[发明专利]一种带参考气室的光电探测器的制备方法

说明书

本发明涉及参考气室、带参考气室的光电探测器及其制备方法和设备，带参考气室的光电探测器包括光电探测器本体，光电探测器本体内设有参考气室，参考气室内填充有被测气体，且参考气室通过焊料的加热融化焊接方式密封；焊料包括金属焊料、合金焊料、玻璃焊料和陶瓷焊料的至少一种；加热融化焊接方式包括脉冲加热方式、恒温加热方式、气体加热方式和激光加热方式中的至少一种。本发明能对参考气室内的被测气体进行检测，对系统中激光器波长进行实时较准；光电探测器自带参考气室，提高了整体集成度，降低了成本，采用焊料加热融化焊接方式对参考气室进行密封，气密性大大提高，使用寿命大大延长，适用于不同气体的激光浓度检测仪。

技术领域

本发明涉及气体检测领域，尤其涉及一种带参考气室的光电探测器的制备方法。

背景技术

基于TDLAS(可调谐半导体激光吸收光谱)技术的气体含量实时在线式检测系统是通过气体对特定波长的激光吸收，测量对应气体的含量。它是先进的高灵敏度、快速响应的新一代气体检测技术。该技术具有测量精度高，可达ppm(百万分之一)量级；准确度高，可检测混合气体中的特定成分气体；响应速度快，可达毫秒响应量级；使用光学方式检测，可抗干扰和防爆特性，可用于易燃易爆气体检测。

若要实现高精度测量，必须保证激光系统中激光器工作的中心波长正好对准被测气体的吸收波长，以甲烷气体为例，某一吸收波长为1653.7nm，因此激光甲烷传感器中的激光器波长需要保持在1653.7±0.01nm。然而激光器的驱动电流、环境温度等因素都会引起激光器波长的漂移，环境温度越高，激光器波长越长，反之越短。因此参考气室孕育而生，参考气室是在一个密封腔体内，灌注指定浓度的被测气体。带参考气室的方案就是其中一种基于可调谐半导体激光吸收光谱技术的高精度、高稳定性、自带较准功能的气体检测系统。在系统中往往将激光的光束一分为二，一束光通过测量气室到探测器，另外一束光通过参考气室到光电探测器，通过参考气室来主动校准激光器在环境温度等因素影响下的波长变化。

目前激光气体检测系统中的光电探测器和参考气室主要存在以下几种问题：

1、参考气室与光电探测器多为分离结构，从外形结构上看，参考气室所占尺寸几乎为整体仪表的1/6,长度尺寸为100mm左右，大的体积限制了该高精度检测方式在便携仪等领域的应用，成本昂贵，密封性差，寿命短；

2、分离结构的常规光电探测器虽多为气密性封装，但都是惰性气体封装或者真空封装方式，因此其内部本身就有一个相对密封性较好的很小的密封腔；该内腔目前的功能仅仅为防止外部水汽进入到内部，避免水汽对激光器或者探测器芯片造成损害，因此密封腔没有充分利用起来；

3、目前无论一体化结构还是分体结构，当前所有的参考气室的封装工艺，多为胶封方法或电阻焊接密封方法，胶封的参考气室由于气密性不好，每年漏气率达到30％左右，往往使用寿命不到3年，漏气率大(当前胶封产品工艺只能达到1天漏气率为1/1000)，因此为保证3年内，腔体内至少还保留约2.0cm³的(这个数字跟光程有关)的参考气体，就无法缩小体积，缩小体积方案的前提必须要密封腔的密封性至少达到1.0×10^-10Pa·cm³/S；而当前密封性较好的电阻焊接密封的密封腔内只能充入惰性气体，而无法充入易燃易爆气体，参考气室充入的检测气体类型受限。

4、成本上看，市面上参考气室的价格大约为一个光电探测器价格的3～5倍，成本高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种带参考气室的光电探测器的制备方法。

本发明解决上述问题的技术方案如下：

一种带参考气室的光电探测器的制备方法，应用于带参考气室的光电探测器，所述带参考气室的光电探测器包括光电探测器本体，所述光电探测器本体内设有参考气室，所述参考气室内填充有被测气体，方法包括以下步骤：