氦离子化检测器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种氦离子化检测器及其制备方法，包括衬底、激发电极对、进气管、偏置电极及收集电极；衬底中具有腔室，腔室包括激发电极沟道、进气沟道及出气沟道，激发电极沟道与出气沟道相连通构成第一交汇区，进气沟道与出气沟道相连通构成第二交汇区；激发电极对的激发电极区位于第一交汇区；进气管为具有相同形貌且相向设置的第一进气管及第二进气管，可向第二交汇区提供具有相同压强的辅助载气及样品载气；偏置电极及收集电极位于出气沟道中，且设置于第二交汇区外侧远离第一交汇区处。本发明专利技术可在腔室中形成高压“准零流速区”，有利于激发氦等离子体，且此区域氦气流速极低，有利于稳定氦等离子体基团，进而可降低基线噪声。

【技术实现步骤摘要】
氦离子化检测器及其制备方法
本专利技术涉及微电子机械系统领域，特别是涉及一种氦离子化检测器及其制备方法。
技术介绍
气相色谱检测器是气相色谱系统的核心器件之一，其主要功能是对分离后的样品进行检测。随着色谱柱微型化的发展与应用，一些传统气相色谱检测器也开始向着微型化发展。由于气相色谱技术用途广泛，涉及石油化工、环境监测和医药研究等各个领域，所需检测的气体种类繁多，因此理想的气相色谱检测器应该具备通用性强、灵敏度高的特点。传统的气相色谱检测器如热导池检测器(TCD)具有良好的通用性，但灵敏度较低；氢火焰离子化检测器(FID)对有机物的灵敏度高，但对无机物的灵敏度非常低。由于氦的电离电位高达24.58eV，亚稳态氦的激发电位也高达19.8eV，因此氦离子化检测器可以检测除氦以外几乎所有的无机和有机气体，几乎没有选择性，从而具有非常广泛的应用领域，从而氦离子化检测器因其通用性好及灵敏度高的特性，可作为一种理想的气相色谱检测器。氦离子化检测器首先要激发等离子体，由于等离子体基团含有正、负离子，等离子体基团的紊乱会对信号基线带来很大干扰。因此，气流稳定的激发电极区对降低氦离子化检测器的信号噪声至关重要。虽可以通过增大腔室体积来解决气流紊乱引起的等离子体基团抖动，但是这将限制检测器的最小体积，无法进一步实现检测器的微型化。为了解决上述问题，本专利技术提出了一种氦离子化检测器及其制备方法。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种氦离子化检测器及其制备方法，用于解决现有技术中在氦离子化检测器中由于等离子体基团抖动造成基线噪声过大的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种氦离子化检测器，所述氦离子化检测器包括：衬底，所述衬底中具有腔室，所述腔室包括激发电极沟道、进气沟道及出气沟道，所述激发电极沟道与所述出气沟道相连通构成第一交汇区，所述进气沟道与所述出气沟道相连通构成第二交汇区；激发电极对，所述激发电极对位于所述激发电极沟道中，且所述激发电极对的激发电极区位于所述第一交汇区；进气管，所述进气管位于所述进气沟道中，所述进气管包括第一进气管及第二进气管，所述第一进气管及第二进气管具有相同形貌且相向设置，以分别向所述第二交汇区提供具有相同压强的辅助载气及样品载气；偏置电极及收集电极，所述偏置电极及收集电极位于所述出气沟道中，且设置于所述第二交汇区外侧远离所述第一交汇区处。可选地，所述激发电极沟道包括第一激发电极沟道及第二激发电极沟道，且所述第一激发电极沟道及第二激发电极沟道相向设置位于所述出气沟道的两侧；所述进气沟道包括第一进气沟道及第二进气沟道，且所述第一进气沟道及第二进气沟相向设置位于所述出气沟道的两侧。可选地，所述腔室的截面形貌包括以所述出气沟道作为对称轴的“干”字形，在所述腔室中，所述第一交汇区为载气最高密度区且为载气最低流速区。可选地，所述衬底包括半导体衬底及玻璃衬底中的一种或组合。可选地，所述进气管包括石英进气管或玻璃进气管或者不锈钢进气管；还包括位于所述激发电极沟道中的用以容纳所述激发电极对的石英管或玻璃管。可选地，所述衬底中还包括电极引出沟道，通过所述电极引出沟道容纳所述偏置电极及收集电极的电极引线和焊盘。本专利技术还提供一种氦离子化检测器的制备方法，包括以下步骤：提供第一衬底，并图形化所述第一衬底，于所述第一衬底中形成沟道，所述沟道包括激发电极沟道、进气沟道及出气沟道，所述激发电极沟道与所述出气沟道相连通构成第一交汇区，所述进气沟道与所述出气沟道相连通构成第二交汇区；提供第二衬底，于所述第二衬底上形成偏置电极及收集电极；键合所述第一衬底及第二衬底，覆盖所述沟道形成腔室，且所述偏置电极及收集电极位于所述出气沟道中，且设置于所述第二交汇区外侧远离所述第一交汇区处；提供激发电极对及进气管，并将所述激发电极对置于所述激发电极沟道中，且所述激发电极对的激发电极区位于所述第一交汇区，以及将所述进气管置于所述进气沟道中，所述进气管包括第一进气管及第二进气管，所述第一进气管及第二进气管具有相同形貌且相向设置，以分别向所述第二交汇区提供具有相同压强的辅助载气及样品载气。可选地，所述腔室的截面形貌包括以所述出气沟道作为对称轴的“干”字形，在所述腔室中，所述第一交汇区为载气最高密度区且为载气最低流速区。可选地，所述第一衬底包括半导体衬底或玻璃衬底；所述第二衬底包括半导体衬底或玻璃衬底；还包括于所述沟道表面形成绝缘钝化层的步骤。可选地，还包括图形化所述第一衬底形成电极引出沟道的步骤，以通过所述电极引出沟道容纳所述偏置电极及收集电极的电极引线和焊盘。如上所述，本专利技术的氦离子化检测器及其制备方法，氦离子化检测器包括衬底、激发电极对、进气管、偏置电极及收集电极；衬底中具有腔室，腔室包括激发电极沟道、进气沟道及出气沟道，激发电极沟道与出气沟道相连通构成第一交汇区，进气沟道与出气沟道相连通构成第二交汇区；激发电极对的激发电极区位于第一交汇区；进气管为具有相同形貌且相向设置的第一进气管及第二进气管，可向第二交汇区提供具有相同压强的辅助载气及样品载气；偏置电极及收集电极位于出气沟道中，且设置于第二交汇区外侧远离第一交汇区处。本专利技术可在腔室第一交汇区形成高压“准零流速区”，此区域氦原子密度高于其他区域，有利于激发氦等离子体，且此区域氦气流速极低，有利于稳定直流高压形成的氦等离子体基团，进而可降低基线噪声。附图说明图1显示为本专利技术实施例中氦离子化检测器的制备工艺流程图。图2显示为本专利技术实施例中氦离子化检测器的结构示意图。图3显示为本专利技术实施例中于第一衬底中形成电极引出沟道后的结构示意图。图4显示为本专利技术实施例中于第一衬底中形成沟道后的结构示意图。图4a显示为本专利技术实施例中形成沟道、电极引出沟道后的扫描电镜图。图5显示为本专利技术实施例中形成绝缘钝化层后的结构示意图。图6显示为本专利技术实施例中于第二衬底上形成偏置电极(含引线及焊盘)及收集电极(含引线及焊盘)后的结构示意图。图7显示为本专利技术实施例中键合第一衬底及第二衬底后的结构示意图。图8a～图8b显示为本专利技术实施例中氦离子化检测器的腔室中心横截面流速分布仿真结果图。图9a～图9b显示为本专利技术实施例中氦离子化检测器的腔室中心横截面气压分布仿真结果图。元件标号说明101第一衬底110腔室111激发电极沟道112进气沟道113出气沟道1011沟道1012电极引出沟道102第二衬底200激发电极对300进气管401辅助载气402样品载气403排空口500偏置电极501偏置电极的电极引线502偏置电极的焊盘600收集电极601收集电极的电极引线602收集电极的焊盘700激发电极容纳管...

【技术保护点】
1.一种氦离子化检测器，其特征在于，所述氦离子化检测器包括：/n衬底，所述衬底中具有腔室，所述腔室包括激发电极沟道、进气沟道及出气沟道，所述激发电极沟道与所述出气沟道相连通构成第一交汇区，所述进气沟道与所述出气沟道相连通构成第二交汇区；/n激发电极对，所述激发电极对位于所述激发电极沟道中，且所述激发电极对的激发电极区位于所述第一交汇区；/n进气管，所述进气管位于所述进气沟道中，所述进气管包括第一进气管及第二进气管，所述第一进气管及第二进气管具有相同形貌且相向设置，以分别向所述第二交汇区提供具有相同压强的辅助载气及样品载气；/n偏置电极及收集电极，所述偏置电极及收集电极位于所述出气沟道中，且设置于所述第二交汇区外侧远离所述第一交汇区处。/n

【技术特征摘要】
1.一种氦离子化检测器，其特征在于，所述氦离子化检测器包括：
衬底，所述衬底中具有腔室，所述腔室包括激发电极沟道、进气沟道及出气沟道，所述激发电极沟道与所述出气沟道相连通构成第一交汇区，所述进气沟道与所述出气沟道相连通构成第二交汇区；
激发电极对，所述激发电极对位于所述激发电极沟道中，且所述激发电极对的激发电极区位于所述第一交汇区；
进气管，所述进气管位于所述进气沟道中，所述进气管包括第一进气管及第二进气管，所述第一进气管及第二进气管具有相同形貌且相向设置，以分别向所述第二交汇区提供具有相同压强的辅助载气及样品载气；
偏置电极及收集电极，所述偏置电极及收集电极位于所述出气沟道中，且设置于所述第二交汇区外侧远离所述第一交汇区处。


2.根据权利要求1所述的氦离子化检测器，其特征在于：所述激发电极沟道包括第一激发电极沟道及第二激发电极沟道，且所述第一激发电极沟道及第二激发电极沟道相向设置位于所述出气沟道的两侧；所述进气沟道包括第一进气沟道及第二进气沟道，且所述第一进气沟道及第二进气沟相向设置位于所述出气沟道的两侧。


3.根据权利要求1所述的氦离子化检测器，其特征在于：所述腔室的截面形貌包括以所述出气沟道作为对称轴的“干”字形，在所述腔室中，所述第一交汇区为载气最高密度区且为载气最低流速区。


4.根据权利要求1所述的氦离子化检测器，其特征在于：所述衬底包括半导体衬底及玻璃衬底中的一种或组合。


5.根据权利要求1所述的氦离子化检测器，其特征在于：所述进气管包括石英进气管或玻璃进气管或者不锈钢进气管；还包括位于所述激发电极沟道中的用以容纳所述激发电极对的石英管或玻璃管。


6.根据权利要求1所述的氦离子化...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯飞，刘启勇，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31