本发明专利技术提供了一种作为模块化系统（８７０）的结构，其大体具有浓缩器（８９４）、分离器（８９５）、各种检测器（８９８）、以及泵（８７９）。该浓缩器（８９４）可具有相控加热器阵列，其在液流通道内相对彼此在不同时间接通。上述结构可涉及这种相控加热器阵列结构，更具体地涉及其相对于传感器、分析器或色谱仪（用于识别并量化流体成分）的应用。上述结构（８７０）可以是小型化流体微系统。上述系统的模块（８８１，８８２，８８３，８８４）的可变性对研发、制造、使用、维修及修改有利。其还可以是高效、电池供电、并可作为便携设备使用。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及对流体的检测。本专利技术涉及流体检测，具体涉及流体 检测器。具体而言，本专利技术涉及流体检测器关联于制造的结构。
技术介绍
在公告于2002年5月28日、授权于Ulrich Bonne等人的专利技术名 称为 "Gas Sensor with Phased Heaters for Increased Sensitivity" 的 美国专利号6,393,894 Bl中揭示了关联于流体分析器的结构及处理 方面的内容，将其内容通过引用包含于本文中。当前可获得的气体成分分析器可能是可选并灵敏的，但其不具备 识别具有未知组分的样品气体混合物的成分的能力，此外其体积较 大，且较昂贵。目前的组合分析器GC-GC及GC-MS (气相色谱仪-质i普仪)接近选择性、 灵敏性及智能性的希望组合，但还是体积较 大、较昂贵、速度緩慢、且不适用于电池供电应用领域。在GC-AED (气相色谱仪-原子发射检测器)中，仅AED就要消耗多于100瓦特、 使用水冷、具有高于10MHz的微波放电、并且较昂贵。相控加热器阵列传感器最初由用于浓缩器、分离器、以及用于片 外流量传感器的独立芯片构成。这些芯片可以集成在单一 芯片上， 并在降低能耗的同时提供对结构集成及温度控制的改进。随后的相7控加热器阵列传感器涉及增加用于对分析物进行检测、识别、及量化的可集成微放电装置。但是，在没有在芯片上一体集成FET开关 及移位寄存器的情况下，还是需要通过其微处理器控制FET开关从 子板引线接合、路由并连接多根导线至母板，这会导致体积及劳动 成本增大。此外，相控加热器阵列传感器分析器以及现有的GC对在 线改变预浓缩及分离能力似乎缺乏灵活性。需要比现有技术以更廉价、更高效、低能耗、且便携的方式来对 极小量的流体进行检测、识别、及分析。
技术实现思路
本专利技术的流体成分传感器、分析器或色谱仪可具有浓缩器、分离 器、各种检测器、及泵。浓缩器可具有相控加热器阵列，这些相控 加热器在液流通道内以彼此不同的时间打开。其可涉及相控加热器 阵列结构，具体而言涉及对作用传感器、分析器或色谱仪(用于识 别并量化流体成分)的结构的应用。具有这种加热器构造的这种设 备可被视为或称为"相控(PHASED)"装置。术语"相控"也可被 视为"用于改进检测的相控加热器阵列结构(Phased Heater Array Sturcture for Enhanced Detection )"的缩写。可将相控系统的各个 元件临时但高效地通过模块组建方式(即，用于容纳相控微流体分 析器的全部元件的模块结构)装配在一起，由此可以开发各个元件 而不会受到机械性、系统整体制造周期时间或集成性的限制。附图说明图l是传感器系统的视图2示出了微气体设备的细节；图3是说明性相控加热器机构的整体结构；图4是在直线通道上的加热器元件的长度方向的剖视图5是在直线通道上的一对薄膜加热器元件的长度方向的剖视图6a， 6b及6c示出了一对薄膜加热器元件及单一薄膜元件的横 截面端视图7是示出加热器温度分布与在传感器设备的各个加热器元件处产生的对应浓度脉冲的曲线图8是示出一些加热器元件的曲线图，以示出分析物浓度的逐步升高；图9是示出浓度脉沖到达100%浓度水平的曲线图IO是示出对于各种元素的检测限制及选择性的图表；图11示出了多元素测试混合物的色谙；图12是对于气体的相对浓度放电相对于压力的图形；图13示出了光源阵列及用于气体感测的检测器对的剖视图14是微放电装置与Si光电二极管之间的光谱敏感度比较的图形；图15是用于包括传感器、浓缩器及分离器的相控加热器阵列结构的集成布局的说明；图16是选择用于传感器的浓缩器及分离器部分的逻辑加热元件的示意图17示出了具有超级预浓缩器的微分析器； 图； 、5',、 、曰 、又''图19是元素数量及各个浓度增益的图表；图20是示出相对于MEM通道的元素数量的压力变化的图表；图21是具有双气相色谱仪构造的微分析器的视图22是具有双气相色镨仪的微分析器的视图，该双气相色谱仪具有围绕第二分离器的旁路；图23是具有双气相色谱仪构造的微分析器的视图，该双气相色镨仪具有两个泵；图24是具有相控加热器结构的双气相色谱仪系统的设计及性能 数据的图表；图25及图25a是具有两级浓缩器及分离器的微分析器的视图； 图26a、 26b及26c是低能耗、小体积微分析器的工作流程图； 图27是低能耗、小体积微分析器的分解立体图； 图28是离子牵引泵(ion drag pump )的横截面图，用于简要说明这种泵的工作原理；图29是离子牵引泵流量及能量特性的示例的图表；9图30是可用在图1的泵中的微放电装置的交叉指型 (interdigited )示例的示例；图31是一些关键元素的电子亲合力及电子构造的图表；图32是用于离子牵引泵的微放电装置阵列的两种元素的视图33示出离子牵引泵的说明性示例；图34示出离子牵引泵的另一说明性示例；图35是对比基于不同技术的泵的性能的图表；图36是离子浓度的温度影响的图表；图37是就电流强度相关于施加电压关于来自碳纳米管的电子冷 阴极发射的视图38a是说明用于从金刚石薄膜进行冷阴极发射的发射电流相 对于施力口电压的视图38b是微波CVD样品的电子发射的限制Fowler-Nordheim图39示出用于容纳相控微流体分析器的模块结构； 图40示出容纳另一相控微流体分析器的模块结构；且 图41是于两个模块之间通过另一层内的通道的流体通道的横截 面视图。具体实施例方式一方面，包括相控加热器传感器的其他流体传感器系统在没有重 新设计并制造掩膜并且进行数次运行以结合任何新的检测器及其重 新的情况下，可能不能很好地利用多个新的检测器概念，这甚至会 需要与旧模式的相控加热器传感器系统难以兼容的制造处理。另一 方面，将诸如预浓缩器及分离器的独立相控加热器元件与可获得的 微装配件进行连接(即"菊花链接")会导致GC半峰宽增而分辨率 下降的风险。在本说明书中，术语"流体"可以是具体包括气体及 液体的通用术i吾。也可增大制造产能的本设备可具有模块化标准建立模块用于相 控加热器传感器的微分析器元件，由此可以缩短总体的制造时间及 设计复杂度，可以同时进行独立部件的研发，由此带来加速的研发 并仍可提供集成优点。10向相控流体传感器及分析器增加更多的GC (气相色镨法)检测 器将趋于需要高效装置来互连、对接并断开(即，即插即用)各种 芯片级组件。图39、图40及图41分别示出了数种构想方法、共平面模式及异平面堆叠模式。共平面方法会涉及独立芯片，其制造有可彼此经由密封件(O环 或其他类型密封件)装配的通道，同时每个芯片还保持其自身不同 结构(分别如图39及图40中的倒立视图所示的两种不同构造870 及880)。异面堆叠方法可通过图39及图40中的结构870及880的俯视图 来部分设想。如图41所示的侧视图可合适地说明异面堆叠结构940, 其具有可布置在芯片底部上(而非如共平面模式中位于芯片侧部 上)的密封件。该方法的一方面可包括芯片分隔器，其可被用作导 引，以将新的芯片向下导引以与底部结构中的开口对齐。此外，为 了最小化多端口衬底或共用层中的额外压降，如图41所示，该衬底 或层可具有比普通相控加热器芯片内的通道更大的内径的通本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种模块化流体分析器系统，包括： 衬底； 设置在所述衬底上的第一模块，其具有第一输入端口及第一输出端口；以及 设置在所述衬底上的第二模块，其具有第二输入端口以及第二输出端口；并且其中 所述第一输出端口耦合至所述第二输入端口。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：U博尼，JF德特里，RE希加施，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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