[发明专利]一种微型气体富集器及其制备方法

权利要求书

1.一种微型气体富集器的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

(1)选用同种金属材质的封装层和填充层，运用数控加工中心加工封装层的沉孔、进出气孔和填充层的微型通道；

(2)对加工后的封装层和填充层正、反表面进行抛光，保证粗糙度在Ra1.6以下；

(3)将抛光后的封装层和填充层进行对正，进行真空扩散焊接；

(4)将不锈钢筛网安置于封装层沉孔中，并用金属压环压紧，金属压环上面再用金属密封片压紧固定，金属密封片四周通过聚酰亚胺胶密封，只留中间的气孔可以进行气体流通；

(5)固定安装进、出口转接管，使其和进出气孔对正，并保证气流通道畅通，最后在底角连接处用聚酰亚胺胶密封；

(6)在填充层背面采用溅射沉积0.4μm厚的SiO₂介电层；

(7)在SiO₂介电层上溅射60nm厚的Ti粘结层；

(8)在Ti粘结层上采用丝网印刷工艺形成包括Ru加热电阻丝和加热电极的快速加热元件；通过光刻、磁控溅射工艺形成包括Pt敏感电阻丝和敏感电极的敏感测温元件；快速加热元件和敏感测温元件设置在同一层的不同区域；

(9)采用金丝球焊机对快速加热元件、敏感测温元件电路进行引线；

(10)采用抽真空填充法将吸附颗粒填入富集器内，并保证填充密实，填充质量不再发生变化即可；

(11)在进口转接管末端填入适量的玻璃纤维，保证吸附颗粒不易漏出，即填充完毕。

2.一种权利要求1所述方法制备的微型气体富集器，其特征在于，包括一个填充层，一个覆盖在填充层上的封装层，在所述填充层上表面加工有对称分布的分流微型通道，通道内填充吸附颗粒；在所述封装层上开有与所述分流微型通道相连通的进气孔和出气孔，且出气孔处设有用于固定过滤层的沉孔；对应进气孔和出气孔处密封安装有进口转接管和出口转接管；被富集气体自进口转接管进入，经过吸附颗粒的物理吸附作用，实现浓度富集，然后穿过过滤层并从出口转接管处排出；在所述填充层的下方设置有SiO₂介电层，SiO₂介电层上分别设置了一对快速加热元件和一对敏感测温元件。

3.如权利要求1所述的微型气体富集器，其特征在于，所述封装层和填充层均采用金属材料紫铜T2。

4.如权利要求2所述的微型气体富集器，其特征在于，所述填充层上表面的微型通道上设有与封装层的进气孔和出气孔相对接的进口和出口，微型通道为沿进口和出口之间呈水平平行分布的两组并联的环形通道，且两组环形通道对称间隔分布，并通过连通通道从进口处分流，在出口处汇流；吸附颗粒密实填充在微型通道的进口至出口端。

5.如权利要求4所述的微型气体富集器，其特征在于，每组并联的环形通道通过两端的汇流通道连通，每条流通路径的长度相等；微型通道宽度、深度尺寸为亚毫米级。

6.如权利要求2所述的微型气体富集器，其特征在于，所述封装层和填充层之间的结合面采用真空扩散焊。

7.如权利要求2所述的微型气体富集器，其特征在于，所述过滤层采用不锈钢筛网，通过金属压环将不锈钢筛网固定在封装层沉孔内，然后通过封装层上表面的金属密封片将其压紧，金属密封片中间设有小孔。

8.如权利要求2所述的微型气体富集器，其特征在于，所述进口转接管和出口转接管分别垂直于封装层表面并分别与进气孔和出气孔对正固定，所述出口转接管固定在金属密封片表面，出口转接管内孔和金属密封片中心孔对正，出口转接管和进口转接管底角四周用聚酰亚胺胶进行固定密封。

9.如权利要求8所述的微型气体富集器，其特征在于，所述进口转接管和出口转接管均采用去活性的石英玻璃管制作，当完成吸附颗粒的填充后，在进口转接管的末端填充玻璃纤维。

10.如权利要求2所述的微型气体富集器，其特征在于，所述SiO₂介电层通过Ti粘结层连接一对快速加热元件和一对敏感测温元件；所述一对快速加热元件按照中心对称、蛇形方式布置，二者之间留出一矩形区域；在该矩形区域中，按照中心对称、蛇形方式布有一对敏感测温元件；所述一对快速加热元件和一对敏感测温元件各含有一对独立引线盘，对称分布于Ti粘结层上。