专利名称：紫外火焰传感器及其制作方法
技术领域：
本发明属于火焰探测器领域，特别涉及一种紫外火焰传感器及其制备方法。
技术背景紫外探测技术是继红外和激光技术之后发展起来的又一重要的光电探测技术，其在医学、 生物学、军事等领域的应用前景广阔，对一个国家的国防和国民经济建设均有重要的意义， 可以广泛地应用在航空器、火箭等的尾焰探测、导弹探测及制导、紫外保密通信技术、火灾 报警等方面。传统紫外火焰传感器是采用紫外光电管作为探测器件，在火焰尚未形成明显火苗之前即 能探测到火焰光谱中的1800-2600 A的紫外线，从而发出报警信号的一种装置。早期使用的 紫外传感器由于受技术水平及工艺水平的限制，在实际应用中对环境千扰的抑制能力较差， 容易产生误报警。现有的紫外火焰传感器，如成都旭光股份有限公司等国内公司和日本滨松 株式会社等国外公司的紫外火焰传感器，都基于紫外光电管的原理制成。其采用玻璃结构， 主要由透紫玻璃球、线状或片状光电阴阳极构成，不但休积大，安装不方便，而且传感器的 可靠性和一致性欠佳，特别在探测器的刚度和抗冲击方面性能有待提高。现有的紫外光敏管 均采用玻璃球壳在高温环境中抽真空方法制成，工艺复杂，成本高。而且高温环境中玻璃壳 处在熔融状态，在制作过程中难以保证阴极与阳极之间的距离和平行度，同时对玻璃材质的 性能要求较高。因此，研究开发并推广使用小巧可靠的紫外传感器和通用强、成本低的紫外 传感器制备工艺实为必要。发明内容本发明的目的在于提供一种结构小巧、可靠度灵敏度高、耐冲击性好、结构刚度高、线 性度高，测量稳定性好的紫外火焰传感器。本发明的另一目的在于提供一种紫外火焰传感器的制作方法。所述紫外火焰传感器，其结构包括 一透紫玻璃片； 一网状阳极，该阳极层制作在透紫 玻璃片上； 一阴极衬底玻璃片； 一光电阴极，该层制作在阴极衬底玻璃片上面； 一玻璃环，该玻璃环制作在阴极和阳极中间； 一抽真空口，该抽真空口制作在玻璃环上； 一塑封底座， 该底座制作在阴极衬底玻璃片下面； 一阴极和阳极引出线，该引出线粘接在塑封底座上，分 别与阴极和阳极相连接； 一塑料外壳，该外壳制作在塑封底座，玻璃环和玻璃片周围。其中所述的透紫玻璃片、阴极衬底玻璃片和玻璃环均为高透紫玻璃，通过粘合构成一个 抽真空的密封腔。其中所述的网状阳极和光电阴极均为99.99%纯度以上的金属镍，电极阳极为网状镍镀在 紫外玻璃片上，光电阴极镀在阴极衬底玻璃片，通过镀膜和光刻工艺实现。其中所述的玻璃环上面留有抽真空口。对空腔抽真空并充一定比例的氢气、氦气、氖气。 其中阴极和阳极引出线粘接在塑封底座上，电极与引脚线是通过线路绝缘粘附在玻璃环 周围。其中阴阳极引脚及其固定作用的引脚是烙蚀在塑封底座上，塑封底座、玻璃环和玻璃片 与塑料壳密封成一体，固定腔体位置。一种紫外火焰传感器及其制作方法，其特征在于包括如下步骤(1) 对透紫玻璃片样品表面进行处理首先依次利用酮类和醇类试剂对样品进行清洗， 除去表面的有机物；利用1IN03:H20=1: (1 3)或者盐酸对样品进行清洗，去除表面的氧化 物；然后利用去离子水冲洗样品，烘干备用；(2) 在透紫玻璃片上镀高纯镍光电阴极；(3) 在要做阳极的透紫玻璃上涂胶、光刻、显影、烘烤后溅射金属镍，用剥离法制作 出网状金属阳极；(4) 做好电极的玻璃衬底片分别用甲苯、丙酮、无水酒精超声后，用去离子水冲洗烘干；(5) 随后在超净环境中将带电极的紫外玻璃片对准玻璃环，并使其接触在一起进行粘 接，形成玻璃腔体；(6) 对玻璃腔体抽真空，并罐装一定比例的氢、氦、氖气，将抽真空口密封；(7) 将阴阳极引出线粘接到塑封基底上，焊接引脚；(8) 在传感器密封部位涂一层粘接剂，逐个装上磨具预热，灌胶，灌胶后在室温环境中 存置，同时除去气泡，批量植入烘箱，同时加热固化；(9) 完成封装，器件制备完毕。 与现有的紫外火焰传感器技术相比较，本发明有如下积极有益的效果-(1)与现有的紫外光电管技术相比，本发明由于采用集成电路加工工艺和MEMS加工工 艺，提供的固封光电传感器件具有结构小巧美观的特点。(2) 本发明由于采用平行玻璃片上镀电极，这种设计便于长期保证阴阳极电极间距与平 行度，器件性能受工作时间和环境千扰影响小。(3) 本发明采用的网状面阳极与面光电阴极结构，扩大了光电子接触面积，增强了响应 信号，提高了探测灵敏度。(4) 传统紫外火焰探测器生产工艺中，是在高温环境下抽真空，不利于保证电极间距 和平行度，且容易引入杂质。本发明采用集成电路抽真空工艺，不需要高温环境，且更容 易保证电极距离和灵敏度，便于加工和制作。(5) 与现有传感器相比较，本发明由于采用集成固封结构，使探测器在结构刚度和抗冲 击方面有较大改善，利于提高工作的可靠性和稳定性。可应用在高g加速环境中，如航天器、 火箭、飞机等环境中的火焰检测。(6) 木发明采用直插式引脚，连接方便，固定可靠，提高了探测器抗冲击抗振动能力。(7) 与现有的玻璃球结构紫外光电管相比，本发明结构小巧，安装方面，便于集成，构 成探测阵列组。(8) 本发明所介绍的传感器材料加工工艺具有通用性，易于规模生产，与现有紫外光电 管复杂制备工序相比较，其制作成本低。
图1是紫外火焰传感器的结构图。 图2是紫外火焰传感器的俯视图。 图3是真空玻璃腔结构示意图。 图4是镍网状阳极示意图。 图5是探测器引脚说明图。
具体实施例方式以下将结合附图对本技术方案的紫外火焰传感器进行进一步说明。 参考图1及图2，本发明为一种结构小巧、耐冲击性好刚度高的新型紫外火焰传感器。 电极阳极2是通过镀在透紫玻璃片1下层，光电阴极4镀在阴极衬底玻璃片3上表面，上下 玻璃片与玻璃环5构成玻璃腔体。玻璃腔体粘合在塑封底座7上，电极引线连接到塑封底座 7上的烙蚀电路线10，与各引脚8相连接。塑封底座7、玻璃腔体与塑料壳9密封粘合成一 个集成小巧探测器。从而在结构上比较牢固，提高了探测器的刚度和抗冲击性能，提高了工作的可靠性和稳定性。参考图3，本发明的主体部分，镍网状阳极2是镀在透紫玻璃片1下层，光电阴极4镀 在阴极衬底玻璃片3上表面，上下玻璃片贴在玻璃环5构成探测腔体。阴阳极采用镀在玻璃 片的面电极，接触面积增大，有利于探测器灵敏度提高。玻璃环保证了阴阳极间的间距固 定和极板平行度。玻璃环5上留出抽真空口 6，为抽真空和密封用，抽真空在常温下进行， 可避免高温操作环境下带来的不利影响。抽真空充气后充入一定比例的氢气、氦气、氖气再 将其密封。参考图4，镍网状阳极2镀在透紫玻璃片1下层。采用光刻成网状孔，透光面积比为 40%-80%。参考图5，在硅基底上烙蚀电路，由镍网状阳极2和光电阴极4引出的电路线10分别与 引脚8连接，其他其固定作用的引脚8也烙蚀在塑封底座7上。塑料壳9、玻璃腔体粘合在 塑封基底7上，将引脚8固定。由于直插式引脚，连接方便，固定可靠，有效地提高了探测 器抗冲击抗振动能力和适用环境，并便于安装。
权利要求
1、一种紫外火焰传感器，其特征在于，其包括一透紫玻璃片；一网状阳极，该阳极层制作在透紫玻璃片上；一阴极衬底玻璃片；一光电阴极，该层制作在阴极衬底玻璃片上面；一玻璃环，该玻璃环制作在阴极和阳极中间；一抽真空口，该抽真空口制作在玻璃环上；一塑封底座，该底座制作在阴极衬底玻璃片下面；一阴极和阳极引出线，该引出线粘接在塑封底座上，分别与阴极和阳极相连接；一塑料外壳，该外壳制作在塑封底座，玻璃环和玻璃片周围。
2、 根据权利要求1所述的紫外火焰传感器，其特征在于，透紫玻璃片、阴极衬底玻璃片 和玻璃环均为高透紫玻璃，通过粘合构成一个抽真空的密封腔。
3、 根据权利要求1所述的紫外火焰传感器，其特征在于，网状阳极和光电阴极均为99. 99% 纯度以上的金属镍，电极阳极为网状镍镀在紫外玻璃片上，光电阴极镀在阴极衬底玻璃片， 通过镀膜和光刻工艺实现。 '
4、 根据权利要求1所述的紫外火焰传感器，其特征在于，玻璃环上面留有抽真空口。对 空腔抽真空并充一定比例的氢气、氦气、氖气。
5、 根据权利要求l所述的紫外火焰传感器，其特征在于，阴极和阳极引出线粘接在塑封 底座上，电极与引脚线是通过线路绝缘粘附在玻璃环周围。
6、 根据权利要求1所述的紫外火焰传感器，其特征在于，阴阳极引脚及其固定作用的引 脚是烙蚀在塑封底座上，塑封底座，玻璃环和玻璃片与塑料壳密封成一体，固定腔体位置。
7、 一种制造如权利要求1所述紫外火焰传感器的方法，其特征是采用下列工艺步骤(1) 对透紫玻璃片样品表面进行处理首先依次利用酮类和醇类试剂对样品进行清洗，除去表面的有机物；利用HN03:I120=1: (1 3)或者盐酸对样品进行清洗，去除表面的氧化 物然后利用去离于水冲洗样品，烘干备用；(2) 在透紫玻璃片上镀高纯镍光电阴极；(3) 在要做阳极的透紫玻璃上涂胶、光刻、显影、烘烤后溅射金属镍，用剥离法制作出 网状金属阳极；(4) 做好电极的玻璃衬底片分别用甲苯、丙酮、无水酒精超声后，用去离子水冲洗烘干；(5) 随后在超净环境中将带电极的紫外玻璃片对准玻璃环，并使其接触在一起进行粘接， 形成玻璃腔体；(6) 对玻璃腔体抽真空，并罐装一定比例的氢、氦、氖气，将抽真空口密封；(7) 将阴阳极引出线粘接到塑封基底上，焊接引脚；(8) 在传感器密封部位涂一层粘接剂，逐个装上磨具预热，灌胶，灌胶后在室温环境中 存置，同时除去气泡，批量植入烘箱，同时加热固化；(9) 完成封装，器件制备完毕。
全文摘要
紫外火焰传感器及其制作方法，涉及一种日盲型紫外火焰传感器件。本发明提供一种结构简单、尺寸小、稳定性好、强度高、线性度和灵敏度高的紫外传感器，和通用性好、工艺简单、成本低的传感器制备方法。其特征在于，其中包括透紫玻璃片；网状阳极，该阳极层制作在透紫玻璃片上；阴极衬底玻璃片；光电阴极，该层制作在阴极衬底玻璃片上面；玻璃环，该玻璃环制作在阴极和阳极中间；抽真空口，该抽真空口制作在玻璃环上；塑封底座，该底座制作在阴极衬底玻璃片下面；阴极和阳极引出线，该引出线粘接在塑封底座上，分别与阴极和阳极相连接；塑料外壳，该外壳制作在塑封底座，玻璃环和玻璃片周围。
文档编号G01J1/02GK101251416SQ20081004457
公开日2008年8月27日 申请日期2008年4月10日 优先权日2008年4月10日
发明者张列平, 张德银, 政 董, 黄大贵, 黄逸平 申请人:电子科技大学