JP2001221913A - Fabry-perot filter and ir gas analyzer - Google Patents

Fabry-perot filter and ir gas analyzer

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JP2001221913A
JP2001221913A JP2000030823A JP2000030823A JP2001221913A JP 2001221913 A JP2001221913 A JP 2001221913A JP 2000030823 A JP2000030823 A JP 2000030823A JP 2000030823 A JP2000030823 A JP 2000030823A JP 2001221913 A JP2001221913 A JP 2001221913A
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Japan
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mirror
electrode
provided
insulating portion
gap
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JP2000030823A
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Inventor
Hitoshi Hara
Naoteru Kishi
Makoto Noro
Kentaro Suzuki
仁 原
直輝 岸
誠 野呂
健太郎 鈴木
Original Assignee
Yokogawa Electric Corp
横河電機株式会社
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a Fabry-Perot filter in which a plurality of wavelength can be stably selected. SOLUTION: The filter is equipped with a first mirror disposed on a substrate, a second mirror which is disposed facing the first mirror through a gap and which can be displaced from the first mirror by applying external force, and a stopping means to stop the second mirror and to fix the gap length when the second mirror is displaced by applying external force to make the gap variable.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、大気中などのガス濃度を、赤外線を用いて測定する赤外線ガス分析計に使用される、ファブリペローフィルタに関するものである。 The present invention relates to the gas concentration, such as in the atmosphere, is used in an infrared gas analyzer that measured using infrared, it relates to Fabry-Perot filter.

【0002】 [0002]

【従来の技術】ガス分析においては、ガスの種類によって吸収される赤外線の波長が異なることを利用し、この吸収量を検出することによりそのガス濃度を測定する、 BACKGROUND OF THE INVENTION gas analysis, utilizing the fact that the wavelength of the infrared radiation absorbed by the type of gas different, to measure the gas concentration by detecting the absorption,
非分散赤外線(Non−Dispersive Inf Non-dispersive infrared (Non-Dispersive Inf
raRed)ガス分析計(以下、NDIRガス分析計と記す)が使用されている。 RaRed) gas analyzer (hereinafter, referred to as NDIR gas analyzer) is used.

【0003】図5から図7は、従来のNDIRガス分析計の構成図である。 [0003] FIGS. 5-7 is a configuration diagram of a conventional NDIR gas analyzer. 尚、以下においては、赤外線吸収波長のピークが約4.25μmである二酸化炭素を被測定ガスとして説明する。 In the following description the carbon dioxide peak of infrared absorption wavelength of approximately 4.25μm as the measurement gas.

【0004】図5は、単光線2波長比較NDIRガス分析計で、ガスが供給されるサンプルセル10と、光源1 [0004] Figure 5 is a single-beam dual wavelength compared NDIR gas analyzer, the sample cell 10 which gas is supplied, the light source 1
1と、フィルタ12,13と、赤外線検出器14,15 1, a filter 12, an infrared detector 14, 15
とからなっている。 It is made from a. 図8に示すように、二酸化炭素の吸収特性に合わせたフィルタ12と、参照光として約3. As shown in FIG. 8, a filter 12 to match the absorption characteristics of carbon dioxide, about as reference light 3.
1μm近傍の波長の赤外線を透過させるフィルタ13で2波長を選択し、選択された赤外線は、それぞれ赤外線検出器14,15により検出される。 2 Select wavelength filter 13 that transmits an infrared ray having a wavelength of 1μm near infrared rays selection is detected by the respective infrared detectors 14 and 15. この場合、測定された参照光の吸収特性との比較によって、光源11の劣化や、サンプルセル10の汚れ等による出力信号の経時変化を補正することができる。 In this case, by comparison with the absorption characteristics of the measured reference light, deterioration of the light source 11, it is possible to correct the change with time of the output signal due to contamination or the like of the sample cell 10.

【0005】図6は、単光線2波長比較NDIRガス分析計で、円盤16に形成された二酸化炭素の吸収特性に合わせたフィルタ12と、参照光のフィルタ13で2波長を選択し、フィルタによって選択された赤外線は、それぞれ赤外線検出器14により検出される。 [0005] Figure 6, a single beam dual wavelength compared NDIR gas analyzer, a filter 12 to match the absorption characteristics of carbon dioxide formed in the disk 16, select the two wavelengths in the reference light filter 13, the filter infrared selected is detected by the respective infrared detector 14. この場合、 in this case,
測定された参照光の吸収特性との比較によって、光源1 By comparison with the absorption characteristics of the measured reference light source 1
1の劣化や、サンプルセル10の汚れ等による出力信号の経時変化を補正することができる。 1 degradation and can be corrected with time change of the output signal due to contamination or the like of the sample cell 10.

【0006】図7は、単光線2波長ファブリペローND [0006] Figure 7 represents a single ray 2-wavelength Fabry-Perot ND
IRガス分析計で、ファブリペローフィルタ17を構成する2つの平行ミラー(図示しない)間のギャップを可変とすることにより、被測定ガスの吸収特性に合わせた波長と参照光の波長との2波長を選択し、選択された赤外線は、それぞれ赤外線検出器14により検出される。 In IR gas analyzer, by the gap between two parallel mirrors (not shown) constituting a Fabry-Perot filter 17 is variable, two wavelengths of the wavelength of the reference light and the wavelength matching the absorption characteristics of the gas to be measured select the infrared selected is detected by each infrared detector 14.
この場合、測定された参照光の吸収特性との比較によって、光源11の劣化や、サンプルセル10の汚れ等による出力信号の経時変化を補正することができる。 In this case, by comparison with the absorption characteristics of the measured reference light, deterioration of the light source 11, it is possible to correct the change with time of the output signal due to contamination or the like of the sample cell 10.

【0007】 [0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のNDI The object of the invention is to be Solved However, the above-mentioned NDI
Rガス分析計においては、フィルタで選択できる赤外線波長は参照光の波長を含めて2種類だけであった。 In R gas analyzer, infrared wavelengths can be selected by the filter was only 2 kinds, including the wavelength of the reference light. 従って、複数のガスを測定したい場合は、フィルタを増設する必要があり、装置が大型化してしまう、コストが増大してしまうという問題点があった。 Therefore, if you want to measure a plurality of gas, must install a filter apparatus is enlarged, there is a problem that the cost increases.

【0008】本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、複数の波長を安定して選択することができるファブリペローフィルタを実現することにより、小型で低コストに複数のガス濃度を測定可能とするガス分析計を提供することを目的とする。 [0008] The present invention has been made to solve the above problems, by realizing the Fabry-Perot filter that can select a plurality of wavelength stabilization, a plurality of gas at low cost with a small and to provide a gas analyzer which allows measuring the concentration.

【0009】 [0009]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1においては、基板上に設けられた第一ミラーと、この第一ミラーとの間にギャップを有して対向配置され、外力が加えられることにより前記第一ミラーに対して変位可能に形成された第二ミラーと、この第二ミラーに外力を加えて変位させ前記ギャップの長さを可変とした場合に、前記第二ミラーを静止させ、前記ギャップの長さを固定可能とする静止手段と、を具備したことを特徴とするファブリペローフィルタである。 Means for Solving the Problems In a first aspect of the present invention comprises a first mirror provided on the substrate, are opposed with a gap between the first mirror, the external force is applied a second mirror which is displaceably formed, the length of the gap is displaced by applying an external force to the second mirror in the case of a variable, is still the second mirror to the first mirror by a Fabry-Perot filter, characterized in that anda stationary means to be fixed the length of the gap.

【0010】本発明の請求項2においては、基板上に設けられた第一ミラーと、この第一ミラーと平行に離間されて設けられたアパーチャーと、前記第一ミラー前記アパーチャーとの間にそれぞれギャップを有して対向配置され、前記第一ミラー及び前記アパーチャーに対してそれぞれ変位可能に設けられた第二ミラーと、前記第一ミラーに設けられて前記第二ミラーに対向配置され、表面に第一絶縁部が設けられた第一電極と、前記第二ミラーに設けられて前記第一電極に対向配置され、表面に第二絶縁部が設けられた第二電極と、前記アパーチャーに設けられて前記第二ミラーに対向配置され、表面に第三絶縁部が設けられた第三電極と、前記第二ミラーに設けられて前記第三電極に対向配置され、表面に第四絶縁部が設けられた第四電 [0010] In the second aspect of the present invention, respectively a first mirror provided on the substrate, and the aperture provided in parallel spaced with the first mirror, between the first mirror the aperture are opposed with a gap, it said a second mirror provided so as to be displaceable each relative to the first mirror and the aperture, is disposed opposite to the second mirror provided on the first mirror, the surface a first electrode first insulating portion is provided, wherein disposed opposite to the first electrode provided on the second mirror, and the second electrode the second insulating portion is provided on the surface, provided in the aperture arranged opposite to the second mirror Te, and the third electrode a third insulating portion is provided on the surface, disposed opposite to the third electrode provided on the second mirror, the fourth insulating portion is provided on the surface the fourth power, which is と、を具備し、前記第一電極と前記第二電極に電位差を与えて前記第二ミラーを変位させた場合は、前記第一絶縁部と前記第二絶縁部を接触させて前記第二ミラーを静止させ、前記第三電極と前記第四電極に電位差を与えて前記第二ミラーを変位させた場合は、前記第三絶縁部と前記第四絶縁部を接触させて前記第二ミラーを静止させ、前記第一ミラーと前記第二ミラーとの間のギャップの長さを固定可能としたことを特徴とするファブリペローフィルタである。 If, comprising a, wherein the case of giving a potential difference to displace the second mirror to the first electrode and the second electrode, the second mirror is brought into contact with the second insulating portion and the first insulating portion was stationary, the case where by a potential difference by displacing the second mirror to the third electrode and the fourth electrode, still the second mirror is brought into contact with the fourth insulating portion and the third insulating portion it is allowed, a Fabry-Perot filter, characterized in that capable of fixing the length of the gap between the second mirror and the first mirror.

【0011】本発明の請求項3においては、基板上に設けられた第一ミラーと、この第一ミラーとの間にギャップを有して対向配置され、前記第一ミラーに対して変位可能に設けられた第二ミラーと、前記第一ミラー上に階段状に設けられた複数の導電部を有する第一電極と、複数の前記導電部の周囲に設けられ、複数の前記導電部を互いに絶縁する階段状の第一絶縁部と、前記第二ミラーに設けられて前記第一電極に対向配置される第二電極と、前記第二電極の前記第一電極に対向する面に設けられた第二絶縁部と、を具備し、複数の前記導電部を切り換えて前記第二電極との間に電位差を与えることにより、階段状の前記第一絶縁部と前記第二絶縁部を接触させて前記第二ミラーを静止させ、前記ギャップの長さを階段状に固定可能とし [0011] In claim 3 of the present invention comprises a first mirror provided on the substrate, it is opposed with a gap between the first mirror, displaceably relative to the first mirror a second mirror provided, a first electrode having a plurality of conductive portions provided stepwise on the first mirror, is provided around the plurality of the conductive portion, a plurality of the conductive portions insulated from each other the provided a first insulating portion stepped, the a second electrode disposed opposite to the first electrode provided on the second mirror, a surface opposed to the first electrode of the second electrode which comprising a second insulating portion, said by applying a potential difference between the second electrode by switching the plurality of the conductive portion is brought into contact with the stepped the first insulating portion the second insulating portion the second mirror is stationary, and can be fixed the length of the gap in a stepwise manner ことを特徴とするファブリペローフィルタである。 It is Fabry-Perot filter according to claim.

