如本文中揭示的实施例可包含：传感器，其包含暴露于流体流动路径的发光体。所述发光体可响应于通过激发光源的照明而发射光。可确定由所述发光体响应于照明而发射的光的量值。可确定此量值是否在基线量值的阈值内，且基于此确定来设置警报状态。此警报状态可指示所述发光体已达到生命末期状态或另外应被更换。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请案本专利申请案根据35U.S.C.§119规定主张2014年3月20日申请的标题为“溶氧传感器及发光物质的自动寿命终止检测(Dissolved Oxygen Sensor And Auto-Detect End Of Life Of Light-Emitting Substance)”的第61/955,966号美国临时专利申请案的优先权的权益，所述美国临时申请案的全部内容出于所有目的以引用的方式并入本文中。
本专利技术大体上涉及氧传感器。更特定来说，本专利技术涉及溶氧(DO)传感器。甚至更明确来说，本专利技术涉及提供DO传感器的组件的寿命终止的指示。
技术介绍
氧传感器是指测量现场或实验室中的水溶液中的氧浓度的电子装置。目前，最普遍类型的氧传感器是电化学传感器，例如用于测量氧浓度以确定大的水体的环境性质从而确保野生生物的合适环境条件的传感器。这些电化学传感器使用具有电极的探针以测量溶解于流体中的氧。更明确来说，阴极及阳极浸没于电解质中。氧通过扩散而穿过可渗透膜进入探针，且在阴极处还原，从而产生可测量电流。电流与氧浓度之间的关系为线性关系且因此可依据所述电流及传感器的校准设置确定浓度。然而，在其它环境中需要氧传感器。特定来说，在超高纯度环境(例如由SEMI F57标准、食品与药物处理中的FDA标准或类似标准定义的环境)中需要氧传感器。此需求是出于各种原因而出现。举例来说，在半导体制造处理中存在氧可增加工艺中所涉及的材料(例如，在镀敷工艺中使用的铜)的腐蚀以及其它问题。使电化学传感器适于超高纯度环境的尝试已证明为几乎不可能，这是因为重新利用将使用原本希望作为浸液探针以对河流、水流及湖泊中的溶氧含量进行取样以确保野生生物的最小氧浓度水平的相对较大金属探针(例如，不锈钢或铝)的电化学传感器检测用于半导体制造工艺、食品与药物工艺或其它超高纯度环境中所需的十亿分之一(例如，109中的1份)氧浓度的任务极其困难。从产业角度来看，迄今此类尝试都失败了。此失败很大程度上恰恰归因于电化学传感器的本质。如上文论述，电化学传感器使用必须被插入于所测量流体中的金属探针(或金属外壳)。这些金属探针尖端(例如)在半导体制造工艺的工艺流体中的插入会污染其所插入的工艺流体，使得此类电化学传感器的使用与其中利用所述传感器的材料及工艺以及用于那些工艺的标准不兼容。因而，电化学传感器无法与可在这些超高纯度环境中利用的腐蚀性流体一起使用。换句话来说，此类电化学传感器的材料与用于超高纯度环境中的流体之间可能存在基本材料不兼容性，其妨碍了对定义那些环境的标准的遵守。此外，流体中存在电化学传感器的探针尖端会破坏流体的层流，从而搅动流体且导致流体流动路径中的盲管段。这些破坏又可导致非所要的副作用，例如气泡、或分配速率的变化等等，其不利地影响其中利用流体的工艺。使用这些电化学传感器的其它问题包含下列事实：电化学传感器可具有相对较大形状因子且被不良设计而无法以有时用于超高纯度环境中的高压流率使用。因此，在许多情况中，此类电化学传感器可能完全无法用于有时用于超高纯度环境中的紧凑型设备中或可归因于由不良内部密封导致的泄漏或腐蚀而经历高的故障率。氧传感器的可维修性及费用也受到关注。明确来说，由氧传感器使用的许多部分可为可消耗的，其中其组件功效可在组件的寿命期间减小或组件可另外具有有限寿命。然而，经常难以确定此类组件何时需要更换以便传感器可继续正确操作。因此，先前几乎普遍选择早在此类部分的使用寿命之前就按加速进度更换此类部分，以便确保传感器的持续适当操作。此解决方案出于各种原因是有问题的：更换仍具有剩余使用寿命的部件的增加费用及由不得不停止使用传感器的任何工艺导致的成本。然而，经常做出此选择，这是因为具有不适当执行的传感器的成本甚至更高(例如，由于工艺浪费等等)。接着，期望可提供一种可提供关于其组件的更换的有用指示符的氧传感器。
技术实现思路
为此，本文中揭示溶氧传感器的实施例。如本文中揭示的实施例可包含安置于流体流动路径中的开口中的光学透明材料窗，其中发光体被附接到所述窗暴露到所述流体流动路径的侧。激发光源经配置以照明所述发光体且光电二极管接收由所述发光体响应于照明而发射的光。可使用所述所接收到的光确定此光的量值，其中接着可使用所述量值确定由所述发光体发射的所述光的所述量值是否在基线量值的阈值内且基于此确定设置与所述发光体相关联的警报状态。可结合所述流体流动路径中的流体中的溶氧浓度的测量确定此类警报状态。因此，结合此类传感器的可维修性及费用目标，所述传感器的实施例可在所述发光体可能需要更换时提供指示符。特定来说，在某些实施例中，可监测由所述发光体发射的光的所述量值以确定所述发光体是否应被更换。以此方式，可维持溶氧(DO)传感器的精确运作，同时避免频繁更换发光体的不必要费用。更明确来说，可相对于所述DO传感器确定及存储所述发光体的基线量值。此基线量值可为可经用户确定及设置或可在校准过程期间确定的绝对值且可指示由所述发光体发射的最大光强度。在测量循环期间(其可为每一测量循环、在某些条件下执行的指定测量循环等等)，可确定由所述发光体发射的所述光的量值且将所述量值与此基线量值比较。如果在那个测量循环期间由所述发光体发射的所述光的所述确定量值不在所述基线量值的某一阈值内，那么可产生警报。此警报可将所述传感器的所述发光体应被更换用信号发送给采用此类DO传感器的(例如，工艺的)操作者且操作者可基于所述警报采取多种多样的行动，其包含关闭工艺、更换发光体等等。为增加此类传感器的实施例的灵敏度或精确性，所述光学探针可分离某些功能性或组件以防止电光学串扰。特定来说，根据某些实施例，所述光学探针可包含安置于光学套筒内的光学载体。所述DO传感器的所述激发光源可处于所述光学载体的一侧上，而所述参考光源、光电二极管及经配置以将由发光体发射的光引导到所述光电二极管的光学接收载体可通过将这些组件放置于所述光学载体的另一侧上或通过将其围封于所述光学载体的各种腔室或孔径中而与激发光分离。因此，所述光学载体(及其上的组件)与围封所述光学载体的所述光学套筒的组合用于电气地及光学地隔离所述传感器的所述组件。在结合下列描述及附图考虑时将更好地了解及理解本专利技术的这些及其它方面。尽管下列描述指示本专利技术的各种实施例及其众多特定细节，但其是以说明且非限制的方式给出。可在本专利技术的范围内作出许多替换、修改、添加或重新布置，且本专利技术包含所有此类替换、修改、添加或重新布置。附图说明可通过结合附图参考下列描述获得对本专利技术及其优点的更完整理解，在图式中相似的元件符号指示相似特征且其中：图1是溶氧(DO)传感器的运行的一个实施例的图解表示；图2是在半导体工艺中使用DO传感器的图解表示；图3是DO传感器的一个实施例的图解表示；图4A到4C是DO传感器的图解表示；图5是DO传感器的一个实施例的部分的图解表示；图6是与DO传感器的实施例一起使用的光学探针的一个实施例的图解表示；图7A到7C是与DO传感器的实施例一起使用的光学套筒的一个实施例的图解表示；图8是与DO传感器的实施例一起使用的光学载体的一个实施例的图解表示；图9是与DO传感器的实施例一起使用的光学隔膜的一个实施例的图解表示；图10A及10B是与DO传感器的实施例一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种溶氧传感器，其包括：光学透明材料窗，其中发光体被附接到所述窗的能够暴露于流体的第一侧；光学探针，其与来自所述流体流动路径的所述窗及所述发光体相对，其中所述光学探针包含：激发光源，其经配置以照明所述发光体；光电二极管，其经配置以接收由所述发光体响应于照明而发射的光；及电子组件，其具有与存储于其中的所述发光体相关联的基线量值，且经配置以：确定从所述发光体发射的所述光的量值；确定从所述发光体发射的所述光的所述量值是否在所述基线量值的阈值内；及基于从所述发光体发射的所述光的所述量值是否在所述基线量值的阈值内的所述确定设置与所述发光体相关联的警报状态。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.20 US 61/955,9661.一种溶氧传感器，其包括：光学透明材料窗，其中发光体被附接到所述窗的能够暴露于流体的第一侧；光学探针，其与来自所述流体流动路径的所述窗及所述发光体相对，其中所述光学探针包含：激发光源，其经配置以照明所述发光体；光电二极管，其经配置以接收由所述发光体响应于照明而发射的光；及电子组件，其具有与存储于其中的所述发光体相关联的基线量值，且经配置以：确定从所述发光体发射的所述光的量值；确定从所述发光体发射的所述光的所述量值是否在所述基线量值的阈值内；及基于从所述发光体发射的所述光的所述量值是否在所述基线量值的阈值内的所述确定设置与所述发光体相关联的警报状态。2.根据权利要求1所述的溶氧传感器，其中所述阈值是50％。3.根据权利要求1所述的溶氧传感器，其中在所述溶氧传感器的校准期间确定所述基线量值。4.根据权利要求1所述的溶氧传感器，其中所述校准在大气下发生。5.根据权利要求1所述的溶氧传感器，其中所述电子组件经配置以基于由所述发光体发射的所述光确定氧浓度的测量。6.根据权利要求5所述的溶氧传感器，其中由所述发光体发射的所述光的所述量值的所述确定及所述氧浓度测量是基于从由所述发光体发射的所述光而确定的相同信号。7.根据权利要求1所述的溶氧传感器，其中所述溶氧传感器包括：光学接收引导件，其经路由通过所述探针且具有接近所述窗的第一端，其中所述光学接收引导件经配置以接收由接纳于所述第一端处的所述发光体响应于由所述激发光源照明所述发光体而发射的所述光，且将所述光引导到邻近于所述光学接收引导件远离所述窗的第二端的所述光电二极管，其中所述光电二极管与所述光学接收引导件在轴上对准；及印刷电路板PCB，其包含所述电子组件，且所述PCB与所述光电二极管及所述光学接收引导件在所述轴上对准，且所述光电二极管耦合到所述PCB。8.根据权利要求1所述的溶氧传感器，其中所述窗与所述流体接触。9.根据权利要求1所述的溶氧传感器，其中所述窗或所述发光...
【专利技术属性】
技术研发人员：弗朗西斯科·哈维尔·马丘卡，罗纳德·菲利普·基亚雷诺，凯尔·威廉姆·蒙哥马利，
申请(专利权)人：恩特葛瑞斯捷特隆解决方案公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。