JP3653113B2 - 圧電性の気体センサ - Google Patents
圧電性の気体センサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP3653113B2 JP3653113B2 JP01297995A JP1297995A JP3653113B2 JP 3653113 B2 JP3653113 B2 JP 3653113B2 JP 01297995 A JP01297995 A JP 01297995A JP 1297995 A JP1297995 A JP 1297995A JP 3653113 B2 JP3653113 B2 JP 3653113B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- sensor
- mhz
- chemical formula
- formula
- piezoelectric crystal
- 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
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 18
- 229920000412 polyarylene Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 18
- 239000010453 quartz Substances 0.000 claims description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 3
- 125000000101 thioether group Chemical group 0.000 claims description 3
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 125000002947 alkylene group Chemical group 0.000 claims description 2
- 125000001118 alkylidene group Chemical group 0.000 claims description 2
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 claims description 2
- 238000001802 infusion Methods 0.000 claims description 2
- -1 alkaline earth metal titanate Chemical class 0.000 claims 1
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 10
- 239000004734 Polyphenylene sulfide Substances 0.000 description 8
- 229920000069 polyphenylene sulfide Polymers 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000000732 arylene group Chemical group 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- JTPNRXUCIXHOKM-UHFFFAOYSA-N 1-chloronaphthalene Chemical compound C1=CC=C2C(Cl)=CC=CC2=C1 JTPNRXUCIXHOKM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NQMUGNMMFTYOHK-UHFFFAOYSA-N 1-methoxynaphthalene Chemical compound C1=CC=C2C(OC)=CC=CC2=C1 NQMUGNMMFTYOHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N Naphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC=CC=C21 UFWIBTONFRDIAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N epsilon-caprolactam Chemical compound O=C1CCCCCN1 JBKVHLHDHHXQEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AWJUIBRHMBBTKR-UHFFFAOYSA-N isoquinoline Chemical compound C1=NC=CC2=CC=CC=C21 AWJUIBRHMBBTKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LUZDYPLAQQGJEA-UHFFFAOYSA-N 2-Methoxynaphthalene Chemical compound C1=CC=CC2=CC(OC)=CC=C21 LUZDYPLAQQGJEA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N Bromine atom Chemical compound [Br] WKBOTKDWSSQWDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 1
- 238000004833 X-ray photoelectron spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Substances BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052794 bromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001680 brushing effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 150000004965 peroxy acids Chemical class 0.000 description 1
- 125000000843 phenylene group Chemical group C1(=C(C=CC=C1)*)* 0.000 description 1
