一种便携式纳米催化发光检测器的制作方法

本实用新型属于分析仪器技术领域，涉及一种便携式纳米催化发光检测器。

背景技术：

催化发光分析技术是随着纳米材料技术的发展而新兴的气体传感技术，基于催化发光的气体传感器具有稳定性好、选择性高、响应速度快、寿命长、成本低、制作容易等优点。催化发光是一种气体在温度（100-500℃）激化的催化剂作用下被氧气氧化时所产生的化学发光，在实验室条件下，BPCL微弱发光检测器被普遍使用，已经成为化学发光研究领域不可替代的必需设备。但是实际应用中，目前采用陶瓷加热片的催化发光传感器能耗高，其中大部分能耗都消耗在加热催化剂上，高温度的加热片的热辐射对检测器空白样时的暗电流影响较大，需要做降温处理，而且因为其体积、重量及电源等条件的限制，不适合在便携式气体检测器中应用。尤其是对便携式气体检测器来说，小尺寸与低能耗是亟需解决的问题。

技术实现要素：

解决的技术问题：本实用新型提出一种便携式纳米催化发光检测器，降低了便携式纳米催化发光检测器加热所需要的能耗，从而降低热辐射对检测影响；并降低便携式纳米催化发光检测器的空白样时的暗电流；体积小巧，便于携带。

技术方案：本实用新型提出一种便携式纳米催化发光检测器，包括石英反应室。所述石英反应室包括顶部，侧壁和透光底面。所述石英反应室的侧壁设置有进样管和出样管。石英反应室的顶部内侧设置有微热板单元阵列，所述微热板单元阵列的下表面通过电子束物理气相沉积法设置有纳米催化材料膜。所述透光底面下方依次设置有隔热导光管，滤光片和微型光电倍增管。

进一步，所述石英反应室的顶部、侧壁、进样管和出样管的内表面通过真空蒸镀有铝合金镜面；所述石英反应室的顶部、侧壁、进样管和出样管的外表面涂覆遮光黑色油漆。

进一步，所述微热板单元阵列、透光底面和滤光片平行。

进一步，所述进样管和出样管分别设置在石英反应室的侧壁左右，且进样管的位置高度低于出样管的位置高度。

进一步，所述出样管设置有微型抽气泵。

进一步，所述微热板单元阵列是一个由背面体硅工艺微热板为单元构成的矩形阵列，所述矩形阵列的行数和列数相同，且行数和列数为2至10。

进一步，所述背面体硅工艺微热板内设置有测温电阻。

进一步，所述背面体硅工艺微热板的面积为0.5至1mm2。

进一步，所述隔热导光管的直径为10mm，长度为10-20mm。

有益效果：本实用新型通过微热板单元阵列将便携式纳米催化发光检测器加热所需要的能耗降低，节能的同时降低热辐射对检测的影响；并通过石英反应室的顶部、侧壁、进样管和出样管的外表面涂覆遮光黑色油漆，在保证足够大发光强度的同时降低便携式纳米催化发光检测器的空白样时的暗电流。同时体积小巧，便于携带。

附图说明

图1为本实用新型便携式纳米催化发光检测器的结构示意图。

图中，1－顶部；2－侧壁；3－透光底面； 4－进样管； 5－出样管；6－微热板单元阵列；7－纳米催化材料膜；8－隔热导光管；9－滤光片；10－微型光电倍增管；11－遮光黑色油漆；12－微型抽气泵。

具体实施方式

如图1，本实用新型的一种实施例，包括石英反应室，所述石英反应室包括顶部1，侧壁2和透光底面3；所述石英反应室的侧壁2设置有进样管4和出样管5。

所述石英反应室的顶部1、侧壁2、进样管4和出样管5的内表面通过真空蒸镀有铝合金镜面，加强汇聚光子信号；所述石英反应室的顶部1、侧壁2、进样管4和出样管5的外表面涂覆遮光黑色油漆11，用于遮挡外部可见光，在保证足够大发光强度的同时降低便携式纳米催化发光检测器的空白样时的暗电流。

所述进样管4和出样管5分别设置在石英反应室的侧壁2左右，且进样管4的位置高度低于出样管5的位置高度。这样的结构使气体地进高出，充分地流通经过石英反应室，提高检测数据的精确度。所述出样管5设置有微型抽气泵12，加快气体的流通速度。

石英反应室的顶部1内侧设置有微热板单元阵列6，所述微热板单元阵列6的下表面通过电子束物理气相沉积法设置有纳米催化材料膜7，该结构中纳米催化材料膜7对微热板单元阵列6的附着性能好，加工时易于控制纳米催化材料膜7的材料纯度和薄膜厚度。

所述微热板单元阵列6是一个由面积为0.5至1mm²的背面体硅工艺微热板为单元构成的矩形阵列，所述矩形阵列的行数和列数相同，且行数和列数为2至10。本实施例的背面体硅工艺微热板的面积为0.5mm2，行数和列数均为6。背面体硅工艺微热板的温度与能耗之间存在正比关系，能耗变化在31-75 mW，相应温度在170-410℃，热效率5.48℃/mW，背面体硅工艺微热板温度调制最大频率50Hz，加热响应时间为8.5-9.1秒，冷却响应时间为8.6-10秒，加热电压2-7V,对应温度100-500℃。所述背面体硅工艺微热板内设置有测温电阻用于检测温度。该结构将便携式纳米催化发光检测器加热所需要的能耗降低，节能的同时降低热辐射对检测的影响

所述透光底面3下方依次设置有隔热导光管8，滤光片9和微型光电倍增管10。所述微热板单元阵列6、透光底面3和滤光片9平行。

隔热导光管8的材料为黑色PET，直径为10mm，长度为10-20mm，用于光信号的传输与温度的隔离。

滤光片9和微型光电倍增管10的检测波长为185-900nm，峰值波长为400-480nm。如测量H2S浓度选择检测波长为410nm。

流通的气体选择空气或者臭氧，为了增加氧化性，优选臭氧，载气流速为200-400sccm。

采用本实施例的纳米催化发光检测器，设定加热温度为300℃时，能耗约为54mW，其中热辐射引起能耗6mW，室温25℃时检测器空白样时的暗电流为12-15cps（光子计数）。以现有技术中使用陶瓷加热芯片的纳米催化发光检测器作为对比，设定加热温度为300℃时，能耗约为3W，其中热辐射引起能耗0.9W，室温25℃时检测器空白样时的暗电流为120-136cps（光子计数）。