一种红外发射单元、红外光源及应用其的混合气体传感器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种红外发射单元、红外光源及应用其的混合气体传感器，包括红外光源、PCB基板、声学传感器、壳体、过滤膜和引脚，所述红外光源和声学传感器固定在PCB基板上，并进行电气连接，所述过滤膜安装在壳体的透气孔上，气体分子通过扩散的方式进入到由PCB基板、壳体和过滤膜组成的光声池中。本实用新型专利技术通过使用具备多种超材料的阵列式红外光源，不需要机械结构，实现不同波长红外光的发射，使用一个光源、一个光声池、一个传声器完成多种气体的检测，提高传感器集成度、减小传感器体积、降低传感器成本。降低传感器成本。降低传感器成本。

【技术实现步骤摘要】
一种红外发射单元、红外光源及应用其的混合气体传感器


[0001]本技术属于混合气体传感器
，具体涉及一种红外发射单元、红外光源及应用其的混合气体传感器。

技术介绍

[0002]光声光谱是通过声学检测测量物质吸收光对物质的影响。当光照射到气体上时，气体在吸收光功能后会出现局部的热膨胀，使用周期性光源照射便会产生周期性热膨胀，产生周期性的压力变化。由于不同气体的吸收峰不同，使用不同的光源照射，测量压力的变化，便可测量出气体的组分与含量。
[0003]现有技术缺点：
[0004]1)使用多个滤光片组成滤光轮或滤光盘的机械结构，尺寸大、成本高，限制了系统的小型化；
[0005]2)使用多个气体检测装置组合成一个，简单的进行装置的加法，实现多种气体的检测，成本高、体积大。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本技术的主要目的在于提供一种红外发射单元、红外光源及应用其的混合气体传感器。
[0007]为了达到上述目的，本技术的技术方案是这样实现的：
[0008]本技术的实施例一提供一种红外发射单元，包括衬底、支撑膜、加热层、第一介电层、引线、第一金属层、第二介电层和第二金属层，所述支撑膜设置于底衬上，所述加热层由第一介电层覆盖并设置于支撑膜上，所述第一金属层和引线由所述第二介电层覆盖设置于第一介电层上，所述第二介电层上周期性排布有多个第二金属层，所述第一金属层、第二介电层和第二金属层构成超材料。
[0009]本技术优选地，所述第一金属层和第二金属层的材料为金、铝、铂或铜中的任一一种。
[0010]本技术优选地，所述支撑膜、第一介电层和第二介电层的材料为Al4O3、SiO2或Si3N4中的任一一种。
[0011]本技术优选地，所述加热层23的材料为金、铂、钨或多晶硅中的任一一种。
[0012]本技术的实施例二提供一种红外光源，包括上述的红外发射单元和电极，所述底衬的两侧设置有均匀排布的多个电极，所述电极之间设置有正列排布的多个红外发射单元，组成红外发射阵列，所述电极分别与每个所述红外发射单元的引线相连。
[0013]本技术优选地，所述红外发射阵列由具有不同第二金属层结构的、可发射中心波长在1～20um窄带红外光的红外发射单元组成，所述窄带红外光的半高宽度不大于200nm，可发射单一波长阵列单元数≥4个。
[0014]本技术的实施例三提供一种混合气体传感器，包括上述的红外光源、PCB基
板、声学传感器、壳体、过滤膜和引脚，所述红外光源和声学传感器固定在PCB基板上，并进行电气连接，所述过滤膜安装在壳体的透气孔上，气体分子通过扩散的方式进入到由PCB基板、壳体和过滤膜组成的光声池中，所述引脚包括多个，均匀排列设置于PCB基板的底部，引脚分别与红外光源和声学传感器电气相连，控制红外光源和声学传感器并读取输出信号，对具有相同超材料的单个红外发射单元或多个红外发射单元以脉冲形式施加电压，释放脉冲式红外线。
[0015]本技术优选地，所述壳体为采用铜、铝、钛合金、尼龙、ABS、PMMA、PP、PC或PVC中的一种材料制作而成，在使用尼龙、ABS、PMMA、PP、PC或PVC时所述壳体的表面和内部设置有镀层，所述镀层的材质为铂、金或铝中的一种。
[0016]与现有技术相比，本技术通过使用具备多种超材料的阵列式红外光源，不需要机械结构，实现不同波长红外光的发射，使用一个光源、一个光声池、一个传声器完成多种气体的检测，提高传感器集成度、减小传感器体积、降低传感器成本。
附图说明
[0017]图1是本技术实施例1提供的一种红外光源的结构示意图；
[0018]图2是本技术实施例1提供的一种红外光源中红外发射单元的结构示意图；
[0019]图3是本技术实施例2提供的一种混合气体传感器的结构示意图。
具体实施方式
[0020]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0021]在本技术的描述中，需要明确的是，术语“垂直”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“水平”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本技术，而不是意味着所指的装置或元件必须具有特有的方位或位置，因此不能理解为对本技术的限制。
[0022]在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0023]实施例一：
[0024]如图2所示，一种红外发射单元，包括衬底21、支撑膜22、加热层23、第一介电层24、引线25、第一金属层26、第二介电层27和第二金属层28，所述支撑膜22设置于底衬上，所述加热层23由第一介电层24覆盖并设置于支撑膜22上，所述第一金属层26和引线25由所述第二介电层27覆盖设置于第一介电层24上，所述第二介电层27上周期性排布有多个第二金属层28，所述第一金属层26、第二介电层27和第二金属层28构成超材料。
[0025]上述方案中，所述第一金属层26和第二金属层28的材料为金、铝、铂或铜中的任一一种。
[0026]上述方案中，所述支撑膜22、第一介电层24和第二介电层27的材料为Al4O3、SiO2或Si3N4中的任一一种。
[0027]上述方案中，所述加热层23的材料为金、铂、钨或多晶硅中的任一一种。
[0028]上述方案中，第一金属层26、第二介电层27和第二金属层28组成超材料，通过改变第二金属层28的结构可使红外发射单元发射不同波长的红外线；红外发射阵列由可发射不同波长红外线的红外发射单元组成，根据待测气体的不同，调整第二金属层28的结构，使其红外发射单元可发射待测气体的红外吸收峰波长处的红外线。
[0029]如图1所示，一种红外光源，包括上述的红外发射单元和电极31，所述底衬21的两侧设置有均匀排布的多个电极31，所述电极31之间设置有正列排布的多个红外发射单元，组成红外发射阵列2，所述电极31分别与每个所述红外发射单元的引线25相连。
[0030]上述方案中，所述红外发射阵列由具有不同第二金属层28结构的、可发射中心波长在1～20um窄带红外光的红外发射单元组成，所述窄带红外光的半高宽度不大于200nm，可发射单一波长阵列单元数≥4个。
[0031]所述红外光源具体制作步骤为：
[0032]S1：衬底21上沉积一层支撑膜22；
[0033]S2：在支撑膜上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种红外发射单元，其特征在于，包括衬底、支撑膜、加热层、第一介电层、引线、第一金属层、第二介电层和第二金属层，所述支撑膜设置于底衬上，所述加热层由第一介电层覆盖并设置于支撑膜上，所述第一金属层和引线由所述第二介电层覆盖设置于第一介电层上，所述第二介电层上周期性排布有多个第二金属层，所述第一金属层、第二介电层和第二金属层构成超材料。2.根据权利要求1所述的一种红外发射单元，其特征在于，所述第一金属层和第二金属层的材料为金、铝、铂或铜中的任一一种。3.根据权利要求2所述的一种红外发射单元，其特征在于，所述支撑膜、第一介电层和第二介电层的材料为Al4O3、SiO2或Si3N4中的任一一种。4.根据权利要求3所述的一种红外发射单元，其特征在于，所述加热层的材料为金、铂、钨或多晶硅中的任一一种。5.一种红外光源，其特征在于，包括如权利要求1
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4任一项所述的红外发射单元和电极，所述底衬的两侧设置有均匀排布的多个电极，所述电极之间设置有正列排布的多个红外发射单元，组成红外发射阵列，所述电极分别与每个所述红外发射单元的引线相连。6.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宏宇，武斌，
申请(专利权)人：深圳市美思先端电子有限公司，
类型：新型
国别省市：