【0012】本発明の請求項4においては、前記第一ミラーと前記第二ミラーはシリコンであることを特徴とする請求項1から請求項3記載のファブリペローフィルタである。 [0012] In a fourth aspect of the present invention, the second mirror and the first mirror is a Fabry-Perot filter according to claim 3, wherein the claim 1, characterized in that the silicon.

【0013】本発明の請求項5においては、前記第一電極と前記第二電極と前記第三電極と前記第四電極は不純物濃度の高いシリコンであることを特徴とする請求項1 [0013] In a fifth aspect of the present invention, according to claim 1 wherein said first electrode and said second electrode third electrode and the fourth electrode, which is a high impurity concentration silicon
から請求項4記載のファブリペローフィルタである。 A Fabry-Perot filter according to claim 4, wherein the.

【0014】本発明の請求項6においては、前記第一絶縁部と前記第二絶縁部と前記第三絶縁部と前記第四絶縁部は窒化シリコンであることを特徴とする請求項1から請求項5記載のファブリペローフィルタである。 [0014] In the sixth aspect of the present invention, the fourth insulating portion and the first insulating portion and the second insulating section and the third insulating section according claim 1, characterized in that the silicon nitride a Fabry-Perot filter to claim 5.

【0015】本発明の請求項7においては、被測定ガスに赤外線を照射する光源と、この光源からの赤外線を波長選択的に透過させる波長選択フィルタと、この波長選択フィルタを透過した赤外線を検出する赤外線検出器とを有し、前記赤外線検出器の出力に基づいて前記被測定ガスの濃度を測定する赤外線ガス分析計において、前記波長選択フィルタとして、請求項1から請求項6記載のファブリペローフィルタを使用したことを特徴とするガス分析計である。 [0015] In claim 7 of the present invention, detection a light source for irradiating infrared rays to a measured gas, a wavelength selective filter that transmits infrared rays from the light source to the wavelength selective, the infrared light transmitted through the wavelength selective filter to have an infrared detector, the infrared gas analyzer for measuring the concentration of said measurement gas based on an output of the infrared detector, as the wavelength selective filter, a Fabry-Perot of claim 6 according to claims 1 a gas analyzer, characterized in that a filter.

【0016】本発明の請求項8においては、前記被測定ガスは二酸化炭素と水蒸気の2成分を含み、この2成分の濃度を測定することを特徴とする請求項7記載の赤外線ガス分析計である。 [0016] In claim 8 of the present invention, the measurement gas contains two components of carbon dioxide and water vapor, the infrared gas analyzer of claim 7, wherein measuring the concentration of the two components is there.

【0017】 [0017]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, with reference to the accompanying drawings for the embodiment of the present invention. 図1は本発明の第一実施例の構成を示す断面図である。 Figure 1 is a sectional view showing a configuration of a first embodiment of the present invention.

【0018】図1において、シリコンの基板1上に第一ミラー2が形成され、第二ミラー3は、第一ミラー2上に形成されたシリコン酸化膜からなる絶縁膜4上に形成されて第一ミラー2に対向配置されている。 [0018] In FIG. 1, a first mirror 2 is formed on a substrate 1 of silicon, the second mirror 3, first formed on the insulating film 4 made of a silicon oxide film formed on the first mirror 2 It is oppositely disposed to one mirror 2. そして、第一ミラー2と第二ミラー3の間には、絶縁膜4をエッチングすることにより絶縁膜4の膜厚に相当するギャップh1が形成され、第二ミラー3は第一ミラー2の方向に変位可能となっている。 Further, between the first mirror 2 and the second mirror 3, by etching the insulating film 4 gap h1 corresponding to the thickness of the insulating film 4 is formed, the second mirror 3 direction of the first mirror 2 which can be displaced to.

【0019】アパーチャー5は、第二ミラー3上に形成された酸化膜からなる絶縁膜6上に形成され、第二ミラー3に対向配置されている。 The aperture 5 is formed on the insulating film 6 made of an oxide film formed on the second mirror 3 are opposed to the second mirror 3. そして、アパーチャー5と第二ミラー3の間には、絶縁膜6をエッチングすることにより絶縁膜6の膜厚に相当するギャップが形成され、 Then, the aperture 5 between the second mirror 3, a gap corresponding to the thickness of the insulating film 6 by etching the insulating film 6 is formed,
第二ミラー3はアパーチャー5の方向に変位可能となっている。 The second mirror 3 can be displaced in the direction of the aperture 5.

【0020】第一ミラー2及び第二ミラー3は例えば多結晶シリコンであり、アパーチャー5は例えばシリコンである。 [0020] The first mirror 2 and the second mirror 3 is, for example, polycrystalline silicon, aperture 5 is silicon, for example. また、アパーチャー5の中心部には孔7が形成され、アパーチャー5の表面には赤外線を透過させないように金属膜(図示しない)が設けられ、孔7の下方部は光学的活性領域となっている。 Further, in the center of the aperture 5 holes 7 are formed, on the surface of the aperture 5 a metal film so as not to transmit infrared (not shown) is provided, the lower portion of the hole 7 becomes optically active region there.

【0021】第一電極2aは、例えば不純物濃度の高い多結晶シリコンで、孔7を中心にして左右対称に第一ミラー2上に形成されている。 [0021] The first electrode 2a, for example a high impurity doped polycrystalline silicon, are formed on the first mirror 2 symmetrically to the hole 7 in the center. そして、第一電極2aの表面には、例えば窒化シリコンからなる第一絶縁部2bが形成されている。 On the surface of the first electrode 2a, for example, the first insulating portion 2b made of silicon nitride is formed.

【0022】第二電極3aは、例えば不純物濃度の高い多結晶シリコンで、孔7を中心にして左右対称に、第二ミラー3の第一電極2aに対向する面に形成されている。 [0022] The second electrode 3a, for example a high impurity doped polycrystalline silicon, symmetrically to the hole 7 in the center, are formed on a surface facing the first electrode 2a of the second mirror 3. そして、第二電極3aの表面には、例えば窒化シリコンからなる第二絶縁部3bが形成され、この第二絶縁部3bは、第一絶縁部2bに対向配置されている。 On the surface of the second electrode 3a, for example, the second insulating portion 3b made of silicon nitride is formed, the second insulating portion 3b is disposed opposite to the first insulating portion 2b.

【0023】第三電極5aは、例えば不純物濃度の高い多結晶シリコンで、孔7を中心にして左右対称にアパーチャー5の第二ミラー3に対向する面に形成されている。 [0023] The third electrode 5a, for example a high impurity doped polycrystalline silicon, are formed on a surface facing the second mirror 3 of the aperture 5 symmetrically to the hole 7 in the center. そして、第三電極5aの表面には、例えば窒化シリコンからなる第三絶縁部5bが形成されている。 On the surface of the third electrode 5a, for example, the third insulating portion 5b made of silicon nitride is formed.

【0024】第四電極3cは、例えば不純物濃度の高い多結晶シリコンで、孔7を中心にして左右対称に第二ミラー3のアパーチャー5に対向する面に形成されている。 [0024] The fourth electrode 3c, for example a high impurity doped polycrystalline silicon, are formed on a surface facing the aperture 5 of the second mirror 3 symmetrically to the hole 7 in the center. そして、第四電極3cの表面には、例えば窒化シリコンからなる第四絶縁部3dが形成され、この第四絶縁部3dは、第三絶縁部5bに対向配置されている。 On the surface of the fourth electrode 3c, for example, the fourth dielectric portion 3d formed of silicon nitride is formed, the fourth insulating portion 3d is opposed to the third insulating portion 5b.

【0025】次に、動作を説明する。 [0025] Next, the operation will be described. 図2(a), FIG. 2 (a), the
(b)は、図1に示したファブリペローフィルタの動作説明図である。 (B) is a diagram illustrating the operation of Fabry-Perot filter illustrated in FIG.

【0026】図2(a)において、第一電極2aと第二電極3aに電位差を与えると、第一電極2aと第二電極3aとの間に静電吸引力が発生し、第二ミラー3は第一ミラー2の方向に変位し、第一絶縁部2bと第二絶縁部3bが接触することにより、第二ミラー3は静止する。 [0026] In FIG. 2 (a), when a potential difference to the first electrode 2a and the second electrode 3a, the electrostatic attraction force between the first electrode 2a and the second electrode 3a is generated, the second mirror 3 It is displaced in the direction of the first mirror 2, by the first insulating portion 2b and the second insulating portion 3b contacts the second mirror 3 is stationary.
この場合、第一ミラー2と第二ミラー3とのギャップの長さは、初期の長さh1よりも短いh2に固定される。 In this case, the gap length between the first mirror 2 and the second mirror 3 is fixed to h2 shorter than the initial length h1.

【0027】一方、図2(b)において、第三電極5a On the other hand, in FIG. 2 (b), the third electrode 5a
と第四電極3cに電位差を与えると、第三電極5aと第四電極3cとの間に静電吸引力が発生し、第二ミラー3 When given a potential difference to the fourth electrode 3c, an electrostatic attraction force between the third electrode 5a and the fourth electrode 3c is generated, the second mirror 3
はアパーチャー5の方向に変位し、第三絶縁部5bと第四絶縁部3dが接触することにより、第二ミラー3は静止する。 Is displaced in the direction of the aperture 5 by the third insulating portion 5b and the fourth dielectric portion 3d is in contact, the second mirror 3 is stationary. この場合、第一ミラー2と第二ミラー3とのギャップの長さは、初期の長さh1よりも長いh3に固定される。 In this case, the gap length between the first mirror 2 and the second mirror 3 is fixed to the longer h3 than the initial length h1.

【0028】このようにギャップの長さをh1,h2, [0028] In this way the length of the gap h1, h2,
h3の3種類に設定することができるので、そのギャップに応じた3種類の波長近傍の赤外線を透過させるファブリペローフィルタを実現することができる。 Can be set to three types of h3, it is possible to realize a Fabry-Perot filter that transmits three wavelengths near infrared in accordance with the gap.

【0029】また、それぞれのギャップの長さは、絶縁膜4,絶縁膜6の膜厚、第一電極2a、第二電極3a、 Further, the length of each gap, the insulating film 4, thickness of the insulating film 6, the first electrode 2a, the second electrode 3a,
第三電極5a、第四電極3c、第一絶縁部2b、第二絶縁部3b、第三絶縁部5b、第四絶縁部3dの厚さを任意に設定することにより、目的のガスの赤外線吸収特性に対応したギャップを得ることができるように調整可能である。 Third electrode 5a, a fourth electrode 3c, the first insulating portion 2b, the second insulating portion 3b, the third insulating portion 5b, by the thickness of the fourth dielectric portion 3d arbitrarily set, infrared absorption purposes Gas it is adjustable so as to obtain a gap corresponding to the characteristic.

