(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210712228.8 (22)申请日 2022.06.22 (71)申请人 枣庄学院 地址 277160 山东省枣庄市 市中区北安路1 号 (72)发明人 高炬　赵蒙　 (74)专利代理 机构 苏州今迈知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 32524 专利代理师 张佩璇 (51)Int.Cl. G01N 21/47(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)发明名称 一种狭缝衍射型氢气探测装置及膜板制备 方法 (57)摘要 本发明属于氢气传感器技术领域， 具体涉及 一种狭缝衍射型氢气探测装置及膜板制备方法。 其包括气室、 设置在气室中的膜板、 平行设置在 所述膜板一侧的第一透镜、 平行设置在所述膜板 另一侧的第二透镜、 位于第一透镜远离膜板一侧 焦距处的激光二极管， 以及位于第二透镜远离膜 板一侧焦距处的观测屏， 所述膜板包括氧化硅 层、 设置在氧化硅层表面的金属钯层， 以及穿透 双层薄膜的狭缝。 本发明提供的技术方案通过一 带有狭缝的Pd/SiO2双层薄膜， 形成的狭缝衍射 图的变化来反应氢气浓度的变化， 设计的传感器 结构简单、 反映灵敏、 成本低、 安全性高， 特别适 合用于工况复杂的区域中对氢气浓度进行直观 的监控。 权利要求书1页 说明书4页 附图3页 CN 114965371 A 2022.08.30 CN 114965371 A 1.一种狭缝衍射型氢气探测装置， 其特征在于， 包括气室、 设置在气室中的膜板、 平行 设置在所述膜板一侧的第一透镜、 平行设置在所述膜板另一侧的第二透镜、 位于第一透镜 远离膜板一侧焦距处的激光二极管， 以及位于第二透镜远离膜板一侧焦距处的观测屏， 所 述膜板包括氧化硅层、 设置在氧化硅层表面的金属钯层， 以及穿透双 层薄膜的狭缝。 2.根据权利要求1所述狭缝衍射型氢气探测装置， 其特征在于， 所述氧化硅层的厚度为 1‑2 μm， 所述金属钯层的厚度为0.1 ‑0.5 μm。 3.根据权利要求1所述狭缝衍射型氢气探测装置， 其特征在于， 所述狭缝截面为一梯 形， 长底边 位于氧化硅层一侧表面， 短底边 位于金属钯层一侧表面。 4.根据权利要求3所述狭缝衍射型氢气探测装置， 其特征在于， 所述梯形长底边与腰的 夹角为65‑80°。 5.根据权利要求1所述狭缝衍射型氢气探测装置， 其特征在于， 所述观测屏与狭缝垂直 的方向上设置一 光电探测器， 用于记录衍 射光强分布。 6.根据权利要求1所述狭缝衍射型氢气探测装置， 其特征在于， 所述气室设有进气阀和 抽气阀， 位于激光光路上所述气室延伸出用于 设置第一透镜的前导光筒和用于 设置第二透 镜的后导 光筒。 7.权利要求1 ‑6任一所述膜板的制备 方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： S1:在基片上涂布光刻胶涂层并设置线性掩膜版， 通过光刻曝光在光刻胶涂层上形成 一直线掩膜印； S2:显影处理后直线光刻结构存留在基片上,经氯仿处理后形成截面为梯形的光刻直 线； S3:采用镀膜技术在基片上沉积一层氧化硅层， 然后在氧化硅层表面原位沉积一层金 属钯层； S4:用溶剂去除光刻 胶并剥离基片后， 获得 带有狭缝的Pd/SiO2双层薄膜。 8.根据权利 要求7所述制备方法， 其特征在于， 所述S1中， 所述光刻胶涂层的厚度为2 ‑5 μm， 所述线性掩膜版的宽度为0.6 ‑1 μm。 9.根据权利要求7所述制备方法， 其特征在于， 所述S3中， 所述镀膜技术选自射频磁控 溅射、 脉冲激光 沉积或电子束 蒸发。 10.根据权利要求9所述制备方法， 其特征在于， 所述镀膜技术为射频磁控溅射 时， 背景 真空<10‑7Pa， 沉积温度为室温， 镀膜气氛为氩气和氧气的混合气体， 溅射气压为10 ‑200Pa， 射频功率 为20‑300W。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114965371 A 2一种狭缝衍射型氢气探测装 置及膜板制备方 法 技术领域 [0001]本发明属于氢气传感器技术领域， 具体涉及一种狭缝衍射型氢气探测装置及膜板 制备方法。 背景技术 [0002]氢气传感器是一种检测氢气并产生与氢气浓度成正比的信号的传感器装置。 与传 统氢气检测方法(气相色谱仪、 质谱仪)有成本低、 尺寸小、 响应快等优点。 [0003]氢与氢气传感器 的感应元件相互作用， 可引起温度、 折射率、 电学性质、 质量或机 械结构变化。 根据检测物理量的不同， 氢气传感器分为催化型、 热导型、 电化学型、 电阻型、 功函数型、 机械型、 光学型和声 学型。 与其他类型氢气传感器相比， 光学型传感器更安全， 不 涉及电路风险； 其次， 因为其原始信号是光学信号， 而不是电学信号， 因此对电磁噪声的敏 感度低于其 他类型的传感器； 此外， 这类传感器可以进行实时跟踪式监测。 [0004]现有技术中利用光学变化来检测的传感器存在很多类型， 比如干涉型、 光栅型等。 比如中国专利CN104132914A中提供了一种基于钯合金纳米线的马赫 ‑泽德微纳光纤干涉型 氢气传感器。 中国专利CN1071 101960A则提供了一种微纳光纤迈克尔逊干涉式氢气传感器。 [0005]但利用狭缝衍 射的原理开发的氢气传感器未 见报道。 发明内容 [0006]本发明提供了一种狭缝衍射型氢气探测装置及膜板制备方法， 用以解决目前狭缝 衍射型氢气探测方法缺失的问题。 [0007]为了解决上述技术问题， 本发明的技术方案是： 所述狭缝衍射型氢气探测装置， 其 包括气室、 设置在气室中的膜板、 平行设置在所述膜板一侧的第一透镜、 平行设置在所述膜 板另一侧的第二透镜、 位于第一透镜远离膜板一侧焦距处的激光二极管， 以及位于第二透 镜远离膜板一侧焦距处的观测屏， 所述膜板包括氧化硅层、 设置在氧化硅层表面的金属钯 层， 以及穿透双 层薄膜的狭缝。 [0008]可选地， 所述氧化硅层的厚度为1 ‑2 μm， 所述金属钯层的厚度为0.1 ‑0.5 μm。 [0009]可选地， 所述狭缝截面为一梯形， 长底边位于氧化硅层一侧表面， 短底边位于金属 钯层一侧表面。 [0010]可选地， 所述梯形长底边与腰的夹角为6 5‑80°。 [0011]可选地， 所述观测屏与狭缝垂直的方向上设置一光电探测器， 用于记录衍射光强 分布。 [0012]可选地， 所述气室设有进气阀和抽气阀， 位于激光光路上所述气室延伸出用于设 置第一透 镜的前导 光筒和用于设置第二透 镜的后导 光筒。 [0013]本发明还提供了上述膜板的制备 方法， 其包括如下步骤： [0014]S1:在基片上涂布光刻胶涂层并设置线性掩膜版， 通过光刻曝光在光刻胶涂层上 形成一直线掩膜印；说　明　书 1/4 页 3 CN 114965371 A 3