一种用于气湿光热环境的模拟测试装置及其应用的制作方法

本发明涉及装备制造技术领域，尤其涉及一种用于气湿光热环境的模拟测试装置及其应用。

背景技术：

作为物联网和“中国制造2025”的重要一环，智能传感器与场效应晶体管作为21世纪最具影响力和发展前景高新技术，正引起国内外电子信息界和材料界的高度重视。从传统室内厂房气体监测到智能家居和可穿戴设备等新兴领域，气湿敏传感器、光电探测器和场效应晶体管等电子元件正在扮演着越来越重要的角色。然而，针对当前传感器与场效应晶体管研发的超低检测限、复杂环境中的单一选择性和光辅助常温检测等国际前沿领域研究需求，国内外尚缺乏普适性解决方案。

测试系统的精度问题(例如气体浓度仅为ppm级且误差大，分压电阻法电学信号误差大等)和功能单一问题(例如仅能简单实现气敏测试或湿敏测试)已经严重制约了高效传感器的研发和应用。而在科学研究中，电学元件的高精度检测非常重要，尤其是在实现多种元件在复杂环境气氛中的高精度检测。同时测试系统提供的复杂环境的种类和可控精度也至关重要。精度和复杂环境气氛的控制是支撑新一代传感器研发的有效途径。

技术实现要素：

针对目前国内外此类综合测试系统的空白，综合国内外的智能传感器与场效应晶体管商用检测设备或自建设备往往存在精度低和功能单一等问题，对于超低检测限、复杂环境中的单一选择性和光辅助常温检测等国际前沿领域研究需求尚无普适性解决方案等问题，本发明提出了一种用于气湿光热环境的模拟测试装置及其应用。所述测试装置可实现单元件或多元件同时测试，且对气湿光热等复杂环境进行精准的控制。所述测试装置可以用于气湿敏传感器、光电探测器、场效应晶体管、光催化降解、光热协同反应等研究领域的使用。

本发明提供如下技术方案：

一种模拟测试装置，其包括：环境模拟系统、测试样品系统和数据采集与控制系统；

所述测试样品系统包括电磁屏蔽的样品室和设置在所述样品室内部的电极输入输出装置；

所述环境模拟系统包括气体与浓度控制单元，和/或湿度控制单元，和/或光波长与强度控制单元，和/或温度控制单元；

所述数据采集与控制系统包括电学信号源采集单元与控制和数据收集单元；所述电学信号源采集单元与所述电极输入输出装置电连接；所述控制和数据收集单元与所述环境模拟系统和所述测试样品系统信号连接。

根据本发明的优选方案，所述测试样品系统还包括设置在所述样品室顶部的石英平板，设置在所述样品室内部且位于所述石英平板正下方的样品台。

根据本发明的优选方案，所述电学信号源采集单元用于待测样品的电学信号输入与采集，以测试其电学、光电、光热等性能；所述控制和数据收集单元用于实现各系统的控制和数据收集。

根据本发明的优选方案，所述气体与浓度控制单元用于为测试样品系统提供特定浓度的气体；

根据本发明的优选方案，所述湿度控制单元用于为测试样品系统提供特定湿度的气体；

根据本发明的优选方案，所述光波长与强度控制单元用于为测试样品系统提供特定波长和强度的光；

根据本发明的优选方案，所述温度控制单元用于为测试样品系统提供特定温度；

根据本发明的优选方案，所述模拟测试装置还包括尾气处理与排放单元，所述尾气处理与排放单元与所述测试样品系统相连，用于收集和处理所述测试样品系统产生的废气。

优选地，所述尾气处理与排放单元包括水溶性处理液(例如为水)、油溶性处理液(例如为柴油和/或煤油)、酸碱反应性处理液(例如为氢氧化钠溶液)。

根据本发明的优选方案，所述电磁屏蔽的样品室为金属法拉第笼包裹的样品室。

优选地，所述样品室的材质选自刚玉、金属和石英玻璃中的至少一种；优选地，所述样品室的形状可以为空心圆柱形，空心方形和空心异型管中的至少一种。

优选地，所述石英平板为透光光学级的石英平板。

优选地，所述样品台为旋转式样品台，即样品台在样品室内旋转，旋转的角度满足样品台和光的夹角在-90°到90°范围内。

优选地，所述光为光波长与强度控制单元发出的特定波长和强度的光。

根据本发明的优选方案，所述样品室的前端设置有进气口，所述进气口与气体与浓度控制单元和/或湿度控制单元连通，用于将气体与浓度控制单元发出的特定浓度的气体引入所述测试样品系统中，和/或用于将湿度控制单元发出的特定湿度的气体引入所述测试样品系统中，即为所述测试样品系统提供气湿气氛。

根据本发明的优选方案，所述样品室的后端设置有出气口，所述出气口与尾气处理与排放单元连通，用于将发生反应或未发生反应的气体排出所述样品室。

根据本发明的优选方案，所述电极输入输出装置设置在所述样品室后端的出气口，所述电极输入输出装置的一端与待测样品电连接；所述电极输入输出装置的另一端与电学信号源采集单元相连。

根据本发明的优选方案，优选地，所述气体与浓度控制单元采用标准气与空气经流量计混合的方式，或者采用蒸发气与空气经流量计混合的方式，通过流量计混合即可得到不同气体种类、不同浓度的目标气氛。

其中，所述采用标准气与空气经流量计混合的方式为设置至少一条标准气管路和至少一条空气管路，且在所述空气管路中的至少一条上设置有湿度控制单元，所述标准气管路用于输入标准气；所述空气管路用于输入空气；所述至少一条标准气管路中的标准气可以相同也可以不同。

优选地，所述采用标准气与空气经流量计混合的方式为设置两条标准气管路和两条空气管路，且在其中一条空气管路上设置有湿度控制单元；所述两条标准气管路中的标准气可以相同也可以不同。

其中，所述采用蒸发气与空气经流量计混合的方式为设置至少一条蒸汽管路和至少一条空气管路，且在所述空气管路中的至少一条上设置有湿度控制单元，在所述至少一条蒸汽管路上设置液体蒸发装置，所述液体蒸发装置用于提供目标液体的蒸汽，所述蒸汽管路用于输入目标液体的蒸汽，所述空气管路用于输入空气。

优选地，所述采用蒸发气与空气经流量计混合的方式为设置一条蒸汽管路和两条空气管路，且在所述蒸汽管路上设置液体蒸发装置，在其中一条空气管路中设置湿度控制单元。

根据本发明的优选方案，优选地，所述湿度控制单元包括湿度发生器，所述湿度发生器采用超纯水鼓泡法，制得100％相对湿度(relativehumidity,rh)的空气。

优选地，所述湿度发生器包括微孔曝气头、罐身、进气管和出气管；还优选地，所述微孔曝气头的材质为全金属或为全玻璃；进一步优选地，所述全金属罐微孔曝气头采用钛粉烧结成型，与进气管采用双卡套全金属连接；或者，所述全玻璃微孔曝气头采用玻璃砂芯烧结成型，与进气管直接烧结。

根据本发明的优选方案，优选地，所述气体与浓度控制单元提供的气体浓度的下限为1ppb，上限为纯气体。

根据本发明的优选方案，优选地，经所述湿度控制单元处理后的气体的相对湿度在0％-100％rh范围内。

根据本发明的优选方案，所述光波长与强度控制单元包括光源，所述光源为高功率模式光源或低功率模式光源，所述高功率模式光源为单波长led灯及其组合阵列提供的光源，所述低功率模式光源为氙灯和滤光片的组合模式提供的光源。

根据本发明的优选方案，优选地，所述光波长与强度控制单元可以提供全波谱、特定波段或单波长的光。

根据本发明的优选方案，优选地，所述光波长与强度控制单元为测试样品系统中的样品台之间的距离小于30cm，例如可以是5cm、10cm或20cm。

根据本发明的优选方案，优选地，所述温度控制单元设置在所述样品室的底部；还优选地，所述温度控制单元设置在所述样品室内部的所述样品台的底部，进一步优选地，所述温度控制单元设置在石英平板正下方的样品台的底部。

根据本发明的优选方案，所述温度控制单元环绕设置在所述样品室四周。

根据本发明的优选方案，优选地，所述温度控制单元选自电阻丝、电阻炉、管式炉、硅碳棒炉和电热板中的一种或多种。

根据本发明的优选方案，优选地，所述温度控制单元可以为所述测试样品系统提供0-1400℃的恒温控制，进一步优选地，所述温度控制单元可以为所述测试样品系统提供0-600℃的恒温控制。

根据本发明的优选方案，所述电学信号源采集单元包括直流源表和/或交流源表，用于测试和采集待测样品的电学信号源；所述电学信号源采集单元的一端通过同轴屏蔽连接线与测试样品系统中的电极输入输出装置相连，另一端通过转接口与控制和数据收集单元相连，实现控制和信号采集。

根据本发明的优选方案，所述电学信号源采集单元的电流误差低于0.1％，信号源采集速度最高30次/秒以上。

根据本发明的优选方案，优选地，所述控制和数据收集单元的控制模式包括手动控制模式和自动控制模式相结合的方式，所述手动控制模式是采用通用控温仪表实现对温度的手动控制，所述自动控制模式是采用通过数据线与电脑相连实现数字化控制。

根据本发明的优选方案，所述待测样品为电学元件，所述电学元件包括传感器、光电探测器与场效应晶体管中的至少一种；所述电学元件的数量为一个或多个，若为多个电学元件时，该多个电学元件之间没有连接。

根据本发明的优选方案，所述模拟测试装置的是基于上述的电学元件的电阻、电流、电压、阻抗或电容的变化，实现对所述电学元件的监测。

本发明还提供上述模拟测试装置在传感器、光电探测器和场效应晶体管中的应用。

本发明还提供上述模拟测试装置在电学器件评测中的应用。

有益效果：

1.本发明的模拟测试装置，所述模拟测试装置可以为待测电学元件提供气体浓度下限为1ppb上限为纯气体，相对湿度为0％-100％rh的特定浓度和特定湿度的气体，还可以为待测电学元件提供全波谱、单波长或特定波段的不同功率光照，所述模拟测试装置的电流误差低于0.1％，信号采集速度最高30次/秒以上，可以实现单元件和多元件的联测，所述模拟测试装置具有宽温度工作范围(0-1400℃)，加热均匀、环境耐性高且电磁屏蔽佳，加热同时可从不同方向射入所需波长的光源，电学信号提供直流和交流两种模式。

2.本发明的模拟测试装置，既可满足单独气/湿/光/热环境模拟，又可以实现两两组合、三种组合和四种全组合环境精准模拟，满足器件与反应的复杂环境气氛要求。

3.本发明的模拟测试装置适用于在传感器、光电探测器和场效应晶体管中的应用；还适用于在电学器件评测中的应用。

附图说明

图1为本发明的一个优选方案中所述的模拟测试装置的结构示意图；

图2为本发明的气体与浓度控制单元中的一种气体混合模式；

图3为本发明的气体与浓度控制单元中的另一种气体混合模式；

图4为本发明一个优选方案中所述的湿度控制单元的结构示意图；

图5为本发明一个优选方案中所述的测试样品系统的结构示意图。

具体实施方式

[模拟测试装置]

如前所述，本发明提供一种模拟测试装置，其包括：环境模拟系统、测试样品系统和数据采集与控制系统；

所述测试样品系统包括电磁屏蔽的样品室，设置在所述样品室顶部的石英平板，设置在所述样品室内部且位于所述石英平板正下方的样品台和设置在所述样品室内部的电极输入输出装置；

所述环境模拟系统包括气体与浓度控制单元，用于为测试样品系统提供特定浓度的气体；湿度控制单元，用于为测试样品系统提供特定湿度的气体；光波长与强度控制单元，用于为测试样品系统提供特定波长和强度的光；温度控制单元，用于为测试样品系统提供特定温度；

所述数据采集与控制系统包括电学信号源采集单元与控制和数据收集单元；所述电学信号源采集单元与所述电极输入输出装置电连接，用于待测样品的电学信号输入与采集，以测试其电学、光电、光热等性能；所述控制和数据收集单元与所述环境模拟系统和所述测试样品系统信号连接，用于实现各系统的控制和数据收集。

根据本发明的优选方案，所述模拟测试装置还包括尾气处理与排放单元，所述尾气处理与排放单元与所述测试样品系统相连，用于收集和处理所述测试样品系统产生的废气。

优选地，所述尾气处理与排放单元包括水溶性处理液(例如为水)、油溶性处理液(例如为柴油和/或煤油)、酸碱反应性处理液(例如为氢氧化钠溶液)。

根据本发明的优选方案，对所述电磁屏蔽的样品室没有具体的限定，本领域技术人员可以理解，其可以是能够对样品室产生电磁屏蔽作用的任一种电磁屏蔽的样品室，只要能实现对样品室产生电磁屏蔽作用的目的即可。优选地，所述电磁屏蔽的样品室为金属法拉第笼包裹的样品室。

根据本发明的优选方案，对所述样品室的材质和形状没有具体的限定，本领域技术人员可以理解，所述样品室的材质可以为任一种对该测试模拟系统不会对测试结果产生影响、且不与其发生反应的材质即可。优选地，所述样品室的材质选自刚玉、金属和石英玻璃中的至少一种；本领域技术人员可以理解，所述样品室的形状没有具体的限定，只需满足其上方可以开设石英平板，内部可以置入样品台即可。优选地，所述样品室的形状可以为空心圆柱形，空心方形和空心异型管中的至少一种。

根据本发明的优选方案，在所述样品室的顶部设置有石英平板，所述石英平板设置的目的为使光波长与强度控制单元发出的特定波长和强度的光能通过该石英平板照射到样品室内部，即照射到样品室内部的样品台上。本领域技术人员可以理解，所述石英平板为任一种对光波长与强度控制单元发出的特定波长和强度的光没有吸收的石英平板即可。优选地，所述石英平板为透光光学级的石英平板。

根据本发明的优选方案，对所述样品室内部且位于所述石英平板正下方的样品台的大小和形状以及材质没有具体的限定，本领域技术人员可以理解，在实际操作过程中，将待测样品置于所述样品台上，故所述样品池的材质为一种不与待测样品发生反应，不会对待测样品测试产生影响的任一种材质均可，优选地，所述样品台的材质为不锈钢；本领域技术人员可以理解，所述样品台的大小和形状可以和上述样品室的大小相适配。

优选地，为了实现所述样品台上的待测样品与光波长与强度控制单元发出的特定波长和强度的光照射充分，所述样品台可以为旋转式样品台，即样品台可以在样品室内旋转，旋转的角度满足所述样品台和光波长与强度控制单元发出的特定波长和强度的光的夹角在-90°到90°范围内。

根据本发明的优选方案，所述样品室的前端设置有进气口，所述进气口与气体与浓度控制单元和/或湿度控制单元连通，用于将气体与浓度控制单元发出的特定浓度的气体引入所述测试样品系统中，和/或用于将湿度控制单元发出的特定湿度的气体引入所述测试样品系统中，即为所述测试样品系统提供气湿气氛。所述气湿气氛是指特定气体浓度、气体种类和气体湿度的气氛。

根据本发明的优选方案，所述样品室的后端设置有出气口，所述出气口与尾气处理与排放单元连通，用于将发生反应或未发生反应的气体排出所述样品室。

根据本发明的优选方案，所述电极输入输出装置设置在所述样品室后端的出气口，所述电极输入输出装置的一端与待测样品电连接，例如通过金属线连接；所述电极输入输出装置的另一端与电学信号源采集单元相连。

根据本发明的优选方案，所述气体与浓度控制单元没有具体的限定，本领域技术人员可以理解，所述气体与浓度控制单元能够为测试样品系统提供特定浓度的气体即可，所述气体与浓度控制单元提供的特定浓度的气体的方式并不限定。优选地，所述气体与浓度控制单元采用标准气与空气经流量计混合的方式，或者采用蒸发气与空气经流量计混合的方式，通过流量计混合即可得到不同气体种类、不同浓度的目标气氛。

其中，所述采用标准气与空气经流量计混合的方式为设置至少一条标准气管路和至少一条空气管路，且在所述空气管路中的至少一条上设置有湿度控制单元，所述标准气管路用于输入标准气；所述空气管路用于输入空气；所述至少一条标准气管路中的标准气可以相同也可以不同。

优选地，所述采用标准气与空气经流量计混合的方式为设置两条标准气管路和两条空气管路，且在其中一条空气管路上设置有湿度控制单元；所述两条标准气管路中的标准气可以相同也可以不同。

其中，所述采用蒸发气与空气经流量计混合的方式为设置至少一条蒸汽管路和至少一条空气管路，且在所述空气管路中的至少一条上设置有湿度控制单元，在所述至少一条蒸汽管路上设置液体蒸发装置，所述液体蒸发装置用于提供目标液体的蒸汽，所述蒸汽管路用于输入目标液体的蒸汽，所述空气管路用于输入空气。

优选地，所述采用蒸发气与空气经流量计混合的方式为设置一条蒸汽管路和两条空气管路，且在所述蒸汽管路上设置液体蒸发装置，在其中一条空气管路中设置湿度控制单元。

其中，所述液体蒸发装置用于提供目标液体的蒸汽，所述蒸汽即为目标液体经蒸发后获得的蒸汽；具体为，将目标液体经蠕动泵匀速固定量送入液体蒸发装置内，并通过控温实现液体完全蒸发，得到所述目标液体的蒸汽。

其中，所述流量计可以为任一种实现对流量进行控制的流量计，优选地，所述流量计采用数字质量流量计，还优选地，所述流量计可通过数据线与电脑相连，实现数字化控制。

根据本发明的优选方案，所述湿度控制单元没有具体的限定，本领域技术人员可以理解，所述湿度控制单元可以是能够为所述测试样品系统提供特定湿度的气体；优选地，所述湿度控制单元包括湿度发生器，所述湿度发生器采用超纯水鼓泡法，制得100％相对湿度的空气。

根据本发明的优选方案，所述湿度发生器没有具体的限定，本领域技术人员可以理解，其采用现有技术中已知的方式和装置制备所述100％相对湿度的空气。优选地，所述湿度发生器包括微孔曝气头、罐身、进气管和出气管；还优选地，所述微孔曝气头的材质为全金属或为全玻璃；进一步优选地，所述全金属罐微孔曝气头采用钛粉烧结成型，与进气管采用双卡套全金属连接；或者，所述全玻璃微孔曝气头采用玻璃砂芯烧结成型，与进气管直接烧结。

根据本发明的优选方案，所述气体与浓度控制单元制备得到的气体的种类和浓度没有具体的限定，本领域技术人员可以理解，所述气体与浓度控制单元可以为待测样品提供适合于待测样品的不同范围的气体浓度。具体地，可以通过调控气体与浓度控制单元中空气管路和标准气管路的流量比例来调控气体浓度；或者通过调控气体与浓度控制单元中空气管路和液体蒸发装置的蒸发速率来调控气体浓度。优选地，所述气体与浓度控制单元提供的气体浓度的下限为1ppb，上限为纯气体。

根据本发明的优选方案，所述湿度控制单元为气体与浓度控制单元制备得到的气体提供不同范围的湿度，本领域技术人员可以理解，其可以根据待测样品的不同有不同的选择。具体地，可以调控气体与浓度控制单元中设置有湿度控制单元的空气管路和不设置湿度控制单元的空气管路的流量比例来调控气体的湿度。优选地，经所述湿度控制单元处理后的气体的相对湿度在0％-100％rh范围内。

根据本发明的优选方案，所述光波长与强度控制单元包括光源，对所述光源没有具体的限定，其可以是本领域技术人员已知的能够提供特定波段或波长的任一种光源或光源与相应的光学仪器的组合。优选地，所述光源为高功率模式光源或低功率模式光源，所述高功率模式光源为单波长led灯及其组合阵列提供的光源，所述低功率模式光源为氙灯和滤光片的组合模式提供的光源。

根据本发明的优选方案，所述光波长与强度控制单元为测试样品系统中的待测样品提供不同入射角度、不同强度、不同功率、不同波长或波段的光。优选地，所述光波长与强度控制单元可以提供全波谱、特定波段或单波长的光。

