CN101460820B - 具有可加热的气体选择性渗透膜的气体传感器 - Google Patents

具有可加热的气体选择性渗透膜的气体传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN101460820B
CN101460820B CN2007800201865A CN200780020186A CN101460820B CN 101460820 B CN101460820 B CN 101460820B CN 2007800201865 A CN2007800201865 A CN 2007800201865A CN 200780020186 A CN200780020186 A CN 200780020186A CN 101460820 B CN101460820 B CN 101460820B
Authority
CN
China
Prior art keywords
heating arrangement
film
gas sensor
gas
shell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2007800201865A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101460820A (zh
Inventor
维尔纳·格罗塞·布莱
丹尼尔·韦齐希
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Inficon GmbH Deutschland
Original Assignee
Inficon GmbH Deutschland
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Inficon GmbH Deutschland filed Critical Inficon GmbH Deutschland
Publication of CN101460820A publication Critical patent/CN101460820A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101460820B publication Critical patent/CN101460820B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M3/00—Investigating fluid-tightness of structures
    • G01M3/02—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum
    • G01M3/04—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point
    • G01M3/20—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material
    • G01M3/202—Investigating fluid-tightness of structures by using fluid or vacuum by detecting the presence of fluid at the leakage point using special tracer materials, e.g. dye, fluorescent material, radioactive material using mass spectrometer detection systems
    • G01M3/205—Accessories or associated equipment; Pump constructions

Abstract

本发明涉及一种具有选择性渗透膜(13)的气体传感器，选择性渗透膜(13)由硅材料构成并且在其外侧上具有加热装置(20)。所述膜(13)封闭真空外壳，所述外壳包含压力传感器。在对外壳的周围区域抽真空时，由于周围空气的总压力快速变化引起热耗散变化，导致即使调节膜(13)的温度，还是出现信号漂移。本发明提供至少一个第二加热装置(21、22)，其温度调节独立于第一加热装置(20)。因此，即使在所述外壳中总压力剧烈变化的情况下膜温度也高度恒定。

Description

具有可加热的气体选择性渗透膜的气体传感器
技术领域
本发明涉及气体传感器，所述气体传感器包括适合于抽真空并被所气体选择性渗透膜封闭的外壳以及布置在所述膜上的加热装置。
背景技术
DE100 31 882 A1(Leybold)描述了用于氦气或氢气的气体选择性传感器，其具有由玻璃或其它硅材料制成并且被选择性气体渗透膜封闭的外壳。所述外壳中容纳有用于测量气压的气压传感器。在对外壳抽真空之后，在外壳内部产生的气压将指示穿过所述膜的测试气体量。所述膜是具有窗式穿孔的硅片。在各个穿孔中，由铂制成的螺旋加热元件布置在膜壁上。所述螺旋加热元件整体上构成用于加热所述膜的加热装置，使得所述膜产生所需要的选择性气体渗透性的性能。
EP 0 831 964 B1(Leybold)描述了由硅制成的选择性气体渗透膜的制造方法。在所述方法中，在硅片的两侧上都提供氧化层并且随后蚀刻，从而只在所述硅片的一侧上保留连续的SiO2层。其中，利用薄膜技术领域的方法形成窗式穿孔并在所述穿孔中布置螺旋加热元件。
DE 10 2004 034 381 A(Inficon)中描述了一种选择性气体传感器，其中外壳同样通过膜来封闭并且包含气压传感器。
上述气体传感器也被称作石英窗传感器。在需要为容器或管道检漏时，利用具有气体选择性膜的气体传感器来测试泄漏。用测试气体例如氦气来填充测试对象。随后利用测试气体传感器来检验所述测试对象外部是否可能逸出测试气体。为此，通常将填充有测试气体的对象放在测试腔室内，并与相关的膜传感器一起抽真空，从而允许测试气体从可能存在的泄露部位逸出并用膜传感器来检测。具有被加热的膜的石英窗传感器必须具有非常稳定的膜温度，防止测试气体信号产生漂移。这种信号的漂移直接影响检测限。对于具有温度调节加热装置的膜，由于测试腔室内的快速压降(pressure drop)，在测试腔室抽真空期间的抽出过程伴随着从传感器外壳壁的热耗散明显变化，使得尽管存在温度调节也会引起信号漂移。由此，只能测量相对大的测试气体信号或者必须等候过长的稳定时间。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种气体传感器，其中以高的恒定性保持膜的期望温度，从而提高气体传感器的信号稳定性并且还可以可靠地测量小的泄漏率。
根据本发明的气体传感器通过权利要求1来限定。其在膜上包含至少一个独立于第一加热装置而调节的第二加热装置。通过对膜的单独区域进行单独的温度调节，可以分别补偿不同的温度影响。因此，例如在与其它固体不接触的膜的中间区域可以进行独立的温度调节，而在膜与外壳接触的边缘区域也可以进行单独的温度调节。由此例如在抽吸测试腔室使其从大气压下降至高真空点的过程中，即使在总压力剧烈变化的情况下也可以实现具有高恒定性的膜温度。
所述第一加热装置优选布置在不与外壳的壁直接接触的膜区域内，而第二加热装置布置在与外壳的壁直接接触的膜区域内。通过这种方式，区分膜的“自由区域”和“支撑区域”，并且在两个区域中进行独立的温度调节。
根据本发明的另一个实施方案中，还可以提供两个或更多个加热装置，特别是沿着膜边缘提供。
膜上的每个附加的加热装置优选具有各自的接触垫。这使得简单的电接触成为可能并且保证各个附加加热装置的独立性。作为选择，多个所述第二加热装置还可以共享同一个接触垫。
所述第一加热装置适当地包含大量加热岛(heating islands)，而第二加热装置由平行的导体带(conductor strips))构成。通常布置在容器壁上的第二加热装置对透气性只有极小的影响。在这个区域内不存在渗透窗；因此可以相对简单地在此设计加热装置。
下面参考附图进一步说明本发明的实施方案。
附图说明
附图中示出：
图1为气体选择性气体传感器的示意性纵向截面图，和
图2为图1中箭头II所示方向的膜装置的视图。
具体实施方式
所述的气压传感器包含适于抽真空的外壳10，所述外壳具有矩形横截面并且为杯形结构。外壳10包括四个侧壁11和一个底壁12。位于底壁12对面的一侧被膜13封闭。这种膜是气体选择性渗透的，例如对于轻的气体如氦气和氢气是渗透性的。透气性要求约250℃的恒定温度。
膜13由二氧化硅制成。所述膜的一般设计如DE 100 31 882 A1和EP 0 831 964 B1中所述。
外壳10由硼硅玻璃制成。由于外壳10与膜支撑体13的材料类似，二者可以互相接合或者彼此熔接，从而就不需要粘合剂或者其它密封元件。
外壳10处于真空状态。其包含用于连接真空泵的连接体14，其在运行状态下是熔断的(melted off)或者通过其他措施以真空密封的方式闭合。
外壳10中包含气压传感器。在该实施方案中，所述传感器由Penning传感器构成，如DE 10 2004 034 381中所述。气压传感器15包括两个平行的阴极板16，在图1中只能看到其中一个。阳极环17位于阴极板16之间，其轴与所述板的平面正交延伸。启动电源以输送施加在阴极板和阳极环之间的直流电流。在电路中，设置电流测量仪来测量阴极电流或阳极电流。Penning放电所需的磁场由封闭的外壳10外部布置的永磁体来产生。
图2示出布置在膜13远离外壳10的一侧上的加热装置的正视图。第一加热装置20位于与外壳10的壁没有接触的区域正面的膜13中心区域。因此，第一加热装置20与在容器前端的开口18(图1)基本同形(congruent)。第一加热装置20由大量包括根据EP 0 831 964 B1的弯曲形螺旋加热元件的窗构成。所述螺旋加热元件是铂丝，其被溅射在SiO2的薄壁层上。所述窗布置成棋盘状并且均匀分布在膜13的中心区域上。
在本实施方案中，外壳10具有凸缘19，膜13在其端面上接合。布置在所述端面正面的膜边缘具有第二加热装置21和22。第二加热装置沿着外壳的开口18的上边缘和下边缘布置，并且围绕正面的角在膜的较小边上延展，接触板位于所述膜的较小边上。接触垫25、26和27、28布置在开口18的垂直的较小边上，其中接触垫25和26分别与第一加热装置20的一端连接，接触垫27和28分别与加热装置21和22的末端连接。
第一加热装置20的弯曲形结构设置成大量的窗形式或加热岛形式，而加热装置21和22二者形成为在接触垫27和28之间延伸的平行导体带。
加热装置20、21和22分别单独调节温度。它们彼此独立地保持恒定的温度。膜温度由此具有高恒定性，即使在总压力剧烈变化，例如在外壳10的环境从大气压下降至高真空的抽真空时的情况下也如此。

Claims (7)

1.一种气体传感器，包括由气体选择性渗透膜(13)封闭的真空外壳(10)和布置在所述膜(13)上的温度调节的第一加热装置(20)，
其特征在于，
在所述膜(13)上布置有至少一个第二加热装置(21、22)，所述至少一个第二加热装置独立于所述第一加热装置(20)进行调节。
2.根据权利要求1的气体传感器，其特征在于，所述第一加热装置(20)布置在不与所述外壳(10)的壁直接接触的所述膜(13)的区域内，并且所述第二加热装置(21、22)布置在与所述外壳(10)的壁直接接触的区域内。
3.根据权利要求1或2的气体传感器，其特征在于，提供两个所述第二加热装置(21、22)。
4.根据权利要求3的气体传感器，其特征在于，所述第二加热装置(21、22)沿着矩形膜(13)的两个平行边缘布置。
5.根据权利要求3的气体传感器，其特征在于，所述第二加热装置(21、22)在所述膜(13)上具有各自的接触垫(27、28)。
6.根据权利要求4的气体传感器，其特征在于，所述第二加热装置(21、22)在所述膜(13)上具有各自的接触垫(27、28)。
7.根据权利要求1或2的气体传感器，其特征在于，所述第一加热装置(20)包含大量加热岛，并且所述第二加热装置(21、22)包含平行的导体带。
CN2007800201865A 2006-06-03 2007-05-04 具有可加热的气体选择性渗透膜的气体传感器 Active CN101460820B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006026125A DE102006026125A1 (de) 2006-06-03 2006-06-03 Gassensor
DE102006026125.9 2006-06-03
PCT/EP2007/054335 WO2007141098A1 (de) 2006-06-03 2007-05-04 Gassensor mit einem beheizbarer gasselektiv-durchlässiger membran

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101460820A CN101460820A (zh) 2009-06-17
CN101460820B true CN101460820B (zh) 2010-10-27

Family

ID=38512426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2007800201865A Active CN101460820B (zh) 2006-06-03 2007-05-04 具有可加热的气体选择性渗透膜的气体传感器

Country Status (6)

Country Link
US (1) US7971471B2 (zh)
EP (1) EP2024723B1 (zh)
JP (1) JP5014421B2 (zh)
CN (1) CN101460820B (zh)
DE (1) DE102006026125A1 (zh)
WO (1) WO2007141098A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008011686A1 (de) * 2008-02-28 2009-09-03 Inficon Gmbh Heliumsensor
DE102009030180A1 (de) * 2009-06-24 2010-12-30 Inficon Gmbh Wasserstoffsensor
US8361196B2 (en) * 2010-04-09 2013-01-29 Inficon Gmbh Gas-selective membrane and method of its production
US20140264012A1 (en) * 2013-03-15 2014-09-18 Gary Michael McMurtry Portable Field 3He/4He Stable Isotope Detector for Use in Survey Work and Autonomous Monitoring
US10005033B2 (en) * 2015-04-29 2018-06-26 Pacific Environment Technologies, LLC Isotopic enrichment of helium-3 through glass
TWI557527B (zh) 2015-12-28 2016-11-11 財團法人工業技術研究院 具儲熱元件的微機電溫度控制系統
US11420152B2 (en) * 2018-06-26 2022-08-23 James DeLuze Bandpass filter for separation of a specifically selected gas from a group of gases or an atmosphere
CN110243544B (zh) * 2019-07-02 2021-10-01 中国飞机强度研究所 一种漏气检测装置、系统及方法
DE102020116660A1 (de) 2020-06-24 2021-12-30 Inficon Gmbh Verfahren zur temperaturabhängigen Gasdetektion mit einer gasselektiven Membran

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0831964A1 (de) * 1995-06-10 1998-04-01 Leybold Vakuum GmbH Gasdurchlass mit selektiv wirkender durchtrittsfläche sowie verfahren zur herstellung der durchtrittsfläche
DE10031882A1 (de) * 2000-06-30 2002-01-10 Leybold Vakuum Gmbh Sensor für Helium oder Wasserstoff
EP1441209A2 (en) * 2003-01-24 2004-07-28 VARIAN S.p.A. Gas-selective permeable membrane and method for its production
DE102004034381A1 (de) * 2004-07-16 2006-02-16 Inficon Gmbh Gassensor und Verfahren zum Betreiben einer Getterpumpe

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2988265A (en) * 1958-03-21 1961-06-13 Nat Res Corp Vacuum device
JP3635738B2 (ja) * 1995-09-26 2005-04-06 松下電器産業株式会社 ガスセンサ
JPH10265839A (ja) * 1997-03-26 1998-10-06 Anelva Corp ステンレス表面の処理方法および処理装置と真空装置
DE10122733A1 (de) * 2001-05-10 2002-11-14 Inficon Gmbh Testleckvorrichtung
DE102004045803A1 (de) * 2004-09-22 2006-04-06 Inficon Gmbh Leckprüfverfahren und Leckprüfvorrichtung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0831964A1 (de) * 1995-06-10 1998-04-01 Leybold Vakuum GmbH Gasdurchlass mit selektiv wirkender durchtrittsfläche sowie verfahren zur herstellung der durchtrittsfläche
DE10031882A1 (de) * 2000-06-30 2002-01-10 Leybold Vakuum Gmbh Sensor für Helium oder Wasserstoff
EP1441209A2 (en) * 2003-01-24 2004-07-28 VARIAN S.p.A. Gas-selective permeable membrane and method for its production
DE102004034381A1 (de) * 2004-07-16 2006-02-16 Inficon Gmbh Gassensor und Verfahren zum Betreiben einer Getterpumpe

Also Published As

Publication number Publication date
US7971471B2 (en) 2011-07-05
EP2024723B1 (de) 2012-11-28
CN101460820A (zh) 2009-06-17
JP5014421B2 (ja) 2012-08-29
US20090173141A1 (en) 2009-07-09
JP2009540268A (ja) 2009-11-19
WO2007141098A1 (de) 2007-12-13
DE102006026125A1 (de) 2007-12-06
EP2024723A1 (de) 2009-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101460820B (zh) 具有可加热的气体选择性渗透膜的气体传感器
JP4801076B2 (ja) リークテスト方法およびリークテスト装置
CN102460111B (zh) 氢气传感器
CN101084433B (zh) 选择性气敏传感器
CN103998910A (zh) 用于在非刚性待测样本上进行泄漏检测的方法
US7290439B2 (en) Methods and apparatus for leak detection by the accumulation method
JP2009244284A (ja) 漏れを検査しかつ漏れの箇所をつきとめるための方法ならびに該方法を実施するために適した装置
EP0354479A3 (en) Semiconductor pressure sensor
CN101622531A (zh) 使用复合膜的测试气体检漏
JP2000214069A (ja) 気体透過評価装置
US8256299B2 (en) Pressure sensor having a cap above a first diaphragm connected to a hollow space below a second diaphragm
JP2016148525A (ja) 気密検査装置
WO2018155678A1 (ja) ガスバリア性評価装置およびガスバリア性評価方法
JP2004526947A (ja) 多層複合材およびこれから作られた容器の試験方法および装置
JP4402427B2 (ja) ヘリウムガス漏れ検出装置
JP5145148B2 (ja) ヘリウム検出ユニット
JPH05142075A (ja) 真空断熱パネルの圧力検査方法
JP6944527B2 (ja) 二重フィルムを有するフィルムチャンバ
JPH09159561A (ja) 圧力センサ及びこの圧力センサを用いたガス異常監視装置
WO2022219674A1 (ja) 水素リークディテクター
JPH07270267A (ja) 真空パック式断熱材の真空度測定装置
CN110702332A (zh) 一种评价mems真空封装性能的方法
US20060120920A1 (en) Hydrogen or helium sensor
CN207502681U (zh) 一种高压直流继电器检漏装置
SU619815A1 (ru) Способ контрол герметичности замкнутых изделий

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant