JP6647589B2 - 光検知式水素ガスセンサ - Google Patents
光検知式水素ガスセンサ Download PDFInfo
- Publication number
- JP6647589B2 JP6647589B2 JP2016055934A JP2016055934A JP6647589B2 JP 6647589 B2 JP6647589 B2 JP 6647589B2 JP 2016055934 A JP2016055934 A JP 2016055934A JP 2016055934 A JP2016055934 A JP 2016055934A JP 6647589 B2 JP6647589 B2 JP 6647589B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen gas
- light
- laminate
- layer
- detection
- 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.)
- Active
Links
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 156
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims description 111
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 57
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 57
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 28
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 20
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 17
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 14
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 claims description 13
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 11
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 7
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 2
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 14
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 10
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 229910018979 CoPt Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000004044 response Effects 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 238000001069 Raman spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000007084 catalytic combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005335 FePt Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 SiO 2 Chemical class 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
このうち一般に市販されているのは、はじめの3種類である。接触燃焼式センサは、水素の接触による触媒燃焼に伴う生成熱をPt線コイルの抵抗値の変化として検出する。ガス濃度に比例した出力が得られるため定量性に優れ、比較的高濃度の漏洩検知に適しており、応答時間は数秒程度である。半導体式センサは、SnO2など酸化物半導体の表面の水素還元に伴う電気抵抗変化により検出する。低濃度検知に適しており、応答時間は数十秒程度である。また、気体熱伝導式センサは、対象とするガスと標準ガス(通常は空気)との熱伝導の差を利用する。水素ガスの熱伝導度が他の可燃性ガスに比べて非常に良いという特性を利用するものであり、高濃度領域での水素検知に利用されている。
図1、図2は、本発明の第1の実施形態にかかる光検知式水素ガスセンサ10を模式的に示す構成図である。光検知式水素ガスセンサ10は、垂直入射光学系を基本とし、図1、図2に示すように、検出素子として機能する積層体13の検知面に対して、垂直方向から光を照射することで水素ガスを検知する。本実施形態では、光検知式水素ガスセンサ10は、直線偏光の光を積層体13に照射するための光源11と、積層体13に磁場を印加するための磁場印加機構19と、積層体13から反射された光を光検出器21に導くための光分割器12と、積層体13での磁気光学効果による反射光の偏光角における変化を検知するための偏光子20と、偏光子20を透過した反射光の強度における変化を検出するための光検出器21によって構成される。
[実施例]
図4は、本発明の第2の実施形態にかかる光検知式水素ガスセンサ30を模式的に示す構成図である。光検知式水素ガスセンサ30は、第1の実施形態と同様に、垂直入射光学系を基本とし、検出素子として機能する積層体13の検知面に対して、垂直方向から光を照射することで水素ガスを検知する。本実施形態では、光検知式水素ガスセンサ30は、直線偏光の光を積層体13に照射するための光源11と、積層体13を構成する金属反射層に交流電流を印加するための交流電源31と、積層体13から反射された光を光検出器21に導くための光分割器12と、積層体13での磁気光学効果による反射光の偏光角における変化を検知するための偏光子20と、偏光子20を透過した反射光の強度における変化を検出するための光検出器21によって構成される。
Claims (9)
- 少なくとも、光源、水素ガス検知層と金属磁性層と誘電体光干渉層と金属反射層とを含む積層体で構成された検知素子、磁場印加機構および光検出器を有し、
前記光源から出射された光が前記検知素子に入射したときに、前記積層体で発生する多重反射によって入射光の磁気光学信号が増強する条件で前記光源から光を照射し、前記磁場印加機構によって前記積層体の磁化を制御することにより、前記水素ガス検知層の水素ガスとの反応による光学物性の変化に伴う前記積層体からの反射光の変化である磁気光学信号を前記光検出器によって検出することにより、水素ガスを検知することを特徴とする光検知式水素ガスセンサ。 - 前記積層体が、基板上に金属反射層、誘電体光干渉層、金属磁性層、誘電体光干渉層、水素ガス検知層の順番で積層された積層体であることを特徴とする、請求項1に記載の光検知式水素ガスセンサ。
- 前記積層体が、基板上に金属反射層、誘電体光干渉層、金属磁性層、水素ガス検知層の順番で積層された積層体であることを特徴とする、請求項1に記載の光検知式水素ガスセンサ。
- 前記磁場印加機構が、前記検知素子を構成する前記金属反射層に交流電流を印加することで前記積層体を構成する金属磁性層の磁化を制御することを特徴とする、請求項1に記載の光検知式水素ガスセンサ。
- 前記積層体を構成する前記水素ガス検知層が、パラジウム薄膜であることを特徴とする請求項1に記載の光検知式水素ガスセンサ。
- 前記積層体を構成する前記金属磁性層が、垂直磁化膜であることを特徴とする請求項1に記載の光検知式水素ガスセンサ。
- 前記積層体を構成する前記金属磁性層が、コバルトと白金との合金薄膜であることを特徴とする請求項6に記載の光検知式水素ガスセンサ。
- 前記積層体を構成する前記誘電体光干渉層が、酸化亜鉛薄膜であることを特徴とする請求項1に記載の光検知式水素ガスセンサ。
