JP2653090B2 - ガス検知素子、光学式ガスセンサおよびガス検知方法 - Google Patents
ガス検知素子、光学式ガスセンサおよびガス検知方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、有機色素分子を感ガス体として用いたガス
検知素子、そのガス検知素子を具備する光学式ガスセン
サ、および被検知ガスの検出方法に関する。
検知素子、そのガス検知素子を具備する光学式ガスセン
サ、および被検知ガスの検出方法に関する。
従来の技術 従来のガスセンサは、接触燃焼式又は半導体式のもの
が主流を占めていた。近年、オプロロード等、光を利用
したガスセンサが提案され、幾つかの応用例も出現して
いる（特開昭62−35246号公報参照）。更にまた、ある
種の有機色素分子は、酸化性又は還元性ガスとの間で、
ある程度選択性をもって相互作用し、電気又は光学特性
が変化することが知られており、例えばフタロシアニン
の電気特性変化を利用してNOX、SOXガスセンサに応用す
ることも提案されている。
が主流を占めていた。近年、オプロロード等、光を利用
したガスセンサが提案され、幾つかの応用例も出現して
いる（特開昭62−35246号公報参照）。更にまた、ある
種の有機色素分子は、酸化性又は還元性ガスとの間で、
ある程度選択性をもって相互作用し、電気又は光学特性
が変化することが知られており、例えばフタロシアニン
の電気特性変化を利用してNOX、SOXガスセンサに応用す
ることも提案されている。
発明が解決しようとする課題 ところで、オプロロード等、光を利用したガスセンサ
は、感ガス部が複雑であったり、光源として大型のレー
ザを必要としたり、或いは受光部に光電子倍増管を使用
したりして、簡単なものではなかった。また、有機色素
分子を用いる場合についても、簡単な手段で繰り返しガ
ス検知のできる安定なセンサは、未だ実用的なものとし
ては知られていない。
は、感ガス部が複雑であったり、光源として大型のレー
ザを必要としたり、或いは受光部に光電子倍増管を使用
したりして、簡単なものではなかった。また、有機色素
分子を用いる場合についても、簡単な手段で繰り返しガ
ス検知のできる安定なセンサは、未だ実用的なものとし
ては知られていない。
本発明は、この様な事情の下になされたものである。
本発明の目的は、感度がよく、応答速度が速く、広い
濃度範囲で繰り返し使用可能ながガス検知素子を提供す
ることにある。
濃度範囲で繰り返し使用可能ながガス検知素子を提供す
ることにある。
本発明の他の目的は、製造、測定両面において簡易で
あり、かつ種々の条件に対し、安全性と安定性を兼ね備
えたガスセンサを提供することにある。
あり、かつ種々の条件に対し、安全性と安定性を兼ね備
えたガスセンサを提供することにある。
本発明の更に他の目的は、被検知ガスを、安全かつ簡
易に検知する検知方法を提供することにある。
易に検知する検知方法を提供することにある。
課題を解決するための手段 本発明のガス検知素子は、支持体上に、下記一般式
（Ｉ）で表わされるスクエアリリウム色素分子を含む薄
膜を設けてなることを特徴とする。
（Ｉ）で表わされるスクエアリリウム色素分子を含む薄
膜を設けてなることを特徴とする。
［式中、ＹおよびＸは、下記（１）ないし（12）から選
択された発色団を示す。
択された発色団を示す。
｛式中、R1及びR2は、同一または異なるものであって、
それぞれ水素原子、CnH2n+1、CnH2nOH、CnH2n-1、CnH
2n-3（但し、ｎは１〜20）、塩素原子、弗素原子又は臭
素原子を示し、R3は水素原子、水酸基、CnH2n+1（但し
ｎは１〜20）、メトキシ基、弗素原子、塩素原子又は臭
素原子を示し、R4は水素原子、水酸基、CnH2n+1（但し
ｎは１〜20）、メトキシ基を示し、ＺはＣ（CH3）２、
Ｏ、Ｓ又はSeを示す。｝］ 本発明の光学式ガスセンサは、発光素子、受光素子及
びガス検知素子を具備し、そしてそのガス検知素子が、
上記一般式（Ｉ）で表わされるスクエアリリウム色素分
子を含む薄膜を設けてなり、発光素子から受光素子に至
る光経路に配置してなることを特徴とする。
それぞれ水素原子、CnH2n+1、CnH2nOH、CnH2n-1、CnH
2n-3（但し、ｎは１〜20）、塩素原子、弗素原子又は臭
素原子を示し、R3は水素原子、水酸基、CnH2n+1（但し
ｎは１〜20）、メトキシ基、弗素原子、塩素原子又は臭
素原子を示し、R4は水素原子、水酸基、CnH2n+1（但し
ｎは１〜20）、メトキシ基を示し、ＺはＣ（CH3）２、
Ｏ、Ｓ又はSeを示す。｝］ 本発明の光学式ガスセンサは、発光素子、受光素子及
びガス検知素子を具備し、そしてそのガス検知素子が、
上記一般式（Ｉ）で表わされるスクエアリリウム色素分
子を含む薄膜を設けてなり、発光素子から受光素子に至
る光経路に配置してなることを特徴とする。
また、本発明の被検知ガスの検出方法は、発光素子か
ら受光素子に至る光経路に被検知ガスを存在させ、該光
経路に上記ガス検知素子を配置し、該ガス検知素子と被
検知ガスとの接触により生じる薄膜の可逆的な色変化又
は螢光強度変化を測定し、該被検知ガスを検出すること
を特徴とする。
ら受光素子に至る光経路に被検知ガスを存在させ、該光
経路に上記ガス検知素子を配置し、該ガス検知素子と被
検知ガスとの接触により生じる薄膜の可逆的な色変化又
は螢光強度変化を測定し、該被検知ガスを検出すること
を特徴とする。
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のガス検知素子は、支持体上に上記一般式
（Ｉ）で表わされるスクエアリリウム色素分子を含む薄
膜を形成させることによって製造されるが、その薄膜形
成方法としては、種々の成膜方法が利用可能である。例
えばロールコート法、スピンコート法、スプレーコート
法或いはラングミュア−ブロジェット（Langmuir−Blod
gett）法（LB法という）等の湿式法や、OMBE、クラスタ
オンビーム法を含む真空蒸着法などの乾式法が利用でき
る。
（Ｉ）で表わされるスクエアリリウム色素分子を含む薄
膜を形成させることによって製造されるが、その薄膜形
成方法としては、種々の成膜方法が利用可能である。例
えばロールコート法、スピンコート法、スプレーコート
法或いはラングミュア−ブロジェット（Langmuir−Blod
gett）法（LB法という）等の湿式法や、OMBE、クラスタ
オンビーム法を含む真空蒸着法などの乾式法が利用でき
る。
使用される支持体としては、ガラス、石英、高分子フ
ィルムなどの透光性のもの、金属或いは金属コートした
鏡面性のもの、及び白色のセラミックや紙等があげられ
る。これら支持体の形状は、板状のものでもファイバー
状のものでもよい。
ィルムなどの透光性のもの、金属或いは金属コートした
鏡面性のもの、及び白色のセラミックや紙等があげられ
る。これら支持体の形状は、板状のものでもファイバー
状のものでもよい。
支持体上に形成される薄膜は、上記一般式（Ｉ）で表
わされるスクエアリリウム色素分子単独から成るもので
もよいし、或は、適当な材料との混合物からなるもので
もよい。混合物からなる場合として、樹脂中に分散され
た状態があげられるが、樹脂としては、公知の樹脂なら
ばいずれのものでも使用可能である。例えば、ポリエス
テル、ポリメチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポ
リビニルアルコール、ポリスチレン、ポリウレタンなど
があげられる。また、薄膜がLB法で形成される場合に
は、アラキン酸、ステアリン酸、アラキン酸メチルエス
テル、ステアリン酸メチルエステル、ステアリルアミ
ン、オクタデカン、ヘキサデカン、オクタデカノール、
ヘキサデカノールや、種々の燐脂質等が使用できる。
わされるスクエアリリウム色素分子単独から成るもので
もよいし、或は、適当な材料との混合物からなるもので
もよい。混合物からなる場合として、樹脂中に分散され
た状態があげられるが、樹脂としては、公知の樹脂なら
ばいずれのものでも使用可能である。例えば、ポリエス
テル、ポリメチルメタクリレート、ポリ酢酸ビニル、ポ
リビニルアルコール、ポリスチレン、ポリウレタンなど
があげられる。また、薄膜がLB法で形成される場合に
は、アラキン酸、ステアリン酸、アラキン酸メチルエス
テル、ステアリン酸メチルエステル、ステアリルアミ
ン、オクタデカン、ヘキサデカン、オクタデカノール、
ヘキサデカノールや、種々の燐脂質等が使用できる。
一般式（Ｉ）で示されるスクエアリリウム化合物の具
体例としては、次のものがあげられる。
体例としては、次のものがあげられる。
本発明において、上記のスクアリリウム色素を用いて
ガス検知素子を作成する場合、成膜方法によって色素の
会合状態を制御し、特性を変えることができるため、多
様性のある構成のものを得ることが可能である。
ガス検知素子を作成する場合、成膜方法によって色素の
会合状態を制御し、特性を変えることができるため、多
様性のある構成のものを得ることが可能である。
作用 本発明における、上記一般式（Ｉ）で示されるスクエ
アリリウム色素分子を含む薄膜は、被検知ガス、例えば
NOX、SOX、Cl2、O3、NH3等の存在により、後記第２図に
示すごとく、吸収スペクトルの波長が可逆的に変化し、
また、後記第３図に示すごとく、螢光強度が可逆的に変
化する。したがって、薄膜の色又は発生する螢光強度の
変化を測定すれば、被検知ガスを検知することができ
る。
アリリウム色素分子を含む薄膜は、被検知ガス、例えば
NOX、SOX、Cl2、O3、NH3等の存在により、後記第２図に
示すごとく、吸収スペクトルの波長が可逆的に変化し、
また、後記第３図に示すごとく、螢光強度が可逆的に変
化する。したがって、薄膜の色又は発生する螢光強度の
変化を測定すれば、被検知ガスを検知することができ
る。
実施例 第１図は、本発明のガス検知素子を使用した光学式ガ
スセンサの一実施例であって、透過光の吸収波長変化に
よりガスを検知する場合を示す。図中、10はガス検知素
子であり、支持体13上に、本発明における上記一般式
（Ｉ）で示される化合物を含む薄膜12が形成されてい
る。11は発光素子であり、例えばLEDが使用される。14
は受光素子であり、例えばホトダイオードが利用され
る。この光学式ガスセンサにおいては、ガス検知素子10
は、発光素子から受光素子に至る光が透過する位置に配
置されており、したがって光の透過が十分行われるよう
に構成されていなければならない。
スセンサの一実施例であって、透過光の吸収波長変化に
よりガスを検知する場合を示す。図中、10はガス検知素
子であり、支持体13上に、本発明における上記一般式
（Ｉ）で示される化合物を含む薄膜12が形成されてい
る。11は発光素子であり、例えばLEDが使用される。14
は受光素子であり、例えばホトダイオードが利用され
る。この光学式ガスセンサにおいては、ガス検知素子10
は、発光素子から受光素子に至る光が透過する位置に配
置されており、したがって光の透過が十分行われるよう
に構成されていなければならない。
また、本発明のガスセンサの他の態様としては、ガス
検知素子10は、発送素子からの出射光を反射して、受光
素子に入射させ得る位置に配置し、いわゆる反射型検知
を行うこともできる。
検知素子10は、発送素子からの出射光を反射して、受光
素子に入射させ得る位置に配置し、いわゆる反射型検知
を行うこともできる。
この光学式ガスセンサにおいて、発光素子11より発射
される光は、ガス検知素子10を透過する際に、感ガス素
子の色変化に応じて強度が変化して、受光素子14に入射
される。この強度の変化を、受光素子で電気信号に変換
し、適当な検出手段によって測定してガスの検知が行わ
れる。
される光は、ガス検知素子10を透過する際に、感ガス素
子の色変化に応じて強度が変化して、受光素子14に入射
される。この強度の変化を、受光素子で電気信号に変換
し、適当な検出手段によって測定してガスの検知が行わ
れる。
第４図（ａ）及び（ｂ）は、それそれ本発明のガス検
知素子を使用した光学式ガスセンサの他の一実施例であ
って、蛍光強度の変化によりガスを検知する場合を示
す。図中、41は光源であり、例えば、He−Neレーザー、
半導体レーザーなどの光源が使用される。46は受光素子
であり、例えば、ホトダイオードなどが利用される。ま
た、40は、ガス検知素子であって、支持体43上に、本発
明における上記一般式（Ｉ）で示される化合物を含む薄
膜42が形成されている。47及び48は光ファイバー、44は
フィルター、45は回折格子である。
知素子を使用した光学式ガスセンサの他の一実施例であ
って、蛍光強度の変化によりガスを検知する場合を示
す。図中、41は光源であり、例えば、He−Neレーザー、
半導体レーザーなどの光源が使用される。46は受光素子
であり、例えば、ホトダイオードなどが利用される。ま
た、40は、ガス検知素子であって、支持体43上に、本発
明における上記一般式（Ｉ）で示される化合物を含む薄
膜42が形成されている。47及び48は光ファイバー、44は
フィルター、45は回折格子である。
この光学式ガスセンサにおいて、発光素子41からの光
は、光ファイバー47を通ってガス検知素子40に達する。
ガス検知素子の薄膜で発光した蛍光は、光ファイバー48
によって受光素子46に至り、受光素子で電気信号に変換
した後、適当な手段によって蛍光強度を計測し、被検知
ガスが検知される。
は、光ファイバー47を通ってガス検知素子40に達する。
ガス検知素子の薄膜で発光した蛍光は、光ファイバー48
によって受光素子46に至り、受光素子で電気信号に変換
した後、適当な手段によって蛍光強度を計測し、被検知
ガスが検知される。
尚、上記の場合、支持体として、光ファイバーのコア
だけを残したものを用い、その上に薄膜を形成して光フ
ァイバーと一体にガス検知素子を構成し、エバネッセン
ト光による螢光を利用するように構成してもよい。
だけを残したものを用い、その上に薄膜を形成して光フ
ァイバーと一体にガス検知素子を構成し、エバネッセン
ト光による螢光を利用するように構成してもよい。
以下、更に詳細な実施例によって本発明を説明する。
実施例１ 例示化合物（Ｉ−１）とアラキン酸（C19H39COOH）と
をモル比1:1の割合でクロロホルム中に溶解し、約８×1
0-4Mの濃度の溶液を調製した。この溶液を用いLB膜作成
法によって成膜した。即ち、約200μを水面上に展開
し、ガラス基板を、気水界面を上下させることにより、
ガラス基板上に感ガス体薄膜を形成してガス検知素子を
得た。形成された薄膜は、770nm付近に強いＪ会合体の
吸収ピークを有していた。その吸収スペクトルを第１図
に21として示す。
をモル比1:1の割合でクロロホルム中に溶解し、約８×1
0-4Mの濃度の溶液を調製した。この溶液を用いLB膜作成
法によって成膜した。即ち、約200μを水面上に展開
し、ガラス基板を、気水界面を上下させることにより、
ガラス基板上に感ガス体薄膜を形成してガス検知素子を
得た。形成された薄膜は、770nm付近に強いＪ会合体の
吸収ピークを有していた。その吸収スペクトルを第１図
に21として示す。
累積層数１〜100層の薄膜を形成したガス検知素子を
用い、NOX濃度10〜500ppmの空気と、通常の空気に交互
にさらしたところ、第２図に示されるように可逆的スペ
クトル変化が得られた。即ち、通常の空気中では670nm
に吸収ピークがあるが、NOX雰囲気では520nmに吸収ピー
クが変化し、この変化は可逆的であった。なお第１図
中、22は通常の空気にさらした場合の吸収スペクトル、
23はNOX10〜500ppmの空気にさらした場合の吸収スペク
トルである。
用い、NOX濃度10〜500ppmの空気と、通常の空気に交互
