CN112204254B - 泵送结构、粒子检测器和泵送方法 - Google Patents

Abstract

一种泵送结构(20)，其包括至少两个膜(21)、至少两个致动室(22)、一个包括通向泵送结构(20)的外部的开口(24)的评估室(23)，以及至少三个电极(25)。每个膜(21)在垂直方向(z)上被设置在两个电极(25)之间，该垂直方向垂直于泵送结构(20)的主延伸平面，每个致动室(22)在垂直方向(z)上被设置在膜(21)之一与电极(25)之一之间，并且每个致动室(22)通过通道(26)连接到评估室(23)。此外，提供了一种粒子检测器(27)和一种泵送方法。

Description

泵送结构、粒子检测器和泵送方法

本申请涉及一种泵送结构、一种粒子检测器和一种泵送方法。

例如，泵送结构能够被用于粒子检测器中。为了在粒子检测器的环境中检测粒子，粒子能够在粒子检测器内被检测。因此，需要将粒子泵送到例如粒子检测器的评估室中。这种泵送结构可能需要阀门和高功耗。然而，对于便携式应用，小体积和小功耗的泵送结构和粒子检测器是有利的。

一个目的是提供一种能够有效地工作的泵送结构。另外的目的是提供一种能够有效地工作的粒子检测器。另外的目的是提供一种有效的泵送方法。

根据泵送结构的至少一个实施例，泵送结构包括至少两个膜。膜能够是微机械膜。这意味着，膜能够是微机电系统(MEMS)。此外，膜能够分别包括导电材料。例如，膜能够包括多晶硅。膜能够包括正方形形状。

泵送结构还包括至少两个致动室。每个致动室能够包括第一体积的气体。每个致动室能够通过将一个膜悬挂在致动室周围的壁上形成。这能够意味着，每个致动室包括底侧和背离底侧的顶侧。在每个致动室的顶侧能够设置有一个膜。致动室内的第一体积的气体能够被限定了致动室的壁所包围。膜中的每个能够被悬挂在一个致动室上。这意味着，每个膜能够被附接到包围了各个致动室的壁。壁能够包括导电材料。例如，壁能够包括多晶硅。

致动室能够在平行于泵送结构的主延伸平面的横向方向上被彼此相邻地设置。致动室能够被彼此相邻地设置，使得它们不直接接触。

泵送结构还包括一个评估室，该评估室包括通向泵送结构的外部的开口。评估室能够包括第二体积的气体。第二体积的气体能够通过开口与泵送结构周围的气体或空气直接接触。评估室能够在垂直方向上被设置在致动室下方，其中该垂直方向垂直于泵送结构的主延伸平面。

泵送结构还包括至少三个电极。每个电极能够包括导电材料，例如多晶硅。此外，电极中的每个能够平行于泵送结构的主延伸平面延伸。在每个致动室内，一个电极能够被设置在致动室的底侧。设置在致动室内的电极被称为下部电极。电极之一能够被设置在致动室的外部。设置在致动室的外部的一个或更多个电极被称为上部电极。

每个电极能够被绝缘层覆盖。这能够意味着，包括电绝缘材料的绝缘层能够被设置在电极中的每个与一个膜之间。电极能够与绝缘层直接接触。如果膜不偏转，则膜优选不与绝缘层直接接触。绝缘层能够在垂直方向上具有至少0.1μm且至多10μm的厚度。例如，绝缘层能够包括介电材料，例如氮化硅或二氧化硅。绝缘层能够是薄膜。

每个膜在垂直于泵送结构的主延伸平面的垂直方向上被设置在两个电极之间。这意味着，对于每个膜，一个下部电极被设置在相应致动室的底侧。此外，对于每个膜，一个上部电极被设置在相应膜的背离致动室的一侧。可能的是，泵送结构包括被设置在两个膜的背离致动室的一侧的一个上部电极。这意味着，膜能够共享一个上部电极。

每个致动室在垂直方向上被设置在膜之一与电极之一之间。这意味着，在每个致动室的顶侧设置有一个膜，并且在每个致动室的底侧设置有一个电极。

每个致动室通过通道连接到评估室。这意味着，每个致动室内的第一体积的气体能够通过通道与每个评估室内的第二体积的气体直接接触。通道能够例如被设置在每个致动室的底侧。对于气体和流体，通道能够是可渗透的。通道能够被设置在评估室的顶侧，其中评估室的顶侧背离设置有开口的一侧。

