度探測裝置，包括襯底、支撐層、鈀材料部、貴金屬部；支撐層設置在襯底上，鈀材料部周期地固定在支撐層上，貴金屬部設置在支撐層上相鄰鈀材料部之間，貴金屬部的兩側分別與相鄰鈀材料部接觸。鈀材料部吸附氫氣后，擠壓貴金屬部，從而使得貴金屬部產生形變，從而改變了貴金屬部的局域表面等離激元共振。

更進一步地，襯底的材料為二氧化硅。

更進一步地，支撐層的材料為透明彈性材料。

更進一步地，鈀材料部為條形。

更進一步地，周期為二維周期。

更進一步地，貴金屬部的材料為金或銀。

更進一步地，貴金屬部的厚度小于1微米。

更進一步地，貴金屬部的厚度小于200納米。

更進一步地，貴金屬部由平行排列的貴金屬微結構構成，貴金屬微結構的兩端與鈀材料部接觸。

更進一步地，貴金屬微結構為貴金屬納米棒。

本發明的有益效果：本發明提供了一種基于鈀材料的氫氣濃度探測裝置，包括襯底、支撐層、鈀材料部、貴金屬部；支撐層設置在襯底上，鈀材料部周期地固定在支撐層上，貴金屬部設置在支撐層上相鄰鈀材料部之間，貴金屬部的兩側分別與相鄰鈀材料部接觸。應用時，將本發明置于待測環境中。應用寬帶激光照射貴金屬部，通過光探測器探測貴金屬部的反射光譜或透射光譜。鈀材料部吸附氫氣后，產生膨脹，壓迫了處于其間的貴金屬部，改變了貴金屬部的形貌和尺寸，改變了貴金屬部上的局域表面等離激元共振，通過貴金屬部的反射光譜或透射光譜的變化確定待測環境中的氫氣濃度。在本發明中，貴金屬部為微米尺寸，當鈀材料部改變貴金屬部的形貌和尺寸時，貴金屬部的形貌和尺寸的相對改變量大，從而造成反射光譜或透射光譜的嚴重變化。因此，本發明具有氫氣濃度探測靈敏度高的優點。

以下將結合附圖對本發明做進一步詳細說明。

附圖說明

圖1是一種基于鈀材料的氫氣濃度探測裝置的示意圖。