納米傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及重金屬離子檢測技術(shù)，具體是一種用于重金屬離子檢測的高靈敏度T12納米傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，重金屬離子的檢測方法主要有原子分子離子光譜檢測法、射線熒光光譜檢測法、生物檢測法等。其中，原子分子離子光譜檢測法是實(shí)驗(yàn)室檢測重金屬離子的重要標(biāo)準(zhǔn)方法，其具有檢測精度高、檢出限低、能夠檢測多種重金屬的優(yōu)點(diǎn)。射線熒光光譜檢測法是近年來發(fā)展起來的一種比較完善和綜合的系統(tǒng)分析方法，其具有檢測快速靈敏、能夠檢測多種(可達(dá)11種)重金屬的優(yōu)點(diǎn)。生物檢測法具有自動(dòng)化操作、小型化的優(yōu)點(diǎn)，其能夠適用于不同的檢測對象。然而實(shí)踐表明，現(xiàn)有重金屬離子檢測方法由于自身原理所限，存在如下問題:其一，原子分子離子光譜檢測法和射線熒光光譜檢測法共同存在的問題是:儀器價(jià)格昂貴、試劑準(zhǔn)備繁瑣、檢測過程復(fù)雜。其二，生物檢測法存在的問題是:檢測結(jié)果易受外界環(huán)境影響。為此有必要發(fā)明一種全新的重金屬離子檢測裝置，以解決現(xiàn)有重金屬離子檢測方法存在的上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型為了解決現(xiàn)有重金屬離子檢測方法儀器價(jià)格昂貴、試劑準(zhǔn)備繁瑣、檢測過程復(fù)雜、檢測結(jié)果易受外界環(huán)境影響的問題，提供了一種用于重金屬離子檢測的高靈敏度T12納米傳感器。
[0004]本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種用于重金屬離子檢測的高靈敏度Ti〇2納米傳感器，包括微流體槽、Ti02納米敏感單元、輸入電極、輸出電極、封裝外殼；
[0005]其中，微流體槽的側(cè)面分別貫通開設(shè)有微流體槽入口和微流體槽出口，且微流體槽入口和微流體槽出口相互正對；
[000?] Ti02納米敏感單元的數(shù)目為十二個(gè);十二個(gè)Ti02納米敏感單元均固定于微流體槽的內(nèi)底面，且十二個(gè)T12納米敏感單元呈矩形陣列排布;該矩形陣列的每行均包括四個(gè)T12納米敏感單元;該矩形陣列的每列均包括三個(gè)T12納米敏感單元；
[0007]輸入電極分別與各個(gè)T12納米敏感單元的信號(hào)輸入端連接，且輸入電極位于微流體槽外；
[0008]輸出電極分別與各個(gè)T12納米敏感單元的信號(hào)輸出端連接，且輸出電極位于微流體槽外；
[0009]封裝外殼封蓋于微流體槽的頂端敞口上。
[0010]工作時(shí)，輸入電極與電源正極連接，輸出電極與電源負(fù)極連接，輸入電極和輸出電極之間施加有微小電壓。本傳感器(即本實(shí)用新型所述的一種用于重金屬離子檢測的高靈敏度T12納米傳感器)與流動(dòng)通道、過濾器、分流器、放大電路、采集電路、原子光譜分析儀、計(jì)算機(jī)一起構(gòu)成高靈敏度重金屬離子檢測系統(tǒng)。如圖4所示，高靈敏度重金屬離子檢測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下:流動(dòng)通道的輸出端與過濾器的輸入端連接;過濾器的輸出端與分流器的輸入端連接;分流器的兩個(gè)輸出端分別與本傳感器的微流體槽入口和原子光譜分析儀的輸入端連接;本傳感器的輸入電極(或輸出電極)與放大電路的輸入端連接;放大電路的輸出端與采集電路的輸入端連接;采集電路的輸出端和原子光譜分析儀的輸出端均與計(jì)算機(jī)的輸入端連接。
[0011]具體工作過程如下:含有重金屬離子的被測液體經(jīng)流動(dòng)通道流入過濾器，并經(jīng)過濾器過濾掉雜質(zhì)顆粒后流入分流器，然后經(jīng)分流器分為兩部分:一部分被測液體經(jīng)微流體槽入口流入微流體槽內(nèi)，并與各個(gè)Ti02納米敏感單元進(jìn)行充分接觸，使得各個(gè)Ti02納米敏感單元上均產(chǎn)生電荷傳輸與轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，由此使得輸入電極和輸出電極之間產(chǎn)生電流，該電流經(jīng)放大電路進(jìn)行放大后被采集電路采集，并經(jīng)采集電路傳入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析處理，然后根據(jù)分析處理結(jié)果即可檢測出重金屬離子的濃度；另一部分被測液體流入原子光譜分析儀，并經(jīng)原子光譜分析儀進(jìn)行光譜分析，光譜分析結(jié)果傳入計(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示，然后根據(jù)顯示的光譜分析結(jié)果，并結(jié)合共振吸收光譜技術(shù)，即可分辨出不同重金屬離子在電荷傳輸與轉(zhuǎn)移過程中的光譜差別，由此檢測出重金屬離子的種類。在上述過程中，封裝外殼能夠有效減少外界環(huán)境對檢測結(jié)果的影響。十二個(gè)T12納米敏感單元呈矩形陣列排布有利于節(jié)省空間。
[0012]基于上述過程，與現(xiàn)有重金屬離子檢測方法相比，本實(shí)用新型所述的一種用于重金屬離子檢測的高靈敏度T12納米傳感器通過采用全新結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了快速、高效地檢測重金屬離子的濃度和種類，由此其具備了如下優(yōu)點(diǎn):其一，與原子分子離子光譜檢測法和射線熒光光譜檢測法相比，本實(shí)用新型具有儀器價(jià)格低廉、試劑準(zhǔn)備簡單、檢測過程簡單的優(yōu)點(diǎn)。其二，與生物檢測法相比，本實(shí)用新型具有檢測結(jié)果不易受外界環(huán)境影響的優(yōu)點(diǎn)。
[0013]本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理、設(shè)計(jì)巧妙，有效解決了現(xiàn)有重金屬離子檢測方法儀器價(jià)格昂貴、試劑準(zhǔn)備繁瑣、檢測過程復(fù)雜、檢測結(jié)果易受外界環(huán)境影響的問題，適用于重金屬離子檢測。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的外部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2是本實(shí)用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3是本實(shí)用新型的Ti02納米敏感單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4是本實(shí)用新型的工作狀態(tài)參考圖。
[0018]圖中:1-微流體槽，2_Ti02納米敏感單元，3-輸入電極，4-輸出電極，5_封裝外殼，6-微流體槽入口，7-流動(dòng)通道，8-過濾器，9-分流器，I O-本傳感器，11-放大電路，12-采集電路，13-原子光譜分析儀，14-計(jì)算機(jī)，21-硅基底，22-金屬層，23-Ti02納米多孔薄膜，24-反應(yīng)槽，25-接線端子，26-反應(yīng)槽入口，27-反應(yīng)槽出口。
【具體實(shí)施方式】
[0019]一種用于重金屬離子檢測的高靈敏度T12納米傳感器，包括微流體槽l、Ti02納米敏感單元2、輸入電極3、輸出電極4、封裝外殼5;
[0020]其中，微流體槽I的側(cè)面分別貫通開設(shè)有微流體槽入口6和微流體槽出口，且微流體槽入口 6和微流體槽出口相互正對；[OO21 ] Ti02納米敏感單元2的數(shù)目為十二個(gè);十二個(gè)Ti02納米敏感單元2均固定于微流體槽I的內(nèi)底面，且十二個(gè)T12納米敏感單元2呈矩形陣列排布;該矩形陣列的每行均包括四個(gè)T12納米敏感單元2;該矩形陣列的每列均包括三個(gè)T12納米敏感單元2;
[0022]輸入電極3分別與各個(gè)T12納米敏感單元2的信號(hào)輸入端連接，且輸入電極3位于微流體槽I外；
[0023]輸出電極4分別與各個(gè)T12納米敏感單元2的信號(hào)輸出端連接，且輸出電極4位于微流體槽I外；
[0024]封裝外殼5封蓋于微流體槽I的頂端敞口上。
[0025]所述T12納米敏感單元2包括硅基底21、金屬層22、Ti02納米多孔薄膜23、反應(yīng)槽24;
[0026]金屬層22層疊于娃基底21的下表面；
[0027]T12納米多孔薄膜23層疊于金屬層22的下表面;T12納米多孔薄膜23封蓋于反應(yīng)槽24的頂端敞口上，且T12納米多孔薄膜23的邊沿向外超出反應(yīng)槽24的頂端敞口；T12納米多孔薄膜23的下表面邊沿分別固定有兩個(gè)接線端子25，且兩個(gè)接線端子25分別作為T12納米敏感單元2的信號(hào)輸入端和信號(hào)輸出端；
[0028]反應(yīng)槽24的外底面與微流體槽I的內(nèi)底面固定;反應(yīng)槽24的側(cè)面分別貫通開設(shè)有反應(yīng)槽入口 26和反應(yīng)槽出口 27，且反應(yīng)槽入口 26和反應(yīng)槽出口 27相互正對。
[0029]工作時(shí)，被測液體經(jīng)微流體槽入口流入微流體槽內(nèi)，并經(jīng)各個(gè)反應(yīng)槽入口流入各個(gè)反應(yīng)槽內(nèi)，然后與各個(gè)T12納米多孔薄膜進(jìn)行充分接觸。此時(shí)，由于輸入電極和輸出電極之間施加有微小電壓，T12納米多孔薄膜電子從VB躍迀到CB狀態(tài)，同時(shí)電子以電荷轉(zhuǎn)移的方式擴(kuò)散到表面吸附物(表面重金屬)，被其外層電子俘獲，產(chǎn)生電荷傳輸與轉(zhuǎn)移現(xiàn)象，根據(jù)電荷傳輸?shù)亩嗌倏梢杂脕頇z測重金屬離子濃度的大小。
[0030]具體實(shí)施時(shí)，金屬層22以蒸鍍方式層疊于娃基底21的下表面。蒸鍍方式有利于實(shí)現(xiàn)硅基底與T12納米多孔薄膜之間的兼容性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于重金屬離子檢測的高靈敏度T12納米傳感器，其特征在于:包括微流體槽(l)、Ti02納米敏感單元(2)、輸入電極(3)、輸出電極(4)、封裝外殼(5); 其中，微流體槽(I)的側(cè)面分別貫通開設(shè)有微流體槽入口(6)和微流體槽出口，且微流體槽入口( 6)和微流體槽出口相互正對； Ti02納米敏感單元(2)的數(shù)目為十二個(gè);十二個(gè)Ti02納米敏感單元(2)均固定于微流體槽(I)的內(nèi)底面，且十二個(gè)T12納米敏感單元(2)呈矩形陣列排布;該矩形陣列的每行均包括四個(gè)T12納米敏感單元(2);該矩形陣列的每列均包括三個(gè)T12納米敏感單元(2); 輸入電極(3)分別與各個(gè)T12納米敏感單元(2)的信號(hào)輸入端連接，且輸入電極(3)位于微流體槽(I)外； 輸出電極(4)分別與各個(gè)T12納米敏感單元(2)的信號(hào)輸出端連接，且輸出電極(4)位于微流體槽(I)外； 封裝外殼(5)封蓋于微流體槽(I)的頂端敞口上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于重金屬離子檢測的高靈敏度T12納米傳感器，其特征在于:所述T12納米敏感單元(2)包括硅基底(21)、金屬層(22)、Ti02納米多孔薄膜(23)、反應(yīng)槽(24); 金屬層(22)層疊于娃基底(21)的下表面； T12納米多孔薄膜(23)層疊于金屬層(22)的下表面;T12納米多孔薄膜(23)封蓋于反應(yīng)槽(24)的頂端敞口上，且T12納米多孔薄膜(23)的邊沿向外超出反應(yīng)槽(24)的頂端敞口；T12納米多孔薄膜(23)的下表面邊沿分別固定有兩個(gè)接線端子(25)，且兩個(gè)接線端子(25)分別作為T12納米敏感單元(2)的信號(hào)輸入端和信號(hào)輸出端； 反應(yīng)槽(24)的外底面與微流體槽(I)的內(nèi)底面固定;反應(yīng)槽(24)的側(cè)面分別貫通開設(shè)有反應(yīng)槽入口(26)和反應(yīng)槽出口(27)，且反應(yīng)槽入口(26)和反應(yīng)槽出口(27)相互正對。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種用于重金屬離子檢測的高靈敏度T12納米傳感器，其特征在于:金屬層(22)以蒸鍍方式層疊于娃基底(21)的下表面。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及重金屬離子檢測技術(shù)，具體是一種用于重金屬離子檢測的高靈敏度TiO2納米傳感器。本實(shí)用新型解決了現(xiàn)有重金屬離子檢測方法儀器價(jià)格昂貴、試劑準(zhǔn)備繁瑣、檢測過程復(fù)雜、檢測結(jié)果易受外界環(huán)境影響的問題。一種用于重金屬離子檢測的高靈敏度TiO2納米傳感器，包括微流體槽、TiO2納米敏感單元、輸入電極、輸出電極、封裝外殼；其中，微流體槽的側(cè)面分別貫通開設(shè)有微流體槽入口和微流體槽出口，且微流體槽入口和微流體槽出口相互正對；TiO2納米敏感單元的數(shù)目為十二個(gè)；十二個(gè)TiO2納米敏感單元均固定于微流體槽的內(nèi)底面，且十二個(gè)TiO2納米敏感單元呈矩形陣列排布。本實(shí)用新型適用于重金屬離子檢測。
【IPC分類】B82Y30/00, G01N21/31
【公開號(hào)】CN205262954
【申請?zhí)枴緾N201521113766
【發(fā)明人】馬宗敏, 劉俊, 石云波, 唐軍, 張曉明, 謝艷娜, 王生毅, 王芳, 趙敏
【申請人】中北大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月29日