多模式聲波傳感器的製作方法
2023-10-31 12:09:27
專利名稱：多模式聲波傳感器的製作方法
技術領域：
實施例通常涉及傳感系統和方法。實施例還涉及聲波傳感器，諸如，例如，表面聲波(SAW)和體聲波(BAW)裝置和傳感器。
背景技術：
聲波傳感器應用在許多傳感應用中，諸如，例如、溫度、壓力、和/或氣體傳感裝置和系統。聲波傳感器的例子包括能被用來檢測物質諸如化學和生物材料的存在的例如聲波傳感器的裝置。由於對於表面負荷的高靈敏度和產生自它們的固有高Q因子的低噪聲，用作傳感器的聲波(SAW/SBW)裝置能提供高靈敏度的檢測機制。
表面聲波裝置典型地使用光刻技術由放置在壓電材料上的梳妝交叉指式的轉換器製成。表面聲波裝置可能具有延遲線或諧振器配置。表面聲波化學的和/或生物的傳感器的選擇性通常由置於壓電材料上的選擇性塗層確定。被測量物質到選擇性塗層的吸收和/或吸附能引起SAW/SBW裝置上的質量負荷效應、彈性效應、和/或粘彈效應。由於物質的吸收和/或吸附引起的聲學性質的變換能解釋為對延遲線表面聲波裝置的延遲時間漂移或對諧振器(BAW/SAW)聲波裝置的頻率偏移。
聲波傳感設備經常依賴於石英晶體諧振器元件的使用，例如適於與電子振蕩器一起使用的類型。在典型的氣體傳感應用中，在選擇性薄膜塗層(即，施加到晶體的一個表面的)中氣體分子的吸收能增加晶體的質量，同時降低晶體的諧振頻率。厚度剪切模式(TSM)晶體單元，例如AT切單元，的頻率與晶體片的厚度成反比。例如，典型的5MHz的3次諧波片是在1百萬原子層厚度的量級。分析物的吸收等於石英的一個原子層的質量，其改變頻率大約1ppm。
厚度剪切模式諧振器因此被廣泛地稱為石英晶體微量天平。計算已經確定基頻模式的靈敏度比3次諧波的靈敏度大約要靈敏9倍。例如，5MHz的AT切TSM晶體坯大約厚為0.33mm(基頻)。例如，電極的厚度在大約0.2-0.5μm的範圍內。由於塗層的頻率變化典型地為ΔF＝-2.3×106F2(ΔM/A)，其中值ΔF表示由於塗層導致的頻率變化(Hz)，F表示石英片的頻率(Hz)，ΔM表示沉積的塗層的質量(g)，且值A表示塗敷的面積(cm2)。
塗敷聲學傳感器，例如石英晶體諧振器、表面聲波和石英晶體微量天平裝置，的選擇性吸附薄膜由於它們的高靈敏度、選擇性和強度對化學的/生物的檢測應用具有吸引力。被執行的檢測機制依賴於被塗敷壓電晶體暴露於氣體時物理化學性質和電學性質的變化。測量結果通常被獲得作為環線振蕩器電路的輸出頻率，該電路利用被塗敷晶體作為反饋元件。
當傳感器暴露於分析物時，薄膜吸附該分析物，且相應的頻率偏移被測量作為物理化學變化和電學變化的結果。對塗層性能有貢獻的因素包括塗層密度、塗層模量(coating modulus)、基片潤溼、塗層形態、電導率、電容和介電常數。塗層材料選擇，塗層結構和塗敷技術影響傳感器的響應。
取決於塗層材料和基片的屬性，用於薄膜沉積的常用技術大範圍地改變。這些技術的例子包括CVD、PVD、和對於大多數無機和複合材料的溶膠-凝膠。對於聚合材料，從揮發性溶劑中的聚合物溶液的自我裝配浸漬法、鑄造法、噴射塗敷、和/或旋轉塗敷經常是優選的。基於這些常用技術的配置通常確定了聲波傳感器的性能。塗敷方法對傳感器的重複性也是重要的。因為它們的較短的壽命，這些傳感器比基於金屬氧化物的傳感器更經常地替換。當傳感器被替換時，它們丟失了它們對先前獲得的氣味的記憶。換而言之，這些裝置的響應曲線改變了，且替換的傳感器必須被重新訓練和/或重新校準。
由於實際的原因，沸石被廣泛地用作物理吸附塗層材料。沸石是鹼金屬或鹼土族元素(例如Li、Na、K、Mg、Ca、Ba)的具有基於AlO4和SO4四面體的大範圍3維網絡的框架的結晶鋁矽酸鹽。這些四面體組合成二級多面體構件塊，例如立方體，八面體和六邊形的稜鏡。最後的沸石結構由二級塊(secondary block)組合成的規則的3維結晶框架組成。每個鋁原子有(-1)電荷並且這導致了網絡中的陰離子電荷。
陽離子對平衡電荷和佔據非框架位置是必要的。典型地框架由互連的籠(cage)和/或溝道(channel)的規則結構組成。這些基本上「空的」籠和溝道的系統對好的吸附劑提供必要的高的存儲容量。沸石吸附劑的特徵在於它們均勻的晶粒間孔的尺寸。均勻尺寸的孔能夠以尺寸為基礎進行分子識別(例如，空間分離)。比能擴散進晶體的最大尺寸還大的分子被排除了。
吸附能力和選擇性能夠被使用的陽離子類型和離子交換的範圍重要地影響。這個類型的改變在優化用於氣體分離的沸石中是重要的。均勻的空隙結構，靈活的孔徑尺寸改變，優異的熱穩定性和水熱穩定性，在低的分壓下高的吸附容量，和合適的成本使得沸石在很多分離應用中廣泛地使用。例如，塗敷在石英晶體微量天平化學傳感器上的選擇吸附薄膜能被用來選擇性地檢測CO。該薄塗層包括固態的無孔無機基質和包含在無機基質內的多孔沸石晶體，沸石晶體的孔選擇性地吸附具有比預先選定大小更小的尺寸的化學個體。
從溶膠-凝膠衍生的玻璃，聚合物和粘土的組選擇該基質。改變沸石晶體的孔以便為Lewis或Bronsted酸性或鹼性並能通過金屬離子的存在提供沸石內綁紮。該膜可以從氧化鋁、硼矽酸鋁、鈦、水解的二乙氧基二苯基矽烷，或包含沸石晶體的矽烷橡膠基質中進行配置。無機基質的厚度通常約0.001-10μm且沸石晶體的孔的直徑近似為0.25-1.2nm。該塗層為從無定形SiO2基質突出的沸石晶體的單層。
聚合物可被定義為由大量被稱為單體的重複單元組成的化合物。這些單體通過共價鍵連接在一起形成長鏈。聚合度被定義為鏈中重複單元的數量。聚合物的性質依賴於聚合物鏈的總尺寸和保持聚合物在一起的分子間力和分子內力。通常，感興趣的聚合物性質能被表徵為擴散/滲透性質或機械性質。當物質進入聚合物膜的擴散引起簡單的質量負荷效應時，擴散/滲透性質的測量是直截了當的。用作傳感器塗層的聚合物是丁基橡膠，纖維素聚合物，聚矽氧烷，聚苯胺和聚乙烯等等。
聚合物，特別是橡膠狀的無定形聚合物，作為化學靈敏傳感器塗層具有幾個固有的優點。它們可以通過溶劑澆注或噴射塗敷來沉積為具有相當均勻厚度的薄的、粘附的、連續的膜。它們是非揮發性的並具有同質的成分，並且通過單體與合成工藝的明智選擇，它們的化學和物理性質可以在一定程度上被改變。玻璃轉化溫度Tg，是聚合物從玻璃態變為橡膠狀的溫度。在Tg以上，滲透率完全由擴散力控制且快速並可逆地進行吸附。橡膠狀無定形聚合物的另一個優點是在滲透濃度的較大範圍上它們的吸附等溫線經常是線性的。
通常，塗敷的吸附薄膜必須是均勻的、粘附的、薄的，當與它的工作介質接觸時是化學和物理穩定的。膜厚度的均勻性不是決定性的，但在很多情況下，即當使用滲透率來識別分析物時，是重要的。聲波傳感器的選擇性受塗層結構影響。通過改變形成傳感膜的材料的比例可以獲得不同的膜結構和因此不同的響應屬性。
為了構成具有希望響應屬性的傳感膜，由於親和力，分析物分子和傳感膜材料可以在溶液中混合，其為了產生最適合的構造。相互作用力由傳感膜與分析物之間的親和力選擇。這可以容易地得出具有希望響應屬性的傳感器。在氣體傳感器的情況下，為了獲得相同的結果，應該在充滿相同氣體的手套箱內製造吸附薄膜。其他方法包括分子拓印(即，使用分子拓印聚合物形成具體的吸附點)和主客相互作用(即，主分子，例如環糊精，與客分子之間的結構相互作用的結果)。
當在傳感器暴露於分析物之後進行解除吸附該分析物，由此增加了響應時間並冒著在傳感器最初暴露於尋求被傳感器檢測的物質之後喪失功能性的風險的時候，塗敷有親和/吸附型傳感材料的聲波傳感器因此可能有問題。因此需要改進聲波傳感器，其能夠克服這些問題，並且特別地，其不會導致響應時間增加和在傳感器最初暴露於尋求被傳感器檢測的物質之後功能性的喪失。相信在這裡披露的傳感器能克服這些問題。
發明內容
本發明的下述概要提供來促進對只有本發明才有的一些創新特徵的理解且並不旨在全面的描述。通過對整個說明書，權利要求，附圖和摘要作為整體來看，能獲得對本發明各個方面的全面評價。
因此，提供改進的傳感器方法和系統是本發明的一個方面。
提供改進的聲波傳感器方法和系統是本發明的另一個方面。
提供改進的多模式表面聲波(SAW)或體聲波(SBW)傳感系統是本發明的又一個另外的方面。
雙模表面聲波(SAW)傳感系統也是本發明的一個方面。
如這裡所描述的，可以獲得本發明上面提到的方面和其他目的和優點。在這裡描述多模式傳感系統，其可以從包含用於監視化學物質的多個傳感元件的聲波傳感器進行配置。該多個傳感元件可以設置在由所述聲波傳感器的多個壁形成的空腔內，以致於所述多個傳感元件的每個傳感元件塗敷不同的傳感膜。多模式傳感系統還包括與所述多個傳感元件關聯的多個振蕩器，其中所述多個傳感元件的每個傳感元件通常位於具有所述多個振蕩器的一個振蕩器的反饋環中，以此提供多模式聲波傳感器，多模式聲波傳感器提供它的多模式頻率輸出，其中所述多模式頻率輸出之間的計算出的差值被用來通過去除由於環境變化而不是所述被監視的化學物質引起的響應以促進傳感準確度的增加。
每個傳感元件包括石英晶體。多模式頻率輸出包括一個或多個下述類型的數據彎板模式(FMP)數據、聲板模式數據、水平剪切聲板模式(SH-APM)數據、振幅板模式(APM)數據、厚度剪切模式(TSM)數據、表面聲波模式(SAW)、體聲波模式(BAW)數據、扭轉模式數據、洛夫波數據、滲漏表面聲波模式(LSAW)數據、偽表面聲波模式(PSAW)數據、橫向模式數據、掠面模式數據、表面橫向模式數據、諧波模式數據、和倍頻(overtone)模式數據。
附圖連同本發明的詳細描述進一步說明了本發明，用來解釋本發明的原理，附圖中遍及全部單獨的視圖相同的附圖標記參考相同的或功能相似的部件，並且該視圖組合到說明書中並成為說明書的一部分。
圖1說明了根據本發明的優選實施例能夠執行的多模式聲波傳感器系統的框圖；圖2說明了根據本發明的可替換實施例能夠執行的多模式聲波傳感器系統的框圖；圖3說明了描述根據本發明的優選或可替換優選實施例，能夠用來在親和/吸附型傳感器中解除吸附的變化模式的圖表；圖4說明了描述根據本發明的優選實施例能夠執行的邏輯操作步驟的操作高級流程圖。
具體實施例方式
在這些非限制示例中討論的具體值和結構能夠改變並僅僅被引用來說明本發明的至少一個實施例並且非旨在限制該發明的範圍。
在聲波設備中存在很多模式的振動。聲波設備被典型地設計以便於僅僅一個模式的振動被優化，同時其他模式被抑制。然而，那些「不希望的」模式能被用來在親和/吸附型傳感器中解除吸附。這些模式包括，例如彎板模式(FMP)、聲板模式、水平剪切聲板模式(SH-APM)、振幅板模式(APM)、厚度剪切模式(TSM)、表面聲波模式(SAW)、體聲波模式(BAW)、扭轉模式、洛夫波、滲漏表面聲波模式(LSAW)、偽表面聲波模式(PSAW)、橫向模式、掠面模式、表面橫向模式、諧波模式、和倍頻模式。因此，根據在這裡披露的實施例，多個振動模式可被利用來產生多模式聲波裝置。
圖1說明了在其中能夠執行本發明實施例的聲波傳感器系統100的框圖。系統100能被執行作為傳感器陣列，諸如，例如，位於檢測單元102內的多個石英晶體108、110、112、114、和116。每個石英晶體能被設置在振蕩器的反饋路徑內。例如，石英晶體108能被設置在振蕩器電路109的反饋路徑內，同時石英晶體110通常被設置在振蕩器電路111的反饋路徑內。相似地，石英晶體112能被設置在振蕩器電路113的反饋路徑內，同時石英晶體113通常被設置在振蕩器電路115的反饋路徑內。最後，石英晶體116通常被設置在振蕩器電路117的反饋路徑內。振蕩器電路109、111、113、115及117與頻率計數器104通訊，其在處理器106的指令下依次進行。實際中，氣流或其他化學流能夠通過入口120進入檢測單元102並經由排孔122排出。
就對於例如在圖1中描述的系統100的傳感器陣列的塗層選擇而言，執行最小數量的傳感器/塗層以為了適當地表示數據。因此，表現出相似或多餘響應的塗層應該被去除。當從一組塗層中被選擇時，塗層應當基於例如靈敏度，穩定性或成本的考慮。
通過利用選擇性吸附材料可以提高化學氣體傳感器的選擇性。通過利用選擇性滲透過濾器可以獲得一些提高。然而，衝突在使用傳感器之前不是經常能知道的。另外，要求同時監視多個分析物的應用要求多個傳感器。在這種情況下，可以利用每個傳感器都承載著對感興趣分析物具有不同程度選擇性的塗層的傳感器陣列。
就圖形識別分析而言，塗層能夠根據它對一組分析物的響應進行分類。陣列中的每個傳感器能被設計具有不同的塗層，其中每個塗層被選擇來對一組分析物的成員進行不同的響應。響應的組合應產生對每個分析的唯一指紋。已經開發了許多方法用以從化學傳感器陣列和相應分析物的同一性建立響應圖形之間的相關性。陣列的效率依賴於塗層響應的唯一性。
圖2說明了能夠根據本發明的可替換實施例執行的多模式聲波傳感器系統200的框圖。系統200能被執行作為由第一通道202和第二通道204組成的兩通道SAW傳感器。第一通道202由傳感塗層203組成，同時第二通道204包括傳感塗層205。通道202和204的每一個都包括石英晶體傳感元件。第二通道204包括石英晶體結構，其與第一通道202包含的結構是相同的，除了傳感塗層203和205。兩個通道202和204可放置在兩個相同的振蕩器206和208的反饋路徑中，並且電路的輸出210是由此生成的兩個頻率的差值。使用這一安排，通過去除由於環境中的變化而不是被監視的化學物質的變化引起的響應，SAW傳感器系統200能增加傳感準確度。
選擇性吸附塗層材料能被用於不同的氣體檢測應用。這種塗層材料的示例包括NO2、SO2、CO2、H2S、NH3、HCL、水蒸氣和碳氫化合物。由於吸附物質和固體之間的分子相互作用發生吸附作用。當發生包括氫鍵結合和共價鍵和離子鍵構造的強相互作用時，發生化學吸附作用。化學吸附甚至可以發生在非常低的濃度，並且化學吸附物質經常「不可逆的」束縛到表面上，即在周圍的溫度條件下它們不容易解除吸附。然而，根據本發明的另一個實施例，SAW傳感器系統200能被執行作為SAW/BAW溼度/露點傳感器。同時溼度傳感器趨向於在傳感材料表面冷凝。多模式的使用因此能搖落水滴且傳感器能快速地從水飽和中恢復。
頻率能以比其他量更高的準確度進行測量。例如由系統200提供的雙模激發能提供高級的傳感因為兩個模式佔據相同的石英體積。在多模式激發中，多個被激發的模式佔據壓電材料的相同體積。利用共享共同的壓電裝置的多個振蕩器電路，多個模式能同時被激發。然而，在這個設計中，其他模式被設計為在傳感器暴露於分析物之後被激發。
壓電基片材料為α石英、鈮酸鋰(LiNbO3)、和鉭酸鋰(LiTaO3)與Li2B407、ALPO4、GaPO4、矽酸鎵鑭(La3Ga5SiO14)、ZnO、和外延生長(Al，Ga，In)氮化物。壓電裝置的電極材料被分成三組金屬(例如Al、Pt、Au、Rh、Ir、Cu、Ti、W、Cr，Ni)、合金(例如NiCr、CuAl)和金屬-非金屬化合物(例如陶瓷電極TiN、CoSi2、WC)。
選擇性吸附塗層材料已經被用於不同的氣體/化學/生物化學材料檢測。由於吸附物質和固體之間的分子相互作用發生吸附作用。當發生包括氫鍵結合和共價鍵和離子鍵構造的強相互作用時，發生化學吸附作用。化學吸附甚至可以發生在非常低的濃度，並且化學吸附物質經常「不可逆的」束縛到表面上。換而言之，在周圍的溫度條件下它們不容易解除吸附解除吸附。
物理吸附表示弱相互作用，典型地範德瓦爾力(van der waalsforce)。普通的吸附材料包括，例如活性炭、二氧化矽和二氧化鋁凝膠、沸石、多孔聚合物(例如，Tenax、XAD、紅硅藻土)。吸附劑趨於具有大表面積(例如，200～1000m2/g)的多孔固體。通過使用具有大於希望分析物的動態直徑的可控孔尺寸的尺寸特殊材料來獲得高的鑑別度。從孔徹底排除了所有更大的物質；顯著地小於被選分析物的分子，雖然能適應這些孔，但由於尺寸不匹配具有更小的相互作用力。
聲波裝置的振動能用來打破分析物和傳感材料之間的鍵合(即，連接)。各種聲波模式可以在壓電設備中傳播，這包括了體波和表面波。對於大多數聲波裝置，經常選擇基片材料和晶體取向以便於僅僅一個模式能夠被激發。然而，其他模式也能被激發。振動的頻率和振幅能夠被選擇以便於它們最適於打破傳感材料和分析物之間的鍵合。
圖3說明了描述根據本發明的優選或可替換實施例，能被用於在親和/吸附型傳感器中解除吸附的變化模式300的圖。例如，在圖3中描述的厚度包括基頻302、3倍頻304和5倍頻306。圖3中還隨同擴展306和長度-寬度彎曲308一起描述了表面剪切304。圖3說明了這樣的事實在聲波裝置中可以存在很多振動模式，且聲波和/或BAW裝置被典型地設計以便於僅僅一個振動模式被優化，同時其他模式被抑制。根據在這裡描述的實施例，這種「不希望的」模式，能被用於親和/吸附型傳感器中的解除吸附。這些模式包括，例如彎板模式(FPM)(例如，參見長度-寬度彎曲308)、水平剪切聲板模式(SH-APM)(例如，參見表面剪切304)、和厚度剪切模式(TSM)(例如，參見基頻302、3倍頻304和5倍頻306)。當然應這樣理解，這些模式僅僅是能夠根據優選的或可替換實施例被利用的許多其他類型的模式中的一些，且僅僅在這裡參考用於說明的目的。
圖4說明了描述根據本發明優選實施例被執行的邏輯操作步驟的操作高級流程圖400。如在塊402所指出的，SAW或BAW傳感器裝置被暴露於如在這裡所描述的不同模態的測量。此後，在塊404所描述的，可以獲得這種模態信息。接下來，如在塊406所說明的，使用一個或多個其他模式激發SAW或BAW裝置。然後，如在塊408所說明的，被測對象能從傳感器表面分開。最後，如在決410所描述的，傳感器準備下一個檢測。
在這裡所陳述的實施例和示例被給出來最好地解釋了本發明和它的實際應用並且由此使本領域技術人員能夠製造和使用本發明。本領域技術人員將承認，已經給出前面的說明和示例僅僅為了說明和舉例的目的。其他變化和改變對本領域技術人員而言將是明顯的，並且覆蓋這些變化和改變也是所附權利要求的目的。
所陳述的說明並不旨在窮舉或限制發明的範圍。按照上面的教導不偏離下列權利要求的範圍，很多變化和改變是可能的。預料本發明的使用能包括具有不同特徵的元件。其旨在由所附權利要求所定義的本發明的範圍對所有方面的等同物給出全面的認識。
權利要求
1.一種多模式傳感系統，包括聲波傳感器，包括用於監視化學物質的多個傳感元件，其中所述多個傳感元件設置在由所述聲波傳感器的多個壁形成的空腔內，其中所述多個傳感元件的每個傳感元件塗敷不同的傳感膜；和與所述多個傳感元件關聯的多個振蕩器，其中所述多個傳感元件的每個傳感元件位於具有所述多個振蕩器中的一個振蕩器的反饋環中，以此提供多模式聲波傳感器，該多模式聲波傳感器提供它的多模式頻率輸出，其中所述多模式頻率輸出之間的計算出的差值被用來通過去除由於環境變化而不是所述被監視的化學物質引起的響應以促進傳感準確度的增加。
2.根據權利要求1的系統，其中所述多個傳感元件的每個傳感元件包括石英晶體。
3.根據權利要求1的系統，其中所述多模式頻率輸出至少包括下列類型數據之一彎板模式(FMP)數據、聲板模式數據和水平剪切聲板模式(SH-APM)數據。
4.根據權利要求3的系統，其中所述多模式頻率輸出至少還包括下列類型數據之一振幅板模式(APM)數據、厚度剪切模式(TSM)數據、表面聲波模式(SAW)、和體聲波模式(BAW)數據。
5.根據權利要求4的系統，其中所述多模式頻率輸出至少還包括下列類型數據之一扭轉模式數據、洛夫波數據、滲漏表面聲波模式(LSAW)數據、偽表面聲波模式(PSAW)數據、和至少一個多模式聲波振動振幅。
6.根據權利要求5的系統，其中所述多模式頻率輸出至少還包括下列類型數據之一橫向模式數據、掠面模式數據、表面橫向模式數據、諧波模式數據、和倍頻模式數據。
7.根據權利要求5的系統，其中所述至少一個多模式聲波振動振幅由所述多個振蕩器控制。
8.根據權利要求7的系統，其中所述至少一個多模式聲波振動振幅由所述多個振蕩器控制以便產生用來從其鍵合的表面搖落分析物的振動。
9.根據權利要求1的系統，所述聲波傳感器包括SAW傳感器。
10.根據權利要求9的系統，其中所述SAW傳感器包括溼度傳感器，其提供搖落冷凝在所述SAW傳感器上的任何水滴的多個模式，由此允許所述SAW傳感器快速地從水飽和中恢復。
11.根據權利要求1的系統，其中所述多模式聲波傳感器產生打破分析物和所述多個傳感元件之間鍵合連接的振動。
12.根據權利要求1的系統，其中所述多個傳感元件的所述傳感元件包括從至少包括下列金屬之一Al、Pt、Au、Rh、Ir、Cu、Ti、W、Cr、和Ni的組中選擇的電極材料。
13.根據權利要求1的系統，其中所述多個傳感元件的所述傳感元件包括從至少包括下列合金之一TiN、CoSi2、和WC的組中選擇的電極材料。
14.根據權利要求1的系統，其中所述多個傳感元件的所述傳感元件包括從至少包括下列金屬-非金屬化合物之一NiCr和CuAl的組中選擇的電極材料。
15.一種雙模傳感系統，包括聲波傳感器，包括用於監視化學物質的兩個傳感元件，其中每個傳感元件設置在由所述聲波傳感器的多個壁形成的空腔內的各自的通道內，使得每一個所述傳感元件塗敷不同的傳感膜；和與所述傳感元件相關聯的兩個相同的振蕩器，其中每個所述傳感元件位於具有所述兩個相同振蕩器的每一個的反饋環中，以此提供雙模聲波傳感器，該雙模聲波傳感器提供它的雙模頻率輸出，其中所述雙模頻率輸出之間的計算出的差值被用來通過去除由於環境變化而不是所述被監視的化學物質引起的響應以促進傳感準確度的增加。
16.根據權利要求15的系統，其中每個傳感元件包括石英晶體。
17.根據權利要求15的系統，其中所述雙模聲波傳感器產生打破分析物和所述多個傳感元件之間鍵合連接的振動。
18.根據權利要求15的系統，其中所述傳感元件包括從至少包括下列材料之一α石英、鈮酸鋰(LiNbO3)、和鉭酸鋰(LiTaO3)、Li2B4O7、ALPO4、GaPO4、矽酸鎵鑭(La3Ga5SiOl4)、ZnO、和包括Al、Ga或In的外延生長氮化物的組中選擇的壓電材料。
19.一種多模式傳感系統，包括表面聲波(SAW)傳感器，包括用於監視化學物質的多個石英晶體傳感元件，其中所述多個石英晶體傳感元件設置在由所述聲波傳感器的多個壁形成的空腔內，其中所述多個石英晶體傳感元件的每個石英晶體傳感元件塗敷不同的傳感膜；和與所述多個石英晶體傳感元件相關聯的多個振蕩器，其中所述多個石英晶體傳感元件的每個石英晶體傳感元件位於具有所述多個振蕩器中的一個振蕩器的反饋環中，以此提供多模式SAW傳感器，多模式SAW傳感器提供它的多模式頻率輸出，其中所述多模式頻率輸出之間的計算出的差值被用來通過去除由於環境變化而不是所述被監視的化學物質引起的響應以促進傳感準確度的增加。
20.根據權利要求19的系統，其中所述多模式SAW傳感器包括溼度傳感器，其提供搖落冷凝在所述多模式SAW傳感器上的任何水滴的多個模式，由此允許所述多模式SAW傳感器快速地從水飽和中恢復；和其中所述多模式SAW傳感器產生打破分析物和所述多個石英晶體傳感元件之間鍵合連接的振動。
全文摘要
描述一種多模式傳感系統，其可以從包含用於監視化學物質的多個傳感元件的聲波傳感器配置。多個傳感元件可以設置在由所述聲波傳感器的多個壁形成的空腔內，以致於每個傳感元件塗敷不同的傳感膜。多模式傳感系統還包括與所述多個傳感元件關聯的多個振蕩器，其中每個傳感元件通常位於具有相同振蕩器的反饋環中，以此提供多模式聲波傳感器，多模式聲波傳感器提供用於檢測和解除吸附化學物質的多模式頻率輸出。
文檔編號G01H13/00GK1957252SQ200580016798
公開日2007年5月2日 申請日期2005年4月1日 優先權日2004年4月1日
發明者J·Z·劉 申請人:霍尼韋爾國際公司