MEMS微型富集器的制备及其对有机硫气体的吸附性能研究.pdf

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1、中国科技论文在线http://www.paper.edu.cnMEMS微型富集器的制备及其对有机硫气#体的吸附性能研究**李亚茹，袁晓敏，吴玉明，杜晓松5（电子科技大学光电信息学院，成都610054）摘要：本文采用MEMS工艺完成对三维格栅分流型富集器结构的加工。分别以碳纳米管和Tenax-TA作为吸附材料，完成这两种吸附材料的吸附性能对比。测试结果表明，在相同的器件结构下，碳纳米管的吸附性能比Tenax-TA材料好。填充碳纳米管的三维格栅分流型富10集器对5mg/m3的二硫化碳在富集80s的时间富集率

2、达到18.17，对5mg/m3的甲硫醚在富集80s的时间富集率达到15.57。关键词：富集器；MEMS；有机硫气体；富集率中图分类号：O652.615PreparationofMEMSPreconcentratorandItsAdsorptionPerformanceforOrganicSulfurLIYaru,RUANXiaomin,WUYuming,DUXiaosong(SchoolofOptoelectronicInformation,UniversityofElectronicSciencean

3、dTechnologyofChina,Chengdu610054)20Abstract:Inthispaper,MEMSprocessisusedfortheprocessingofthree-dimensionalgratingshuntconcentrator.WeaddcarbonnanotubesandTenax-TAasfillertothethree-dimensionalconcentratorstructure,respectively,andtheiradsorptionperform

4、ancesmeasurementswereconductedinparallel.ResultsindicatetheadsorptionperformanceofcarbonnanotubesisbetterthantheTenax-TA.Throughtheuseofthethree-dimensionalgridsplittypeconcentratordevicefilledwithcarbonnanotubes,the25concentrationrateof5mg/m3ofcarbondis

5、ulfideafter80senrichmentis18.17;theconcentrationrateof5mg/m3ofmethylsulfidewithinthesameenrichmenttimeis15.57.Keywords:Pre-concentrator,MEMS,Organicsulfurgas,Pre-concentrationrate300引言随着工业化进程的加快，环境污染现象屡见不鲜，因此对有毒有害气体的检测至关重要。但是有毒有害气体种类较多，浓度较低，而目前市场上可用探测器的灵

6、敏度普遍较低，为了克服这一问题，富集器被用于气体分析系统前端，用来[1]提高监测装置的灵敏度和选择性。[2]35传统富集器体积较大，响应时间缓慢，解吸周期需要较大功率，价格昂贵。并且传统检测系统为非可持式检测装置，需要原地采样后运输回实验室进行分[3]析。测试过程较为麻烦。MEMS技术能克服传统富集器的局限性和缺点，显著[4]地减小富集器尺寸，减小功耗，降低热能。微型富集器可以提高气体分析系统的灵敏度，可检测到ppb量级的气体浓度。基金项目：教育部博士点基金（20130185110017）作者简介：李亚

7、茹（1992-），女，主要研究方向：红外与传感技术通信联系人：杜晓松（1969-），男，教授、硕导/博导，主要研究方向：气体传感器.E-mail:xsdu@uestc.edu.cn-1-中国科技论文在线http://www.paper.edu.cn40气体富集器的工作过程主要分为两个阶段：富集阶段和解吸附阶段。富集阶段：富集器吸附部件吸附目标气体；解吸附阶段：通过加热丝短时间内升温，使[5]吸附材料上吸附的目标气体脱附，目标气体浓度瞬间增大。衡量富集器性能的好坏最主要的一个标准是富集前后待检测气体的浓度

8、之[6]比，即富集率的大小，其中富集率用符号f表示。设待测气体在通过富集器前45的浓度为f1，待测气体通过富集器后的浓度为f2，那么富集率f可以表示为：f2f=(1)f1本文富集器的结构为MEMS加工的三维格栅分流型结构，吸附材料分别为等量的单壁碳纳米管和Tenax-TA。本文中该富集器对二硫化碳和甲硫醚两种气体进行测试，然后通过火焰光度检测器（FPD）输出电压信号，得出富集器对待50测气体的富集信息，取得了可观的效果。1器件的制备对于三维