用于多气体测量的微型红外光源及光声气体传感器制造技术

本实用新型专利技术提供一种用于多气体测量的微型红外光源及光声气体传感器，所述微型红外光源包括FP滤波芯片、光源壳体、光源芯片和带引脚的底座，所述光源壳体开设有出光通道，所述FP滤波芯片设置在所述出光通道的一端，所述光源芯片位于所述光源壳体中且设置在所述出光通道的另一端，所述带引脚的底座设置在所述光源芯片下方。所述光声气体传感器无需配置多个带有不同透过波段的滤光片的探测器，即可对不同的气体进行测量，从而缩小光声气体传感器的体积。体积。体积。

【技术实现步骤摘要】
用于多气体测量的微型红外光源及光声气体传感器


[0001]本技术涉及气体传感器
，具体的说，涉及了一种用于多气体测量的微型红外光源及光声气体传感器。

技术介绍

[0002]光声传感器利用光声传感技术，通过光声效应把样品吸收光谱转换成声波探测，实现样品成分、浓度分析检测；一般包括四个部分：红外光源、滤光器、光声腔和探测器，红外光源发出一束单色光照射到光声腔中的待测气体上，待测气体吸收光能，部分的能级被激发，这部分被激发的能级以释放热能的方式退激，释放的热能使待测气体和周围介质按光的调制频率产生周期性加热，从而导致介质产生周期性压力波动，这种压力波动可用灵敏的麦克风或石英音叉检测，并通过放大得到。
[0003]相比于其他多组分气体检测方式，光声光谱多组分气体检测法具有精确性高、可靠性高、灵敏度高等优势，因此，基于光声光谱的多组分气体检测技术具有广泛的应用前景。
[0004]公开号为CN112903595A的中国专利公开了一种在线式多组分气体分析光声光谱仪，其包括依次线性排列的光源、滤波斩波器、进气道及光声池组件，采用线性排列的光源和多个串联连接的光声池的方式，进行多组分同时探测，但这种方式大大增加了多组分气体分析光声光谱仪的复杂性、体积以及成本。
[0005]由此可见，在采用多光源进行多组分同时探测时，通常采用单个光源对应单个光声池，以及配置多个带有不同透过波段的滤光片的探测器的方式，各个光源用于分别提供气体测试所需要的不同波段的红外光，这使得用于多气体测量的红外光源部分体积大，不利于光声气体传感器小型化发展。
[0006]为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

