研究人员美国国家标准与技术研究所开发了一种新的校准技术，该技术将提高NIST最通用的技术之一——微热板的可靠性和稳定性。NIST的新设备是作为微型但高度精确的气体传感器的基础而开发的，这种传感器可以检测化学和生物制剂、工业泄漏，甚至从行星探测器上发现地外生命的迹象。
NIST的微热板利用其热效率与热电偶结合形成一个自我测试的温度传感系统。四个微热板(左图)可以看到一条铑薄膜(用箭头标记)穿过右下微热板。这条带子与微热板结构中的铂接触(在右侧的特写图像中可见)，形成一个稳定的热电偶来测量温度。作者:M. Afridi, NIST
这种微小的微热板——宽度不超过人的头发——被编程在一定的温度范围内循环。它们可以被涂上金属氧化物薄膜，以检测特定的气体种类。根据薄膜的类型和表面的温度，空气中的化学物质会附着在探测器的表面，改变通过该装置的电流，作为识别周围空气中气体的类型和浓度的“信号”。
精确的微热板温度测量对于气体种类的识别和定量至关重要，而可靠的长期运行要求微热板的温度传感器要么高度稳定，要么能够感知它们的漂移，这一功能被称为“内置自测”(BIST)。正如即将出版的《IEEE电子器件快报》(IEEE Electron Device Letters)上的一篇论文首次证明的那样，新的校准方法满足了这两方面的要求。
组成微热板的多晶硅加热器的一部分最初用作该设备的温度传感器。然而，该传感器会随着时间的推移从最初的校准缓慢漂移。在三个月内，温度读数在高温下下降了多达25摄氏度。
NIST的工程师通过使用另外两个温度传感器的数据克服了这个缺点——一个传感器是集成在微热板结构中的高度稳定的铂/铑薄膜热电偶，另一个传感器是结构本身的热效率。比较这两个传感器报告的温度，为微热板提供内部监测系统。只要报告的温度差的绝对值保持在指定的阈值以下，两个读数的平均值就被认为是可靠的。如果差异超过阈值，系统将报告错误。
原来的多晶硅传感器仍然提供微热板的初始温度测量，用于校准其他两个传感器。有了完整的“检查和平衡”系统，温度测量精确到1.5摄氏度以内。
在成功演示了微热板的新温度校准系统后，NIST的研究人员正在为该技术进行进一步的改进。接下来将开发一种内置系统，用于传感金属氧化物薄膜的污染，这对微热板在气体检测中的应用至关重要。