【0030】上述のように、第一電極2a、第二電極3 [0030] As described above, the first electrode 2a, the second electrode 3
a、第三電極5a、第四電極3c、第一絶縁部2b、第二絶縁部3b、第三絶縁部5b、第四絶縁部3dは、第二ミラー3の変位を静止させる静止手段として機能し、 a, a third electrode 5a, a fourth electrode 3c, the first insulating portion 2b, the second insulating portion 3b, the third insulating portion 5b, fourth dielectric portion 3d has a function as a static means for static displacement of the second mirror 3 and,
ギャップの長さを固定させているので、外部から振動などの外乱を受けた場合も、そのギャップが変動することはなく、安定した波長選択を行うことができる。 Since that secure the length of the gap, even when subjected to external disturbance such as vibration from the outside, not that the gap varies, it is possible to perform stable wavelength selection.

【0031】そして、被測定ガスに赤外線を照射する光源と、この光源からの赤外線を波長選択的に透過させる波長選択フィルタと、この波長選択フィルタを透過した赤外線を検出する赤外線検出器とを有し、赤外線検出器の出力に基づいて被測定ガスの濃度を測定する赤外線ガス分析計において、波長選択フィルタとして上述のようなファブリペローフィルタを使用して場合は、フィルタを増設することなく、参照光とは別に2種類のガス濃度を測定することができる赤外線ガス分析計を実現できる。 [0031] Then, organic a light source for irradiating infrared rays to a measured gas, a wavelength selective filter that transmits infrared rays from the light source to the wavelength-selective, and an infrared detector for detecting infrared rays transmitted through the wavelength selection filter and, in the infrared gas analyzer for measuring the concentration of the measurement gas based on the output of the infrared detector, when using a Fabry-Perot filter, such as described above as a wavelength selective filter, without adding a filter, reference the infrared gas analyzer capable of measuring a separate two gas concentration to the light can be realized.

【0032】例えば、電圧を印加しない状態でのギャップh1(すなわち絶縁層4の膜厚)を約3.1μmとし、この初期状態を参照光測定状態とした場合、図2 [0032] For example, if the gap h1 (i.e. insulating layer 4 having a film thickness) of about 3.1μm in a state where no voltage is applied, and the initial state and the reference light measurement state, FIG. 2
(a)に示したギャップh2が2.27μmとなるようにした場合は、二酸化炭素を測定対象とすることができ、図2(b)に示したギャップh3が約2.59μm If the gap h2 shown in (a) was adjusted to be 2.27Myuemu, carbon dioxide can be the object of measurement, the gap h3 that shown in FIG. 2 (b) from about 2.59μm
となるようにした場合は、水蒸気を測定対象とすることができる。 If set to be, it is possible to steam measured.

【0033】図3は本発明の第二実施例の構成を示す断面図である。 [0033] FIG. 3 is a sectional view showing a configuration of a second embodiment of the present invention. 尚、以下の図面において、図1と重複する部分は同一番号を付してその説明は適宜に省略する。 Incidentally, in the following drawings, portions overlapping with Fig. 1 and description thereof will be given the same number is omitted as appropriate.

【0034】図3において、シリコンの基板1上に第一ミラー2が形成され、第二ミラー3は、第一ミラー2上に形成されたシリコン酸化膜からなる絶縁膜4と、後述の第二電極3aと、後述の第二絶縁部3bとを介して第一ミラー2に対向配置されている。 [0034] In FIG. 3, a first mirror 2 on the substrate 1 of silicon is formed, the second mirror 3, an insulating film 4 made of a silicon oxide film formed on the first mirror 2, a second later and electrodes 3a, is arranged opposite to the first mirror 2 via the second insulating portion 3b described later.

【0035】第二ミラー3の第一ミラー2と対向する面には、第二電極3aと第二絶縁部3bが第二ミラー3から第一ミラー2の方向に順に形成され、この第二絶縁部3bと第二電極3aの中心部には孔5が形成され、その孔5の下方部は光学的活性領域となっている。 [0035] The first mirror 2 and the opposing surfaces of the second mirror 3, the second electrode 3a and the second insulating portion 3b is formed in this order from the second mirror 3 in the direction of the first mirror 2, the second insulating the center parts 3b and the second electrode 3a hole 5 is formed, the lower portion of the hole 5 has a optically active region.

【0036】そして、第一ミラー2と第二ミラー3との間には、孔5の下方にギャップh1が形成され、第二ミラー3は第一ミラー2の方向に変位可能となっている。 [0036] Further, between the first mirror 2 and the second mirror 3, the gap h1 is formed below the hole 5, the second mirror 3 has a displaceable in a direction of the first mirror 2.

【0037】そして、導電部2a 1 ,2a 2 ,2a 3は、 [0037] Then, the conductive portion 2a 1, 2a 2, 2a 3 is
光学的活性領域の中心より外側へ順に左右対称に第一ミラー2上に設けられ、その高さは光学的活性領域の中心から順に高くなり、全体として階段状となる第一電極2 Provided on the first mirror 2 symmetrically in order outward from the center of the optically active region, a height in turn increases from the center of the optically active region, the first electrode becomes stepwise as a whole 2
aを形成している。 To form a a.

【0038】また、導電部2a 1 ,2a 2 ,2a 3は、その周囲が絶縁層2b 1で覆われて互いに絶縁され、絶縁層2b 1の第二絶縁部3bと対向する面に相当する部分は、第一絶縁部2bとなっている。 [0038] The conductive portions 2a 1, 2a 2, 2a 3, the portion around it are isolated from each other are covered with an insulating layer 2b 1, corresponding to the second insulating portion 3b and the opposing surfaces of the insulating layer 2b 1 has a first insulating portion 2b.

【0039】第一ミラー2と第二ミラー3は、例えば多結晶シリコンであり、第一電極を構成する導電部2 [0039] The first mirror 2 second mirror 3 is, for example, polycrystalline silicon, the conductive portion 2 constituting the first electrode
1 ,2a 2 ,2a 3と第二電極3aは、例えば不純物濃度の高い多結晶シリコンであり、第一絶縁部2bと第二絶縁部3bは、例えば窒化シリコンである。 a 1, 2a 2, 2a 3 and the second electrode 3a is, for example, a high impurity doped polycrystalline silicon, the first insulating portion 2b and the second insulating portion 3b is, for example, silicon nitride.

【0040】次に、動作を説明する。 Next, the operation will be described. 図4(a), FIG. 4 (a), the
(b)は図3に示したファブリペローフィルタの動作説明図である。 (B) is an explanatory view of the operation of Fabry-Perot filter illustrated in FIG.

【0041】図4(a)において、第一電極2aの導電部2a 3と第二電極3aとの間に電位差を与えると、導電部2a 3と第二電極3aとの間に静電吸引力が発生し、第二ミラー3は第一ミラー2の方向に変位し、導電部2a 3の直上の第一絶縁部2bと第二絶縁部3bが接触することとなり、第二ミラー3は静止する。 [0041] In FIG. 4 (a), the electrostatic attraction between the applying a potential difference, conductive portion 2a 3 and the second electrode 3a between the conductive portion 2a 3 of the first electrode 2a and the second electrode 3a There occurs, the second mirror 3 is displaced in the direction of the first mirror 2, a first insulating portion 2b and the second insulating portion 3b directly above the conductive portion 2a 3 becomes to be contacted, the second mirror 3 are still . この場合、第一ミラー2と第二ミラー3とのギャップの長さは、初期の長さh1よりも短いh2に固定される。 In this case, the gap length between the first mirror 2 and the second mirror 3 is fixed to h2 shorter than the initial length h1.

【0042】また、図4(b)において、第一電極2a Further, in FIG. 4 (b), the first electrode 2a
の導電部2a 1と第二電極3aとの間に電位差を与えると、導電部2a 1と第二電極3aとの間に静電吸引力が発生し、第二ミラー3は第一ミラー2の方向に変位し、 Of the conductive portion 2a 1 and given a potential difference between the second electrode 3a, the electrostatic attraction force between the conductive portion 2a 1 and the second electrode 3a is generated, the second mirror 3 of the first mirror 2 displaced in the direction,
導電部2a 1 ,2a 2 ,2a 3の直上の第一絶縁部2bと第二絶縁部3bが階段状に接触することとなり、第二ミラー3は静止する。 The first insulating portion 2b and the second insulating portion 3b directly above the conductive portion 2a 1, 2a 2, 2a 3 becomes to be in contact with the stepped, the second mirror 3 is stationary. この場合、第一ミラー2と第二ミラー3とのギャップの長さは、h2よりも短いh4に固定される。 In this case, the gap length between the first mirror 2 and the second mirror 3 is fixed to the shorter than h2 h4.

【0043】同様に、第一電極2aの導電部2a 2と第二電極3aとの間に電位差を与えると、導電部と2a 2 [0043] Similarly, given the conductive portion 2a 2 of the first electrode 2a a potential difference between the second electrode 3a, the conductive portion and 2a 2
第二電極3aとの間に静電吸引力が発生し、第二ミラー3は第一ミラー2の方向に変位し(図示しない)、導電部2a 2 ,2a 3の直上の第一絶縁部2bと第二絶縁部3 Second electrostatic attraction between the electrode 3a is generated, the second mirror 3 is displaced in the direction of the first mirror 2 (not shown), the first insulating portion 2b immediately above the conductive portion 2a 2, 2a 3 When the second insulating portion 3
bが階段状に接触することにより、第二ミラー3は静止する。 b is by contacting stepwise, the second mirror 3 is stationary. この場合、第一ミラー2と第二ミラー3とのギャップの長さは、h2とh4の中間の値h3(図示しない)に固定される。 In this case, the gap length between the first mirror 2 and the second mirror 3 is fixed to the h2 and h4 of the intermediate value h3 (not shown).

【0044】このようにギャップの長さをh1からh4 [0044] In this way the length of the gap from h1 h4
までの4種類に設定することができるので、そのギャップに応じた4種類の波長近傍の赤外線を透過させるファブリペローフィルタを実現することができる。 Can be set to four to, it is possible to realize a Fabry-Perot filter that transmits four wavelengths near infrared in accordance with the gap.

【0045】また、上記の説明においては、導電部の数が3つの場合について説明したが、導電部の数はこれに限定されるものではなく、任意の複数の導電部を形成すれば、その数に応じた複数の波長の赤外線を透過させるファブリペローフィルタを実現することができる。 Further, in the above description, the number of conductive parts has been described for the case of three, the number of conductive portions is not limited to this, by forming a plurality of arbitrary conductive portion, that it is possible to realize a Fabry-Perot filter that transmits a plurality of infrared ray having a wavelength corresponding to the number.

【0046】また、階段状の第一電極2aと第一絶縁部2bは、第二ミラー3の変位を静止させる静止手段として機能し、第一ミラー2と第二ミラー3とのギャップを固定するので、外部から振動などの外乱を受けた場合も、そのギャップは変動することはなく、安定した波長選択を行うことができる。 [0046] Further, stepped first electrode 2a and the first insulating portion 2b is a displacement of the second mirror 3 functions as a stationary unit for stationary, fixed to the first mirror 2 the gap between the second mirror 3 because, even when subjected to external disturbance such as vibration from the outside, that gap is not to vary, it is possible to perform stable wavelength selection.

