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762 2018 年 9 月

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(a) ฾តࣱԼ
382.7
500 nm
382.6
382.5
图 6 钯铜纳米线 SEM 图 382.4
Fig. 6 The SEM picture of the Pa-Cu nanowires ᮠဋ/kHz 382.3
coated along the surface of the sensing device 382.2
382.1
制备成纳米线溶液。用微量注射器抽取0.2 µL溶液 382.0
0 100 200 300 400
滴涂在 SAW 延迟线两换能器间的镀膜区域，待其 ௑ᫎ/s
中的乙醇挥发后即能在器件表面制备出钯铜纳米 (b) ۳ጳ٪ܦ฾ត
线薄膜。
图 8 传感器测试平台及传感器基线噪声测试
随后，将制备的钯基传感器件作为频率控制元，
Fig. 8 Testing system for evaluating the proposed
与未镀膜的参考器件一起接入由放大器、相移器、 SAW sensor and measured baseline noise
混频器等组成的双通道差分式振荡电路之中，并与
频率计以及 PC 机一起构成氢气传感器系统。图 7 4.2 沉积钯镍合金气敏薄膜的传感器实验
给出了所设计的传感器气室结构，参考器件与传感 首先对沉积不同膜厚钯镍合金薄膜的传感器
器件置入气室之中。 件进行测试，结果如图 9 与表 1 所示。显然，随着钯
镍合金薄膜膜厚的降低，传感器响应随之降低，但
是其响应速度也随之迅速降低。在钯镍合金薄膜
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膜厚为 40 nm 的时候，传感器表现出较快的响应速
度 (10 s) 和较高的响应值 (1.9 kHz)。随后，对沉积
40 nm 钯镍合金薄膜的传感器的检测灵敏度进行
了测试，如图 10 所示，从图中可以看出，其检测灵
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敏度为 886 Hz/%。另外，传感器针对浓度为 0.1%
的氢气的响应仍有 1.9 kHz，考虑到系统基线噪声
(±2 Hz)，传感器针对氢气的检测下限可达6 ppm。
图 7 传感器气室
Fig. 7 The developed gas chamber for character-
表 1 不同钯镍合金薄膜膜厚的传感器响应特
izing sensor
性对比 (针对浓度为 0.1% 的氢气)
4 传感器试验 Table 1 Performance comparison between
the FeCo film coated sensor and stripped
4.1 测试系统 FeCo coated sensor
传感器实验测试系统由电脑、电磁阀、气泵、电
钯镍膜厚/nm 响应大小/kHz 响应时间/s
路板及气室、频率计、电源和气袋组成，如图 8(a) 所
示。试验过程中，电磁阀控制气泵抽入样气(载气为 300 6.1 160
氮气)。由频率采集模块输出的传感信号将直接显 60 2.8 26
示在电脑监测平台。传感器系统的基线噪声测试结 40 1.9 10
果如图 8(b) 所示，由图中可知，传感器基线噪声小 10 1.9 18
于±10 Hz。