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000012047 saturated solution Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 150000003457 sulfones Chemical group 0.000 description 1
- 238000012719 thermal polymerization Methods 0.000 description 1
- 239000003039 volatile agent Substances 0.000 description 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/12—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of a solid body in dependence upon absorption of a fluid; of a solid body in dependence upon reaction with a fluid, for detecting components in the fluid
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
- G01N29/02—Analysing fluids
- G01N29/036—Analysing fluids by measuring frequency or resonance of acoustic waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/025—Change of phase or condition
- G01N2291/0256—Adsorption, desorption, surface mass change, e.g. on biosensors
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/025—Change of phase or condition
- G01N2291/0256—Adsorption, desorption, surface mass change, e.g. on biosensors
- G01N2291/0257—Adsorption, desorption, surface mass change, e.g. on biosensors with a layer containing at least one organic compound
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
- Y10T436/19—Halogen containing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
- Y10T436/20—Oxygen containing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T436/00—Chemistry: analytical and immunological testing
- Y10T436/20—Oxygen containing
- Y10T436/206664—Ozone or peroxide
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Pathology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Acoustics & Sound (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Fluid Adsorption Or Reactions (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Description
【産業上の利用分野】
本発明は、ポリアリーレンチオエーテルを含むコーティングを有する圧電性結晶を含むセンサに関する。
【0002】
【従来の技術】
金(Au)電極を有するポリフェニレンスルフィドから成る導電率センサは、SO2F2及びSOF2の如き極めて活性の高い気体を検知するために使用できることが知られている(JP 84−123975)。このプロセスにおいては、SO2が、上記ポリマーの中へ導入され、鎖式架橋を形成する。そして、これに伴う導電率の変化が検知される。しかしながら、そのようなセンサは、オゾン、ハロゲン、あるいは、過酸化物を含む化合物を検知するためには使用することができないという問題がある。すなわち、この問題は、Au電極の、検知すべき気体に対しての耐食性に関するものである。
【0003】
また、1,4−ポリブタジエンでコーティングされた圧電センサによって、オゾンを検知することができることが知られている(Anal. Chem., 57(13), 2634−8, 1985)。このセンサに関する欠点は、刷毛塗りによって、ポリマーコーティングを調製することであり、従って、センサの接触表面がそのプロセスにおいて損傷する可能性がある。また、そのようなプロセスによっては、再現性良く層を均一にすることが困難であり、このことは、2,000乃至10,000Hzと報告されている大幅に変動する周波数の変動範囲によって確められる。更に、ppb範囲のオゾンの吸収量に起因して観察される周波数変化は、非常に小さいという問題もある。
【0004】
更に、 振動を発生するための電子的な周波数発生器として、石英、あるいは、鉛/ジルコンのチタン酸塩のセラミックから形成された圧電素子を利用することが知られている。質量の変化を検知するために共鳴周波数の1つを選択し、この共鳴周波数を別に接続された外部周波数発生器によって増幅する機構である。
【0005】
基本モード(周期T)と調和振動子の質量mとの間の関係は以下の通りである。
【0006】
T = 2π(m・s/k)1/2 (1)
上式において、sは、変位であり、Kは、振動体の復原力である。次に、振動の周波数と振動の振幅との間の関係から、以下の関係が成立する。
【0007】
F2 = 1/T2 = const/m (2)