【0047】そして、被測定ガスに赤外線を照射する光源と、この光源からの所望の波長の赤外線を選択して透過させる波長選択フィルタと、この波長選択フィルタを透過した赤外線を検出する赤外線検出器とを有し、赤外線検出器の出力に基づいて被測定ガスの濃度を測定する赤外線ガス分析計において、上述のようなファブリペローフィルタを使用した場合、波長選択フィルタの枚数を増加させずに被測定ガスの複数成分の濃度を同時に測定することが可能となる。 [0047] Then, an infrared detector for detecting a light source for irradiating infrared rays to a measured gas, a wavelength selective filter that transmits by selecting infrared desired wavelength from the light source, the infrared light transmitted through the wavelength selective filter has the door, in the infrared gas analyzer for measuring the concentration of the measurement gas based on the output of the infrared detector, using a Fabry-Perot filter as described above, the without increasing the number of wavelength selective filters it is possible to measure the concentration of several components of the measurement gas at the same time.

【0048】 [0048]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項1 As described in the foregoing, the first aspect of the present invention
から請求項6によれば、第二ミラーを静止させる静止手段を設け、第一ミラーと第二ミラーとのギャップの長さを固定可能としたので、複数の波長を安定して選択することができるファブリペローフィルタを提供することができる。 According to claim 6, the stationary means for stationary second mirror provided, since a fixable length of the gap between the first mirror and the second mirror, it is possible to select a plurality of wavelengths stably it is possible to provide a Fabry-Perot filter. また、請求項7によれば、請求項1から請求項6記載のファブリペローフィルタを使用するようにしたので、複数のガス濃度を測定可能な赤外線ガス分析計を提供することができ、請求項8によれば、二酸化炭素と水蒸気を同時に測定可能な赤外線ガス分析計を提供することができる。 Further, according to claim 7, it can be provided because to use a Fabry-Perot filter according to claim 6 according to claims 1, the infrared gas analyzer capable of measuring a plurality of gas concentration, claim According to 8, it is possible to provide a simultaneous infrared gas analyzer capable of measuring carbon dioxide and water vapor.

【0049】 [0049]

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の第一実施例の構成を示す断面図である。 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第一実施例の動作説明図である。 Figure 2 is an operation explanatory view of a first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第二実施例の構成を示す断面図である。 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第二実施例の動作説明図である。 4 is an operation explanatory view of a second embodiment of the present invention.

【図5】従来のNDIRガス分析計の構成図である。 5 is a configuration diagram of a conventional NDIR gas analyzer.

【図6】従来のNDIRガス分析計の構成図である。 6 is a block diagram of a conventional NDIR gas analyzer.

【図7】従来のNDIRガス分析計の構成図である。 7 is a block diagram of a conventional NDIR gas analyzer.

【図8】フィルタの赤外線透過特性、吸収特性図である。 [8] infrared transmission characteristics of the filter, the absorption characteristic diagram.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 基板 2 第一ミラー 2a 第一電極 2a 1 ,2a 2 ,2a 3導電部 2b 第一絶縁部 3 第二ミラー 3a 第二電極 3b 第二絶縁部 3c 第四電極 3d 第四絶縁部 5 アパーチャー 5a 第三電極 5b 第三絶縁部 1 substrate 2 first mirror 2a first electrode 2a 1, 2a 2, 2a 3 conductive part 2b first insulating portion 3 second mirror 3a second electrode 3b second insulating portion 3c fourth electrode 3d fourth insulating portion 5 aperture 5a The third electrode 5b third insulating section

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岸 直輝 東京都武蔵野市中町2丁目9番32号 横河 電機株式会社内 Fターム(参考) 2G020 AA03 BA02 BA12 CA02 CC27 2G059 AA01 BB01 CC04 CC09 EE01 EE11 FF10 HH01 JJ03 KK03 NN03 2G065 AA04 AB02 AB23 BA01 BB27 CA27 DA08 2H048 GA15 GA21 GA25 GA61 ────────────────────────────────────────────────── ─── front page of the continuation (72) inventor Naoki Kishi Musashino-shi, Tokyo Naka 2-chome No. 9 No. 32 Yokogawa electric Co., Ltd. in the F-term (reference) 2G020 AA03 BA02 BA12 CA02 CC27 2G059 AA01 BB01 CC04 CC09 EE01 EE11 FF10 HH01 JJ03 KK03 NN03 2G065 AA04 AB02 AB23 BA01 BB27 CA27 DA08 2H048 GA15 GA21 GA25 GA61