にさらしたところ、第２図に示されるように可逆的スペ
クトル変化が得られた。即ち、通常の空気中では670nm
に吸収ピークがあるが、NOX雰囲気では520nmに吸収ピー
クが変化し、この変化は可逆的であった。なお第１図
中、22は通常の空気にさらした場合の吸収スペクトル、
23はNOX10〜500ppmの空気にさらした場合の吸収スペク
トルである。
この場合、NOXの濃度が高い程、応答速度が速く、NOX
雰囲気中での色変化の方が、空気中での色の戻りよりも
速かった。また、薄膜の厚みが薄いほど色変化速度の速
いものとなった。
雰囲気中での色変化の方が、空気中での色の戻りよりも
速かった。また、薄膜の厚みが薄いほど色変化速度の速
いものとなった。
累積層数５層のガス検知素子について色変化速度を調
べたところ、NOX濃度20ppmの雰囲気においては約２秒で
色変化が起こり、空気中では１分で戻った。
べたところ、NOX濃度20ppmの雰囲気においては約２秒で
色変化が起こり、空気中では１分で戻った。
累積層数19層のガス検知素子について、発光素子とし
て660nmの発光ダイオードを用い、受光素子として可視
領域に感度のあるホトダイオードを用いて、第１図に示
す方式の光学式ガスセンサーによって出力変化を測定し
たところ、NOX濃度20ppmの雰囲気中では空気中の約２倍
の出力が得られ、そして、出力は、NOX雰囲気中では、
約５秒で、また、空気中では約３分で一定になった。
て660nmの発光ダイオードを用い、受光素子として可視
領域に感度のあるホトダイオードを用いて、第１図に示
す方式の光学式ガスセンサーによって出力変化を測定し
たところ、NOX濃度20ppmの雰囲気中では空気中の約２倍
の出力が得られ、そして、出力は、NOX雰囲気中では、
約５秒で、また、空気中では約３分で一定になった。
また、NOX濃度10ppm以下の雰囲気中ではガス検知素子
の吸収スペクトル変化はまったくみられず、770nmに吸
収ピークを有するＪ会合体の吸収を維持した。
の吸収スペクトル変化はまったくみられず、770nmに吸
収ピークを有するＪ会合体の吸収を維持した。
実施例２ 実施例１におけると同様にして累積層数45層のガス検
知素子を作成した。632.8nmに発振波長を持つHe−Neレ
ーザーを光源として用い、このガス検知素子を、NOX濃
度2ppmの雰囲気に20秒間さらして蛍光スペクトルを測定
したところ、第３図に示される結果が得られた。第３図
中、31はNOX雰囲気に置く前の蛍光スペクトル、32はNOX
雰囲気に置いた直後（20秒間さらした後）の蛍光スペク
トル、33は1.5分経過後の蛍光スペクトル、34は９分経
過後の蛍光スペクトル、35は18分経過後の蛍光スペクト
ルである。
知素子を作成した。632.8nmに発振波長を持つHe−Neレ
ーザーを光源として用い、このガス検知素子を、NOX濃
度2ppmの雰囲気に20秒間さらして蛍光スペクトルを測定
したところ、第３図に示される結果が得られた。第３図
中、31はNOX雰囲気に置く前の蛍光スペクトル、32はNOX
雰囲気に置いた直後（20秒間さらした後）の蛍光スペク
トル、33は1.5分経過後の蛍光スペクトル、34は９分経
過後の蛍光スペクトル、35は18分経過後の蛍光スペクト
ルである。
上記ガス検知素子を、NOX濃度0.05〜23ppmの雰囲気と
空気に交互にさらしたところ、明確な可逆的蛍光強度の
変化がみられた。
空気に交互にさらしたところ、明確な可逆的蛍光強度の
変化がみられた。
上記ガス検知素子を第４図に示す光学的ガスセンサー
に適用した。632.8nmに発振波長を持つHe−Neレーザー
を照射し、回折格子とホトダイオードを用いて777nm±1
nmの波長の信号だけを測定した。この光学的ガスセンサ
ーをNOX濃度2ppmの雰囲気に20秒間さらした時の蛍光強
度変化を第５図に示す。
に適用した。632.8nmに発振波長を持つHe−Neレーザー
を照射し、回折格子とホトダイオードを用いて777nm±1
nmの波長の信号だけを測定した。この光学的ガスセンサ
ーをNOX濃度2ppmの雰囲気に20秒間さらした時の蛍光強
度変化を第５図に示す。
また、上記ガス検知素子を用いて0.05〜2ppmのNOX濃
度に対する蛍光強度の関係を調査したところ、上記範囲
のNOX濃度と蛍光強度の変化量との間に正の相関関係が
みられ、上記光学式ガスセンサー定量性があることが確
認できた。また、750nmの半導体レーザを光源とし、受
光部に干渉フィルターを併用してガス検知を行った場合
も、上記と同様な結果が得られた。
度に対する蛍光強度の関係を調査したところ、上記範囲
のNOX濃度と蛍光強度の変化量との間に正の相関関係が
みられ、上記光学式ガスセンサー定量性があることが確
認できた。また、750nmの半導体レーザを光源とし、受
光部に干渉フィルターを併用してガス検知を行った場合
も、上記と同様な結果が得られた。
上記ガス検知素子を用いた光学式ガスセンサの光源と
しては、600〜760nmの範囲の波長のものが使用可能であ
ることが分かった。
しては、600〜760nmの範囲の波長のものが使用可能であ
ることが分かった。
実施例３ ガス検知材料であるスクエアリリウム化合物として例
示化合物Ｉ−２を用い、ガラス基板上に上記化合物の結
晶粉末を擦り込んで薄膜を形成し、ガス検知素子を得
た。
示化合物Ｉ−２を用い、ガラス基板上に上記化合物の結
晶粉末を擦り込んで薄膜を形成し、ガス検知素子を得
た。
このガス検知素子の吸収スペクトルはややなだらか
で、蛍光スペクトルは弱くなったが、実施例１とほぼ同
様な結果が得られた。
で、蛍光スペクトルは弱くなったが、実施例１とほぼ同
様な結果が得られた。
実施例４ ガス検知材料であるスクエアリリウム化合物として例
示化合物Ｉ−２を用い、ｎ−プロピルアミン中に約10重
量％の濃度に溶解した溶液をガラス基板上に塗布し、乾
燥して薄膜を形成し、ガス検知素子を得た。実施例１に
おけると同様にしてガス検知能の評価を行ったところ、
SN比は約1/2に落ちてしまったが、同様の結果が得られ
た。
示化合物Ｉ−２を用い、ｎ−プロピルアミン中に約10重
量％の濃度に溶解した溶液をガラス基板上に塗布し、乾
燥して薄膜を形成し、ガス検知素子を得た。実施例１に
おけると同様にしてガス検知能の評価を行ったところ、
SN比は約1/2に落ちてしまったが、同様の結果が得られ
た。
発明の効果 上記したように、本発明によれば、安定な有機色素分
子であるスクエアリリウム色素分子の薄膜をガス検知材
料として用いているから、被検知ガスとの相互作用によ
る可逆的な物理的、化学的変化を利用して、簡単にガス
検知を行うことができる。また、それら可逆的な物理
的、化学的変化を利用して、被検知ガスを低量的に検出
することもできる。
子であるスクエアリリウム色素分子の薄膜をガス検知材
料として用いているから、被検知ガスとの相互作用によ
る可逆的な物理的、化学的変化を利用して、簡単にガス
検知を行うことができる。また、それら可逆的な物理
的、化学的変化を利用して、被検知ガスを低量的に検出
することもできる。
本発明のガス検知素子は、光学感度、安定性、応答速
度に優れ、広い濃度範囲で使用可能である。また、製作
も容易で、コスト面、対環境面でも有利であるので、非
常に広範な応用が可能である。更に、光を利用するもの
であるから、電気的、磁気的および化学的妨害に対して
抵抗性を有している。
度に優れ、広い濃度範囲で使用可能である。また、製作
も容易で、コスト面、対環境面でも有利であるので、非
常に広範な応用が可能である。更に、光を利用するもの
であるから、電気的、磁気的および化学的妨害に対して
抵抗性を有している。
また、本発明のガス検知素子は、NOXのみならず、S
OX、Cl2、O3等の酸化性ガス、NH3等の還元性ガス等の検
出にも使用することがきる。更に又、本発明のガス検知
素子における上記薄膜は、色変化に伴って電気特性など
も変化するから、本発明のガス検知素子は、従来の電気
的なガスセンサの感ガス素子としても使用可能である。
OX、Cl2、O3等の酸化性ガス、NH3等の還元性ガス等の検
出にも使用することがきる。更に又、本発明のガス検知
素子における上記薄膜は、色変化に伴って電気特性など
も変化するから、本発明のガス検知素子は、従来の電気
的なガスセンサの感ガス素子としても使用可能である。
また、本発明において使用するスクアリリウム色素は
長波長に吸収を有するため、本発明においては、光源と
してLEDや半導体レーザーを、また、受光素子としてホ
トダイオードを利用することができる。したがって、上
記ガス検知素子を用いた本発明の光学式ガスセンサは、
小型化、低コスト化および信頼性の点で有利なものであ
る。
長波長に吸収を有するため、本発明においては、光源と
してLEDや半導体レーザーを、また、受光素子としてホ
トダイオードを利用することができる。したがって、上
記ガス検知素子を用いた本発明の光学式ガスセンサは、
小型化、低コスト化および信頼性の点で有利なものであ
る。
第１図は本発明のガス検知素子を使用した光学式ガスセ
ンサの構成図、第２図は実施例１のガス検知素子の吸収
スペクトルを示しグラフ、第３図は実施例２のガス検知
素子の螢光スペクトルを示すグラフ、第４図（ａ）及び
（ｂ）はそれぞれ本発明の光学式ガスセンサの他の実施
例の構成図、第５図は実施例２のガス検知素子の示す螢
光強度の経時変化を示すグラフである。 10……ガス検知素子、11……発光素子、12……薄膜、13
……支持体、14……受光素子、40……ガス検知素子、41
……光源、42……薄膜、43……支持体、44……フィルタ
ー、45……回折格子、46……受光素子、47及び48……光
ファイバー。
ンサの構成図、第２図は実施例１のガス検知素子の吸収
スペクトルを示しグラフ、第３図は実施例２のガス検知
素子の螢光スペクトルを示すグラフ、第４図（ａ）及び
（ｂ）はそれぞれ本発明の光学式ガスセンサの他の実施
例の構成図、第５図は実施例２のガス検知素子の示す螢
光強度の経時変化を示すグラフである。 10……ガス検知素子、11……発光素子、12……薄膜、13
……支持体、14……受光素子、40……ガス検知素子、41
……光源、42……薄膜、43……支持体、44……フィルタ
ー、45……回折格子、46……受光素子、47及び48……光
ファイバー。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 朗 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社海老名事業所内 (72)発明者 夫 龍淳 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社海老名事業所内
Claims (4)
- 【請求項１】支持体上に、下記一般式（Ｉ）で表わされ
るスクエアリリウム色素分子を含む薄膜を設けてなるこ
とを特徴とするガス検知素子。 ［式中、ＹおよびＸは、下記（１）ないし（12）から選
択された発色団を示す。 ｛式中、R1及びR2は、同一または異なるものであって、
それぞれ水素原子、CnH2n+1、CnH2nOH、CnH2n-1、CnH
2n-3（但し、ｎは１〜20）、塩素原子、弗素原子又は臭
素原子を示し、R3は水素原子、水酸基、CnH2n+1（但し
ｎは１〜20）、メトキシ基、弗素原子、塩素原子又は臭
素原子を示し、R4は水素原子、水酸基、CnH2n+1（但し
ｎは１〜20）、メトキシ基を示し、ＺはＣ（CH3）２、
Ｏ、Ｓ又はSeを示す。｝］ - 【請求項２】発光素子、受光素子、およびガス検知素子
を具備する光学式ガスセンサにおいて、該ガス検知素子
が、支持体上に、下記一般式（Ｉ）で表わされるスクエ
アリリウム色素分子を含む薄膜を設けてなり、かつ発光
素子から受光素子に至る光経路に配置されてなることを
特徴とする光学式ガスセンサ。 ［式中、ＹおよびＸは、下記（１）ないし（12）から選
択された発色団を示す。 ｛式中、R1及びR2は、同一または異なるものであって、
それぞれ水素原子、CnH2n+1、CnH2nOH、CnH2n-1、CnH
2n-3（但し、ｎは１〜20）、塩素原子、弗素原子又は臭
素原子を示し、R3は水素原子、水酸基、CnH2n+1（但し
ｎは１〜20）、メトキシ基、弗素原子、塩素原子又は臭
素原子を示し、R4は水素原子、水酸基、CnH2n+1（但し
ｎは１〜20）、メトキシ基を示し、ＺはＣ（CH3）２、
Ｏ、Ｓ又はSeを示す。｝］ - 【請求項３】発光素子から受光素子に至る光経路に被検
知ガスを存在させ、該光経路に請求項（１）記載のガス
検知素子を配置し、該ガス検知素子と被検知ガスとの接
触により生じる薄膜の可逆的な色変化又は螢光強度変化
を測定し、該被検知ガスを検出することを特徴とする被
検知ガスの検出方法。 - 【請求項４】被検知ガスを定量的に検出する請求項
（３）記載の検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6966688A JP2653090B2 (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | ガス検知素子、光学式ガスセンサおよびガス検知方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6966688A JP2653090B2 (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | ガス検知素子、光学式ガスセンサおよびガス検知方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01244361A JPH01244361A (ja) | 1989-09-28 |
| JP2653090B2 true JP2653090B2 (ja) | 1997-09-10 |
Family
ID=13409385
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6966688A Expired - Lifetime JP2653090B2 (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | ガス検知素子、光学式ガスセンサおよびガス検知方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2653090B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6605740B2 (en) * | 2001-04-02 | 2003-08-12 | Spyros Theodoropulos | Fluorescent dyes for the labeling of biological substrates |
| JP4135670B2 (ja) * | 2004-04-12 | 2008-08-20 | 日立電線株式会社 | 光式ガスセンサ |
| KR20130102033A (ko) * | 2010-09-03 | 2013-09-16 | 가부시키가이샤 아데카 | 색 변환 필터 |
| CN109879776B (zh) * | 2019-03-25 | 2021-10-19 | 陕西师范大学 | 一种水溶性方酸菁衍生物及其合成方法和检测醛类化合物的应用 |
-
1988
- 1988-03-25 JP JP6966688A patent/JP2653090B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01244361A (ja) | 1989-09-28 |
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