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龙图腾网获悉北京理工大学申请的专利一种用于分辨不同分子量气体的传感器结构及仿真方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119715684B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-14发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411796813.6，技术领域涉及：G01N27/00；该发明授权一种用于分辨不同分子量气体的传感器结构及仿真方法是由马腾;高志峤设计研发完成，并于2024-12-09向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种用于分辨不同分子量气体的传感器结构及仿真方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种用于分辨不同分子量气体的传感器结构及仿真方法，传感器结构包括半导体纳米管阵列和电极，电极与半导体纳米管阵列顶部和底部接触，纳米管管径小于待检测气体的平均自由程；本发明的仿真方法为：通过有限元仿真软件建立半导体纳米管阵列中单个纳米管结构的轴对称二维剖面几何模型，添加半导体和自由分子流物理场接口，设置材料属性和边界条件，划分网格并通过瞬态求解器分析不同分子量气体的扩散和传感器响应过程。本发明通过管径小于待检测气体的平均自由程的纳米管内的不同扩散过程及传感器的不同响应结果，实现了传感器对不同分子量气体的分辨，解决了现有技术中半导体气体传感器气体分辨能力差的问题。

本发明授权一种用于分辨不同分子量气体的传感器结构及仿真方法在权利要求书中公布了：1.一种用于分辨不同分子量气体的仿真方法，其特征在于：采用用于分辨不同分子量气体的传感器结构来实施，所述传感器结构包括半导体纳米管阵列1和电极2；所述电极2与半导体纳米管阵列1的顶部和底部接触；所述半导体纳米管阵列1中纳米管管径小于待检测气体的平均自由程； 所述仿真方法包括以下步骤： 1在有限元仿真软件COMSOL中建立半导体纳米管阵列1中单个纳米管结构的轴对称二维剖面几何模型，以轴线为对称轴绘制一个代表纳米管外轮廓的长方形，并在长方形内部以轴线为对称轴绘制一个代表纳米管内轮廓的管结构；所述管结构与轴线围成的空间为气体扩散空间；管纵壁与纳米管外轮廓平行，管纵壁与纳米管外轮廓之间的距离代表纳米管的壁厚，纳米管的管径小于待检测气体的平均自由程； 2在有限元仿真软件COMSOL中添加半导体物理场接口和自由分子流物理场接口； 3在有限元仿真软件COMSOL中对单个纳米管结构的轴对称二维剖面几何模型进行材料设置； 4在有限元仿真软件COMSOL中的半导体物理场中设置半导体纳米管内壁的表面电荷密度、半导体纳米管材料的解析掺杂模型和掺杂浓度、半导体与电极接触表面的金属接触类型和终端电压；半导体纳米管内壁的表面电荷密度为： ρs＝-e_const*scd-fmf.N_ads_G12e3 其中，ρs为表面电荷密度，e_const为基本电荷，scd为材料表面单位面积的活性吸附位点数，fmf.N_ads_G1为单位面积吸附分子数； 5在有限元仿真软件COMSOL中的自由分子流物理场中设置待检测气体的分子量、气体扩散空间的表面温度、纳米管内壁类型及边界条件、入射气体分子通量、压力、数密度的初始值和贮槽压力边界条件；其中，纳米管内壁类型为吸附解吸，初始吸附浓度nads,0,G1＝0，附加摩尔通量ΓG1＝0，粘附系数为： SG1＝sc*1-fmf.n_ads_G1 其中，SG1为粘附系数，sc为无位点占用时的粘附系数，fmf.n_ads_G1为单位面积吸附分子摩尔数，n为材料表面单位面积的活性吸附位点摩尔数； 解吸率为：DG1＝fmf.n_ads_G1τ 其中，DG1为解吸率，τ为解吸时间常数； 入射分子通量的初始值为GG1＝0，压力的初始值为pG1＝0，数密度的初始值为nG1＝0； 贮槽压力边界条件为：p0,G1＝1e5*per 其中，p0,G1为贮槽压力，per为待检测气体浓度； 6在有限元仿真软件COMSOL中对单个纳米管结构的轴对称二维剖面几何模型进行网格划分，确定网格划分序列类型，设置网格单元形状和大小； 7在有限元仿真软件COMSOL中，配置瞬态求解器中的仿真时间单位、时间步和容差，选择自由分子流物理场接口和半导体物理场接口作为待计算的物理场接口，并添加待检测气体浓度的辅助扫描，仿真计算所设置时间步中纳米管内壁单位面积吸附分子数和传感器响应值；通过比较纳米管内不同分子量气体的扩散过程及传感器对不同分子量气体的不同响应的仿真结果，对不同分子量气体进行分辨。

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