JP3102813B2 - Temperature sensor - Google Patents

Temperature sensor

Info

Publication number
JP3102813B2
JP3102813B2 JP03253524A JP25352491A JP3102813B2 JP 3102813 B2 JP3102813 B2 JP 3102813B2 JP 03253524 A JP03253524 A JP 03253524A JP 25352491 A JP25352491 A JP 25352491A JP 3102813 B2 JP3102813 B2 JP 3102813B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
derivative
temperature
metal complex
binder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP03253524A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05133819A (en
Inventor
聡 奥村
靖久 野間
潔 鷲田
正夫 金子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Original Assignee
RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RIKEN Institute of Physical and Chemical Research filed Critical RIKEN Institute of Physical and Chemical Research
Priority to JP03253524A priority Critical patent/JP3102813B2/en
Publication of JPH05133819A publication Critical patent/JPH05133819A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3102813B2 publication Critical patent/JP3102813B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、温度センサーに関し、
さらに詳細には、ポリピリジン金属錯体またはその誘導
体を含む温度センサーに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a temperature sensor,
More specifically, the present invention relates to a temperature sensor containing a polypyridine metal complex or a derivative thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より広く使用されている温度センサ
ーとしては、熱電対、サーミスタ、水銀柱、放射温度計
など多数あり、用途に応じて使い分けられている。熱電
対やサーミスタは、熱起電力あるいは電気抵抗を測定す
ることにより温度を測定するため、外部からの電磁誘導
ノイズを発生しやすく、高電圧下では漏電のおそれがあ
る。また、水銀柱温度計は、熱容量および外径寸法が大
きいため測定対象に制限がある。さらに、放射温度計
は、測定対象からの赤外線などの熱放射を測定するた
め、物体内部の温度を測定できないという欠点がある。
2. Description of the Related Art Conventionally, there have been many temperature sensors widely used, such as a thermocouple, a thermistor, a mercury column, and a radiation thermometer. Since thermocouples and thermistors measure temperature by measuring thermoelectromotive force or electrical resistance, electromagnetic induction noise from the outside is likely to be generated, and there is a risk of leakage under high voltage. Further, the measurement object of the mercury column thermometer is limited due to its large heat capacity and outer diameter. Further, the radiation thermometer has a drawback that it cannot measure the temperature inside the object because it measures heat radiation such as infrared rays from the measurement object.

【0003】従来の温度測定方法における上記のような
欠点を解決する方法として、光学ファイバーを用いた温
度測定方法が考案されている。これらは、光学ファイバ
ー自体あるいは金属箔等の熱による変形度合を光学的に
検知する方法、ラマン散乱光を測定する方法、及び光学
ファイバー先端に発光性化合物を固定しその発光を測定
する方法の3つに大別できる。
As a method for solving the above-mentioned drawbacks in the conventional temperature measuring method, a temperature measuring method using an optical fiber has been devised. These are a method of optically detecting the degree of deformation of the optical fiber itself or a metal foil due to heat, a method of measuring Raman scattered light, and a method of fixing a luminescent compound at the tip of the optical fiber and measuring the luminescence. Can be roughly divided into two.

【0004】上記の第3の方法は、使用できる発光性化
合物の選択の幅が広く、また温度の測定方法も他の二つ
の方法より簡便である。第3の方法の例としては、特開
昭54−62879号公報において、CdS 、GaAsの発光
の強度を検出して温度を測定する方法が提案されてい
る。その他、発光性化合物として、コバルト錯塩、(YF3
・Yb、Er) 、Gd2O2S、Lu(CrAl1-x)3(BO3)4などの蛍光物
質を用いた分光吸収法による温度測定方法が考案されて
いる(M. Brenci, G. Conforti, R. Falciai, A.G. Mig
nani and M. Scheggi ; Conf, Proc. OFS '84, P15
5)。
The third method has a wide range of choices of luminescent compounds that can be used, and the method of measuring the temperature is simpler than the other two methods. As an example of the third method, Japanese Patent Laying-Open No. 54-62879 proposes a method of measuring the temperature by detecting the intensity of light emission of CdS or GaAs. In addition, as a luminescent compound, a cobalt complex salt, (YF 3
A temperature measurement method by a spectral absorption method using a fluorescent substance such as Yb, Er), Gd 2 O 2 S, Lu (CrAl 1-x ) 3 (BO 3 ) 4 has been devised (M. Brenci, G. Conforti, R. Falciai, AG Mig
nani and M. Scheggi; Conf, Proc. OFS '84, P15
Five).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの発光
性化合物は温度変化に対してリニアな発光強度特性を有
しないため、該発光性化合物を温度センサーに使用する
場合には蛍光寿命を測定したり(YF3・Yb、Erの場
合)、発光スペクトルの2波長の強度比から温度を算出
しなければならず、温度測定装置が複雑で高価になると
いう欠点を有していた。
However, since these luminescent compounds do not have linear luminescence intensity characteristics with respect to temperature change, when the luminescent compound is used for a temperature sensor, the fluorescence lifetime is measured. Temperature (in the case of YF 3 .Yb, Er), the temperature must be calculated from the intensity ratio of the two wavelengths of the emission spectrum, which has the disadvantage that the temperature measurement device is complicated and expensive.

【0006】従って、本発明は上記従来技術の欠点を解
決する温度センサーを提供することを目的とする。即
ち、本発明は、2波長の発光強度比や蛍光寿命を測定す
る必要がなく、発光強度のみを測定することにより簡便
に温度を測定できる温度センサーを提供することを目的
とする。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a temperature sensor that overcomes the above-mentioned disadvantages of the prior art. That is, an object of the present invention is to provide a temperature sensor that can easily measure a temperature by measuring only the emission intensity without measuring the emission intensity ratio or the fluorescence lifetime of two wavelengths.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意努力し
た結果、上記課題は、ポリピリジン金属錯体またはその
誘導体を温度センサーに使用することにより解決される
ことを見出し、本発明を完成させるに至った。即ち、本
発明は、ポリピリジン金属錯体またはその誘導体を含む
温度センサーを提供するものである。
Means for Solving the Problems As a result of diligent efforts of the present inventors, they have found that the above-mentioned problems can be solved by using a polypyridine metal complex or a derivative thereof for a temperature sensor, and have accomplished the present invention. Reached. That is, the present invention provides a temperature sensor containing a polypyridine metal complex or a derivative thereof.

【0008】本発明に使用されるポリピリジン金属錯体
またはその誘導体は、ポリピリジンまたはその誘導体と
遷移金属イオンからなる錯体をいう。ポリピリジンとし
てはビピリジン、ターピリジン、フェナントロリン、等
が挙げられる。ポリピリジンの誘導体としては、4,
4′−ジカルボキシ−2,2′−ビピリジン等が挙げら
れる。
[0008] The polypyridine metal complex or its derivative used in the present invention refers to a complex comprising polypyridine or its derivative and a transition metal ion. Examples of the polypyridine include bipyridine, terpyridine, phenanthroline, and the like. As derivatives of polypyridine, 4,
4'-dicarboxy-2,2'-bipyridine and the like.

【0009】遷移金属イオンとしては、8族のルテニウ
ム、ロジウム、オスミウム、イリジウム、鉄等のイオ
ン、ランタノイド系のオイロピウム、テルビウム等のイ
オンが挙げられる。ポリピリジン金属錯体またはその誘
導体の例としては、トリス(2,2′−ビピリジン)ル
テニウム(II) 錯体(Ru(bpy)3 2+・2X- 、但しX - はCl
- 、Br- 、I - 、ClO4 - 等の陰イオンである) 、トリス
(4,4′−ジカルボキシ−2,2′−ビピリジン)ル
テニウム(II) 錯体(Ru(DCbpy)(bpy)2 2+ ・2X- 、但し
X - はCl- 、Br- 、I - 、ClO4 - 等の陰イオンである)
、トリス(O−フェナントロリン)ルテニウム(II)
錯体、ビス(ターピリジン)イリジウム(II) 錯体等が
挙げられ、このうち、トリス(2,2′−ビピリジン)
ルテニウム(II) 錯体、トリス(4,4′−ジカルボキ
シ−2,2′−ビピリジン)ルテニウム(II) 錯体等が
好ましい。上記ポリピリジン金属錯体またはその誘導体
は、単独でも、また2種類以上組み合わせて用いてもよ
い。
Examples of the transition metal ions include ions of ruthenium, rhodium, osmium, iridium, iron and the like belonging to Group 8, and ions of lanthanoids such as europium and terbium. Polypyridine Examples of the metal complex or a derivative thereof, tris (2,2'-bipyridine) ruthenium (II) complex (Ru (bpy) 3 2+ · 2X -, where X - is Cl
-, Br -, I -, ClO 4 - is an anion such as a), tris (4,4'-dicarboxy-2,2'-bipyridine) ruthenium (II) complex (Ru (dcbpy) (bpy) 2 2+ · 2X -, but
X - is Cl -, Br -, I - , ClO 4 - , and the like of the anion)
, Tris (O-phenanthroline) ruthenium (II)
Complexes, bis (terpyridine) iridium (II) complexes and the like, among which tris (2,2'-bipyridine)
Ruthenium (II) complexes, tris (4,4'-dicarboxy-2,2'-bipyridine) ruthenium (II) complexes and the like are preferred. The polypyridine metal complex or a derivative thereof may be used alone or in combination of two or more.

【0010】ポリピリジン金属錯体またはその誘導体の
ストークスシフトは、150nm近くあり、励起光と発光
の分離は容易である。ポリピリジン金属錯体またはその
誘導体からの発光が、温度により異なるのは、ポリピリ
ジン金属錯体の励起状態や電荷分離状態が失活する過程
やその速さが温度により異なることによる。すなわち、
ポリピリジン金属錯体は、電子がその励起状態から元の
基底状態に戻るときに余分のエネルギーを発光(蛍光や
燐光)として放出するが、これ以外に、分子の内部回転
による失活や、周囲に熱エネルギーを放出して失活する
過程や、他の化合物との間に電子移動反応を起こす過程
などがあり、発光の強さに著しく影響を与える。温度が
上昇すると、錯体分子の衝突によるエネルギーの消失、
内部回転などの無放射失活過程が増大する結果、発光強
度が著しく減少する。
The Stokes shift of a polypyridine metal complex or a derivative thereof is near 150 nm, and it is easy to separate excitation light and light emission. The reason that the light emission from the polypyridine metal complex or its derivative varies depending on the temperature is due to the process in which the excited state and the charge separation state of the polypyridine metal complex are deactivated and the speed varies depending on the temperature. That is,
The polypyridine metal complex emits extra energy as light emission (fluorescence or phosphorescence) when an electron returns from its excited state to its original ground state. In addition to this, deactivation due to internal rotation of molecules and heat around There are processes such as release of energy and deactivation, and processes of causing an electron transfer reaction with other compounds, which significantly affect the intensity of light emission. When the temperature rises, energy is lost due to collision of complex molecules,
As a result of an increase in non-radiative deactivation processes such as internal rotation, the emission intensity is significantly reduced.

【0011】ポリピリジン金属錯体またはその誘導体
は、粉体をそのまま使用しても、又は製膜して使用して
もよい。ポリピリジン金属錯体またはその誘導体を製膜
する場合には、結合剤を使用してもよい。さらに、ポリ
ピリジン金属錯体またはその誘導体を含む膜は、支持体
上に設けることができる。ポリピリジン金属錯体または
その誘導体の粉体をそのまま使用する場合には、該粉体
をガラス、プラスチック、等のキャピラリーに充填した
り、ガラス、プラスチック、ゴムなどの基板上や線材の
先端に固着して、温度センサーとすることができる。
The polypyridine metal complex or its derivative may be used as a powder or as a film. When forming a polypyridine metal complex or a derivative thereof into a film, a binder may be used. Further, a film containing a polypyridine metal complex or a derivative thereof can be provided on a support. When the powder of the polypyridine metal complex or a derivative thereof is used as it is, the powder is filled in a capillary such as glass, plastic, or the like, or is fixed on a substrate such as glass, plastic, rubber, or the like or at the tip of a wire. , Temperature sensor.

【0012】ポリピリジン金属錯体またはその誘導体を
製膜する場合には、ポリピリジン金属錯体またはその誘
導体を蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、
熱CVD法、プラズマCVD法、光CVD法、電解重合
法等により膜形成させることができる。ポリピリジン金
属錯体またはその誘導体の膜厚は、0.01〜1000μ
mが好ましい。ポリピリジン金属錯体またはその誘導体
の膜厚が1000μmより厚いと感度が低下するという
問題が生じる。
When a polypyridine metal complex or a derivative thereof is formed into a film, the polypyridine metal complex or a derivative thereof is formed by vapor deposition, ion plating, sputtering,
The film can be formed by a thermal CVD method, a plasma CVD method, an optical CVD method, an electrolytic polymerization method, or the like. The thickness of the polypyridine metal complex or a derivative thereof is 0.01 to 1000 μm.
m is preferred. If the thickness of the polypyridine metal complex or its derivative is more than 1000 μm, there is a problem that the sensitivity is reduced.

【0013】また、結合剤を使用してポリピリジン金属
錯体またはその誘導体を製膜してもよい。結合剤として
は、固体酸、ガラス、合成および天然の高分子化合物等
を使用することができる。「固体酸」としては、カオリ
ン、ベントナイト、モンモリロナイトのような粘土、シ
リカゲル、アルミナ、シリカアルミナ、アルミナボリ
ア、モリブデン酸やその塩、タングステン酸やその塩、
バナジウム酸塩等の無機化合物、さらに上記の固体酸に
硫酸やリン酸を担持させたものなどが挙げられる。
Further, a polypyridine metal complex or a derivative thereof may be formed into a film using a binder. As the binder, solid acids, glass, synthetic and natural polymer compounds and the like can be used. "Solid acids" include kaolin, bentonite, clay such as montmorillonite, silica gel, alumina, silica alumina, alumina boria, molybdic acid and its salts, tungstic acid and its salts,
Examples thereof include inorganic compounds such as vanadate, and those obtained by supporting sulfuric acid or phosphoric acid on the above solid acid.

【0014】高分子化合物としては、パーフルオロカー
ボンスルフォン酸、ポリスチレンスルフォン酸、ポリア
クリル酸、ポリメタクリル酸メチル、絹フィブロイン、
セルロース、ゼラチン等が挙げられる。上記結合剤は、
単独でも、また2種類以上を組み合わせて用いてもよ
い。ポリピリジン金属錯体またはその誘導体の含有率は
結合剤の体積を基準として、モル濃度が0.01mM〜1M
程度であることが好ましい。ポリピリジン金属錯体また
はその誘導体の含有率が0.01mMより小さいと、発光が
弱いという問題が生じる。またポリピリジン金属錯体ま
たはその誘導体の含有率が1Mより大きいと、濃度消光
が起ってしまうという問題が生じる。
As the high molecular compound, perfluorocarbon sulfonic acid, polystyrene sulfonic acid, polyacrylic acid, polymethyl methacrylate, silk fibroin,
Examples include cellulose and gelatin. The binder is
They may be used alone or in combination of two or more. The content of the polypyridine metal complex or a derivative thereof is in a molar concentration of 0.01 mM to 1 M based on the volume of the binder.
It is preferred that it is about. When the content of the polypyridine metal complex or its derivative is less than 0.01 mM, there is a problem that light emission is weak. When the content of the polypyridine metal complex or its derivative is more than 1M, there is a problem that concentration quenching occurs.

【0015】さらに、上記のポリピリジン金属錯体また
はその誘導体を含む膜は、セラミック基板、ガラス基
板、プラスチック基板、ゴム基板、金属基板、天然高分
子基板等の基板、光学ファイバー等の支持体上に設けて
もよい。上記の基板の厚さは、0.01〜10mmが好まし
い。ポリピリジン金属錯体またはその誘導体と結合剤を
含む膜は、製膜した結合剤膜にポリピリジン金属錯体ま
たはその誘導体の溶液を浸漬することにより作製するこ
とができる。あるいは、ポリピリジン金属錯体またはそ
の誘導体と結合剤を含有する溶液又は分散液を調製し、
この溶液又は分散液を支持体上に塗布することにより作
製することができる。
Further, the above-mentioned film containing a polypyridine metal complex or a derivative thereof is provided on a substrate such as a ceramic substrate, a glass substrate, a plastic substrate, a rubber substrate, a metal substrate, a natural polymer substrate, or a support such as an optical fiber. You may. The substrate preferably has a thickness of 0.01 to 10 mm. A film containing a polypyridine metal complex or a derivative thereof and a binder can be prepared by immersing a solution of the polypyridine metal complex or a derivative thereof in the formed binder film. Alternatively, a solution or dispersion containing a polypyridine metal complex or a derivative thereof and a binder is prepared,
It can be prepared by applying this solution or dispersion on a support.

【0016】第1の方法においては、ナフィオン117
膜(デュ・ポン社製のパーフルオロカーボンスルフォン
酸)、シリカゲルシート、アルミナシート、セルロース
紙、絹不織布等の市販の結合剤膜を使用することができ
る。また、延伸法、溶液塗布法、スピンコート法等の方
法により作製した結合剤膜を使用してもよい。
In the first method, Nafion 117
Commercially available binder membranes such as a membrane (perfluorocarbon sulfonic acid manufactured by Du Pont), a silica gel sheet, an alumina sheet, a cellulose paper, and a silk nonwoven fabric can be used. Further, a binder film produced by a method such as a stretching method, a solution coating method, and a spin coating method may be used.

【0017】例えば、溶液塗布法により、結合剤膜を作
製する場合には、まず結合剤の溶液又は分散液が調製さ
れる。溶媒又は分散媒としては、水、アルコール、その
他の有機溶媒等が使用できる。この溶液又は分散液中の
結合剤の含有率は、溶液又は分散液の全重量を基準とし
て、0.1〜30重量%であり、このうち、1〜20重量
%が好ましい。
For example, when a binder film is formed by a solution coating method, a binder solution or dispersion is first prepared. As the solvent or the dispersion medium, water, alcohol, other organic solvents, and the like can be used. The content of the binder in the solution or dispersion is 0.1 to 30% by weight, preferably 1 to 20% by weight, based on the total weight of the solution or dispersion.

【0018】上記の結合剤の溶液又は分散液は、滴下
法、浸漬法、スピンコート法等の方法により支持体上に
塗布できる。セラミック、ガラス、プラスチック、ゴ
ム、金属等の基板上に製膜する場合には、上記いずれの
方法も用いうるが、光学ファイバー等に製膜する場合に
は浸漬法が好ましい。上記のようにして製膜された結合
剤膜は、10-3〜760mmHg、20〜220℃の条件下
で、真空乾燥機、オブン、ドライヤー等を用いて乾燥さ
れる。さらに結合剤膜は、乾燥後、アルコール等への浸
漬、熱処理等の処理を施されてもよい。
The solution or dispersion of the above-mentioned binder can be applied to a support by a method such as a dropping method, a dipping method, and a spin coating method. When a film is formed on a substrate made of ceramic, glass, plastic, rubber, metal, or the like, any of the above methods can be used. However, when a film is formed on an optical fiber or the like, a dipping method is preferable. The binder film formed as described above is dried using a vacuum dryer, an oven, a dryer, or the like under the conditions of 10 −3 to 760 mmHg and 20 to 220 ° C. Further, after drying, the binder film may be subjected to treatment such as immersion in alcohol or the like, heat treatment, or the like.

【0019】結合剤膜の膜厚は、0.01〜1000μm
(乾燥膜厚)が好ましく、特に0.1〜200μmが好ま
しい。結合剤膜の膜厚が0.01μmより小さいと、発光
が弱いという問題が生じる。また、結合剤膜の膜厚が1
mmより大きいと、感度が低下するという問題が生ずる。
結合剤膜は、ポリピリジン金属錯体またはその誘導体の
溶液に浸漬される。ポリピリジン金属錯体またはその誘
導体の溶液は、上記のポリピリジン金属錯体またはその
誘導体を水、アルコール、その他の有機溶媒等に溶解す
ることにより調製される。溶媒は、錯体と結合剤の組合
わせにより、適当な溶媒を選択する。上記溶液中のポリ
ピリジン金属錯体またはその誘導体の濃度は、溶液の全
容積を基準として、10μM 〜0.1Mであり、このうち
1〜50mMが好ましい。
The thickness of the binder film is 0.01 to 1000 μm
(Dry film thickness) is preferable, and 0.1 to 200 μm is particularly preferable. When the thickness of the binder film is smaller than 0.01 μm, there is a problem that light emission is weak. When the thickness of the binder film is 1
If it is larger than mm, there is a problem that the sensitivity is reduced.
The binder film is immersed in a solution of the polypyridine metal complex or its derivative. The solution of the polypyridine metal complex or its derivative is prepared by dissolving the above-mentioned polypyridine metal complex or its derivative in water, alcohol, another organic solvent, or the like. A suitable solvent is selected according to the combination of the complex and the binder. The concentration of the polypyridine metal complex or a derivative thereof in the solution is 10 μM to 0.1 M, preferably 1 to 50 mM, based on the total volume of the solution.

【0020】結合剤膜は、上記のポリピリジン金属錯体
またはその誘導体の溶液に10〜50℃の条件下で、0.
05〜24時間浸漬される。その後、ポリピリジン金属
錯体またはその誘導体を含む結合剤膜は、10-3〜76
0mmHg、20〜220℃、30〜180分の条件下で乾
燥される。第2の方法においては、まずポリピリジン金
属錯体またはその誘導体と結合剤を含む溶液又は分散液
が調製される。溶媒又は分散媒としては、水、アルコー
ル、その他の有機溶媒が使用でき、ポリピリジン金属錯
体またはその誘導体と結合剤の割合は、上記第1の方法
におけるのと同様な値が好ましく、ポリピリジン金属錯
体またはその誘導体と結合剤を含む固形分の濃度は、溶
液又は分散液の全重量を基準として、0.1〜30重量%
が好ましく、特に1〜20重量%が好ましい。
The binder film is added to a solution of the above-mentioned polypyridine metal complex or a derivative thereof at a temperature of 10 to 50 ° C. for 0.1 minute.
Soak for 0.5 to 24 hours. Thereafter, the binder film containing the polypyridine metal complex or a derivative thereof becomes 10 -3 to 76.
It is dried under the conditions of 0 mmHg, 20 to 220 ° C. and 30 to 180 minutes. In the second method, first, a solution or dispersion containing a polypyridine metal complex or a derivative thereof and a binder is prepared. As the solvent or the dispersion medium, water, alcohol, and other organic solvents can be used. The ratio of the polypyridine metal complex or its derivative to the binder is preferably the same value as in the first method, and the polypyridine metal complex or The concentration of the solids containing the derivative and the binder is 0.1 to 30% by weight based on the total weight of the solution or dispersion.
Is preferred, and particularly preferably 1 to 20% by weight.

【0021】上記溶液又は分散液は、滴下法、浸漬法、
スピンコート法等の方法により、支持体上に塗布でき
る。支持体としては上記したものが挙げられる。セラミ
ック、ガラス、プラスチック、ゴム、金属等の基板上に
製膜する場合には、上記のいずれの方法も用いうるが、
光学ファイバー等に製膜する場合には浸漬法が好まし
い。
The above solution or dispersion is prepared by a dropping method, a dipping method,
It can be applied onto a support by a method such as spin coating. Examples of the support include those described above. When forming a film on a substrate such as ceramic, glass, plastic, rubber, and metal, any of the above methods can be used,
When forming a film on an optical fiber or the like, the dipping method is preferable.

【0022】上記のようにして作製された膜は、10-3
〜760mmHg、20〜220℃、30〜180分の条件
下で、真空乾燥機、オブン、ドライヤー等を用いて乾燥
される。ポリピリジン金属錯体またはその誘導体と結合
剤を含む膜の膜厚は、0.01〜1000μm (乾燥膜
厚)が好ましい。膜厚が0.01μm より小さいと発光が
弱いという問題が生じる。また膜厚が1000μm より
大きいと温度変化に対する応答時間が長くなるという問
題が生じる。
The film produced as described above has a thickness of 10 -3.
It is dried using a vacuum dryer, an oven, a dryer, etc. under the conditions of 7760 mmHg, 20-220 ° C. and 30-180 minutes. The thickness of the film containing the polypyridine metal complex or its derivative and the binder is preferably 0.01 to 1000 μm (dry film thickness). If the film thickness is less than 0.01 μm, there is a problem that light emission is weak. On the other hand, when the film thickness is larger than 1000 μm, there is a problem that the response time to the temperature change becomes long.

【0023】本明細書中「ポリピリジン金属錯体または
その誘導体と結合剤を含む膜」とは、ポリピリジン金属
錯体またはその誘導体が結合剤に化学的に結合、物理的
及び/又は化学的に吸着、あるいは単にポリピリジン金
属錯体またはその誘導体と結合剤が混合されている膜を
意味する。上記の第1又は第2の方法で作製したポリピ
リジン金属錯体またはその誘導体と結合剤を含む膜は、
さらに熱処理、溶媒処理等を施されてもよい。上記の処
理により、膜構造を変化させることができる。
As used herein, the term "membrane containing a polypyridine metal complex or a derivative thereof and a binder" means that the polypyridine metal complex or a derivative thereof is chemically bonded to the binder, physically and / or chemically adsorbed, or It simply means a membrane in which a polypyridine metal complex or a derivative thereof and a binder are mixed. The film containing the polypyridine metal complex or the derivative thereof and the binder produced by the above first or second method,
Further, heat treatment, solvent treatment, and the like may be performed. Through the above processing, the film structure can be changed.

【0024】熱処理は、10-3mmHgから常圧の範囲で5
0〜250℃に保つことにより行われる。例えばパーフ
ルオロカーボンスルフォン酸(商品名:ナフィオン)膜
は、120℃以下においては、疎水性基のクラスター
(ミセル)を形成しているが、120℃以上で真空乾燥
することにより構造が反転しアニオン性親水性と水分子
から成る双極子クラスターを形成する。このように異な
る膜構造を有する膜は異なる特性を有する。
The heat treatment is performed in the range of 10 −3 mmHg to normal pressure for 5 hours.
It is performed by maintaining the temperature at 0 to 250 ° C. For example, a perfluorocarbon sulfonic acid (trade name: Nafion) film forms clusters (micelles) of hydrophobic groups at 120 ° C. or lower, but the structure is inverted by vacuum drying at 120 ° C. or higher, resulting in an anionic property. Form a dipole cluster consisting of hydrophilic and water molecules. The films having different film structures have different characteristics.

【0025】溶媒処理は、例えば、膜を80%アルコー
ル/水溶液に10分間浸漬した後、60℃で1時間10
-3〜760mmHgの条件下で真空乾燥することにより行な
うことができる。上記のポリピリジン金属錯体またはそ
の誘導体と結合剤を含む膜を温度センサーとして、気
相、液相、真空系、固相を問わず、あらゆる温度測定系
に使用することができる。
For the solvent treatment, for example, the film is immersed in an 80% alcohol / water solution for 10 minutes, and then at 60 ° C. for 1 hour.
It can be carried out by vacuum drying under the condition of -3 to 760 mmHg. The film containing the above polypyridine metal complex or its derivative and a binder can be used as a temperature sensor in any temperature measurement system regardless of gas phase, liquid phase, vacuum system, or solid phase.

【0026】以下、好ましい実施態様を用いて、本発明
をさらに詳細に説明する。本発明の範囲は以下の実施例
に限定されることはない。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail using preferred embodiments. The scope of the present invention is not limited to the following examples.

【0027】[0027]

【実施例】【Example】

【0028】[0028]

【参考例1】以下の式(I)で示されるトリス(2,2'
−ビピリジン)ルテニウム(II)錯体(以下Ru(bpy)3 2+
・2Cl-と記す)の10mM水溶液中に、1cm×3cm×0.
17mmのナフィオン117膜(デュ・ポン社のパーフル
オロカーボンスルフォン酸膜)を1時間浸漬したのち、
イオン交換水で洗浄し、60℃で120分間加熱乾燥し
てRu(bpy)3 2+とパーフルオロカーボンスルフォン酸を含
む膜を得た。この膜の乾燥膜厚は、170μmであっ
た。
Reference Example 1 Tris (2,2 ′) represented by the following formula (I)
- bipyridine) ruthenium (II) complex (hereinafter referred to as Ru (bpy) 3 2+
· 2Cl - in 10mM in an aqueous solution of referred to) and, 1cm × 3cm × 0.
After immersing 17 mm Nafion 117 membrane (Du Pont perfluorocarbon sulfonic acid membrane) for 1 hour,
Washed with deionized water to obtain a film containing Ru (bpy) 3 2+ and perfluorocarbon sulfonic acid was heated and dried for 120 minutes at 60 ° C.. The dry film thickness of this film was 170 μm.

【0029】[0029]

【化1】 Embedded image

【0030】これを、4面透明の蛍光セル(1cm×1c
m)の対角線の位置に固定し、蛍光分光光度計(商品名R
F−5000、 島津製作所製)にセットして456nmの励起
光を照射した。種々の温度で、励起状態からの発光極大
波長(603nm)における発光強度を測定したところ、
図1に示すように温度の上昇とともに発光強度が減少す
る曲線が得られた。これを検量線として、発光強度を測
定することにより周囲の温度を求めることができた。
This was placed on a four-sided transparent fluorescent cell (1 cm × 1c).
m) and fixed at the diagonal position of the fluorescence spectrophotometer (trade name R
F-5000, manufactured by Shimadzu Corporation) and irradiated with excitation light of 456 nm. At various temperatures, the emission intensity at the maximum emission wavelength (603 nm) from the excited state was measured.
As shown in FIG. 1, a curve was obtained in which the emission intensity decreased with increasing temperature. Using this as a calibration curve, the ambient temperature could be determined by measuring the emission intensity.

【0031】時間は、図2に示すように7秒程度であっ
た。
The time was about 7 seconds as shown in FIG.

【0032】[0032]

【参考例2】以下の式(II)で示される(4,4'−ジカ
ルボキシ−2,2'−ビピリジン)ビス(2,2'−ビピリ
ジン)ルテニウム(II)錯体(以下Ru(DCbpy)(bpy)2 2+
2Cl-と記す)の10mM水溶液中に、1cm×3cm×17
0μmのナフィオン117膜(デュ・ポン社のパーフル
オロカーボンスルフォン酸膜)を1時間浸漬し、イオン
交換水で水洗いした後、60℃で120分間加熱乾燥し
て、Ru(DCbpy)(bpy)2 2+とパーフルオロカーボンスルフ
ォン酸を含む膜を得た。この膜の乾燥膜厚は、170μ
mであった。
REFERENCE EXAMPLE 2 A (4,4'-dicarboxy-2,2'-bipyridine) bis (2,2'-bipyridine) ruthenium (II) complex (hereinafter Ru (DCbpy)) represented by the following formula (II) (bpy) 2 2+
2Cl ) in a 10 mM aqueous solution of 1 cm × 3 cm × 17
0μm Nafion 117 membrane (Du Pont Company of perfluorocarbon sulfonic acid membrane) was soaked for 1 hour, after rinsing with deionized water, and dried by heating for 120 minutes at 60 ℃, Ru (DCbpy) ( bpy) 2 2 A membrane containing + and perfluorocarbonsulfonic acid was obtained. The dry thickness of this film is 170μ
m.

【0033】[0033]

【化2】 Embedded image

【0034】この膜に実施例1と同様な方法で456nm
の励起光を照射し、励起状態からの発光極大波長(58
5nm)における発光強度を測定したところ、図2に示す
ように温度の上昇とともに発光強度が減少する曲線が得
られた。これを検量線として、発光強度を測定すること
により周囲の温度を求めることができた。
This film was 456 nm thick in the same manner as in Example 1.
Irradiates with the excitation light, and the maximum emission wavelength (58
When the emission intensity at 5 nm was measured, a curve was obtained in which the emission intensity decreased with increasing temperature, as shown in FIG. Using this as a calibration curve, the ambient temperature could be determined by measuring the emission intensity.

【0035】[0035]

【参考例3】以下の式(III)で示されるトリス(4,
4'−ジカルボキシ−2,2'−ビピリジン)ルテニウム
(II)錯体(以下Ru(DCbpy)3 2+・2Cl-と記す)の10mM
水溶液中に、1cm×3cm×170μmのナフィオン11
7膜(デュ・ポン社のパーフルオロカーボンスルフォン
酸膜)を1時間浸漬し、イオン交換水で水洗いした後、
60℃で120分間加熱乾燥して、Ru(DCbpy)3 2+とパー
フルオロカーボンスルフォン酸を含む膜を得た。この膜
の乾燥膜厚は、170μmであった。
REFERENCE EXAMPLE 3 Tris (4,4) represented by the following formula (III)
4'-dicarboxy-2,2'-bipyridine) ruthenium (II) complex (hereinafter Ru (DCbpy) 3 2+ · 2Cl - and referred) 10 mM of
1 cm × 3 cm × 170 μm Nafion 11 in aqueous solution
7 membrane (Du Pont's perfluorocarbon sulfonic acid membrane) was immersed for 1 hour, washed with ion-exchanged water,
60 and dried by heating for 120 minutes at ° C., to obtain a film containing Ru (DCbpy) 3 2+ and perfluorocarbon sulfonic acid. The dry film thickness of this film was 170 μm.

【0036】[0036]

【化3】 Embedded image

【0037】この膜に実施例1と同様な方法で456nm
の励起光を照射し、励起状態からの発光極大波長(58
5nm)における発光強度を測定したところ、図3に示す
ように温度の上昇とともに発光強度が減少する曲線が得
られた。これを検量線として、発光強度を測定すること
により周囲の温度を求めることができた。
The thickness of this film was 456 nm in the same manner as in Example 1.
Irradiates with the excitation light, and the maximum emission wavelength (58
When the emission intensity at 5 nm) was measured, a curve was obtained in which the emission intensity decreased with increasing temperature as shown in FIG. Using this as a calibration curve, the ambient temperature could be determined by measuring the emission intensity.

【0038】[0038]

【参考例4】Ru(bpy)3 2+・2Cl-の0.1mM水溶液50m
l中に、シリカゲル5gを分散させた後、分散液を濾過
して残渣を水洗して、Ru(bpy)3 2+とシリカゲルの複合体
を含む沈殿物を得た。この沈殿物500mgを、直径1mm
の石英ファイバー(東レ社製)先端に塗布して、塗膜を1
20℃で120分間真空乾燥した。この膜の乾燥膜厚
は、150μmであった。
[Reference Example 4] Ru (bpy) 3 2+ · 2Cl - of 0.1mM aqueous solution 50m
During l, after dispersing the silica gel 5g, washed with water and the residue was filtered dispersion to obtain a precipitate containing Ru (bpy) 3 2+ and silica gel complex. 500 mg of this precipitate is 1 mm in diameter
To the tip of a quartz fiber (manufactured by Toray Industries, Inc.)
Vacuum dried at 20 ° C. for 120 minutes. The dry film thickness of this film was 150 μm.

【0039】150Wのキセノンランプの光から干渉フ
ィルターを通して456nmの単色光を取り出し、ダイク
ロイックミラーを通して光学ファイバーに導き、先端部
のRu(DCbpy)3 2+とシリカゲルの複合体を含む膜に照射し
た。前記光学ファイバーから返ってきた発光を、前記ダ
イクロイックミラーにより反射させて取り出し、さらに
干渉フィルターを通して585nmの光のみの強度を測定
した。この相対発光強度と温度の関係を求めたところ、
図4に示すように温度の上昇とともに発光強度が減少す
る曲線が得られた。これを検量線として、発光強度を測
定することにより光フィイバー先端の温度を求めること
ができた。
Monochromatic light of 456 nm was extracted from the light of a 150 W xenon lamp through an interference filter, led to an optical fiber through a dichroic mirror, and irradiated on a film containing a composite of Ru (DCbpy) 3 2+ and silica gel at the tip. Light emitted from the optical fiber was reflected by the dichroic mirror and taken out, and the intensity of only 585 nm light was measured through an interference filter. When the relationship between the relative emission intensity and the temperature was determined,
As shown in FIG. 4, a curve was obtained in which the emission intensity decreased with increasing temperature. Using this as a calibration curve, the temperature at the tip of the optical fiber could be determined by measuring the emission intensity.

【0040】[0040]

【実施例5】5重量%のパーフルオロカーボンスルフォ
ン酸(デュ・ポン社製、商品名ナフィオン)溶液を浸漬
法により、直径1mmの石英ファイバー先端に製膜し、1
20℃で1時間加熱乾燥した。この石英ファイバー先端
をRu(bpy)3 2+・2Cl- とHgCl 2 のモル比1/2からなる
複合塩〔Ru(bpy)3 2+・(Hg2Cl6)2-〕(以下、Ru-Hg と記
す)の10mMジメチルフォルムアミド溶液中に10分間
浸漬した後、ジメチルフォルムアミドで洗浄して、60
℃で1時間加熱乾燥し、さらに、先端を30重量%のポ
リメタクリル酸メチルの酢酸ブチル溶液100mlに浸漬
し、140℃で1時間加熱乾燥すると、Ru-Hg とパーフ
ルオロカーボンスルフォン酸の複合体を含む膜からなる
温度センサーが得られた。この膜の乾燥膜厚は、2μm
であった。 150Wのキセノンランプの光から干渉フ
ィルターを通して456nmの単色光を取り出し、ダイク
ロイックミラーを通して石英ファイバーに導き、先端部
のRu-Hg とパーフルオロカーボンスルホン酸の複合体を
含む膜に照射した。前記光学ファイバーから返ってきた
発光を、前記ダイクロイックミラーにより反射させて取
り出し、さらに干渉フィルターを通して600nmの光の
みを取り出し、発光強度を測定した。この相対発光強度
と温度の関係を求めたところ、図5に示すように温度の
上昇に比例して発光強度の対数が減少する曲線が得られ
た。これを検量線として、発光強度を測定することによ
り周囲温度を求めることができた。
Example 5 5% by weight of perfluorocarbon sulfo
Acid solution (made by Du Pont, trade name: Nafion)
Film is formed on the tip of a 1 mm diameter quartz fiber
Heat drying at 20 ° C. for 1 hour. This quartz fiber tip
To Ru (bpy)Three 2+・ 2Cl-And HgCl TwoConsisting of a molar ratio of 1/2
Complex salt (Ru (bpy)Three 2+・ (HgTwoCl6)2-(Hereinafter referred to as Ru-Hg)
In 10 mM dimethylformamide solution for 10 minutes
After immersion, wash with dimethylformamide and
At 1 ° C for 1 hour.
Immerse in 100 ml of butyl acetate solution of methyl methacrylate
And dried by heating at 140 ° C for 1 hour.
Consists of a membrane containing a complex of fluorocarbonsulfonic acid
A temperature sensor was obtained. The dry thickness of this film is 2 μm
Met. Interference noise from the light of a 150 W xenon lamp
456nm monochromatic light is extracted through a filter
Guide to the quartz fiber through the Loic mirror, the tip
Of Ru-Hg and perfluorocarbon sulfonic acid complex
The film containing was irradiated. Returned from the optical fiber
The emitted light is reflected by the dichroic mirror and collected.
Of light of 600 nm through the interference filter.
Only the light was taken out and the luminescence intensity was measured. This relative emission intensity
When the relationship between the temperature and the temperature was determined, as shown in FIG.
A curve is obtained in which the logarithm of the emission intensity decreases in proportion to the increase.
Was. This is used as a calibration curve to measure the emission intensity.
The ambient temperature could be determined.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明の温度センサーにより、電磁誘導
ノイズを発生することなく、また高電圧下でも漏電の危
険がなく、気体、液体、及び固体中の温度を安全にかつ
簡便に測定することができる。また、本発明の温度セン
サーは、温度変化に対しリニアな発光強度変化を示すた
め、該センサーを使用することにより気体、液体、及び
固体中の温度を簡便な測定系で測定することができる。
According to the temperature sensor of the present invention, the temperature in gas, liquid and solid can be measured safely and simply without generating electromagnetic induction noise and without danger of electric leakage even under high voltage. Can be. Further, since the temperature sensor of the present invention shows a linear change in emission intensity with respect to a temperature change, the temperature in a gas, a liquid, and a solid can be measured by a simple measurement system by using the sensor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、実施例1で得られた膜周囲の温度と相
対発光強度の関係を示すグラフである。ただし、相対発
光強度は、20℃のときの発光強度を1としたときの各
温度における発光強度である。
FIG. 1 is a graph showing a relationship between a temperature around a film and a relative light emission intensity obtained in Example 1. Here, the relative luminous intensity is the luminous intensity at each temperature when the luminous intensity at 20 ° C. is set to 1.

【図2】図2は、実施例2で得られた膜周囲の温度と相
対発光強度の関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a graph showing a relationship between a temperature around a film and a relative light emission intensity obtained in Example 2.

【図3】図3は、実施例3で得られた膜周囲の温度と相
対発光強度の関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a temperature around a film and a relative light emission intensity obtained in Example 3.

【図4】図4は、実施例4で得られた膜周囲の温度と相
対発光強度の関係を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the temperature around the film and the relative light emission intensity obtained in Example 4.

【図5】図5は、実施例5で得られた膜周囲の温度と相
対発光強度の関係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the temperature around the film and the relative luminescence intensity obtained in Example 5.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 正夫 埼玉県和光市広沢2番1号 理化学研究 所内 (56)参考文献 特開 昭63−253225(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01K 11/20 G01K 11/12 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Masao Kaneko 2-1 Hirosawa, Wako-shi, Saitama Pref. RIKEN (56) References JP-A-63-253225 (JP, A) (58) Fields investigated (Int) .Cl. 7 , DB name) G01K 11/20 G01K 11/12

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 Ru(bpy)3 2+・(Hg2Cl6)2-を含む温度セ
ンサー。
1. A Ru (bpy) 3 2+ · ( Hg 2 Cl 6) Temperature sensor comprising 2-.
【請求項2】 さらに固体酸を含む請求項1記載の温
度センサー。
2. The temperature sensor according to claim 1, further comprising a solid acid.
【請求項3】 さらに高分子化合物を含む請求項1記
載の温度センサー。
3. The temperature sensor according to claim 1, further comprising a polymer compound.
【請求項4】 支持体及びRu(bpy)3 2+・(Hg2Cl6)2-
含有する層を含む温度センサー。
4. A temperature sensor comprising a support and Ru (bpy) 3 2+ · ( Hg 2 Cl 6) layer containing 2-.
【請求項5】 支持体が光学ファイバーである請求項
4記載の温度センサー。
5. The temperature sensor according to claim 4, wherein the support is an optical fiber.
JP03253524A 1991-10-01 1991-10-01 Temperature sensor Expired - Fee Related JP3102813B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03253524A JP3102813B2 (en) 1991-10-01 1991-10-01 Temperature sensor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP03253524A JP3102813B2 (en) 1991-10-01 1991-10-01 Temperature sensor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05133819A JPH05133819A (en) 1993-05-28
JP3102813B2 true JP3102813B2 (en) 2000-10-23

Family

ID=17252569

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP03253524A Expired - Fee Related JP3102813B2 (en) 1991-10-01 1991-10-01 Temperature sensor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3102813B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60224267T2 (en) * 2002-08-14 2009-01-08 MAX-PLANCK-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V. Method for determining the temperature of a system
KR100960688B1 (en) * 2008-02-19 2010-05-31 전남대학교산학협력단 RutheniumII Polypyridyl Complexes, their Preparation and Application
JP5676852B2 (en) * 2009-03-10 2015-02-25 アズビル株式会社 Fluorescence temperature sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05133819A (en) 1993-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Azmi et al. High‐efficiency low‐temperature ZnO based perovskite solar cells based on highly polar, nonwetting self‐assembled molecular layers
Steinegger et al. Purely organic dyes with thermally activated delayed fluorescence—a versatile class of indicators for optical temperature sensing
Avnir et al. Organic fluorescent dyes trapped in silica and silica-titania thin films by the sol-gel method. Photophysical, film and cage properties
Lehner et al. Ultra-sensitive optical oxygen sensors for characterization of nearly anoxic systems
Xiao et al. Quantum yields of luminescent lanthanide chelates and far-red dyes measured by resonance energy transfer
JP4756801B2 (en) Optical sensor for measuring target substance and method for manufacturing the same
Borisov et al. Phosphorescent Platinum (II) and Palladium (II) Complexes with Azatetrabenzoporphyrins New Red Laser Diode-Compatible Indicators for Optical Oxygen Sensing
Lenaerts et al. Thin Films of highly luminescent lanthanide complexes covalently linked to an organic− inorganic hybrid material via 2-substituted imidazo [4, 5-f]-1, 10-phenanthroline groups
EP1947452B1 (en) Method for specifically detecting a test substance using photocurrent
US20030099574A1 (en) Fluorescence based oxygen sensor systems
Borisov et al. New red-emitting Schiff base chelates: Promising dyes for sensing and imaging of temperature and oxygen via phosphorescence decay time
Hasegawa et al. Luminescent lanthanide coordination polymers with transformative energy transfer processes for physical and chemical sensing applications
Maddipatla et al. Rapid prototyping of a novel and flexible paper based oxygen sensing patch via additive inkjet printing process
Mongey Photophysics of mixed-ligand polypyridyl ruthenium (II) complexesimmobilised in silica sol–gel monoliths
Qi et al. Cyanide detection using azo-acylhydrazone in aqueous media with high sensitivity and selectivity
Gonçalves et al. Fiber optic lifetime pH sensing based on ruthenium (II) complexes with dicarboxybipyridine
Nebatti et al. Sol–gel-deposition of thin TiO2: Eu3+ thermographic phosphor films
JP3102813B2 (en) Temperature sensor
Worsfold et al. Nitrogen dioxide sensing characteristics at elevated temperature of sol–gel glass thin films containing substituted porphyrin dyes
Misra et al. An optical pH sensor based on excitation energy transfer in Nafion® film
Barbagiovanni et al. Universal model for defect-related visible luminescence in ZnO nanorods
Maruszewski et al. Thermal sensor based on luminescence of Ru (bpy) 32+ entrapped in sol-gel glasses
Osborn et al. Mo 6 Cl 12-incorporated sol-gel for oxygen sensing applications
JP4118338B2 (en) Process for the production of platinum or palladium benzoporphyrin and platinum or palladium cyclohexene porphyrin, intermediates and oxygen sensors comprising platinum or palladium cyclohexene porphyrin
CN108827480B (en) Anti-oxidation interference temperature sensor based on phosphorescence emission

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080825

Year of fee payment: 8

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees