[发明专利]用于分析气体的方法和设备

说明书

本发明涉及一种用于分析气体的方法，其中，将含金属氧化物的敏感层(2)暴露在气体中，所述方法具有以下步骤：将所述敏感层(2)的温度从第一温度(T1)降低到第二温度(T2)，其中，使所述敏感层(2)的温度对于预给定的时间段(D2)基本上保持在所述第二温度；将所述敏感层(2)的温度升高到第三温度(T3)；在所述敏感层(2)基本上具有第三温度期间测量所述敏感层(2)的至少一个电阻值；根据所测量的至少一个电阻值来分析所述气体的成分。

技术领域

本发明涉及一种用于分析气体的方法和一种用于分析气体的设备。本发明尤其涉及用于探测含硫物质、挥发性有机物质或一氧化碳的方法和设备。这种探测可用于分析室内空气甚至呼吸空气——例如用于识别口臭、吸烟者的呼吸或呼吸中的乙醇。

背景技术

具有金属氧化物的电半导体根据周围气体的组成而改变其电导率。因此，特定的化合物可以通过吸附而沉积在半导体上，由此改变半导体的电导率。通过测量电导率或电阻可以由此推断出周围气体中的物质。由文献DE 10 2005 009246A1已知一种示例性传感器，其中，将电荷使用和分析处理作为用于存在于传感器的周围环境气氛中的可氧化或可还原的气体或蒸气的浓度的量度。

发明内容

本发明提供一种用于分析气体的方法以及一种用于分析气体的设备。

根据第一方面，本发明相应地涉及一种用于分析气体的方法，其中，将含金属氧化物的敏感层暴露在气体中。将敏感层的温度从第一温度降低到第二温度，其中，将敏感层的温度对于预给定的时间段基本上保持在第二温度。然后，将敏感层的温度升高到第三温度，并且在气体基本上具有第三温度期间测量敏感层的至少一个电阻值。根据所测量的至少一个电阻值来分析气体的成分。

根据第二方面，本发明相应地涉及一种用于分析气体的设备。该设备包括能够暴露在气体中的含氧化物的敏感层。此外，该设备包括加热装置，该加热装置构造用于将敏感层的温度从第一温度降低到第二温度，将敏感层的温度对于预给定的时间段基本上保持在第二温度，然后将敏感层的温度升高到第三温度。此外，该设备具有测量装置，该测量装置构造用于在敏感层基本上具有第三温度期间测量敏感层的至少一个电阻值。最后，该设备包括分析装置，该分析装置构造用于根据所测量的至少一个电阻值来分析气体的成分。

本发明的优点

根据本发明，包含金属氧化物的敏感层发生至少两个温度转变所述至少两个温度转变分别对敏感层的电阻具有影响。为此，优选地首先将敏感层加热到第一温度。如此选择第一温度，使得敏感层释放(befreien)仍然可能存在的吸附物或吸附气体。吸附物例如可以发生解吸——即发生近表面化合物的分解，这例如可以通过含硫气体与金属氧化物表面的接触而出现。优选地，将敏感层对于预给定的时间段地加热到第一温度，其选择足够长，使得在解吸和吸附之间建立平衡。因此可以设置明确定义的初始状态。在将敏感层的温度降低到第二温度期间，气体中的成分再次吸附在敏感层上。吸附取决于在该阶段期间位于敏感层的周围环境中的气体的浓度和组成。当敏感层的温度再次升高到第三温度时，再次发生上述解吸，该解吸尤其影响电导率并因此影响敏感层的电阻。本发明基于以下认知：电阻的质变以及电阻变化的准确时间过程不仅取决于吸附物的类型、而且取决于吸附物的浓度。因此，可以根据电阻值求取气体的特定成分。吸附程度尤其取决于敏感层的温度基本上保持在第二温度的持续时间。

与在较低温度下测量电阻相比，在高温下测量电阻是有利的。因此，对于在不同温度和不同气体气氛下的含金属氧化物的传感器，待测量的最大可能电阻与待测量的最小可能电阻普遍地相差因子100到1000。通常，相比于在相应于通常的传感器温度的第一和第三温度下，电阻在较低的第二温度下具有高得多的值。由于仅需要在较高的第三温度下测量电阻值，因此对于低温和相应的高电阻范围，不需要附加的复杂的测量电子部件。因此，根据本发明的设备尤其适合于诸如智能电话的移动设备中的成本有利的微控制器或ASIC。