[发明专利]使用纳米管的谐振气体传感器

说明书

背景技术

除非另有声明，这一部分中所述的材料并非相对于该申请中权利要求是现有技术，并且并不承认包括在这一部分中就是现有技术。

人的感觉不容易检测许多危险气体。例如，氡-222气体是无嗅、无味和不可见的，因此不能够被人的感觉检测到。当氡-222衰变时，其发射阿尔法粒子，阿尔法粒子可能损害肺部组织，并且已经与引发人类肺癌联系起来。空气质量监测器已经用于检测这种有害气体。然而通常，这些空气质量监测器的设计可能限制了可以检测的气体的数目，使得需要许多不同的监测器来检测多种气体。此外，传统的空气质量监测器较大，并且在一些情况下监测器的精度依赖于外部因素，例如湿度、温度和气体浓度级。

本公开认识到感测具有足以达到空气中可检测浓度的蒸汽压的液体是困难的和/或昂贵的。感测通过升华的固体而释放的蒸汽是困难的和/或昂贵的。检测化学气相沉积单层厚度和/或相应的气相浓度也是困难的。

附图说明

根据结合附图的以下描述和所述权利要求，本发明公开的前述和其他特征将变得更加清楚明白。应该理解的是这些附图只是描述了根据本发明公开的几个实施例，因此不应该看作是限制其范围，将通过使用附图利用附加的特性和细节来描述本发明的公开，其中：

图1A是配置为识别气体混合物中至少一种气体的系统的方框图；

图1B是用于检测一种或多种气体的一些示例传感器的图示；

图1C是图1B示例传感器的侧视图图示；

图2是检测一种或多种气体的一些示例传感器的图示；

图3是检测一种或多种气体的一些示例传感器的图示；

图4A是示例谐振器的基本谐振响应的说明性曲线；

图4B是具有图4A所示基本谐振响应的示例谐振器的偏移谐振响应的说明性曲线；

图5是确定一种或多种气体的浓度级的一些示例传感器系统的方框图；

图6是说明确定一种或多种气体的浓度级的一些示例方法的流程图；

图7是说明确定一种或多种气体的浓度级的一些示例方法的流程图；

图8是说明检测包括两种或多种气体的混合物的变化的一些示例方法800的流程图；

图9是说明了一些示例计算设备的方框图，

所有都根据本公开的至少一些实施例设置。

发明内容

本公开总体上描述了一种传感器，配置为检测包括两种或更多种气体的混合物在内的容积中的至少一种气体。一些示例传感器可以包括电介质衬底、在所述电介质衬底的第一表面上的导电板以及在所述导电板上设置的纳米管层。导电板与纳米管层相结合可以形成谐振器。所述谐振器可以配置为响应于询问信号产生谐振响应信号。谐振响应信号可以指示谐振器的谐振特性，该谐振器的谐振特性在传感器与所述容积中的至少一种气体接触时发生变化，使得谐振器的谐振特性识别至少一种气体。

本公开总体上还描述了一种系统，用于检测包括两种或更多种气体的混合物在内的容积中的至少一种气体。一些示例系统可以包括信号发生器、至少一个传感器和检测器。信号发生器可以配置为提供询问信号。所述至少一个传感器可以包括谐振器，并且可以配置为接收所述询问信号并且响应于所述询问信号产生谐振响应信号。所述谐振响应信号可以指示谐振器的谐振特性，该谐振器的谐振特性在所述至少一个传感器与所述容积中的至少一种气体接触时发生变化的，使得谐振器的谐振特性识别所述至少一种气体。所述检测器可以配置为接收谐振响应信号，并且产生检测信号，所述检测信号对识别所述至少一种气体的谐振器的谐振特性加以指示。

本公开还描述了一种方法，用于识别包括两种或更多种气体的混合物在内的容积中的两种或更多种气体。一些示例方法包括向谐振器施加一个或多个询问信号，测量当被询问信号激励时谐振器的两个或更多个谐振响应；以及根据两个或更多个谐振响应来确定两种或更多气体的身份。在一些示例方法中，谐振器包括碳纳米管。

本公开总体上还描述了一种方法，用于识别包括两种或更多种气体的混合物中的气体。一些示例方法包括利用天线接收基于无线电的询问信号。所述基于无线电的询问信号可以包括多个询问频率。所述天线操作性地耦合至碳纳米管谐振器，或者所述天线至少部分地由碳纳米管谐振器形成。一些示例方法还可以包括利用碳纳米管谐振器响应于基于无线电的询问信号来产生至少一个谐振响应，并且基于至少一个谐振响应来识别与碳纳米管谐振器接触的气体。在一些示例方法中，碳纳米管谐振器的谐振响应基于与碳纳米管谐振器接触的气体混合物的成分而变化。