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发布时间:2023-01-18 17:14:06 来源:圣迪机械网

德开发出小尺寸、低成本气体质谱分析仪

微电子技术研究机构IHP-LeibnizInstitute以及德国航太研究中心(DLR),合作开发了一种尺寸小巧、具成本效益的气体质谱分析(gasspectroscopy)感测系统,运作于245GHz频率;而该系统也是全球第一套以矽锗(SiGe)晶片制作发送与接收器的系统。   IHP-Leibniz表示,该机构开发了一种具成本效益的方法来制造所需的SiGe半导体元件──也就是整合了天线的发送器与接收器晶片,运作频率再238GHz~252GHz;由于那些元件是采用标准矽制程技术,可利用现有半导体设备,因此能降低生产成本,并为气体感测器建立一个迄今无法达成的低价格技术基础。

新研发的气体感测器具备庞大的应用潜力,包括用以侦测有毒气体,或是运用在半导体产业的化学制程控制;此外该类感测器也能应用在医疗保健领域,例如藉由分析病患所呼出的气体来协助侦测肺部疾病。

IHP-Leibniz开发小尺寸、低成本的气体质谱分析系统

毫米波肉丸机吸收光谱(Millimeterabsorptionspectroscopy)技术是已经存在实验室的技术,应用在分子光谱学(molecularspectroscopy)与无线天文学(radioastronomy)领域,判定分子的浓度;传统上该技术所使用的RF发射源──萧特基二极体与下行频率乘法器(downstreamfrequencymultipliers)──都非常昂贵且笨重,虽然近几年来也有一些商用毫米波频率乘法器可做为RF发射源酸碱盐,体积也很小巧、但价格仍相对较高。

最近一个美国研究团队也开发出运作频率在210~270GHz的气体质谱分析系统,采用商用化的毫米波元件;不过这类系统的价格目前还是取决于高生产成本的毫米波元件。而理想化的解决方案是能利用以成熟的SiGe或CMOS制程生产的晶片,如此才能大幅降低系统成本。

IHP-Leibniz的研究人员所开发之进口果干SiGe接收器与发送器晶片原型,支援238~252GHz运作频率,范围虽然较窄,但研究人员强调这只是原型晶片,接下来将会有性能更提升的版本。该全自动冲击实验机用于测定金属材料在常温或低温动负荷下抵抗冲击的性能机构展示的系统利用一个光衬塑管材学试验台(opticalbench)来承载发射与接收模组,有效天线增益是经由一个透镜来放大;进行气体质谱量测时,一个尺寸约0.6m的气体吸收单元(gasabs这是许多现代化自动化分拣装置能力可及的orptioncell)会被放置在发送器与接收器之间。

接收器的IF讯号会利用一般商用实验室量测技术,被纪录为发送频率的一个函数;研究人员在发送器与接收器都整合了本地振荡器,其频率藉由外部的PLL电路来稳定。两个PLL单元采用两个具有恒定偏移的参考频6)将画笔放在推杆上率,能在一次完整的扫描后为接收器建立一个恒定的中频频率,因此能根侦测到非常微小的振幅变化做为气体吸收分析结果。

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