泵送结构能够被设置为泵送粒子，这意味着气体和/或流体。从致动室通过评估室能够产生粒子流。膜为了产生粒子流而偏转。为了使膜偏转，电压能够被施加到一个或更多个上部电极。这意味着，在每个致动室的上部电极与膜之间存在电势差。施加的电压能够被设置为使得膜在上部电极的方向上偏转。这意味着，膜能够在上部电极的方向上移动。以此方式，增加了致动室的体积。在下一个步骤中，电压能够被施加到每个致动室的被设置在致动室的底侧的下部电极。以此方式，膜能够偏转或朝向下部电极。当致动室的体积通过膜向下部电极的运动而减少时，来自致动室内的气体或流体通过通道被从致动室泵出。电压能够被施加到电极，使得至少两个膜同时运动。因此，从致动室通过评估室能够产生粒子流。从致动室泵出的气体、流体或粒子能够通过开口被从评估室泵出。

施加到电极的电压能够由泵送结构的集成电路控制。因此，不需要外部电路。

有利地，在本文中描述的泵送结构能够被制造为微机电系统，该微机电系统尺寸足够小，使得其能够被结合在便携式设备，例如智能电话中。此外，泵送结构的功耗能够足够小，使得其能够在便携式设备中工作。此外，泵送结构能够有效地工作。由于致动室和评估室的几何布置，能够在评估室内实现层流或单向流。以此方式，评估室能够有效地排空。例如，评估室能够在小于一秒内排空。这能够意味着，评估室内的气体或流体体积能够在小于一秒内被来自致动室的气体或流体替代。

此外，由于膜在垂直方向上被设置在两个电极之间，避免了膜粘附到电极之一上。

根据泵送结构的至少一个实施例，通道平行于评估室的主延伸方向延伸。评估室的主延伸方向能够平行于垂直方向。还可能的是，评估室的主延伸方向不平行于垂直方向。评估室的主延伸方向能够平行或近似平行于从通道朝向开口的粒子流动方向。这意味着，通道和开口被设置为使得气体、流体或粒子能够从通道单向流动到开口。通道平行于评估室的主延伸方向延伸，以便在泵送期间建立单向流动。以此方式，泵送结构能够有效地工作。

根据泵送结构的至少一个实施例，评估室具有平行于评估室的主延伸方向的对称轴，并且致动室关于评估室的对称轴被轴对称地设置。评估室能够关于其对称轴轴对称。还可能的是，评估室在横截面内关于其对称轴轴对称。这意味着，存在至少一个横截面，其中评估室具有对称轴。致动室关于评估室的对称轴轴对称能够意味着，致动室在至少一个横截面内轴对称。存在评估室的至少一个对称轴，对于该对称轴，致动室被轴对称地设置。由于致动室的对称布置，在泵送期间能够在评估室内实现粒子的单向流动。以此方式，泵送结构能够有效地工作。

根据泵送结构的至少一个实施例，每个致动室包括泵送体积，该泵送体积由在膜不偏转的情况下的相应致动室的体积与在膜完全偏转的情况下的相应致动室的体积之间的差值给出。每个膜能够通过在膜和电极之一之间施加电压来偏转。以此方式，能够引入将膜朝向电极之一移动的静电力。例如，每个膜能够向上部电极偏转。在这种情况下，增加了相应的致动室的体积。还可能的是，每个膜向相应的下部电极偏转。在这种情况下，减少了相应的致动室的体积。如果没有电压被施加到电极，则膜不偏转。在这种情况下，膜能够平行于泵送结构的主延伸平面延伸。膜能够在膜与电极之一直接接触的情况下完全偏转。还可能的是，在膜与一个绝缘层直接接触的情况下，膜完全偏转，该绝缘层被设置在该膜与电极之一之间。还可能的是，当膜完全偏转时，其不与电极之一或绝缘层直接接触。

通过减少致动室的体积，气体或流体能够被从致动室朝向评估室泵出。泵送体积是指能够通过膜的偏转从相应的致动室泵出的气体或流体的体积。因此，泵送体积是指在具有未偏转的膜的致动室的体积与具有完全偏转的膜的致动室的体积之间的差值。

