使用吸收性传感器元件的方法技术

本发明专利技术提供一种使用吸收性传感器元件的方法，所述方法包括：提供所述吸收性传感器元件，将所述吸收性传感器元件加热至30℃至100℃范围内的温度，将所述吸收性传感器元件暴露于被分析物蒸汽，并测量所述吸收性传感器元件的电容相关特性和/或入射光反射时的光谱特征。所述吸收性传感器元件包括：基底、设置在所述基底上的第一构件、第二构件、以及设置在所述第一构件和所述第二构件之间并接触所述第一构件和所述第二构件的检测层，所述检测层包括自具微孔聚合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供一种，所述方法包括：提供所述吸收性传感器元件，将所述吸收性传感器元件加热至30℃至100℃范围内的温度，将所述吸收性传感器元件暴露于被分析物蒸汽，并测量所述吸收性传感器元件的电容相关特性和/或入射光反射时的光谱特征。所述吸收性传感器元件包括：基底、设置在所述基底上的第一构件、第二构件、以及设置在所述第一构件和所述第二构件之间并接触所述第一构件和所述第二构件的检测层，所述检测层包括自具微孔聚合物。【专利说明】
本专利技术大体上涉及感测被分析物蒸汽的方法。
技术介绍
由于环境和安全问题，挥发性有机化合物(VOC)的检测在许多应用中可能很重要。已利用光致电离、重力测量、光谱学等等开发出用于VOC检测的各种方法。在许多目前商业化的VOC检测技术中，无法辨识VOC。例如，流行的检测技术，光致电离检测(PID)，需要优先辨识任何VOC以便获得定量信息。为了辨识V0C，通常使用诸如(例如)气相色谱-质谱联用(GCMS)设备的精密且昂贵的设备。尽管有小型化努力，GCMS的现场(如，在制造厂或商店中)使用仍困难且昂贵。已设计出各种吸收性电容传感器和光化学传感器，其包括设置在两个层之间并接触这两个层的诸如(例如)所谓的自具微孔聚合物(PM)的电介质微孔材料，这两个层中的至少一个对被分析物蒸汽(如，挥发性有机化合物)而言是多孔的，从而使得被分析物蒸汽被电介质微孔材料吸收。如本文所用，术语“吸收”是指材料变成被置于电介质微孔材料内，而无论其仅仅是被吸收到孔壁，还是溶解到本体电介质微孔材料中。这些传感器检测由于吸收的VOC而引起的微孔材料的特性的改变。例如，光化学传感器检测由电介质微孔材料的折射率的改变引起的反射光的改变，电容传感器检测由电介质微孔材料的介电常数的改变引起的电容的改变。
技术实现思路
在一个方面，本专利技术提供一种，所述方法包括步骤:a)提供所述吸收性传感器元件，其中所述吸收性传感器元件包括:第一构件、第二构件以及设置在所述第一构件和所述第二构件之间并接触所述第一构件和所述第二构件的检测层，所述检测层包括自具微孔聚合物；b)将所述吸收性传感器元件加热至30°C至100°C范围内的温度；c)在所述吸收性传感器元件处于高温的同时，将所述吸收性传感器元件暴露于被分析物蒸汽；和d)测量下列项中的至少一个:i)所述吸收性传感器元件的电容相关特性，其中所述第一构件和所述第二构件为导电的，并且其中所述检测层为电介质；ii)反射光的至少一个光谱特征，其中所述第一构件为反射的，所述第二构件为半反射的，所述检测层为光学透射的，其中所述反射光的一部分被所述第一构件反射，并且其中所述反射光的一部分被所述第二构件反射；或iii) i)和 ii) 二者。在一些实施例中，所述第一构件设置在基底上。在一些实施例中，所述第二构件设置在基底上。在一些实施例中，所述第一构件和所述第二构件为导电的，所述检测层为电介质，并且步骤d)包括i)。在一些实施例中，所述第一构件为反射的，所述第二构件为半反射的，所述检测层为光学透射的；并且步骤d)包括ii)。在一些实施例中，所述吸收性传感器元件被加热至40°C至80°C范围内的温度。在一些实施例中，所述吸收性传感器元件被加热至50°C至65°C范围内的温度。有利地，根据本专利技术的方法使吸收性传感器能够在宽范围的环境温度下使用并已降低湿度的干扰。此外，响应时间以及测量之间的吹扫时间减少，传感器可检测的浓度范围扩展。