气体分析器制造技术

气体分析器可以包括：气体室，被配置为接收在其中待分析的气体；辐射源，被配置为将电磁辐射发射到气体室中，该电磁辐射适于选择性地激励在气体室中接收的气体中待检测的特定类型的气体分子；准直器，被配置为对由辐射源发射的电磁辐射进行准直；以及传感器，被配置为检测指示由辐射源发射的电磁辐射与待分析的气体之间的相互作用程度的物理量。

【技术实现步骤摘要】
气体分析器
各实施例一般地涉及气体分析器。
技术介绍
被配置为光声气体检测器或者被配置为非色散辐射光谱仪的气体分析器提供分析气体的成分的简单方法。因为例如由于污染而对环境空气的成分的分析正变得越来越重要，所以希望提供一种能够以高效的方式测量气体的成分的具有简单结构的气体分析器。
技术实现思路
根据本公开的各种实施例，提供了一种气体分析器。所述气体分析器可以包括：气体室，被配置为接收在其中待分析的气体；辐射源，被配置为将电磁辐射发射到气体室中，电磁辐射适于选择性地激励在气体室中接收的气体中待检测的特定类型的气体分子；准直器，被配置为使由辐射源发射的电磁辐射准直；以及传感器，被配置为检测指示由辐射源发射的电磁辐射与待分析的气体之间的相互作用程度的物理量。附图说明在附图中，遍及不同的视图，相同的附图标记通常指代相同的部分。附图不一定按比例绘制，而是通常抢得图示本专利技术的原理。在以下描述中，参考以下附图来描述本专利技术的各种实施例，其中：图1是包括源单元的气体分析器的示意图；图2是经修改的源单元的示意图；图3A至图3G图示了制造图2中所示的源单元的准直器的示例性方法；图4是在图3A至图3G中图示的示例性方法的流程图；和图5是另一个经修改的源单元的示意图。具体实施方式以下详细描述参考附图，附图通过图示的方式示出了在其中可以实践本专利技术的具体细节和实施例。本文中使用措辞“示例性”来表示“用作示例、实例或说明”。本文中被描述为“示例性”的任何实施例或设计不一定被解释为比其他实施例或设计优选或有利。本文中使用的措辞“准直的电磁辐射”是指在其传播时具有低散射度的电磁辐射。本文中使用的措辞“准直器”是被配置为使电磁辐射束变窄的设备。本文中使用的措辞“光轴”是限定路径的假想线，电磁辐射沿该路径传播通过系统直至第一近似。术语“准直器的焦点”指的是准直器的光轴上的特征点，电磁辐射的平行射线会聚于该特征点，或者电磁辐射的平行射线在被准直器折射或反射之后从该特征点发散成平行射线。图1是气体分析器100的示意图。气体分析器100可以包括：气体室102，其被配置为接收在其中待分析的气体；辐射源104，其被配置为将电磁辐射发射到气体室102中，电磁辐射适于选择性地激励在气体室102中接收的气体中待检测的特定类型的气体分子；以及传感器106，被配置为检测指示由辐射源104发射的电磁辐射与待分析的气体之间的相互作用程度的物理量。由辐射源104发射的电磁辐射与待分析的气体之间的相互作用程度可以指示在气体室102中接收的气体中待检测的特定类型的气体分子的浓度。气体分析器100可以被配置为光声气体分析器。在这样配置的气体分析器中，指示由辐射源104发射的电磁辐射与待分析的气体之间的相互作用程度的物理量是声波，该声波是作为在气体室102中接收的气体中待检测的类型的气体分子被辐射源104发射的电磁辐射激励的结果而产生的。光声气体分析器的工作原理将在下文中概述。在光声气体分析器中，辐射源104被配置为以时变方式来发射电磁辐射，例如周期性地，即具有时变强度。由辐射源104发射的电磁辐射可适于引发在气体室102中接收的气体中待检测的类型的气体分子中的特定原子和/或分子的跃迁，和/或激励所述气体分子的各种振动和/或旋转的模式。在随后的对因此被激励的气体分子的去激励期间，产生热量，这导致在气体室102中接收的气体的局部膨胀，引起正压力脉冲。这样产生的过多热量随后被分散到散热器，这导致气体的收缩，引起负压力脉冲。散热器可以由与光声气体分析器100物理接触的支架来提供。由于电磁辐射以时变的方式被发射，所以待检测的类型的气体分子以时变方式被激励，例如周期性地。这样，例如周期性的时变压力波动在包含待检测的类型的气体分子的气体室102中接收的气体中被产生。因此，声波以这种方式被产生。在光声气体分析器中，传感器106可以包括或者可以被配置为声波检测器，该声波检测器被配置为检测通过由辐射源104发射的电磁辐射与在气体室102中待检测的类型的气体分子的相互作用而产生的声波。声波检测器106可被定位于气体室102的内部。在这样配置的光声气体分析器100中，传感器响应随着感兴趣的气体分子的不断增加的浓度而增加，感兴趣的气体分子即待检测的类型的气体分子。这种光声气体分析器100在本说明书中被称为直接检测型的光声气体分析器100。备选地，光声气体分析器100可以被配置为差分检测型的光声气体分析器，这意味着声波检测器106不被定位于气体室102的内部，而是位于通过窗口110与气体室102气密地分离的参考气体室108中，窗口110对于由辐射源104发射的电磁辐射是透明的。在参考气体室108中，接收参考气体，该参考气体具有包括感兴趣的气体分子的明确定义的成分。在差分检测型的光声气体分析器100中，由辐射源104发射的电磁辐射穿过气体室102，并且选择性地与感兴趣的气体分子相互作用。借助于与感兴趣的分子的选择性的相互作用，电磁辐射的强度取决于在气体室102中待分析的气体中的感兴趣分子的浓度而衰减，这意味着衰减随着感兴趣分子的不断增加的浓度而增加。因此，电磁辐射的衰减指示感兴趣的气体分子的浓度。在穿过气体室102之后，电磁辐射通过窗口110进入参考气体室108，并且选择性地激励参考气体中的感兴趣的气体分子。电磁辐射在气体室102中衰减得越多，其在参考气体室108中的强度就越低，并且声波检测器106的响应就越低。因此，在差分检测型的光声气体分析器100中，声波检测器106的响应随着气体室102中感兴趣的气体分子的不断增加的浓度而降低。通过与在气体室102中感兴趣分子的浓度几乎为零的情况下声波传感器106的经校准的最大响应进行比较，可以确定气体室102中感兴趣的分子的实际浓度。辐射源104可以被配置为发射在红外线和/或可见光和/或紫外线频率范围中的电磁辐射。红外光适合于激励振动分子模式。举例来说，具有范围从约4.170μm至约4.370μm和从约14μm至约16μm的波长的红外光适合于激励CO2分子的振动模式。辐射源104可以包括含以下项的组中的至少一项：黑体辐射体、光电二极管和激光器。这样配置的辐射源104的电源线105在图1中被示出。黑体辐射体被配置为根据普朗克定律发射电磁辐射，这意味着其辐射频谱由其温度确定，而不是由其形状或成分确定。辐射源104可以包括被配置为诸如膜之类的可电加热体的黑体辐射体。在操作中，可电加热体可以被电加热到高于450℃的温度。声波检测器106可以包括或可以被配置为电容式声波检测器，该电容式声波检测器具有彼此间隔开的两个膜并且在两个膜之间限定电容器。其中一个膜可以是固定的，而相应的另一个膜可以是通过待检测的声波可移位的。可移位的膜的移位可以指示待检测的声波的特性，并且可以引发电容器的电容的改变，该改变可以由合适的读出电路检测，该读出电路提供指示待检测的声波的诸如声压之类的特性的电信号。附加地或备选地，声波传感器106可以包括或可以被配置为具有通过待检测的声波而可变形的压电薄膜的压电声波传感器。压电薄膜的变形可以在其中产生指示待检测的声波的特性的电压。引发的电压可以由合适的读出电路读出，该读出电路提供指示待检测的声波的诸如声压之类的特性的电信号。在图1中，附图标记107本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气体分析器，包括：气体室，所述气体室被配置为接收在其中待分析的气体；辐射源，所述辐射源被配置为将电磁辐射发射到所述气体室中，其中所述电磁辐射适于选择性地激励在所述气体室中接收的所述气体中待检测的特定类型的气体分子；准直器，所述准直器被配置为对由所述辐射源发射的所述电磁辐射进行准直；以及传感器，所述传感器被配置为检测指示由所述辐射源发射的所述电磁辐射与待分析的所述气体之间的相互作用程度的物理量。