従って、式(2)は、例えば、化学吸着プロセスによって振動体の質量が増大すると、圧電材料の共鳴周波数の周波数変位が生ずることを示している。式(2)中のconst(定数)は、圧電活性材料の材料定数(音響インピーダンス、横弾性係数)を表している。
【0008】
例えば、石英の場合には、周波数変化Δfに対して以下の式が得られる。
【0009】
△f = −2.3・106・F2・△m/A (3)
上式において、Aは、振動面であり、Fは、基本モードであり、Δmは、質量の変化である。
【0010】
振動面(例えば、石英板)にコーティングされている場合には、この系の周波数は、質量が増大することにより、式(3)に従って変化する。
【0011】
上記コーティングが、周囲媒体の中の1又はそれ以上の物質に対して吸収性を有している場合には、この振動系は、発生するどのような吸収に対しても周波数の変化を示す。センサの特性(選択性、感度、再現性、累積性)は、アブソーバすなわち吸収体を適正に選択することにより、広い範囲で調節することができる。
【0012】
【発明が解決する課題】
本発明の目的は、オゾン、ハロゲン、及び、過酸化物含有化合物に対しても耐食性があり、再現性をもって製造することができ、高い吸収性を有し、検知すべき気体を不揮発性の化合物に迅速に変換することのできる、センサを提供することである。
【0013】
驚くべきことに、圧電性結晶にポリアリーレンチオエーテルを用い、適宜なコーティング並びに後処理技術を採用することにより、上述の欠点が解消され、上述の望ましい特性が得られることが分かった。従って、ハロゲン、過酸化物含有化合物、及び、オゾンの定量的な検知を行うことができる。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明のセンサは、ポリアリーレンチオエーテルを含むコーティングを有する圧電性結晶を備えている。
【0015】
本発明の目的のために使用可能なポリマーは、下式(化9,化1と同じ)の反復ユニットを有し、少なくとも1つのチオエーテル基を含むポリアリーレン系である。
【0016】
【化9】
上式において、Ar1、Ar2、Ar3、Ar4は、6から18までの炭素原子を有する同一の又は異なるアリール系であり、W、X、Y、Zは、−SO2−、−S−、−SO−、−O−、−CO−、−CO2−、1から6までの炭素原子を有するアルキレン又はアルキリデン、及び、−NR1−(R1は、1から6までの炭素原子を有するアルキル基又はアルキリド基であって、少なくとも1つの連鎖基は、−S−でなければならない)から成る群から選択された同一の又は異なる連鎖基であり、n、m、i、j、k、l、o、pは、0、1、2、3又は4の等しい又は異なる整数であって、その総和は、少なくとも2でなければならない。アリーレン系は、フェニレン又はナフタレンの如き単純なアリーレン、あるいは、ビスフェニレンの如き、パラ、メタ、あるいは、オルトの位置で直接連鎖されたアリーレン系である。
【0017】
本発明に使用するのが好ましいポリマーは、下式(化10−16、化2−8とそれぞれ同じ)の反復ユニットを有するポリアリーレンである。
【0018】
【化10】
【化11】
【化12】
【化13】
【化14】
【化15】
【化16】
本発明によれば、化16(化8と同じ)の反復ユニットを有するポリフェニレンスルフィド(PPS)が特に好ましい。化10−14(それぞれ化2−6と同じ)の反復ユニットを有するポリアリーレンの合成は、Chimia 28 (9), 567に記載されており、また、化15(化7と同じ)の反復ユニットを有するポリアリーレンの合成は、US−A−4,016,145に記載されており、更に、化16(化8と同じ)の反復ユニットを有するポリアリーレンの合成は、US−A−3,919,177、US−A−4,038,262、及び、US−A−4,282,347に記載されている。
【0019】
本発明に適しているのは、化9の反復ユニットを有する線状又は分岐型のポリアリーレン系であり、該ポリアリーレン系は、10,000乃至200,000の平均分子量を有しており、15,000乃至150,000の分子量を有するのが好ましい。また、化9の反復ユニットを有する、異なるポリアリーレン系の混合物を用いることもできる。
【0020】
本発明によれば、圧電効果を示すいかなる結晶でも用いることができる。
【0021】
但し、本発明の目的のためには、アルカリ土類金属のチタン酸塩、鉛−ジルコンのチタン酸塩、及び、石英の如き無機の圧電性結晶が好ましく、また、アルカリ土属金属のチタン酸塩が好ましく、更に、チタン酸バリウム、及び石英が特に好ましい。
【0022】
本発明の目的のためには、その基本モードが20kHzから100MHzの周波数範囲にある圧電性結晶を用いることができ、その周波数範囲は、0.1MHzから50MHzであるのが好ましく、更に、0.1MHzから30MHzであるのが特に好ましい。一方、その周波数が、1MHzから1,000MHz、好ましくは、30MHzから500MHzの周波数範囲にある調波(倍振動)を用いて検知を行うこともできる。
【0023】
本発明によれば、ポリアリーレンチオエーテルは、一般的なコーティング方法を用いて、圧電性結晶に対して単方向あるいは双方向に塗布することができる。この意味において、スピン(回転)コーティング法、浸漬コーティング法、あるいは、スプレーコーティング法の如き、ポリマー又はモノマーの溶液に基づくコーティング方法が好ましい。適正な溶媒は、溶解すべきポリマー又はモノマーを十分な濃度で溶解する総ての有機物質を含み、例えば、カプロラクタム、1−クロロナフタレン、1−メトキシナフタレン、イソキノリン、2−メトキシナフタレン、あるいは、2,4,6−トリクロロフェノールがある。モノマー溶液を使用する場合には、その後、レーザ重合や熱重合の如き一般的な表面重合技術によって、重合を行うことができる。
【0024】
本発明によれば、塗布されたポリマー層の後処理は、市販の乾燥装置の中で、空気中、保護ガス中、あるいは、真空中において、乾燥させることにより行われ、その乾燥温度は、0乃至350°Cであるのが好ましく、また、30乃至300°Cであるのがより好ましく、更に、50乃至250°Cであるのが特に好ましい。
【0025】
本発明によれば、より厚いポリマー層を得るためには、複数の塗布及び乾燥の工程を繰り返し反復することができる。
【0026】
本発明の目的のためには、乾燥後の圧電性結晶の被覆率は、1ng/cm2乃至100mg/cm2であり、また、5ng/cm2乃至10mg/cm2であるのがより好ましく、更に、10ng/cm2乃至2mg/cm2であるのが特に好ましい。
【0027】
そして、コーティングの後に、圧電性結晶の振動能力をチェックする。
【0028】
