CN113466297B - 一种有毒气体检测传感结构和传感器及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有毒气体检测传感结构，具有一正极接线板和一负极接线板，所述正极接线板和负极接线板之间通过传感单元连接，所述传感单元包括两片对应设置的导流板，所述导流板之间通过若干个互不接触的支撑薄板连接，所述支撑薄板和导流板对应的表面上设有传感薄膜，相邻的支撑薄板上的传感薄膜之间形成气流通道，本发明克服了现有技术的不足，传感器通过支撑薄板之间形成的气流通道，使该传感器具有较大的接触面积，提高了传感器的反应灵敏度。
Description
技术领域
本发明涉及气体传感器技术领域，具体属于一种有毒气体检测传感结构和传感器及应用。
背景技术
许多工业生产过程都存在刺激性气体，如电焊、电镀、冶炼、化工、石油等行业。这些气体多具有腐蚀性，经呼吸道进入人体可造成急性中毒。刺激性气体对机体的毒作用的共同特点，是对眼、呼吸道粘膜及皮肤都具有不同程度的刺激性。一般以局部损害为主，但也可引起全身反应。“三酸”蒸气既可刺激呼吸道粘膜，也可引起皮肤烧伤；长期接触低浓度酸雾，还可刺激牙齿，引起牙齿酸蚀症。因此，为了预防和防止有毒有害气体对工作人员的身体进行损伤，就需要及时的对环境中的有毒气体进行检出和报警，对工作环境进行通风和设备检查，避免工作环境中的有毒气体逐渐积累导致生产事故，而现有的有毒气体检测传感器的检测灵敏度较差，不能满足现场的使用需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种有毒气体检测传感结构和传感器及应用，克服了现有技术的不足，能够对一氧化氮、二氧化氮进行检出，检测灵敏度高。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种有毒气体检测传感结构，具有一正极接线板和一负极接线板，所述正极接线板和负极接线板之间通过传感单元连接，所述传感单元包括两片对应设置的导流板，所述导流板之间通过若干个互不接触的支撑薄板连接，所述支撑薄板和导流板对应的表面上设有传感薄膜，相邻的支撑薄板上的传感薄膜之间形成气流通道。
优选地，相邻的支撑薄板之间的导流板表面上设有通孔，所述通孔内填充有传感薄膜，且通孔内的传感薄膜与其对应的正极板或负极板接触。
优选地，所述的导流板与其对应的正极板和负极板之间还设有接触板，所述的接触板一侧与导流板紧密接触，另一侧与其对应的正极板或负极板紧密接触，所述接触板为石墨烯片。
优选地，所述的支撑薄板和导流板的材质为掺磷单晶硅，且支撑薄板和导流板为一体结构，掺磷单晶硅中磷元素的浓度为每1014cm-3。
优选地，所述的传感薄膜的材质为含有银离子的二硫化钼，其中银离子占二硫化钼总质量的0.3-0.6％。
本发明的另一目的在于提供该有毒气体检测传感结构在气体检测中的应用。
本发明的另一目的在于提供具有该有毒气体检测传感结构的传感器，包括一绝缘外壳，有毒气体检测传感结构设置于外壳内，外壳的前侧和后侧设有与气流通道配合的开口，且外壳上设有与正极板和负极板连接的正极接线柱和负极接线柱。
本发明的另一目的在于提供该传感器在气体检测中的应用。
优选地，所述的有毒气体为一氧化氮或二氧化氮。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
1、本发明的传感器通过使用导电性能优异的石墨片作为接触板，有效的提高了掺磷单晶硅与电极板的电子传导能力，避免了无机和金属界面效应导致的电子转移受阻的问题，提高了传感器的灵敏度。
2、本发明通过使用掺磷单晶硅作为载体，其与二硫化钼能够形成竞争传导的作用，在二硫化钼不与有毒气体接触时，二硫化钼的传导能力弱于掺磷单晶硅，使二硫化钼被短路，而二硫化钼与有毒气体接触后，二硫化钼的传导能力得到提升，此时掺磷单晶硅被短路，电流增大，使该传感器的检测能力和性能得到了提高。
3、本发明的传感器通过支撑薄板之间形成的气流通道，使该传感器具有较大的接触面积，提高了传感器的反应灵敏度。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为导流板的俯视图。
附图标记说明：1、外壳；11、左壳体；12、右壳体；13、正极接线柱；14、负极接线柱；2、正极板；3、负极板；4、接触板；5、导流板；50、气流通道；51、支撑薄板；52、通孔；6、传感薄膜。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-3所示，本发明的有毒气体检测传感结构具有一正极接线板和一负极接线板，正极接线板和负极接线板之间通过传感单元连接，传感单元包括两片对应设置的导流板5，导流板5之间通过若干个互不接触的支撑薄板51连接，支撑薄板51和导流板5对应的表面上设有传感薄膜6，相邻的支撑薄板51上的传感薄膜6之间形成气流通道50，使该传感器具有较大的接触面积，提高了传感器的反应灵敏度。
相邻的支撑薄板51之间的导流板5表面上设有通孔52，通孔52内填充有传感薄膜6，且通孔52内的传感薄膜6与其对应的正极板2或负极板3接触，传感薄膜6的材质为含有银离子的二硫化钼，其中银离子占二硫化钼总质量的0.3-0.6％，支撑薄板51和导流板5的材质为掺磷单晶硅，且支撑薄板51和导流板5为一体结构，掺磷单晶硅中磷元素的浓度为每1014cm-3，使用掺磷单晶硅作为传感薄膜6的载体，其与二硫化钼能够形成竞争传导的作用，在二硫化钼不与一氧化氮或二氧化氮气体气体接触时，二硫化钼的传导能力弱于掺磷单晶硅，使二硫化钼被短路，而二硫化钼与有毒气体接触后，二硫化钼的传导能力得到提升，此时掺磷单晶硅被短路，电流增大，使该传感器的检测能力和性能得到了提高。
此外，导流板5与其对应的正极板2和负极板3之间还设有接触板4，接触板4一侧与导流板5紧密接触，另一侧与其对应的正极板2或负极板3紧密接触，接触板4为石墨烯片，通过使用导电性能优异的石墨片作为接触板4，有效的提高了掺磷单晶硅与电极板的电子传导能力，避免了无机和金属界面效应导致的电子转移受阻的问题，提高了传感器的灵敏度。
该有毒气体检测传感结构能够在一氧化氮或二氧化氮气体检测中应用。
将有毒气体检测传感结构设置于一绝缘外壳1内，外壳1由左壳体11和右壳体12构成，左壳体11和右壳体12对应设置形成的外壳1前侧和后侧设有与气流通道50配合的开口，且外壳1上设有与正极板2和负极板3连接的正极接线柱13和负极接线柱14，即可形成一传感器，该传感器能够在一氧化氮或二氧化氮气体检测中应用。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种有毒气体检测传感结构，其特征在于：具有一正极接线板和一负极接线板，所述正极接线板和负极接线板之间通过传感单元连接，所述传感单元包括两片对应设置的导流板，所述导流板之间通过若干个互不接触的支撑薄板连接，所述支撑薄板和导流板对应的表面上设有传感薄膜，相邻的支撑薄板上的传感薄膜之间形成气流通道；
相邻的支撑薄板之间的导流板表面上设有通孔，所述通孔内填充有传感薄膜，且通孔内的传感薄膜与其对应的正极接线板或负极接线板电接触；
所述的导流板与其对应的正极接线板和负极接线板之间还设有接触板，所述的接触板一侧与导流板紧密接触，另一侧与其对应的正极接线板或负极接线板紧密接触，所述接触板为石墨烯片；
所述的支撑薄板和导流板的材质为掺磷单晶硅，且支撑薄板和导流板为一体结构，掺磷单晶硅中磷元素的浓度为1014cm-3；
所述的传感薄膜的材质为含有银离子的二硫化钼，其中银离子占二硫化钼总质量的0.3-0.6%；
所述的有毒气体为一氧化氮或二氧化氮；
使用掺磷单晶硅作为传感薄膜的载体，其与二硫化钼能够形成竞争传导的作用，在二硫化钼不与一氧化氮或二氧化氮气体接触时，二硫化钼的传导能力弱于掺磷单晶硅，使二硫化钼被短路，而二硫化钼与一氧化氮或二氧化氮气体接触后，二硫化钼的传导能力得到提升，此时掺磷单晶硅被短路，电流增大，使传感结构的检测能力和性能得到了提高；
通过使用导电性能优异的石墨烯片作为接触板，有效的提高了掺磷单晶硅与电极板的电子传导能力，避免了无机和金属界面效应导致的电子转移受阻的问题，提高了传感结构的灵敏度。
2.具有权利要求1所述的有毒气体检测传感结构的传感器，其特征在于：包括一绝缘外壳，所述有毒气体检测传感结构设置于外壳内，外壳的前侧和后侧设有与气流通道配合的开口，且外壳上设有与正极接线板和负极接线板连接的正极接线柱和负极接线柱。
3.根据权利要求2所述的传感器在有毒气体检测中的应用，所述的有毒气体为一氧化氮或二氧化氮。
4.根据权利要求1所述的有毒气体检测传感结构在有毒气体检测中的应用，所述的有毒气体为一氧化氮或二氧化氮。
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