【技术特征摘要】
2016.12.13 US 15/376,7381.一种气体分析器，包括：气体室，所述气体室被配置为接收在其中待分析的气体；辐射源，所述辐射源被配置为将电磁辐射发射到所述气体室中，其中所述电磁辐射适于选择性地激励在所述气体室中接收的所述气体中待检测的特定类型的气体分子；准直器，所述准直器被配置为对由所述辐射源发射的所述电磁辐射进行准直；以及传感器，所述传感器被配置为检测指示由所述辐射源发射的所述电磁辐射与待分析的所述气体之间的相互作用程度的物理量。2.根据权利要求1所述的气体分析器，其中所述准直器具有光轴，其中所述辐射源被定位于所述光轴上。3.根据权利要求2所述的气体分析器，其中所述光轴与所述准直器相交。4.根据权利要求1所述的气体分析器，其中所述准直器包括含以下项的组中的至少一项：凸透镜、凹面镜、布拉格反射器和菲涅耳透镜。5.根据权利要求4所述的气体分析器，其中所述准直器被配置为凹面镜，所述凹面镜在红外线中和/或在可见光中和/或在紫外线频率范围中具有至少20％、或至少50％、或至少80％的反射率。6.根据权利要求1所述的气体分析器，其中所述准直器具有至少一个焦点，其中所述辐射源被定位于所述准直器的焦点中。7.根据权利要求1所述的气体分析器，进一步包括滤光片，所述滤光片被配置为选择性地透射由所述辐射源发射的电磁辐射。8.根据权利要求7所述的气体分析器，其中所述滤光片被配置为可调谐滤光片，所述可调谐滤光片的透射特性是可调谐的。9.根据权利要求8所述的气体分析器，其中所述可调谐滤光片包括或被配置为等离子激元滤光片和/或法布里-珀罗干涉仪。10.根据权利要求7所述的气体分析器，其中所述滤光片包括或被配置为与所述准直器物理接触的准直器滤光片。11.根据权利要求10所述的气体分析器，其中所述准直器滤光片被配置为沉积在所述准直器的表面上的滤光片层。12.根据权利要求1所述的气体分析器，进一步包括源单元，所述源单元包括支撑所述辐射源和/或所述准直器的支架，其中所述源单元被配置为预组装单元。13.根据权利要求12所述的气体分析器，进一步包括滤光...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·格拉策，A·德厄，G·奥纳兰，D·图姆波德，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE