JP2013145137A - ガスセンサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】このガスセンサ1では、従来技術のような光吸収経路を必要としないので、その分、小型化を図ることができ、また、イオン液体ILにてガスを吸収し、かつガスを吸収することにより変化するイオン液体ILの誘電率を、金属層7での表面プラズモン共鳴現象により生じる光強度変化によって測定することができ、かくして、光強度の変化を基にガスを検出できる新規な構成でなるガスセンサ1を実現できる。
【選択図】図1
Description
そこで、本発明は以上の点を考慮してなされたもので、小型化を図りつつ、新規な構成によりガスの検出を行え得るガスセンサを提案することを目的とする。
図1において、1は本発明によるガスセンサを示し、このガスセンサ1は、例えばCO2を検出対象として検出し得るようになされている。実際上、ガスセンサ1は、図示しない光源からの入射光L1が入射されるプリズム6を有し、プリズム6に入射された入射光L1の照射範囲に金属層7を備えており、この金属層7の表面7a上にイオン液体ILが設けられた構成を有する。
Nylon66、P[VBBI][BF4]、P[MABI][BF4]、P[VBBI][Tf2N]、P[VBTMA][BF4]、P[MATMA][BF4]等からなり、検出対象となるガスの種類に応じて当該ガスを吸収可能なイオン液体が適宜選定され得る。
Nylon66、P[VBBI][BF4]、P[MABI][BF4]、P[VBBI][Tf2N]、P[VBTMA][BF4]、P[MATMA][BF4]等をイオン液体ILとして用いる。また、NH2を検出可能なガスセンサ1とする場合には、NH2が吸収可能な[EMIM][BF4] など、水を吸収するイオン液体全般をイオン液体ILとして用いる。なお、このイオン液体ILには、例えばPEI(ポリエチレンイミン)を添加してもよい。
次に本発明のガスセンサ1の製造方法について説明する。ここでは、枠体の製造方法について説明した後、この枠体を用いたガスセンサの製造方法について順に説明する。先ず初めに、図5に示すように、天板部3bとなる厚さ250[μm]のシリコン基板12を用意し、図6に示すように、650[μm]の間隔で縦横500[μm]の貫通孔13aを有したレジスト層13を、当該シリコン基板12の一面に形成する。また、これとは別に、スピンコート及びパターニングにより、例えば厚さ30[μm]のレジスト部材(日本化薬(株)製KMPR-1035)によってシリコン基板12の他面に壁部3aを形成する。
次に各種検証試験について説明する。ここでは、上述した製造方法に従って、図14に示すように、金属層7がほぼ水平に保たれて、10[mm]×10[mm]の枠体3内に10[μl]のイオン液体ILを保持させつつ、枠体3の500[μm]×500[μm]の貫通孔10から外部にイオン液体ILを露出させたガスセンサ1を製造した。なお、このガスセンサ1における枠体3の外部への開口率は60[%]とした。
以上の構成において、このガスセンサ1では、光源から入射される入射光L1の照射範囲に金属層7を備えたプリズム6を有し、このプリズム6の金属層7にて入射光L1の経路を変えて入射光L1を出射光L2として出射する。また、このガスセンサ1では、金属層7の表面7a上に検出対象であるガスを吸収可能なイオン液体ILを設け、このイオン液体ILがガスを吸収することによりイオン液体ILの誘電率が変化し、この誘電率の変化に応じて金属層7で生じる表面プラズモン共鳴現象により出射光L2の光強度が変化する。これによりガスセンサ1では、出射光L2の光強度変化を測定し、この出射光L2の光強度の変化の傾向に基づいて外気中のガスを検出することができる。
なお、本発明は、本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能であり、上述した実施の形態においては、保持手段として、天板部3bに複数の貫通孔10が穿設され、天板部3bと壁部3aとでイオン液体ILを囲んで金属層7に保持させる枠体3を適用した場合について述べたが、本発明はこれに限らず、パリレン等のようにガスを通過可能な材質からなり、金属層7上に滴下された半球状のイオン液体ILの表面全体を覆って金属層7に保持させる被覆膜を適用してもよい。
3 枠体(保持手段)
6 プリズム
7 金属層
IL イオン液体(ガス吸収液体)
53 被覆膜(保持手段)
Claims (5)
- 検出対象となるガスを検出するガスセンサであって、
光源から入射される入射光の照射範囲に金属層を有し、前記金属層にて前記入射光の経路を変えて該入射光を出射光として出射するプリズムと、
前記金属層の表面に設けられ、前記ガスを吸収可能なガス吸収液体とを備え、
前記ガス吸収液体が前記ガスを吸収することにより該ガス吸収液体の誘電率が変化し、前記誘電率の変化に応じて前記金属層で生じる表面プラズモン共鳴現象による前記出射光の光強度変化を基に前記ガスを検出する
ことを特徴とするガスセンサ。 - 前記ガス吸収液体が前記ガスを吸収した際、前記表面プラズモン共鳴現象により生じるディップ角の変化量を基に前記ガスを検出する
ことを特徴とする請求項1記載のガスセンサ。 - 前記ガス吸収液体が前記ガスを吸収した際、前記表面プラズモン共鳴現象により生じる反射強度の変化量を基に前記ガスを検出する
ことを特徴とする請求項1記載のガスセンサ。 - 前記ガス吸収液体を覆い、該ガス吸収液体を前記金属層上に保持させる保持手段が設けられている
ことを特徴とする請求項1〜3のうちいずれか1項記載のガスセンサ。 - 前記ガス吸収液体がイオン液体である
ことを特徴とする請求項1〜4のうちいずれか1項記載のガスセンサ。
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