JPH01500222A - Gas detection method and device using chemisorption and/or physical adsorption - Google Patents

Gas detection method and device using chemisorption and/or physical adsorption

Info

Publication number
JPH01500222A
JPH01500222A JP62503956A JP50395687A JPH01500222A JP H01500222 A JPH01500222 A JP H01500222A JP 62503956 A JP62503956 A JP 62503956A JP 50395687 A JP50395687 A JP 50395687A JP H01500222 A JPH01500222 A JP H01500222A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
dielectric
capacitor
voltage
molecules
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.)
Pending
Application number
JP62503956A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
マドウ、マーク
シアー、アーデン
スピント、クリストフアー・ジエイ
Original Assignee
エス・アール・アイ・インターナシヨナル
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 エス・アール・アイ・インターナシヨナル filed Critical エス・アール・アイ・インターナシヨナル
Publication of JPH01500222A publication Critical patent/JPH01500222A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance
    • G01N27/227Sensors changing capacitance upon adsorption or absorption of fluid components, e.g. electrolyte-insulator-semiconductor sensors, MOS capacitors

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。 (57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 化学吸着および/または物理吸着を 利用するガス検出方法ならびに装置 技術分野 本発明は一般には固体電解質誘電体を有するコンデンサを利用するガス検出方法 ならびに装置に関し、セしてよ)詳細には、コンデンサがAC電源によって付勢 されて化学吸着および/lたは物理吸着効果を測定するような方法ならびに装置 に関する。[Detailed description of the invention] chemisorption and/or physical adsorption Gas detection method and device used Technical field The present invention generally describes a gas detection method that utilizes a capacitor having a solid electrolyte dielectric. In particular, if the capacitor is energized by the AC power source, Methods and apparatus for measuring chemisorption and/or physisorption effects Regarding.

背景技術 提案された従来技術によるガス検出装置のl屋式は、フッ化ランタン(LaFs )のような固体電解質、すなわちイオン、誘電体を有するコンデンサを利用する 。以前は、そのようなガス検出装置は、コンデンサの電極間に印加されるDC電 圧が誘電体に入射するガスの種類と量の関数として変化するようなりC電位差に よる方法で動作していた。しかしDC電位差による方法には測定装置におけるド リフトおよび、電極に印加されるDC電圧の分極効果によるオフセットという欠 点がある。これらの現象には検出器の定量的および定性的の読み出しについての 精度に悪影響を及ぼす傾向がある。Background technology The proposed prior art gas detection device uses lanthanum fluoride (LaFs). ) utilizes capacitors with solid electrolytes, i.e. ions, dielectrics. . Previously, such gas detection devices relied on a DC voltage applied between the electrodes of a capacitor. As the pressure changes as a function of the type and amount of gas incident on the dielectric, the C potential difference It was working in a certain way. However, the DC potential difference method requires The lack of lift and offset due to polarization effects of the DC voltage applied to the electrodes There is a point. These phenomena include both quantitative and qualitative detector readouts. It tends to have a negative impact on accuracy.

固体電解質誘電体を利用する提案された従来技術によるガス検出器の若干の産の ものは、誘電体が上昇した温度で動作する必要があった。この欠点は、フッ化ラ ンタンによっては発生しないが、誘電体温度を上昇させるために熱を供給するの に必要な電力のゆえに、検出器の効率を減少させてしまう。固体電解質誘電体を 有するコンデンサを利用する従来技術のガス検出装置および方法は、一般に、非 常に限られた数のガスしか検出することができなかったのである。Some results of proposed prior art gas detectors utilizing solid electrolyte dielectrics Those required the dielectric to operate at elevated temperatures. This drawback is due to the fact that fluoride Although it does not occur depending on the temperature, it supplies heat to raise the dielectric temperature. The power required for this reduces the efficiency of the detector. solid electrolyte dielectric Prior art gas detection devices and methods that utilize capacitors with Only a limited number of gases could be detected at any given time.

固体電解質誘電体を有するコンデンサを使用することによって、周囲大気の湿度 を検出することが望ましい。しかし、湿度検出のために固体電解質誘電体を有す るコンデンサを利用する従来技術による構成は、周囲環境の温度変化がコンデン サのインピーダンスに影響するので、不正確さに悩まされてきた。By using a capacitor with a solid electrolyte dielectric, the humidity of the surrounding atmosphere It is desirable to detect However, with solid electrolyte dielectric for humidity detection Conventional configurations that utilize capacitors with It has been plagued by inaccuracies because it affects the impedance of the sensor.

従って、本発明の目的は固体電解質、すなわちイオン、誘電体を有するコンデン サを使用することによってガスを検出する新規の、改良された方法ならびに装置 を提供することである。Therefore, the object of the present invention is to use a solid electrolyte, i.e. a capacitor with an ion, dielectric material. New and improved method and apparatus for detecting gas by using a sensor The goal is to provide the following.

本発明の別の目的は、比較的多数のガスに応答する固体電解質誘電体を有するコ ンデンサを利用して。Another object of the invention is to provide a core having a solid electrolyte dielectric that is responsive to a relatively large number of gases. using Ndensa.

前記ガスに関する正確な定量的および定性的情報を与える新規の、改良されたガ ス検出方法ならびに装置を提供することである。A new and improved gas that provides accurate quantitative and qualitative information about the gas. An object of the present invention is to provide a method and apparatus for detecting a gas.

本発明のなお別の目的は、室温において正確な定量的および定員的分析のできる 固体電解質誘電体を有するコンデンサを利用する新規の、改良されたガス検出方 法ならびに装置を提供することである。Yet another object of the invention is to provide a method for accurate quantitative and quantitative analysis at room temperature. New and improved gas detection method utilizing capacitors with solid electrolyte dielectrics The objective is to provide methods and equipment.

本発明のなお別の目的は、広範囲の温度にわたって正確であシ、かつ、固体電解 質誘電体を有するコンデンサを利用する新規の、改良された温度および/ま九は 湿度検出器を提供することである。Still another object of the present invention is to provide a solid state electrolytic solution that is accurate over a wide range of temperatures and New and improved temperature and/or temperature capacitors utilizing capacitors with high quality dielectrics An object of the present invention is to provide a humidity detector.

本発明のさらにもう7つの目的は、固体電解質誘電体を利用するコンデンサが室 温で動作するような、周囲ガスについての定量的および定員的情報を正確に与え る新規の、改良された方法ならびに装置を提供することである。Still another object of the present invention is to provide a capacitor using a solid electrolyte dielectric in a chamber. Provides accurate quantitative and capacity information about ambient gases, such as operating at high temperatures. It is an object of the present invention to provide new and improved methods and apparatus.

発明の開示 本発明の7様相によれば、新規の、改良されたガス検出方法ならびに装置には、 検出しようとするガスと物理吸着反応および/または化学吸着反応を行なうよう 動作する固体電解質、すなわちイオン、誘電体を有する容量性手段が含まれる。Disclosure of invention According to seven aspects of the invention, a new and improved gas detection method and apparatus includes: to perform a physical adsorption reaction and/or chemisorption reaction with the gas to be detected. Capacitive means with operating solid electrolytes, ie ions, and dielectrics are included.

ここでは物理吸着と称される物理的吸着は、固体吸着剤と吸着分子との間におけ る引力の物理的すなわち7ア/デルワールス力に依存する。永久双極子モーメン トを有する分子は、別の聾式の物理吸着プロセス、すなわちやや強い表面結合を 生ずるが、なお分子をそのままにしておくプロセスで固体誘電体と相互作用する ことができる。物理吸着には化学的特異性は殆どないので、固体が十分低い温度 であるかあるいは、ガスが十分高い圧力である場合、どんなガスでも固体上に吸 着される傾向がある。化学吸着においては、吸着剤が誘電体であってもあるいは 誘電体でなくても、それに入射する複数ガスの混合物において化学反応が発生す る。この反応の生成物は吸着剤によって吸着される。若干の実施態様における化 学吸着反応のための吸着剤は、誘電体上の触媒電極となっている。ガスは吸着剤 における化学的力によって保持される。化学反応はガス/表面界面に存在する電 界によって改変されることがsb得る。Physical adsorption, here referred to as physisorption, is the interaction between a solid adsorbent and an adsorbed molecule. It depends on the physical force of attraction, that is, the 7A/Der Waals force. permanent dipole moment Molecules with occurs, but still interacts with the solid dielectric in a process that leaves the molecules intact. be able to. Physical adsorption has little chemical specificity, so if the solid is at a sufficiently low temperature or any gas can be absorbed onto a solid if the gas is at a sufficiently high pressure. It tends to be worn. In chemical adsorption, even if the adsorbent is dielectric or Even if it is not a dielectric, a chemical reaction can occur in a mixture of gases incident on it. Ru. The products of this reaction are adsorbed by an adsorbent. In some embodiments The adsorbent for the chemical adsorption reaction is a catalytic electrode on a dielectric material. Gas is an adsorbent held by chemical forces. Chemical reactions are caused by electric charges present at the gas/surface interface. sb can be modified by the field.

本発明の物理吸着プロセスにおいて、検出しようとするガスの分子は固体電解質 誘電体の表面に入射しておシ、その表面における空間電荷を変更する。In the physical adsorption process of the present invention, molecules of the gas to be detected are contained in a solid electrolyte. When incident on the surface of a dielectric, it changes the space charge on that surface.