如本文所用，当关于一层材料时，术语“可渗透的”意指在所述层所在的区域中，所述层是充分多孔的，从而至少一种有机化合物可非反应性地渗透穿过其厚度(例如，在25°C下)。如本文所用，术语“电容相关特性”涵盖任何电特性及其测定过程，这种测定过程通常与赋予电荷(无论是静电荷还是时变电荷)以及在赋予电荷期间和/或之后监测电特性相关。例如，这种特性不仅包括电容，还包括阻抗、电感、导纳、电流、电阻、电导系数，并且可根据本领域熟知的各种方法测量。如本文所用，在反射光谱的上下文中，术语“光谱特征”是指反射光谱的可辨识特征，例如波峰(反射最大值)、波谷(反射最小值)或拐点)。光谱特征的大小(强度)和/或波长可响应于被分析物的存在而改变。当一个或多个波峰的位置或大小偏移(如，由于被分析物浓度的改变)时，光电检测器所检测到的反射光的量、光谱分布或强度可改变。在考虑【具体实施方式】以及所附权利要求书之后，将进一步理解本专利技术的特征和优点。【专利附图】【附图说明】图1是可用于本专利技术的实践的示例性吸收性传感器元件的示意性剖视图。【具体实施方式】根据本专利技术的方法涉及在传感器元件被加热至30至100°C范围内的高温的同时利用吸收性传感器元件分析被分析物。图1示出适用于根据本专利技术的方法的实践的示例性吸收性传感器元件100。吸收性传感器元件100包括第一构件120、第二构件140以及设置在第一构件120和第二构件140之间并接触其的检测层130。在一些实施例中，第一构件120设置在可选的基底IlOa上。在一些实施例中，第二构件140设置在可选的基底IlOb上。在一些实施例中，第一构件和第二构件为导电的。在这些实施例中，吸收性传感器元件可检测由于被PIM吸收的被分析物蒸汽所引起的介电常数的改变导致的电容相关特性的改变。在一些实施例中，第一构件是反射的，第二构件是半反射的，检测层是光学透射的。在这些实施例中，吸收性传感器元件可检测由于被PIM吸收的被分析物蒸汽所引起的检测层折射率的改变导致的入射光的反射光谱的改变(如，至少一个光谱特征的波长偏移)。在一些实施例中，第一构件和第二构件是导电的，第一构件是反射的，第二构件是半反射的，检测层是光学透射的。在这些实施例中，吸收性传感器元件可检测由于检测层折射率的改变导致的入射光的反射光谱的改变(如，至少一个光谱特征的波长偏移)以及由于检测层介电常数的改变导致的电容相关特性的改变(其二者均由被PIM吸收的被分析物蒸汽引起)。检测层130包括微孔材料。在上下文中，术语“微孔的”和“微孔性”意指材料具有大量内部互连的孔体积，并且平均孔尺寸(用例如吸附等温线方法表征)小于约100纳米(nm)，通常小于约10nm。这种微孔性使得有机被分析物的分子(如果存在)能够渗透材料的内部孔体积，并且留在内部孔中。内部孔中的这种被分析物的存在可改变材料的介电特性，使得可观测到介电常数(或任何其它合适的电特性)的改变。在一些实施例中，电介质微孔材料包括所谓的自具微孔聚合物(PM)。PM是由于聚合物链的无效填充而具有纳米级孔的聚合物材料。例如，在《化学通讯》(ChemicalCommunications) (2004 (2),第230-231页)中，Budd等人报告了一系列本质微孔的材料，其包含刚性和/或扭曲的单体嵌段之间的二苯并二噁烷键合。这一组聚合物中的典型成员包括根据方案I (下面)通过如表1所示的组分A (如，Al、A2或A3)与组分B (如，B1、B2或B3)的缩合所生成的那些。方案I【权利要求】1.一种，所述方法包括步骤: a)提供所述吸收性传感器元件，其中所述吸收性传感器元件包括:第一构件、第二构件以及设置在所述第一构件和所述第二构件之间并接触所述第一构件和所述第二构件的检测层，所述检本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·C·帕拉佐托，S·H·格里斯卡，姜明灿，M·S·文德兰德，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：
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