CN104541161A - 微热板器件及包括此类微热板器件的传感器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种微热板器件，其包括：框架、薄膜、包括至少一有源层的有源区以及被设计成加热所述有源层的加热结构，所述加热结构具有同心的轨径，并且所述加热结构包括内轨径(20)和内间隔(22)以及外轨径(24)和外间隔(26)，所述外轨径(24)和外间隔(26)是位于最远离所述加热结构的中心处的一个或两个轨径和间隔，其特征在于，所述外轨径(24)被设计成与自身相邻轨径的靠近度较所述内轨径(20)与自身相邻轨径的靠近度更高和/或被设计成具有较所述内轨径(20)更小的宽度，所述内轨径(20)的宽度和间距基本恒定。

Description

微热板器件及包括此类微热板器件的传感器
技术领域
本发明涉及微热板器件。本发明也涉及包括此类微热板器件的传感器，所述传感器更具体地为气体传感器器件。
背景技术
基于MEMS的微热板器件被越来越普遍地用于诸如微型流量传感器或气体传感器等应用中，其探测原理基于周围气体或有源功能层的温度升高。当被集成到便携式装置中时，这些微传感器的小尺寸具有优势。然而，在此类应用中，重要参数不仅在于小尺寸，还在于低的功率消耗，这是因为该重要参数对便携式仪器的电池寿命产生直接影响。为此，已进行了大量研发，旨在使这些传感器的效率最大化，即在使微热板的功率消耗最小化的同时使其灵敏度、选择性、稳定性和响应速度最大化。
微热板通常基于一延伸跨过刚性框架的薄膜结构，在该薄膜结构上沉积有电阻式加热结构以将薄膜的有源区加热至给定的所需温度。有源区的温度均匀度是对于良好传感器效率的关键因数，即对于必须保持的尽可能低的消耗功率的最佳使用的关键因数。
温度均匀度可通过针对加热结构使用合适的图案而得以优化。
用于微热板的最常用且最直接的加热电阻器图案为例如在EP 0859536和WO 02/080620中所示的简单弯曲式恒定宽度且等距间隔的轨径。这一类型的加热器代表一种近似均匀的热源但却由于经过薄膜到冷框架的热传导损失而得到不均匀的温度分布。图1示出了在(该示例中目标温度为500℃的)有源区中使用均匀热源在整个微热板上得到的一类温度曲线图(曲线A)与已求得的理想均匀温度曲线图(曲线B)的对比。
为了对温度均匀度的缺乏进行校正，主要研究了两种策略：
通过使用附加的散热板来增大有源区内的热导率从而通过在薄膜平面内的传导局部地促进热传递并且因而减小该有源区中的温度梯度；
通过改变加热器的截面和/或其位置来局部地调整耗散的热量。
第一策略中的散热板可以例如是位于薄膜下的硅岛(例如WO 00/75649，或者“CMOS microhotplate sensor system for operating temperatures up to 500℃”by Graf et al.,Sensors and Actuators B 117(2006)346-352(运行温度高达500℃的CMOS微热板传感器系统，Graf等人，传感器和致动器B，2006(117)：346-352)或者位于加热器与有源区之间的两个电介质层间的附加的金属板(例如GB2464016)。根据散热板的导热率的不同，这一方式或多或少有效地减小了有源区中的温度梯度。然而，在任一情况下，制作这一附加的散热板都代表了以下各项的显著增加：工艺复杂度、工艺步骤的数量以及与工作在高温下的多层结构中的热机械应力相关联的风险。此外，这一散热板代表一附加的热质量，该热质量增大了微热板的热惯性因而也增大了其热响应时间，对于在循环模式下使用这些微热板的应用，例如当微热板被用作IR吸收气体传感器中的IR发射器时，增大热响应时间是主要的不足。
第二策略不会带来这些不足，这是因为其仅依赖于改变现有层的形状因而不需要任何附加层抑或任何附加的工艺步骤，并且也不会增大待加热体的热质量。已经进行了通过对耗散的热量的局部调整来提高微热板的温度均匀度的各种经验尝试。一种方式在于在加热器轨径中创建一个或更多个凹陷(例如EP1273908或者US 2004/118202)以在该凹陷中局部地抑制热源并且同时由于热流线的局部强制集中而增大凹陷的边界处的热耗散。另一方式在于仅加热有源区的外围(参见例如US 7279692或者“Fabrication and characterization ofmicro-gas sensor for nitrogen oxides gas detection”by Lee et al./Sensors andActuators B 64(2000)31-36(用于探测氮氧化物气体的微气体传感器的制造与表征)，Lee等人，传感器和致动器B，2000(64)：31-36))。前两种方式通常都得到如图1中曲线C所示的在非加热中心具有或较重要或较不重要的温度下降的温度曲线图。其他方式在于通过从蜗形加热器轨径的中间到边界逐渐减小轨径宽度(EP 2278308)或者反过来通过朝向有源区的边界增大轨径宽度(WO2007/026177)来改变轨径的截面。其他设计还将可变的轨径宽度与可变的轨径间距相结合(“Optimization of a wafer-level process for the fabrication of highlyreproducible thin-film MOX sensors”by Elmi et al.,Sensors and Actuators B 131(2008)548-555(对用于制造高度可重复的薄膜MOX传感器的晶圆级工艺的优化，Elmi等人，传感器和致动器B，2008(131)：548-555))。所有这些迥异并且甚至部分矛盾的解决方案以及研究——例如“Design and optimization of ahigh-temperature silicon micro-hotplate for nanoporous palladium pellistors”(Lee etal.Microelectronics Journal 34(2003)115-126)(用于纳米多孔钯催化可燃性气体传感器的高温硅微热板的设计及优化，Lee等人，微电子学杂志，2003(34)：115-126)——都很好地示出了用于设计这些微热板加热器的经验性检误法。
因此，目前尚不存在用于在微热板的有源区中取得良好的温度均匀度从而提高使用此类微热板的传感器的精确度、效率及可靠性的有效解决方案。
发明内容
本发明提供了一种能够避免现有技术的不足的微热板器件。
相应地，本发明涉及一种微热板器件，包括：框架、薄膜、包括至少一有源层的有源区以及被设计成加热所述有源层的加热结构，所述加热结构具有同心的轨径，并且所述加热结构包括内轨径和内间隔以及外轨径和外间隔，所述外轨径和外间隔是位于最远离所述加热结构的中心处的一个或两个轨径和间隔，所述外轨径被设计成与自身相邻轨径的靠近度较所述内轨径与自身相邻轨径的靠近度更高和/或被设计成具有较所述内轨径更小的宽度以使得所述外轨径比所述内轨径窄，所述内轨径的宽度和间距基本恒定。
加热结构的这一设计保证了微热板的有源区内的最佳温度均匀度。
本发明还涉及一种包括此类微热板的气体传感器。
本发明还涉及一种包括此类微热板的催化气体传感器。
本发明还涉及一种包括此类微热板的红外吸收气体传感器。
本发明还涉及一种包括此类微热板的化学电阻气体传感器。
本发明还涉及一种通过使用一包括上述微热板器件的气体传感器来测量气体浓度的方法，这样的微热板器件具有一施加有至少一加热电压或至少一加热电流以加热有源层并且使得能够测量所述气体的浓度的加热结构，所述至少一加热电压或所述至少一加热电流以循环模式被间歇性地供给。
附图说明
图1示出了与已得到的理想温度曲线图相比，针对现有技术的不同加热结构的图案温度随薄膜中的位置的变化；
图2示出了根据本发明的微热板器件的示意性俯视图；
图3为图2中的微热板器件的A-A截面图；
图4a至4d示出了本发明中所使用的加热结构的图案的俯视图；
图5示出了与理想温度曲线图相比，针对本发明的微热板器件温度随薄膜中的位置的变化；以及
图6示出了输出信号，所述输出信号对应于不同运行模式下针对各种浓度CH4所测得的灵敏度。
具体实施方式
参照图2和图3，本发明的微热板器件1包括：
刚性框架2；
延伸跨过所述刚性框架2的薄膜4；
包括至少一个有源层8的独立的(即，未电连接的)有源区6；
加热结构10，其被沉积在薄膜4上并且被设计成将所述有源层8加热至给定的所需温度；
电介质层12，用于将有源层与加热结构隔离开；以及
接触轨径14和接合垫16，用于连接加热结构10。
所述微热板用于传感器，并且更特别地用于气体传感器。根据传感器类型的不同，无源层和有源层的各种组合可被沉积在加热结构上以实现传感器的功能。
薄膜4的横向尺寸通常在100微米至几毫米范围内，而其厚度通常在100纳米至几微米范围内。从热量的角度而言，薄膜材料一般要尽可能地绝热以对通过薄膜4从热源到“冷”框架的热传导而产生的热损失加以限制。
如图4a至4d所示，加热结构10具有同心的轨径，并且加热结构10包括内轨径20和内间隔22以及外轨径24和外间隔26，外轨径24和外间隔26是位于最远离加热结构10的中心处的一个或两个轨径和间隔。
根据本发明，所述外轨径24被设计成与自身相邻轨径的靠近度较所述内轨径20与自身相邻轨径的靠近度更高和/或被设计成具有较内轨径20更小的宽度，以使得所述外轨径24比内轨径20窄，所述内轨径20的宽度和间距基本恒定。
在本说明书中，术语“基本恒定”是指各个内轨径的宽度和间隔相差不超过20％。这也意味着外间隔的宽度与内间隔的宽度之间的差异大于20％和/或外轨径的宽度与内轨径的宽度之间的差异大于20％。
采用这样的加热结构，热源在有源区内是均匀的且在有源区内对由热对流和辐射产生的均匀热损失进行补偿，并且热源在有源区的边界处是增强的以对由薄膜到冷框架的热传导而产生的附加热损失加以补偿，从而在有源区中实现均匀温度下的平衡。
将外轨径24设计成较内轨径20更窄的实施例更特别地适用于相互串联连接并且与内轨径20串联连接的外轨径24。
最佳的“内间隔宽度/外间隔宽度”比例和“内轨径宽度/外轨径宽度”比例并不固定。该比例取决于目标温度处的热对流和辐射损失与相同的有源区温度下通过薄膜的热传导损失之比。该比例还通过由使用的图案化技术所限定的最小间隔和轨径宽度来确定。
优选地，当外轨径24被设计成与自身相邻轨径的靠近度更高时，内间隔宽度与外间隔宽度之比大于2，并且更优选地大于4。同样优选地，内间隔宽度与外间隔宽度之比小于50。
优选地，当外轨径24被设计成具有较内轨径20更小的宽度时，内轨径宽度与外轨径宽度之比大于1.3，并且更优选地大于2。同样优选地，内轨径宽度与外轨径宽度之比小于5。
在一些优选实施例中，如图4a至4c所示，轨径可以是环形的。
更具体地，图4a和4b示出了外轨径24与自身相邻轨径的靠近度更高的加热结构，内间隔宽度与外间隔宽度之比大约为4。
图4c和4d示出了外轨径24被设计成较内轨径20更窄且相互串联连接的加热结构，内轨径宽度与外轨径宽度之比大约为2。
如图4c所示，所述加热结构可由单个蜗形轨径制成。
如图4d所示，所述加热结构也可由相互串联连接的若干个同心弧制成，从而形成两个平行导线，各个导线对有源区的一半进行加热。
在其他实施例中，轨径可以是多边形。
这些设计可应用于由任何传导材料制成的加热结构，该传导材料可通过诸如剥离或光刻以及湿法或干法刻蚀之类的传统微制造技术进行图像化。优选地，所述加热结构可包括从包括有铂和多晶硅的组中所选择的材料。
本发明的微热板器件可用于多种传感器类型，更具体地可用于气体传感器，根据此类传感器的用途来选择有源层。
在某些实施例中，有源层可以是被设计成对可燃性气体的放热氧化进行催化的催化层。包括此类具有催化有源层的微热板器件的传感器为催化气体传感器，也被称为催化可燃性气体传感器或微热量计，其被用于检测可燃性气体。然后，通过测量由催化放热反应所引起的温度上升来检测此类可燃性气体的存在。在该情况下，由于催化活动随温度升高而加剧，所以需要在整个传感器结构可忍受的限度之内使有源层的温度最大化。有源区的温度控制和温度均匀度是至关重要的。实际上，在低于最佳温度的层的任何部分，催化活动且因而灵敏度都被降低。替代性地，高于最佳温度的层的任何部分代表了对传感器的稳定性、可靠性和寿命有害的热点。
在某些实施例中，有源层可以是被设计为形成红外辐射源的高发射率层。包括此类具有所述高发射率层的微热板器件的传感器为红外吸收气体传感器，其依赖于某些气体对确切的红外波长的吸收。这些传感器使用小型IR源，该小型IR源可以是微型灯泡或者还可以是近来的基于MEMS的发射器。有源层是高发射率层以使给定温度下辐射的光功率最大化。实际上，寻找最大辐射功率是为了降低检测系统的SNR(Signal to Noise Ratio，信噪比)。由于对于灰体或黑体，辐射功率是其温度的四次方的函数，所以很显然需要在整个发射器结构可忍受的限度之内使发射层的温度最大化。同样地，有源区的温度控制和温度均匀度是至关重要的。实际上，在低于最佳温度的有源区的任何部分，辐射功率显著降低，从而影响了SNR并且因此影响了检测系统的精确度。另一方面，高于最佳温度的有源区的任何部分代表了对传感器的稳定性、可靠性和寿命有害的热点。
在某些实施例中，有源层可以是气体敏感层，该气体敏感层被设计成在存在气体时改变自身的电阻率。包括此类具有所述气体敏感层的微热板器件的传感器为化学电阻气体传感器，其被用于例如通过测量有源层的电阻率的变化来检测还原性气体或氧化性气体的存在，该有源层通常为被沉积在加热器之上但却通过电介质层与该加热器绝热的纯净或掺杂的半导体金属氧化物。在这样的实施例中，根据本发明的微热板器件还包括被设计成测量有源层的电阻的电极(在图2和图3的示例中未示出)。一对电极被沉积在有源层之下或之上。这些电极的连接轨径在薄膜的上方从有源区延伸至刚性框架，在该刚性框架处连接轨径可被用作接合垫。气体对感测层的电导率的影响取决于有源层的性质、气体的性质以及有源层的温度。这意味着为了在给定感测层的情况下实现针对给定目标气体的最佳选择性，有源区的温度控制和温度均匀度是至关重要的。实际上，在不处于最佳温度的层的任何部分，与目标气体的反应将被减弱和/或与其他气体的反应将被加强，这意味着灵敏度和/或选择性被降低。
图5示出了光学热像仪在本发明的微热板器件上所测量的温度曲线图(曲线D)，该微热板器件包括一具有与图4d所示图案类似的图案的铂加热结构。
该结果显示本发明的微热板器件产生了与已得到的理想均匀温度曲线图(曲线B)非常接近的极好的温度均匀度。
此外，在另一实施例中，本发明的气体传感器还可包括一为本领域技术人员所熟知的过滤盖。
本发明还包括通过使用一包括上述微热板器件的气体传感器来测量气体浓度的方法，这样的微热板器件具有一施加有至少一加热电压或至少一加热电流以加热有源层并且使得能够测量所述气体的浓度的加热结构。
根据本发明，所述至少一加热电压或所述至少一加热电流以循环模式被间歇性地或周期性地供给。
有利地，至少一加热电压或至少一加热电流在接通时间内被周期性地提供给加热结构，至少一剩余电压或至少一剩余电流在关断时间内被供给，所述接通时间加上所述关断时间对应于一个循环时间，对气体浓度的测量在所述接通时间内进行。接通时间内所供给的加热电压或加热电流在所有接通时间内可以是恒定的或者可被供给为平稳加热电压/电流或斜坡加热电压/电流。剩余电压或剩余电流可等于零，或者较加热电压或加热电流足够低以使得气体传感器不消耗任何气体或几乎不消耗任何待检测气体。关断时间内所供给的剩余电压或剩余电流在所有关断时间内可以是恒定的或者可被供给为平稳剩余电压/电流或斜坡剩余电压/电流。所述循环被不断重复。
优选地，对应于接通时间与(接通时间+关断时间)之比的占空比介于0.001％至70％之间，优选地介于0.02％至50％之间，并且更优选地介于0.5％至35％之间。
有利地，接通时间介于0.01秒至2秒之间，关断时间介于1秒至900秒之间。优选地，接通时间介于0.1秒至1秒之间，关断时间介于2秒至15秒之间。
这样的循环模式使得能够降低功率消耗，特别是当气体传感器包括过滤盖时更是如此。实际上，通过利用本发明的微热板器件的低热质量以及使用气体通过过滤盖的扩散速率，与在连续模式下使用气体传感器相比，有可能在显著降低功率消耗的情况下实现可靠的测量。这使得能够实现运行时间的大幅增加。
本发明的用于测量气体浓度的方法特别适用于包含微热板器件的气体传感器，比如用于检测可燃性气体的可燃性气体传感器或微热量计，在所述微热板器件中有源层为被设计成对可燃性气体的放热氧化进行催化的催化层。
示例
以下示例示出了本发明然而却不对其范围进行限制。
根据本发明并且包括催化层和过滤盖的气体传感器使用可编程电源(TOELLNER TOE0805)进行供电，在该电源中可设定接通时间和关断时间并且循环被不断重复。包括非催化层的附加的微热板器件被串联连接并且被用作参考。接通时间内所施加的电压等于3.0伏且关断时间内所施加的电压等于0.0伏。
传感器已在CH4与空气之比为0.5％至4％的8种CH4浓度的气体下进行了测试。测试条件为：23℃；40％相对湿度(RH)，PTFE测试单元中800毫升/分钟。
已在以下三种不同的运行模式下对传感器进行了测试：
1、连续模式——120毫瓦
2、10秒循环长度(接通时间＝1秒且关断时间＝9秒)下10％占空比——12毫瓦
3、12秒循环长度(接通时间＝0.2秒且关断时间＝11.8秒)下1.67％占空比——2毫瓦
结果由图6示出，图6示出了输出信号，所述输出信号对应于在以下运行模式下针对CH4与空气体积比从0至4％的不同浓度所测量的灵敏度：
不具有过滤盖的本发明的传感器的连续模式，曲线A——圆形点
包括有传统过滤盖的相同传感器的连续模式，曲线B——菱形点
包括有传统过滤盖的相同传感器的10秒循环长度(接通时间＝1秒且关断时间＝9秒)下10％占空比，曲线C——方形点
包括有传统过滤盖的相同传感器的12秒循环长度(接通时间＝0.2秒且关断时间＝11.8秒)下1.67％占空比，曲线D——三角形点。
对于对应于循环模式的示例，对应于灵敏度的输出信号在接通时间开始200毫秒之后进行测量。
图6表明本发明的用于测量气体浓度的方法使得能够获得较连续模式或绝热模式下更高的传感器灵敏度。此外，本发明的用于测量气体浓度的方法使得能够降低连续模式下由过滤盖所引起的灵敏度损失。在关断时间内，由于待检测气体未被消耗，所以该待检测气体在过滤器的传感器侧的浓度有时间使自身与(该过滤器另一侧的)待检测气体浓度重新平衡。因此，正好在接通时间开始之后，气体浓度为最大，这允许最大的催化反应并且因此允许最高的灵敏度。
由于循环模式使得能够降低功率消耗，所以传感器的电池寿命被延长。
下面的表1和表2示出了在两个不同循环模式下使用两节AA电池的传感器的延长的电池寿命：
表1
电池容量 2850 毫安时
循环寿命考虑 80％
恒定电流消耗 40 毫安时
恒定电流寿命 57 小时
循环模式 10％ 占空比
接通时间 1 秒
关断时间 9 秒
周期 10 秒
平均功率 12 毫瓦
循环模式寿命 3.4 周
表1表明根据本发明使用10％占空比的传感器电池的电池寿命被延长至大于3周。
表2
电池容量 2850 毫安时
循环寿命考虑 80％
恒定电流消耗 40 毫安时
恒定电流寿命 57 小时
循环模式 1.67％ 占空比
接通时间 0.2 秒
关断时间 11.8 秒
周期 12 秒
平均功率 2 毫瓦
循环模式寿命 20.4 周
表2表明根据本发明使用1.67％占空比的传感器电池的电池寿命被延长至大于20周。
下面的图3示出了包括本发明的传感器并且每秒都要求对气体浓度进行测量的安全装置(适用于例如矿工)的延长的电池寿命以及每0.25小时才要求对气体浓度进行测量的消费市场家用检测器的延长的电池寿命。
表3
表3表明根据本发明使用0.022％占空比的消费市场家用检测器的电池寿命被从5小时延长至大于2年。根据本发明使用20％占空比的安全装置的电池寿命被从22小时延长至大于4天。

Claims (23)

1.一种微热板器件(1)，包括：框架(2)、薄膜(4)、包括至少一有源层(8)的有源区(6)以及被设计成加热所述有源层的加热结构(10)，所述加热结构具有同心的轨径，并且所述加热结构包括内轨径(20)和内间隔(22)以及外轨径(24)和外间隔(26)，所述外轨径(24)和外间隔(26)是位于最远离所述加热结构的中心处的一个或两个轨径和间隔，其特征在于，所述外轨径(24)被设计成与自身相邻轨径的靠近度较所述内轨径(20)与自身相邻轨径的靠近度更高和/或被设计成具有较所述内轨径(20)更小的宽度以使得所述外轨径(24)比所述内轨径(20)更窄，所述内轨径(20)的宽度和间距基本恒定。
2.根据权利要求1所述的微热板器件，所述外轨径(24)被设计成与自身相邻轨径的靠近度更高，其特征在于，内间隔宽度与外间隔宽度之比大于2，并且优选地大于4。
3.根据权利要求2所述的微热板器件，其特征在于，所述内间隔宽度与外间隔宽度之比小于50。
4.根据前述权利要求中任一项所述的微热板器件，所述外轨径(24)被设计成具有较所述内轨径(20)更小的宽度，其特征在于，所述内轨径宽度与外轨径宽度之比大于1.3，并且优选地大于2。
5.根据权利要求4所述的微热板器件，其特征在于，所述内轨径宽度与外轨径宽度之比小于5。
6.根据前述权利要求中任一项所述的微热板器件，其特征在于，各个轨径是环形的。
7.根据权利要求6所述的微热板器件，其特征在于，所述加热结构由单个蜗形轨径制成。
8.根据权利要求6所述的微热板器件，其特征在于，所述加热结构由相互串联连接的若干个同心弧制成。
9.根据权利要求1至5中任一项所述的微热板器件，其特征在于，各个轨径是多边形的。
10.根据前述权利要求中任一项所述的微热板器件，其特征在于，所述加热结构(10)包括从包括有铂和多晶硅的组中选择的材料。
11.根据前述权利要求中任一项所述的微热板器件，其特征在于，所述有源层(8)为被设计成对可燃性气体的放热氧化进行催化的催化层。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的微热板器件，其特征在于，所述有源层(8)为被设计成形成红外辐射源的高发射率层。
13.根据权利要求1至10中任一项所述的微热板器件，其特征在于，所述有源层(8)为被设计成在存在气体时改变自身的电阻率的气体敏感层。
14.根据权利要求13所述的微热板器件，其特征在于，所述微热板器件还包括被设计成对所述有源层的电阻进行测量的电极。
15.一种气体传感器，其包括根据权利要求1至14中任一项所述的微热板器件。
16.根据权利要求15所述的气体传感器，其特征在于，所述气体传感器包括一所述有源层(8)为被设计成对可燃性气体的放热氧化进行催化的催化层的微热板器件，从而形成催化气体传感器。
17.根据权利要求15所述的气体传感器，其特征在于，所述气体传感器包括一所述有源层(8)为被设计成形成红外辐射源的高发射率层的微热板器件，从而形成红外吸收气体传感器。
18.根据权利要求15所述的气体传感器，其特征在于，所述气体传感器包括一所述有源层(8)为被设计成在存在气体时改变自身的电阻率的气体敏感层的微热板器件，从而形成化学电阻气体传感器。
19.一种用于测量气体的浓度的方法，其使用一包括根据权利要求1至14中任一项所述的微热板器件的气体传感器，这样的微热板器件具有一施加有至少一加热电压或至少一加热电流以加热所述有源层并且使得能够测量所述气体的浓度的加热结构，其特征在于，所述至少一加热电压或所述至少一加热电流以循环模式被间歇性地供给。
20.根据权利要求19所述的用于测量气体的浓度的方法，其特征在于，至少一加热电压或至少一加热电流在接通时间内被周期性地提供给所述加热结构，并且至少一剩余电压或至少一剩余电流在关断时间内被供给，所述接通时间加上所述关断时间对应于一个循环时间，对气体浓度的测量在所述接通时间内进行。
21.根据权利要求20所述的用于测量气体的浓度的方法，其特征在于，接通时间与(接通时间+关断时间)之比介于0.001％至70％之间，优选地介于0.02％至50％之间，并且更优选地介于0.5％至35％之间。
22.根据权利要求21所述的用于测量气体的浓度的方法，其特征在于，所述接通时间介于0.01秒至2秒之间，所述关断时间介于1秒至900秒之间。
23.根据权利要求22所述的用于测量气体的浓度的方法，其特征在于，所述接通时间介于0.1秒至1秒之间，所述关断时间介于2秒至15秒之间。
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