由于每个致动室包括泵送体积，评估室内的气体、流体或粒子能够被从评估室泵出。

根据泵送结构的至少一个实施例，评估室的体积等于致动室的总泵送体积。这意味着，例如，两个泵送体积一起等于评估室的体积。因此，能够由泵送结构泵送的总体积等于评估室的体积。因此，通过使致动室的膜偏转，评估室内的气体、流体或粒子的总量能够被从评估室泵出。通过使致动室的膜以相反的方向偏转，这意味着朝向上部电极，来自泵送结构的环境的气体、流体或粒子的总量能够被泵入评估室。因此，泵送结构能够被用于粒子检测器。评估室内的气体或流体能够被有效地从评估室泵出。

根据泵送结构的至少一个实施例，泵送结构被配置为泵送气体。泵送结构能够被配置为将气体从评估室泵出。例如，泵送结构能够被配置为泵送空气。还可能的是，泵送结构被配置为泵送包括粒子的气体，粒子例如为灰尘或花粉。有利地，泵送结构能够被用于粒子检测器中，该粒子检测器被设置为检测气体内的粒子。

根据泵送结构的至少一个实施例，膜包括导电材料。膜能够例如包括多晶硅。为了通过在膜与电极之间施加电压来使膜偏转，膜必须包括导电材料。以此方式，能够引入将膜朝向电极之一移动的静电力。膜的偏转使得气体、流体或粒子能够被从评估室泵出。

根据泵送结构的至少一个实施例，泵送结构没有阀门。这能够意味着，致动室通过通道与评估室直接连接。

在致动室与评估室之间未设置阀门。此外，评估室能够通过开口被直接连接到泵送结构的环境。在开口内未设置阀门。有利地，由于不需要阀门，泵送结构的设置能够很简单。因此，泵送结构的生产较不复杂，并且泵送结构能够更稳定，这是因为它没有在工作过程中能够被损坏的阀门。

此外，提供了一种粒子检测器。粒子检测器包括在本文中描述的泵送结构。这意味着，针对泵送结构公开的所有特征也针对粒子检测器公开。粒子检测器能够被设置为检测来自粒子检测器的环境的粒子。例如，粒子检测器能够被设置为检测气体或流体内的粒子。

根据粒子检测器的至少一个实施例，光源被设置在评估室内。光源能够例如是发光二极管或激光器，例如垂直腔面发射激光器。光源能够被设置在评估室的背离开口的一侧。光源能够被设置为在粒子检测器的工作期间发射电磁辐射。

根据粒子检测器的至少一个实施例，光电探测器被设置在评估室内。光电探测器能够被设置在评估室的设置有开口的一侧。光电探测器能够包括光电探测器的阵列。光电探测器能够被设置为检测电磁辐射。例如，光电探测器能够被设置为检测由光源发射的电磁辐射。

根据粒子检测器的至少一个实施例，粒子检测器被配置为检测评估室内的粒子。由光源发射的电磁辐射能够被存在于评估室中的粒子吸收或反射。通过检测到达评估室的设置有光电探测器的一侧的电磁辐射，例如能够确定评估室内的粒子数。还可能确定评估室内的气体或流体的其他参数。

由于粒子检测器包括泵送结构，来自粒子检测器的外部的气体和/或流体能够被泵入评估室，和被从评估室泵出。以此方式，能够检测来自粒子检测器的环境的粒子。泵送结构能够越快地排空评估室，粒子检测器就能够越快地检测在粒子检测器的环境中的气体或流体中的变化。

此外，提供了一种泵送方法。该泵送方法能够优选地通过使用本文所述的泵送结构或粒子检测器来执行。这意味着，针对泵送结构或粒子检测器公开的所有特征也针对泵送方法公开，反之亦然。

根据泵送方法的至少一个实施例，该方法包括提供至少两个致动室的步骤，该至少两个致动室被分别设置在膜与下部电极之间。致动室能够在垂直方向上被设置在膜与下部电极之间，其中该垂直方向垂直于膜的主延伸平面。

泵送方法还包括提供一个评估室的步骤，该评估室包括通向评估室的外部的开口。

泵送方法还包括提供至少一个上部电极的步骤，使得每个膜在垂直方向上被设置在一个下部电极与一个上部电极之间。还可能的是，提供了两个上部电极，使得每个膜在垂直方向上被设置在一个下部电极与一个上部电极之间。

泵送方法还包括同时向下部电极施加电压的步骤。能够向膜与下部电极之间施加电压。通过向下部电极施加电压而使膜偏转。例如，膜能够向下部电极的方向偏转。通过使膜偏转，能够减小致动室的体积。因此，从致动室向评估室泵送气体或流体。当电压被同时施加到多个下部电极时，能够在评估室内产生单向粒子流。以此方式，气体或流体能够以有效的方式被从评估室泵出。

泵送方法还包括向至少一个上部电极施加电压的步骤，其中每个致动室通过通道连接到评估室。能够向至少一个上部电极与膜之间施加电压，使得向每个膜与至少一个上部电极之间施加电压。通过向上部电极施加电压而使膜偏转。例如，膜能够向上部电极的方向偏转。通过使膜偏转，能够增加致动室的体积。因此，能够从评估室向致动室中泵送气体或流体。此外，来自评估室的环境的气体或流体能够被泵入评估室。以此方式，来自评估室的环境的气体或流体能够在评估室中被分析。此外，来自评估室的环境的气体和/或流体能够被有效地泵入评估室。

有利地，泵送方法能够使气体或流体在评估室内单向流动。以此方式，评估室能够被有效地泵送。此外，不需要阀门来泵送评估室，这使得泵送的设置更加简单。

根据泵送方法的至少一个实施例，施加到电极的电压被设置为使得当电压被施加到相应的电极时膜被偏转。例如，膜能够向相应的电极偏转。通过在膜与电极之一之间施加电压，能够引入将膜朝向电极之一移动的静电力。

根据泵送方法的至少一个实施例，交替地将电压同时施加到下部电极，和施加到至少一个上部电极。这能够意味着，在第一步骤中，电压被同时施加到多个下部电极。因此，膜向下部电极偏转。在下一个步骤中，电压被施加到至少一个上部电极。因此，膜向至少一个上部电极偏转。这两个步骤能够交替重复。以此方式，气体和/或流体以有效的方式被从评估室和致动室泵出。

以下附图描述可以进一步说明和解释示例性实施例。功能上相同或具有相同效果的部件用相同的附图标记表示。相同或实际上相同的部件可以仅关于它们首先出现的附图描述。它们的描述不必在连续的附图中重复。

在图1中示出了具有泵送结构的粒子检测器的示例性实施例的剖视图。

在图2A、2B和2C中示出了具有泵送结构的粒子检测器的示例性实施例的俯视图。

图3A和3B描述了泵送方法的示例性实施例。

图4、5、6、7A和7B示出了在具有泵送结构的粒子检测器的示例性实施例中的粒子流的模拟结果。

图8A、8B、8C、8D和9描述了具有泵送结构的粒子检测器的示例性实施例的设置。

图10描述了泵送方法的示例性实施例。

在图1中示出了包括泵送结构20的粒子检测器27的实施例的剖视图。泵送结构20包括两个致动室22和一个评估室23。每个致动室22由悬挂在壁39上方的膜21形成。膜21包括导电材料。壁39在平行于泵送结构20的主延伸平面的横向方向x、y上限定致动室22。致动室22被设置在第一衬底36上。在致动室22的背离膜21的底侧34处设置有电极25。第一衬底36能够包括半导体材料，例如硅。此外，第一衬底36能够包括集成电路。在电极25的背离第一衬底36的一侧上设置有绝缘层32。以此方式，每个致动室22包括第一体积的气体，并且由膜21、壁39和第一衬底36限定。在每个致动室22的底侧34处设置有通道26。通道26将致动室22直接连接到评估室23。

评估室23包括通向泵送结构20的外部的开口24。开口24被设置在第二衬底37内。第二衬底37被设置在评估室23的底侧34处，其中评估室23的底侧34背离通道26。第二衬底37通过间隔件38与第一衬底36连接。间隔件38能够例如是聚苯乙烯球，其被并入介质中或分散在第二衬底37上。

通道26平行于评估室23的主延伸方向延伸。评估室23的主延伸方向平行于垂直方向z，该垂直方向垂直于泵送结构20的主延伸平面。此外，评估室23具有平行于评估室23的主延伸方向的对称轴，并且致动室22关于评估室23的对称轴被轴对称地设置。评估室23的对称轴平行于垂直方向z并且穿过开口24。因此，在该对称轴的两侧上各设置有一个致动室22。

泵送结构20还包括第三电极25，其设置在膜21的背离致动室22的一侧。设置在第一衬底36上的电极25被称为下部电极30。设置在膜21的背离致动室22的一侧的电极25被称为上部电极31。上部电极31被附接到覆盖体35。覆盖体35平行于第一衬底36和第二衬底37的主延伸平面延伸。覆盖体35通过间隔件38附接到第一衬底36。在上部电极31的顶部上设置有绝缘层32，使得绝缘层32被设置在上部电极31与膜21之间。如果膜21不偏转，则它们既不与绝缘层32也不与电极25直接接触。

这意味着，每个膜21在垂直方向z上被设置在两个电极25之间。此外，每个致动室22在垂直方向z上被设置在膜21之一与电极25之一之间。

有利地，泵送结构20没有阀门。致动室22通过通道26与评估室23直接连接。

粒子检测器27还包括光源28，该光源被设置在评估室23内。光源28能够例如是发光二极管或激光器。光源28被设置在评估室23的顶侧33处，其中顶侧33背离开口24。光源28被设置为在粒子检测器27的工作期间发射电磁辐射。

粒子检测器27还包括设置在评估室23内的光电探测器29。光电探测器29包括多个光电探测器29。多个光电探测器29被设置在评估室23的底侧34。以此方式，粒子检测器27被配置为检测评估室23内的粒子。

图2A、2B和2C示出了具有泵送结构20的粒子检测器27的示例性实施例的不同垂直位置的俯视图。在图2A中示出了上部电极31，以及评估室23的尺寸。虚线标记了图1所示的横截面。

在图2B中示出了在两个膜21上方的上部电极31。此外，示出了两个通道26，以及光源28。

在图2C中示出了光电探测器29、第二衬底37和开口24。

图3A绘制了施加到膜21之一的电压。在x轴上时间以任意单位绘制，并且在y轴上电压以任意单位绘制。首先，施加使膜21朝着下部电极30移动的电压。在下一个步骤中，施加较高的电压，以便使膜21朝着上部电极31移动。这两个步骤能够交替重复。

图3B示出了施加电压的位置。致动室22之一的剖面图以示意性电路图示出。在对应于图3A所示的第一步骤的上方的情况下，在膜21与下部电极30之间施加电压。因此，致动室22的体积减小，并且致动室22内的气体或流体通过通道26被从致动室22移出。在对应于图3A所示的第二步骤的下方的情况下，在膜21与上部电极31之间施加电压。因此，致动室22的体积增加，并且气体或流体通过通道26从评估室23被泵送到致动室22。每个致动室22包括泵送体积，该泵送体积由在膜21不偏转的情况下的相应致动室22的体积与在膜21完全偏转的情况下的相应致动室22的体积的差值给出。泵送体积是能够从每个致动室22泵出的气体和/或流体的体积。

在图4中示出了泵送结构20的示例性实施例的膜21的运动的模拟。在x轴上时间以μs为单位绘制，下方的线以μm为单位表示膜21在垂直方向z上的位移。上方的线以m/s为单位表示膜21在垂直方向z上的速度。在0μs时，膜21与设置在上部电极31上的绝缘层32直接接触。在0μs时，在膜21与下部电极30之间施加10V的电压。因此，膜21向下部电极30偏转。在大约115μs时，膜21与设置在下部电极30上的绝缘层32直接接触。膜21在垂直方向z上的位移为8μm。膜21在垂直方向z上的速度随着在垂直方向z上的位移的增加而增加。如果在膜21与下部电极30之间施加小于10V的电压，则膜21到达设置在下部电极30上的绝缘层32所需的时间增加。

在图5中示出了完全偏转的膜21的位移的模拟。在x轴和y轴上以mm为单位给出膜21在横向方向x、y上的延伸。在z轴上以μm为单位绘制膜21在垂直方向z上的位移。膜21的大部分与设置在下部电极30上的绝缘层32直接接触。

在图6中示意性地示出了用于图1所示的泵送结构20的设置的粒子流。还示意性地示出，在膜21与相应下部电极30之间施加电压。因此，膜21向下部电极30偏转。由于膜21的运动，致动室22内的气体和/或流体被泵送通过通道26。在评估室23内建立了气体和/或流体的单向流动。气体和/或流体能够包括粒子，例如在图6中示意性示出的灰尘或花粉。气体和/或流体的流动被引向开口24。设置在评估室23内的气体和/或流体通过开口24被从评估室23泵出。由于评估室23的体积等于致动室22的总泵送体积，评估室23内的气体和/或流体的体积能够被从泵送结构20完全泵出。

图7A示出了评估室23内的气体流动的模拟。在x轴上以mm为单位绘制在横向方向x上的范围。在z轴上以mm为单位绘制在垂直方向z上的范围。来自致动室22的气体和/或流体通过通道26进入评估室23。箭头象征气体和/或流体的流动。每个箭头的尺寸与相应位置处的气体和/或流体的速度的大小成比例。箭头越大，气体和/或流体的速度越大。此外，右侧的比例尺以m/s为单位，其与气体和/或流体的速度有关。每个箭头的方向对应于气体和/或流体的流动的方向。气体和/或流体的流量能够例如为200mm³/s。

在图7B中描绘了图7A所示的图的放大图。箭头在评估室23内平行延伸。这意味着，气体和/或流体的流动是层流的。因此，所有的气体和/或流体以相同的方向被引导流向开口24。

通过图8A、8B、8C和8D描述了具有泵送结构20的粒子检测器27的示例性实施例的设置。具有泵送结构20的粒子检测器27能够如下文所述生产。在图8A中示出了包括开口24的第二衬底37。开口24能够由微制造技术，例如深离子蚀刻形成。第二衬底37能够包括硅。在第二衬底37内形成了光电探测器29和集成电路40。集成电路40能够例如被用于控制光电探测器29。

在图8B中示出了第一衬底36。第一衬底36能够包括硅。两个通道26通过微制造技术被形成在第一衬底36内。在第一衬底36的顶部形成了微机电系统，该微机电系统形成了致动室22。壁39被形成在第一衬底36上。两个膜21被悬挂在壁39上方，使得形成了分别包括一定体积的气体的两个致动室22。每个致动室22包括设置有膜21的顶侧33和设置有通道26之一的底侧34。此外，在每个致动室22的底侧34处，下部电极30被设置在第一衬底36上。在下部电极30上设置有绝缘层32，使得下部电极30被设置在绝缘层32与第一衬底36之间。因此，每个致动室22由一个膜21、壁39、第一衬底36和绝缘层32限定。

在图8C中示出了覆盖体35。在覆盖体35上设置有上部电极31，并且在上部电极31上设置有绝缘层32。上部电极31被设置在覆盖体35与绝缘层32之间。覆盖体35能够包括硅。上部电极31能够是薄金属层。

在图8D中示出了通过将图8A、8B和8C所示的部分设置在彼此的顶部上来获得具有泵送结构20的粒子检测器27。示出了穿过粒子检测器27的横截面。具有致动室22的第一衬底36在垂直方向z上被设置在第二衬底37与覆盖体35之间。第二衬底37和第一衬底36通过间隔件38彼此连接。第一衬底36和覆盖体35也通过间隔件38彼此连接。在第一衬底36、第二衬底37与覆盖体35之间的距离能够分别通过间隔件38的厚度控制。此外，光源28被设置在评估室23内，该评估室被形成在第一衬底36与第二衬底37之间。

在图9中详细示出了泵送结构20的示例性实施例的截面。示出了一个具有膜21和下部电极30的致动室22的一部分。通过设置在第一衬底36内的集成电路40，下部电极30和膜21均能够电接触。因此，电连接件41被设置在第一衬底36内。电连接件41包括导电材料。

图10描述了泵送方法的示例性实施例。在x轴上时间以任意单位绘制，并且在y轴上电压以任意单位绘制。在y轴上绘制的底线对应于施加到下部电极30的电压。在y轴上绘制的顶线对应于施加到上部电极31的电压。

在泵送方法的第一步骤S1中，气体和/或流体被从评估室23泵出。因此，在时间t1，电压被同时施加到下部电极30。因此，膜21向下部电极30偏转，使得膜21与设置在下部电极30上的绝缘层32直接接触。气体和/或流体朝向评估室23被从致动室22泵出。评估室23内的气体和/或流体通过开口24从评估室23泵出。在时间t2，电压被施加到上部电极31。因此，膜21向上部电极31偏转，使得膜21与设置在上部电极31上的绝缘层32直接接触。由于致动室22的体积增加，气体和/或流体朝向致动室22被从评估室23通过通道26泵出。此外，来自泵送结构20的环境的气体和/或流体被泵送到评估室23中。下一步，在时间t1，电压再次被同时施加到下部电极30。因此，膜21再次向下部电极30偏转。在第一步骤S1期间，交替地将电压同时施加到下部电极30和施加到上部电极31。因此，膜21在泵送期间在垂直方向z上上下偏转。以此方式，来自泵送结构20的环境或粒子检测器27的气体和/或流体被泵送到评估室23中。膜21上下移动的周期数能够被调整。

在第二步骤S2中，测量评估室23内的气体和/或流体的至少一个性质。在第二步骤期间，不向下部电极30和上部电极31施加电压。例如，在第二步骤期间确定评估室23内的粒子数。

在第三步骤S3中，气体和/或流体再次如第一步骤S1所述被从评估室23泵出。

附图标记

20：泵送结构

21：膜

22：致动室

23：评估室

24：开口

25：电极

26：通道

27：粒子检测器

28：光源

29：光电探测器

30：下部电极

31：上部电极

32：绝缘层

33：顶侧

34：底侧

35：覆盖体

36：第一衬底

37：第二衬底

38：间隔件

39：壁

40：集成电路

41：电连接件

S1、S2、S3：步骤

t1、t2：时间

x、y：横向方向

z：垂直方向

Claims (15)

1.一种泵送结构(20)，包括：

-至少两个膜(21)，

-至少两个致动室(22)，

-一个评估室(23)，其包括通向泵送结构(20)的外部的开口(24)，以及

-至少三个电极(25)，其中

-每个膜(21)在垂直方向(z)上被设置在两个电极(25)之间，所述垂直方向垂直于泵送结构(20)的主延伸平面，

-每个致动室(22)在垂直方向(z)上被设置在膜(21)之一与所述至少三个电极(25)中的下部电极(30)之一之间，并且

-每个致动室(22)通过通道(26)连接到评估室(23)。

2.根据权利要求1所述的泵送结构(20)，其中，所述通道(26)平行于评估室(23)的主延伸方向延伸。

3.根据权利要求1或2所述的泵送结构(20)，其中，所述评估室(23)具有平行于评估室(23)的主延伸方向的对称轴，并且致动室(22)关于评估室(23)的对称轴被轴对称地设置。

4.根据权利要求1或2所述的泵送结构(20)，其中，每个致动室(22)包括泵送体积，所述泵送体积由在膜(21)不偏转的情况下的相应致动室(22)的体积与在膜(21)完全偏转的情况下的相应致动室(22)的体积之间的差值给出。

5.根据权利要求4所述的泵送结构(20)，其中，所述评估室(23)的体积等于致动室(22)的总泵送体积。

6.根据权利要求1或2所述的泵送结构(20)，其中，所述泵送结构(20)被配置为泵送气体。

7.根据权利要求1或2所述的泵送结构(20)，其中，所述膜(21)包括导电材料。

8.根据权利要求1或2所述的泵送结构(20)，其中，所述泵送结构(20)没有阀门。

9.一种粒子检测器(27)，其包括根据权利要求1或2所述的泵送结构(20)。

10.根据权利要求9所述的粒子检测器(27)，其中，光源(28)被设置在评估室(23)内。

11.根据权利要求9所述的粒子检测器(27)，其中，光电探测器(29)被设置在评估室(23)内。

12.根据权利要求9所述的粒子检测器(27)，所述粒子检测器被配置为检测评估室(23)内的粒子。

13.一种泵送方法，所述方法包括：

-提供至少两个致动室(22)，所述至少两个致动室被分别设置在膜(21)与下部电极(30)之间，

-提供一个评估室(23)，所述评估室包括通向评估室(23)的外部的开口(24)，

-提供至少一个上部电极(31)，使得每个膜(21)在垂直方向(z)上被设置在一个下部电极(30)与一个上部电极(31)之间，所述垂直方向垂直于膜(21)的主延伸平面，

-同时向下部电极(30)施加电压，以及

-向所述至少一个上部电极(31)施加电压，其中

-每个致动室(22)通过通道(26)连接到评估室(23)。

14.根据权利要求13所述的方法，其中，施加到所述至少一个上部电极(31)和所述下部电极(30)的电压被设置为使得当电压被施加到所述至少一个上部电极(31)和所述下部电极(30)中的相应的电极时膜(21)被偏转。

15.根据权利要求13或14所述的方法，其中，交替地将电压同时施加到下部电极(30)和施加到所述至少一个上部电极(31)。

Images