CN111587375B - 薄型电离检测器 - Google Patents
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Abstract
实施方案整体涉及用于薄型PID的系统和方法，该薄型PID通常包括：柔性基板；两个或多个电极，该两个或多个电极包含孔阵列；间隔件，该间隔件具有一个或多个孔；和两个或更多个触点，该两个或更多个触点对应于电极。通常，未折叠的柔性基板限定平面，并且电极设置在柔性基板上，使得当柔性基板被折叠时，一个电极位于顶部平面上且另一个电极位于底部平面上，并且间隔件设置在电极之间以形成与紫外辐射源一起使用的电离室。
Description
相关申请的交叉引用
不适用。
关于联邦赞助研究或开发的声明
不适用。
缩微平片附件的引用
不适用。
背景技术
光电离检测器(PID)可用于检测周围大气中可能对人类构成威胁的有毒气体的存在和浓度，诸如挥发性有机化合物(VOC)。PID可以测量低浓度的VOC，从每百万分之几(ppm)低到每十亿分之几(ppb)。PID是一种非常灵敏的广谱监测器。
例如，可能在采用紫外(UV)灯来发射光子以电离检测器电极附近的目标气体的PID中使用PID。通过外加的电压偏置在这些电极的板之间建立电场。该电场引起电离粒子移动到一个或另一个板，从而在这些电极之间建立电流。可对该电流进行处理以提供对一种或多种可电离气体的存在的指示。气体分解成用电离检测器进行测量的正离子和负离子。当分子吸收高能UV光时，就会发生电离，这会激发该分子并且导致带负电荷电子暂时消失，并且形成带正电荷离子。气体变得带电。在PID中，带电粒子产生电流，该电流被放大并且转换成浓度测量值(或者与浓度测量值相关)，并且在仪表上显示为“ppm”或“ppb”或其他浓度测量值。离子在通过电离检测器中的电极后重组，以重新形成原始分子。PID是非破坏性的；PID不会“燃烧”或永久改变样本气体，这允许PID用于样本收集。电离检测器(例如PID)在PID传感器的性能中起着重要的作用，会影响精确度和线性度。
发明内容
在一个实施方案中，一种薄型PID传感器可以包括紫外辐射源；柔性基板；两个或更多个电极，该两个或更多个电极包含孔阵列(其通常还穿过柔性基板)；间隔件，该间隔件具有一个或多个孔；和一个或多个触点；其中(未折叠的)柔性基板限定平面，并且其中电极设置在柔性基板的表面上，使得当柔性基板被折叠时，一个电极位于顶部(或第一)平面上且另一个电极位于(单独的、不同的)底部(或第二)平面上，并且间隔件设置在电极之间。
在一个实施方案中，一种制造薄型PID的方法可以包括将两个或更多个电极和对应触点印刷(例如，形成电极材料的图案)到(扁平的、平坦的)柔性基板上(当柔性基板处于未折叠配置时)，其中电极的图案可以包含孔阵列；折叠柔性基板，使得当柔性基板被折叠时，一个电极位于顶部(或第一)平面上且另一个电极位于(单独的、不同的)底部(或第二)平面上；在经折叠的柔性基板的顶部平面和底部平面之间平行的平面中插入间隔件；将间隔件结合到经折叠的柔性基板上；以及将经折叠的柔性基板组装成包含紫外辐射源的传感器模块。
在一个实施方案中，与薄型光电离检测器一起使用的薄型光电离检测器组件可以包括偏置电极；感测电极；保护电极；一个或多个触点；间隔件；和柔性基板；其中保护电极被配置为围绕感测电极，并且其中偏置电极、感测电极、保护电极和一个或多个(对应的)触点被印刷到(扁平的、平坦的)柔性基板上(当处于未折叠配置时)，并且其中柔性基板被配置为被折叠，使得当被折叠时，感测电极和保护电极设置在一个(例如第一)平面上并且偏置电极被设置在单独的/不同的平面(例如第二平面)上。
附图说明
为了更完整地理解本公开，现在结合附图和具体实施方式参考以下简要描述，其中类似的附图标号表示类似的部分。
图1A示出了根据一个实施方案的未折叠的PID的透视图。
图1B示出了根据一个实施方案的未折叠的PID的透视图。
图2示出了根据一个实施方案的未折叠的PID的透视图。
图3A示出了根据一个实施方案的经折叠的PID的透视图。
图3B示出了根据一个实施方案的经折叠的PID的透视图。
图4A示出了根据一个实施方案的经折叠的PID的横截面视图。
图4B示出了根据一个实施方案的经折叠的PID的横截面视图。
图5A示出了根据一个实施方案的PID的透视图。
图5B示出了根据一个实施方案的PID的透视图。
图6示出了根据一个实施方案的制造PID的方法。
具体实施方式
首先应当理解，尽管以下示出了一个或多个实施方案的示例性实施方式，但是可以使用任何数量的技术(无论是当前己知的还是尚不存在的技术)来实现所公开的系统和方法。本公开决不应当限于下文所示的示例性实施方式、附图和技术，而是可以在所附权利要求书的范围以及其等同物的全部范围内进行修改。
以下简短术语定义应适用于整个申请文件：
术语“包括”意指包括但不限于，并且应以在专利上下文中通常使用的方式加以解释；
短语“在一个实施方案中”、“根据一个实施方案”等一般意指跟在该短语后的特定特征、结构或特性可包括在本发明的至少一个实施方案中，并且可包括在本发明的不止一个实施方案中(重要的是，此类短语不一定是指相同的实施方案)；
如果说明书将某物描述为“示例性的”或“示例”，则应当理解为是指非排他性的示例；
术语“约”或“大约”等在与数字一起使用时，可意指具体数字，或另选地，如本领域技术人员所理解的接近该具体数字的范围；并且
如果说明书陈述了部件或特征“可以”、“能够”、“能”、“应当”、“将”、“优选地”、“有可能地”、“通常地”、“任选地”、“例如”、“经常”或“可能”(或其他此类词语)被包括或具有特性，则特定部件或特征不是必须被包括或具有该特性。此类部件或特征可任选地包括在一些实施方案中，或可排除在外。
本公开的实施方案包括电离检测器(例如PID)、PID传感器和/或组件，以及使用柔性基板制造PID和/或PID传感器/组件的系统和方法，该柔性基板包括位于(例如，印刷在)柔性基板上的电极和触点(其中柔性基板可以类似于柔性印刷电路(“FPC”))。所公开的电离检测器(例如PID)可以包括柔性基板，(在PID的构造期间，其最初可以是扁平的/平坦的，但是后来被)折叠成横跨第一或顶部平面和第二或底部平面(其不同于并且通常可以平行于第一/顶部平面)；两个或更多个电极(并且通常还有它们对应的触点)(例如全部位于柔性基板上(例如印刷在柔性基板上)；和间隔件(通常是绝缘的)；其中两个或更多个电极中的第一个电极可以位于第一/顶部平面上，两个或更多个电极中的第二个电极可以位于第二/底部平面上(例如平行于第一平面)，并且间隔件设置/定位在第一电极和第二电极之间；其中间隔件包括一个或多个孔/孔隙；并且其中第一电极和第二电极中的每一者包括穿过柔性基板(以及电极材料)的一个或多个(并且通常是阵列中的多个孔/孔隙)。通常，当柔性基板(或柔性基板的具有电极的至少部分)没有被折叠而是处于扁平、平坦或未折叠的状态时，电极可以被印刷到柔性基板的一个或多个表面上。在将电极印刷(或以其他方式形成或附接)到柔性基板上之后，柔性基板将被折叠，使得第一电极将位于顶部/第一平面中且第二电极将位于底部/第二平面中，其中间隔件位于其间。这种配置在电极之间形成电离室，通常具有基于间隔件的厚度。通常，第一电极将是偏置电极，并且第二电极将是感测电极。在一些实施方案中，PID还可能包括第三电极。例如，第三电极可能是与第二/感测电极位于同一平面上的保护电极，通常保护电极(至少部分地)围绕感测电极。例如，保护电极可能包括围绕偏置电极的环。因此，所公开实施方案的保护电极通常不会位于与感测电极不同的平面上以及/或者不会位于感测电极和偏置电极之间。通常，偏置电极和感测电极将包括一个或多个(并且通常是多个或阵列的)孔/孔隙(其通常还穿过在其上形成电极的下伏柔性基板)，而防护件可以不包括任何孔/孔隙(例如通过柔性基板)。一些实施方案可能包括具有公开的PID的PID传感器/组件。此类PID传感器/组件还可能包括(除了具有折叠基板的PID之外)UV辐射源(其例如可能被导引以将UV光投射到电离室中，例如通过偏置电极中的孔/孔隙)。因此，典型的所公开的PID配置可能具有定位成接近UV辐射源的偏置电极和定位成远离UV辐射源的感测电极，其中偏置电极被配置成使得UV光通过孔进入电离室，并且气体样本可以通过感测电极中的孔/孔隙进入电离室。当与典型的PID相比时，此类具有柔性基板的实施方案可以允许包括电极和触点的更小的组件。此外，通过减少PID中的部件数量，可以使PID制作的与现有PID小的多，组装和制造过程可以简化，并且PID的成本可以降低。
本公开的实施方案包括一种制造PID的方法，该方法可以包括：形成具有两个或更多个电极(并且通常还具有它们对应的触点/接触件)(例如，其中电极位于柔性基板上)的FPC；折叠初始平坦的FPC，使得第一电极位于与第二电极不同(通常基本平行)的平面中；在经折叠的FPC之间(例如，在具有不同电极的两个平面之间)插入间隔件，以及/或者将间隔件结合到(经折叠的)FPC上。形成FPC可以包括在柔性基板上形成(可能包括附接或印刷)电极。形成FPC可能包括在柔性基板上形成感测电极和偏置电极，在同一平面上用保护电极包围感测电极，并且将偏置电极放置在单独的平面上(例如，通过折叠柔性基板)。这种布局可以防止正离子被捕获在保护电极上，这可能造成测量误差。本公开的实施方案还可以包括一种系统，其中感测电极和偏置电极可以被放置在一起更近(比典型的PID中更近)，从而使测量中的湿度和冷凝的干扰最小化，这可能导致错误警报、电极衰减和电流尖峰。
现在参考图1A至图3，示出了示例性薄型PID 100。图1A至图1B示出了处于未折叠配置的PID 100(没有间隔件，而图2进一步示出了间隔件)。在图1A中，薄型PID 100可以包括柔性基板102，该柔性基板构成基础材料并且充当PID 100的一个或多个其他元件的绝缘和/或支撑。在一些实施方案中，柔性基板102可以包括柔性材料，诸如作为TEFLONTM市售的氟化聚合物(例如，PTFE等)。可以使用其他绝缘、耐热和低气体吸附的柔性基板102，例如氟化乙烯丙烯(FEP)、全氟烷氧基烷烃(PFA)、聚酰亚胺、聚酯和/或其组合。图1A示出了处于未折叠配置的PID 100的第一侧122，一旦折叠，则该第一侧通常将成为薄型PID 100的内部。柔性基板102的厚度可以在介于大约0.1毫米(mm)到大约0.2mm之间的任何范围内。在一个实施方案中，可使用多层柔性基板102(例如，代替折叠单层，可以使用两个单独的柔性基板层(每个具有至少一个电极)。
在一些实施方案中，薄型PID 100可以包括两个或更多个电极，诸如感测电极104、偏置电极106和保护电极108。PID 100可以包括柔性印刷电路板(“FPC”)，该PID具有形成在柔性基板上或附接到柔性基板上的电极。通常，柔性印刷电路板是基于其上形成电路图案(例如电极和/或触点)的薄绝缘膜的可弯曲板。通常，柔性印刷电路板可以通过蚀刻层压在柔性绝缘材料上的铜箔和/或通过将导电膏或油墨印刷到绝缘材料(例如柔性基板)上的电路图案中，并且然后电镀电路图案来制造。在一个实施方案中，一个或多个电极104、106和108通过使用涂有金的铜将电极电路图案印刷到柔性基板102上而制成。可以使用其他导电材料代替铜，诸如金、哈司特镍合金等。金涂层对臭氧呈惰性，这减少了电极的衰变。在另一个实施方案中，一个或多个电极104、106和108通过在柔性基板102的第一侧122和柔性基板102的第二侧124两者上将电极电路图案印刷到柔性基板102上而制成(图1B所示)。通常，当柔性基板处于折叠配置时，感测电极和偏置电极的尺寸和/或位置可能相似，使得它们基本上重叠。
在一个实施方案中，感测电极104可以以包含从第一侧122延伸通过柔性基板102到第二侧124的一个或多个(例如阵列)孔118的图案被印刷到柔性基板102上。在一个实施方案中，偏置电极106可以以包含从第一侧122延伸通过柔性基板102到第二侧124的一个或多个(例如阵列)孔120的图案被印刷到柔性基板102上。换句话说，感测电极和偏置电极(104、106)中的孔通常穿过下伏柔性基板102(例如，孔可以预先形成在柔性基板中，使得电极的形成可以与通过电极和基板的匹配孔一起发生)。在具有形成在柔性基板102的第一侧和第二侧上的一个或多个电极的实施方案中(当未折叠时)中，通常，此类电极将包括在柔性基板的第一侧和第二侧上的金属化层，其中第一侧和第二侧上的金属化图案/层通过金属化孔导电(例如，形成金属化层的电极材料还可以跨越电极和/或基板中的孔的侧壁，以将同一电极的第一侧和第二侧电连接成电整体)。在一些实施方案中，一个或多个电极可能仅形成在/位于柔性基板102的一侧/表面上。在图1A至图1B所示的实施方案中，感测电极104中的孔118的直径大于偏置电极106中的孔120的直径。在一些实施方案中，当柔性基板处于其折叠配置时，感测电极中的孔的位置可以与偏置电极中的孔匹配/对准。偏置电极106中所有孔的组合开放表面积可取决于孔直径和孔之间的最小距离。在一些实施方案中，偏置电极中的孔120的直径为0.5mm，并且孔120之间的距离为大约0.5mm或更大。感测电极104中所有孔的组合开放表面积可取决于孔直径和孔之间的最小距离。在一些实施方案中，孔118的直径为0.8mm，并且孔118之间的距离为大约0.2mm或更大。
在一个实施方案中，保护电极108可以被放置/定位在感测电极104周围和/或环绕感测电极104，以收集来自偏置电极106的泄漏电流，并且防止感测电极104和偏置电极106之间的电场分布中的干扰。此外，保护电极108的电势可以被设置并且保持在或接近感测电极104的电势。因此，保护电极108可以捕获从偏置电极106到感测电极104的电荷移动(可能与冷凝相关)。捕获与冷凝相关联的电荷移动可以防止误报警，并且提高高湿度状况下的测量的精度。
图1A还示出了包括一个或多个触点110、112和113(如图1B所示)的PID 100的实施方案。触点110可以与感测电极104相关联，触点112可以与偏置电极106相关联，并且触点113可以与保护电极108相关联。触点110、112和113可以被配置成向/从电极104、106和108传送电信号。在一些实施方案中，柔性基板102可以包含狭槽114和116，以有助于薄型PID100的折叠。
图1B示出了薄型PID 100的实施方案，其示出了PID的第二侧124。一旦薄型PID100被折叠，则第二侧124通常将成为薄型PID 100的外侧(例如，一个电极位于第一/顶部平面上且另一个电极位于第二/底部平面上)。
图2示出了还包括间隔件202的薄型PID 100的实施方案(处于未折叠配置，例如在制造/构造期间)。间隔件202可以被放置在具有感测电极104或偏置电极106的柔性基板的一部分的顶部，使得当柔性基板被折叠时，间隔件将位于感测电极和偏置电极之间(并且通常基本平行于感测电极和偏置电极)的平面中(通常也基本彼此平行)。间隔件202可以包括绝缘材料，诸如以TEFLONTM市售的氟化聚合物(例如，PTFE等)、氟化乙烯丙烯(FEP)、全氟烷氧基烷烃(PFA)、聚酰亚胺、聚酯等。间隔件202的最大厚度或高度可以是大约2mm。间隔件202的最小厚度或高度可以是大约0.2mm。因此，例如，间隔件可以具有0.2-0.5mm、0.2-0.7mm、0.2-1mm、0.2-1.2mm、0.2-1.5mm、0.2-1.7mm、0.2-2mm、0.5-1mm、0.5-1.5mm、0.5-2mm、1-1.2mm、1-1.5mm的厚度。间隔件202可以包含一个或多个孔204，以允许气体流过间隔件202(即，在电极104和106之间)，从而在折叠配置的电极之间形成电离室。在图2的实施方案中，间隔件仅包括一个孔204，并且间隔件202中的孔204的直径可以略大于保护电极108的内径。当组装时，间隔件202、感测电极104、偏置电极106和保护电极108形成在下文更详细描述的薄型PID 100的电离室。
图3A示出了上述薄型PID 100，其中柔性基板102已经被折叠，形成经折叠的薄型PID 300(例如，准备用于传感器/组件)。第二侧124被示为在顶部上具有偏置电极106。还可以看到触点110和112面朝上。图3B示出了根据本公开的实施方案的图3A的经折叠的薄型PID 300的反面。现在示出第二侧124，其中传感电极104和保护电极108在顶部上(例如，与图3A所示的经折叠的PID相反)。在图3A至图3B中，间隔件夹置在经折叠的柔性基板顶部平面和底部平面之间。
转到图4A至图4B，示出了经折叠的薄型PID 300的横截面图，其中经折叠的薄型PID 300连接到紫外辐射源(示出为UV灯402)，以形成PID传感器/组件400。UV灯402被配置为充当光源并且生成光和/或辐射。在其他实施方案中，PID系统400可包括另一个或不同的光源。虽然被描述为光，但辐射可以在可见光谱中或可以不在可见光谱中。通常，辐射可经选择以对一种或多种所关注的气体(例如，一种或多种目标气体)进行电离，其中辐射的波长或波长范围可适用于电离目标气体。UV灯402可用作PID传感器400的UV光源。在一些实施方案中，UV灯402可以产生真空紫外(VUV)辐射。在一些实施方案中，UV灯402可包括密封在UV灯402内的一种或多种惰性气体。通常，经折叠的PID 300在传感器400中被取向/配置成使得偏置电极106接近UV灯402，而感测电极104和保护电极108远离UV灯，并且UV灯402将被配置/取向成通过偏置电极106中的孔将UV光投射到电离室中。通常，经折叠的PID 300的感测电极104将被取向/配置在传感器400中，使得气体样本(例如，将由PID传感器测试/检测的气体样本)可以通过感测电极104中的孔118进入电离室。
如图4B所示，在操作中，气体通过感测电极104的孔118进入薄型PID300，该感测电极在折叠时位于薄型PID 300的顶部平面上。气体通过孔118进入并且进入包含经折叠的薄型PID 300的感测电极104的顶部平面和包含经折叠的薄型PID 300的偏置电极106的底部平面之间的空间中，该空间被间隔件202包围以形成电离室404。
在一些实施方案中，当折叠时，感测电极104和偏置电极106之间的距离(也可以表示电离室的高度和间隔件202的高度)可以在从大约2mm的最大高度到大约0.2mm的最小高度的范围内。在替代实施方案中，当折叠时，感测电极104和偏置电极106之间的距离可以包括介于大约0.2mm到2mm之间的任何高度。
转向图5A，示出了根据一个实施方案的薄型PID系统500。示出了在与PID传感器模块504(其可包含电连接器/引脚/触点和/或UV灯402)组装之前的经折叠的薄型PID 300。根据一个实施方案，图5B示出了组装的薄型PID系统500。经折叠的薄型PID 300可以以图5A和图5B所示的取向放置在PID传感器模块504中。与偏置电极106相关联的触点112(如图3A所示)可以连接到PID传感器模块504上的高压DC输出引脚508。与感测电极104相关联的触点110(如图3A所示)可以连接到PID传感器模块504上的放大器输入引脚506。保护电极108的电势可以被设置为接近或等于感测电极104的电势(经由保护电极108的触点113)。
在一个实施方案中，PID传感器模块504还可以包含UV灯402。可以向UV灯402施加高电压(从AC 500V 100kHz到AC 2500V 100kHz)，并且灯402内部生成的UV光穿过晶体窗口406(见图4B)并且穿过偏置电极的孔120进入电离室404中。在使用期间，电离室404内部的气体可以吸收UV光的能量，并且被电离成带电离子。带电离子在偏置电极106和感测电极104之间的电场中移动，并且信号可以被检测为电极104和106之间的电流和/或电势差。感测电极104收集电信号，该电信号被PID传感器模块500放大并且传输到PID传感器模块500的显示部分，用于读取气体浓度。PID传感器模块500的工作温度范围可以介于-20℃到65℃之间。
在图6中，描述了制造薄型PID 600的示例性方法。在框602处，两个或更多个电极104和106以及相关/对应触点110和112可以被印刷在柔性基板102上(或者以其他方式形成在该柔性基板上或者附接到该柔性基板上)(例如，在柔性基板上形成具有电极的柔性印刷电路)。在一些实施方案中，三个电极可能被印刷/形成/附接在柔性基板102上，具有感测电极104、保护电极108和偏置电极106，并且保护电极108位于感测电极104周围(例如，环绕或围绕)。图6中的电极104和106的图案被印刷成包含孔118和120的阵列(其通常也穿过下伏柔性基板，例如用于感测电极和偏置电极)。在一些具有保护电极的实施方案中，保护电极108可能没有任何这样的孔)。因此，例如，印刷可能导致类似于图1A至图1B的未折叠的PID。在框604处，柔性基板102将被折叠(例如，对折)，使得当柔性基板102被折叠时，一个电极(例如，感测电极104)位于顶部平面上且另一个电极(例如，偏置电极106)位于底部平面上(并且在一些实施方案中，第三电极-保护电极108也可能位于顶部平面上(例如，与感测电极在同一平面上)，例如，形成类似于图3A至图3B的折叠的PID 300)。在框606处，间隔件202可以插入经折叠的柔性基板102的顶部平面和底部平面之间(这可能导致类似于图2的未折叠的PID，或者类似于图3A至图3B的经折叠的PID(其中间隔件夹置在折叠的柔性基板顶部平面和底部平面之间))。在框608处，间隔件202可以例如用耐热粘合剂结合到柔性基板上。最后，在框610处，经折叠的薄型PID 300可以被插入(例如，组装)到包含紫外辐射源402的PID传感器模块504中(例如，类似于图4A至图5B，偏置电极被取向为接近UV灯且感测电极被取向为远离UV灯)。这可以还包括相对于辐射源(例如，UV灯402)和/或气体样本取向经折叠的PID 300，和/或将辐射源(例如，UV灯402)导引朝向经折叠的PID 300的偏置电极中的孔。此外，PID300可以经由触点电连接在传感器模块中，例如偏置电极的触点连接到传感器模块上的高压DC输出引脚且感测电极的触点连接到传感器模块上的放大器输入引脚。
本文已描述了各种装置和方法，示例性实施方案或方面可包括但不限于：
在第一实施方案中，一种薄型PID可以包括紫外辐射源；柔性基板；两个或多个电极，该两个或多个电极包含孔阵列；间隔件，该间隔件具有一个或多个孔；和一个或多个触点；其中柔性基板限定平面，并且其中电极设置在柔性基板的表面上，使得当柔性基板被折叠时，一个电极位于顶部平面上且另一个电极位于底部平面上，并且间隔件设置在电极之间。
第二实施方案可以包括第一实施方案的薄型PID，其中使用多层柔性基板，每层具有至少一个电极。
第三实施方案可以包括第一或第二实施方案的薄型PID，其中柔性基板包含感测电极、偏置电极和保护电极。
第四实施方案可以包括第一至第三实施方案中任一实施方案的薄型PID，其中具有形成在柔性基板上或附接到柔性基板上的PID可以包括柔性印刷电路板。
第五实施方案可包括第一至第四实施方案中任一实施方案的薄型PID，其中电极通过使用涂有金的铜将电极电路图案印刷到柔性基板上而制成。
第六实施方案可包括第一至第五实施方案中任一实施方案的薄型PID，其中电极通过在柔性基板的第一侧和第二侧两者上将电极电路图案印刷到柔性基板上而制成。
第七实施方案可包括第一至第六实施方案中任一实施方案的薄型PID，其中保护电极围绕感测电极，并且被配置为收集来自偏置电极的泄漏电流。
第八实施方案可包括第一至第七实施方案中任一实施方案的薄型PID，其中感测电极、偏置电极和保护电极设置在柔性基板上，使得当柔性基板被折叠时，感测电极和保护电极位于顶部平面上且偏置电极位于底部平面上，并且其中偏置电极接近紫外辐射源，感测电极远离紫外辐射源，并且紫外辐射源被配置成将光导引朝向偏置电极中的孔。
第九实施方案可包括第一至第八实施方案中任一实施方案的薄型PID，其中当柔性基板被折叠时，感测电极和偏置电极之间的距离小于2mm。
第十实施方案可包括第一至第九实施方案中任一实施方案的薄型PID，其中偏置电极可以以包含从第一侧延伸通过柔性基板到第二侧的一个或多个孔的图案印刷在柔性基板上。
第十一实施方案可包括第一至第十实施方案中任一实施方案的薄型PID，其中感测电极可以以包含从第一侧延伸通过柔性基板到第二侧的一个或多个孔的图案印刷在柔性基板上。
第十二实施方案可包括第一至第十一实施方案中任一实施方案的薄型PID，其中保护电极可以以包含从第一侧延伸通过柔性基板到第二侧的一个或多个孔的图案印刷在柔性基板上。
第十三实施方案可包括第一至第十二实施方案中任一实施方案的薄型PID，其中在柔性基板的第一侧和第二侧两者上形成的电极包括在柔性基板的第一侧和第二侧两者上的金属化层，并且其中金属化层跨越电极和/或基板上的孔的侧壁，以将同一电极的第一侧和第二侧电连接/导电为电整体。
第十四实施方案可包括第一至第十三实施方案中任一实施方案的薄型PID，其中感测电极的孔的直径大于偏置电极的孔的直径。
第十五实施方案可包括第一至第十四实施方案中任一实施方案的薄型PID，其中间隔件中的孔的直径大于保护电极的内径。
第十六实施方案可包括第一至第十五实施方案中任一实施方案的薄型PID，其中当柔性基板处于折叠配置时，感测电极中的孔的位置可以与偏置电极中的孔的位置匹配/对准。
第十七实施方案可包括第一至第十六实施方案中任一实施方案的薄型PID，其中间隔件、感测电极、偏置电极和保护电极形成电离室。
第十八实施方案可包括第一至第十七实施方案中任一实施方案的薄型PID，其中处于未折叠配置的薄型PID包括间隔件，并且其中间隔件可以被放置在具有感测电极或偏置电极的柔性基板的一部分的顶部，使得当柔性基板被折叠时，该空间将位于感测电极和偏置电极之间的位置中。
第十九实施方案可包括第一至第八实施方案中任一实施方案的薄型PID，其中柔性基板包括聚四氟乙烯(PTFE)。
第二十实施方案可包括第一至第十九实施方案中任一实施方案的薄型PID，其中间隔件包括聚四氟乙烯(PTFE)。
第二十一实施方案可包括第一至第二十实施方案中任一实施方案的薄型PID，其中间隔件可具有大约2mm的最大厚度。
第二十二实施方案可包括第一至第二十一实施方案中任一实施方案的薄型PID，其中间隔件可以具有大约0.2mm的最小厚度。
第二十三实施方案可包括第一至第二十二实施方案中任一实施方案的薄型PID，其中电极和触点包括由涂有金的铜构成的柔性印刷电路。
第二十四实施方案可包括第一至第二十三实施方案中任一实施方案的薄型PID，其中触点连接到高压DC电源和放大器。
第二十五实施方案可包括第一至第二十四实施方案中任一实施方案的薄型PID，其中经折叠的PID在传感器中被取向，使得偏置电极接近UV灯，感测电极和保护电极远离UV灯，并且UV灯被配置/取向成通过偏置电极中的孔将UV光投射到电离室中。
第二十六实施方案可包括第一至第二十五实施方案中任一实施方案的薄型PID，其中经折叠的PID的感测电极在传感器中被配置/取向使得气体样本可通过感测电极中的孔进入电离室。
在第二十七实施方案中，一种用于制造薄型PID传感器的方法可以包括将两个或更多个电极和触点印刷到柔性基板上，其中两个电极包括穿过柔性基板的孔阵列；折叠柔性基板，使得当柔性基板被折叠时，一个电极位于顶部平面上且另一个电极位于底部平面上；在经折叠的柔性基板的顶部平面和底部平面之间平行的平面中插入间隔件；以及将间隔件结合到经折叠的柔性基板上。
第二十八实施方案可包括第二十七实施方案的方法，其中三个电极可能印刷/形成/附接在柔性基板上，具有感测电极、保护电极和偏置电极，并且其中保护电极位于感测电极周围或环绕感测电极。
第二十九实施方案可包括第二十七或第二十八实施方案的方法，其中印刷两个或更多个电极包括将偏置电极和对应触点印刷到柔性基板上；将感测电极和对应触点印刷到柔性基板上；将保护电极印刷到柔性基板上；并且其中折叠柔性基板包括折叠柔性基板，使得当柔性基板被折叠时，感测电极和保护电极位于顶部平面上并且偏置电极位于底部平面上。
第三十实施方案可包括第二十七至第二十九实施方案中任一实施方案的方法，其中将两个或更多电极的图案印刷成包含通常穿过下伏柔性基板的孔阵列。
第三十一实施方案可包括第二十七至第三十实施方案中任一实施方案的方法，其中经折叠的薄型PID 300可被插入(例如组装)到包含紫外辐射源的传感器模块中，其中偏置电极被取向为接近UV灯且感测电极被取向为远离UV灯，并且其中辐射源和/或气体样本被导引朝向经折叠的PID的偏置电极中的孔。
第三十二实施方案可包括可包括第二十七至第三十一实施方案中任一实施方案的方法，还包括将经折叠的柔性基板组装成包含紫外辐射源的传感器模块；将偏置电极的触点连接到传感器模块上的高压DC输出引脚，并且将感测电极的触点连接到传感器模块上的放大器输入引脚。
第三十三实施方案可包括可以包括第二十七至第三十二实施方案中任一实施方案的方法，其中感测电极和偏置电极被印刷成使得感测电极的孔的直径大于偏置电极的孔。
第三十四实施方案可包括可以包括第二十七至第三十三实施方案中任一实施方案的方法，其中柔性基板被折叠使得顶部平面和底部平面之间的距离小于2mm。
在第三十五实施方案中，一种与薄型PID一起使用的薄型PID组件，该薄型PID组件包括：偏置电极；感测电极；保护电极；一个或多个触点；间隔件；和柔性基板，其中保护电极被配置为围绕感测电极；偏置电极、感测电极、保护电极和一个或多个触点被印刷到柔性基板上；并且柔性基板被配置为折叠，使得当被折叠时，感测电极和保护电极设置在一个平面上并且偏置电极设置在单独的平面上。
第三十六实施方案可以包括第三十五实施方案的薄型PID组件，其中当柔性基板被折叠时，柔性基板的感测电极和偏置电极之间的距离小于2mm。
第三十七实施方案可以包括第三十五或第三十六实施方案中任一实施方案的薄型PID组件，其中感测电极和偏置电极被印刷到具有孔阵列的柔性基板上。
第三十八实施方案可以包括第三十五至第三十七实施方案中任一实施方案的薄型PID组件，其中感测电极和偏置电极被印刷成使得感测电极的孔的直径大于偏置电极的孔的直径。
第三十九实施方案可包括第三十五至第三十八实施方案中任一实施方案的薄型PID组件，其中柔性基板包括聚四氟乙烯(PTFE)。
尽管上文已经示出和描述了根据本文所公开的原理的各种实施方案，但在不脱离本公开的实质和教导的情况下，本领域的技术人员可以对其做出修改。本文所述的实施方案仅是代表性的而并非意在进行限制。许多变化、组合和修改都是可能的，且在本公开的范围内。由于合并、整合和/或省略一个或多个实施方案的特征而得到的替代实施方案也在本公开的范围内。因此，保护范围不受上面给出的描述的限制，而是由以下的权利要求书限定，该范围包括权利要求书的主题的所有等价物。每一项权利要求作为进一步的公开内容并入说明书中，并且权利要求书为一个或多个本发明的一个或多个实施方案。此外，任何上述优点和特征可涉及特定实施方案，但不应将此类公布的权利要求书的应用限制为实现任何或所有以上优点或具有任何或所有以上特征的方法和结构。
另外，本文所使用的章节标题是为了与37C.F.R.1.77的建议一致或者提供组织线索。这些标题不应限制或表征可以从本公开公布的任何权利要求书中所阐述的一个或多个发明。具体地并且以举例的方式，尽管标题可能是指“技术领域”，但权利要求书不应被该标题下所选择的语言限制为描述所谓的领域。此外，“背景技术”中的技术的描述不应被解读为承认某项技术是本公开中的任何一个或多个发明的现有技术。“发明内容”也不应被认为是在公布的权利要求书中所阐述的一个或多个发明的限制性表征。此外，本公开中对单数形式的“发明”的任何提及不应被用于证明在本公开中仅有一个新颖点。根据从本公开公布的多个权利要求的限制，可以阐述多个发明，并且此类权利要求相应地限定了由其保护的一个或多个发明以及其等同形式。在所有情况下，这些权利要求的范围应根据本公开按照权利要求自身的优点来考虑，而不应受到本文所陈述的标题的限制。
应当理解，使用广义的术语如“包含”、“包括”和“具有”来提供对狭义的术语如“由......组成”、“基本上由......组成”和“基本上由......构成”的支持。针对实施方案的任何元件使用术语“任选地”、“可以”、“可能”、“有可能地”等意指该元件是不需要的，或另选地，该元件是需要的，两种替代方案均在一个或多个实施方案的范围内。另外，对示例的提及仅仅用于说明目的，并非意在是排他性的。
尽管本公开中提供了若干实施方案，但应当理解，在不脱离本公开的实质或范围的情况下可以通过许多其他具体形式来体现所公开的系统和方法。本发明示例应被认为是例示性的而非限制性的，并且本发明并非局限于本文中给出的细节。例如，可以将各种元件或部件结合或集成到另一个系统中，或者可以省略或不实现某些特征。
此外，在不脱离本公开的范围的情况下，可以将在各个实施方案中被描述和示出为分立或独立的技术、系统、子系统和方法与其他系统、模块、技术或方法结合或集成。被示出或讨论为彼此直接耦接或通信的其他项可以通过一些接口、装置或中间部件间接耦接或通信，而不论是通过电的方式、机械的方式还是其他方式进行此类耦接或通信。本领域技术人员可确定并且在不脱离本文所公开的实质和范围的情况下可以做出变化、替换和变更的其他示例。
Claims (10)
1.一种薄型光电离检测器(100)，所述薄型光电离检测器包括：
紫外辐射源(402)；
柔性基板(102)；
两个或更多个电极(104、106、108)，所述两个或更多个电极包含孔阵列；
间隔物(202)，所述间隔物具有一个或多个孔(204)；以及
设置在所述柔性基板(102)上的一个或多个触点(110、112、113)；
其中所述柔性基板(102)限定一个平面，并且其中所述电极(104、106、108)被设置在所述柔性基板(102)上，使得当所述柔性基板(102)被折叠时，一个电极(104)位于顶部平面上，而另一个电极(106)位于底部平面上，并且所述间隔物(202)设置在所述电极(104、106、108)之间，
其中所述两个或更多个电极包括感测电极(104)和偏置电极(106)。
2.根据权利要求1所述的薄型光电离检测器(100)，其中所述两个或更多个电极还包括保护电极(108)。
3.根据权利要求2所述的薄型光电离检测器(100)，其中所述保护电极(108)围绕所述感测电极(104)，并且被配置为收集来自所述偏置电极(106)的泄漏电流。
4.根据权利要求2所述的薄型光电离检测器(100)，其中所述感测电极(104)、所述偏置电极(106)和所述保护电极(108)设置在所述柔性基板(102)上，使得当所述柔性基板(102)被折叠时，所述感测电极(104)和所述保护电极(108)位于所述顶部平面上，并且所述偏置电极(106)位于所述底部平面上；并且其中所述偏置电极(106)接近所述紫外辐射源(402)，所述感测电极(104)远离所述紫外辐射源(402)，并且所述紫外辐射源(402)被配置成将光导引朝向所述偏置电极(106)中的所述孔。
5.根据权利要求2所述的薄型光电离检测器(100)，其中当所述柔性基板(102)被折叠时，所述感测电极(104)和所述偏置电极(106)之间的距离小于2mm。
6.一种制造薄型光电离检测器传感器(500)的方法，所述方法包括：
将两个或更多个电极(104、106、108)和触点(110、112、113)印刷到柔性基板(102)上，其中所述电极中的两个(104和106)包括穿过所述柔性基板(102)的孔(118和120)的阵列；
折叠所述柔性基板(102)，使得当所述柔性基板(102)被折叠时，一个电极位于顶部平面上，而另一个电极位于底部平面上；
在折叠柔性基板(102)的所述顶部平面和所述底部平面之间平行的平面中插入间隔物(202)；以及
将所述间隔物(202)结合到所述折叠柔性基板(102)，
其中印刷所述两个或更多个电极(104、106、108)包括：
将偏置电极(106)和对应触点(112)印刷到所述柔性基板(102)；
将感测电极(104)和对应触点(110)印刷到所述柔性基板(102)。
7.根据权利要求6所述的方法，其中印刷所述两个或更多个电极(104、106、108)还包括：将保护电极(108)印刷到所述柔性基板(102)；
并且其中折叠所述柔性基板(102)包括折叠所述柔性基板(102)，使得当所述柔性基板(102)被折叠时，所述感测电极(104)和所述保护电极(108)位于所述顶部平面上，并且所述偏置电极(106)位于所述底部平面上。
8.根据权利要求7所述的方法，还包括
将所述折叠的柔性基板(102)组装成传感器模块(504)，所述传感器模块包含紫外辐射源(402)；
将所述偏置电极(106)的所述触点(112)连接到所述传感器模块(504)上的高压DC输出引脚(508)；
将所述感测电极的所述触点(110)连接到所述传感器模块(504)上的放大器输入引脚(506)。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述感测电极(104)和所述偏置电极(106)被印刷成使得所述感测电极(104)的所述孔(118)的直径大于所述偏置电极(106)的所述孔(120)。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述柔性基板(102)被折叠成使得所述顶部平面和所述底部平面之间的距离小于2mm。
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