薄膜傳感器陣列及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種薄膜傳感器陣列，其特征在于，由若干同心的環(huán)狀薄膜傳感器組成，組成的薄膜傳感器陣列覆蓋整個監(jiān)測區(qū)域，所述環(huán)狀薄膜傳感器主要包括三層厚度均在微米量級的結構，從下至上依次為：絕緣支撐層、導電傳感層和封裝保護層，其中，所述絕緣支撐層形成于基體表面并與基體呈一體化結構，所述導電傳感層呈環(huán)形。本發(fā)明的有益之處在于：在裂紋萌生、擴展階段能夠較為精確的對與金屬結構一體化的薄膜傳感器陣列進行電位監(jiān)測，實現(xiàn)了對結構疲勞裂紋擴展的全過程進行定量和實時監(jiān)測；易于與金屬結構實現(xiàn)一體化設計與集成，可廣泛應用于典型金屬結構的實時監(jiān)測中；敏感度高，監(jiān)測精度可調，監(jiān)測范圍廣，功耗低，無需信號轉換，綜合效費比高。
【專利說明】薄膜傳感器陣列及其制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種薄膜傳感器陣列及其制備方法，具體涉及一種用于金屬結構件疲勞裂紋定量監(jiān)測的薄膜傳感器陣列及其制備方法，屬于金屬結構健康監(jiān)測【技術領域】。

【背景技術】
[0002]1979年，美國國家航空和航天管理局(NASA)開始了一項光纖機敏結構與蒙皮(Fiber Optic Smart Structures and Skins)計劃，首次將光纖傳感器埋入先進聚合物復合材料蒙皮中，用以監(jiān)控復合材料應變與溫度。主要內容是在飛機等空間飛行器的結構部件蒙皮埋入各種光纖傳感器和信號處理器，通過埋置的光纖鏈路將光纖傳感器和信號處理器與計算機相連，從而賦予飛行器結構件和整個飛行器的自檢測、自診斷、自監(jiān)控、自矯正、自適應以及記憶、思維、判斷和采取對抗措施的功能，該計劃開創(chuàng)了飛機結構健康監(jiān)控研究的先河。
[0003]在國內，健康監(jiān)控研究大量集中在傳統(tǒng)機械學科對機械設備(大部分為旋轉機械)的故障診斷上和建筑(橋梁)結構損傷狀況的監(jiān)控。在航空航天領域，對健康監(jiān)控開展的研究較晚。近年來，在國家自然科學基金委員會、攀登計劃項目等方面的大力支持與資助下，取得了階段性成果。
[0004]中國專利《一種微米傳感元及其制備方法和應用》(專利號:ZL200910248773.0，
【公開日】:2011.06.29)提出了一種微米傳感元的簡單設計概念及其制備方法，并驗證了微米傳感元與金屬結構基體形成結構功能一體化的可行性，但是，該微米傳感元未能實現(xiàn)結構疲勞裂紋的定量監(jiān)測。
[0005]實現(xiàn)結構裂紋定量監(jiān)測，可以在裂紋早期加以控制并實時監(jiān)測其擴展情況，以消除安全隱患或監(jiān)控安全隱患的發(fā)展，從而保證結構安全的同時，減少周期檢測和維修導致的停機時間，降低維護保障費用，預防災難性的結構故障發(fā)生。
[0006]目前，結構疲勞裂紋的定量監(jiān)測是本領域的一個亟待解決的問題。


【發(fā)明內容】

[0007]為解決現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于現(xiàn)代表面技術與電位監(jiān)測原理的、能夠實現(xiàn)對結構疲勞裂紋擴展的全過程進行定量和實時監(jiān)測的薄膜傳感器陣列，以及該薄膜傳感器陣列的制備方法。
[0008]為了實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明采用如下的技術方案:
[0009]一種薄膜傳感器陣列，其特征在于，由若干個同心的環(huán)狀薄膜傳感器組成，組成的薄膜傳感器陣列覆蓋整個監(jiān)測區(qū)域，
[0010]前述環(huán)狀薄膜傳感器主要包括三層結構，從下至上依次為:采用絕緣支撐材料制備而成的絕緣支撐層、采用導電傳感材料制備而成的導電傳感層、以及采用封裝保護材料制備而成的封裝保護層，前述絕緣支撐層、導電傳感層和封裝保護層的厚度均在微米量級，
[0011]其中，前述絕緣支撐層形成于基體表面并與基體呈一體化結構，前述導電傳感層呈環(huán)形，環(huán)形的寬度即為對應的環(huán)狀薄膜傳感器的寬度。
[0012]前述的薄膜傳感器陣列，其特征在于，單個環(huán)狀薄膜傳感器的寬度值與監(jiān)測精度值相等，相鄰的環(huán)狀薄膜傳感器之間的距離與監(jiān)測精度值相等。
[0013]前述的薄膜傳感器陣列，其特征在于，前述絕緣支撐層為AlN絕緣薄膜、Al2O3絕緣層或磷化膜。
[0014]前述的薄膜傳感器陣列，其特征在于，制備前述導電傳感層所用的導電傳感材料為金屬、金屬合金或金屬化合物。
[0015]前述的薄膜傳感器陣列，其特征在于，前述導電傳感層的厚度為I μ m-?ο μ m。
[0016]前述的薄膜傳感器陣列，其特征在于，前述封裝保護層為704有機硅膠薄層或AlN薄膜。
[0017]一種制備前述的薄膜傳感器陣列的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0018](一 )、對基體表面進行絕緣化處理制得絕緣支撐層；然后，依次采用丙酮、清水和去離子水對制備了絕緣支撐層的基體進行超聲清洗，然后烘干；
[0019]( 二)、在絕緣支撐層上利用離子鍍膜技術沉積金屬、金屬合金或金屬化合物，形成呈環(huán)狀的、厚度為I μ m-1o μ m的導電傳感層；
[0020](三)、在導電傳感層上制備704有機硅膠薄層，或者利用離子鍍膜技術沉積AlN絕緣薄膜，從而形成封裝保護層。
[0021]前述的制備薄膜傳感器陣列的方法，其特征在于，在步驟(一)中，對基體表面進行絕緣化處理制得絕緣支撐層的工藝為:
[0022]采用離子鍍膜技術在基體表面沉積AlN絕緣薄膜，或者采用常規(guī)的硫酸陽極氧化工藝在基體表面上制備?ο μ m-30 μ m厚的Al2O3絕緣層，或者采用磷化工藝在基體表面制備憐化月吳。
[0023]前述的制備薄膜傳感器陣列的方法，其特征在于，在步驟(二)中，在絕緣支撐層上利用離子鍍膜技術沉積形成導電傳感層的工藝為:
[0024]準備薄膜傳感器陣列模板并將薄膜傳感器陣列模板與帶有絕緣支撐層的基體裝卡配置，將絕緣支撐層正對弧光蒸發(fā)源封入離子鍍膜機真空室，抽真空至0.006Pa，通入氬氣，使真空室真空度保持在IPa左右，對基體加負偏壓500V，進行離子轟擊清洗5-10min，調整弧光蒸發(fā)源束流和負偏壓，具體參數(shù)為:弧光蒸發(fā)源束流變化范圍為40-80A，保持基體負偏壓100-250V，采用間歇式沉積，當離子鍍膜機真空室溫度高于200攝氏度時，關閉弧電源，冷卻至溫度低于100攝氏度時打開弧電源，繼續(xù)沉積，累積沉積時間為20-120min。
[0025]本發(fā)明的有益之處在于:
[0026]1、環(huán)狀薄膜傳感器是一種應用現(xiàn)代表面技術得到的結構功能一體化的功能梯度材料，其與基體具有優(yōu)良的損傷一致性，因此，利用該特性綜合電位監(jiān)測原理，在裂紋萌生、擴展階段能夠較為精確的對與金屬結構一體化的薄膜傳感器陣列進行電位監(jiān)測，實現(xiàn)了對結構疲勞裂紋擴展的全過程進行定量和實時監(jiān)測；
[0027]2、薄膜傳感器陣列易于與金屬結構實現(xiàn)一體化設計與集成，能夠承受惡劣的工作環(huán)境，能夠實時、準確地對飛機等大型復雜機械的金屬結構進行監(jiān)測；
[0028]3、監(jiān)測靈敏度高，監(jiān)測精度可調，監(jiān)測范圍廣，功耗低，工作原理簡單，無需信號轉換，綜合效費比高；
[0029]4、應用陽極氧化工藝、離子鍍膜等現(xiàn)代表面處理技術在金屬結構件(基體)表面制備薄膜傳感器陣列，實現(xiàn)了薄膜傳感器與金屬結構(基體)的高度一體化，確保了兩者具有優(yōu)良的損傷一致性；
[0030]5、可應用到飛機金屬結構實時監(jiān)測，也可推廣應用到航天飛行器、軍艦、大型客貨船、快速列車、大型橋梁、大型機械裝備、核電站、大型發(fā)電機組等典型金屬結構的實時監(jiān)測之中。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1是本發(fā)明的薄膜傳感器陣列的一個具體實施例的組成示意圖；
[0032]圖2是單個環(huán)狀薄膜傳感器的組成示意圖；
[0033]圖3是2A12-T4鋁合金中心孔試件的結構示意圖；
[0034]圖4是薄膜傳感器陣列模板的示意圖；
[0035]圖5是疲勞裂紋監(jiān)測的測量電路示意圖；
[0036]圖6是薄膜傳感器陣列中的內環(huán)薄膜傳感器的監(jiān)測數(shù)據圖；
[0037]圖7是薄膜傳感器陣列中的外環(huán)薄膜傳感器的監(jiān)測數(shù)據圖。
[0038]圖中附圖標記的含義:1_絕緣支撐層，2-導電傳感層，3-封裝保護層。

【具體實施方式】
[0039]以下結合附圖和具體實施例對本發(fā)明作具體的介紹。
[0040]參照圖1，本發(fā)明的薄膜傳感器陣列由若干個同心的環(huán)狀薄膜傳感器組成，薄膜傳感器上還形成有引線點，引線點的布置以方便接線為原則。組成的薄膜傳感器陣列覆蓋整個監(jiān)測區(qū)域(即金屬結構疲勞危險部位)。
[0041]下面介紹環(huán)狀薄膜傳感器的組成。
[0042]參照圖2，環(huán)狀薄膜傳感器主要包括三層結構，從下至上依次為:采用絕緣支撐材料制備而成的絕緣支撐層1、采用導電傳感材料制備而成的導電傳感層2、以及采用封裝保護材料制備而成的封裝保護層3，絕緣支撐層I優(yōu)選為AlN絕緣薄膜、Al2O3絕緣層或磷化膜，制備導電傳感層2所用的導電傳感材料優(yōu)選為金屬、金屬合金或金屬化合物，封裝保護層3優(yōu)選為704有機硅膠薄層或AlN薄膜。絕緣支撐層1、導電傳感層2和封裝保護層3的厚度均在微米量級，導電傳感層2的厚度優(yōu)選為I μ m-10 μ m。此外，絕緣支撐層I形成于基體(未圖示)表面并與基體呈一體化結構，；導電傳感層2呈環(huán)形，環(huán)形的寬度即為對應的環(huán)狀薄膜傳感器的寬度。
[0043]同心的環(huán)狀薄膜傳感器的數(shù)量依據監(jiān)測精度、監(jiān)測范圍等實際結構監(jiān)測需求進行設計。