- 前記積層体を構成する前記金属反射層が、銀薄膜であることを特徴とする請求項1に記載の光検知式水素ガスセンサ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016055934A JP6647589B2 (ja) | 2016-03-18 | 2016-03-18 | 光検知式水素ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016055934A JP6647589B2 (ja) | 2016-03-18 | 2016-03-18 | 光検知式水素ガスセンサ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017172993A JP2017172993A (ja) | 2017-09-28 |
JP6647589B2 true JP6647589B2 (ja) | 2020-02-14 |
Family
ID=59971917
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016055934A Active JP6647589B2 (ja) | 2016-03-18 | 2016-03-18 | 光検知式水素ガスセンサ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6647589B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6368880B1 (ja) * | 2018-03-02 | 2018-08-01 | 秋田県 | 旋光度測定装置 |
JP7290243B2 (ja) * | 2019-03-29 | 2023-06-13 | Tianma Japan株式会社 | ガス検知装置 |
JP7486727B2 (ja) | 2020-08-04 | 2024-05-20 | 秋田県 | 光検知式化学センサ |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0367218A (ja) * | 1989-08-07 | 1991-03-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 光変調器 |
JP3196296B2 (ja) * | 1992-02-13 | 2001-08-06 | ソニー株式会社 | 水素ガス検出器 |
ES2261009B1 (es) * | 2004-06-11 | 2007-11-16 | Consejo Superior De Investigaciones Cientificas. | Dispositivo y metodo para detectar cambios en el indice de refraccion de un medio dielectrico. |
JP2007071866A (ja) * | 2005-08-10 | 2007-03-22 | Tokyo Univ Of Science | ガスセンサ用薄膜、ガスセンサ用素子体およびガスセンサ用素子体の製造方法 |
JP2007120971A (ja) * | 2005-10-25 | 2007-05-17 | Hitachi Cable Ltd | 光式水素ガス及び炭化水素ガスセンサ |
JP4840773B2 (ja) * | 2006-11-22 | 2011-12-21 | 株式会社アツミテック | 水素センサおよび水素ガス検知装置 |
JP5537174B2 (ja) * | 2010-01-29 | 2014-07-02 | 株式会社四国総合研究所 | ガス濃度測定装置 |
-
2016
- 2016-03-18 JP JP2016055934A patent/JP6647589B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017172993A (ja) | 2017-09-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
FI85768B (fi) | Foerfarande foer utfoerning av ytplasmonresonansmaetning samt i foerfarandet anvaendbar givare. | |
JP6647589B2 (ja) | 光検知式水素ガスセンサ | |
JP4122067B2 (ja) | ガス/流体センサ | |
US7852480B2 (en) | Hydrogen gas detection device | |
US8675200B2 (en) | Hydrogen detecting surface plasmon resonator, surface plasmon resonance optical hydrogen detector and method for optically detecting hydrogen using surface plasmon resonance | |
JP7134531B2 (ja) | 磁気抵抗水素センサ、およびその感知方法 | |
US8629983B2 (en) | Assembly with absorbing sensor layer | |
WO2007108328A1 (ja) | 全反射減衰型光学プローブおよびそれを用いた水溶液分光測定装置 | |
JP7178664B2 (ja) | 電気測定型表面プラズモン共鳴センサ及びそれに用いる電気測定型表面プラズモン共鳴センサチップ | |
JP7290243B2 (ja) | ガス検知装置 | |
KR20100070718A (ko) | 표면전자공명 검출장치 및 검출방법 | |
JP7486727B2 (ja) | 光検知式化学センサ | |
JP2016053503A (ja) | 光学式化学センサ | |
JP4639344B2 (ja) | 水素検知材料とその製造方法 | |
CN107966422B (zh) | 一种基于表面等离激元共振效应的氢气传感微结构 | |
TWI506274B (zh) | 氣體感測器 | |
JP7172693B2 (ja) | 電気測定型表面プラズモン共鳴センサ、電気測定型表面プラズモン共鳴センサチップ、及び表面プラズモンポラリトン変化検出方法 | |
CN101008615A (zh) | 使用耦合表面等离子体的表面等离子体共振生物传感器 | |
JP2015141027A (ja) | 電場増強素子、ラマン分光法、ラマン分光装置、及び電子機器 | |
WO2006109408A1 (ja) | 全反射減衰型光学プローブおよびそれを用いた遠紫外分光測定装置 | |
JP2007121013A (ja) | 光学式水素ガス検出素子及びその製造方法と、その素子を使用した光学式水素ガス検知装置及び方法 | |
CN114112973A (zh) | 一种基于高载流子浓度导电薄膜的气体传感架构及传感器 | |
KR20180061995A (ko) | 다중 내부 반사를 이용한 광학적 가스 센서 | |
Cui et al. | Experimental research on a reflective optical fiber bundle hydrogen gas sensor | |
JP2003083889A (ja) | 赤外分析装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7426 Effective date: 20160324 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20160324 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190208 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20190208 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20191127 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20191203 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20191225 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6647589 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |