一种基于贵金属耦合的氢气探测器制造技术

本发明专利技术涉及氢气检测技术领域，具体涉及一种基于贵金属耦合的氢气探测器，包括衬底、弹性层、敏感单元，弹性层置于衬底上，敏感单元周期性地置于弹性层上，敏感单元包括钯块、第一贵金属部、第二贵金属部，钯块设置在弹性层上，第一贵金属部和第二贵金属部设置在钯块上，第一贵金属部和第二贵金属部之间设有间隙。应用时，在待测氢气环境中，连续谱光源照射第一贵金属部和第二贵金属部，钯块吸附氢气产生膨胀，通过共振波长的移动实现氢气或氢气浓度探测。本发明专利技术中，吸附氢气的钯块的尺寸大，而导致共振波长移动的第一贵金属部和第二贵金属部的尺寸小，所以氢气对上述共振波长的调节力度大，从而实现更高灵敏度的氢气探测。从而实现更高灵敏度的氢气探测。从而实现更高灵敏度的氢气探测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于贵金属耦合的氢气探测器


[0001]本专利技术涉及氢气检测
，具体涉及一种基于贵金属耦合的氢气探测器。

技术介绍

[0002]氢气具有燃烧值高、可再生、清洁无污染等优点，是一种理想的清洁能源。由于氢原子体积小，容易发生泄漏。并且氢气在空气中浓度达到4％～75％时，遇到明火、电流等就会爆炸，发生严重事故。因此，对氢气浓度检测是氢能源安全应用的重要环节。
[0003]常见了氢气浓度检测传感器有电化学氢传感器、半导体氢传感器和光纤氢传感器。电化学氢传感器和半导体氢传感器容易受到外界环境的干扰。基于光纤的氢传感器具有较高的系统集成度。例如专利技术专利CN110763655A公开了一种氢敏准分布式光纤传感器及制备方法，氢敏准分布式光纤传感器包括光纤纤芯和包裹光纤纤芯的光纤包层，光纤包层的外表面设置有光纤涂覆层和对氢气敏感的钯膜，光纤涂覆层和钯膜沿光纤轴向胶体设置。虽然基于光纤的氢传感器具有较高的系统集成度，但是氢气对光纤中的光的调控力度小，从而导致氢探测灵敏度低。

技术实现思路

[0004]为解决以上问题，本专利技术提供了一种基于贵金属耦合的氢气探测器，包括衬底、弹性层、敏感单元，弹性层置于衬底上，敏感单元周期性地置于弹性层上，敏感单元包括钯块、第一贵金属部、第二贵金属部，钯块设置在弹性层上，第一贵金属部和第二贵金属部设置在钯块上，第一贵金属部和第二贵金属部之间设有间隙。应用时，在待测氢气环境中，连续谱光源照射第一贵金属部和第二贵金属部，钯块吸附氢气产生膨胀，从而第一贵金属部和第二贵金属部之间的距离增加，改变了第一贵金属部和第二贵金属部复合结构的共振波长，通过光探测器对反射光谱的探测，观测共振波长的移动，通过共振波长的移动实现氢气或氢气浓度探测。
[0005]更进一步地，周期为方形周期。
[0006]更进一步地，间隙的宽度小于100纳米，更进一步地，间隙的宽度小于50纳米，以便于在钯块膨胀时，第一贵金属部和第二贵金属部复合结构的共振波长移动更多，从而实现更高灵敏度的氢气探测。
[0007]更进一步地，弹性层的材料为导热硅胶。在入射光照射下，第一贵金属部和第二贵金属部中产生局域表面等离激元共振，第一贵金属部和第二贵金属部吸收入射光产生热量，从而提高了钯块的温度；将弹性层的材料设置为导热硅胶，导热硅胶具有良好的导热效果，有利于降低钯块的温度，从而提高钯块对氢气的吸附能力，从而提高氢气探测的灵敏度。
[0008]更进一步地，第一贵金属部和第二贵金属部的材料为金或银。
[0009]更进一步地，钯块的厚度小于4微米。
[0010]更进一步地，第一贵金属部和第二贵金属部为棒状。
[0011]更进一步地，第一贵金属部和第二贵金属部在一条直线上。
[0012]更进一步地，钯块为矩形。
[0013]更进一步地，第一贵金属部和第二贵金属部置于钯块的对称轴上。
[0014]本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种基于贵金属耦合的氢气探测器，包括衬底、弹性层、敏感单元，弹性层置于衬底上，敏感单元周期性地置于弹性层上，敏感单元包括钯块、第一贵金属部、第二贵金属部，钯块设置在弹性层上，第一贵金属部和第二贵金属部设置在钯块上，第一贵金属部和第二贵金属部之间设有间隙。应用时，在待测氢气环境中，连续谱光源照射第一贵金属部和第二贵金属部，钯块吸附氢气产生膨胀，从而第一贵金属部和第二贵金属部之间的距离增加，改变了第一贵金属部和第二贵金属部复合结构的共振波长，通过光探测器对反射光谱的探测，观测共振波长的移动，通过共振波长的移动实现氢气或氢气浓度探测。本专利技术中，钯块吸附氢气，移动了设置在钯块上的第一贵金属部和第二贵金属部的共振波长，吸附氢气的钯块的尺寸大，而导致共振波长移动的第一贵金属部和第二贵金属部的尺寸小，所以氢气对上述共振波长的调节力度大，从而实现更高灵敏度的氢气探测，在氢气探测领域具有良好的应用前景。
[0015]以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0016]图1是一种基于贵金属耦合的氢气探测器的示意图。
[0017]图2是一种钯块、第一贵金属部、第二贵金属部相对位置的示意图。
[0018]图3是再一种钯块、第一贵金属部、第二贵金属部相对位置的示意图。
[0019]图中：1、衬底；2、弹性层；3、钯块；4、第一贵金属部；5、第二贵金属部。
具体实施方式
[0020]为使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本申请作进一步详细说明。
[0021]实施例1
[0022]本专利技术提供了一种基于贵金属耦合的氢气探测器，如图1所示，包括衬底1、弹性层2、敏感单元。衬底1的材料不做限制，衬底1可以为二氧化硅。弹性层2置于衬底1上，弹性层2的材料为导热硅胶。敏感单元周期性地置于弹性层2上，敏感单元设置的周期为方形周期。敏感单元包括钯块3、第一贵金属部4、第二贵金属部5。第一贵金属部4和所述第二贵金属部5的材料为金或银。钯块3的厚度小于4微米。钯块3设置在弹性层2上，第一贵金属部4和第二贵金属部5设置在钯块3上。第一贵金属部4和第二贵金属部5之间设有间隙，间隙的宽度小于100纳米。
[0023]应用时，在待测氢气环境中，连续谱光源照射第一贵金属部4和第二贵金属部5，钯块3吸附氢气产生膨胀，从而第一贵金属部4和第二贵金属部5之间的距离增加，改变了第一贵金属部4和第二贵金属部5复合结构的共振波长，通过光探测器对反射光谱的探测，观测共振波长的移动，通过共振波长的移动实现氢气或氢气浓度探测。
[0024]在本专利技术中，第一贵金属部4和第二贵金属部5设置在钯块3上，钯块3吸附氢气后，不仅产生膨胀，而且钯块3变为氢化钯，钯块3的折射率减小。第一贵金属部4和第二贵金属
部5之间的距离减小导致复合结构的共振波长蓝移；钯块3的折射率减小，也就是减小了第一贵金属部4和第二贵金属部5周围环境的折射率，也导致了第一贵金属部4和第二贵金属部5复合结构的共振波长蓝移。因此，本专利技术能够实现更多的共振波长蓝移，从而实现更高灵敏度的氢气探测。
[0025]在本专利技术中，将弹性层2的材料设置为导热硅胶。导热硅胶不仅具有弹性，而且具有良好的导热性能。在入射光照射下，第一贵金属部4和第二贵金属部5中产生局域表面等离激元共振，第一贵金属部4和第二贵金属部5吸收入射光产生热量，从而提高了钯块3的温度，降低了钯块3对氢气的吸附能力；将弹性层2的材料设置为导热硅胶，导热硅胶具有良好的导热效果，有利于降低钯块3的温度，从而提高钯块3对氢气的吸附能力，从而提高氢气探测的灵敏度。导热硅胶的厚度不作限制，根据实际情况设置。更进一步地，导热硅胶的底部设置导热材料，例如石墨烯、贵金属膜等，以便于释放导热硅胶中的热量。
[0026]在本专利技术中，钯块3吸附氢气，移动了设置在钯块3上的第一贵金属部4和第二贵金属部5的共振波长，吸附氢气的钯块3的尺寸大，而导致共振波长移动的第一贵金属部4和第二贵金属部5的尺寸小，所以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于贵金属耦合的氢气探测器，其特征在于，包括衬底、弹性层、敏感单元，所述弹性层置于所述衬底上，所述敏感单元周期性地置于所述弹性层上，所述敏感单元包括钯块、第一贵金属部、第二贵金属部，所述钯块设置在弹性层上，所述第一贵金属部和所述第二贵金属部设置在所述钯块上，所述第一贵金属部和所述第二贵金属部之间设有间隙。2.如权利要求1所述的基于贵金属耦合的氢气探测器，其特征在于：所述周期为方形周期。3.如权利要求1所述的基于贵金属耦合的氢气探测器，其特征在于：所述间隙的宽度小于100纳米。4.如权利要求1所述的基于贵金属耦合的氢气探测器，其特征在于：所述弹性层的材料为导热硅胶。5.如权利要求1所述的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵雅斌，陈晨，贾炀，王君，李强，于海龙，刘佳，
申请(专利权)人：浙江树人学院浙江树人大学，
类型：发明
国别省市：