一種微型熱導傳感器的氣室的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種分析測試設(shè)備領(lǐng)域的熱導傳感器，也是一個廣義的專業(yè)技術(shù)概念，對分析儀器行業(yè)的熱導式氣體傳感器、熱磁式氧傳感器、磁壓力式氧傳感器、微流量紅外傳感器以及流量測量的壓力變送器都可參考適用。
【背景技術(shù)】
[0002]熱導傳感器是應(yīng)用較為廣泛的檢測器，具有測定范圍廣、穩(wěn)定性好、線性范圍寬、樣品不被破壞等優(yōu)點。傳統(tǒng)熱導傳感器的池體積大，過大的池體不利于溫度均勻性和穩(wěn)定性，因此要提高熱導傳感器的靈敏度，就需要使熱導傳感器的氣室微型化。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)提出的一種微型熱導傳感器的氣室，該氣室由單晶硅和Pyrex陽極鍵合而成，并用光刻工藝在S12薄膜上刻蝕出梳妝或網(wǎng)狀鎳電極。但是，S12薄膜、Pyrex玻璃和鎳金屬電極熱膨脹系數(shù)差別很大，當傳感器氣室溫度較高時，不僅Pyrex玻璃層會發(fā)生龜裂現(xiàn)象，而且鎳電極也會與Pyrex玻璃層剝離，使傳感器損壞。因此這種熱導傳感器只能用來測量沸點較低的氣體組分，一方面應(yīng)用對象受到限制，另一方面制作成本較高。
[0004]由此可見，上述現(xiàn)有的微型熱導傳感器的氣室在結(jié)構(gòu)與使用上，顯然仍存在不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計制造多年豐富的實務(wù)經(jīng)驗及專業(yè)知識，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的微型熱導傳感器的氣室，能夠改進一般現(xiàn)有的微型熱導傳感器氣室，使其更具有實用性。經(jīng)過不斷地研究、設(shè)計，并經(jīng)反復(fù)試做樣品及改進后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實用價值的本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有的熱導傳感器的氣室存在的缺陷，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的微型熱導傳感器的氣室，所要解決的技術(shù)問題是采用空心圓柱管作為熱導傳感器的檢測氣室，所述空心圓柱管由熱導率良好的金屬材料或硅材料制成，且空心圓柱管兩端內(nèi)外皆有螺紋用于連接堵頭與安裝螺母，通過擠壓堵頭與安裝螺母之間的石墨壓環(huán)使得整個氣室不漏氣，從而保證氣室的氣密性。加熱片是FPC加工而成，所述加熱片表面的熱敏鍍膜層為具有較高電阻溫度系數(shù)和長期穩(wěn)定性的金屬膜或合金膜，熱敏鍍膜層加工成梳狀或螺旋狀電阻絲作為熱導傳感器的熱敏元件，從而保證精密制作出具有對管壁絕緣、小巧、柔性且便于在空心圓柱管中安裝的加熱片。
[0006]本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種微型熱導傳感器的氣室，所要解決的技術(shù)問題是減小熱導傳感器的氣室體積以及制作成本，從而更加適于實用。
[0007]本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下的技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種微型熱導傳感器的氣室，其包括空心圓柱管，管子兩端內(nèi)外皆有螺紋;堵頭，通過所述空心圓柱管內(nèi)螺紋與其相連，中間有開孔用于設(shè)置通氣管道;安裝螺母，通過所述空心圓柱管外螺紋與其相連，中間有開孔用于設(shè)置通氣管道;石墨壓環(huán)，安裝在所述堵頭和安裝螺母之間的錐形槽中；加熱片，其表面加工有熱敏電阻絲，卷成圓柱形放置于所述空心圓柱管內(nèi)部，其輸入輸出電極伸出所述空心圓柱管。所述空心圓柱管內(nèi)腔與加熱片之間的空間作為微型熱導傳感器的檢測池。
[0008]由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明一種微型熱導傳感器的氣室至少具有下列優(yōu)點:本發(fā)明微型熱導傳感器的氣室有效體積可小到幾微升，當用在氣相色譜儀熱導檢測器時，適合毛細管色譜柱，相比傳統(tǒng)的熱導傳感器實現(xiàn)了微型化。由FPC加工而成的加熱片，具有較好的隔熱性、電絕緣性、機械強度和穩(wěn)定性，通過化學腐蝕工藝在其表面形成梳狀電阻絲，減少了熱導傳感器中熱敏元件流向基底的熱損耗，提高了熱導傳感器的靈敏度。
[0009]本發(fā)明熱導傳感器的氣室不僅小型化，且提高了整個熱導檢測器的靈敏度，使得熱導傳感器檢測限低且對氣體響應(yīng)速度快，還降低了微型熱導傳感器的成本。
[0010]本發(fā)明對于熱導傳感器的小型化、便攜和工業(yè)化具有廣泛地用途與應(yīng)用前景，具有顯著的經(jīng)濟與社會效益。
[0011]上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明一實施例微型熱導傳感器氣室的裝配圖。
[0013]圖2是本發(fā)明一實施例微型熱導傳感器氣室的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖3是本發(fā)明一實施例加熱片的平面示意圖。
【具體實施方式】
[0015]為更進一步闡述本發(fā)明為達成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的一種微型熱導傳感器的【具體實施方式】、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細說明如后。
[0016]如圖1、圖2和圖3所示，圖1是本發(fā)明一實施例微型熱導傳感器氣室的裝配圖，圖2是本發(fā)明一實施例微型熱導傳感器氣室的整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是本發(fā)明一實施例加熱片的平面示意圖。該微型熱導傳感器的氣室包括:空心圓柱管11、堵頭12、安裝螺母13、石墨壓環(huán)14以及放置于空心圓柱管內(nèi)部的加熱片15。所述空心圓柱管11由不銹鋼材料加工而成，直徑3mm，長15mm，壁厚2mm，其兩端內(nèi)外皆刻有螺紋，如此有利于與所述堵頭12和安裝螺母13相連接。所述空心圓柱管11的一端作為熱導傳感器氣體入口 16，另一端為氣體出口 17。較佳的，所述堵頭12的外徑恰好與所述空心圓柱管11的內(nèi)徑相同，有利于堵頭12與所述空心圓柱管通過內(nèi)螺紋相接，中間打穿一個直徑為Imm的小孔，用于連接石英毛細管柱。所述堵頭12—端刻有錐形槽，便于與所述安裝螺母13相結(jié)合擠壓所述石墨壓環(huán)14，從而保證整個熱導傳感器氣室的氣密性。所述安裝螺母13內(nèi)徑為7mm，恰好與空心圓柱管外徑相同，有利于所述安裝螺母13與所述空心圓柱管11通過外螺紋相接。較佳的，所述安裝螺母13中間打穿一個直接Imm的小孔，用于連接石英毛細管柱。所述加熱片15為邊長10_，厚0.1mm的正方形柔性FPC板加工而成，通過化學腐蝕工藝將所述加熱片15表面的壓延銅膜腐蝕成直徑為
0.06mm，阻值約7 Ω的梳狀熱敏電阻絲18，并在其表面涂覆一層抗氧化保護膜Au，熱敏電阻絲18的輸入電極19與輸出電極20通過金屬引線引出與外電路相連。所述加熱片15耐溫可達300°C，當熱敏電阻絲18通過外電路加熱后溫度有上百度變化時，仍然可保證金屬熱敏電阻絲18固定在所述加熱片15的表面不脫落。
[0017]本發(fā)明一種微型熱導傳感器的氣室有效死體積為78yL，將制作好的四個相同的熱導傳感器氣室放在一個恒溫箱內(nèi)，形成四個獨立的檢測池，其中兩個作為參比池，另兩個為測量池，分別有氣體入口和氣體出口，并通過這四個氣室內(nèi)部梳狀電阻絲電極的引出線連接成惠斯通電橋。用兩根長50m，內(nèi)徑0.35mm的彈性石英毛細管柱分別通過安裝螺母13以及堵頭12連接到熱導傳感器的兩個入口，一個作為參比，另一個作為測量，測量毛細管柱的入口接到進樣器上，兩路都通入載氣。用進樣針將樣品從進樣器注入，經(jīng)色譜柱分離的組分在熱導傳感器上產(chǎn)生信號，由A/D轉(zhuǎn)換后的信號經(jīng)色譜工作站進行分析。本發(fā)明的微型熱導傳感器的氣室使得整個系統(tǒng)檢測限低且對氣體響應(yīng)速度快，降低了微型熱導傳感器的成本，具有顯著的經(jīng)濟與社會效益。
[0018]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實施對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種微型熱導傳感器的氣室，其特種在于其包括: 空心圓柱管，管子兩端內(nèi)外皆有螺紋； 堵頭，通過所述空心圓柱管內(nèi)螺紋與其相連，中間有開孔用于設(shè)置通氣管道； 安裝螺母，通過所述空心圓柱管外螺紋與其相連，中間有開孔用于設(shè)置通氣管道； 石墨壓環(huán)，安裝在所述堵頭和安裝螺母之間的錐形槽中；以及 加熱片，其表面加工有熱敏電阻絲，卷成圓柱形放置于所述空心圓柱管內(nèi)部，其輸入輸出電極伸出所述空心圓柱管。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型熱導傳感器的氣室，其特征在于:所述空心圓柱管由熱導率良好的金屬材料或硅材料制成。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型熱導傳感器的氣室，其特征在于:所述加熱片是FPC加工而成，所述加熱片表面的熱敏鍍膜層為具有較高電阻溫度系數(shù)和長期穩(wěn)定性的金屬膜或合金膜，熱敏鍍膜層加工成梳狀或螺旋狀電阻絲。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微型熱導傳感器的氣室，其特征在于:所述微型熱導傳感器氣室的有效體積可小到幾微升，當用在氣相色譜儀熱導檢測器時，適合毛細管色譜柱。
【專利摘要】本實用新型是關(guān)于一種微型熱導傳感器的氣室。該微型熱導傳感器的氣室包括：空心圓柱管，管子兩端內(nèi)外皆有螺紋；堵頭，通過所述空心圓柱管內(nèi)螺紋與其相連，中間有開孔用于設(shè)置通氣管道；安裝螺母，通過所述空心圓柱管外螺紋與其相連，中間有開孔用于設(shè)置通氣管道；石墨壓環(huán)，安裝在所述堵頭和安裝螺母之間的錐形槽中；加熱片，其表面加工有熱敏電阻絲，卷成圓柱形放置于所述空心圓柱管內(nèi)部，其輸入輸出電極伸出所述空心圓柱管。所述空心圓柱管內(nèi)腔與加熱片之間的空間作為微型熱導傳感器的檢測池。本實用新型的微型熱導傳感器的氣室可小到幾微升，提高了熱導傳感器的靈敏度，降低了微型熱導傳感器的成本。
【IPC分類】G01N25/18
【公開號】CN205175942
【申請?zhí)枴緾N201520923928
【發(fā)明人】冉瑩玲, 靳斌
【申請人】西華大學
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年11月19日