一、基本情况 

　　传感技术联合国家重点实验室（北方基地）作为中国科学院电子学研究所第九研究室，具有电子学、化学、材料科学、信息技术、生物技术、纳米技术等多学科交叉的综合优势，建立起一个以MEMS技术和器件为基础的综合研发平台，研制出电场传感器、谐振式压力传感器、气象传感器、电化学地震检波器、光纤声传感器等高性能物理量传感器；在气体传感器、水环境监测微传感器等化学量传感器和神经信息检测、低成本便携式生化快速检测等生物量传感器方面取得重大进展，获得国家发明二等奖；在SPR 生化分析仪、离子迁移谱仪、微型气相色谱仪、集成光表界面原位分析仪、可穿戴式健康监护设备等仪器仪表系统方面突破多项关键技术，实现了多项技术转让；在加工工艺、敏感材料、信息处理、系统集成、传感器测试等方面积累了丰富的工作经验和人才资源。 

　　研究室现有面积4400平方米，包括1000平米净化室，室内拥有一条完整的微电子机械系统（MEMS）加工工艺线，能够进行双面光刻、各向同性及异性腐蚀、反应离子深刻蚀、Si-Si键合、 Si-玻璃键合、准LIGA加工、PDMS“铸造”微器件、真空封装等。净化室内还拥有PECVD、LPCVD、射频溅射、电子束蒸发等大型镀膜装置、以及高温扩散炉、退火炉，激光划片机、激光修阻仪、金丝球压焊机、可编程抛光机、半导体参数测试仪、台阶仪、应力测试仪等。研究室于2012年还新进一批薄膜表征设备，包括：扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、全内反荧光显微镜(TIRF)、宽光谱椭圆偏振仪、共聚焦显微镜、拉曼光谱仪等。基于这些先进的仪器设备，研究室不仅能够满足内部人员的日常科研工作，还对外承接器件加工、封装、测试等业务。 

　　二、主要科研工作及成果 

　　电场传感器 

　　在国家自然科学基金、863等项目支持下，围绕国家重大需求，自主创新，突破了电场探测先进传感器核心技术瓶颈，研制出体积小、功耗低、适应高空恶劣环境和地面长期监测、面向多个领域应用的MEMS电场传感器系列创新产品以及旋转电极式空中三维电场传感器。产品成功用于多项任务，成果广泛应用于国家、电网、气象、石油石化、科学研究等多个领域，取得了重大社会效益和显著经济效益。获得2015年度北京市科学技术奖一等奖、2015年度“中国科学院科技成果在北京转化先进团队”科技成果转化奖一等奖和2014年度中国（国际）传感器创新大赛特等奖。 

　　硅谐振式压力传感器：利用MEMS工艺和圆片级真空封装技术，研制出基于SOI硅片的电磁激励谐振式压力传感器，提出“自温度补偿”双谐振器结构与算法以及“零相移”自动增益闭环反馈控制技术，使压力传感器的一致性和稳定性获得显著改善。圆片级真空封装的压力传感器谐振品质因子达到40000，非线性度优于0.01%，量程范围为1kPa~266kPa，工作温度为-40oC~70oC，在全温度范围内的综合精度达到0.01%F.S，年漂移为0.02%F.S. 这种高精度谐振式压力传感器适用于航空大气数据计算机、自动气象站高精度气压传感器、气压高度计、高精度压力变送器和校验仪。 

　　电化学地震检波器：基于电化学增益器增益放大原理，研制出高灵敏度、宽带地震检波器原理样机，通过采用MEMS体硅工艺加工微电极，提高了器件一致性，采用机械压紧密封工艺增强了器件封装可靠性。研制的电化学地震检波器功耗<15mW，动态测试范围≤130dB，频率响应范围为0.008Hz~60Hz。该传感器于2015年荣获第十七届中国国际工业博览会创新奖，它适用于油气探测、地球物理勘探、海底观测系统（OBS）、建筑物和桥梁的振动监测等。 

　　光纤声波传感器：基于光纤准FP干涉传感原理，利用精密机械和激光加工技术，结合自主创新设计的温度补偿结构，研制出抗电磁干扰能力强、温度稳定性好的新型光纤声传感器，其灵敏度比市售驻极体电容式传声器高至少5倍，频响范围10Hz～10kHz，本底噪声≤30dB(A)，可探测的最大声压级110dB， 工作温度范围-20℃ ～ 60℃；应用范围包括复杂电磁环境下声探测、声源定位与低小慢目标跟踪、机械轴承运行状态检测与故障预警、地下管道泄漏检测等；进一步开发出手持式光纤声波振动检测仪，现场比对测试结果表明这种光纤声波振动检测仪在性能指标上优于美国进口的爱默生振动式故障检测仪；实验室基于自主研制的光纤声传感器还开展了新型声雷达微系统的探索研究。 

　　离子迁移谱(IMS)仪：离子迁移谱是一种大气压下质谱，是基于气相离子在电场中迁移速率的差异对物质进行表征的分析技术。针对环境、食品安全、公共安全和国家领域对痕量化学战剂、爆炸物、麻醉品以及有机污染物等现场快速检测的需求，实验室开展了离子迁移谱（IMS）技术的研究，研制出台式、便携式、手持式三种IMS样机，实现了对有机污染物、农兽药、麻醉剂、爆炸物等的痕量检测。在权威部门进行了化学战剂检测试验，对神经性毒剂塔崩（GA）、沙林（GB）探测下限分别小于0.01mg/m³和0.02mg/m³，响应时间小于15s；对糜烂性毒剂芥子气（HD）探测下限小于1.26mg/m³，响应时间小于30s。 

　　离子迁移谱仪（IMS）原理示意图 

　　       研制的各种IMS样机照片 

　　样机对神经性毒剂塔崩和沙林的响应过程 (a: 塔崩; b: 沙林) 

　　微型气相色谱系统，是将混合气体分离的MEMS色谱柱与气体检测的微型检测器集成于一体，具有响应速度快、灵敏度高、检出限低、体积小、重量轻等特点，可广泛应用于石油化工、环境监测、空气质量监测等领域。基于MEMS技术，研制出一系列应用在不同领域的MEMS气相色谱柱，包括空腔式、半填充式及填充式MEMS色谱柱,可高效分离VOCs、SVOC等有机混合气体及CO、CH₄、C₂H₂、C₂H₆、CO₂、SO₂等永久性气体。基于MEMS技术，研制出微型热导检测器（Micro-TCD），成功分离检测出CO、CH₄、C₂H₂、C₂H₆、C₃H₈等低碳类混合气体，最低检出浓度≤10 ppm。基于微加工技术，研制出高灵敏度的PID检测器，并基于MEMS色谱柱,集成出高性能的便携式GC-PID色谱仪，最低检出浓度≤1 ppb, RSD≤ 0.42%,该技术已转让给河南汉威电子有限公司。 

　　MEMS填充式色谱柱及其对CO, CH₄, C₂H₂, C₂H₆, C₃H₆等混合气体分离色谱图 

　　MEMS半填充式色谱柱芯片及基于微型色谱柱的便携式GC-PID色谱仪 

　　便携式色谱仪对混合VOC的检测色谱图（1-benzene,2-toluene, 3-styrene, 4-octane and 5-ndecane） 

　　表面等离子体谐振（Surface Plasmon Resonance, SPR）生化分析仪是基于光学现象的光、机、电一体化的先进生化分析系统，具有无标记、灵敏﹑快速﹑原位﹑实时分析等优点。实验室从1989年开展SPR研究，至今已形成了SPR分析仪型号的系列化，研究出多款SPR生化分析仪产品：单通道SPR生化分析仪、单通道双参数SPR生化分析仪、电化学-SPR生化分析仪、高通量多组份SPR生化分析系统（图1）、便携式SPR生化分析仪（图2）等。本项成果是2013年国家技术发明二等奖一项成果的主要内容之一，产品已交付多家用户单位使用，拥有多项自主知识产权，现已实现了两项发明专利的技术转让。　  

　　芯片融合 未来机器人，智能家居，智能电器等对传感器提出很大的需求和挑战。传感器在芯片和系统级别的信息融合对这些领域有重大的应用前景和发展空间。电子所在集成压力传感器，腕表平台传感器集成，惯性导航模组，集成水位传感器和自主室内导航机器人等领域自2014年开展新的“以产业化带动科研”的创新项目，在所创新课题支持下取得重要的技术突破。 

　　水环境检测微传感器系统：面向我国水环境现场、在线监测的重大需求，夏善红研究员作为首席科学家，前后承担了两项国家973计划项目，分别围绕水环境监测无线网络微传感器芯片系统以及超灵敏微纳生物化学传感器集成自治系统开展基础研究。针对水环境中总磷、总氮、化学需氧量、氨氮等综合性污染指标，以及复杂环境中痕量、高毒性重金属离子（汞、镉、铬等）和有机污染物（苯并芘、四溴双酚A等），研究新的敏感机理、检测方法及传感器系统。首次研制出具有自主知识产权的多参数水环境监测无线网络传感器浮标系统，实现了多种复杂参数的网络化实时在线监测，并在无锡太湖进行了应用验证。 

　　可穿戴式设备及网络化平台系统：在863计划、基金、科学院重点部署等项目支持下，攻克了多参数集成、新原理新方法检测、在线智能分析、低功耗和可穿戴等核心关键技术，研制了系列化可穿戴式设备，以及基于无线自组网和智能终端设备的传输网络及平台系统，在“和平方舟”号医院船开展长期的示范应用，获得很好评价，央视等主流媒体进行了深入报道。研制的系统让单兵医疗急救数据贯穿于整个救治链，保证海上医疗救治活动的连续性，实现无缝隙的医学保障，提升我国海上远程医疗救治水平。建立了科技人员健康管理示范平台，探索科研人员健康服务新模式。在可穿戴式技术方向申请了国家发明专利40余项，授权了20余项，形成了从新方法检测、能源、网络系统等相关技术的专利布局。同时相关研究成果对四家企业进行了转让，加速成果产业化。  

　　可穿戴式设备及网络化平台系统 

　　新型生物传感器与系统 

　　在国家重大科学研究计划、国家自然科学基金、院重点部署等项目支持下，针对脑科学研究和重大疾病诊疗需求，主要开展基于微米纳米技术的生物信息检测材料、器件和系统研究，重点开展电化学/电生理微电极阵列和检测仪器、无标记电化学免疫传感器及便携仪等研究。具有一支学科交叉的科技北京领军人才创新团队，发表SCI/EI收录论文100余篇，获国家发明专利授权26项；获2013年度国家技术发明二等奖和2012年度北京市科技奖二等奖各1项。 

　　三、联系方式 

　　电话：010-58887181，传真：010-58887181。