CN205175942U - 一种微型热导传感器的气室 - Google Patents

Abstract

本实用新型是关于一种微型热导传感器的气室。该微型热导传感器的气室包括：空心圆柱管，管子两端内外皆有螺纹；堵头，通过所述空心圆柱管内螺纹与其相连，中间有开孔用于设置通气管道；安装螺母，通过所述空心圆柱管外螺纹与其相连，中间有开孔用于设置通气管道；石墨压环，安装在所述堵头和安装螺母之间的锥形槽中；加热片，其表面加工有热敏电阻丝，卷成圆柱形放置于所述空心圆柱管内部，其输入输出电极伸出所述空心圆柱管。所述空心圆柱管内腔与加热片之间的空间作为微型热导传感器的检测池。本实用新型的微型热导传感器的气室可小到几微升，提高了热导传感器的灵敏度，降低了微型热导传感器的成本。

Description

一种微型热导传感器的气室

技术领域

本发明涉及一种分析测试设备领域的热导传感器，也是一个广义的专业技术概念，对分析仪器行业的热导式气体传感器、热磁式氧传感器、磁压力式氧传感器、微流量红外传感器以及流量测量的压力变送器都可参考适用。

背景技术

热导传感器是应用较为广泛的检测器，具有测定范围广、稳定性好、线性范围宽、样品不被破坏等优点。传统热导传感器的池体积大，过大的池体不利于温度均匀性和稳定性，因此要提高热导传感器的灵敏度，就需要使热导传感器的气室微型化。

现有技术提出的一种微型热导传感器的气室，该气室由单晶硅和Pyrex阳极键合而成，并用光刻工艺在Si0₂薄膜上刻蚀出梳妆或网状镍电极。但是，Si0₂薄膜、Pyrex玻璃和镍金属电极热膨胀系数差别很大，当传感器气室温度较高时，不仅Pyrex玻璃层会发生龟裂现象，而且镍电极也会与Pyrex玻璃层剥离，使传感器损坏。因此这种热导传感器只能用来测量沸点较低的气体组分，一方面应用对象受到限制，另一方面制作成本较高。

由此可见，上述现有的微型热导传感器的气室在结构与使用上，显然仍存在不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的微型热导传感器的气室，能够改进一般现有的微型热导传感器气室，使其更具有实用性。经过不断地研究、设计，并经反复试做样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的热导传感器的气室存在的缺陷，而提供一种新型结构的微型热导传感器的气室，所要解决的技术问题是采用空心圆柱管作为热导传感器的检测气室，所述空心圆柱管由热导率良好的金属材料或硅材料制成，且空心圆柱管两端内外皆有螺纹用于连接堵头与安装螺母，通过挤压堵头与安装螺母之间的石墨压环使得整个气室不漏气，从而保证气室的气密性。加热片是FPC加工而成，所述加热片表面的热敏镀膜层为具有较高电阻温度系数和长期稳定性的金属膜或合金膜，热敏镀膜层加工成梳状或螺旋状电阻丝作为热导传感器的热敏元件，从而保证精密制作出具有对管壁绝缘、小巧、柔性且便于在空心圆柱管中安装的加热片。

本发明的另一个目的在于，提供一种微型热导传感器的气室，所要解决的技术问题是减小热导传感器的气室体积以及制作成本，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种微型热导传感器的气室，其包括空心圆柱管，管子两端内外皆有螺纹；堵头，通过所述空心圆柱管内螺纹与其相连，中间有开孔用于设置通气管道；安装螺母，通过所述空心圆柱管外螺纹与其相连，中间有开孔用于设置通气管道；石墨压环，安装在所述堵头和安装螺母之间的锥形槽中；加热片，其表面加工有热敏电阻丝，卷成圆柱形放置于所述空心圆柱管内部，其输入输出电极伸出所述空心圆柱管。所述空心圆柱管内腔与加热片之间的空间作为微型热导传感器的检测池。

由以上技术方案可知，本发明一种微型热导传感器的气室至少具有下列优点：本发明微型热导传感器的气室有效体积可小到几微升，当用在气相色谱仪热导检测器时，适合毛细管色谱柱，相比传统的热导传感器实现了微型化。由FPC加工而成的加热片，具有较好的隔热性、电绝缘性、机械强度和稳定性，通过化学腐蚀工艺在其表面形成梳状电阻丝，减少了热导传感器中热敏元件流向基底的热损耗，提高了热导传感器的灵敏度。

本发明热导传感器的气室不仅小型化，且提高了整个热导检测器的灵敏度，使得热导传感器检测限低且对气体响应速度快，还降低了微型热导传感器的成本。

本发明对于热导传感器的小型化、便携和工业化具有广泛地用途与应用前景，具有显著的经济与社会效益。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1是本发明一实施例微型热导传感器气室的装配图。

图2是本发明一实施例微型热导传感器气室的整体结构示意图。

图3是本发明一实施例加热片的平面示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种微型热导传感器的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

如图1、图2和图3所示，图1是本发明一实施例微型热导传感器气室的装配图，图2是本发明一实施例微型热导传感器气室的整体结构示意图，图3是本发明一实施例加热片的平面示意图。该微型热导传感器的气室包括：空心圆柱管11、堵头12、安装螺母13、石墨压环14以及放置于空心圆柱管内部的加热片15。所述空心圆柱管11由不锈钢材料加工而成，直径3mm，长15mm，壁厚2mm，其两端内外皆刻有螺纹，如此有利于与所述堵头12和安装螺母13相连接。所述空心圆柱管11的一端作为热导传感器气体入口16，另一端为气体出口17。较佳的，所述堵头12的外径恰好与所述空心圆柱管11的内径相同，有利于堵头12与所述空心圆柱管通过内螺纹相接，中间打穿一个直径为1mm的小孔，用于连接石英毛细管柱。所述堵头12一端刻有锥形槽，便于与所述安装螺母13相结合挤压所述石墨压环14，从而保证整个热导传感器气室的气密性。所述安装螺母13内径为7mm，恰好与空心圆柱管外径相同，有利于所述安装螺母13与所述空心圆柱管11通过外螺纹相接。较佳的，所述安装螺母13中间打穿一个直接1mm的小孔，用于连接石英毛细管柱。所述加热片15为边长10mm，厚0.1mm的正方形柔性FPC板加工而成，通过化学腐蚀工艺将所述加热片15表面的压延铜膜腐蚀成直径为0.06mm，阻值约7Ω的梳状热敏电阻丝18，并在其表面涂覆一层抗氧化保护膜Au，热敏电阻丝18的输入电极19与输出电极20通过金属引线引出与外电路相连。所述加热片15耐温可达300℃，当热敏电阻丝18通过外电路加热后温度有上百度变化时，仍然可保证金属热敏电阻丝18固定在所述加热片15的表面不脱落。

本发明一种微型热导传感器的气室有效死体积为78μL，将制作好的四个相同的热导传感器气室放在一个恒温箱内，形成四个独立的检测池，其中两个作为参比池，另两个为测量池，分别有气体入口和气体出口，并通过这四个气室内部梳状电阻丝电极的引出线连接成惠斯通电桥。用两根长50m，内径0.35mm的弹性石英毛细管柱分别通过安装螺母13以及堵头12连接到热导传感器的两个入口，一个作为参比，另一个作为测量，测量毛细管柱的入口接到进样器上，两路都通入载气。用进样针将样品从进样器注入，经色谱柱分离的组分在热导传感器上产生信号，由A/D转换后的信号经色谱工作站进行分析。本发明的微型热导传感器的气室使得整个系统检测限低且对气体响应速度快，降低了微型热导传感器的成本，具有显著的经济与社会效益。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实施对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种微型热导传感器的气室，其特种在于其包括：

空心圆柱管，管子两端内外皆有螺纹；

堵头，通过所述空心圆柱管内螺纹与其相连，中间有开孔用于设置通气管道；

安装螺母，通过所述空心圆柱管外螺纹与其相连，中间有开孔用于设置通气管道；

石墨压环，安装在所述堵头和安装螺母之间的锥形槽中；以及

加热片，其表面加工有热敏电阻丝，卷成圆柱形放置于所述空心圆柱管内部，其输入输出电极伸出所述空心圆柱管。

2.根据权利要求1所述的一种微型热导传感器的气室，其特征在于：所述空心圆柱管由热导率良好的金属材料或硅材料制成。

3.根据权利要求1所述的一种微型热导传感器的气室，其特征在于：所述加热片是FPC加工而成，所述加热片表面的热敏镀膜层为具有较高电阻温度系数和长期稳定性的金属膜或合金膜，热敏镀膜层加工成梳状或螺旋状电阻丝。

4.根据权利要求1所述的一种微型热导传感器的气室，其特征在于：所述微型热导传感器气室的有效体积可小到几微升，当用在气相色谱仪热导检测器时，适合毛细管色谱柱。