塗布したアブソーバ層すなわち吸収体層の化合物は、式(3)によってチェックすることができる。
【0029】
本発明によれば、上述の如く製造したセンサは、フローセルの中で所定の容積流量で流れる検査すべき気体に露呈される。温度調節は必ずしも必要ない。センサの周波数は、直接評価されるか、あるいは、安定した基準周波数と混合され、その後評価される(周波数又は周波数変化を時間に対してプロットする)。信号の変化は、下流プロセッサを介して、質量の変化に直接変換することができ、デイスプレイ上で見ることができる。本センサは、オゾン、塩素、臭素、フッ素、過酸化水素、及び、過酸の検知に特に適している。
【0030】
本発明のセンサは、例えば、職業上の安全及び健康の分野、並びに、注入及び放出の測定の分野で使用することができ、また、フィルタモニタとして使用することができる。
【0031】
【実施例】
本発明を実施例を参照して以下に詳細に説明する。
【0032】
例 1:
市販のHC−18石英をその保護材から取り出し、クロロナフタレン中に溶解されたPPS(MW:30,000、Tm:288°C)の飽和溶液(200°C)の中に浸漬させた。次に、市販の真空乾燥機の中で、上記センサを120°Cで5時間乾燥させた。コーティングされたすなわち塗布されたセンサの振動能力すなわち発振能力をトランジスタ発振器、並びに、10MHz周波数カウンタで検査した。上記トランジスタ発振器は、発振する石英結晶を0.1乃至30MHzの間で並列共振させ、また、上記周波数カウンタ(分解能0.1Hz)は、相互接続可能なプリスケーラ、並びに、時間基準で制御される温度調節型のゲートを有している。
【0033】
8kHzの周波数変化は、センサ表面におけるPPSの被覆率が50μgであることを意味している。センサは、H2O2で飽和された水蒸気中で8時間にわたって作動した。周波数の変化は、2時間毎にチェックした。約2時間の間に、表1に示すように、周波数と時間との直線的な依存性が見られた。
【0034】
表 1:
センサテスト
テストパラメータ:
T=120°C、E=露呈時間、F0(基本モード周波数)=12.7MHz
Δf:テスト気体に露呈したことによる周波数変位。
【0035】
1.PPSコーティングされたセンサを水蒸気に露呈:
Δf=25Hz(4つのセンサ信号からの平均値)
E=120min
2.過酸化水素の蒸気(30重量%のH2O2を含む水溶液から発生させた)に露呈:
Δf=870Hz(4つのセンサ信号からの平均値)
E=120min
3.過酸化水素の蒸気に露呈:
Δf=166MHz(4つのセンサ信号からの平均値)
E=120min
4.過酸化水素の蒸気に露呈:
Δf=147Hz(4つのセンサ信号からの平均値)
5.過酸化水素の蒸気に露呈:
Δf=169Hz(4つのセンサ信号からの平均値)
6.過酸化水素の蒸気に露呈:
Δf=160Hz(4つのセンサ信号からの平均値)
ESCA分析を実行して、センサの化学吸着反応を検証した。S 2pスペクトルの存在は、チオエーテル基がスルフォン連鎖基に部分酸化したことを示す。
【0036】
例 2:
例1に従ってセンサを形成した。
【0037】
テストパラメータ:
− センサ被覆率: 50μg
− 温度: 22°C
− ポリマーでコーティングした後の基本モード周波数:12.7MHz
− オゾン濃度(空気1m3当たりのオゾンの体積): 0.11cm3
− 流量: 0.01m3/h
− テスト継続時間: 27時間
このテストの間に、センサは、時間に対して周波数の直線的な減少を示したが、その勾配は、−2Hz/hであった。
【0038】
例 3:
塩素の検知:
上記例1の方法と同様な方法によって、塩素に対して活性な検知層を製造した。この場合に使用した振動する石英結晶の基本モード周波数は高く、18MHzであった。
【0039】
テストパラメータ:
− ポリマーでコーティングする前の基本モード周波数:18MHz
− PPSで覆ったことによる周波数の変化: 1.9MHz
− センサの被覆率(振動石英結晶上のPPSの重量) 10μg
− 温度: 室温
− テスト気体: 塩素
− 流量: 0.002m3/h
− テスト継続時間: 10分間
極めて活性の高い雰囲気であるので、テストの継続時間は、測定器具を保護するために、短時間とした。測定期間にわたって、全体で15kHzの周波数低下が見られ、事実、その周波数の変化は、1.5kHz/minの勾配で直線的であった。
Claims (10)
- ポリアリーレンチオエーテルを含むコーティングを有する圧電性結晶を備えるセンサ。
- 請求項1のセンサにおいて、前記コーティングは、下式(化1)の反復ユニットを有する少なくとも1つのポリアリーレン系を含み、
- 請求項3のセンサにおいて、
前記コーティングが、前記式(化8)の反復ユニットを有するポリアリーレンを含むことを特徴とするセンサ。 - 請求項1乃至4のいずれかのセンサにおいて、前記圧電性結晶が、20kHz乃至100MHz、好ましくは、0.1MHz乃至50MHzの周波数範囲にある基本モードを有することを特徴とするセンサ。
- 請求項1乃至5のいずれかのセンサにおいて、前記圧電性結晶が、1MHz乃至1,000MHz、好ましくは、30MHz乃至500MHzの周波数範囲にある調波を有することを特徴とするセンサ。
- 請求項1乃至6のいずれかのセンサにおいて、前記圧電性結晶が、アルカリ土類金属のチタン酸塩、鉛−ジルコンのチタン酸塩、あるいは、石英であることを特徴とするセンサ。
- 請求項1乃至7のいずれかのセンサにおいて、前記圧電性結晶が、石英であることを特徴とするセンサ。
- ハロゲン、過酸化物を含む化合物、あるいは、オゾンを検知するための請求項1のセンサ。
- 職業上の安全及び健康の分野、並びに、注入及び放出の測定分野において、また、フィルタモニタとして使用するための請求項1のセンサ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4402671A DE4402671A1 (de) | 1994-01-29 | 1994-01-29 | Leitfähigkeitssensor |
DE4402671.4 | 1994-01-29 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07294404A JPH07294404A (ja) | 1995-11-10 |
JP3653113B2 true JP3653113B2 (ja) | 2005-05-25 |
Family
ID=6508990
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP01297995A Expired - Fee Related JP3653113B2 (ja) | 1994-01-29 | 1995-01-30 | 圧電性の気体センサ |
Country Status (18)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6171867B1 (ja) |
EP (1) | EP0665427B1 (ja) |
JP (1) | JP3653113B2 (ja) |
KR (1) | KR950033480A (ja) |
CN (1) | CN1120156A (ja) |
AT (1) | ATE195180T1 (ja) |
AU (1) | AU688431B2 (ja) |
BR (1) | BR9500359A (ja) |
CA (1) | CA2141265A1 (ja) |
CZ (1) | CZ21695A3 (ja) |
DE (2) | DE4402671A1 (ja) |
DK (1) | DK0665427T3 (ja) |
ES (1) | ES2150508T3 (ja) |
IL (1) | IL112464A0 (ja) |
MY (1) | MY130289A (ja) |
PL (1) | PL306978A1 (ja) |
RU (1) | RU95101040A (ja) |
TW (1) | TW365086B (ja) |
Families Citing this family (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19619227C2 (de) * | 1996-05-13 | 2001-06-07 | Axiva Gmbh | Ozonsammler zur Bestimmung von integralen Ozonbelastungen |
US6368867B1 (en) * | 1998-01-29 | 2002-04-09 | International Business Machines Corporation | Monitor for verification of ozone reaction |
US20040203172A1 (en) * | 2003-04-14 | 2004-10-14 | Urs Corporation | Method and apparatus for a chemical sensor |
US20050016276A1 (en) * | 2003-06-06 | 2005-01-27 | Palo Alto Sensor Technology Innovation | Frequency encoding of resonant mass sensors |
US7232545B2 (en) * | 2003-09-16 | 2007-06-19 | Steris Inc. | Sensor for determining concentration of fluid sterilant |
US7541002B2 (en) | 2004-05-12 | 2009-06-02 | Steris Corporation | Apparatus for determining the efficiency of a vaporizer in a decontamination system |
US20050276721A1 (en) * | 2004-05-25 | 2005-12-15 | Steris Inc. | Method and apparatus for controlling the concentration of a sterilant chemical in a fluid |
US7431886B2 (en) * | 2004-09-24 | 2008-10-07 | Steris Corporation | Method of monitoring operational status of sensing devices for determining the concentration of chemical components in a fluid |
US20060105466A1 (en) * | 2004-11-12 | 2006-05-18 | Steris Inc. | Sensor for determining concentration of ozone |
US20060188399A1 (en) * | 2005-02-04 | 2006-08-24 | Jadi, Inc. | Analytical sensor system for field use |
US20080196478A1 (en) * | 2007-02-20 | 2008-08-21 | Honeywell International Inc. | Transition metals doped zeolites for saw based CO2 gas sensor applications |
FR2931701B1 (fr) * | 2008-06-02 | 2010-06-11 | Centre Nat Rech Scient | Utilisation de nanomateriaux de carbone en tant que materiau de filtration impermeable a l'ozone |
US11215586B2 (en) | 2017-01-30 | 2022-01-04 | Aromatix, Inc. | Ultrasound gas sensor system using machine learning |
US10900062B2 (en) | 2017-07-14 | 2021-01-26 | American Sterilizer Company | Process for determining viability of test microorganisms of biological indicator and sterilization detection device for determining same |
US10876144B2 (en) | 2017-07-14 | 2020-12-29 | American Sterilizer Company | Process for determining viability of test microorganisms of biological indicator and sterilization detection device for determining same |
US10889848B2 (en) | 2017-07-14 | 2021-01-12 | American Sterilizer Company | Process for determining viability of test microorganisms of biological indicator and sterilization detection device for determining same |
TWI759573B (zh) | 2018-01-15 | 2022-04-01 | 美商羅門哈斯電子材料有限公司 | 聲波感測器及感測氣相分析物之方法 |
TWI792000B (zh) * | 2019-06-23 | 2023-02-11 | 美商羅門哈斯電子材料有限公司 | 氣體感測器和感測氣相分析物之方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59123975A (ja) * | 1982-12-29 | 1984-07-17 | Fujitsu Ltd | ベクトルデ−タ記憶制御方式 |
JPS613038A (ja) * | 1984-06-16 | 1986-01-09 | Nissin Electric Co Ltd | ガスセンサ |
DE4314734A1 (de) * | 1993-05-04 | 1994-11-10 | Hoechst Ag | Filtermaterial und Verfahren zur Entfernung von Ozon aus Gasen und Flüssigkeiten |
-
1994
- 1994-01-29 DE DE4402671A patent/DE4402671A1/de not_active Withdrawn
-
1995
- 1995-01-16 TW TW084100342A patent/TW365086B/zh active
- 1995-01-20 DK DK95100785T patent/DK0665427T3/da active
- 1995-01-20 DE DE59508603T patent/DE59508603D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-01-20 ES ES95100785T patent/ES2150508T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1995-01-20 AT AT95100785T patent/ATE195180T1/de not_active IP Right Cessation
- 1995-01-20 EP EP95100785A patent/EP0665427B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1995-01-25 AU AU11436/95A patent/AU688431B2/en not_active Ceased
- 1995-01-26 US US08/378,838 patent/US6171867B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-01-27 KR KR1019950001478A patent/KR950033480A/ko not_active Application Discontinuation
- 1995-01-27 IL IL11246495A patent/IL112464A0/xx active IP Right Grant
- 1995-01-27 MY MYPI95000211A patent/MY130289A/en unknown
- 1995-01-27 PL PL95306978A patent/PL306978A1/xx unknown
- 1995-01-27 CA CA002141265A patent/CA2141265A1/en not_active Abandoned
- 1995-01-27 CZ CZ95216A patent/CZ21695A3/cs unknown
- 1995-01-27 BR BR9500359A patent/BR9500359A/pt active Search and Examination
- 1995-01-27 RU RU95101040/25A patent/RU95101040A/ru unknown
- 1995-01-27 CN CN95100968A patent/CN1120156A/zh active Pending
- 1995-01-30 JP JP01297995A patent/JP3653113B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH07294404A (ja) | 1995-11-10 |
MY130289A (en) | 2007-06-29 |
DE4402671A1 (de) | 1995-08-03 |
IL112464A0 (en) | 1995-03-30 |
EP0665427A2 (de) | 1995-08-02 |
US6171867B1 (en) | 2001-01-09 |
DE59508603D1 (de) | 2000-09-07 |
RU95101040A (ru) | 1996-10-27 |
EP0665427A3 (de) | 1997-04-09 |
CN1120156A (zh) | 1996-04-10 |
ES2150508T3 (es) | 2000-12-01 |
EP0665427B1 (de) | 2000-08-02 |
PL306978A1 (en) | 1995-08-07 |
ATE195180T1 (de) | 2000-08-15 |
CZ21695A3 (en) | 1995-09-13 |
KR950033480A (ko) | 1995-12-26 |
DK0665427T3 (da) | 2000-12-27 |
TW365086B (en) | 1999-07-21 |
BR9500359A (pt) | 1997-01-14 |
AU1143695A (en) | 1995-08-10 |
CA2141265A1 (en) | 1995-07-30 |
AU688431B2 (en) | 1998-03-12 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3653113B2 (ja) | 圧電性の気体センサ | |
US5958787A (en) | Polymer sensor | |
Grate et al. | Flexural plate wave devices for chemical analysis | |
McGill et al. | Performance optimization of surface acoustic wave chemical sensors | |
Snow et al. | Poly (ethylene maleate)-cyclopentadiene: a model reactive polymer-vapor system for evaluation of a SAW microsensor | |
Borjas et al. | Solvent swelling influences the electrochemical behavior and stability of thin films of nitrated poly (styrene) | |
Zhou et al. | Reliable CO2 sensors with silicon-based polymers on quartz microbalance transducers | |
JP2013516627A (ja) | ガスセンサ | |
KR100773616B1 (ko) | 화학 감지기용 중합체 피복물 | |
US5866798A (en) | Crystal oscillator sensor | |
Dickert et al. | Supramolecular detection of solvent vapours with calixarenes: mass-sensitive sensors, molecular mechanics and BET studies | |
Neshkova et al. | Piezoelectric quartz crystal humidity sensor using chemically modified nitrated polystyrene as water sorbing coating | |
Deng et al. | Selective detection of aroma components by acoustic wave sensors coated with conducting polymer films | |
Dalcanale et al. | Selective detection of organic compounds by means of cavitand-coated QCM transducers | |
Hauptmann et al. | Using the quartz microbalance principle for sensing mass changes and damping properties | |
Hartmann et al. | Chemical sensing with cavitands: influence of cavity shape and dimensions on the detection of solvent vapors | |
Frye et al. | Materials characterization using surface acoustic wave devices | |
Ashley et al. | Chemically sensitized thin-film bulk acoustic wave resonators as humidity sensors | |
Zhang et al. | Detection of organic solvent vapours and studies of thermodynamic parameters using quartz crystal microbalance sensors modified with siloxane polymers | |
Caliendo et al. | A new surface acoustic wave humidity sensor based on a polyethynylfluorenol membrane | |
Vanotti et al. | Development of acoustic devices functionalized with cobalt corroles or metalloporphyrines for the detection of carbon monoxide at low concentration | |
JPH09304259A (ja) | 水晶式濃度センサー | |
JP3249236B2 (ja) | 匂い検知装置 | |
Chang et al. | Odorant sensor using lipid-coated SAW resonator oscillator | |
ENDO et al. | The evaluation of epoxy resin coated quartz crystal humidity sensor and the measurement of water evaporation from human surfaces |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041008 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050106 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20050128 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20050225 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080304 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090304 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100304 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |