专利名称：一种光寻址电位传感器测量池的制作方法
技术领域：
本发明属于传感器应用领域，尤其涉及一种光寻址电位传感器測量池。
背景技术：
光寻■址电位传感器(LightAddressable Potentionmetric Sensor, LAPS)是一种利用半导体场效应原理的生物化学传感器，在生物化学、医学等领域具有重要的研究和应用价值。由于其具有的能够多參数測量、体积小、稳定性好、易于封装、灵敏度高、检测时间短等特点，引起了广泛的研究和应用。光寻址电位传感器可以分为MIS (金属/绝缘层/半导体)结构和EIS (电解质溶液/绝缘层/半导体)结构。该测量池用来实现光寻址电位传感器的EIS结构，用来检测溶液中特定离子的浓度。通过在參考电极和硅片存底之间加上偏置电压，调制的激励光源(如LED)照射硅片，外部电路就能检测到光电流，光电流的大小取决于敏感膜/溶液的界面电势，界面电势的大小与溶液中离子浓度有关，所以可以通过测量光电流的大小来间接测出溶液中的离子浓度，这就是光寻址的原理。光寻址电位传感器的敏感膜研制是当前的ー个热点，然而对于光寻址电位传感器測量池的结构研究较少。现有的光寻址电位传感器測量池的设计结构复杂，控制繁琐、外围仪器庞大、不利于系统的集成化、产品化。如牛文成等人在2003年《仪表技术与传感器》的文章《光寻址电位传感器測量系统的研究》中提出了使用步进电机作为动カ通过齿型皮带带动精密丝杠转动方法来控制LED位置变化来光寻址，这样的方法精确度不够、做成产品时体积庞大、而且操作不方便，増加了工作量；徐磊等人在2003年第10期《传感器技木》的文章《光寻址电位式传感器在有机磷检测上的应用中》提出了将LED阵列集成在测试系统的内部的结构，这样的方法对传感器的制造エ艺要求高、敏感膜和LED的更换很不方便。外围控制简单、操作方便、制造エ艺简单、能够精确寻址的測量池是光寻址电位传感器的发展趋势。
发明内容本发明所要解决的技术问题是提供ー种外围控制简单，操作方便、制造エ艺简单、 能够精确寻址的新型光寻址电位传感器測量池。一种光寻址电位传感器測量池，包括带有顶盖的长方体測量池、參考电扱、测量电极、涂覆有敏感膜的硅片和LED阵列；LED阵列嵌入測量池顶盖的第二正方形孔阵列中；參考电极、測量电极插入測量池顶盖的圆孔，浸入待测溶液中；涂覆有敏感膜的硅片粘附于测量池底部的第一正方形孔阵列下方；參考电极和涂覆有敏感膜的硅片的存底之间加偏置电压；光电流由測量电极引出；所述的长方体測量池由第二正方形孔阵列、圆孔、第一正方形孔阵列组成，第二正方形孔阵列排列在測量池的顶盖上；第一正方形孔阵列排列在測量池底部，第二正方形孔阵列和第一正方形孔阵列上下对齐、一一对应。本发明为了解决上述存在外围控制复杂、操作不便、制造ェ艺复杂、不能够精确寻址的技术问题，采取的技术方案是測量池的整体结构是标准的长方体，由有机玻璃制成； LED阵列嵌入測量池顶盖的正方形阵列孔中，LED引脚由导线引出至外围驱动控制电路，用导电胶将涂覆有敏感膜的硅片粘附于测量池底部的正方形孔下方，LED阵列和涂覆有敏感月旲的娃片上下对齐， 对应，通过外围驱动电路控制LED的点売时间和顺序，通过测量和 LED相对应的硅片的光生电流来间接测量溶液中某种离子的浓度。本发明所具有的优点是整体结构是标准的长方体，制造エ艺简単；由有机玻璃制成，取材方便；采用正面照射涂覆有敏感膜的硅片的方式，比背面照射信号响应灵敏度高、信号强度大；只需要外部微控制器控制LED的点亮时间和顺序就可以很方便的达到光寻址的目的，这比依靠控制步进电机步进步数的方法结构简单、寻址精确、易于集成、而且容易操作，在硅片上涂覆不同的敏感膜就可以对溶液可以进行多參数、多点測量，还可以适用于同一溶液成分在不同測量域的浓度分布的測量；LED阵列和涂覆有敏感膜的硅片都位于测量池的表面，易于更换。
[0009]图I是光寻址电位传感器的结构示意图；[0010]图2是光寻址电位传感器无盖测量池的俯视图；[0011]图3是光寻址电位传感器无盖测量池的右视图；[0012]图4是光寻址电位传感器无盖测量池的后视图；[0013]图5是光寻址电位传感器測量池顶盖的主视图；[0014]图6是光寻址电位传感器測量池顶盖的右视图；[0015]图7是光寻址电位传感器測量池顶盖的俯视图；[0016]图8是光寻址电位传感器的原理示意图；[0017]图9是光寻址电位传感器測量池的结构示意图。
具体实施方式
[0018]
以下结合附图对该光寻址电位传感器的实施方式做具体说明。
传感器的原理图，形象的展示了 LAPS的原理；图I是光寻址电位传感器的结构示意图，包括測量池I、參考电极2、測量电极3、涂覆有敏感膜的硅片4、LED阵列5、第二正方形孔阵列6、圆孔7、第一正方形孔阵列8、支架9等组成部分。LED阵列5嵌入第二正方形孔阵列 6中；敏感膜的硅片4粘附在第一正方形孔阵列8的底部；參考电极2、測量电极3插入圆孔7，浸入待测溶液中；硅片存底和參考电极2之间加偏置电压；整个光寻址电位传感器结构由支架9支起；光电流由測量电极3引出。所述测量池I结构是长*宽*高为12cm*8cm*5cm的带盖的长方体，由有机玻璃制成，图9是光寻址电位传感器測量池的结构示意图；图2-4是无盖測量池的俯视图、右视图和后视图，5行3列共计15个的边长为4mm的第一正方形孔阵列8分布在整个测量池的底部，每两个相邻孔的间距为2cm，长方体底部有四个位于四个顶角的高度为2. 5mm的支架9 支起，方便底部导线的引出；图5-7是光寻址电位传感器測量池顶盖10的主视图，右视图和俯视图，5行3列共计15个的边长为4mm的第二正方形孔阵列6均匀分布在整个测量池的顶盖10，每两个相邻的孔间距为2cm，2行3列共计6个的半径为3mm的圆孔7均匀分布在第二正方形孔阵列6的间隙中，相邻圆孔的间距为2. 5cm。LED阵列5嵌于第二正方形孔阵列6的孔中，LED的引脚由导线接出至外部LED驱动控制电路；參考电极2和測量电极3插入圆孔7，浸入待测溶液中；用导电胶将涂覆有敏感膜的硅片4粘附于第一正方形孔阵列8中的孔的底部；LED阵列5和敏感膜硅片4上下对齐、一一对应；在參考电极2和涂覆有敏感膜的硅片4存底之间加偏置电压；通过控制LED 阵列5的点亮时间和顺序，LED就会照射位于测量池I底部的不同位置的敏感膜，从而达到光寻址的目的，光生电流经測量电极3由导线接出至外电路信号采集部分。综上，本发明提供了ー种新型的光寻址电位传感器測量池，该测量池结构简单、成本低廉、只需要控制LED的点亮时间和顺序就可以完成光寻址的目的，外围控制简单；LED 阵列和敏感膜上下对齐、一一对应，寻址精确；LED和敏感膜都位于测量池的表面，易于更换，可广泛运用于光寻址电位传感器中。
权利要求1.一种光寻址电位传感器測量池，其特征在于它包括带有顶盖的长方体測量池(I)、 參考电极(2)、测量电极(3)、涂覆有敏感膜的硅片(4)和LED阵列(5);LED阵列(5)嵌入测量池(I)顶盖的第二正方形孔阵列(6)中；參考电极(2)、測量电极(3)插入测量池(I)顶盖的圆孔(7)，浸入待测溶液中；涂覆有敏感膜的硅片(4)粘附于测量池(I)底部的第一正方形孔阵列(8)下方；參考电极(2)和涂覆有敏感膜的硅片(4)的存底之间加偏置电压；光电流由測量电极(3)引出；所述的长方体測量池(I)由第二正方形孔阵列(6)、圆孔(7)、第一正方形孔阵列(8)组成，第二正方形孔阵列(6)排列在測量池(I)的顶盖上；第一正方形孔阵列(8)排列在測量池底部。
2.根据权利要求I所述的ー种光寻址电位传感器測量池，其特征在于LED阵列(5)嵌入正方形阵列(6)中，LED的引脚由导线引出至外部LED驱动控制电路。
3.根据权利要求I所述的ー种光寻址电位传感器測量池，其特征在于第二正方形孔阵列(6)和第一正方形孔阵列(8)分别均匀的排列在測量池(I)的顶盖和底部，每两个相邻的正方形间距相等；涂覆有敏感膜的硅片(4)粘附在第一正方形孔阵列(8)的底部。
4.根据权利要求I所述的ー种光寻址电位传感器測量池，其特征在于第二正方形孔阵列(6)和第一正方形孔阵列(8)上下对齐、一一对应。
专利摘要本实用新型公开了一种新型的光寻址电位传感器测量池，属于传感器应用领域。本实用新型整体结构是标准的长方体，由有机玻璃制成；LED阵列(5)嵌于第二正方形孔阵列(6)中；涂覆有各种敏感膜的硅片(4)置于长方体测量池(1)底部的第一正方形孔阵列(8)下方；第二正方形孔阵列(6)和第一正方形孔阵列(8)上下对齐、一一对应，只需控制LED阵列(5)的点亮时间和顺序，就能够通过测量电极(3)得到光生电流，达到光寻址功能，具有很高的寻址精度。LED阵列(5)和涂覆有敏感膜的硅片(4)都位于测量池(1)的表面，易于更换。解决了现有的光寻址传感器测量池存在外围控制和制造工艺复杂、操作麻烦、不能精确寻址的缺点。
文档编号G01N27/26GK202339332SQ201120074510
公开日2012年7月18日 申请日期2011年3月21日 优先权日2011年3月21日
发明者梁晋涛, 胡寒冬, 蒋行国, 赵宏田, 陈真诚 申请人:桂林电子科技大学