一种微型FAIMS传感器芯片的研制

作     者：李华 王晓浩 唐飞 张亮 杨吉 吝涛 丁力 

作者机构：清华大学精密仪器与机械学系精密测试技术与仪器国家重点实验室北京100084 中北大学电子与计算机科学技术学院太原030051 岛津分析技术研发(上海)有限公司上海201201 

出 版 物：《物理化学学报》 (Acta Physico-Chimica Sinica)

年 卷 期：2010年第26卷第5期

页      面：1355-1363页

核心收录：

学科分类：080202[工学-机械电子工程] 08[工学] 0802[工学-机械工程] 

基　　金：国家自然科学基金(60706030) 国家自然科学基金仪器专项(20827007) 国家高技术研究发展计划(863)项目(2007AA04Z337)资助 

主　　题：高场非对称波形离子迁移谱 微机电系统 高场非对称方波 微法拉第杯 

摘      要：基于微机电系统(MEMS)技术,研制了一种微型高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)传感器芯片.芯片尺寸为18.8mm×12.4mm×1.2mm,由离子化区、迁移区、离子检测区组成.采用真空紫外灯离子源在大气压环境下对样品进行离子化,经过离子化区中聚焦电极的电场作用,实现离子在进入迁移区之前的聚焦,提高离子信号的强度.通过在上下玻璃上溅射Au/Cr(300nm/30nm)金属,并与厚度为200μm、采用感应耦合等离子体(ICP)工艺刻蚀的硅片键合,形成迁移区的矩形通道,尺寸为10mm×5mm×0.2mm.离子检测区为三排直径200μm、间距100μm交错排列的圆柱阵列式微法拉第筒,能同时检测正负离子.采用频率为2MHz,最大电压为364V,占空比为30%的高场非对称方波电压进行FAIMS芯片实验.以丙酮和甲苯为实验样品,载气流速80L·h-1,补偿电压从-10V到3V以0.1V的步长进行扫描,得到了丙酮和甲苯的FAIMS谱图,验证了FAIMS芯片的性能.丙酮和甲苯的FAIMS-MS实验进一步表明FAIMS系统实现了离子分离和过滤功能.