JP3521204B2 - Acid mist sensor - Google Patents

Acid mist sensor

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JP3521204B2
JP3521204B2 JP05691295A JP5691295A JP3521204B2 JP 3521204 B2 JP3521204 B2 JP 3521204B2 JP 05691295 A JP05691295 A JP 05691295A JP 5691295 A JP5691295 A JP 5691295A JP 3521204 B2 JP3521204 B2 JP 3521204B2
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【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】この発明は、例えば、酸性雨の検
出に利用できる酸ミストセンサに関する。 【0002】 【従来の技術】液体中の水素イオン濃度指数(pH)を
測定するセンサとして、近時、半導体の電界効果を利用
したものが提案されており、例えば、その一例が1986年
5月に培風館から発行されたセンサハンドブックに記載
されている。図 に示したものがその構造例であって、
その構造は、いわゆる絶縁ゲート形電界効果トランジス
タと同様な構造になっている。 【0003】このセンサでは、ゲートに測定対象となる
電解液を接触させ、ゲート絶縁膜表面における電解液と
の界面電位が、電解液中の特定のイオンの活量によって
変化する。比較電極を用いて電解液の電位を一定にして
おけば、この界面電位によってゲート絶縁膜下の半導体
表面(チャネル)の導電率が変わる。表面に窒化シリコ
ンなどを用いるとpHに対する応答性が現れる。 【0004】しかしながら、このような構造の従来の半
導体センサには、以下に説明する技術的な課題が指摘さ
れていた。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】すなわち、上述したよ
うな従来の半導体センサでは、トランジスタ構造となっ
ていて、複数の電池電源が必要であり、しかも、比較電
極を使用するので、その構造が複雑であり、また、測定
対象となる電解液の電位を比較電極で一定に保たなけれ
ばならないので、ミスト状のものを測定することができ
なかった。 【0006】また、図6に示した半導体センサでは、内
部抵抗が小さいので、大きな電流が流れ、消費電力が大
きくなるという問題もあり、例えば、酸性雨を検出する
場合のように屋外で使用する際には、この点も解決すべ
き重要な課題であった。本発明は、このような従来の問
題点に鑑みてなされたものであって、その目的とすると
ころは、構造が簡単でかつ高感度な酸ミストセンサを提
供することにある。また、別の目的として、消費電力量
の非常に少ない酸ミストセンサを提供することにある。 【0007】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の酸ミストセンサは、基板上に形成された
純物を加えないダイヤモンド薄膜と、このダイヤモンド
薄膜上に所定の間隔をおいて形成された一対の電極とか
らなり、前記ダイヤモンド薄膜の電気抵抗の減少から酸
ミストを検出することを特徴とする。 【0008】 【作用】上記構成の酸ミストセンサによると、ダイヤモ
ンド薄膜に、H+ イオンを含んだミストが接触すると、
ダイヤモンド薄膜表面に伝導層が短時間に形成され、こ
の形成された伝導層により一対の電極間の電気抵抗が非
常に大きく低下する。従って、この電気抵抗の変化を検
出することにより酸ミストセンサとして機能させること
ができる。 【0009】 【実施例】以下本発明の好適な実施例について添附図面
を参照して詳細に説明する。図1は、本発明にかかる酸
ミストセンサの一実施例を示している。同図に示す酸ミ
ストセンサは、シリコンなどで形成された基板aと、こ
の基板a上にCVD法により堆積形成されたダイヤモン
ド薄膜bと、このダイヤモンド薄膜b上に所定の間隔を
おいて形成された一対の電極cとから構成されている。 【0010】ダイヤモンド薄膜bは、不純物を加えない
いわゆるi型ダイヤモンド薄膜であり、一対の電極c
は、例えば、金などの金属をダイヤモンド薄膜b上に蒸
着することにより形成される。このような構造の酸ミス
トセンサの製造方法の一例について図2に基づいて説明
する。図2は、i型ダイヤモンド薄膜を堆積形成するC
VD装置の一例を示している。同図に示すCVD装置
は、熱フィラメント型と呼ばれるものであって、密閉可
能な反応容器10と、ダイヤモンド薄膜bの形成用原料
12が収容された原料容器14と、キャリアガス(水素
ガス)16が収容されたガス容器18とを備え、反応容
器10と原料容器14とは、ガス導入管20で連通され
ている。 【0011】また、ガス容器18は、ガス供給管22で
ガス導入管20と連通接続されるとともに、原料容器1
4とキャリアガス供給管24と連通され、キャリアガス
供給管24は、原料容器14の底部近傍まで延びてい
る。反応容器10内には、タングステン製のヒータ26
が設置され、その下方にホルダ28が設けられていて、
このホルダ28上にダイヤモンド薄膜bを堆積形成する
基板aが載置される。 【0012】また、反応容器10の外周には、容器10
内に導入される原料ガスや基板aを加熱するための電熱
器30が設けられるとともに、反応容器10の一端に
は、未反応のガスを反応容器10内から排出するための
排気口32が設けられている。なお、図2中に符号34
で示したものは、ホルダ28上に載置される基板aの温
度測定用のセンサである。 【0013】原料12は、ダイヤモンド薄膜の原料とな
るアセトンなどの液状有機物だけを使用し、これには不
純物はなにも添加しないで、キャリアガス16を吹き込
むことによりガス化させ、ガス化された原料12がガス
導入管20を介して反応容器10内に導入される。ダイ
ヤモンド薄膜aを堆積する際には、ホルダ28上に図基
板aを載置した状態で、反応容器10内にガス化された
原料12が導入される。 【0014】反応容器10内に導入された原料12は、
ヒータ26により、例えば、2240℃程度まで加熱さ
れ、この加熱によりダイヤモンド薄膜の原料となる有機
物中のカーボンがラジカルになり、このようにしてラジ
カル化されたカーボンが基板a上に堆積し、その結果、
基板a上にダイヤモンド薄膜bが堆積形成される。この
とき、基板aは、約800℃程度まで加熱される。この
ようにして得られたダイヤモンド薄膜b上に蒸着などに
よって一対の電極cを形成すると本発明の酸ミストセン
サが得られる。 【0015】ここで、本発明者らは、実際に上記構造の
酸ミストセンサを試作してみて、その作用効果を確認し
た。この時試作した酸ミストセンサは、上記熱フィラメ
ントCVD法により製造し、不純物を添加せずに反応容
器10内を100Torrに減圧し、基板aとしてシリ
コン基板を使用し、かつ、ダイヤモンド薄膜の原料12
には、アセトンを使用し、その濃度を1Vol%とし
た。 【0016】試作した酸ミストセンサのダイヤモンド薄
膜bは、その大きさが5mm×5mmであって、その膜
厚みは、15μmであった。また、電極cには、金を用
い、その大きさを100μmφに設定した。この試作過
程において、基板a上にダイヤモンド薄膜bを堆積形成
した状態で、真空中でダイヤモンド薄膜bの電気抵抗を
測定したところ、1010を超える大きな値を示し、その
減少が認められなかった。また、大気中の主成分である
2,O2 ,CO2 ,H2 の雰囲気中および乾燥した大
気中でそれぞれダイヤモンド薄膜bの電気抵抗を測定し
たところ、同様に電気抵抗の減少は認められなかった。 【0017】図3に乾燥大気中と大気中におけるダイヤ
モンド薄膜bの電気抵抗の測定結果を示している。この
図から不純物を含まないi型のダイヤモンド薄膜bは、
大気に触れると、時間とともに電気抵抗が低下すること
が判る。本発明者らは、この現象は、大気中のイオン、
特に、H+ イオンがダイヤモンド薄膜bの表面に付着
し、伝導層を形成して、その電気抵抗を減少させるもの
であると推論し、その実証を試みた。 【0018】図4は、この実証実験の結果である。この
実証実験では、図5に示すように、ビーカーの内部に所
定量の純水を入れて、ビーカーを蓋で密閉し、内部に窒
素ガスを充満させた。そして、蓋に開けた孔からピペッ
トを挿入し、ピペットから塩酸が滴下しないように、そ
の先端に塩酸を溜めた状態で、窒素ガス中に蒸発させ
た。 【0019】そして、塩酸ミストが充満された雰囲気中
に試作した酸ミストセンサをリード線で吊り下げるよう
にして入れて、電池と電圧計および電流計をリード線に
接続して、ダイヤモンド薄膜bの電気抵抗の経時変化を
測定した。図4から明らかなように、酸ミストセンサを
塩酸ミストが充満された雰囲気中に晒すと数分程度の時
間で、ダイヤモンド薄膜bの電気抵抗が、4〜5桁以上
減少することが判り、ダイヤモンド薄膜bの電気抵抗を
測定することで、酸ミストの検出ができ、しかも、この
場合、変化率が大きいので検出感度が良好になる。 【0020】このような酸ミストの検出メカニズムは、
必ずしも明らかではないが、本発明者らは、以下のよう
に推定している。すなわち、上記構成の酸ミストセンサ
によると、ダイヤモンド薄膜bに、H+ イオンを含んだ
ミストが接触すると、ダイヤモンド薄膜bの表面に伝導
層が短時間に形成され、この形成された伝導層により一
対の電極c間の電気抵抗が非常に大きく低下する。従っ
て、この電気抵抗の変化を検出することにより酸ミスト
センサとして機能させることができる。 【0021】また、図4から明らかなように、本発明の
酸ミストセンサは、ダイヤモンド薄膜bが非常に大きな
抵抗値を有しているので、例えば、電極cを介してダイ
ヤモンド薄膜bに電流を流したとしても、その大きさ
は、非常に小さくなり、センサ部分での消費電力は、非
常に小さくなる。図6から図11は、上記実証実験と
は、異なる条件で本発明にかかる酸ミストセンサの作用
効果を確認した実験結果を示している。この実験では、
図12に示すように、ビーカーを蓋で密閉し、内部に窒
素ガスを充満させた。そして、蓋に開けた孔からピペッ
トを挿入し、ピペットの先端から塩酸水溶液が滴下する
ようにし、1mlずつの塩酸水溶液を順次供給して、窒
素ガス中に蒸発させた。 【0022】そして、塩酸ミストが充満された雰囲気中
に試作した酸ミストセンサをリード線で吊り下げるよう
にして入れて、電池と電圧計および電流計をリード線に
接続して、ダイヤモンド薄膜bの電気抵抗の経時変化を
測定した。図6に示した測定結果は、塩酸:純水=1:
1000の塩酸水溶液を使用した場合である。なお、こ
の塩酸水溶液の水素イオン濃度指数は、ガラス電極式の
pH計で測ったところ2であった。 【0023】図7に示した測定結果は、塩酸:純水=
1:100の塩酸水溶液を使用した場合である。なお、
この塩酸水溶液の水素イオン濃度指数は、ガラス電極式
のpH計で測ったところ0.95であった。図8に示し
た測定結果は、塩酸:純水=1:10の塩酸水溶液を使
用した場合である。なお、この塩酸水溶液の水素イオン
濃度指数は、ガラス電極式のpH計で測ったところ−
0.1であった。 【0024】図9に示した測定結果は、塩酸:純水=
1:3の塩酸水溶液を使用した場合である。図10に示
した測定結果は、塩酸:純水=1:1の塩酸水溶液を使
用した場合である。図11に示した測定結果は、塩酸の
原液を使用した場合である。なお、以上の試験に使用し
た塩酸は、市販されているものを使用した(塩化水素の
含量36%)。 【0025】図6〜図11に示した結果から明らかなよ
うに、濃度の薄い塩酸水溶液の場合には、酸の蒸発量が
少ないため、ダイヤモンド薄膜bの抵抗減少率が少なく
なり、水溶液の濃度が原液に近くなるに従って蒸発量が
多くなって、ダイヤモンド薄膜bの抵抗減少率が大きく
なることが判る。従って、例えば、ダイヤモンド薄膜b
の電気抵抗の時間的な減少比率などを求めることによ
り、酸ミストの濃度を測定することもできる。 【0026】図13は、酸ミストセンサを塩酸雰囲気中
に晒した後に、アンモニア雰囲気中に晒した場合の実験
結果であって、本発明の酸ミストセンサでは、アンモニ
ア雰囲気中に晒すと、直ちにダイヤモンド薄膜bの電気
抵抗がほぼ元の状態に戻り、再び酸ミストの検出に使用
することができる。なお、ミストセンサの機能を回復さ
せる手段は、上述したアンモニア雰囲気中に晒すことだ
けでなく、例えば、純水や有機溶剤(例えば、アセト
ン)でダイヤモンド薄膜bの表面を払拭することによ
り、その機能が回復することも確認している。 【0027】図14,15は、複数の酸を混合した場合
の実験結果であって、図14が、硝酸と硫酸とを混合し
た場合であり、図15が、塩酸と過酸化水素とを混合し
た場合である。これらの図に示した結果から明らかなよ
うに、本発明の酸ミストセンサでは、何れもダイヤモン
ド薄膜bの電気抵抗が大きく低下した。従って、例え
ば、複数の酸が混在している酸性雨のセンサとしても有
効に活用することができる。 【0028】なお、本発明の酸ミストセンサは、上記実
験例で示した酸の検出だけでなく、硝酸,酢酸,フッ
酸,過酸化水素,硫酸,リン酸などの各種の酸類のミス
トで実験したところ、塩酸ミストと同様の実験結果が得
られいる。 【0029】 【発明の効果】以上、実験で詳細に説明したように、本
発明にかかる酸ミストセンサによると、構造が簡単でか
つ高感度に酸ミストを検出することができる。しかも、
この酸ミストセンサは、消費電力を非常に小さくでき
る。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an acid mist sensor which can be used for detecting, for example, acid rain. 2. Description of the Related Art Recently, a sensor utilizing the electric field effect of a semiconductor has been proposed as a sensor for measuring a hydrogen ion concentration index (pH) in a liquid.
It is listed in the Sensor Handbook issued by Baifukan in May. The structure shown in the figure is an example.
Its structure is similar to that of a so-called insulated gate field effect transistor. In this sensor, an electrolyte to be measured is brought into contact with the gate, and the interfacial potential with the electrolyte on the surface of the gate insulating film changes depending on the activity of specific ions in the electrolyte. If the potential of the electrolyte is kept constant using the reference electrode, the conductivity of the semiconductor surface (channel) under the gate insulating film changes depending on the interface potential. When silicon nitride or the like is used on the surface, a response to pH appears. However, the following technical problems have been pointed out in the conventional semiconductor sensor having such a structure. That is, the conventional semiconductor sensor described above has a transistor structure, requires a plurality of battery power sources, and uses a reference electrode. Since the structure is complicated and the potential of the electrolytic solution to be measured must be kept constant by the reference electrode, it is impossible to measure the mist. Further, the semiconductor sensor shown in FIG. 6 has a problem that a large current flows and power consumption is large because the internal resistance is small. For example, the semiconductor sensor is used outdoors for detecting acid rain. In this case, this point was also an important issue to be solved. The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a highly sensitive acid mist sensor having a simple structure. Another object is to provide an acid mist sensor that consumes very little power. [0007] [Means for Solving the Problems] To achieve the above object, acid mist sensor of the present invention is formed on a substrate not
A diamond thin film without adding pure things, acid from this on the diamond thin film Ri Do a pair of electrodes formed at predetermined intervals, a decrease in the electrical resistance of the diamond thin film
Mist is detected . According to the acid mist sensor having the above structure, when a mist containing H + ions comes into contact with the diamond thin film,
A conductive layer is formed on the surface of the diamond thin film in a short time, and the formed conductive layer greatly reduces the electric resistance between the pair of electrodes. Therefore, by detecting the change in the electric resistance, it is possible to function as an acid mist sensor. Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the acid mist sensor according to the present invention. The acid mist sensor shown in FIG. 1 includes a substrate a formed of silicon or the like, a diamond thin film b deposited and formed on the substrate a by a CVD method, and a predetermined interval formed on the diamond thin film b. And a pair of electrodes c. The diamond thin film b is a so-called i-type diamond thin film to which no impurity is added, and has a pair of electrodes c.
Is formed, for example, by depositing a metal such as gold on the diamond thin film b. An example of a method for manufacturing an acid mist sensor having such a structure will be described with reference to FIG. FIG. 2 shows a C film for depositing and forming an i-type diamond thin film.
1 shows an example of a VD device. The CVD apparatus shown in FIG. 1 is of a so-called hot filament type, in which a sealable reaction vessel 10, a raw material container 14 containing a raw material 12 for forming a diamond thin film b, a carrier gas (hydrogen gas) 16 The reaction vessel 10 and the raw material vessel 14 are connected by a gas introduction pipe 20. The gas container 18 is connected to a gas introduction pipe 20 through a gas supply pipe 22 and is connected to the raw material container 1.
4 communicates with the carrier gas supply pipe 24, and the carrier gas supply pipe 24 extends to near the bottom of the raw material container 14. A heater 26 made of tungsten is provided in the reaction vessel 10.
Is installed, and a holder 28 is provided below the
A substrate a for depositing and forming a diamond thin film b is placed on the holder 28. The outer periphery of the reaction vessel 10 is
An electric heater 30 for heating the raw material gas and the substrate a introduced therein is provided, and an exhaust port 32 for discharging an unreacted gas from the inside of the reaction vessel 10 is provided at one end of the reaction vessel 10. Have been. Note that reference numeral 34 in FIG.
Is a sensor for measuring the temperature of the substrate a mounted on the holder 28. As the raw material 12, only a liquid organic substance such as acetone, which is a raw material of the diamond thin film, is used. The carrier gas 16 is blown into the raw material 12 without adding any impurities. The raw material 12 is introduced into the reaction vessel 10 via the gas introduction pipe 20. When depositing the diamond thin film a, the gasified raw material 12 is introduced into the reaction vessel 10 with the diagram substrate a placed on the holder 28. The raw material 12 introduced into the reaction vessel 10
The heater 26 is heated to, for example, about 2240 ° C., and by this heating, carbon in the organic substance serving as the raw material of the diamond thin film becomes a radical, and the carbon thus radicalized is deposited on the substrate a. ,
A diamond thin film b is deposited and formed on a substrate a. At this time, the substrate a is heated to about 800 ° C. When a pair of electrodes c is formed on the diamond thin film b thus obtained by vapor deposition or the like, the acid mist sensor of the present invention is obtained. Here, the present inventors have experimentally manufactured an acid mist sensor having the above-described structure and confirmed the operation and effect thereof. At this time, the prototype acid mist sensor was manufactured by the hot filament CVD method, the pressure in the reaction vessel 10 was reduced to 100 Torr without adding impurities, a silicon substrate was used as the substrate a, and the diamond thin film raw material 12 was used.
, Acetone was used, and the concentration was 1 Vol%. The diamond thin film b of the prototype acid mist sensor had a size of 5 mm × 5 mm and a thickness of 15 μm. Gold was used for the electrode c, and the size was set to 100 μmφ. In this trial production process, when the diamond thin film b was deposited and formed on the substrate a and the electric resistance of the diamond thin film b was measured in a vacuum, a large value exceeding 10 10 was observed, and no decrease was observed. The measured respectively in an atmosphere of N 2, O 2, CO 2 , H 2 which is the main component of the atmosphere and dried in air resistance of the diamond film b, similarly to a decrease in electrical resistance observed Did not. FIG. 3 shows the measurement results of the electrical resistance of the diamond thin film b in dry air and in air. From this figure, the i-type diamond thin film b containing no impurities is
It can be seen that the electric resistance decreases with time when exposed to the atmosphere. The present inventors believe that this phenomenon is due to ions in the atmosphere,
In particular, the inventors inferred that H + ions adhere to the surface of the diamond thin film b to form a conductive layer and reduce its electrical resistance, and tried to prove it. FIG. 4 shows the results of this demonstration experiment. In this demonstration experiment, as shown in FIG. 5, a predetermined amount of pure water was put into a beaker, the beaker was sealed with a lid, and the inside was filled with nitrogen gas. Then, a pipette was inserted through a hole formed in the lid, and the hydrochloric acid was stored in the tip of the pipette so as to prevent hydrochloric acid from dropping, and the pipette was evaporated into nitrogen gas. Then, the prototype acid mist sensor was suspended in an atmosphere filled with hydrochloric acid mist by a lead wire, and a battery, a voltmeter and an ammeter were connected to the lead wire. The change with time of the electric resistance was measured. As is apparent from FIG. 4, when the acid mist sensor is exposed to an atmosphere filled with hydrochloric acid mist, the electric resistance of the diamond thin film b is reduced by 4 to 5 digits or more in about several minutes. By measuring the electric resistance of the thin film b, acid mist can be detected, and in this case, the change rate is large, so that the detection sensitivity is improved. The mechanism for detecting such acid mist is as follows.
Although not always clear, the present inventors presume as follows. That is, according to the acid mist sensor having the above structure, when a mist containing H + ions comes into contact with the diamond thin film b, a conductive layer is formed on the surface of the diamond thin film b in a short time, and the formed conductive layer forms a pair. The electric resistance between the electrodes c greatly decreases. Therefore, by detecting the change in the electric resistance, it is possible to function as an acid mist sensor. Further, as is clear from FIG. 4, in the acid mist sensor of the present invention, since the diamond thin film b has a very large resistance value, for example, a current is applied to the diamond thin film b via the electrode c. Even if it flows, the size becomes very small, and the power consumption in the sensor part becomes very small. FIGS. 6 to 11 show experimental results in which the effect of the acid mist sensor according to the present invention was confirmed under conditions different from those of the above-mentioned demonstration experiment. In this experiment,
As shown in FIG. 12, the beaker was closed with a lid, and the inside was filled with nitrogen gas. Then, a pipette was inserted through a hole formed in the lid, and the hydrochloric acid aqueous solution was dropped from the tip of the pipette, and 1 ml of hydrochloric acid aqueous solution was sequentially supplied to evaporate into nitrogen gas. Then, the prototype acid mist sensor was suspended in an atmosphere filled with hydrochloric acid mist by a lead wire, and a battery, a voltmeter and an ammeter were connected to the lead wire. The change with time of the electric resistance was measured. The measurement results shown in FIG. 6 indicate that hydrochloric acid: pure water = 1:
This is a case where a hydrochloric acid aqueous solution of 1000 is used. The hydrogen ion concentration index of this aqueous hydrochloric acid solution was 2 as measured with a glass electrode type pH meter. The measurement results shown in FIG. 7 indicate that hydrochloric acid: pure water =
In this case, a 1: 100 hydrochloric acid aqueous solution was used. In addition,
The hydrogen ion concentration index of this aqueous hydrochloric acid solution was 0.95 as measured with a glass electrode type pH meter. The measurement results shown in FIG. 8 are obtained when an aqueous hydrochloric acid solution of hydrochloric acid: pure water = 1: 10 is used. Incidentally, the hydrogen ion concentration index of this aqueous hydrochloric acid solution was measured by a glass electrode type pH meter.
0.1. The measurement results shown in FIG. 9 indicate that hydrochloric acid: pure water =
In this case, a 1: 3 hydrochloric acid aqueous solution was used. The measurement results shown in FIG. 10 are obtained when a hydrochloric acid: pure water = 1: 1 hydrochloric acid aqueous solution was used. The measurement results shown in FIG. 11 are obtained when a stock solution of hydrochloric acid was used. The hydrochloric acid used in the above test was a commercially available hydrochloric acid (hydrogen chloride content: 36%). As is apparent from the results shown in FIGS. 6 to 11, in the case of a hydrochloric acid aqueous solution having a low concentration, the amount of evaporation of the acid is small, so that the resistance reduction rate of the diamond thin film b is small, and the concentration of the aqueous solution is small. It can be seen that the evaporation amount increases as becomes closer to the stock solution, and the resistance reduction rate of the diamond thin film b increases. Therefore, for example, the diamond thin film b
The concentration of the acid mist can also be measured by determining the time-dependent decrease ratio of the electric resistance of the mist. FIG. 13 shows the results of an experiment in which the acid mist sensor was exposed to an ammonia atmosphere after being exposed to a hydrochloric acid atmosphere. The electric resistance of the thin film b returns to almost the original state, and can be used again for detecting the acid mist. Means for restoring the function of the mist sensor is not limited to exposure to the above-described ammonia atmosphere, but also, for example, by wiping the surface of the diamond thin film b with pure water or an organic solvent (for example, acetone). Has also been confirmed to recover. FIGS. 14 and 15 show experimental results when a plurality of acids are mixed. FIG. 14 shows a case where nitric acid and sulfuric acid are mixed. FIG. 15 shows a case where hydrochloric acid and hydrogen peroxide are mixed. This is the case. As is clear from the results shown in these figures, in the acid mist sensor of the present invention, the electrical resistance of the diamond thin film b was significantly reduced in all cases. Therefore, for example, it can be effectively used as a sensor for acid rain in which a plurality of acids are mixed. The acid mist sensor according to the present invention is not only used for detecting the acid shown in the above experimental examples, but also used for various acid mist such as nitric acid, acetic acid, hydrofluoric acid, hydrogen peroxide, sulfuric acid and phosphoric acid. As a result, the same experimental result as that of the hydrochloric acid mist was obtained. As described above in detail, the acid mist sensor according to the present invention has a simple structure and can detect the acid mist with high sensitivity, as described in detail in the experiments. Moreover,
This acid mist sensor has very low power consumption.
You.

【図面の簡単な説明】 【図1】本発明にかかる酸ミストセンサの一実施例を示
す断面図である。 【図2】図1の酸ミストセンサのダイヤモンド薄膜を形
成する際に使用するCVD装置の説明図である。 【図3】図2のCVD装置で形成したダイヤモンド薄膜
の乾燥大気中と大気中との電気抵抗の測定結果を示すグ
ラフである。 【図4】図1の酸ミストセンサを塩酸ミスト中に入れた
時の電気抵抗の測定結果を示すグラフである。 【図5】図4の結果が得られた試験の状態を示す説明
図。 【図6】図1の酸ミストセンサを塩酸水溶液ミスト中に
入れた時の電気抵抗の測定結果を示すグラフである。 【図7】図1の酸ミストセンサを塩酸水溶液ミスト中に
入れた時の電気抵抗の測定結果を示すグラフである。 【図8】図1の酸ミストセンサを塩酸水溶液ミスト中に
入れた時の電気抵抗の測定結果を示すグラフである。 【図9】図1の酸ミストセンサを塩酸水溶液ミスト中に
入れた時の電気抵抗の測定結果を示すグラフである。 【図10】図1の酸ミストセンサを塩酸水溶液ミスト中
に入れた時の電気抵抗の測定結果を示すグラフである。 【図11】図1の酸ミストセンサを塩酸ミスト中に入れ
た時の電気抵抗の測定結果を示すグラフである。 【図12】図6〜図11の結果が得られた試験の状態を
示す説明図。 【図13】図1の酸ミストセンサを塩酸ミスト中にから
アンモニア雰囲気中に入れた時の電気抵抗の測定結果を
示すグラフである。 【図14】図1の酸ミストセンサを硝酸と硫酸との混合
雰囲気中に入れた時の電気抵抗の測定結果を示すグラフ
である。 【図15】図1の酸ミストセンサを塩酸と過酸化水素と
の混合雰囲気中に入れた時の電気抵抗の測定結果を示す
グラフである。 【図16】従来の半導体pHセンサの一例を示す構造図
である。 【符号の説明】 a 基板 b ダイヤモンド薄膜 c 電極
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of an acid mist sensor according to the present invention. FIG. 2 is an explanatory view of a CVD apparatus used for forming a diamond thin film of the acid mist sensor of FIG. FIG. 3 is a graph showing measurement results of electric resistance of a diamond thin film formed by the CVD apparatus of FIG. 2 in dry air and in air. FIG. 4 is a graph showing a measurement result of electric resistance when the acid mist sensor of FIG. 1 is put in a hydrochloric acid mist. FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state of a test in which the result of FIG. 4 was obtained. FIG. 6 is a graph showing a measurement result of electric resistance when the acid mist sensor of FIG. 1 is put into a hydrochloric acid aqueous solution mist. FIG. 7 is a graph showing measurement results of electric resistance when the acid mist sensor of FIG. 1 is put into a hydrochloric acid aqueous solution mist. FIG. 8 is a graph showing a measurement result of electric resistance when the acid mist sensor of FIG. 1 is put into a hydrochloric acid aqueous solution mist. FIG. 9 is a graph showing a measurement result of electric resistance when the acid mist sensor of FIG. 1 is put in a hydrochloric acid aqueous solution mist. FIG. 10 is a graph showing a measurement result of electric resistance when the acid mist sensor of FIG. 1 is put into a hydrochloric acid aqueous solution mist. FIG. 11 is a graph showing a measurement result of electric resistance when the acid mist sensor of FIG. 1 is put in a hydrochloric acid mist. FIG. 12 is an explanatory diagram showing a state of a test in which the results of FIGS. 6 to 11 are obtained. FIG. 13 is a graph showing a measurement result of electric resistance when the acid mist sensor of FIG. 1 is put into an ammonia atmosphere from a hydrochloric acid mist. FIG. 14 is a graph showing a measurement result of electric resistance when the acid mist sensor of FIG. 1 is put in a mixed atmosphere of nitric acid and sulfuric acid. FIG. 15 is a graph showing a measurement result of electric resistance when the acid mist sensor of FIG. 1 is put in a mixed atmosphere of hydrochloric acid and hydrogen peroxide. FIG. 16 is a structural diagram showing an example of a conventional semiconductor pH sensor. [Description of Signs] a substrate b diamond thin film c electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−72163(JP,A) 岡野健・黒須楯生・飯田昌盛,ダイヤ モンド薄膜の製膜技術・評価および応用 CVDダイヤモンド薄膜の 電子 デバイスへの応用,表面技術,1991年, Vol.42,No.12,1230−1234 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 27/12 G01N 27/04 JICSTファイル(JOIS)────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing from the front page (56) References JP-A-5-72163 (JP, A) Ken Okano, Tateo Kurosu, Masamori Iida, Film forming technology, evaluation and application of diamond thin film Electronic device of CVD diamond thin film Application to Surface Technology, 1991, Vol. 42, No. 12, 1230-1234 (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01N 27/12 G01N 27/04 JICST file (JOIS)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 基板上に形成された不純物を加えない
イヤモンド薄膜と、このダイヤモンド薄膜上に所定の間
隔をおいて形成された一対の電極とからなり、前記ダイ
ヤモンド薄膜の電気抵抗の減少から酸ミストを検出する
ことを特徴とする酸ミストセンサ。
(57) Claims: 1. A diamond thin film formed on a substrate without adding impurities, and a pair of electrodes formed on the diamond thin film at predetermined intervals. Ri Do not because the, the die
An acid mist sensor for detecting an acid mist from a decrease in electric resistance of a thin film of a diamond .
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
岡野健・黒須楯生・飯田昌盛,ダイヤモンド薄膜の製膜技術・評価および応用 CVDダイヤモンド薄膜の 電子デバイスへの応用,表面技術,1991年,Vol.42,No.12,1230−1234

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