基于可视化传感器阵列系统的肺癌标志物快速检测研究

肺癌的早期快速诊断对于肺癌患者的治疗至关重要。针对肺癌患者所呼出的特定标志物,建立可视化传感器阵列系统,对4种肺癌标志物进行了实验研究。采用分层聚类分析、主成分分析的统计学方法对检测结果进行分析。对不同肺癌标志物、不同体积分数的样本在聚类分析中可以正确分类,且结构相似体积分数相近的样本能优先聚到一簇。利用主成分分析获得的前2个主成分所代表的肺癌标志物72.0%的信息量即可以实现不同类标志物样本区分。研究表明:这种可视化传感器阵列系统是一种快速有效的检测识别肺癌标志物的方法。     

高选择性常温NH_3传感器

采用MEMS技术,如KOH腐蚀、光刻、溅射金属等技术,在硅片、玻璃等材料上制得平面式微传感器管芯,此结构具有微型化、低功耗、一致性好、适宜大批量生产的优点。敏感材料的采用不同于传统无机物,而是以苯胺为原料,合成高分子聚合物———聚苯胺,此敏感材料不需要加热源,其电阻在室温下与NH3浓度成一定函数关系,可以测得空气中较低含量的NH3。聚苯胺的另一个显著优点是高选择性,实验表明,高达1000×10-6(气体体积分数)的H2,CH4,CO,C4H10,C2H5OH的灵敏度远低于50×10-6(NH3气体体积分数)的灵敏度。     

用于气体差分检测的微弱信号处理电路的研究

为了提高气体差分传感系统的信噪比,基于微弱信号的相关检测原理,设计了以锁相放大器为核心的微弱信号处理电路。实验表明:电路输出电压与检测气体体积分数呈线性关系,电路对气体体积分数的检测极限为150×10-6,检测系统对检测气体体积分数的误差为1%,具有较好的重复性及选择性。     

MEMS红外光源及应用

针对传统红外光源需要另加调制部件,使得传感体系价高和笨重的不足,利用微电子工艺研制了一种用于便携式非扩散红外气体传感器的电调制红外光源,并对其辐射特性进行了测试。将光源应用于自行搭建的小型红外吸收气体传感系统中,对不同气体体积分数的CO2和SO2气体进行探测,测量精度分别达到20×10-6和50×10-6气体体积分数。重复测量偏差在10%之内,且光源辐射性能稳定,可用于多组分气体探测。     

甲烷气体检测系统的设计

甲烷是易燃易爆气体,是重要的工业原料和日常生活的燃气,同时也是温室效应最主要的气体之一,快速、实时检测甲烷的产生和泄漏及其体积分数具有十分重要的意义。将吸收式光纤传感技术、差分检测技术及计算机数据处理技术相结合,设计了时间双光路差分气体在线检测系统,可对气体体积分数进行实时在线连续检测。灵巧的波长切换机构,用低廉的LED作光源的时间双光路差分检测系统就可以实现甲烷气体的差分体积分数测量。以具有强大软件开发能力的V isual C++6.0为工具,基于用户界面设计出该监测系统的实时动态监控软件,实现了气体的实时在线检测。本系统的测量范围为0~25%,分辨力为50×10-6,并且测量灵敏度可调,最小灵敏度为142.35×10-6。     

基于纳米分子筛敏感膜类神经毒气传感器

研究了ZSM5分子筛膜对神经类毒剂沙林的相似物甲基磷酸二甲脂的敏感特性,并结合高灵敏的石英谐振微天平(QCM)研制了甲基磷酸二甲脂气体传感器。测试甲基磷酸二甲脂气体的体积分数分别为10-6,5×10-6,20×10-6的气体。研究表明:基于ZSM5纳米分子筛膜的传感器的检测灵敏度高,对气体体积分数为10-6甲基磷酸二甲脂气体的检测灵敏度为60Hz/10-6,比半致死浓时积低;传感器的响应与脱附时间较快,对气体体积分数为10-6甲基磷酸二甲脂气体的响应与脱附时间均为100s;对同体积分数丙酮气体进行了频率响应测试,对传感器的选择性进行验证。还研究了ZSM5分子筛对甲基磷酸二甲脂气体的脱附再生条件,发现经过200℃脱附,分子筛的再生能力可以得到较好的恢复.     

一种自组装型SnO_2纳米线氢传感器

为了能够对低体积分数的氢气进行灵敏探测,提高氢气生产、使用、运输、存储的安全性,通过热蒸发SnO2和活性炭的混合粉末的自组装方式直接在Cr-Au梳状交叉电极上制备了一层SnO2纳米线气敏层,构成了SnO2纳米线气体传感器。经测试,发现此传感器对于体积分数范围为10×10-6~500×10-6的氢气具有良好的探测灵敏度。     

基于聚合物-碳黑敏感膜的气体微传感器阵列研究

研究了一种使用聚合物-碳黑混合物作为敏感膜的新型化学气体传感器。通过将4种不同的聚合物敏感材料聚-4-乙烯基苯酚、聚环氧乙烷、聚已内酯和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物与一定配比的碳黑混合物分别淀积在梳状微电极上,就可以获得这4种聚合物-碳黑化学电阻型气体微传感器阵列。用这4种传感器对4种气体体积分数为5×10-4的有机类气体(丙酮、乙醇、甲醇和甲苯)进行了测试,比较了传感器的电阻变化率。微传感器的响应值,即电阻的变化率最大接近1.9%;最小的优于0.01%。梳状微电极的形状适合低体积分数的探测。通过对4种传感器响应的主成分分析,可以完全分辨被检测的4种有机类气体。     

ZnO纳米棒修饰的QCM气体传感器检测NH_3研究

主要介绍了ZnO纳米棒修饰的石英晶体微天平(QCM)气体传感器的制备与测试。采用两步法在石英晶振片表面制备直径为100 nm的ZnO纳米棒敏感膜,构成QCM NH3传感器。检测系统为自主研发的基于LabVIEW平台的QCM气体传感器频率测试软件。检测NH3的体积分数为5×10-6~50×10-6,响应时间均在10 s以内,最大频差值为10.9 Hz,响应最大频差值与NH3体积分数呈现良好的线性关系。室温条件下,ZnO纳米棒敏感膜可以完全实现吸附解吸过程,具有可逆性。该传感器性能稳定,响应灵敏,具有重复性。     

基于荧光卟啉传感器阵列系统的肺癌标志物检测研究

针对肺癌呼出挥发性有机气体（VOCs）中的特定标志物,提出了一种新型的基于荧光卟啉传感器阵列检测系统,并对4种肺癌呼出标志物进行检测研究。通过小波分析等数学工具对测得的荧光光谱数据进行特征提取,然后采用层次聚类、主成分分析等统计学方法对特征向量进行分析。不同体积分数的各类标志物在聚类分析中能够完全正确的聚到一起。通过主成分分析得到的前3个主成分包含了标志物的88%的信息,便能对不同类别的标志物进行识别。研究表明：该荧光卟啉传感器阵列系统能够快速有效地对不同肺癌标志物进行识别,有望在临床中得到应用。     

聚3—己基噻吩及其掺杂TiO2材料对NO2的气敏特性

制作了一种工作于室温下的NO2气体传感器。该传感器以有机聚合物聚3—己基噻吩(P3HT)为敏感材料,以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜为柔性衬底。对敏感膜进行了SEM表征。室温下,对不同体积分数的NO2进行了测试,对器件尺寸的影响进行了分析,并对响应规律进行了总结。经实验,对NO2测试下限可达到0.2×10-6。为提高敏感性、减小恢复时间,尝试对敏感膜掺杂TiO2,并同未掺杂的敏感膜进行实验比较,发现对体积分数1.5×10-6的NO2,掺杂TiO2可将敏感性提高8%,恢复性也有明显改善,对周期为1060 s的循环测试表明:掺杂TiO2下阻值基本能完全恢复。     

LC无源无线气体传感器的制备及对NH3气敏特性的研究

采用酸化后的碳纳米管与聚苯胺掺杂作为传感器的气敏材料.通过丝网印刷技术将无铅铝浆印刷在氧化铝陶瓷基板上形成电感线圈,并将制备好的气敏材料涂覆到电感线圈上,制备出LC谐振式无源气体传感器.制作成气体传感器后在NH3气氛中进行测试分析,实现了在密闭环境下的非接触测量.重点分析了在室温下NH3气体的浓度对传感器谐振频率f0的变化及响应恢复时间的影响,结果表明气体浓度在300×10-6时,传感器的灵敏度为4.499 MHz.     

CO气体传感器的研究

为检测空气中CO的体积分数,以LaF3（掺杂5％CaF2）单晶作为固体电解质,CaCO3,CaO作为参比电极,不同CO体积分数的空气为待测电极构成敏感浓差电池。在不同温度和不同CO体积分数条件下,对电池两极电动势（EMF）进行测量。实验发现,电池EMF与CO体积分数对数呈线性关系;电池的响应时间小于15s。从测量得到的阻抗谱图,发现LaF3（掺杂5％CaF2）单晶具有较高的离子电导率。     

分段幂函数模型在气敏检测器定量算法中的应用

针对传统半导体气敏检测器电阻直接定量算法误差大、适应性差的问题,利用半导体传感器电导率随气体体积分数变化而变化的特点,提出了新的电路模型。通过对其特性曲线进行深入分析,构建了检测电路输出信号与气体体积分数之间的分段幂函数模型。先通过对不同体积分数气体进行采样,将采样气体体积分数和电路输出信号进行分段幂函数模型拟合,然后用拟合参数去计算未知检测气体的体积分数。实验结果表明：提出的定量模型大大提高了定量分析的准确性,且定量误差不受传感器漂移的影响,具有很强的环境适用性,提高了微量可燃气检测的可靠性和精度。     

纳米ZrO2 基烧结型双敏元件的研究􀀂

纳米ZrO2作为一种新型的陶瓷材料已被应用于许多领域.本文主要介绍了低温强碱法制备纳米ZrO2材料,利用纳米ZrO2进行掺杂制作的元件有较好的气、湿敏特性.元件具有响应恢复快、结构简单等特点.作为湿敏元件时元件电容随湿度变化大,温度影响较小.作为电阻型气敏元件时,元件对NH3的选择性高.     

掺杂对WO_3基气敏元件敏感特性的影响

在WO3粉体材料中加入质量分数为4%的瓷粉和不同质量分数的金属氧化物(SnO2,SiO2,Al2O3),以恒温600℃烧结1 h制成旁热式厚膜可燃性气敏元件。采用静态电压测量法,研究了元件的加热电压与元件灵敏度的关系。实验结果表明:WO3基元件掺入一定量的金属氧化物在加热功率为600mW时能提高元件的灵敏度。     

基于Silicate-1型分子筛修饰的QCM类神经毒气传感器

主要研究Silicate-1型纳米分子筛对类神经毒气有机气体甲基磷酸二甲酯(DMMP)的敏感特性,并结合高灵敏度的石英谐振天平(QCM)研制了DMMP气体传感器.采用Silicate-1型纳米分子筛作为敏感膜材料分别对不同浓度的DMMP气体进行检测.QCM传感器随着气体浓度的增加,响应时间增加,气体吸附量增加;当DMM...     

大气环境中先进与实用NH3测量技术进展

NH3是大气的重要组成部分，对于中和酸性气体和维持生态平衡起着重要作用。但同时作为大气污染物，NH3严重地影响着人类生存环境。而且气态NH3可以与硫酸、硝酸和盐酸发生化学反应而形成的铵盐，进而增加大气污染物PM2．5颗粒物的浓度。因此，大气环境中NH3体积分数精确测量越来越受到人们的重视。介绍了近年来6种先进大气NH3体积分数检测技术（TDLAS，PAS，CRDS，DOAS，TDLAS和纳米材料传感器）的研究方法与研究进展，总结并归纳了这些技术的特点，同时，选择有代表性的测量实验结果进行分析对比。简要介绍了4种实用大气NH3检测技术（湿化学、CIMS，IMS和金属半导体传感器）的特点与研究现状。     

基于SnO2-La2O3掺杂的敏感材料CO2气敏特性研究

以半导体氧化物SnO2为基体材料加入40％的活性La2O3材料,制备出了对CO2具有敏感性的气体敏感材料,其检测体积分数范围为(0～5000) ×10-6.实验结果表明:在SnO2-La2O3敏感材料的基础上掺杂适量CeO2,Ag2O,SiO2等氧化物,不仅提高了其对CO2气体的灵敏度,而且可以提高其稳定性,从而大大改...