根据本发明的优选方案，所述光波长与强度控制单元为测试样品系统中的样品台之间的距离没有具体的限定，本领域技术人员可以理解，根据需要照射的光的强度等条件，可以选择不同的距离。为了充分利用光源产生的光，优选地，所述光波长与强度控制单元为测试样品系统中的样品台之间的距离小于30cm，例如可以是5cm、10cm或20cm。

根据本发明的优选方案，所述温度控制单元设置位置没有具体的限定，本领域技术人员可以理解，所述温度控制单元设置的位置能够为所述测试样品系统，即所述样品室提供热量且不干扰样品室气氛即可。

根据本发明的优选方案，所述温度控制单元没有具体的限定，本领域技术人员可以理解，其可以是任一种可以为所述测试样品系统通过热量的温度控制单元即可。优选地，所述温度控制单元选自电阻丝、电阻炉、管式炉、硅碳棒炉和电热板中的一种即可。若所述温度控制单元选自电阻丝、电阻炉、管式炉和硅碳棒炉中的一种时，所述温度控制单元环绕设置在所述样品室四周。若所述温度控制单元选电热板时，所述温度控制单元优选设置在所述样品室内部的所述样品台的底部，还优选设置在石英平板正下方的样品台的底部。

根据本发明的优选方案，所述温度控制单元的加热温度没有具体的限定，本领域技术人员可以理解，其可以根据待测样品所需要的温度进行调整。优选地，所述温度控制单元可以为所述测试样品系统提供0-1400℃的恒温控制，进一步优选地，所述温度控制单元可以为所述测试样品系统提供0-600℃的恒温控制。

根据本发明的优选方案，所述电学信号源采集单元包括直流源表和/或交流源表，用于测试和采集待测样品的电学信号源；所述电学信号源采集单元的一端通过同轴屏蔽连接线与测试样品系统中的电极输入输出装置相连，另一端通过转接口与控制和数据收集单元相连，实现控制和信号采集。

根据本发明的优选方案，所述电学信号源采集单元的电流误差低于0.1％，信号源采集速度最高30次/秒以上。

根据本发明的优选方案，所述模拟测试装置中的全部管路均采用典型双卡套(swagelok)式金属密封连接，所述测试样品系统中的样品室的进气口和出气口采用传统通用的金属与橡胶圈密封装置实现密封。其目的是防止有机无机挥发物带来的气氛污染。

根据本发明的优选方案，所述控制和数据收集单元的控制模式没有具体的限定，其可以是现有技术中已知的任一种控制模式。优选地，所述控制和数据收集单元的控制模式包括手动控制模式和自动控制模式相结合的方式，所述手动控制模式是采用通用控温仪表实现对温度的手动控制，所述自动控制模式是采用通过数据线与电脑相连实现数字化控制。

根据本发明的优选方案，所述待测样品为电学元件，所述电学元件包括传感器、光电探测器与场效应晶体管中的至少一种；所述电学元件的数量没有具体的限定，可以是一个或多个，若为多个电学元件时，该多个电学元件之间没有连接。

根据本发明的优选方案，所述模拟测试装置的是基于上述的电学元件的电阻、电流、电压、阻抗或电容的变化，实现对所述电学元件的监测。

[模拟测试装置的应用]

如前所述，本发明还提供上述模拟测试装置在传感器、光电探测器和场效应晶体管中的应用。

如前所述，本发明还提供上述模拟测试装置在电学器件评测中的应用。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。此外，应理解，在阅读了本发明所公开的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的保护范围之内。

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1气湿光热控制、三样品联测

管式炉温度控制25、100和200℃，光源采用氙灯与可见光波段滤光片组合实现420-790nm可见波段，垂直照射，距离样品20cm，以1ppm丙酮标准气、1ppm苯标准气和1ppm甲苯标准气为初始气，通过气体与浓度控制单元和湿度控制单元实现不同浓度(10ppb-1ppm)、不同种类气体(丙酮、苯和甲苯中的一种气体、或任意两种气体的混合气、或三种气体的混合气)在不同湿度(0-100rh％)条件下的气氛模拟，采用三台直流源表同时向三个两电极化学电阻型气敏传感器施加1v直流电压，电脑同时收集三个器件电流变化。实现不同温度、加可见光与暗条件、不同浓度和湿度气体的环境模拟，研究新一代可见光驱动型室温-低温气敏机理。

实施例2气湿光热控制、三样品联测

管式炉温度控制25、50、75和100℃，光源采用led灯实现单波长光(254、275、280、295、313、320、325、334、350、365、380、400、405、420、450、475、500、520、550、600、630、650、670和850nm)，垂直照射，距离样品10cm，以100ppm的vocs(丙酮、苯、甲苯、乙苯、间二甲苯、三甲苯)、100ppm的有毒有害气体(h2s，co，no2，so2)和100ppm的易燃易爆气体(nh3，h2)标准气为初始气，通过气体与浓度控制单元和湿度控制单元实现不同种类(上述标准气中的一种或多种)、不同浓度气体(100ppb-100ppm)在不同湿度(0-100rh％)条件下的气氛模拟，三台直流源表同时向三个两电极化学电阻型气敏传感器施加1v直流电压，电脑同时收集三个器件电流变化。实现不同温度、不同单波长光、不同种类、浓度和湿度气体的环境模拟，研究新一代复杂环境光电探测、光驱动室温气敏和湿敏机理。

实施例3气光热控制、三样品联测

光源采用氙灯与紫外波段滤光片组合实现<380nm紫外波段，垂直照射，距离样品10cm，以100ppm二氧化氮标准气为初始气，通过气体与浓度控制单元和湿度控制单元实现不同浓度(100ppb-100ppm)条件下的气氛模拟，管式炉温度选25和100℃，三台直流源表同时向三个基于钙钛矿材料的两电极化学电阻型室温气敏传感器施加5v直流电压，电脑同时收集三个器件电流变化。实现不同温度、加紫外光与暗条件、不同浓度气体的环境模拟，研究新一代自由基型室温-低温气敏机理。

实施例4湿光热控制、三样品联测

电阻丝加热带包裹在样品室外层，温度控制25、100和200℃，光源采用氙灯与紫外、可见和红外光波段滤光片组合实现不同波段光源，垂直照射，距离样品20cm，通过湿度控制单元控制不同湿度(0-100rh％)条件下的模拟气氛，两台直流源表同时控制两个两电极电阻型湿敏元件施加1v直流电压，一台交流源表控制一个两电极电阻型质子传导元件，电脑同时收集三个元件电流、阻抗变化。实现不同温度、加不同波段光与暗条件、不同湿度气体的环境模拟，研究新一代湿扰光电探测、湿敏与质子传导机理。

实施例5气湿光热控制、三样品场效应晶体管联测

管式炉温度控制25、100和200℃，光源采用氙灯与可见光波段滤光片组合实现420-790nm可见波段，垂直照射，距离样品20cm，以1ppm丙酮、1ppm苯和1ppm甲苯标准气为初始气，通过气体与浓度控制单元和湿度控制单元实现不同浓度(10ppb-1ppm)、不同种类(上述标准气中的一种或多种)在不同湿度(0-100rh％)条件下的气氛模拟，三台直流源表同时向三个场效应晶体管源漏极施加1-5v直流电压，栅极直流电压变化从-40v-40v，电脑同时收集三个器件电流变化。实现不同温度、加不同波段光与暗条件、不同浓度和湿度气体的环境模拟，研究新一代可见光驱动型室温-低温场效应晶体管气敏机理、光电探测机理、晶体管效应调控机理。

实施例6气湿热控制、三样品联测

管式炉温度控制25、50、75和100℃，以100ppmvocs(丙酮、苯、甲苯、乙苯、间二甲苯、三甲苯)、100ppm有毒有害气体(h2s，co，no2，so2)和100ppm易燃易爆气体(nh3，h2)标准气为初始气，通过气体与浓度控制单元和湿度控制单元实现不同种类(上述标准气中的一种或多种)、不同浓度气体(100ppb-100ppm)在不同湿度(0-100rh％)条件下的气氛模拟，三台直流源表同时向三个两电极化学电阻型气敏传感器施加1v直流电压，电脑同时收集三个器件电流变化。实现不同温度、不同种类、浓度和湿度气体的环境模拟，研究新一代复杂环境室温-低温气敏、湿敏和呼气检测机理。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。