[发明专利]用于电离室的电极以及制造该电极的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于电离室的电极。

本发明还涉及电离室，具体涉及电离检测器。

此外，本发明涉及制造用于电离室的电极的方法。

背景技术

尽管气相色谱质谱仪(GCMS)是一种监控和确定气体样本成分的鲁棒且可靠的技术，然而其尺寸大和成本高，因此需要廉价且更小巧的检测方法。目前，传感器制造商正在通过使用微型机械技术来制造具有更先进的检测能力并且覆盖更大范围的先进应用的仪器。在继续使用成熟技术的同时，车辆制造商例如也在不断完善用在他们的产品中的电子系统。许多制造商主张化学传感器提供例如烟气的实时分析并确定燃料蒸汽回收系统中碳氢化合物的浓度。

通常，气体传感器通过多种根本上不同的机制来操作。电离传感器通过对不同气体的电离特性进行指纹处理来工作，但是这些电离传感器受限于它们体积巨大的架构。

发明内容

因此，可能需要提供用于电离室的改进的电极、电离室以及制造用于电离室的电极的方法，其中，电离室可以具有较小的尺寸并且可以工作在低电压下。

为了满足上述需要，提供了根据独立权利要求所述的用于电离室的电极、电离室以及制造用于电离室的电极的方法。

根据示例实施例，提供了一种用于电离室的电极，其中，所述电极包括：包括第一材料的衬底；以及从衬底延伸出来并通过处理衬底的第一材料而制造的多条纳米线。

根据示例实施例，提供了一种电离室，其中，所述电离室包括：根据本发明示例实施例的电极；空腔；以及另外电极；其中，所述多条纳米线中的至少一些或所有纳米线的尖端区域延伸到空腔中，并且所述另外电极被布置为使得尖端区域和所述电极彼此面对。具体地，空腔可以在至少一侧被另外电极密封，例如，另外电极可以形成空腔的棒(wand)，另外电极与尖端区域(例如，不被介电层所覆盖的纳米线的区域)可以彼此面对但不直接接触，即，可以彼此分开。

根据本发明的示例实施例，提供了一种制造电极的方法，所述方法包括：提供衬底；以及对衬底图案化，使得通过处理衬底来产生从衬底延伸出来的多条纳米线。

在本申请中，术语“电离室”可以具体代表适于电离流体(例如气体或液体)和/或检测这种电离后的流体的任何设备或外壳，例如电离检测器。这种电离室可以具体适于耦合至和/或可以包括电压或能量源，例如电池。

在本申请中，术语“纳米线”可以具体代表包括导电材料或由导电材料制成的任何小结构。具体地，纳米线在第一或纵向方向上的延伸或尺寸可以比在与纵向方向垂直的方向上的延伸或尺寸大，以便形成类似于线的结构。此外，整个纳米线的大小在较低的微米或亚微米范围内。例如，纵向方向的延伸可以在几微米(例如，大约20μm)到几纳米(例如，50nm)之间，而纳米线的直径可以在大约2nm到大约200nm的范围内。具体地，纳米线的长度可以在大约100nm到大约10μm之间，纳米线的直径可以在5nm到大约100nm之间。更具体地，纳米线的长度可以在250nm到大约1μm之间，直径可以在大约10nm到大约50nm之间。

与采用生长纳米线或纳米管(例如，碳纳米管)的电极相反，根据示例实施例的电极可以提供小尺寸的电极，可以使用已知的技术来制造这种小尺寸电极。具体地，已知硅技术的使用可以降低成本和/或提高制造工艺的产量。具体地，如在首先生长碳纳米管并然后将碳纳米管固定到衬底时一样，当使用硅技术(例如，CMOS技术)时，可以更容易地制造相对于彼此具有预定或固定关系或布置的纳米线的阵列。因此，可以提供微米/纳米级器件，可以使用集成电路制造技术将这种微米/纳米级器件制造为分立的器件或大的阵列。因此，可以使用更简单的标准化集成芯片部件技术。具体地，这种微米/纳米级器件可以呈现出更低的功耗并且不再需要如已知的笨重大体积器件一样的危险高压操作。此外，可以与CMOS器件兼容的低操作电压可以提供快速的响应时间以及例如几mm³的器件封装尺寸。可以通过将传感器集成到相同半导体衬底上来设计或制造这种小型检测器或传感器，例如通过处理该半导体衬底从衬底形成纳米线作为电路。因此，可以提高信噪比和灵敏度。由于如在IC工业中一样的标准批量处理可以应用于制造器件的电极以及器件本身，所以可以一次产生许多相同的传感器，从而可以提高它们的性能/成本比率。此外，传感器的小型化不仅可以对传感器的潜在低成本作出贡献，还可以允许将这些传感器与微电子电路集成，从而可以进一步提高传感器的性能。