この分子にさらされた誘電体表面は分子を吸着し、その結果、コンデンサの/対 の電極間における固体誘電体に変化を誘発する表面効果を生ずる。空間電荷の変 性は、コンデンサ電極間のコンデンサのインピーダンスを有効に監視することに よって表示される。The dielectric surface exposed to this molecule adsorbs the molecule and as a result the capacitor/pair This produces surface effects that induce changes in the solid dielectric between the electrodes. change in space charge This makes it possible to effectively monitor the capacitor impedance between the capacitor electrodes. Therefore, it is displayed.

物理吸着効果すなわち反応は、例えばH20とH2Sのような有極分子を有する ガスを検出するのに特に適している。物理吸着効果は、コンデンサ電極Kかかつ て、好ましくはACの比較的低振幅電圧を接続することによって監視される。電 極にかかる電圧は電界支持化学吸着を妨げるに足るだけ小さく保持されていて、 代表的には1〜100mVの範囲にある。The physisorption effect or reaction has polar molecules such as H20 and H2S. Particularly suitable for detecting gases. The physical adsorption effect is caused by the capacitor electrode K. is preferably monitored by connecting a relatively low amplitude voltage of AC. electric The voltage across the poles is kept small enough to prevent field-supported chemisorption; It is typically in the range of 1 to 100 mV.

物理吸着プロセスは印加電圧の特質とは無関係でわシ、そしてパルス状DC電圧 に対する過渡電流応答として、あるいは印加AC電圧に応答して測定することが できる。AC検出モードを利用することが望ましく、従って不要な側の反応の生 成物は、AC電源の各サイクルの間、誘電体表面から交互に吸収され、かつ反発 される、すなわち脱着される。物理吸着プロセスへの空間電荷応答に対して、代 表的には30khが最大周波数となっている。実際の利用例では、周波数は約0 .03から30 Hzの範囲におかれている。The physisorption process is independent of the nature of the applied voltage, and pulsed DC voltage can be measured as a transient current response to an applied AC voltage or as a response to an applied AC voltage. can. It is preferable to use AC detection mode, thus avoiding the generation of unwanted side reactions. The compounds are alternately absorbed and repelled from the dielectric surface during each cycle of AC power. be attached or detached. For the space charge response to the physisorption process, the Officially, 30kh is the maximum frequency. In actual use cases, the frequency is approximately 0 .. It is placed in the range of 0.03 to 30 Hz.

若干のガスに対して、物理吸着反応は温度依存となっている。このことは水蒸気 に対して特に真であシ、そのガスは感知されて周囲の相対湿度を測定する。セン サの温度は、空間電荷を変化させる範囲内の振幅を有するAC電圧で、コンデン サを付勢することによって測定される。AC[圧は第1の比較的高い周波数範囲 にアシ、それに対してガス検出コンデンサの第1岬価回路抵抗器および第1等価 回路コンデンサが応答する。第1等価回路抵抗器およびコンデンサは第1直列等 価回路内にあシ、そしてそれぞれ、誘電体の厚さにわたるイオン正孔の運動によ る誘電体のイオン抵抗および誘電体におけるイオン正孔の空間電荷屡をそれぞれ 表わす。第1の周波数範囲は表面空間電荷に測定信号に対して寄与させ得るよう なものよシは高い。例えば、固体電解質誘電体を有するコンデンサの電極にかか る/ kHzの周波数において、/〜100mV範囲の振幅を有する電圧を印加 することによって、誘電体が当てられる周囲温度を表わすが、しかし周囲湿度に は感応しないような応答を発生する。この応答は、l〜/ 00 mV範囲の振 幅と0.03〜30Hz範囲の周波数を有する付勢電圧に対するコンデンサの応 答と結合されて、相対湿度の表示を導出するが、− 一 ゛ それは修正されて温度を説明 するものとなることができる。For some gases, physical adsorption reactions are temperature dependent. This means water vapor This is especially true when the gas is sensed to measure the relative humidity of the surrounding area. Sen The temperature of the capacitor is controlled by an AC voltage with an amplitude within the range that changes the space charge. It is measured by energizing the sensor. AC [pressure is the first relatively high frequency range the first capacitor circuit resistor and the first equivalent of the gas detection capacitor. The circuit capacitor responds. The first equivalent circuit resistor and capacitor are the first series etc. ion-hole movement through the dielectric thickness. The ionic resistance of the dielectric and the space charge of ions and holes in the dielectric are respectively expressed as represent. The first frequency range allows the surface space charge to contribute to the measurement signal. Things are expensive. For example, on the electrodes of a capacitor with a solid electrolyte dielectric. Apply a voltage with an amplitude in the range of /~100 mV at a frequency of /kHz represents the ambient temperature to which the dielectric is exposed, but the ambient humidity produces an insensitive response. This response corresponds to amplitudes in the l~/00 mV range. Response of a capacitor to an energizing voltage having a width and a frequency in the range 0.03 to 30 Hz combined with the answer to derive the relative humidity reading, − 1゛ It has been modified to explain the temperature You can become what you do.

本発明による化学吸着プロセスにおいて、検出されているガスの分子は、固体電 解質誘電体表面に印加されたAC電圧の影響によシ、すなわち誘電体の触媒によ って、化学的に反応する。化学吸着反応は、ここではA、B、CおよびDと称す る幾つかのクラスに分類することができる。クラスA、B、CおよびDの化学吸 着反応によって、第1等価回路コンデンサを分路する第2直列等価回路において 接続された第2等価回路コンデンサおよび第2等価回路抵抗器の値を変更する。In the chemisorption process according to the invention, molecules of the gas being detected are Due to the influence of the AC voltage applied to the surface of the solute dielectric, the catalyst of the dielectric It reacts chemically. The chemisorption reactions are referred to here as A, B, C and D. It can be classified into several classes. Class A, B, C and D chemical absorption In the second series equivalent circuit which shunts the first equivalent circuit capacitor by the arrival reaction, The values of the connected second equivalent circuit capacitor and second equivalent circuit resistor are changed.

第1等価回路コンデンサの値は第1等価回路コンデンサのそれよシはるかに大き いので、第2等価回路の成分値によってガスパラメータが、化学吸着反応から生 ずる検出器端子におけるインピーダンスの変化に応答して検出されることを可能 にする。インピーダンスの変化は、検出器に、第1範囲よシかなシ低い第2周波 数範囲の電源を与えることによって検出される。第1等価回路の成分値は、第コ 範囲での付勢によって有効に変更されることはない、4tつのクラスは下記のよ うに分類される。The value of the first equivalent circuit capacitor is much larger than that of the first equivalent circuit capacitor. Therefore, the gas parameters generated from the chemisorption reaction are determined by the component values of the second equivalent circuit. Allows to be detected in response to changes in impedance at the slip detector terminals Make it. The change in impedance causes the detector to have a lower second frequency that is higher than the first range. Detected by applying power in a range of numbers. The component values of the first equivalent circuit are The 4t classes, which are not effectively modified by range biasing, are as follows: It is classified as a sea urchin.

クラスA1分析ガスは低いACまたはDC振幅電界に対してさえもり、F、表面 に直接に反応し、従ってその効果はいずれの印加ActたはBC電圧の振幅とは 無関係になっている。Class A1 analysis gases are resistant to low AC or DC amplitude electric fields, F, surface and therefore its effect is independent of the amplitude of any applied Act or BC voltage. It has become irrelevant.

クラスB1分析ガスは印加ACまたはBC電圧の振幅とは関係なく反応するが、 触媒(通常は上部の電極材料)の存在する場合に限られる。Class B1 analyte gases react independently of the amplitude of the applied AC or BC voltage, but Only in the presence of a catalyst (usually the top electrode material).

クラスC1分析ガスは、センナ作用を電圧振幅依存にさせているセンサ誘電体に 印加された電界によって駆動される(そのような分析ガスの例は無極酸化ガスo 2. so□、 No□1等である)。Class C1 analysis gas is applied to the sensor dielectric making the senna action voltage amplitude dependent. driven by an applied electric field (an example of such an analysis gas is a non-polar oxidizing gas o 2. so□, No□1, etc.).

り2スD1分析ガスは誘電体に入射する第2のガス種の存在する場合に、検出さ れ得るだけである(そのような分析ガスの例は炭化水素、CH4等である)。The second gas D1 analysis gas is detected when there is a second gas species incident on the dielectric. (Examples of such analytical gases are hydrocarbons, CH4, etc.).

化学吸着プロセスにおいて、固体電解質誘電体を含むコンデンサは、第2範囲に あシ、かつ誘電体表面における負の酸素イオン(O−)種を形成させるに足るほ どの大きい振幅を有するAC電圧によって付勢される。〇一種を形成するに要す る振幅は異なるガスに対しては異なる・良好な触媒によって、〇一種は炭化水素 と反応するようにされて、新規の室温炭化水素センサを与える。電圧は固体誘電 体にわたって破壊を生ずるほど大きいととはあシ得ない。化学吸着プロセスを誘 導するAC!圧の周波数は、電源の各サイクル中・分子を誘電体に掃引し1、か つ分子を反発するに足るほど低くなければならない。従って、AC化学吸着励起 の周波数および振幅は5、代表的には・約0、/〜3ぎルトおよび約0.03〜 30khの範囲におかれている。In the chemisorption process, capacitors containing solid electrolyte dielectrics fall into the second range. reeds, and sufficient to form negative oxygen ion (O-) species on the dielectric surface. energized by any AC voltage with a large amplitude. 〇Required to form a type The amplitude is different for different gases. Depending on the good catalyst, to provide a novel room temperature hydrocarbon sensor. Voltage is solid dielectric There is no way it could be so large as to cause destruction throughout the body. Induces chemisorption process AC to guide you! The frequency of the voltage sweeps the molecules into the dielectric during each cycle of the power supply. must be low enough to repel other molecules. Therefore, AC chemisorption excitation The frequency and amplitude of is 5, typically about 0, /~3 gilts and about 0.03~ It is placed in the range of 30kh.

化学吸着プロセスにおいて、酸素は誘電体表面において吸着される。この吸着さ れた酸素は誘電体上の金属製、触媒電極の電子を捕獲12、誘電体表面に酸素イ オンを形成させて誘電体の導電率を増加させる。メタン(CH,)のような還元 ガスが検出される場合、この還元ガスはイオン化酸素と反応して、誘電体導電率 を減少させる。In the chemisorption process, oxygen is adsorbed at the dielectric surface. This adsorption The released oxygen captures electrons from the metal catalyst electrode on the dielectric material12, and oxygen ions are generated on the surface of the dielectric material. On is formed to increase the conductivity of the dielectric. reduction such as methane (CH,) If gas is detected, this reducing gas reacts with ionized oxygen to increase the dielectric conductivity. decrease.

化学吸着プロセスを利用する固体電解質、すなわちイオン、誘電体を有するコン デンサを利用するガスセンサは、かねてから開発されてきている。そのような化 学吸着にもとづくガス検出器は、DC11!測定モードで動作しておシ、そして 誘電体として希±フッ化唆を利用してきた。DC1流測定そ一ドが利用されてい るので、絶えず/シルク防電体く不純物が駆動されて、センサの性能および精度 に悪影響を及ぼす。特に、後部接点、すなわち検出されているガスにさらされて いない誘電体の面に接触する接点は連続して酸化され、それによって後部電極と 誘電体の界面における抵抗を増加させる。これに反して、酸化スズガスセンサを 使用することによって従来技術による化学吸着にもとづくガスセンサは、例えば 3!00〜4Loo℃のような、呈温よシかな)上の温度で動作する必要があっ た。従来技術による酸化スズおよび希±7フ化物電流測定にもとづいたセンサは また湿度に敏感である。酸化スズは、代表的には円筒形として形成された基板上 に手動で塗られる。A solid electrolyte, i.e., a component with an ionic, dielectric material, that utilizes a chemisorption process. Gas sensors using capacitors have been developed for some time. such a transformation The gas detector based on chemical adsorption is DC11! Operates in measurement mode, and Dilute fluoride has been used as a dielectric material. DC1 flow measurement method is used. Impurities in the silk/silk shield are constantly driven, impairing the performance and accuracy of the sensor. have a negative impact on In particular, the rear contacts are exposed to the gas being detected, i.e. Contacts that touch non-dielectric surfaces are continuously oxidized, thereby oxidizing the rear electrode and Increases the resistance at the dielectric interface. On the other hand, tin oxide gas sensor Gas sensors based on chemisorption according to the prior art by using e.g. It is necessary to operate at a temperature above 3! Ta. Sensors based on prior art tin oxide and dilute ±7 fluoride current measurements are It is also sensitive to humidity. Tin oxide is deposited on a substrate typically formed as a cylinder. painted manually.

7フッランタン上電体を利用することによって、従来技術でよく利用された、電 力消費ヒータに対する必要をなくしている。フン化ランタン電解質誘電体を有す るコンデンサをAC電圧で付勢することによって、誘電体のバルク材料に不純物 が駆動される傾向はなくなる。その代シネ純物は誘電体表面に残る。AC′ft 圧の大きさは大気中の酸素から酸素イオンを生成するには十分であるが、フッ化 ランタン誘電体の破壊電圧よシは小さい。AC電圧の交互の半サイクルの間だけ 変調されるフッ化うンタンの大きい双極子層電界があシ、それによって7フ化ラ ンタンの表面に溶着された分子は広がシ、かつ容易に分割されて酸素イオン種を 発生する。従ってAC電源の交互の半サイクル中に、コンデンサは相対的に高導 電率と低導電率を有することになシ、検出器をダイオード状モードで動作させる 。By using 7 fluoranthane as an electrical conductor, it is possible to eliminate the electrical Eliminating the need for power consuming heaters. with lanthanum fluoride electrolyte dielectric Impurities are removed from the dielectric bulk material by energizing the capacitor with an AC voltage. The tendency to be driven will disappear. Instead, the pure cine remains on the dielectric surface. AC'ft The magnitude of the pressure is sufficient to generate oxygen ions from atmospheric oxygen, but fluoride The breakdown voltage of lanthanum dielectric is small. Only during alternating half cycles of AC voltage The large dipole layer electric field of the fluoride carrier is modulated, thereby Molecules welded to the surface of the tantanium spread and easily split to release oxygen ion species. Occur. Therefore, during alternate half-cycles of the AC power supply, the capacitor will have a relatively high conductivity. Must have low conductivity and operate the detector in diode-like mode. .

反対に、物理吸着プロセスにおいては、第2等化回路の抵抗とキャパシタンスの 変化は誘電体に印加された電圧には感応しない。吸着剤と吸着質の分子間には何 の化学反応もない。物理吸着された有極ガスによって空間電荷の厚さを減少させ るが、それは第2等価回路キャパシタンスの増加によって測定され、検出器に低 い第2の周波数範囲を与えることによって検出される。Conversely, in the physical adsorption process, the resistance and capacitance of the second equalization circuit The changes are not sensitive to voltage applied to the dielectric. What is between the adsorbent and adsorbate molecules? There is no chemical reaction. Physically adsorbed polar gas reduces space charge thickness However, it is measured by the increase in the second equivalent circuit capacitance, which causes the detector to is detected by providing a second frequency range.

フッ化うンタンは固体電解質誘電体として特に望ましいが、その理由はそれが室 温、すなわち約コO’C6るいは3000kを含む広い温度範囲にわたって多数 のガスを検出することができるからである。例えば、酸素および一酸化窒素(N o)、−配化炭素(CO)、ならびに炭酸ガス(CO□)のようなガスは、0. 03〜30Hzの範囲の周波数で、0.3〜3がルトの範囲のAC電圧を供給さ れたフッ化2ンタ/訪電体を有するコンデンサによって検出することができる。Fluorinated fluoride is particularly desirable as a solid electrolyte dielectric because it temperature, i.e. approximately 0'C6 or 3000k. This is because the gas can be detected. For example, oxygen and nitric oxide (N o), -arranged carbon (CO), and gases such as carbon dioxide (CO□) are 0. Provides an AC voltage in the range of 0.3 to 300 Hz with a frequency in the range of 0.3 to 30 Hz. It can be detected by a capacitor with a fluoride capacitor/current collector.

よシ低い温度範囲では、非常に水分に敏感な7フ化ランタンにおける湿度の影響 を、フッ化ランタン上の不活性のすなわち触媒グリッドを親水塩で覆うことによ って、わるいはガスにさらされたフッ化ランタン表面を疎水性コーティング、例 えばテフロン膜、で覆うことによって最小化することができる。親水塩はフッ化 ランタン誘電体から水分を除去し、一方線水性コーティングは誘電体上の水分の 沈澱を妨げる。Influence of humidity on lanthanum heptafluoride, which is very sensitive to moisture in very low temperature ranges. by covering an inert or catalytic grid on lanthanum fluoride with a hydrophilic salt. Therefore, a hydrophobic coating on the lanthanum fluoride surface exposed to the gas, e.g. This can be minimized by covering it with a Teflon membrane, for example. Hydrophilic salt is fluorinated removes moisture from the lanthanum dielectric, whereas a linear water-based coating removes moisture on the dielectric. Prevents precipitation.

よシ高温、すなわち1ooc以上、では、水分は蒸発し、そしてフッ化ランタン におけるその効果は最小限になる。At very high temperatures, i.e. above 1 ooc, water evaporates and lanthanum fluoride Its effect on will be minimal.

化学吸着モードにおいて、検出しようとする種からの酸素はフッ化ランタンにお いて吸着される。あるいはまた、7フ化ランタン上の触媒グリッドは大気からの 分子の数を変えるが、この分子は触媒グリッドと感知されている還元ガスとの間 の相互作用の結果として、フッ化うンタンによって吸着される。In chemisorption mode, oxygen from the species to be detected is absorbed by the lanthanum fluoride. and is absorbed. Alternatively, the catalyst grid on the lanthanum heptafluoride changing the number of molecules between the catalyst grid and the reducing gas being sensed. adsorbed by fluorinated sulfur as a result of the interaction of

フッ化ランタン誘電体上のグリッドからの電子は、誘電体表面の吸着酸素に移動 されて、例えば酸素イオン(Oつのような反応性中間体を形成する。反応性中間 体酸素イオンは、メタン、グロパンあるいは炭素ブタンのような、検出しようと する還元ガスと反応する。反応性中間体酸素イオンと還元ガス間の反応によって 誘電体表面から〇一種を除去する。次いで酸化還元ガスはフッ化ランタン誘電体 の表面から大気中に脱着されるすなわち排出される。この事aシーケンスは化学 吸着反応を発生させる振幅と周波数を有する印加AC電圧に応答して発生する。Electrons from the grid on the lanthanum fluoride dielectric move to adsorbed oxygen on the dielectric surface to form reactive intermediates such as oxygen ions (O2). The body oxygen ion is the one you are trying to detect, such as methane, glopane or carbon butane. Reacts with reducing gas. by the reaction between the reactive intermediate oxygen ion and the reducing gas Remove type ○ from the dielectric surface. Next, the redox gas is a lanthanum fluoride dielectric. is desorbed or emitted into the atmosphere from the surface of the This thing a sequence is chemistry It occurs in response to an applied AC voltage having an amplitude and frequency that causes an adsorption reaction to occur.