Claims (8)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 基板上に設けられた第一ミラーと、 この第一ミラーとの間にギャップを有して対向配置され、外力が加えられることにより前記第一ミラーに対して変位可能に形成された第二ミラーと、 この第二ミラーに外力を加えて変位させ前記ギャップの長さを可変とした場合に、前記第二ミラーを静止させ、 A first mirror provided on the 1. A substrate disposed opposite with a gap between the first mirror, displaceably formed with respect to the first mirror by an external force is applied a second mirror that is, the length of the gap is displaced by applying an external force to the second mirror in the case of a variable, is still the second mirror,
    前記ギャップの長さを固定可能とする静止手段と、を具備したことを特徴とするファブリペローフィルタ。 Fabry-Perot filters, characterized in that anda stationary means to be fixed the length of the gap.
  2. 【請求項2】 基板上に設けられた第一ミラーと、 この第一ミラーと平行に離間されて設けられたアパーチャーと、 前記第一ミラー前記アパーチャーとの間にそれぞれギャップを有して対向配置され、前記第一ミラー及び前記アパーチャーに対してそれぞれ変位可能に設けられた第二ミラーと、前記第一ミラーに設けられて前記第二ミラーに対向配置され、表面に第一絶縁部が設けられた第一電極と、 前記第二ミラーに設けられて前記第一電極に対向配置され、表面に第二絶縁部が設けられた第二電極と、 前記アパーチャーに設けられて前記第二ミラーに対向配置され、表面に第三絶縁部が設けられた第三電極と、 前記第二ミラーに設けられて前記第三電極に対向配置され、表面に第四絶縁部が設けられた第四電極と、を具備し、 前記第一 2. A first mirror provided on the substrate, and the aperture provided in parallel spaced with the first mirror, disposed opposite each have a gap between the first mirror the aperture is a second mirror provided so as to be displaceable each relative to the first mirror and the aperture, is disposed opposite provided on the first mirror to the second mirror, the first insulating portion is provided on the surface and a first electrode, disposed opposite to the first electrode provided on the second mirror, and the second electrode the second insulating portion is provided on a surface, facing the second mirror provided in the aperture is disposed, and a third electrode a third insulating portion is provided on a surface, the is disposed opposite to the third electrode provided on the second mirror, and the fourth electrode fourth dielectric portion is provided on the surface, comprising a said first 電極と前記第二電極に電位差を与えて前記第二ミラーを変位させた場合は、前記第一絶縁部と前記第二絶縁部を接触させて前記第二ミラーを静止させ、前記第三電極と前記第四電極に電位差を与えて前記第二ミラーを変位させた場合は、前記第三絶縁部と前記第四絶縁部を接触させて前記第二ミラーを静止させ、前記第一ミラーと前記第二ミラーとの間のギャップの長さを固定可能としたことを特徴とするファブリペローフィルタ。 If giving a potential difference to the the electrode second electrode is displaced to the second mirror, it is still the second mirror is brought into contact with the second insulating portion and the first insulating portion, and the third electrode the If giving a potential difference to displace the second mirror to the fourth electrode, the third insulating portion and is brought into contact with the fourth insulating portion is still the second mirror, the said first mirror first Fabry-Perot filters, characterized in that capable of fixing the length of the gap between the two mirrors.
  3. 【請求項3】 基板上に設けられた第一ミラーと、 この第一ミラーとの間にギャップを有して対向配置され、前記第一ミラーに対して変位可能に設けられた第二ミラーと、 前記第一ミラー上に階段状に設けられた複数の導電部を有する第一電極と、 複数の前記導電部の周囲に設けられ、複数の前記導電部を互いに絶縁する階段状の第一絶縁部と、 前記第二ミラーに設けられて前記第一電極に対向配置される第二電極と、 前記第二電極の前記第一電極に対向する面に設けられた第二絶縁部と、を具備し、 複数の前記導電部を切り換えて前記第二電極との間に電位差を与えることにより、階段状の前記第一絶縁部と前記第二絶縁部を接触させて前記第二ミラーを静止させ、 A first mirror provided wherein the substrate is disposed opposite with a gap between the first mirror, a second mirror provided so as to be displaceable relative to the first mirror a first electrode having a plurality of conductive portions provided stepwise on the first mirror, is provided around the plurality of the conductive portion, the first insulating stepped for insulating a plurality of the conductive portions to one another comprising: a section, a second electrode disposed opposite to the first electrode provided on the second mirror, and a second insulating portion provided on a surface opposed to the first electrode of the second electrode and, by applying a potential difference between the second electrode by switching the plurality of the conductive portion is brought into contact with the stepped the first insulating portion the second insulating portion is still the second mirror,
    前記ギャップの長さを階段状に固定可能としたことを特徴とするファブリペローフィルタ。 Fabry-Perot filters, characterized in that capable of fixing the length of the gap in a stepwise manner.
  4. 【請求項4】 前記第一ミラーと前記第二ミラーはシリコンであることを特徴とする請求項1から請求項3記載のファブリペローフィルタ。 4. A Fabry-Perot filter according to claim 3, wherein the preceding claims, characterized in that said second mirror and the first mirror is silicon.
  5. 【請求項5】 前記第一電極と前記第二電極と前記第三電極と前記第四電極は不純物濃度の高いシリコンであることを特徴とする請求項1から請求項4記載のファブリペローフィルタ。 5. A Fabry-Perot filter according to claim 4, wherein the claim 1, wherein said first electrode and said second electrode third electrode and the fourth electrode is a silicon heavily doped.
  6. 【請求項6】 前記第一絶縁部と前記第二絶縁部と前記第三絶縁部と前記第四絶縁部は窒化シリコンであることを特徴とする請求項1から請求項5記載のファブリペローフィルタ。 Wherein said Fabry-Perot filter according to claim 5, wherein the claim 1 wherein the first insulating portion and the and the second insulating portion and the and the third insulating portion fourth insulating portion, which is a silicon nitride .
  7. 【請求項7】 被測定ガスに赤外線を照射する光源と、この光源からの赤外線を波長選択的に透過させる波長選択フィルタと、この波長選択フィルタを透過した赤外線を検出する赤外線検出器とを有し、前記赤外線検出器の出力に基づいて前記被測定ガスの濃度を測定する赤外線ガス分析計において、 前記波長選択フィルタとして、請求項1から請求項6記載のファブリペローフィルタを使用したことを特徴とするガス分析計。 A light source for irradiating infrared rays to 7. A measurement gas, a wavelength selective filter that transmits infrared rays from the light source to the wavelength-selective, and an infrared detector for detecting infrared rays transmitted through the wavelength selection filter Yes and, wherein in said infrared gas analyzer for measuring the concentration of said measurement gas based on the output of the infrared detector, as said wavelength selection filter, for using a Fabry-Perot filter according to claim 6 according to claims 1 gas analyzer to be.
  8. 【請求項8】 前記被測定ガスは二酸化炭素と水蒸気の2成分を含み、この2成分の濃度を測定することを特徴とする請求項7記載の赤外線ガス分析計。 Wherein said measurement gas contains two components of carbon dioxide and water vapor, the infrared gas analyzer of claim 7, wherein determining the concentration of the two components.
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