覆盖聚合物敏感膜的水平剪切型声表面波气体传感器机理分析*

谢 晓，王 文，刘明华，何世堂

(中国科学院声学研究所，北京 100190)

近年来，环境监测等领域对有毒有害气体成分的快速检测分析提出了越来越严格的要求，人们越来越重视气体传感器的研究和应用［1］。目前常用的气体检测方法主要包括气相色谱法、可燃气体燃烧法等。这些检测方法往往需要借助昂贵的大型检测设备来完成［2］。随着声表面波(SAW)技术的发展，SAW气体传感器因其具有体积小、灵敏度高、响应快、稳定性好的特点［3］，在化学气体检测领域拥有良好的应用前景。

常见的SAW气体传感器的基本结构主要由淀积在压电基片表面的叉指换能器以及覆盖在叉指换能器之间的具有选择性气体吸附功能的敏感膜构成［4］。它工作原理是当待测气体在SAW气体传感器的化学敏感膜区域发生吸附时，通过测量其引起的SAW相速度和声波衰减的变化来实现对目标气体组分的定量分析。

当采用SAW气体传感器进行气体检测时，选择何种化学敏感膜材料是至关重要的。根据研究报道［5］，对于有机挥发性气体的检测，聚合物敏感膜具有较高的检测灵敏度和较低的检测下限，并且在室温环境下的工作稳定性较好。Wohltjen等人［6］的研究发现，采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)等聚合物膜材料进行有机挥发性气体检测，具有较好的检测灵敏度、气体选择性和可重复性。Grate等人［7］在此基础上设计了一种便携式SAW气体传感器来检测低浓度剧毒有机膦、有机硫类气体。我国近年来在SAW气体传感……