[0044]作為一種優(yōu)選的方案，單個環(huán)狀薄膜傳感器的寬度值與監(jiān)測精度值相等，相鄰的環(huán)狀薄膜傳感器之間的距離與監(jiān)測精度值相等。例如，監(jiān)測精度要求為1_，則單個環(huán)狀薄膜傳感器的寬度設計為1_、相鄰的環(huán)狀薄膜傳感器之間的距離也設計為1_。采用該設計方案，當裂紋長度擴展至1_或增長Imm時，相應傳感器起裂或傳感器通道中斷，此時監(jiān)測信號變化非常明顯。
[0045]需要指出的是，相鄰的環(huán)狀薄膜傳感器之間的距離是指:內環(huán)薄膜傳感器的外緣到外環(huán)薄膜傳感器的內緣之間的距離。
[0046]接下來，以2A12-T4鋁合金中心孔試件(參見圖3)為例，詳細介紹薄膜傳感器陣列的制備方法。
[0047]2A12-T4鋁合金中心孔試件的疲勞危險部位在圓孔周邊。因此，針對中心圓孔布設同心環(huán)狀薄膜傳感器陣列。
[0048]監(jiān)測需求假定為:監(jiān)測孔周邊0_3mm ;監(jiān)測精度1mm。
[0049]根據監(jiān)測需求進行同心環(huán)狀傳感器陣列設計:單個薄膜傳感器寬度與監(jiān)測精度值相等，即1_，傳感器間隔與監(jiān)測精度值相等，即1_，則傳感器陣列包含傳感器個數(shù)為2個。
[0050]依據以上設計，制作如圖4所示的同心環(huán)狀薄膜傳感器陣列模板。
[0051]制備薄膜傳感器陣列的方法，包括以下步驟:
[0052]一、制備絕緣支撐層
[0053]對基體表面進行絕緣化處理制得絕緣支撐層，一般情況下是采用離子鍍膜技術在基體表面沉積AlN絕緣薄膜；對于鋁合金材質的基體，還可以采用常規(guī)的硫酸陽極氧化工藝在基體表面上制備10 μ m-30 μ m厚的Al2O3絕緣層；對于鋼材質的基體，還可以米用磷化工藝在基體表面上制備磷化膜。
[0054]本例中，在2A12-T4鋁合金中心孔試件的表面制備絕緣支撐層的具體過程為:
[0055]將2A12-T4鋁合金中心孔試件依次經400#、600#、800#砂紙研磨后，用W2.5金剛石研磨膏拋光。經三氯乙烯溶劑清洗并晾干后，在5%的氫氧化鈉溶液中進行表面清洗，以去除表面油污。然后在濃度為200g/L硫酸陽極氧化溶液中進行直流電陽極氧化約lOOmin，電流密度為0.8A/dm2，電壓17V，保持溫度22.5°C。最后在2A12-T4鋁合金基體上制備出厚度約為30 μ m、與基體結合良好、致密的Al2O3絕緣薄層作為薄膜傳感器陣列的絕緣支撐層。
[0056]應用陽極氧化工藝、離子鍍膜等現(xiàn)代表面處理技術在金屬結構件(基體)表面制備絕緣支撐層，實現(xiàn)了薄膜傳感器與金屬結構(基體)的高度一體化，不僅確保了兩者具有優(yōu)良的損傷一致性，為結構疲勞裂紋擴展的全過程的定量和實時監(jiān)測奠定了堅實的基礎，而且使得薄膜傳感器陣列易與金屬結構實現(xiàn)一體化設計與集成，進而使得本發(fā)明的薄膜傳感器陣列可應用到飛機金屬結構實時監(jiān)測，還可推廣應用到航天飛行器、軍艦、大型客貨船、快速列車、大型橋梁、大型機械裝備、核電站、大型發(fā)電機組等典型金屬結構的實時監(jiān)測之中，應用范圍非常廣。
[0057]二、清洗、烘干
[0058]將制備有絕緣支撐層的2A12-T4鋁合金試樣與同心環(huán)狀傳感器陣列模板適配并固定，表面去油后，依次經丙酮、清水、去離子水超聲清洗，然后烘干。
[0059]三、制備導電傳感層
[0060]在絕緣支撐層上利用離子鍍膜技術沉積金屬、金屬合金或金屬化合物，形成呈環(huán)狀的、厚度為I μ m-10 μ m的導電傳感層。
[0061]一種優(yōu)選的方法為:
[0062]2A12-T4鋁合金試樣清洗、烘干后，帶著薄膜傳感器陣列模板一起置于離子鍍膜機的真空室，并裝卡到卡具上，將絕緣支撐層正對弧光蒸發(fā)源封入離子鍍膜機真空室，安裝黃銅靶，抽真空至0.006Pa,通入氬氣，使真空室真空度保持在IPa，對試樣加負偏壓500V，進行離子轟擊清洗5-10min，調整弧光蒸發(fā)源束流和負偏壓，具體參數(shù)為:弧光蒸發(fā)源束流為60A (在40-80A范圍內調整均可)，保持試件負偏壓100V(100-250V范圍內調整均可)，采用間歇式沉積，當離子鍍膜機真空室溫度高于200攝氏度時，關閉弧電源，冷卻至溫度低于100攝氏度時打開弧電源，繼續(xù)沉積，累積沉積時間為20-120min，從而得到薄膜傳感器的傳感層。
[0063]四、制備封裝保護層
[0064]在導電傳感層上制備704有機硅膠薄層，或者利用離子鍍膜技術沉積AlN絕緣薄膜，從而形成封裝保護層。
[0065]至此，獲得薄膜傳感器陣列。
[0066]最后，對制備有同心環(huán)狀薄膜傳感器陣列的2A12-T4鋁合金中心孔試件進行疲勞裂紋監(jiān)測試驗。
[0067]疲勞裂紋監(jiān)測試驗的具體實驗方法如下:
[0068]參照圖5，連接疲勞裂紋監(jiān)測電路，其中:1.5V干電池一節(jié)，V為量程為20毫伏的伏特計，R’為千歐級滑動變阻器，R為試樣結構表面薄膜傳感器的電阻。
[0069]在室溫、空氣環(huán)境中，采用MTS810型液壓伺服疲勞實驗機對連接件進行疲勞加載，加載參數(shù)如下:f = 15Hz、R = 0.05、Omax = 150Mpa,持續(xù)加載直至試樣斷裂。同時,采用VICT0R86B數(shù)字多用表對薄膜傳感器的輸出信號進行全程跟蹤記錄。
[0070]通過分析薄膜傳感器輸出信號的變化，能夠實現(xiàn)對結構疲勞裂紋萌生、擴展過程的定量和實時監(jiān)測。
[0071]圖6和圖7為2A12-T4試件疲勞損傷監(jiān)測試驗中同心環(huán)狀薄膜傳感器陣列的輸出信號變化情況，圖中每個白點代表一個測量數(shù)據，橫坐標與試驗時間相對應，縱坐標與薄膜傳感器的輸出信號相對應。其中，
[0072]圖6為內環(huán)薄膜傳感器監(jiān)測數(shù)據圖。從圖中可以看出:監(jiān)測試驗開始后，內環(huán)薄膜傳感器的監(jiān)測數(shù)據持續(xù)增長；26分57秒左右，內環(huán)薄膜傳感器的監(jiān)測數(shù)據增長速度明顯加快，此時通過電子顯微鏡觀察尚未發(fā)現(xiàn)內環(huán)薄膜傳感器出現(xiàn)明顯的裂紋；31分9秒，內環(huán)薄膜傳感器的監(jiān)測數(shù)據發(fā)生了階躍式的突變，此時通過電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)裂紋前緣恰好穿越內環(huán)薄膜傳感器的監(jiān)測區(qū)域，即將進入環(huán)狀薄膜傳感器陣列的間隔區(qū)域；之后，內環(huán)薄膜傳感器監(jiān)測通道失效。分析認為:監(jiān)測數(shù)據持續(xù)緩慢增長是由于內環(huán)薄膜傳感器塑性變形累積造成的；監(jiān)測數(shù)據增速加快是由于薄膜傳感器出現(xiàn)微小裂紋，從而引起薄膜傳感器導電性能發(fā)生變化，而表面裂紋萌生階段的裂紋張開位移很小，因此難以通過電子顯微鏡觀察到微小裂紋的存在；監(jiān)測數(shù)據階躍式上升是由于裂紋前緣穿越薄膜傳感器造成內環(huán)薄膜傳感器監(jiān)測電路中斷，監(jiān)測通道已失效，此時裂紋長度為內環(huán)薄膜傳感器的線寬，即1_。
[0073]圖7為外環(huán)薄膜傳感器監(jiān)測數(shù)據圖。從圖中可以看出:監(jiān)測試驗開始后較長時間內外環(huán)薄膜傳感器監(jiān)測數(shù)據變化非常??；35分5秒左右，外環(huán)薄膜傳感器的監(jiān)測數(shù)據快速增長，此時通過電子顯微鏡能觀察到裂紋尖端恰好擴展至外環(huán)薄膜傳感器監(jiān)測區(qū)域；38分14秒，外環(huán)薄膜傳感器的監(jiān)測數(shù)據發(fā)生了階躍式的突變，此時通過電子顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)裂紋前緣恰好穿越外環(huán)薄膜傳感器的監(jiān)測區(qū)域；之后，外環(huán)薄膜傳感器監(jiān)測通道失效。分析認為:裂紋在內環(huán)薄膜傳感器中萌生、擴展對外環(huán)傳感器監(jiān)測通道基本沒有影響；監(jiān)測數(shù)據快速增長是由于裂紋前緣擴展至外環(huán)傳感器引起其導電性能發(fā)生變化，此時裂紋長度為內環(huán)薄膜傳感器的線寬與傳感器陣列間隔長度之和，即2_ ;監(jiān)測數(shù)據階躍式上升是由于裂紋前緣穿越薄膜傳感器造成外環(huán)薄膜傳感器監(jiān)測電路中斷，監(jiān)測通道已失效，此時裂紋長度為內、外環(huán)薄膜傳感器的線寬與傳感器陣列間隔長度之和，即3_。
[0074]監(jiān)測試驗持續(xù)了 38分14秒，裂紋在內環(huán)薄膜傳感器內萌生、擴展持續(xù)了 4分12秒，在薄膜傳感器陣列間隔中擴展了 3分56秒，在外環(huán)薄膜傳感器內擴展了 3分9秒。
[0075]通過以上分析可知:
[0076]1、薄膜傳感器對裂紋非常敏感；
[0077]2、將薄膜傳感器監(jiān)測數(shù)據變化特征作為結構起裂、裂紋前緣擴展至相應監(jiān)測區(qū)域以及擴展出監(jiān)測區(qū)域的判斷標準，同心環(huán)狀薄膜傳感器陣列可以實現(xiàn)疲勞裂紋的定量監(jiān)測，監(jiān)測精度為Imm;
[0078]3、根據內側薄膜傳感器監(jiān)測數(shù)據變化，還可以定性分析結構疲勞累積損傷程度。
[0079]綜上所述，本發(fā)明的薄膜傳感器陣列在裂紋萌生、擴展階段能夠較為精確的對金屬結構疲勞裂紋損傷進行電位監(jiān)測，實現(xiàn)了對結構疲勞裂紋擴展的全過程進行定量和實時監(jiān)測；由于薄膜傳感器陣列易于與金屬結構實現(xiàn)一體化設計與集成，所以可應用到飛機金屬結構實時監(jiān)測，還可推廣應用到航天飛行器、軍艦、大型客貨船、快速列車、大型橋梁、大型機械裝備、核電站、大型發(fā)電機組等典型金屬結構的實時監(jiān)測之中，應用范圍非常廣泛；更關鍵的是，本發(fā)明的薄膜傳感器陣列其敏感度高，監(jiān)測精度可調，監(jiān)測范圍廣，功耗低，工作原理簡單，無需信號轉換，綜合效費比高，具有非常好的應用前景。
[0080]需要說明的是，上述實施例不以任何形式限制本發(fā)明，凡采用等同替換或等效變換的方式所獲得的技術方案，均落在本發(fā)明的保護范圍內。
【權利要求】
1.薄膜傳感器陣列，其特征在于，由若干個同心的環(huán)狀薄膜傳感器組成，組成的薄膜傳感器陣列覆蓋整個監(jiān)測區(qū)域， 所述環(huán)狀薄膜傳感器主要包括三層結構，從下至上依次為:采用絕緣支撐材料制備而成的絕緣支撐層(I)、采用導電傳感材料制備而成的導電傳感層(2)、以及采用封裝保護材料制備而成的封裝保護層(3)，所述絕緣支撐層(I)、導電傳感層(2)和封裝保護層(3)的厚度均在微米量級， 其中，所述絕緣支撐層(I)形成于基體表面并與基體呈一體化結構，所述導電傳感層(2)呈環(huán)形，環(huán)形的寬度即為對應的環(huán)狀薄膜傳感器的寬度。
2.根據權利要求1所述的薄膜傳感器陣列，其特征在于，單個環(huán)狀薄膜傳感器的寬度值與監(jiān)測精度值相等，相鄰的環(huán)狀薄膜傳感器之間的距離與監(jiān)測精度值相等。
3.根據權利要求1所述的薄膜傳感器陣列，其特征在于，所述絕緣支撐層(I)為AlN絕緣薄膜、Al2O3絕緣層或磷化膜。
4.根據權利要求1所述的薄膜傳感器陣列，其特征在于，制備所述導電傳感層(2)所用的導電傳感材料為金屬、金屬合金或金屬化合物。
5.根據權利要求4所述的薄膜傳感器陣列，其特征在于，所述導電傳感層(2)的厚度為I μ m-10 μ m。
6.根據權利要求1所述的薄膜傳感器陣列，其特征在于，所述封裝保護層(3)為704有機硅膠薄層或AlN薄膜。
7.制備權利要求1至6任意一項所述的薄膜傳感器陣列的方法，其特征在于，包括以下步驟: (一)、對基體表面進行絕緣化處理制得絕緣支撐層(I);然后，依次采用丙酮、清水和去離子水對制備了絕緣支撐層的基體進行超聲清洗，然后烘干； (二)、在絕緣支撐層(I)上利用離子鍍膜技術沉積金屬、金屬合金或金屬化合物，形成呈環(huán)狀的、厚度為I μ m-1o μ m的導電傳感層⑵； (三)、在導電傳感層(2)上制備704有機硅膠薄層，或者利用離子鍍膜技術沉積AlN絕緣薄膜，從而形成封裝保護層(3)。
8.根據權利要求7所述的制備薄膜傳感器陣列的方法，其特征在于，在步驟(一)中，對基體表面進行絕緣化處理制得絕緣支撐層(I)的工藝為: 采用離子鍍膜技術在基體表面沉積AlN絕緣薄膜，或者采用常規(guī)的硫酸陽極氧化工藝在基體表面上制備10 μ m-30 μ m厚的Al2O3絕緣層，或者采用磷化工藝在基體表面制備磷化膜。
9.根據權利要求7所述的制備薄膜傳感器陣列的方法，其特征在于，在步驟(二)中，在絕緣支撐層(I)上利用離子鍍膜技術沉積形成導電傳感層(2)的工藝為: 準備薄膜傳感器陣列模板并將薄膜傳感器陣列模板與帶有絕緣支撐層(I)的基體裝卡配置，將絕緣支撐層(I)正對弧光蒸發(fā)源封入離子鍍膜機真空室，抽真空至0.006Pa，通入氬氣，使真空室真空度保持在IPa左右，對基體加負偏壓500V，進行離子轟擊清洗5-10min，調整弧光蒸發(fā)源束流和負偏壓，具體參數(shù)為:弧光蒸發(fā)源束流變化范圍為40-80A，保持基體負偏壓100-250V，采用間歇式沉積，當離子鍍膜機真空室溫度高于200攝氏度時，關閉弧電源，冷卻至溫度低于100攝氏度時打開弧電源，繼續(xù)沉積，累積沉積時間



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【文檔編號】G01N27/60GK104165920SQ201410387173
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月7日 優(yōu)先權日:2014年8月7日
【發(fā)明者】何宇廷, 侯波, 崔榮洪, 安濤, 伍黎明, 杜金強 申請人:中國人民解放軍空軍工程大學