第2等価回路の成分は、誘電体表面における0−の変動に応答して、値が変化す る。The components of the second equivalent circuit change in value in response to 0- fluctuations on the dielectric surface. Ru.

印加電圧、誘電体イオン伝導率および分析ガスの特質によって反応性酸素種が形 成し始める時期を決定する、例えば、あるドーパントレベルを有するフッ化ラン タン誘電体に対して、容量性センサに印加されている別々の電圧の大きさに応答 して反応性酸素種が形成し始める。反応性酸素種が形成し始める電圧の大きさは 、種同定のためのガス種(例えば0□。The reactive oxygen species are shaped by the applied voltage, dielectric ionic conductivity, and characteristics of the analyzed gas. For example, a fluoride with a certain dopant level determines when it starts to form. responds to the magnitude of separate voltages applied to the capacitive sensor relative to the tan dielectric and reactive oxygen species begin to form. The magnitude of the voltage at which reactive oxygen species begin to form is , gas species for species identification (e.g. 0□.

NO! + 80りと相関する。外因的にドープしたフッ化ランタンにとって、 酸素イオン種は0.3メルトACの電圧で形成し始める。しかし、フッ化ランタ ンが真性である場合、酸素イオン種は、フッ化ランタン誘電体を含むコンデンサ の電極にかかつて印加されている3ポル) ACに応答してのみ形成し始める。NO! Correlates with +80. For exogenously doped lanthanum fluoride, Oxygen ionic species begin to form at a voltage of 0.3 melt AC. However, lantha fluoride If the ion is intrinsic, the oxygen ionic species is begins to form only in response to AC (3 pol) previously applied to the electrodes of .

この応答を最適化するために、装置は大きい表面面積を有しておシ、それによっ て多数の酸素イオンがフッ化ランタン表面に形成される。また、触媒グリッドは 良好な酸素触媒でおる材料から形成されることが望ましい。グリッドは細かいグ リッド、すなわちガスがグリッドのバルクを通過することはないがグリッド線間 の開口を通じてのみ通過するか、あるいは多孔性グリッド、すなわち酸素イオン を吸着し、かつそれらが、グリッドが位置するフッ化ランタン表面に輸送され得 るようにする材料から形成されたグリッドとなっている。To optimize this response, the device should have a large surface area, thereby A large number of oxygen ions are formed on the surface of lanthanum fluoride. Also, the catalyst grid is Preferably, it is formed from a material that is a good oxygen catalyst. The grid is fine lid, i.e. the gas does not pass through the bulk of the grid but between the grid lines or through a porous grid, i.e. oxygen ions and they can be transported to the lanthanum fluoride surface on which the grid is located. It is a grid formed from a material that allows the

また、ガス分子を吸着するフッ化ランタン表面の表面積に比較して大きい表面積 を有する触媒吸着薄1Kを使用することも可能である。感知されたガスを空気中 の酸素分子と非常に有効に置換させる触媒吸着薄膜材料もまた使用することがで きる。触媒薄膜によって装置は異なる種を選択することができるようになシ、そ れによって、異なる触媒薄膜を有するコンデンサアレーは化学吸着モードに付勢 されて、異なるガスを検出できる。さらに、幾つかの異なる固体電解質、すなわ ちイオン誇電体を有するコンデンサは、化学吸着および/または物理吸着モード に付勢されることができて、多くの異なるガス種を検出する・フッ化ランタン以 外の誘電体が利用される場合には、それらを加熱することが必要になることもあ る。In addition, the surface area is large compared to that of the lanthanum fluoride surface that adsorbs gas molecules. It is also possible to use a catalyst adsorption thin 1K having a Detected gas in the air Catalyst-adsorbing thin film materials that displace oxygen molecules very effectively can also be used. Wear. The catalyst thin film allows the device to select different species; This forces the capacitor array with different catalyst thin films into chemisorption mode. can be used to detect different gases. Additionally, several different solid electrolytes, i.e. Capacitors with ionic hyperelectric materials can be used in chemisorption and/or physisorption modes. can be energized to detect many different gas species, including lanthanum fluoride and more. If external dielectrics are used, it may be necessary to heat them. Ru.

物理吸着モードにおいては、酸素との反応は必要ではなく、従って装置は常に室 温で動作する。吸着されたガス分子はフッ化ランタンの空間電荷を変調し、コン デンサ電極に印加された低振幅電圧の周波数でキャパシタンスの変化を生ずる。In physisorption mode, no reaction with oxygen is necessary and the device is therefore always in the room. Operates at warm temperatures. The adsorbed gas molecules modulate the space charge of lanthanum fluoride and A change in capacitance occurs at the frequency of a low amplitude voltage applied to the capacitor electrode.

装置の感度は比較的高いが、それは空間電荷キャノクシタ/スは誘電体表面の自 由エネルギーの指数関数でおって、物理吸着モードにおけるガスによって改変さ れるからである。指数関係にはガス濃度の関数として大きいキャパシタンスの変 化が含まれ、高い感度を与えている。The sensitivity of the device is relatively high, but this is because the space charge capacitor/s is an exponential function of free energy, which is modified by the gas in the physisorption mode. This is because The exponential relationship involves a large capacitance change as a function of gas concentration. , giving high sensitivity.

コンデンサのインピーダンスを有効に検出するために、監視コンデンサにかかる AC電圧の電圧の大きさと位相角が決定される。このために、サンプリング抵抗 器はコンデンサと直列で接続され、そしてこの抵抗器にかかる電圧は監視される 。サンプリング抵抗器にかかる電圧の位相はAC電源の位相と比較されるが、こ の電源は感知コンデンサおよびサンプリング抵抗器を含む回路網を駆動する。電 源の振幅および周波数はコンピュータ製配置によって歩進されて、0.03〜3 0Hzのような広範囲の周波数にわたって物理吸着および化学吸着の応答を測定 する。In order to effectively detect the impedance of the capacitor, the voltage applied to the monitoring capacitor is The voltage magnitude and phase angle of the AC voltage are determined. For this, the sampling resistor The resistor is connected in series with a capacitor and the voltage across this resistor is monitored. . The phase of the voltage across the sampling resistor is compared to the phase of the AC power supply; The power supply drives the circuitry including the sensing capacitor and sampling resistor. electric The amplitude and frequency of the source were stepped by a computerized arrangement from 0.03 to 3 Measures physisorption and chemisorption responses over a wide range of frequencies, such as 0Hz do.

サンプリング抵抗器にかかる位相および電圧は6各の振幅および周波数の位置で 検出される。サンプルした位相および電圧はコンピュータ型回路網に供給されて 、そこで既知の種および濃度に対して、電圧および位相の以前に格納された値と 比較される。The phase and voltage across the sampling resistor are 6 at each amplitude and frequency position. Detected. The sampled phase and voltage are fed into computer-type circuitry. , where for a known species and concentration, the previously stored values of voltage and phase and be compared.

コンピュータはサングルした電圧および位相を以前に格納された電圧および位相 に相関させて、特に検出した種およびその濃度の表示を与える。The computer transfers the sampled voltage and phase to the previously stored voltage and phase. gives an indication of the specifically detected species and their concentrations.

あるいはまた、AC電源は/Hzのような単一周波数を有し、そして振幅の範囲 を通じて歩進されて、コンデンサ誘電体における化学吸着および物理吸着反応を 測定する。化学吸着反応を誘導する振幅に対して、サンプリング抵抗器にかかる 位相は、基本のおよび高い奇数の調波に対して検出される。基本のおよび奇数の 調波位相応答が検出され、そしてそれに対する以前に格納された値と、計器によ って検出されるべき異なる種に関して比較される。種の同定は、サンプリング抵 抗器にかかる検出電圧に応答するメモリにアドレスするのに利用されて、検出さ れた種の濃度の表示を与える。Alternatively, the AC power source has a single frequency, such as /Hz, and a range of amplitudes. chemisorption and physisorption reactions in capacitor dielectrics Measure. across the sampling resistor for the amplitude that induces the chemisorption reaction. Phase is detected for the fundamental and higher odd harmonics. basic and odd The harmonic phase response is detected and the previously stored value for it is are compared with respect to the different species to be detected. Species identification depends on sampling resistance. The detected voltage is used to address the memory that responds to the detected voltage across the resistor. gives an indication of the concentration of the species collected.

理論的には、可変振幅、調波検出技術は、他の高濃度のガスの存在下に低濃度の /ガスを検出するために特に有利であると判定されている0例えば、ガスサンプ ルが酸素と二酸化炭素の成分を含む場合、酸素と二酸化炭素の成分は調波、化学 吸着技術によって別々に検出され得るが、それは非直線応答が、二酸化炭素の存 在下においてよシも酸素の存在下において、よシ低い電圧に対して始動されるか らである。従って、誘電体表面に酸素を有すると、比較的低電圧での化学吸着モ ードにおいて、有意な調波が発生される。二酸化炭素ガスの存在下では高電圧で のみ調波が発生される。分析ガスの別の成分が一酸化炭素である場合、化学吸着 ダイオード作用は中間電圧、すなわち酸素に対するダイオード作用および二酸化 炭素に対するダイオード作用を生じさせる電圧間の電圧、に対して発生する。In theory, variable amplitude, harmonic detection techniques could detect low concentrations of gas in the presence of other high concentration gases. / gas sump that has been determined to be particularly advantageous for detecting If the gas contains oxygen and carbon dioxide components, the oxygen and carbon dioxide components are harmonic, chemical Although it can be detected separately by adsorption techniques, it is important to note that the nonlinear response In the presence of oxygen, in the presence of oxygen, it is possible to start at lower voltages. It is et al. Therefore, if oxygen is present on the dielectric surface, chemisorption mode can be achieved at relatively low voltage. Significant harmonics are generated at the At high voltage in the presence of carbon dioxide gas only harmonics are generated. If another component of the analyzed gas is carbon monoxide, chemisorption Diode action is at intermediate voltage, i.e. diode action on oxygen and dioxide occurs for voltages between voltages that produce a diode effect on carbon.

