CN101470074B - Mems光谱气敏传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MEMS光谱气敏传感器，利用光谱分析的手段实现目标气体的定性及定量分析。该传感器由目标气体放电发出的红外光在待测气体中的吸收量得到目标气体的浓度。该吸收量是由通过参比室的红外光光强与通过测量室的红外光光强之差确定。该传感器主要由射频发光管、目标气体特征吸收参比室(主参比室)、目标气体特征吸收测量室(主测量室)、非特征吸收测量室(副测量室)和非特征吸收参比室(副参比室)组成。主参比室和主测量室用于目标气体的浓度检验，副参比室和副测量室用于确定主测量室内的红外吸收是否是由干扰气体引起。利用本发明，解决了现有传感器选择性低、抗干扰能力差、寿命短的缺点，并且成本低廉，便于广泛使用。

Description

MEMS光谱气敏传感器

技术领域

本发明涉及一种用于气体检测及定量分析的气敏传感器，尤其涉及一种微电子机械系统(Micro-electro-mechanical systems，MEMS)光谱气敏传感器。该光谱气敏传感器基于光谱分析原理，利用特征波长的红外光穿过待测气体时光强的衰减与目标气体浓度相关的特性，达到分析目标气体的目的，解决现有传感器选择性低、抗干扰能力差、寿命短的缺点，并且成本低廉，便于广泛使用。

背景技术

随着科学技术的发展，人们对于高质量的气体检测分析仪器的要求越来越高。目前市场上主流的气敏传感器大多由陶瓷工艺制造，利用敏感材料与目标气体发生氧化还原反应时电子浓度的变化达到气体检测的目的。但是这类传感器的选择性不好，容易受温度、湿度等环境因素的影响，而且寿命短、体积大、功耗高、产品性能分散且难以与仪器匹配。

近十几年发展起来的MEMS气敏传感器继承了集成电路优势，具有体积小、功耗低、性能一致性好、集成化、智能化的特点，利用敏感材料与目标气体发生相互作用时电阻、电容、伏案特性等电参量的变化或者振动频率等机械参量的变化达到气体检测的目的，而且灵敏度比较高。但是已有的这类MEMS传感器抗干扰能力更低，而且存在敏感膜的寿命和选择性之间的矛盾。

光谱分析法是气体成分、矿物成分、水成分及污染分析的权威手段。利用目标气体对于特定频率处辐射的吸收来达到气体检出的目的，并且通过对吸收强度的测量可实现定量分析。光谱分析式气敏传感器在抗水气干扰和选择性方面的长处是其他类型的传感器无法比拟的，但目前有限的几种吸收式气体分析仪器由于发射器波长范围较宽，要求较长的吸收路径所以传感器体积较大，设备成本较高，不便于广泛使用。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有传感器选择性差、灵敏度低、抗干扰能力弱、误报率高、寿命短等问题，本发明提供一种新型MEMS光谱气敏传感器，克服现有传感器的缺陷，满足人们对于高精度气体分析的要求。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种MEMS光谱气敏传感器，利用光谱分析原理实现目标气体的定性及定量分析，该传感器由制作在硅片上的射频发光管1、目标气体特征吸收参比室2、目标气体特征吸收测量室3、非特征吸收测量室4和非特征吸收参比室5构成；

所述射频发光管1为在硅片上用ICP刻蚀设备刻蚀形成的密封有目标气体的六边形封闭腔室，封有一个大气压的目标气体，该封闭腔室一左右对称的非面侧壁上且朝向腔室内部设置有用于激励目标气体电离放电的一电极对101；

该射频发光管1通过封闭腔室另外两对左右对称的面侧壁分别与目标气体特征吸收参比室2、目标气体特征吸收测量室3、非特征吸收测量室4和非特征吸收参比室5相连接，其中，目标气体特征吸收参比室2和目标气体特征吸收测量室3通过相邻的两面侧壁与射频发光管1相连接，非特征吸收测量室4和非特征吸收参比室5通过另外一对相邻的两面侧壁与射频发光管1相连接，目标气体特征吸收参比室2和非特征吸收测量室4与目标气体特征吸收测量室3和非特征吸收参比室5左右对称；

该射频发光管1的六边形封闭腔室深度为10微米，其中一对左右对称的非面侧壁上布置有所述电极对101，另外4个面侧壁构成与目标气体特征吸收参比室2、目标气体特征吸收测量室3、非特征吸收测量室4和非特征吸收参比室5连接的滤波及分光器103；

所述目标气体特征吸收参比室(2)是封闭的，所述目标气体特征吸收测量室(3)是开放的，二者依据目标气体特征波长设计，几何位置对称，内部结构一致，均包括成像光栅和光强测量单元，用于目标气体的检测和定量分析；

所述非特征吸收测量室(4)是开放的，所述非特征吸收参比室(5)是封闭的，二者依据偏离目标气体特征波长的红外光设计，几何位置对称，内部结构一致，均包括成像光栅和光强测量单元，用于判断主测量室内的红外吸收是否是由干扰气体引起。

上述方案中，所述电极对101位于封闭腔室的5微米深处，左右对称布置于六边形封闭腔室对称的一对非面侧壁上，对称中心有一宽度为1微米的电极间隙102，且电极101为白金放电电极。

上述方案中，所述滤波及分光器103是在硅片上由ICP刻蚀设备刻蚀并经TMAH化学抛光得到的10微米深的面侧壁，所述射频发光管1发出的红外光被滤波及分光器103分为对称的光束分别送往目标气体特征吸收参比室2、目标气体特征吸收测量室3、非特征吸收测量室4和非特征吸收参比室5。

上述方案中，所述目标气体特征吸收参比室2是封闭的，所述目标气体特征吸收测量室3是开放的，二者依据目标气体特征波长设计，几何位置对称，内部结构一致，均包括成像光栅和光强测量单元，用于目标气体的检测和定量分析。

上述方案中，所述目标气体特征吸收测量室3是上表面留有主测量室进气孔303和主测量室出气孔304的开放气室，其内部结构及几何参数与所述目标气体特征吸收参比室2完全一致，包括主测量室成像光栅301和主测量室光强测量单元302，是与所述目标气体特征吸收参比室2对称的单元。

上述方案中，所述非特征吸收参比室5是封有一个大气压的不含目标气体的标准气体封闭气室，在其内部与光源相距1000倍抗扰校验波长处有由单晶硅立柱构成的副参比室成像光栅501；该副参比室成像光栅501在气室竖壁上成像的主极大点位置处有副参比室光强测量单元502，该单元与光栅的距离为1000倍校验波长。

上述方案中，所述非特征吸收测量室4是上表面留有副测量室进气孔403和副测量室出气孔404的开放气室，其内部结构及几何参数与所述非特征吸收参比室5完全一致，包括副测量室成像光栅401和副测量室光强测量单元402，是与所述非特征吸收参比室5对称的单元。

(三)有益效果

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果

1、本发明提供的MEMS光谱气敏传感器，利用光谱分析的手段来实现气体检测，克服了利用化学反应来检测气体时，一切影响敏感材料上化学反应发生的因素对传感器性能的影响，极大提高了传感器的性能。由于并未使用敏感材料，也解决了由于敏感材料上的不可逆化学反应引起的传感器中毒以及寿命有限的问题。

2、本发明提供的MEMS光谱气敏传感器，用射频源激发目标气体放电，发出的具有特征波长的红外光光强相对较大，利用该红外光进行目标气体检测和分析，大大提高了传感器的选择性和抗干扰能力，并且节约能耗。

3、本发明提供的MEMS光谱气敏传感器，由于具有目标气体特征波长的红外光的产生、传播、吸收和测量不受温度、湿度等环境因素的影响，解决了现有传感器易受温度及水汽影响的问题。

4、本发明提供的MEMS光谱气敏传感器，采用光栅作分光元件，具有多条吸收路径，信号较强，一方面可以使传感器具有较高的灵敏度，另一方面可以缩小参比室和测量室的长度，有利于减小传感器的体积。

5、本发明提供的MEMS光谱气敏传感器，利用通过测量室和参比室后的两束红外光的光强之差来分析待测气体中目标气体的含量，可降低共模干扰对传感器的影响，避免光源和探测器的漂移信号，提高了分析精度。

6、本发明提供的MEMS光谱气敏传感器，利用光敏二极管实现光强的测量，提高了传感器灵敏度。

7、本发明提供的MEMS光谱气敏传感器，具有主副两套气室，不仅测量目标气体对特征波长红外光的吸收情况，还测量对非特征波长红外光的吸收情况，有效提高了传感器的分析精度，减少误报的可能。

8、本发明提供的MEMS光谱气敏传感器，采用MEMS工艺制作，不仅易于实现小型化和批量生产，提高产品的精度和一致性并降低生产成本，而且便于与现有CMOS技术集成，可以与后端的信号处理电路制做在同一硅片上，符合传感器小型化、智能化的发展趋势。

附图说明

图1为本发明提供的MEMS光谱气敏传感器结构示意图；

图2为本发明提供的MEMS光谱气敏传感器剖面示意图；

图3为本发明提供的MEMS光谱气敏传感器内部结构平面示意图；

图4为本发明提供的MEMS光谱气敏传感器内部结构立体示意图；

图5为本发明提供的MEMS光谱气敏传感器光强测量单元示意图；

图中，射频发光管1，目标气体特征吸收参比室(主参比室)2，目标气体特征吸收测量室(主测量室)3，非特征吸收测量室(副测量室)4，非特征吸收参比室(副参比室)5，放电电极101，放电间隙102，滤波及分光器103，主参比室成像光栅201，主参比室光强测量单元202，主测量室成像光栅301，主测量室光强测量单元302，主测量室进气孔303，主测量室出气孔304，副测量室成像光栅401，副测量室光强测量单元402，副测量室进气孔403，副测量室出气孔404，副参比室成像光栅501，副参比室光强测量单元502。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

如图1至图4所示，本发明提供的这种MEMS光谱气敏传感器，由制作在硅片上的射频发光管1、目标气体特征吸收参比室2、目标气体特征吸收测量室3、非特征吸收测量室4和非特征吸收参比室5构成。

所述射频发光管1为在硅片上刻蚀形成的密封有目标气体的六边形封闭腔室，该封闭腔室一左右对称的非面侧壁上且朝向腔室内部设置有用于激励目标气体电离放电的一电极对101。

该射频发光管1通过封闭腔室另外两对左右对称的面侧壁分别与目标气体特征吸收参比室2、目标气体特征吸收测量室3、非特征吸收测量室4和非特征吸收参比室5相连接，其中，目标气体特征吸收参比室2和目标气体特征吸收测量室3通过相邻的两面侧壁与射频发光管1相连接，非特征吸收测量室4和非特征吸收参比室5通过另一对相邻的两面侧壁与射频发光管1相连接，目标气体特征吸收参比室2和非特征吸收测量室4与目标气体特征吸收测量室3和非特征吸收参比室5左右对称。

所述射频发光管1的六边形封闭腔室深度为10微米，其中一对左右对称的非面侧壁上布置有所述电极对101，另外4个面侧壁构成与目标气体特征吸收参比室2、目标气体特征吸收测量室3、非特征吸收测量室4和非特征吸收参比室5连接的滤波及分光器103。

所述电极对101位于封闭腔室的5微米深处，左右对称布置于六边形封闭腔室对称的一对非面侧壁上，对称中心有一宽度为1微米的电极间隙102，且电极101为白金放电电极。该白金放电电极在13.56MHz的射频源激励下，发光管内部的气体将被电离放电，并按照目标气体的电子能级发出不同频率的电磁波来。与传统的吸收式红外探测装置的光源不同的是，本传感器的光源发出的光是由目标气体受激辐射发出的，能量在特征频率处比较集中。电极间隙102为1微米，发光管可近似为点光源。

所述滤波及分光器103是在硅片上由ICP刻蚀设备刻蚀并经TMAH化学抛光得到的10微米深的面侧壁，所述射频发光管1发出的红外光被滤波及分光器103分为对称的光束分别送往目标气体特征吸收参比室2、目标气体特征吸收测量室3、非特征吸收测量室4和非特征吸收参比室5。因为紫外及可见光波段的电磁波会由于单晶硅的本征吸收而无法透过，所以可以用单晶硅竖壁实现滤波功能，只允许红外光透过。由于与测量室和参比室相接的竖壁相对于点光源的几何特征是对称的，所以光源发出的红外光对称地进入测量室和参比室。

所述目标气体特征吸收参比室2是封闭的，所述目标气体特征吸收测量室3是开放的，二者依据目标气体特征波长设计，几何位置对称，内部结构一致，均包括成像光栅和光强测量单元，用于目标气体的检测和定量分析。

所述目标气体特征吸收参比室2是封有一个大气压的不含目标气体的标准气体封闭气室，在其内部与光源相距1000倍特征波长位置处有由单晶硅立柱构成的主参比室成像光栅201；该主参比室成像光栅201在气室竖壁上成像的主极大点位置处有主参比室光强测量单元202，该单元与光栅的距离为1000倍特征波长。

所述目标气体特征吸收测量室3是上表面留有主测量室进气孔303和主测量室出气孔304的开放气室，其内部结构及几何参数与所述目标气体特征吸收参比室2完全一致，包括主测量室成像光栅301和主测量室光强测量单元302，是与所述目标气体特征吸收参比室2对称的单元。

所述非特征吸收测量室4是开放的，所述非特征吸收参比室5是封闭的，二者依据偏离目标气体特征波长(抗扰校验波长)的红外光设计，几何位置对称，内部结构一致，均包括成像光栅和光强测量单元，用于判断主测量室内的红外吸收是否是由干扰气体引起。非特征波长的红外光不会被目标气体大量地吸收，所以通过分析该波长的红外光在待测气体中的吸收情况，可以降低由特征波长与目标气体接近的其它气体引起的干扰，有利于降低传感器的误报率。

所述非特征吸收参比室5是封有一个大气压的不含目标气体的标准气体封闭气室，在其内部与光源相距1000倍抗扰校验波长处有由单晶硅立柱构成的副参比室成像光栅501；该副参比室成像光栅501在气室竖壁上成像的主极大点位置处有副参比室光强测量单元502，该单元与光栅的距离为1000倍校验波长。

所述非特征吸收测量室4是上表面留有副测量室进气孔403和副测量室出气孔404的开放气室，其内部结构及几何参数与所述非特征吸收参比室5完全一致，包括副测量室成像光栅401和副测量室光强测量单元402，是与所述非特征吸收参比室5对称的单元。

成像光栅(201)、(301)、(401)及(501)是硅片上由ICP设备刻出的一系列10微米高的立柱，位于光源和光强测量单元之间，光栅间隙为1微米。由于光栅接收的不是平行光，所以不同级次的光栅长度不同，需要依据光栅成像原理结合特定波长进行计算。红外光经过光栅后，在气室尾部的竖壁上形成光谱。

红外光通过气室后，如果气室中含有目标气体，那么会由于被目标气体吸收而损失能量，且目标气体浓度越高，光路路径越长，能量损失的越多；如果气室中不含目标气体，那么红外光通过后的能量衰减是比较小的，因为本传感器中的红外光是目标气体受激发出的，能量集中于特征波长附近，成份比较单纯。

光强测量单元(202)、(302)、(402)和(502)是制作在参比室和测量室竖壁上成像光栅主极大位置处的光电二极管。当有红外光在光敏二极管反偏的PN结上成像时，便会产生较大的光电流，从而实现光-电信号转换。所成的像光强越大，产生的光电流越大，反之亦然。

通往主参比室(2)的一路红外光，由于气室内不含目标气体，故而红外光经过时不会被显著地吸收，能量衰减比较小，在成像光栅背后的主极大处的谱线强度比较大；而通往主测量室(3)的一路红外光在成像光栅主极大处的谱线的光强则与测量室内目标气体的含量有关，目标气体含量越高，对特征波长的红外光吸收越强烈，相应地在主极大处的谱线强度越低。通过对比两路红外光在主极大处的光强之差引起的光电流之差便可得到红外光在待测气体中的吸收情况，从而间接得到目标气体的浓度：差值越大，目标气体浓度越高，差值越小，目标气体浓度越低。同时，通往副测量室(4)和副参比室(5)的两路红外光引起的光电流的差给出了干扰气体是否存在的判据(目标气体的存在不会造成通过副测量室和副参比室的红外光能量有很大的差别)，如果这两个光电流有较大的差值，说明主测量室内的红外吸收很可能不是目标气体引起的。

以下结合具体的实施例对本发明提供的MEMS光谱气敏传感器进一步详细说明。

再参照图1，图1为本发明提供的MEMS光谱气敏传感器结构示意图。该传感器主要由射频发光管(1)，目标气体特征吸收参比室(主参比室)(2)，目标气体特征吸收测量室(主测量室)(3)，非特征吸收测量室(副测量室)(4)，非特征吸收参比室(副参比室)(5)组成。

射频发光管(1)为在硅片上制作的10微米深的封闭腔室，与主副两套参比及测量气室(2)、(3)、(4)、(5)通过滤波及分光器(103)相接，其内部封有一个大气压的目标气体(本实例中为一个大气压的苯蒸气)。发光管在5微米深处有一对放电间隙102为1微米的白金电极(101)，与13.56MHz的射频电源接通后，激发其内部的目标气体(本实例中为苯)按照不同的能级发光。

滤波及分光器(103)是由ICP刻蚀后经TMAH化学抛光得到的光洁度很高的4个111方向的单晶硅竖壁，与主参比室(2)和主测量室(3)相接的两面夹角为109.47°，宽度为1703.6微米，与副参比室(5)和副测量室(4)相接的两面夹角也是109.47°，宽度为1817.2微米。目标气体发出的光中只有红外光可以穿过滤波及分光装置(103)，并以对称的光路分别通往参比气室和测量气室。

目标气体特征吸收参比室(主参比室)(2)和目标气体特征吸收测量室(主测量室)(3)是针对波长为1.5微米的红外光设计的(苯在1.5微米处有显著的特征发射和特征吸收)。

主参比室(2)是封有一个大气压的不含目标气体(本实例中为苯)的标准气体封闭气室。与光源相距1500微米(目标气体特征波长的1000倍，本实例中取1.5微米)处有由一排单晶硅立柱构成的主参比室成像光栅(201)。光栅(201)在气室竖壁上成像的主极大点位置处有主参比室光强测量单元(202)，该单元与光栅的距离为1500微米。

主测量室(3)是留有主测量室进气孔(303)和主测量室出气孔(304)的开放气室，其内部结构及几何尺寸与主参比室完全一致，包括主测量室成像光栅(301)和主测量室光强测量单元(302)，是主参比室的对称单元。

非特征吸收参比室(副参比室)(5)和非特征吸收测量室(副测量室)(4)是针对波长为1.6微米的红外光设计的(苯在1.6微米处没有显著的有特征发射和特征吸收)。

副参比室(5)是封有一个大气压的不含目标气体(本实例中为苯)的标准气体封闭气室。与光源相距1600微米(目标气体某非特征波长的1000倍，本实例中取1.6微米)处有由一排单晶硅立柱构成的副参比室成像光栅(501)。光栅(501)在气室竖壁上成像的主极大点处有副参比室光强测量单元(502)，该单元与光栅的距离为1600微米。

副测量室(4)是留有副测量室进气孔(403)和副测量室出气孔(404)的开放气室，其内部结构与几何尺寸与副参比室完全一致，含副测量室成像光栅(401)和副测量室光强测量单元(402)，是副参比室的对称单元。

光强测量单元(202)、(302)、(402)和(502)均为制作在各气室尾部竖壁上成像光栅主极大位置处的光敏二极管，可以把成像点的光强信号转化为电信号输出。光强测量单元的结构可参照图5。

使用本传感器对待测气体进行分析时，待测气体分别通过进气孔(303)和(403)进入主测量室(3)和副测量室(4)。发光管(1)内的目标气体(本实例中为苯蒸气)在射频源的激励下按能级发出不同频率的电磁波(能量在特征波长附近比较集中)。发光管发出的光经过滤波及分光器(103)后，只有红外光可以进入各气室。一部分红外光对称地进入主参比室(2)和主测量室(3)，一部分对称地进入副测量室(4)和副参比室(5)。红外光进入气室后，被光栅分光，在气室后壁上成像，并且主极大点处光强最强。

如果红外光通过的气室中存在目标气体，红外光的能量就会因为被目标气体吸收而发生衰减，衰减量与目标气体浓度有关：目标气体浓度越大，能量衰减越多，进而在光栅主极大处所成的像光强就越弱。相反，如果红外光通过的气室中无目标气体，那在光栅主极大处所成的像光强就比较强。光强越大，光强测量单元(光敏二极管)得到的光电流就越大。

主测量室(3)和主参比室(2)针对目标气体特征波长红外光的吸收情况进行分析(本实例中分析1.5微米红外光)。参比室内无目标气体，红外光通过时衰减很小；测量室内为待测气体，红外光通过时的衰减与目标气体浓度有关。通过比较红外光通过两个气室后在成像光栅主极大处明纹光强的差别得到测量室内目标气体浓度的信息。

副测量室(4)和副参比室(5)针对偏离目标气体特征波长的红外光吸收情况进行分析(本实例中分析1.6微米红外光)。分析过程与主室相同，但是由于1.6微米不是苯的特征波长，所以测量室和参比室给出的信号应该是相等或接近的。如果副测量室和副参比室得到的信号有较大的差别，说明在主测量室中引起较大吸收的不是苯，而是另一种特征波长与苯接近的干扰气体。

结合两个波长点给出的信息，可以得到准确的定性及定量分析结果。

以上所述的具体实施实例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细的说明。所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施实例而已，并不用于限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换或者改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种微电子机械系统MEMS光谱气敏传感器，利用光谱分析原理实现目标气体的定性及定量分析，其特征在于，该传感器由制作在硅片上的射频发光管(1)、目标气体特征吸收参比室(2)、目标气体特征吸收测量室(3)、非特征吸收测量室(4)和非特征吸收参比室(5)构成；其中：

所述射频发光管(1)为在硅片上刻蚀形成的密封有目标气体的六边形封闭腔室，该封闭腔室一左右对称的非面侧壁上且朝向腔室内部设置有用于激励目标气体电离放电的一电极对(101)；

该射频发光管(1)通过封闭腔室另外两对左右对称的面侧壁分别与目标气体特征吸收参比室(2)、目标气体特征吸收测量室(3)、非特征吸收测量室(4)和非特征吸收参比室(5)相连接，其中，目标气体特征吸收参比室(2)和目标气体特征吸收测量室(3)通过相邻的两面侧壁与射频发光管(1)相连接，非特征吸收测量室(4)和非特征吸收参比室(5)通过另外一对相邻的两面侧壁与射频发光管(1)相连接，目标气体特征吸收参比室(2)和非特征吸收测量室(4)与目标气体特征吸收测量室(3)和非特征吸收参比室(5)左右对称；

该射频发光管(1)的六边形封闭腔室深度为10微米，其中一对左右对称的非面侧壁上布置有所述电极对(101)，另外4个面侧壁构成与目标气体特征吸收参比室(2)、目标气体特征吸收测量室(3)、非特征吸收测量室(4)和非特征吸收参比室(5)连接的滤波及分光器(103)；

所述目标气体特征吸收参比室(2)是封闭的，所述目标气体特征吸收测量室(3)是开放的，二者依据目标气体特征波长设计，几何位置对称，内部结构一致，均包括成像光栅和光强测量单元，用于目标气体的检测和定量分析；

所述非特征吸收测量室(4)是开放的，所述非特征吸收参比室(5)是封闭的，二者依据偏离目标气体特征波长的红外光设计，几何位置对称，内部结构一致，均包括成像光栅和光强测量单元，用于判断主测量室内的红外吸收是否是由干扰气体引起。

2.根据权利要求1所述的MEMS光谱气敏传感器，其特征在于，所述电极对(101)位于封闭腔室的5微米深处，左右对称布置于六边形封闭腔室对称的一对非面侧壁上，对称中心有一宽度为1微米的电极间隙(102)，且电极(101)为白金放电电极。

3.根据权利要求1所述的MEMS光谱气敏传感器，其特征在于，所述滤波及分光器(103)是在硅片上由ICP刻蚀设备刻蚀并TMAH化学抛光得到的10微米深的面侧壁，所述射频发光管(1)发出的红外光被滤波及分光器(103)分为对称的光束分别送往目标气体特征吸收参比室(2)、目标气体特征吸收测量室(3)、非特征吸收测量室(4)和非特征吸收参比室(5)。

4.根据权利要求1所述的MEMS光谱气敏传感器，其特征在于，所述目标气体特征吸收参比室(2)是封有一个大气压的不含目标气体的标准气体封闭气室，在其内部与光源相距1000倍特征波长位置处有由单晶硅立柱构成的主参比室成像光栅(201)；该主参比室成像光栅(201)在气室竖壁上成像的主极大点位置处有主参比室光强测量单元(202)，该单元与光栅的距离为1000倍特征波长。

5.根据权利要求1所述的MEMS光谱气敏传感器，其特征在于，所述目标气体特征吸收测量室(3)是上表面留有主测量室进气孔(303)和主测量室出气孔(304)的开放气室，其内部结构及几何参数与所述目标气体特征吸收参比室(2)完全一致，包括主测量室成像光栅(301)和主测量室光强测量单元(302)，是与所述目标气体特征吸收参比室(2)对称的单元。

6.根据权利要求1所述的MEMS光谱气敏传感器，其特征在于，所述非特征吸收参比室(5)是封有一个大气压的不含目标气体的标准气体封闭气室，在其内部与光源相1000倍抗扰校验波长处有由单晶硅立柱构成的副参比室成像光栅(501)；该副参比室成像光栅(501)在气室竖壁上成像的主极大点位置处有副参比室光强测量单元(502)，该单元与光栅的距离为1000倍校验波长。

7.根据权利要求1所述的MEMS光谱气敏传感器，其特征在于，所述非特征吸收测量室(4)是上表面留有副测量室进气孔(403)和副测量室出气孔(404)的开放气室，其内部结构及几何参数与所述非特征吸收参比室(5)完全一致，包括副测量室成像光栅(401)和副测量室光强测量单元(402)，是与所述非特征吸收参比室(5)对称的单元。

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