声表面波气体传感器

在化学研究领域,声表面波器件得到了越来越多的注目.声表面波延迟线振荡器的振荡频率对沉积在其表面的薄膜层非常敏感,选择适当的气体吸附材料涂覆在器件的表面,声表面波延迟线振荡器就可用于制成十分敏感的气体传感器。当涂覆层性能优良时,传感器可检测出浓度为0.01—0.1ppm水平的特定气体成份。     

声表面波气体传感器聚合物敏感膜材料的选择

聚合物敏感膜材料是声表面波（SAW）气体传感器应用最为广泛的膜材料。该文就聚合物敏感膜材料的吸附原理、物理性质以及线性溶解能关系（LESR）予以论述。给出了筛选和设计特种性能聚合物膜的方法．旨在为声表面波气体传感器选择或设计合适的聚合物敏感膜材料提供依据。     

一种SAW气体传感器的设计考虑

声表面波气体传感器的最终成功既取决于化学界面膜的性能,也取决于声表面波器件设计的最佳化。给出了声表面波气体传感器的设计考虑。     

基于激光超声表面波检测的瓦斯检测研究

利用SnO2/Pt气敏薄膜对瓦斯气体的选择性吸附作用将引起声表面波在其表面的传播速度发生相应改变的性质,并结合激光超声检测技术,提出了一种新的瓦斯检测方法.采用激光在覆有选择性气体吸附薄膜的抛光铝材表面激发出声表面波,用单芯光纤耦合的反射式光束偏转法对所激发声表面波信息进行采集,进而通过合理的算法可以准确检测出环境中瓦斯气体的体积分数.为瓦斯监测方法提供了一种新途径.     

声表面波气体传感器的理论分析

声表面被气体传感器的敏感物质是在声表面波传播途径上覆盖一层具有选择性的吸附薄膜，这些薄膜在吸附对其敏感的气体物质后，质量密度，弹性参数。介电常数，导电率都将发生变化，通过理论分析，导出了该传感器的测量方程．     

用于气体检测的声表面波振荡电路设计

分析了声表面波(SAW)谐振器的性能和特点,对基于双端谐振型声表面波器件进行了振荡电路设计,采用RP1308、B433及Q284三种型号的声表面波谐振器进行了电路调试.测试结果表明,该电路能在固定频率起振,且频率跳变能够控制在30 Hz以下.本电路能够应用于多种不同谐振频率的双端谐振型声表面波气体传感器,具有广泛的应用前景.     

SAW气体传感器自动测试系统

声表面波气体传感器的性能在很大程度上取决于涂覆在其表面的化学界面膜的性能。因此,制作这种气体传感器的首要的任务是筛选制作这一界面膜的原材料。于是,对制成样膜的气敏性能要进行测试,诸如灵敏度、选择性、响应和恢复时间、可逆性、可重复性、可靠     

基于声表面波技术探测微量气体的理论分析

声表面波延迟线振荡器的频率对沉积在延迟线表面上的薄膜很敏感,在延迟线路径上覆盖一层具有选择性的吸附薄膜,这层薄膜吸附对其敏感的气体物质后,其质量密度、弹性参数、介电常数、电导率都将发生变化。给出了传感器的理论分析,根据检测需要,设计最优化的气体传感器。     

基于两相向声表面波快速富集悬液中微粒

为提高生化分析灵敏度,提出了一种快速富集悬液中微粒的新方法.它在127.68°旋转Y切割X传播方向的LiNbO3基片上采用微电子工艺制作了2×2叉指换能器阵列,在该叉指换能器阵列的一对对角叉指换能器上同时加经功率放大器放大后的RF信号,以激发两相向声表面波,采用微量进样器将待富集的微流体(微液滴)进样到两相向传播的声路径上,微液滴中的微粒在该两相向的声表面波作用下快速向心富集.淀粉溶液微液滴富集实验结果表明,两相向声表面波作用下,10秒内实现微液滴中淀粉微粒的快速富集.     

基于声表面波传感器阵列的气体鉴别算法研究

声表面波(SAW)传感器阵列具有体积小、功耗低、反应灵敏等优点,在食品检测、环境治理、气体鉴别等领域有广泛的应用前景。结合声表面波传感器阵列的原理及特点,建立和优化了声表面波传感器阵列的数学模型,并对数据进行预处理、主成分分析（PCA）以及BP神经网络分析处理,实现了对气体的鉴别分类,取得了好的实验结果。     

Towards a GC-based microsystem for benzene and 1,3 butadiene detection: Pre-concentrator characterization

The performance of a gas pre-concentrator/gas chromatographic column/gas sensor system was studied step by step towards benzene vapor in presence of 1,3 butadiene vapor. The pre-concentrator, based on an activated carbon of high adsorption capacity, was first characterized using a GC/FID system. By this way, the adsorption capacity of each pollutant was evaluated, first separately, then mixed with different proportions in air. It was shown that the affinity of the pre-concentrator for benzene was higher than for butadiene. Once the optimal pre-concentration parameters were adjusted, we replaced the FID detector by a metal oxide gas sensor. The use of such gas pre-concentrator allowed decreasing the detection limit of the system towards benzene in presence of butadiene by at least ten times.     

Preparation and characterisation of a planar pre-concentrator for benzene based on different activated carbon materials deposited by air-brushing

A high area planar pre-concentrator based on various microporous activated carbons of different origins, granularities and preparation conditions, is studied. The adsorbing layer of different thicknesses was deposited on a self-heated planar substrate using the air-brushing technique. By coupling the pre-concentrator to a mass spectrometer, the thermo-desorption of benzene induced by application of a heat pulse was monitored with time. The effects of adsorbent layer thickness, grain size, origin, and activation conditions on the adsorption capacity and pre-concentration of the device are examined and discussed. Suggestions are given for preparing a planar pre-concentrator presenting the highest performances for the detection of benzene present as traces in a carrier gas.     

基于ZnO/Glass声表面波器件的高速紫外传感特性研究

基于氧化锌/玻璃(ZnO/Glass)结构的声表面波(SAW)器件可以用来制作性能优良的紫外探测器。使用有限元分析软件COMSOL Multiphysics仿真了该种结构的声表面波器件,并得到其S11参数。基于仿真结果,制备了相应的SAW器件,实验所用ZnO薄膜采用直流反应磁控溅射方法沉积,所制备的ZnO薄膜呈(0002)取向。基于该种结构的SAW紫外探测器对紫外光的反应时间仅3 s,其紫外探测的灵敏度高达36.4×10-6/mW/cm2。     

常见气体声表面波传感器研究进展

声表面波(SAW)气体传感器由于具有响应时间快、灵敏度高、体积小、成本低、稳定性好等特点受到广泛关注.本文侧重从敏感材料方面介绍了用于检测几种常见的有毒气体的声波面波传感器的研究进展.     

Fabrication of the cyclical fluid channel using the surface acoustic wave actuator and continuous fluid pumping in the cyclical fluid channel

A surface acoustic wave (SAW) device has been reported as a micro fluid device such as a pump of a water droplet so far (Renaudin et al. in μTAS, pp 599–601, 2004, 1:551–553, 2005; Sritharan et al. in Appl Phys Lett 88:054102, 2006; Wixforth in Anal Bioanal Chem 379:982–991, 2004; Yamamoto et al. in μTAS, pp 1072–1074, 2005). The SAW device is an interdigital transducer (IDT) fabricated on the piezoelectric substrate only. IDTs are advantageous in terms of integration, miniaturization, free position setting on the substrate and simple fabrication process because of their simple structure. Therefore, the SAW device is easy to apply to integrated chemical system such as lab-on-a-chip. The SAW drives the liquid homogenously by the transmission of surface vibrations of the substrate. Thus, both ends of the channel for pressure loading are not necessary to pump the liquid by using the SAW. The SAW can pump the liquid in both of a closed channel and an opened channel, although continuous flow pumping using an external pump is difficult for no loading pressure in the closed fluid channel. In this paper, we proposed and fabricated the micro fluid devices combined cyclical fluid channel and SAW actuator for liquid pumping. This device is fabricated on a piezoelectric substrate (LiNbO₃) with UV photolithography and wet etching. Structure material of cyclical fluid channel is epoxy photoresist SU-8 100. Then, it is demonstrated to continuous flow pumping and reciprocal flow pumping in the channel. As a result of optimization of a SAW pump’s structural parameter, 32.5, 71.3 and 108.0 mm/s are achieved in the 500, 1,000 and 2,000 μm channel width as a maximum flow velocity.     

双声路声表面波毒剂传感器的设计

对声表面波（SAW）芯片结构类型、参数条件、覆膜方法及制作工艺流程进行了详细研究,设计了一种新型双声路谐振器型SAW毒剂传感器,并以聚表氯醇PECH为敏感膜材料,测试了该传感器对芥子气（HD）的检测性能,结果表明：该传感器具有稳定性好、灵敏度高、响应快速、适于连续实时检测等特点,为发展毒剂检测器材提供了依据。     

用于室内有毒气体快速检测的便携式CC/SAW电子鼻

开发了一种用于室内空气质量快速检测的便携式电子鼻气体分析仪.该仪器利用毛细管分离柱(CC)将混合气体选择性分离,实现对气体的分类识别,然后借助声表面波(SAW)传感器频率响应测量每种组分对应的浓度,实现对气体的量化.实验针对17种有毒有害气体进行测试,结果表明该系统能对低浓度复杂混合气体进行快速检测,且具有较高的灵敏度,良好的选择性和重复性.这为不同应用场合下的痕量气体检测提供了一种可行的技术.     

基于SAW表面气液相效应和GC分离柱的气敏传感器的研究

限于传统涂敷敏感膜的声表面波（SAW）气敏传感器存在成膜困难和选择性差、重复性差以及再生性差等问题，本研究提出一种基于压电基底表面气体气液相转换效应机理的瑞利波传感器。首先建立了挥发性有机气体(VOCs)液相凝聚体薄层负载下的SAW波传模型，并仿真计算了其波传频散和波传衰减。然后在此基础上开发了一种基于瑞利声表面波传感器和气相色谱（GC）分离柱的便携式气体检测系统。最后实验论证了方案的可行性，初步的实验结果表明该系统具有分析时间短、选择性好、灵敏度高（可检测ppb浓度的混合VOCs）以及成本低等优势，因此其在痕量挥发性有机气体检测和分析应用上有良好的潜力和前景。     

用于气体传感器的声表面波振荡器频率稳定性分析

作为声表面波(SAW)气体传感器的关键元件,SAW振荡器的频率稳定性直接影响到传感器的灵敏度和检测下限.因此,提高SAW振荡器的频率稳定度是传感器研究的关键.这里在ST石英基片上研制了一种具有低插入损耗(在10dB以内)、单一模式控制的SAW双延迟线型振荡器,并分析了作为频控元件的延迟线Q值以及系统温度对振荡器频率稳定性的影响,提出了改善方法.另外还研究了高频SAW延迟线型振荡器的频率稳定性,研制了一种300MHz频段上的SAW双延迟线型振荡器,其频率稳定度达到了0.066×10-6量级.