Проектирование сенсорных и актюаторных элементов микросистемной техники. Лысенко И.Е. - 68 стр.

UptoLike

Составители:

Рубрика:

4.1. Газовый хроматограф

В начале 80-х годов в Стэндфордском университете (США) был разрабоJ

тан первый прототип интегральной лаборатории-на-кристалле, названный газоJ

вым хроматографом [69].

Газовый хроматограф позволяет установить наличие тех или иных веJ

ществ в газовой пробе. Математическая обработка сигнала хроматографа позвоJ

ляет определить не только факт наличия веществ, но и процентный состав анаJ

лизируемой смеси.

Основная идея газовой хроматографии состоит в следующем. Смесь газов

пропускают через транспортную систему, имеющую поверхность с известными

характеристиками. Когда газовая проба вместе с газом-носителем движется чеJ

рез транспортную систему, взаимодействие молекул газа со стенками приводит

к возрастанию отличий в подвижности между компонентами газовой смеси. Из-

за различной подвижности разные компоненты смеси достигают конца системы

за разное время, что позволяет идентифицировать составляющие фракции. МоJ

мент прихода того или иного компонента газа к концу колонки фиксируется

терморезистором [69,73].

Блок-схема газового хроматографа показана на рис.4.1. Устройство разJ

мещено на кремниевой подложке и занимает площадь 4 мм

[69].

Рис.4.1. Структура газового хроматографа:

1 – вход вентиля газовой пробы; 2 – вход вентиля газа носителя; 3 – входной

вентиль; 4 – выходной вентиль; 5 – терморезисторы; 6 – транспортная система

Все составляющие хроматографа выполнены с применением методов

фотолитографии, химического травления и электростатического соединения.

Эффективность работы любого хроматографа пропорциональна отношеJ

нию длины транспортной системы и коэффициента диффузии изучаемого

компонента газовой смеси. Поэтому при конструировании хроматографов стреJ

мятся увеличить длину транспортной системы [69].

В рассматриваемом хроматографе транспортная система представляет соJ

бой капилляр в виде спиральной канавки шириной 200 мкм, глубиной 40 мкм и

длиной 1,5 м, полученной изотропным травлением кремниевой подложки. ПоJ

сле того как кремниевая подложка электростатически соединяется со стеклянJ