改进的NDIR气体检测器

1.一种改进的NDIR气体检测器，包括：
a.第一半导体材料基片；
b.连接到第一基片的第二半导体材料基片；
c.在第一和第二基片之间形成的光波导；
d.整体式地形成在基片之一上并定位在光波导的一端的光源；
e.整体式地形成在基片之一上并定位在光波导的和光源相对的那端 的光探测器；
f.插在位于光源和光探测器之间的光路中的带通滤光片；
g.一对插在位于光源和光探测器之间的光路中的窗口，可在波导中 它们之间确定一个样品室并热隔光源和光探测器；以及
h.使气体扩散进、出样品室的装置。
2.如权利要求1的NDIR气体检测器，其中：在同一个基片上制造 光源和光探测器。
3.如权利要求1的NDIR气体检测器，其中：第一和第二基片的半 导体材料是从Si和GaAs组成的组中选出来的。
4.如权利要求1的NDIR气体检测器，其中：
a.光源是一个黑体；
b.光探测器是红外探测器；以及
c.带通滤光片的中心波长(CWL)约为4.26μm，FWHM约为 0.1μm
5.如权利要求1的NDIR气体检测器，其中：至少使一部分光导的 壁金属化以改善波导的内部反射率。
6.如权利要求1的NDIR气体检测器，进一步还包括用于加热光波 导的壁至高于样品室中的气体的露点的温度的装置。
7.如权利要求1的NDIR气体检测器，进一步还包括检测光波导样 品室中的湿度值的装置。
8.如权利要求1的NDIR气体检测器，进一步还包括探测光波导样 品室中的压力值的装置。
9.如权利要求1的NDIR气体检测器，其中：光探测器是从以下组 中选择出来的一种红外探测器：硅化铂肖特基光电二极管、电阻式辐射 热测量器、红外隧道检测器、热电偶、和热电堆。
10.如权利要求1的NDIR气体检测器，进一步还包括：
a.以预先设定的频率激励源的源驱动器；以及
b.把探测器产生的电输出转换成代表被测气体浓度的信号的信号处 理电路。
11.如权利要求10的NDIR气体检测器，进一步还包括探测光波导 样品室内气体流速的一个微流传感器。
12.如权利要求1的NDIR气体检测器，其中：使气体扩散进、出样 品室内空间的装置至少包括一个位于样品室壁上的孔。
13.如权利要求1的NDIR气体检测器，其中使气体扩散进、出样品 室的装置包括：
a.至少位于样品室的一个壁上的多个孔；以及
b.覆盖多个孔的一个透气层。
14.如权利要求13的NDIR气体检测器，其中：透气层是由从下述 组中选出的一种电介质制成的：TEFLON、KAPTON、氧化硅、 和氮化硅。
15.如权利要求13的NDIR气体检测器，其中：透气层阻止大于0.1 μm的颗粒进入光波导中的样品室。
16.如权利要求1的NDIR气体检测器，其中：所说一对窗口是从半 导体材料基片之一显微机加工出来的。
17.如权利要求1的NDIR气体检测器，其中还包括：
a.在基片之一上整体式形成的多个光探测器，它们定位在光波导的 与光源相对的那一端上；
b.多个带通滤光片，其中的每一个带通滤光片都可通过一个不同范 围的波长并被插在光源和多个光探测器之一之间。
18.如权利要求17的NDIR气体检测器，其中：使用多个探测器中 的至少一个探测器作为基准探测器。
19.一种由半导体材料经显微机加工制成的NDIR气体检测器，包 括：
a.一个光波导；
b.一个在光波导一端的光源；
c.至少一个位于波导的与光源相对的那一端的光探测器；
d.一个在波导内形成的扩散型样品室，它插在光源和光探测器之间 的光路中，使光源和光探测器与气体样品热隔离；以及
e.至少一个插在光源和至少一个光探测器之间的带通滤光片。
20.如权利要求19的NDIR气体检测器，其中：在两个或多个半导 体材料基片之间形成光波导，这些基片中至少有一个是显微机加工出来 的。
21.如权利要求19的NDIR气体检测器，其中：光源和至少一个光 探测器是在同一个基片上制造的。
22.如权利要求21的NDIR气体检测器，其中：光源是一个黑体， 至少一个光探测器是从下述组中选出的至少一种探测器：硅化铂肖特基 光电二极管、电阻式辐射热测量器、红外隧道传感器、热电偶、和热电 堆。
23.如权利要求19的NDIR气体检测器，其中，所述气体检测器元 件是从下述组中选出的一种半导体产生的：Si和GaAs。
24.如权利要求19的NDIR气体检测器，其中：对至少一部分光波 导的壁进行金属化，以改善波导的内部反射率。
25.如权利要求19的NDIR气体检测器，其中还包括一个薄膜温度 传感器，向一温度控制电路输入一个温度信号，以便向薄膜加热源可控 地输出加热电流。
26.如权利要求19的NDIR气体检测器，其中：气体通过样品室的 至少一个壁上的多个孔扩散进、出样品室，通过一个透气层覆盖该多个 孔，透气层可防止大于0.1μm的颗粒进入光导中的样品室。
27.一种改进的NDIR气体检测器，包括：
a.在两个或多个半导体材料基片之间形成的光波导，基片中至少有 一个是已由显微机加工制成的，半导体材料是从下述组中选出来的：Si和GaAs；
b.在基片之一上的波导的一端制出的光源;
c.在与光源相对的并且和光源处在同一基片上的光波导的一端制出 的至少一个光探测器；
d.在波导内形成的一个扩散型气体样品室，它插在光源和光探测器 之间的光路中，使光源及光探测器热隔离；以及
e.插在光源和至少一个光探测器之间的至少一个带通滤光片。
28.如权利要求27的NDIR气体检测器，其中：对至少一部分光波 导壁进行金属化，所用金属是从下述组中选出的：Al、Au、Cr、Ni和Pt，从而改善了光导的内部反射率。
29.如权利要求27的NDIR气体检测器，其中：气体通过至少在样 品室一个壁上的多个孔扩散进、出样品室，用一个透气层覆盖这些孔， 透气层是从下述组中选出的：TETLON、KAPTON、氧化硅、和 氮化硅，透气层可防止大于0.1μm的颗粒进入光波导的样品室。
30.一种改进的NDIR气体检测器，包括：
a.第一硅基片；
b.连接到第一硅基片的第二硅基片；
c.在第一和第二硅基片间形成的光波导；
d.在第一硅基片上整体式形成的并且定位在光波导的一端的黑体光 源；
e.在第一硅基片上整体式形成的并且定位在光波导的与光源相对的 那一端的红外光探测器；
f.插在光源和光探测器之间的光路中的带通滤光片；
g.插在光源和光探测器之间的光路中的一对透光的硅窗口，以便在 它们之间的波导中确定一个样品室并且将光源及光探测器与样品气体 热隔离；
h.至少在样品室一个壁上的多个孔；
i.覆盖多个孔以防止大于0.1μm的颗粒进入样品室的透气层；
j.以预先设定的频率激励源的一个源驱动器；以及
k.把探测器产生的电输出转换成代表被测气体浓度的信号处理电 路。

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