Мультисенсор для определения концентрации метана, водорода и монооксида углерода

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МУЛЬТИСЕНСОР ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ МЕТАНА, ВОДОРОДА И МОНООКСИДА УГЛЕРОДА(71) Заявитель Открытое акционерное общество МИНСКИЙ НИИ РАДИОМАТЕРИАЛОВ(72) Авторы Реутская Ольга Геннадьевна Таратын Игорь Александрович Сафрошкина Ирина Викторовна(73) Патентообладатель Открытое акционерное общество МИНСКИЙ НИИ РАДИОМАТЕРИАЛОВ(57) Мультисенсор для определения концентрации метана, водорода и монооксида углерода, содержащий корпус, в котором размещена подложка с диэлектрической мембраной,которая выполнена из наноструктурированного пористого оксида алюминия с перфорацией в области расположения нагревательных элементов, чувствительные слои, расположенные на нагревательных элементах, подложку, закрепленную гибкой связью в корпусе,снабженном газопроницаемым колпаком, отличающийся тем, что на поверхности мембраны размещены четыре нагревательных элемента и четыре пары электродов, расположенных перпендикулярно друг к другу с зазором 25 мкм между ними, и четыре чувствительных слоя, а газопроницаемый колпак снабжен сеткой, выполненной из нержавеющей стали с ячеей 50 мкм.(56) 1. Васильев А.А. Микромощные полупроводниковые сенсоры на тонких диэлектрических мембранах. Микросистемная техника. - 2004. -10. - С. 7-12. 2.,3000 , . Перечень данных.2007 2013-05-19. ///// Полезная модель относится к газоаналитическому приборостроению и микроэлектронике, в частности к детектирующим устройствам, применяемым для регистрации и измерения концентраций метана, водорода и монооксида углерода. Полезная модель может быть использована при производстве полупроводниковых преобразователей и сенсоров,изготовленных по полупроводниковой микроэлектронной технологии и предназначенных для детектирования и измерения концентрации окислительных и восстановительных газов в воздухе, в частности в устройствах контроля атмосферы рабочей зоны. Известен сенсор для определения концентрации метана, водорода и монооксида углерода, содержащий корпус, в котором размещена подложка с диэлектрической мембраной,которая выполнена из наноструктурированного пористого оксида алюминия с перфорацией в области расположения нагревательных элементов, чувствительные слои, расположенные на нагревательных элементах, подложка закреплена гибкой связью в корпусе, снабженном газопроницаемым колпаком 1. Недостатком данного сенсора является сложность его изготовления, которое требует много ручного труда, а именно такие трудоемкие операции, как изготовление отверстий в керамической пластине, приклеивание мембраны к керамической пластине. Чувствительный элемент на тонкой диэлектрической мембране должен быть небольшого размера, в то время как сама мембрана должна иметь большую площадь. Задачей настоящей полезной модели является разработка конструкции мультисенсора,позволяющей упростить технологию изготовления подложки, снизить величину потребляемой мощности сенсора и повысить чувствительность к метану, водороду и монооксиду углерода. Поставленная задача достигается тем, что мультисенсор для определения концентрации метана, водорода и монооксида углерода, содержащий корпус, в котором размещена подложка с диэлектрической мембраной, которая выполнена из наноструктурированного пористого оксида алюминия с перфорацией в области расположения нагревательных элементов, чувствительные слои, расположенные на нагревательных элементах, подложку,закрепленную гибкой связью в корпусе, снабженном газопроницаемым колпаком, причем на поверхности мембраны размещены четыре нагревательных элемента и четыре пары электродов, расположенных перпендикулярно друг к другу с зазором 25 мкм между ними,и четыре чувствительных слоя, а газопроницаемый колпак снабжен сеткой, выполненной из нержавеющей стали с ячеей 50 мкм. Заявляемая полезная модель мультисенсора изготавливается по стандартной технологии следующим образом на подложку из нанопористого анодного оксида алюминия (поры размером 10-70 нм) с двух сторон осаждается платина методом магнетронного распылениямишени. Затем проводится двухсторонняя фотолитография, ионно-лучевое травление платины для формирования на подложке с обратной стороны топологии мембраны и с планарной стороны нагревателей и электродов, травление подложки для разделения ее на отдельные кристаллы заданного размера и одновременного формирования в них мембраны и сквозных участков, разварка в корпус платиновой проволокой диаметром от 20 до 35 мкм, нанесение чувствительных слоев, приклеивание газопроницаемого колпака с сеткой из нержавеющей стали 2. Таким образом, предлагаемая конструкция позволяет исключить такие трудоемкие операции, как изготовление отверстий в керамической пластине, приклеивание мембраны 2 99652014.02.28 к керамической пластине с помощью клея, а также напыление платины через маску, позволяет снизить потребляемую мощность сенсора за счет уменьшения объема контактирующего с нагревателем материала подложки. Заявляемая полезная модель мультисенсора, изображена на фигурах, где на фиг. 1 - изображение вида сбоку (разрез А-А) на фиг. 2 - изображение вида сверху (разрез по А-А) на фиг. 3 - подложка (вид сверху) на фиг. 4 - подложка (вид А-А) на фиг. 5 - подложка (вид снизу). Заявленная полезная модель мультисенсора содержит корпус 1 с колпаком 2 с сеткой из нержавеющей стали 3 с ячеей 50 мкм, приклеенным клеем к корпусу 1, в котором размещена подложка 4 с диэлектрической мембраной 5, выполненная из наноструктурированного пористого оксида алюминия с перфорацией в области расположения нагревательных элементов 6, 7, 8, 9 из платины, и четыре пары электродов 10 и 11, 12 и 13, 14 и 15, 16 и 17, расположенных на верхней части подложки 4 перпендикулярно друг к другу с зазором 25 мкм между ними. Чувствительные слои 18, 19, 20, 21 нанесены на мембрану 5 в области пересечения нагревательных элементов 6, 7, 8, 9 и электродов 10 и 11, 12 и 13,14 и 15, 16 и 17 соответственно. Подложка 4 закреплена гибкими связями 22, 23, 24, 25,26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, выполненными из платины, в корпусе 1, подложка 4 имеет отверстия 38. Заявленный сенсор работает следующим образом на нагревательные элементы 6, 7, 8,9 от источника питания (на фигурах не указан) подается ток для создания необходимой температуры на верхней стороне подложки 4, где располагаются чувствительные слои 18,19, 20, 21 с электродами 10 и 11, 12 и 13, 14 и 15, 16 и 17 для снятия сигнала. При изменении концентрации детектируемого газа происходит изменение сопротивления чувствительных слоев 18, 19, 20, 21, которое с помощью электродов 10 и 11, 12 и 13, 14 и 15, 16 и 17 снимается с гибкой связи 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37 мультисенсора и передается на обработку сигнала датчика (на фигурах не показан), который в случае срабатывания подает звуковой сигнал, подтверждающий обнаружение указанных газов. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4