JP2002522788A - 遷移金属酸化物ガスセンサー - Google Patents
遷移金属酸化物ガスセンサーInfo
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Abstract
(57)【要約】
ガスまたはガス混合物に使用されるセンサーと感知方法が提供される。センサー９はガス感知材料４であるＭＯ3-Xを含み、ここでＭは主としてまたは完全にモリブデンである。またＭＯ3-Xは不完全化学量三酸化モリブデンであり、これはガスの存在下で材料の電気的特性の増減の形での応答を示す。電気特性は電気的測定手段６で測定される。ガス感知材料４はガス感知材料４に配設されガスまたはガス混合物と接触するように配列された２個の電極２、３と直接連通される。
Description
【０００１】
この発明はガスセンサーの改良に関し、より詳細にはガス感知材料ＭＯ3-Xを
利用する改良されたガスセンサーに関する。
利用する改良されたガスセンサーに関する。
【０００２】 数多くの半導体ガスセンサーが現在主として爆発の危険性（例えば漏出引火性
ガス）の発生あるいは大気中の有毒ガス、または蒸気の存在について早期警報を
提供するために世界の多くの地域で使用されている。
ガス）の発生あるいは大気中の有毒ガス、または蒸気の存在について早期警報を
提供するために世界の多くの地域で使用されている。
【０００３】
通常半導体材料より成り嵩に対して高い表面比を提示する感知材料は２個の金
属電極の間の加熱基板に配置される。危険を有するガスの存在は適切な電気回路
に組み込まれる電極により半導体素子の抵抗値の感知変化で検出される。装置は
かくしてガス感知抵抗器である。
属電極の間の加熱基板に配置される。危険を有するガスの存在は適切な電気回路
に組み込まれる電極により半導体素子の抵抗値の感知変化で検出される。装置は
かくしてガス感知抵抗器である。
【０００４】 大気中の不純ガスを測定するのに使用されるガス感知抵抗器でもっとも普通に
使用される材料は二酸化錫である。二酸化錫センサーは特殊なアラーム機能では
しばしば有用であるけれども、一般には選択性の欠落で困ることが多い。
使用される材料は二酸化錫である。二酸化錫センサーは特殊なアラーム機能では
しばしば有用であるけれども、一般には選択性の欠落で困ることが多い。
【０００５】 標的ガスの検出を可能にする反応は通常半導体（酸化物）表面での標的ガスの
酸化と材料の電荷担体密度での付随変化を伴う。不幸なことに、相対湿度の変化
もこの場合たとえ酸化プロセスが起こらなくても二酸化錫の導電性での感知変化
を上昇させる。換言すれば、たとえ二つの反応に伴う機構が異なっていても、相
対湿度の変化は二酸化錫によるガス検出への干渉となる。
酸化と材料の電荷担体密度での付随変化を伴う。不幸なことに、相対湿度の変化
もこの場合たとえ酸化プロセスが起こらなくても二酸化錫の導電性での感知変化
を上昇させる。換言すれば、たとえ二つの反応に伴う機構が異なっていても、相
対湿度の変化は二酸化錫によるガス検出への干渉となる。
【０００６】 抵抗応答を発生する反応は酸化面で起こるので、非常に少ない量の第２フェー
ズ添加物でもその行動をかなり修飾することになるであろう。
ズ添加物でもその行動をかなり修飾することになるであろう。
【０００７】
この発明はガスセンサーに関し、より詳細にはガスとガス混合物に使用するの
に適したセンサーに関する。
に適したセンサーに関する。
【０００８】 望ましい実施例において、センサーはガスまたはガス混合物での使用に適する
ように配設される。センサーはガスの存在下で材料の電気特性の増加または減少
の形で応答を示すことができ、また大気の含水量の変化に対する小さな応答を示
すガス感知材料（以下で定義されるもの）を含む。
ように配設される。センサーはガスの存在下で材料の電気特性の増加または減少
の形で応答を示すことができ、また大気の含水量の変化に対する小さな応答を示
すガス感知材料（以下で定義されるもの）を含む。
【０００９】 も一つの望ましい実施例において、ガス感知材料はガス感知材料と連通する２
個以上の電極を配設されかつガス感知材料はガスまたはガス混合物と接触できる
ように配列される。
個以上の電極を配設されかつガス感知材料はガスまたはガス混合物と接触できる
ように配列される。
【００１０】 この発明に基づくセンサーはガスまたはガス混合物の定量およびまたは定性測
定でのガスセンサーとして使用される。電極はそれと接触してガス感知材料と直
接連通される。
定でのガスセンサーとして使用される。電極はそれと接触してガス感知材料と直
接連通される。
【００１１】 この明細書では「ガス」という用語はそのようなものとしてのガスと、その一
つの例が蒸気である気相で存在するいずれかの材料を含む。
つの例が蒸気である気相で存在するいずれかの材料を含む。
【００１２】 ガス感知材料は相対湿度での変化よりも標的ガスに応答する材料である。更に
この明細書では「ガス感知材料」という用語はその材料の電気特性に関して（蒸
気を含む）ガス感知性である望ましい材料を意味する。
この明細書では「ガス感知材料」という用語はその材料の電気特性に関して（蒸
気を含む）ガス感知性である望ましい材料を意味する。
【００１３】 ガス感知材料の抵抗およびまたはキャパシタンスおよびまたはインピーダンス
はガス感知材料と接触するガスあるいはガス混合物に依存することは理解されよ
う。かくして、ガス感知材料の抵抗およびまたはキャパシタンスおよびまたはイ
ンピーダンスを測定することにより、ガスあるいはガス混合物の組成を感知する
ことができる。
はガス感知材料と接触するガスあるいはガス混合物に依存することは理解されよ
う。かくして、ガス感知材料の抵抗およびまたはキャパシタンスおよびまたはイ
ンピーダンスを測定することにより、ガスあるいはガス混合物の組成を感知する
ことができる。
【００１４】 ガス感知材料の抵抗およびまたはキャパシタンスおよびまたはインピーダンス
は更に温度依存性になる傾向があるため、センサーは望ましくは温度感知手段を
含む。センサーはまた必要とあれば操作温度を調節可能にしおよびまたは汚染物
を熱処理する過熱手段を含む。
は更に温度依存性になる傾向があるため、センサーは望ましくは温度感知手段を
含む。センサーはまた必要とあれば操作温度を調節可能にしおよびまたは汚染物
を熱処理する過熱手段を含む。
【００１５】 ガス感知材料の感度はガス感知材料の組成物に依存することが理解されるであ
ろう。かくしてガス感知材料の組成物を選択することにより、特定のガスに対す
る応答は最適化され、相対湿度などの干渉要素は最小にされるであろう。
ろう。かくしてガス感知材料の組成物を選択することにより、特定のガスに対す
る応答は最適化され、相対湿度などの干渉要素は最小にされるであろう。
【００１６】 抵抗およびまたはキャパシタンスおよびまたはインピーダンスは直接測定され
る。選択肢として、測定は発振器振動数がガスまたはガス混合物の組成物で変化
するように発振器のフィードバック回路にセンサーを組み込むことで間接的に実
行することができる。ガス組成物は次いで電子計数器を用いて決定される。この
ようにして産出される信号は無線信号を変調するために使用でき、それにより（
例えば遠隔測定によりあるいは光ファイバーに沿ったパルス列として）ある距離
にわたり伝送される。
る。選択肢として、測定は発振器振動数がガスまたはガス混合物の組成物で変化
するように発振器のフィードバック回路にセンサーを組み込むことで間接的に実
行することができる。ガス組成物は次いで電子計数器を用いて決定される。この
ようにして産出される信号は無線信号を変調するために使用でき、それにより（
例えば遠隔測定によりあるいは光ファイバーに沿ったパルス列として）ある距離
にわたり伝送される。
【００１７】 この発明に基づくセンサーを使用する応答を示すガスの例はＨ2、Ｃ2Ｈ4、Ｎ
Ｈ3、Ｃ3Ｈ8、Ｈ2Ｓ、ＣＨ4およびＣＯである。
Ｈ3、Ｃ3Ｈ8、Ｈ2Ｓ、ＣＨ4およびＣＯである。
【００１８】 この発明の一つの望ましい実施例では、（ここで定義されたような）ガス感知
材料は前記ガス感知材料と連通する２個もしくはそれ以上の電極を有し、ガス感
知材料と電極は同一のガスと接触している。
材料は前記ガス感知材料と連通する２個もしくはそれ以上の電極を有し、ガス感
知材料と電極は同一のガスと接触している。
【００１９】 望ましくは、ガス感知材料は使用された時にガスまたはガス混合物と接触して
十分な表面積を与えるように多孔を持つ。
十分な表面積を与えるように多孔を持つ。
【００２０】 ガス感知材料は例えば酸化物または適切な前駆物質から調製される。酸化物ま
たは前駆物質はゲルプロセス、例えばゾル−ゲルプロセスまたはゲル沈殿プロセ
スなどにより任意に調製できる。
たは前駆物質はゲルプロセス、例えばゾル−ゲルプロセスまたはゲル沈殿プロセ
スなどにより任意に調製できる。
【００２１】 粉体は調製されるガス感知材料の特定の組成物に依存して約７００−１００℃
の範囲の温度で（例えば約１６時間）乾燥か焼される。か焼から生じる産物はケ
ークの形態にあり、必要に応じて細かい粉体を与えるように粉砕される。必要で
あれば、より適切な粉体を得るために粉砕とか焼が何回も繰返される。 続いて細かい粉体は（例えばでんぷんまたはポリビニルアルコールなどの任意
の追加で）圧縮されて適切な形状（例えばペレット）にされる。
の範囲の温度で（例えば約１６時間）乾燥か焼される。か焼から生じる産物はケ
ークの形態にあり、必要に応じて細かい粉体を与えるように粉砕される。必要で
あれば、より適切な粉体を得るために粉砕とか焼が何回も繰返される。 続いて細かい粉体は（例えばでんぷんまたはポリビニルアルコールなどの任意
の追加で）圧縮されて適切な形状（例えばペレット）にされる。
【００２２】 圧縮に続き（例えば前記のか焼と同じ温度で、もしくはそれよりいく分高い温
度で約１６時間）焼成が行われる。
度で約１６時間）焼成が行われる。
【００２３】 粉体を望ましい形態に結合するのに役立つように、結合剤も多孔性を増すため
に焼成段階の間燃焼される。
に焼成段階の間燃焼される。
【００２４】 選択肢として、続くか焼のための粉体が適切な出発材料（例えばシュウ酸化金
属、酢酸化金属、硝酸化金属）の溶液（例えば水溶液）を噴霧乾燥することで調
整される。
属、酢酸化金属、硝酸化金属）の溶液（例えば水溶液）を噴霧乾燥することで調
整される。
【００２５】 電極は調製されたガス感知材料にいずれか適切なやり方で適用される。例えば
電極（例えば金電極）はスクリーン印刷あるいはスパッタリングにより適用され
る。
電極（例えば金電極）はスクリーン印刷あるいはスパッタリングにより適用され
る。
【００２６】 前記の開示でペレットを形成し電極を適用してセンサーを調製することの選択
肢として、この発明に基づくセンサーは何らかの適切なやり方で形成することが
できる。かくして、例えば平行板形状のものが第１電極（例えば金電極）を絶縁
基板（例えばスクリーン印刷またはスパッタリングによる）に適用し、少なくと
も第１電極の一部を（例えば蒸着で、例えば懸濁またはコロイド系からのスクリ
ーン印刷またはドクターブレードにより、また粘着性と機械的保全性を促進する
ために約４５０−９５０℃の範囲の温度で焼成することで）おおうガス感知材料
層を形成し、また（例えばスクリーン印刷またはスパッタリングで）ガス感知材
料層上に第２電極（例えば金電極）を形成することにより製作される。
肢として、この発明に基づくセンサーは何らかの適切なやり方で形成することが
できる。かくして、例えば平行板形状のものが第１電極（例えば金電極）を絶縁
基板（例えばスクリーン印刷またはスパッタリングによる）に適用し、少なくと
も第１電極の一部を（例えば蒸着で、例えば懸濁またはコロイド系からのスクリ
ーン印刷またはドクターブレードにより、また粘着性と機械的保全性を促進する
ために約４５０−９５０℃の範囲の温度で焼成することで）おおうガス感知材料
層を形成し、また（例えばスクリーン印刷またはスパッタリングで）ガス感知材
料層上に第２電極（例えば金電極）を形成することにより製作される。
【００２７】 第２電極は望ましくはセンサーがガス感知材料層に使用されるべきであるガス
またはガス混合物への接近を促進するために透過性のものである。
またはガス混合物への接近を促進するために透過性のものである。
【００２８】 更なる実施例により、共面の形状がこの発明に基づくセンサーの調製に使用さ
れる。
れる。
【００２９】 このような共面形状において、インターディジタル電極（例えば金電極）が絶
縁基板上で（例えばスクリーン印刷でまたはスパッタリングであるいは写真平版
とエッチングで）形成される。インターディジタル電極は続いて（例えば蒸着で
、例えば懸濁またはコロイド系からのスクリーン印刷またはドクターブレードに
より、また付着性を機械的保全性を促進するために約４５０−９００℃の範囲の
温度で焼成することで）ガス感知材料層でおおわれる。
縁基板上で（例えばスクリーン印刷でまたはスパッタリングであるいは写真平版
とエッチングで）形成される。インターディジタル電極は続いて（例えば蒸着で
、例えば懸濁またはコロイド系からのスクリーン印刷またはドクターブレードに
より、また付着性を機械的保全性を促進するために約４５０−９００℃の範囲の
温度で焼成することで）ガス感知材料層でおおわれる。
【００３０】 この発明により開示されるガス感知材料は一般式ＭＯ3-Xの酸化金属よりなり
、ここで式Ｍは主としてあるいは独占的にモリブデンである。酸化物はかくして
三酸化モリブデンＭｏＯ3から、熱処理により式ＭＯ3-XにおいてＸの値が約０．
３までの有限値で与えられるような還元によるか、もしくは不完全化学量相：Ｍ
Ｏ3-Xの構造を安定させるために6以下の主原子価の金属でモリブデンの小部分を
置換することで誘導される。
、ここで式Ｍは主としてあるいは独占的にモリブデンである。酸化物はかくして
三酸化モリブデンＭｏＯ3から、熱処理により式ＭＯ3-XにおいてＸの値が約０．
３までの有限値で与えられるような還元によるか、もしくは不完全化学量相：Ｍ
Ｏ3-Xの構造を安定させるために6以下の主原子価の金属でモリブデンの小部分を
置換することで誘導される。
【００３１】 一つの実施例では、不完全化学量相、ＭＯ3-Xは７％のタンタルを組み込むこ
とで安定化され、これは全化学量のＭＯ2.8を産む。6以下の安定原子価を持つ数
多くの遷移金属のいずれもこの発明の精神に基づく必要とされる構造を安定する
ことができた。但し、置換遷移金属イオンはこの構造に合致する適当なサイズの
半径を持つものであった。
とで安定化され、これは全化学量のＭＯ2.8を産む。6以下の安定原子価を持つ数
多くの遷移金属のいずれもこの発明の精神に基づく必要とされる構造を安定する
ことができた。但し、置換遷移金属イオンはこの構造に合致する適当なサイズの
半径を持つものであった。
【００３２】 この発明のこれらの更に他の目的と特徴は開示の中で明らかであり、それは前
記およびこれから記載する請求項、明細書および図面を含むものである。
記およびこれから記載する請求項、明細書および図面を含むものである。
【００３３】
図面で図1を引用し、ガス感知材料4と、ガス感知材料4と接触する金電極２と
３よりなるセンサー９を示す。ガス感知材料は（例えばアルミナの）基板で運ば
れる（図で示されていない）。
３よりなるセンサー９を示す。ガス感知材料は（例えばアルミナの）基板で運ば
れる（図で示されていない）。
【００３４】 導線５はガス感知材料４の抵抗およびまたはキャパシタンスおよびまたはイン
ピーダンスを測定するために電極２、３それぞれを電気測定手段６と接続するよ
うに配設される。
ピーダンスを測定するために電極２、３それぞれを電気測定手段６と接続するよ
うに配設される。
【００３５】 運転に際して、ガスまたはガス混合物はガス感知材料４と接触する。
【００３６】 抵抗およびまたはキャパシタンスおよびまたはインピーダンスは電気測定手段
６で測定される。抵抗およびまたはコンダクタンスおよびまたはキャパシタンス
およびまたはインピーダンスの変化を生じるガスまたはガス混合物の組成物での
変化は測定手段６で記録された抵抗およびまたはコンダクタンスおよびまたはキ
ャパシタンスおよびまたはインピーダンスの変化として観察される。
６で測定される。抵抗およびまたはコンダクタンスおよびまたはキャパシタンス
およびまたはインピーダンスの変化を生じるガスまたはガス混合物の組成物での
変化は測定手段６で記録された抵抗およびまたはコンダクタンスおよびまたはキ
ャパシタンスおよびまたはインピーダンスの変化として観察される。
【００３７】 図２を引用し、（平面図で）絶縁基板１（例えばアルミナ陶磁器製タイル）が
示されており、その上に第１電極（例えば金電極）、この発明に基づくガス感知
材料よりなるガス感知材料層４と第２電極３（例えば金電極）が形成される。
示されており、その上に第１電極（例えば金電極）、この発明に基づくガス感知
材料よりなるガス感知材料層４と第２電極３（例えば金電極）が形成される。
【００３８】 図２で示されるように、平行板センサー９は、第１電極２（例えば金電極）を
絶縁基板１に（例えばスクリーン印刷またはスパッタリングで）適用し、懸濁ま
たはコロイド系から蒸着で、例えばスクリーン印刷またはドクターブレードでガ
ス感知材料層４を形成し、また付着性と機械保全性を促進するために４５０−９
５０℃の範囲の温度で焼成し、ガス感知材料層４上に（例えばスクリーン印刷ま
たはスパッタリングで）第２電極３（例えば金電極）を形成することにより製作
される。
絶縁基板１に（例えばスクリーン印刷またはスパッタリングで）適用し、懸濁ま
たはコロイド系から蒸着で、例えばスクリーン印刷またはドクターブレードでガ
ス感知材料層４を形成し、また付着性と機械保全性を促進するために４５０−９
５０℃の範囲の温度で焼成し、ガス感知材料層４上に（例えばスクリーン印刷ま
たはスパッタリングで）第２電極３（例えば金電極）を形成することにより製作
される。
【００３９】 図２のセンサーの構築についての理解を容易にするために図３が参考になり、
ここでは第２電極３が形成されていない範囲で部分的に完成された図２で示され
る型の平行板センサー９が示される。図３はかくして絶縁基板１、第１電極２と
ガス感知材料層４を示し、またガス感知材料層４で覆われた第１電極２の部分が
第２電極３とほぼ同じ範囲の領域に延びていることも見られる。
ここでは第２電極３が形成されていない範囲で部分的に完成された図２で示され
る型の平行板センサー９が示される。図３はかくして絶縁基板１、第１電極２と
ガス感知材料層４を示し、またガス感知材料層４で覆われた第１電極２の部分が
第２電極３とほぼ同じ範囲の領域に延びていることも見られる。
【００４０】 運転に際して、第１電極２と第２電極３はガス感知材料層４の抵抗およびまた
はキャパシタンスおよびまたはインピーダンスを測定するために電気測定手段（
図示されていない）と接続され、センサーはガスまたはガス混合体と接触する。
抵抗およびまたはキャパシタンスおよびまたはインピータンスは電気測定手段に
より測定され、抵抗およびまたはキャパシタンスおよびまたはインピータンスの
変化を生じる。ガスまたはガス混合物の組成物の変化は電気測定手段により記録
された抵抗およびまたはキャパシタンスおよびまたはインピーダンスでの変化と
して観察される。
はキャパシタンスおよびまたはインピーダンスを測定するために電気測定手段（
図示されていない）と接続され、センサーはガスまたはガス混合体と接触する。
抵抗およびまたはキャパシタンスおよびまたはインピータンスは電気測定手段に
より測定され、抵抗およびまたはキャパシタンスおよびまたはインピータンスの
変化を生じる。ガスまたはガス混合物の組成物の変化は電気測定手段により記録
された抵抗およびまたはキャパシタンスおよびまたはインピーダンスでの変化と
して観察される。
【００４１】 図４を引用して、その上に電極２と３（例えばいずれも金電極）で形成される
絶縁基板１（例えばアルミナ陶磁器製タイル）、この発明に基づくガス感知材料
よりなるガス感知材料層４が（平面図で）示される。ガス感知材料層４でおおわ
れる第１電極２と第２電極３との部分がインターディジタル構造であることが図
４での点線の形状で示される線から見られる。
絶縁基板１（例えばアルミナ陶磁器製タイル）、この発明に基づくガス感知材料
よりなるガス感知材料層４が（平面図で）示される。ガス感知材料層４でおおわ
れる第１電極２と第２電極３との部分がインターディジタル構造であることが図
４での点線の形状で示される線から見られる。
【００４２】 第１電極２と第２電極３とはいずれかの適当な方法により絶縁基板１に配設さ
れる。例えば、図２と図３とを引用して前に記載された平行板センサーで電極２
と３を提供するために開示された方法が使用される。
れる。例えば、図２と図３とを引用して前に記載された平行板センサーで電極２
と３を提供するために開示された方法が使用される。
【００４３】 図４で示されるガス感知材料層４はいずれか適当な方法で調製される。例えば
、図２と図３でガス感知材料層４を調製するために開示された方法が使用される
。
、図２と図３でガス感知材料層４を調製するために開示された方法が使用される
。
【００４４】 図５は感度と時間から見たＭＯ3-Xのセンサーの応答を示すグラフである。こ
こでＭＯ3-XはＭｏＯ3をその融点以上の１０００℃までアルミナるつぼで１６時
間加熱し、かくして得られたダークブルー、紫色の材料を再粉砕して製造された
。センサーは金電極を持つ約２ｍｍ厚で１ｃｍ径の円筒多孔性ペレットの形状を
とり、ペレットと同軸で配列された外部管状炉で、大気の背景雰囲気で５００℃
で指示されたガス濃度で過熱された。
こでＭＯ3-XはＭｏＯ3をその融点以上の１０００℃までアルミナるつぼで１６時
間加熱し、かくして得られたダークブルー、紫色の材料を再粉砕して製造された
。センサーは金電極を持つ約２ｍｍ厚で１ｃｍ径の円筒多孔性ペレットの形状を
とり、ペレットと同軸で配列された外部管状炉で、大気の背景雰囲気で５００℃
で指示されたガス濃度で過熱された。
【００４５】 センサーが検出するガスは、必ずしもそれに限定されないが、水素、エチレン
、アンモニア、オゾン、プロパン、メタン、一酸化炭素、塩素、二酸化窒素、亜
硫酸ガスあるいは、硫化水素を含む。
、アンモニア、オゾン、プロパン、メタン、一酸化炭素、塩素、二酸化窒素、亜
硫酸ガスあるいは、硫化水素を含む。
【００４６】 図５は大気中のＭＯ3-Xセンサーのガス応答を示す。最初のピーク１１は１％
の一酸化炭素への応答である。第２のピーク１３は１％のメタンへの応答である
。
の一酸化炭素への応答である。第２のピーク１３は１％のメタンへの応答である
。
【００４７】 図６、７、８はそれぞれ硫化水素、水分に対するＭＯ0.93Ｔａ0.07Ｏ2.8の厚
膜センサーの応答である。ＭＯ3-Xは酸化物成分を８００℃で一緒に焼成するこ
とで製作されたＭＯ0.93Ｔａ0.07Ｏ2.8の厚膜であった。応答は感度で与えられ
、それは（Ｇ−Ｇｏ）／Ｇｏで定義され、ここでＧはガス中のコンダクタンスで
あり、Ｇｏは大気中のコンダクタンスである。
膜センサーの応答である。ＭＯ3-Xは酸化物成分を８００℃で一緒に焼成するこ
とで製作されたＭＯ0.93Ｔａ0.07Ｏ2.8の厚膜であった。応答は感度で与えられ
、それは（Ｇ−Ｇｏ）／Ｇｏで定義され、ここでＧはガス中のコンダクタンスで
あり、Ｇｏは大気中のコンダクタンスである。
【００４８】 図６は硫化水素５０ｐｐｍの５分パルスに対し大気中で２５０℃でのＭＯ3-X
センサーの感度によるガス応答のグラフである。
センサーの感度によるガス応答のグラフである。
【００４９】 図７はアンモニア５００ｐｐｍの５分パルスに対し大気中で２５０℃でのＭＯ 3-X センサーの感度によるガス応答のグラフである。
【００５０】 図８は湿式空気（室温で水の気泡管を通過させたもの）の１０分パルスに対す
る乾燥空気で２５０℃でのＭＯ3-Xセンサーの感度によるガス応答のグラフであ
る。
る乾燥空気で２５０℃でのＭＯ3-Xセンサーの感度によるガス応答のグラフであ
る。
【００５１】 この発明は特異的な実施例と関連して記載されてきたが、この発明の修飾と変
更は前記請求項に規定されるようにこの発明の範囲から離れることなく構築する
ことができる。
更は前記請求項に規定されるようにこの発明の範囲から離れることなく構築する
ことができる。
【図１】 この発明に基づくセンサーの一つの形態を示す図
【図２】 この発明に基づく平行板センサーを示す図
【図３】 この発明に基づく部分的に完成された平行板センサーを示す図
【図４】 この発明の基づく共面センサーの図
【図５】 感度（（Ｇ−Ｇｏ）／Ｇｏ）による応答を示すグラフ。ここでＧ
はガスのコンダクタンスでありＧｏは大気のコンダクタンスでありまたＭＯ3-X
のセンサーの時間で表される。
はガスのコンダクタンスでありＧｏは大気のコンダクタンスでありまたＭＯ3-X
のセンサーの時間で表される。
【図６】 大気中で５０ｐｐｍの硫化水素に対するＭＯ3-Xセンサーの感度
による応答を示すグラフ
による応答を示すグラフ
【図７】 大気中で５００ｐｐｍのアンモニアに対するＭＯ3-Xの感度によ
る応答を示すグラフ
る応答を示すグラフ
【図８】 乾燥空気中で１０分パルスした湿式空気に対するＭＯ3-Xセンサ
ーの感度による応答を示すグラフ
ーの感度による応答を示すグラフ
１ 絶縁基板 ２ 第１電極 ３ 第２電極 ４ ガス感知材料、ガス感知材料層 ５ 導線 ６ 電気測定手段 ９ センサー １１ 第１ピーク １３ 第２ピーク
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年８月１４日（２０００．８．１４）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正内容】
【発明の名称】 遷移金属酸化物ガスセンサー
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３６】 抵抗およびまたはキャパシタンスおよびまたはインピーダンスは電気測定手段
６で測定される。抵抗およびまたはコンダクタンスおよびまたはキャパシタンス
およびまたはインピーダンスの変化を生じるガスまたはガス混合物の組成物での
変化は測定手段６で記録された抵抗およびまたはコンダクタンスおよびまたはキ
ャパシタンスおよびまたはインピーダンスの変化として観察される。センサー９
は温度を感知するための温度感知手段１７と、センサーを加熱するための加熱手
段１５を含むことができる。
６で測定される。抵抗およびまたはコンダクタンスおよびまたはキャパシタンス
およびまたはインピーダンスの変化を生じるガスまたはガス混合物の組成物での
変化は測定手段６で記録された抵抗およびまたはコンダクタンスおよびまたはキ
ャパシタンスおよびまたはインピーダンスの変化として観察される。センサー９
は温度を感知するための温度感知手段１７と、センサーを加熱するための加熱手
段１５を含むことができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４６】 図５は大気中のＭＯ3-Xセンサーのガス応答を示す。最初のピーク１１は１％
の一酸化炭素への応答である。第２のピーク１３は１％のメタンへの応答である
。ｙ軸はセンサーの感度を示し、それは清浄大気でのコンダクタンス、Ｇｏと、
（大気プラス除去されるガス）でのコンダクタンス、Ｇの関数であり、以下の通
りである。 感度Ｓ＝（Ｇ−Ｇｏ）／Ｇｏ 感度の値は雰囲気の構成がｘ軸で示された時間で変化するにつれて変化する。
グラフは出発時点（時間ゼロ）でセンサーが大気中にあり、従って感度はゼロ
である。第１のガス（二酸化炭素）が（大気中で１％の濃度で）導入されるとす
ぐに、時間ゼロの直後に感度は７．０近くの値でピークに到達するまで上昇する
。雰囲気が（ｘ軸上約１０分で）清浄大気に戻ると、感度は低下し始め（１４分
で）も一度ゼロに達する。次いで第２のガス、メタンが同じく１％の濃度で導入
され、感度は約２．２の値でも一度新しいピークに上昇する。
の一酸化炭素への応答である。第２のピーク１３は１％のメタンへの応答である
。ｙ軸はセンサーの感度を示し、それは清浄大気でのコンダクタンス、Ｇｏと、
（大気プラス除去されるガス）でのコンダクタンス、Ｇの関数であり、以下の通
りである。 感度Ｓ＝（Ｇ−Ｇｏ）／Ｇｏ 感度の値は雰囲気の構成がｘ軸で示された時間で変化するにつれて変化する。
グラフは出発時点（時間ゼロ）でセンサーが大気中にあり、従って感度はゼロ
である。第１のガス（二酸化炭素）が（大気中で１％の濃度で）導入されるとす
ぐに、時間ゼロの直後に感度は７．０近くの値でピークに到達するまで上昇する
。雰囲気が（ｘ軸上約１０分で）清浄大気に戻ると、感度は低下し始め（１４分
で）も一度ゼロに達する。次いで第２のガス、メタンが同じく１％の濃度で導入
され、感度は約２．２の値でも一度新しいピークに上昇する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４８】 図６は硫化水素５０ｐｐｍの５分パルスに対し大気中で２５０℃でのＭＯ3-X
センサーの感度によるガス応答のグラフである。硫化水素が（３分で）導入され
ると、感度は上昇を開始しピークに到達することをグラフは示している。雰囲気
が大気に戻されると感度は低下する（８分）。
センサーの感度によるガス応答のグラフである。硫化水素が（３分で）導入され
ると、感度は上昇を開始しピークに到達することをグラフは示している。雰囲気
が大気に戻されると感度は低下する（８分）。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正内容】
【００４９】 図７はアンモニア５００ｐｐｍの５分パルスに対し大気中で２５０℃でのＭＯ 3-X センサーの感度によるガス応答のグラフである。アンモニアが（１分で）導
入されると、感度は上昇を開始しピークに到達することをグラフは示している。
雰囲気が大気に戻されると、感度は低下する（６分）。
入されると、感度は上昇を開始しピークに到達することをグラフは示している。
雰囲気が大気に戻されると、感度は低下する（６分）。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００５０】 図８は湿式空気（室温で水の気泡管を通過させたもの）の１０分パルスに対す
る乾燥空気で２５０℃でのＭＯ3-Xセンサーの感度によるガス応答のグラフであ
る。グラフは大気の雰囲気の飽和まで（２分）と水蒸気での終結（１２分）とを
示している。
る乾燥空気で２５０℃でのＭＯ3-Xセンサーの感度によるガス応答のグラフであ
る。グラフは大気の雰囲気の飽和まで（２分）と水蒸気での終結（１２分）とを
示している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G046 AA04 AA05 AA10 AA11 AA19 AA21 AA23 BA01 BA02 BA09 BB01 CA09 EA02 EA03 EA04 FB02 FE03 FE22 FE41 2G060 AA01 AB03 AB07 AB08 AB11 AB17 AB18 AE19 AF06 AF07 AF10 AG10 BB09 HC10
Claims (12)
- 【請求項１】 ガスあるいはガス混合物で使用される一つのセンサーであっ
て、ガス感知材料、ＭＯ3-Xを含み（以下に定義されるようにここでＭは主とし
てあるいは独占的にＭｏであり、またＭＯ3-Xは不完全化学量三酸化モリブデン
であり）、それがガスの存在下で材料の電気特性の増加あるいは減少の形での応
答を示すことを特徴とするセンサー。 - 【請求項２】 請求項１記載のセンサーであって、ここでガス感知材料が前
記ガス感知材料と連通された２個もしくはそれ以上の電極を配設されることを特
徴とするセンサー。 - 【請求項３】 請求項２記載のセンサーであって、ここで接触していること
により電極がガス感知材料と直接連通することを特徴とするセンサー。 - 【請求項４】 請求項１記載のセンサーであって、ここでセンサーが温度感
知手段を組み込むことを特徴とするセンサー。 - 【請求項５】 請求項１記載のセンサーであって、ここでセンサーが加熱手
段を含むことを特徴とするセンサー。 - 【請求項６】 ガスあるいはガス混合物内で測定を実施する一つの方法であ
って、ガスセンサーに式ＭＯ3-Xを持つガス感知材料を配設し、ここでＭは主と
してあるいは独占的にＭｏでありまたＭＯ3-Xは不完全化学量三酸化モリブデン
であり、センサーをガスあるいはガス混合物に接触しセンサーの電気応答を測定
し、以下に定義されるように、ガス感知材料はガスあるいはガス混合物の存在下
でその材料の電気特性の増加または減少の形で応答を示すことより成ることを特
徴とする方法。 - 【請求項７】 請求項６記載の方法であって、更にガス感知材料と連通する
２個もしくはそれ以上の電極より成り、ガス感知材料と電極を同じガスまたはガ
ス混合物と接触させることよりなることを特徴とする方法。 - 【請求項８】 請求項６記載の方法であって、更にガス感知材料に多孔を配
設しガスまたはガス混合物と接触する表面積を増加することよりなることを特徴
とする方法。 - 【請求項９】 請求項６記載の方法であって、ここで測定が更にセンサーの
抵抗を測定することよりなることを特徴とする方法。 - 【請求項１０】 請求項６記載の方法であって、ここで測定が更にセンサー
のキャパシタンスを測定することよりなることを特徴とする方法。 - 【請求項１１】 請求項６記載の方法であって、ここで測定が更にセンサー
の電気インピーダンスを測定することよりなることを特徴とする方法。 - 【請求項１２】 請求項６記載の方法であって、さらに水素、エチレン、ア
ンモニア、プロパン、メタン、一酸化炭素、あるいは硫化水素などのセンサーで
の検出よりなることを特徴とする方法。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| US09/132,216 | 1998-08-11 | ||
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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| EP (1) | EP1112486A4 (ja) |
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| AU (1) | AU754052B2 (ja) |
| CA (1) | CA2340216A1 (ja) |
| WO (1) | WO2000009995A1 (ja) |
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- 1999-08-10 AU AU55511/99A patent/AU754052B2/en not_active Ceased
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