技术实现思路

[0007]本技术的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种用于多气体测量的微型红外光源及光声气体传感器，通过滤波芯片对微型红外光源发出红外光线的波长进行调节，从而在进行不同气体测量时，利用单一光源发出不同波长的红外光线，进而有益于光声气体传感器小型化发展。
[0008]为了实现上述目的，本技术所采用的技术方案是：
[0009]本技术第一方面提供一种用于多气体测量的微型红外光源，其包括FP滤波芯片、光源壳体、光源芯片和带引脚的底座，所述光源壳体开设有出光通道，所述FP滤波芯片设置在所述出光通道的一端，所述光源芯片位于所述光源壳体中且设置在所述出光通道的另一端，所述带引脚的底座设置在所述光源芯片下方。
[0010]本技术第二方面提供一种光声气体传感器，其包括上述用于多气体测量的微型红外光源。
[0011]本技术的有益效果为：
[0012]1）本技术给出了一种用于多气体测量的微型红外光源，利用FP滤波芯片形成新型红外光源结构，使得单一光源发出不同波段的红外光线，缩小红外光源部分的体积；
[0013]2）本技术还给出了一种用于多气体测量的光声气体传感器，采用上述微型红外光源，无需配置多个带有不同透过波段的滤光片的探测器，即可对不同的气体进行测量，从而缩小光声气体传感器的体积，有利于实现光声气体传感器小型化发展。
附图说明
[0014]图1是本技术的微型红外光源的爆炸结构示意图；
[0015]图2是本技术的光源芯片的结构示意图；
[0016]图3是本技术的第一金属加热丝层的结构示意图；
[0017]图4是本技术的微型红外光源的立体结构示意图；
[0018]图5是本技术的微型红外光源的俯视结构示意图；
[0019]图6是本技术的微型红外光源的剖视结构示意图；
[0020]图7是本技术的光声气体传感器剖视结构示意图；
[0021]图中：1.光源芯片；101.衬底；102.SiO2支撑层；103.焊盘；104.第一SiN层；105.第一金属加热丝层；106.第二SiN层；107.第二金属加热丝层；108.SiN保护层；109.硅金属微纳结构辐射层；
[0022]2.光源壳体；3. FP滤波芯片；4.垫片；5.带引脚的底座；
[0023]6.麦克风探测器；7.光声腔。
具体实施方式
[0024]下面通过具体实施方式，对本技术的技术方案做进一步的详细描述。
[0025]实施例1
[0026]附图1、附图4至附图6示出了一种用于多气体测量的微型红外光源的结构示意图，所述微型红外光源包括FP滤波芯片3、光源壳体2、光源芯片1和带引脚的底座5；
[0027]参见《MEMS法布里
‑
珀罗滤波芯片及其光谱探测应用研究进展》，FP滤波芯片3为法布里
‑
珀罗滤波芯片，其结构通常由两个带有半透半反镜的平板镜体组成，其中一个镜体固定，另一个镜体可动，从而实现FP腔长的可控变化；驱动镜体移动改变FP腔长时，通常采用静电驱动、压电驱动、热驱动或者电磁驱动等方式，实现2至14μm范围内不同波长的调制；具体的驱动方式，属于现有技术，在此不再赘述；
[0028]因此，通过FP滤波芯片3对光源芯片1发出的红外光线进行滤波，使得所述微型红外光源发出不同波长的红外光线，适合更宽范围内化学键及气体的识别和检测。
[0029]如附图6所示，所述光源壳体2开设有出光通道，所述FP滤波芯片3设置在所述出光通道的一端，所述光源芯片1位于所述光源壳体2中且设置在所述出光通道的另一端；
[0030]所述光源芯片1发出的红外光线，经所述出光通道以及所述FP滤波芯片3的光谱滤波后，提供不同气体测量所需要的不同波长的红外光线。
[0031]进一步的，所述出光通道的内表面为二次曲面，由于二次曲面的聚光功能，使得照射在所述出光通道的内表面的红外光线更加汇聚，辐射功率更强，并将汇聚后的红外光线
经所述FP滤波芯片3滤波发出。
[0032]具体的，所述二次曲面可以为抛物面，也可以为具备聚光功能的曲面，在此不再详述。
[0033]如附图3和附图4所示，所述带引脚的底座5设置在所述光源芯片1下方，所述光源芯片1上的焊盘103与底座上的引脚连接，用于实现所述光源芯片1的电源信号传输功能等。
[0034]进一步的，所述用于多气体测量的微型红外光源还包括垫片4，所述垫片4包括矩形导热基片以及设置在所述矩形导热基片四角的金属导热部，所述矩形导热基片设置在所述光源芯片1下方，所述金属导热部与所述矩形导热基片连接并延伸至所述光源壳体2外设置；
[0035]可以理解，所述矩形导热基片和所述金属导热部均采用金属材质制成，所述矩形导热基片设在所述光源芯片1下方，其四角设置的金属导热部分别延伸至光源壳体2外，从而将所述光源芯片1上的热量传导至外界，对所述光源芯片1进行散热，避免所述光源芯片1在使用过程中过热。
[0036]如附图3所示，所述光源芯片1包括衬底101，所述衬底101刻蚀出背腔，所述背腔上方悬空设置有SiO2支撑层102、第一SiN层104、第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于多气体测量的微型红外光源，其特征在于：包括FP滤波芯片、光源壳体、光源芯片和带引脚的底座，所述光源壳体开设有出光通道，所述FP滤波芯片设置在所述出光通道的一端，所述光源芯片位于所述光源壳体中且设置在所述出光通道的另一端，所述带引脚的底座设置在所述光源芯片下方。2.根据权利要求1所述的用于多气体测量的微型红外光源，其特征在于：还包括垫片，所述垫片包括矩形导热基片以及设置在所述矩形导热基片四角的金属导热部，所述矩形导热基片设置在所述光源芯片下方，所述金属导热部与所述矩形导热基片连接并延伸至所述光源壳体外设置。3.根据权利要求1或2所述的用于多气体测量的微型红外光源，其特征在于：所述光源芯片包括衬底，所述衬底刻蚀出背腔，所述背腔上方悬空设置有SiO2支撑层、第一SiN层、第一金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：古瑞琴，强克迪，郭海周，田勇，高胜国，杨志博，汪静，
申请(专利权)人：郑州炜盛电子科技有限公司，
类型：新型
国别省市：