その幾つかが、別の固体電解質、誘電体および/または触媒を有する複数の容量 性検出器から成るアレーを利用する同様な装置を利用することができる。Multiple capacitors, some of which have different solid electrolytes, dielectrics and/or catalysts Similar devices are available that utilize arrays of sex detectors.

アレー検出器はAC電源に応答しておシ、かつ化学吸着および/または物理吸着 モードで動作することができる。誘電体の各々にかかる電圧と位相は検出されそ してコンピュータ回路網に供給されて、コンデンサアレーの以前に検出された種 と濃度とに対する以前に格納された応答と相関させる。The array detector is responsive to AC power and has chemisorption and/or physisorption. mode. The voltage and phase across each of the dielectrics will be detected. The previously detected species in the capacitor array are and concentration with previously stored responses.

相対湿度および温度を検出するために、好ましい?二とにフッ化ランタン誘電体 を有するコンデンサは、フッ化ランタンと検出されている水の分子との間の物理 吸着反応を測定する低周波数電源に応答する。Preferable for detecting relative humidity and temperature? Second lanthanum fluoride dielectric The capacitor with the physical relationship between the lanthanum fluoride and the water molecules being detected It responds to a low frequency power source to measure the adsorption reaction.

フッ化ランタン誘電体はまた、例えば/ kHzのような、非常に高い周波数A Cに応答するが、それは温度1frO表わすだけの応答を発生する。これら両方 のAC周波数に応答する、サンプリング抵抗器にかかる電圧および位相が検出さ れる。コンピュータ型回路網は高周波数信号に応答する検出電圧および位相に応 答して、温度を検出する。コンピュータはまた、低周波数励起に対する検出電圧 および位相にも応答して応答を導出するが、それは温度表示によって変更されて 、温度とは無関係の正確な相対湿度表示を発生する。Lanthanum fluoride dielectrics are also suitable for very high frequencies A, e.g. C, but it produces a response that is only representative of the temperature 1frO. both of these The voltage and phase across the sampling resistor in response to the AC frequency of It will be done. Computerized circuitry responds to sense voltage and phase in response to high frequency signals. and detect the temperature. The computer also detects the detection voltage for low frequency excitations. and also in response to the phase, but it is modified by the temperature display. , producing an accurate relative humidity reading independent of temperature.

フッ化ランタンは化学的に安定しておシ、高い融点を有しておル、そして殆ど超 イオン伝導体であるので、それは誘電体として特に望ましい。フッ化ランタンは 約/j00℃の非常に高い融点を有してはいるが、フッ素イオンは室温で急速に 材料を通って移動する。それはイオン物質でおるので、その電子および正孔の移 動性は比較的低速であって、それを電子流に対するすぐれた絶縁体としている。Lanthanum fluoride is chemically stable, has a high melting point, and almost Being an ionic conductor, it is particularly desirable as a dielectric. Lanthanum fluoride is Although it has a very high melting point of approximately /j00°C, fluoride ions rapidly melt at room temperature. Move through the material. Since it is an ionic material, its electron and hole transfer The kinetics are relatively slow, making it an excellent insulator against electron flow.

この材料のバルク内部からその表面まで達する、LX+およびF−イオンに対す るヘルムホルツ自由エネルギー差において、0,2j電子メルトよシ大きい差が ある。従って、双極子層が全表面に存在しておル、広い表面電界となっている。for LX+ and F- ions that reach from inside the bulk of this material to its surface. There is a larger difference in the Helmholtz free energy difference than in the 0,2j electron melt. be. Therefore, a dipole layer exists on the entire surface, resulting in a wide surface electric field.

パA・り比誘電率は/弘でわ)、。The relative permittivity of PA is /Hirodewa).

電解質誘電体にとっては比較的大きい数である。しかし、バルク材料は双極子層 およびイオン伝導率を有しているので、フッ化ランタンから形成されたコンデン サは代表的に、幾何学的に測定された値よシはるかに大きいキャパシタンス値を 有している。This is a relatively large number for an electrolyte dielectric. However, the bulk material is a dipole layer Capacitors formed from lanthanum fluoride have capacitance values that are typically much larger than those measured geometrically. have.

フッ化ランタン表面における格子状の電極は還元ガスにさらされ、一方傾斜電圧 がフッ化2ンタ/にわたりて印加される場合、結果の電流は異なるガスの特徴と なっている電圧における段PIft−呈示することが判明している。各段階振幅 はその段階を生ずるガスの部分的圧力の測定値となっている。さらに、電極の下 での空間電荷分布は、段階が発生する時間ごとに変更される。本発明は可変振幅 AC笑施態様においてこの現象を利用している。A grid-like electrode on the lanthanum fluoride surface is exposed to a reducing gas while a gradient voltage is applied across fluoride, the resulting current is characteristic of the different gases. It has been found that the stage PIft- exhibits at a voltage of . Each stage amplitude is a measure of the partial pressure of the gas that produces that step. Additionally, below the electrode The space charge distribution at is changed each time the step occurs. The present invention is a variable amplitude This phenomenon is exploited in AC mode.

フッ化ランタン電解質誘電体を有するコンデンサとして形成されたガス検出器に DC電流を利用することによシ、低速応答時間となることが判明している。フッ 化ランタン容量性ガス検出器の感度は、約−10というファクタだけ減少するが 、それは明らかに、フッ化ランタン表面における空間電荷層が消えて、フッ化ラ ンタンのバルク抵抗率を変化させるからでおる。還元ガスおよびDC電圧に長時 間さらされた後に累積するバルク抵抗率変化は、可逆ではあるが、フッ化ランタ ン空間電荷はその原条件に戻ることは決してない。明らかに、空間を荷還元が発 生し得る唯一の方法は、L♂+とF−イオンの表面熱励起間の自由エネルギーの 差が有意に低減されるように、表面が電気化学的に変性されるかどうかである。In a gas detector formed as a capacitor with a lanthanum fluoride electrolyte dielectric It has been found that the use of DC current results in slower response times. Huh The sensitivity of a lanthanum chloride capacitive gas detector is reduced by a factor of approximately -10. , it is obvious that the space charge layer on the lanthanum fluoride surface disappears and the lanthanum fluoride This occurs because it changes the bulk resistivity of the tantalum. Long time to reducing gas and DC voltage Bulk resistivity changes that accumulate after exposure to lanthanum fluoride, although reversible, The space charge never returns to its original condition. Obviously, the space is The only possible method is to reduce the free energy between the surface thermal excitation of L♂+ and F− ions. Whether the surface is electrochemically modified such that the difference is significantly reduced.

本発明においては、化学吸着動作のための所定の範囲におけるAC電圧によって フッ化ランタン誘電体を含むコンデンサを付勢することによって、電気化学的変 性が実行される。自由エネルギー差はAC電圧に応答して変化するので、空間電 荷の厚さは非常に影響される。空間電荷の厚さは、コンデンサと直列になってい るサンプリング抵抗器にかかる電圧および位相を監視することによって有効に測 定される。DC電圧が印加されて、表面生成物をバルク半導体誘電体に駆動する ことはないので、老化およびヒステリシスは低減される。In the present invention, by an AC voltage in a predetermined range for chemisorption operation, Electrochemical changes can be made by energizing a capacitor containing a lanthanum fluoride dielectric. sex is performed. Since the free energy difference changes in response to AC voltage, the space charge Load thickness is highly affected. The thickness of the space charge is in series with the capacitor. can be effectively measured by monitoring the voltage and phase across the sampling resistor. determined. A DC voltage is applied to drive surface products into the bulk semiconductor dielectric. aging and hysteresis are reduced.

本発明についての上述の、およびなお別の目的、q!l微および利点は、下記の 幾つかの特定実施態様の詳細な説明を、特に添付の図面を参照して検討すること で、明白になるであろう。The above and still further objects of the present invention, q! The details and advantages are listed below. A detailed description of some specific embodiments should be considered with particular reference to the accompanying drawings. And it will become clear.

図面の簡単な説明 第1図は本発明の1様相による薄膜検出器の平面図である。Brief description of the drawing FIG. 1 is a plan view of a thin film detector according to one aspect of the invention.

第2図は第1図に示された検出器の側面図である。FIG. 2 is a side view of the detector shown in FIG. 1.

第2S図は第7図と第2図に示された検出器の変更例の側面図である。FIG. 2S is a side view of a modified example of the detector shown in FIGS. 7 and 2.

第3図は発明の第2の実施態様による単一鉱石検波器の平面図である。FIG. 3 is a plan view of a single ore detector according to a second embodiment of the invention.

第弘図は第3図に示された検出器の側面図である。Figure 3 is a side view of the detector shown in Figure 3.

第≠a図は第3図と第弘図に示された検出器の変化例の側面図である。Figure ≠a is a side view of a variation of the detector shown in Figures 3 and 3.

第5図は物理吸着モードで動作する際の、第1図〜第弘図に示された装置の等価 回路図である。Figure 5 shows the equivalent of the apparatus shown in Figures 1 to 1 when operating in physical adsorption mode. It is a circuit diagram.

第6図は、倫理吸着および化学吸着モードで動作するがス検出コンデンサが可変 振幅および可変周波数発振器に応答しているような、本発明の第1の実施態様の 部分回路図および部分ブロック囚である。Figure 6 shows that the gas detection capacitor is variable when operating in ethical adsorption and chemisorption modes. The first embodiment of the invention is responsive to a variable amplitude and frequency oscillator. Partial schematics and partial blocks are included.

第7図は、物理吸着および化学吸着モードで動作するガス検出コンデンサが可変 振幅および単一周波数電源に応答し、調波周波数は化学吸着モードに対して検出 されるような、発明の第2の実施態様の部分回路図および部分ブロック図である 。Figure 7 shows a variable gas detection capacitor operating in physisorption and chemisorption modes. Amplitude and response to single frequency power supply, harmonic frequencies detected for chemisorption mode 2 is a partial circuit diagram and a partial block diagram of a second embodiment of the invention, as shown in FIG. .

第g図は、各々が異なるガスに異なる応答をする複数の検出器が、可変振幅およ び可変周波数電源によって化学吸着および物理吸着モードに付勢されるような1 発明のなお別の実施態様の部分回路図および部分ブロック図であシ、そして 第7図は、低周波数では湿度と温度の両者が測定され、そして高周波数では温度 のみが測定されるように、湿度感知コンデンサが物理吸着モードで動作するよう な、湿度と温度の両者を検出する発明の実施態様の部分回路図および部分ブロッ ク図でおる。Figure g shows multiple detectors, each responding differently to different gases, with variable amplitude and 1, which is activated into chemisorption and physisorption modes by a variable frequency power source and a variable frequency power supply. a partial circuit diagram and a partial block diagram of yet another embodiment of the invention, and Figure 7 shows that at low frequencies both humidity and temperature are measured, and at high frequencies temperature The humidity sensing capacitor operates in physical adsorption mode so that only A partial circuit diagram and partial block diagram of an embodiment of the invention that detects both humidity and temperature. It's a diagram.

発明を実行する最良モード 第7図および第2図では、発明の第1の実施態様に、よるガス感知すなわち検出 コンデンサの良好な実施態様が示されている。ガス検出コンデンサは、電極とし て働く銅基板すなわち支持体llに設置される。支持体1/上にはそれぞれ、シ リコンチップ12およびガラスの電気絶縁プレート/3が取付けられている。シ リコンチップ12は縮退しておシ、高い導電率を有する。ガラスグレート13上 の電極として溶着された金層/弘は、銅基板//から電気的に絶縁されている。The best mode of carrying out the invention 7 and 2, a first embodiment of the invention shows gas sensing or detection according to a first embodiment of the invention. A preferred embodiment of the capacitor is shown. The gas detection capacitor is used as an electrode. It is mounted on a copper substrate or support 11 which serves as a substrate. On the support 1/ there are respectively A recon chip 12 and a glass electrical insulation plate/3 are attached. S The recon chip 12 is degenerate and has high electrical conductivity. glass grate 13 top The gold layer deposited as an electrode is electrically insulated from the copper substrate.

縮退シリコンチップ12は非常に平坦な表面を支えていて、その上にクロム薄膜 層/jを溶着し、さらにその上に銅薄膜層16が溶着される。クロム層/jは銅 層16を接着させるために必要である。銅層16上に固体イオン、すなわち電解 質、薄膜誘電体層17が溶着されているが、それは室温がヌ検出目的には、1o oo〜200θオングストロームの厚さを有する粘土フッ化物、フッ化ランタン (LaFs )が好ましい、フッ化ランタンは上で指摘したように特に有利では あるが、他のイオン誘電体、特に他の粘土フフ化物、が層17として利用され得 ることが理解できる。銅層/6はフッ化ランタン層/7に熱膨張整合しておシ、 かつ十分に厚いのでシリコンチップノコからフッ化ランタン層を機械的に分離す ることができる。The degenerate silicon chip 12 supports a very flat surface on which a thin chrome film is applied. Layer /j is deposited, and a copper thin film layer 16 is further deposited thereon. Chromium layer/j is copper Necessary for adhering layer 16. Solid ions, i.e. electrolytes, on the copper layer 16 A thin film dielectric layer 17 is welded to the surface, but it is not suitable for room temperature detection purposes. Clay fluoride, lanthanum fluoride with thickness of oo~200θ Angstroms (LaFs) is preferred; lanthanum fluoride is not particularly advantageous as pointed out above. However, other ionic dielectrics may be utilized as layer 17, especially other clay fluorides. I can understand that. The copper layer /6 is thermal expansion matched to the lanthanum fluoride layer /7, It is also thick enough to mechanically separate the lanthanum fluoride layer with a silicon tip saw. can be done.

薄膜金属グリッドlざは誘電層/7の上表面に形成される。グリッド/IKは十 分な範囲を有するすきまが含まれているので、fRえは、3056以上のような 、比較的大きい割合の誘電層17の最上表面が装置によって検出されるべき周囲 ガスにさらされることが可能になる。グリッドlざは好ましくは金のような不活 性金属であってもよいし、あるいは/譬うジウムのような触媒金属であってもよ い。あるいはまた、グリッドlざは、検出されているがスから分子を吸着する触 媒多孔性金属層と置換することもできる。吸着された分子は触媒多孔性金属層を 通って移行し、セして誘電層/7の表面に吸着される。A thin film metal grid is formed on the top surface of dielectric layer/7. Grid/IK is ten Since it includes a gap with a range of , a relatively large proportion of the top surface of the dielectric layer 17 is around the area to be detected by the device. Allows exposure to gas. The grid is preferably inert, such as gold. It may be a catalytic metal, or it may be a catalytic metal, such as dium. stomach. Alternatively, the grid may be a catalyst that adsorbs molecules from the source being detected. It can also be replaced with a medium porous metal layer. The adsorbed molecules pass through the catalytic porous metal layer. It migrates through and is then adsorbed onto the surface of the dielectric layer/7.

誘電層17上のグリッド/ざあるいは多孔性金属層は金リード21によって金層 l弘に接続されて、コンデンサの第1電極を形成する。銅支持体l/はコンデン サの第2電極を形成する。支持体/lおよび層l弘を含む両電極はそれぞれ装置 のアノードおよびカソードと称される1層l弘に関する支持体l/に印加されて いる十分に高い正電圧に応答して、支持体7ノからチップ/2と、層l!と、層 16とを介して、順方向バイアス半導体として働く層/7へと有効電流が流れる 0層17からこのII流はグリッド/ざ(あるいは等化多孔層)および層/弘へ のリード2/に流れる。支持体/lから誘電がラスプレート13を通って層l弘 へのインピーダンスは十分高いので開路と考えられる6反対に、イオン誘電体す なわちガラスプレート13の破壊を生じさせない低い正電圧おるいはいずれの負 電圧が層l弘に関する支持体l/に印加される場合には、チップ12および直列 層lよ、16そして17を含むグリッド/ざへの経路は逆バイアスされて、誘電 体として作用するだけでおる。ダイオード作用は装置動作の化学モードと同時に 行なわれ、従って誘電体露出面におけるガス間に化学反応が生じて、1fI17 の電気インピーダンスに影響をおよばず。The grid/strip or porous metal layer on dielectric layer 17 is connected to the gold layer by gold leads 21. The first electrode of the capacitor is connected to the first electrode of the capacitor. Copper support l/is condensate A second electrode of the sensor is formed. Both electrodes, including the support and the layer, are respectively connected to the device. is applied to the support l/ for one layer called the anode and cathode of In response to a sufficiently high positive voltage applied to the support 7 to tip/2, the layer l! and layer An effective current flows through layer 16 to layer/7 which acts as a forward bias semiconductor. This II flow from the 0 layer 17 goes to the grid/za (or equalizing porous layer) and the layer/hiro. Flows to lead 2/. The dielectric passes from the support/l through the lath plate 13 to the layer l. Since the impedance to the ion dielectric is sufficiently high, it is considered an open circuit. That is, a low positive voltage or any negative voltage that does not cause destruction of the glass plate 13 If a voltage is applied to the support 1/ with respect to the layer 12, the tip 12 and in series The path to the grid containing layers 16 and 17 is reverse biased and dielectric It just acts as a body. Diode action is simultaneous with chemical mode of device operation Therefore, a chemical reaction occurs between the gases on the exposed surface of the dielectric, and 1fI17 does not affect the electrical impedance of the

第3図および第弘図に示される、発明の第2の実施態様では、薄膜イオン、誘電 層17は単一の結晶誘電体スライス23と置換されているが、これは好ましいと とにフッ化ランタンであり、代技的に約200マイクロメータの厚さを有してい る。フッ化ランタンスライス23は銅支持体すなわち基板//上に溶着された銀 層24Lによって支持されている。In a second embodiment of the invention, shown in FIGS. 3 and 3, thin film ions, dielectric Layer 17 is replaced by a single crystalline dielectric slice 23, which is preferred. It is made of lanthanum fluoride and typically has a thickness of about 200 micrometers. Ru. The lanthanum fluoride slice 23 is a silver welded onto a copper support or substrate. It is supported by layer 24L.

銀層2弘は第7図と第2図のシリコン層およびクロム層の代シに使用されるが、 それは単一の結晶フッ化ランタンスライス23は自己支持性であって、シリコン チップによシ与えられる支持作用を必要としないからである。電極2jは誘電結 晶スライス23の露出面に溶着されており、それは長く伸びた腕部27から延長 する幾つかの平行な指部26として形成することもできるし、または第1図と第 2図で示されるようなグリッドとして、!りるいは多孔性がス吸着層として(図 示されていない)形成することもできる0層2jは金、あるいは検出されている ガスの関数となっている金属触媒から形成することができる。ガラスプレート1 3および金属l弘は、第7図および第2図の実施態様における支持体ll上のガ ラスプレート/3と層/4’lZ)浴着と同様に、第3図および第弘図の実施態 様において銀層2弘と間隔を置いて、銅支持体II上に溶着されている。The silver layer 2hiro is used in place of the silicon layer and chromium layer in FIGS. 7 and 2, but That is, the single crystalline lanthanum fluoride slice 23 is self-supporting and silicon This is because the support provided by the tip is not required. Electrode 2j is inductively coupled It is welded to the exposed surface of the crystal slice 23, and it extends from the long arm 27. It can also be formed as several parallel fingers 26, or as shown in FIGS. As a grid as shown in Figure 2,! Rirui is porous and acts as a suction layer (Fig. 0 layer 2j that can also be formed (not shown) is gold or has been detected It can be formed from a metal catalyst that is a function of the gas. glass plate 1 3 and the metal 1 on the support 1 in the embodiments of FIGS. 7 and 2. Last plate / 3 and layer / 4'lZ) Similar to the bathrobe, the embodiment of Figure 3 and Figure 3 Two silver layers are welded onto the copper support II at a distance.

非常に正確に、酸素のような若干のガスを検出するためには、イオyys’rt 体が周囲の湿気に感応しない方が好い。フッ化ランタンは非常に水分に感応しや すいので、若干の化字種の検出において、水蒸気がそこに入射しないようにする ことが重要である。To detect some gases, such as oxygen, with great accuracy, io yys’rt It is better if the body is not sensitive to the surrounding moisture. Lanthanum fluoride is very sensitive to moisture. Therefore, when detecting some types of cursive characters, prevent water vapor from entering there. This is very important.

このために、第2&図の薄膜親水塩層30/が、誘電層17から上方に延長する 誘電ポスト(図示されていない)によってグリッドlどの上方露出面のやや上方 に懸垂している。R水層30/は、そうでなければフッ化うンタンpitf*上 に入射することもおシ得る水の分子を吸収し、その結果、水の分子は誘電体のイ ンピーダンスに何の影響も与えない。わるいはまた、水の分子をはね返す、好ま しくはテフロン被膜の疎水層302がフッ化ランタン上に溶着されている(第≠ a図)0層302はフッ化ランタン誘電体の近くで水の分子をはじくので、誘電 インピーダンスは水の分子によって影響されることはない。To this end, a thin film hydrophilic salt layer 30/ of FIG. 2 extends upwardly from the dielectric layer 17. Slightly above the upper exposed surface of the grid by dielectric posts (not shown) hanging on. R water layer 30/ is otherwise fluoridated on pitf* absorbs water molecules that can also be incident on the dielectric. has no effect on impedance. Bad or good, it also repels water molecules. Alternatively, a hydrophobic layer 302 of Teflon coating is welded onto the lanthanum fluoride (No. Figure a) The 0 layer 302 repels water molecules near the lanthanum fluoride dielectric, so the dielectric Impedance is not affected by water molecules.

従って、親水層30/と疎水層302の両者とも水蒸気すなわち湿度の、検出器 の作用に対する影響を最小化している。親水塩は空中の水の分子を引きつけて、 それらがフッ化ランタンに到達しないようにする。フッ化ランタン表面の疎水コ ーティングは空中の水の分子をはじき返してそれらがフッ化ランタンと反応しな いようにする。Therefore, both the hydrophilic layer 30/ and the hydrophobic layer 302 are water vapor or humidity detectors. This minimizes the effect on the action of Hydrophilic salts attract water molecules in the air, Prevent them from reaching the lanthanum fluoride. Hydrophobic coating on the surface of lanthanum fluoride The coating repels water molecules in the air and prevents them from reacting with the lanthanum fluoride. I'll do my best.

第1図、第2図、第3図および第弘図に示される装置の動作に関連するメカニズ ムは同じである。化学吸着および物理吸着動作は両方の実施態様において発生さ れ得る。物理吸着では、ファンデルワールス力(代表的にはlミリぎルトと10 0ミリメルトの関)を検知するに足るだけの振幅を有するACまたはDC電圧が 、支持プレート//と薄膜14Lを備える電極間に印加される0発明による化学 吸着では、常にACである、よシ高い電圧が電極間に印加される。Mechanisms related to the operation of the equipment shown in Figures 1, 2, 3 and 3 The names are the same. Chemisorption and physisorption actions occur in both embodiments. It can be done. In physical adsorption, van der Waals forces (typically 1 mm and 10 An AC or DC voltage of sufficient amplitude to detect , a chemical according to the invention applied between the electrodes comprising the support plate // and the thin film 14L. In adsorption, a higher voltage, always AC, is applied between the electrodes.

電圧振幅は0−を形成するに足るものとなっている。The voltage amplitude is sufficient to form 0-.

第3図の銀層24Aはアノードとして作用し、一方、層26はカソードとして作 用する。tILが流れ始める電圧はイオンtIt層17あるいは結晶23のドー ピングレベルならびに、誘電体に入射するガスの種類および誘電層の材料に依存 する。外因的にドープされた、および真性のフッ化うンタン誘を体に対して、t aの始動によシそれぞれ、アノードに対して、特定のがス種のための約0.03 と3.θ?ルトACRMSの順方向バイアス電圧を開始する。コンデンサ電極間 のピーク電圧は誘電体破壊電圧を超えてはならない。真性フッ化ランタンにとっ て、表面双極子層の厚さの数倍を超える層/7と結晶23の厚さに対して、破壊 電圧は約jNルトとなっている。Silver layer 24A in FIG. 3 acts as an anode, while layer 26 acts as a cathode. use The voltage at which tIL begins to flow is the doping of the ion tIt layer 17 or the crystal 23. Depends on the ping level and the type of gas incident on the dielectric and the material of the dielectric layer. do. Exogenously doped and intrinsic fluorinated titanate to the body, t For each anode, about 0.03 for a particular species and 3. θ? Start the forward bias voltage of the default ACRMS. Between capacitor electrodes The peak voltage of shall not exceed the dielectric breakdown voltage. For intrinsic lanthanum fluoride Therefore, for the thickness of layer/7 and crystal 23, which exceeds several times the thickness of the surface dipole layer, destruction occurs. The voltage is approximately jN volts.

化学吸着モードにおいては、反応が開始する電圧によってどの種のがスがフッ化 ランタン誘電体に入射しているかを判定する。一旦、反応が開始されるとtiの 大きさがガス量、すなわち特定ガスの濃度t−i示する。以下で説明するように 、がス種および濃度は、本発明の/様相によれば、第1図〜第弘図に示される型 式のコンデンサにAC励起電圧を印加することによって測定される。ガス種を検 出するために、感知作用の始動に要する電圧のAC振幅が検出される。単一周波 数、可変振幅ACt源から、基本波および奇数調波の検出によって、あるいは可 変周波数、可変振幅ACt源から、AC’励起が可能である。DC動作において 発生する老化効果はAC励起に関しては発生しないが、それは分析され九種の分 子がサンプル内で累積されないからである。AC電源の周波数は十分に低いので 、吸着プロセスおよび脱着プロセスを生ずることができる。In chemisorption mode, the voltage at which the reaction starts determines which species are fluorinated. Determine whether it is incident on the lanthanum dielectric. Once the reaction has started, the ti The size indicates the gas amount, that is, the concentration ti of the specific gas. as explained below , gas species and concentrations, according to/aspects of the present invention, are of the type shown in FIGS. It is measured by applying an AC excitation voltage to a capacitor of Eq. Check the gas type The AC amplitude of the voltage required to trigger the sensing action is detected. single frequency from a variable amplitude ACt source, by fundamental and odd harmonic detection, or by AC' excitation is possible from a variable frequency, variable amplitude ACt source. In DC operation The aging effect that occurs does not occur for AC excitation, but it has been analyzed for nine different types. This is because children are not accumulated within the sample. The frequency of AC power is low enough , adsorption and desorption processes can occur.

化学吸着プロセスを検討するために、大気の周囲条件におけるメタン(aH4) Th検出しようとしているものとする。大気の周囲条件には層/7または結晶2 3の露出したフン化ランタン表面に入射する多くの@素分子が含まれる。吸着プ ロセス中、カソード/Iに対してアノード/6が順方向バイアスされる場合、露 出した誘1i体表面に入射する酸素分子は酸素イオンに転化される。露出したイ オン誘電体表面における@累イオ/は大気中のメタンと反応して、メチルアルコ ール(CH,OH)を形成する。酸素はメタンと反応してメチルアルコールを形 成するので、フッ化ランタン格子に移動するのに利用できる@累イオンはよシ少 なくなシ、従って所定のt流しベルを達成する几めに必要な順方向バイアスは、 空気中にメタンが無い場合に同じt流を達成するために必要な順方向バイアスよ シ高くなる。反応が開始する電圧を検出することによってメタンが存在すること を表わす、−酸化炭素、二酸化炭素、二酸化ケイ素、 −ブタン、プロパンおよ び他の還元ガスに対して、異なる電圧で同様なメカニズムが発生する。ダイオー ド作用を開始するAC電圧を検出することによって、これらのガスの各々を検出 することが可能になる。Methane (aH4) at atmospheric ambient conditions to study the chemisorption process. Assume that we are trying to detect Th. Layer/7 or crystal 2 for atmospheric ambient conditions Many @ elementary molecules incident on the exposed lanthanum fluoride surface of No. 3 are included. Adsorption During the process, if anode /6 is forward biased with respect to cathode /I, the exposure Oxygen molecules incident on the surface of the ejected diluent are converted into oxygen ions. exposed i On-dielectric surface ions react with methane in the atmosphere and form methyl alcohol. (CH,OH) is formed. Oxygen reacts with methane to form methyl alcohol Since the lanthanum fluoride lattice is composed of Therefore, the forward bias required to achieve a given flow rate is: The forward bias required to achieve the same t flow in the absence of methane in the air is It becomes high. Determine the presence of methane by detecting the voltage at which the reaction begins -carbon oxide, carbon dioxide, silicon dioxide, -butane, propane and A similar mechanism occurs at different voltages for and other reducing gases. Daioh Detect each of these gases by detecting the AC voltage that initiates the deactivation. It becomes possible to do so.

反応は比較的低い温度およびそれ以上、例えば室温でおよびそれ以上で発生する 。検出は代表的には約/g℃から少なくとも≠00℃まで可能である。検出され た種の濃度は、反応の始動に要する特性電圧で流れるACll[を監視すること によって測定される。The reaction occurs at relatively low temperatures and above, e.g. at room temperature and above. . Detection is typically possible from about /g°C to at least ≠00°C. detected The concentration of the species can be monitored by monitoring the ACll flowing at the characteristic voltage required to start the reaction. Measured by

イオン誘を体を覆うグリッドlざわるいは等価多孔層によって形成される電極が 触媒として形成される場合、この触媒は指示されたガスの検出のための下記の物 質の組から選択される。メタン検出のためには、触媒は)々ラジウム(Pd)、 lE化亜鉛(ZnO)、酸化第二鉄(FezO3)あるいは二酸化スズ(5n0 2 )のいずれでもよい、酸素のためには、触媒は二酸化イリジウム(IrO2 ) 、コバルトフタロシアニンあるいは鉄フタロシアニンのいずれかである。硫 化水素(H2S )のためには、触媒は金属硫化物、好ましくは硫化カドミウム (CdS )である、H2のためには、触媒は/9ラジウムである。グリッド/ gあるいはグリッド2jがコバルトフタロシアニンまたは鉄フタロシアニンから 形成される場合、感知作用を開始するためにはよシ低い電位が必要でめシ、セし てよシ急速な応答が達成される。誘電体破〉艶電圧が超過しないこと°を保証す るために、感知作用に要する必要電位を低くすることが望ましい。An electrode formed by a grid covering the ion conductor or an equivalent porous layer When formed as a catalyst, this catalyst can be used for the detection of indicated gases. Selected from a set of qualities. For methane detection, the catalyst is) radium (Pd), Zinc oxide (ZnO), ferric oxide (FezO3) or tin dioxide (5n0 2) For oxygen, the catalyst is iridium dioxide (IrO2). ), either cobalt phthalocyanine or iron phthalocyanine. sulfur For hydrogen oxide (H2S), the catalyst is a metal sulfide, preferably cadmium sulfide. (CdS), for H2 the catalyst is /9 radium. grid/ g or grid 2j from cobalt phthalocyanine or iron phthalocyanine If formed, a much lower potential is required to initiate the sensing action; A very rapid response is achieved. Dielectric breakdown〉Guarantees that the gloss voltage does not exceed Therefore, it is desirable to reduce the required potential for sensing.

第5図には、第7図、第2図および第3図、第μ図に示された装置に関連する物 理吸着メカニズムを作成する等価回路が示されている。物理吸着モードは、水の ような有極分子を感知するのに特に有利である。台木の分子中の酸素は非常に電 気的陰性でおって、分子中の水素電子をそれにひきつける。従って、台木の分子 中の@累に部分的負電荷、セして台木の分子中の水素に部分的正電荷がおる。イ オン誘電層/7あるいは単一結晶スライス23は双極子モーメントを有する分子 を優先的にgl、5!liIする。フッ化ランタンの表面における吸着された種 はフッ化ランタンの空間電荷を変性し、三フッ化ランタンガス界面に関連するA Cインピーダンス/4ラメータに変化を生じさせる。物理吸着モードは湿度およ びインプロパツルを感知するために特に有利であることが判っている。さらに、 −酸化炭素にさらされた三フフ化ランタン誘電体を有するコンデンサにおいて、 僅かの物理吸着効果が検出されている。FIG. 5 shows items related to the apparatus shown in FIG. 7, FIGS. 2 and 3, and FIG. μ. An equivalent circuit to create the physical adsorption mechanism is shown. Physical adsorption mode is for water It is particularly advantageous for sensing polar molecules such as Oxygen in the molecules of the rootstock is highly electric. It is atmospherically negative and attracts the hydrogen electrons in the molecule to it. Therefore, the molecule of the rootstock There is a partial negative charge on the inside @, and a partial positive charge on the hydrogen in the rootstock molecules. stomach The on-dielectric layer/7 or the single crystal slice 23 consists of molecules having a dipole moment. Prioritize gl, 5! I will do it. Adsorbed species on the surface of lanthanum fluoride denatures the space charge of lanthanum fluoride, and the A associated with the lanthanum trifluoride gas interface Causes a change in C impedance/4 parameters. Physical adsorption mode It has been found to be particularly advantageous for sensing impropaters. moreover, - in a capacitor with a lanthanum trifluoride dielectric exposed to carbon oxide, A slight physisorption effect has been detected.

第1図、第2図あるいは第3図、第弘図に示される両方のコンデンサとも、第5 図の端子jlAと3j間でコンデンサ33として表わされるバルク材料誘電体を 含む。コンデンサ33のキャパシタンスはによp、誘電率C1厚さd、および面 積人を有するフッ化ランタンのバルク材料のそれとなっている。Both capacitors shown in Fig. 1, Fig. 2 or Fig. 3, Fig. A bulk material dielectric, represented as a capacitor 33, is connected between terminals jlA and 3j in the figure. include. The capacitance of capacitor 33 is p, dielectric constant C1 thickness d, and surface It has become a bulk material of lanthanum fluoride with a certain amount of product.

直列抵抗器36および直列キャパシタンス37を含む枝路はコンデンサ33と分 路している。コンデンサ37のキヤ/ぐシタンスC4は、フッ化ランタン誘電体 の全表面に見られる空間電荷層に関連する。空間電荷は、バルク材料からフッ化 ランタンの表面へ励起されたF−イオンとL aF2 ”イオンとの間の自由エ ネルギー差から生ずる。フッ化ランタンは、ショットキー欠陥を形成する中性フ ン化ランタン公式単位、すなわちバルクから表面へ励起される中性フッ化ランタ ン公式単位、に対してo、or電子ぎルトの低い活性化エネルギーを有する。こ れら中性公式単位はCF”)”正孔を残してF−イオンがそれに励起されるが、 その(F−)+正孔は外部的に印加され九電昇に応答して、正帯電した粒子とし て作用する。中性フッ化ランタン公式単位量を占めるF−イオンは、(F−)+ 正孔より可動性でなく、従って、順序よ<F′″イオンが移動する友めに、La F2+イオンは隣接地点から空の正孔へとホンダしなければならない。従って、 中性公式単位の短所は(LaF2”)−正孔、負帯電した種として処理すること ができる。(LaF2”)−正孔は、(F−)”正孔の空間電荷層を後に残して 、優先的に表面へ移動する。これら双極子層はコンデンサ37のキャパシタンス C9に関連があル、 と象徴的に表わすことができるが、但し、d、はフッ化ランタン誘電体のいずれ かの僻における2つの空間電荷層の有効な厚さの総計である。空間電荷層の厚さ d、は、CF−)+イオンの濃度の二乗根に反比例して変化する。A branch containing series resistor 36 and series capacitance 37 is separated from capacitor 33. I'm on the road. The capacitance C4 of the capacitor 37 is a lanthanum fluoride dielectric. associated with a space charge layer found on the entire surface of Space charge fluoridated from bulk material Free energy between F− ions and L aF2” ions excited to the surface of the lanthanum It arises from energy difference. Lanthanum fluoride is a neutral fluoride that forms Schottky defects. Official unit of lanthanum fluoride, i.e. neutral lanthanum fluoride excited from bulk to surface It has a low activation energy of o, or electron for the formal unit. child These neutral official units are CF'')'' leaving a hole and an F- ion excited to it, The (F-) + hole is applied externally and responds to the nine-electrode rise, becoming a positively charged particle. It works. The F- ion that accounts for the official unit amount of neutral lanthanum fluoride is (F-)+ La F2+ ions must travel from adjacent points to empty holes. Therefore, The disadvantage of the neutral formal unit is (LaF2”)-hole, which is treated as a negatively charged species. Can be done. (LaF2'')-hole leaves behind a space charge layer of (F-)'' hole. , preferentially move to the surface. These dipole layers represent the capacitance of capacitor 37. Related to C9, It can be symbolically expressed as, however, d is any of the lanthanum fluoride dielectrics is the sum of the effective thicknesses of the two space charge layers at that point. space charge layer thickness d varies inversely as the square root of the concentration of CF−)+ ions.

抵抗器36の抵抗の値は、フッ化ランタンの厚さにわ友る(F−)+正孔の運動 によるフッ化ランタン層のイオン抵抗を茨わし、 とすることができるが、但しρはランタフ誘電体層/7おるいは結晶23の相対 する面の間でのその抵抗率となっている。The resistance value of the resistor 36 depends on the thickness of the lanthanum fluoride (F-) + hole movement. The ionic resistance of the lanthanum fluoride layer is reduced by However, ρ is the relative value of the Lantuff dielectric layer/7 or the crystal 23. It is the resistivity between the two surfaces.

直列抵抗器3gおよびコンデンサ3りを含む枝路はコンデンサ37とは分路して おシ、これらは共に、高速イオン運動が完了し、そして熱駆動力が使い果たされ 友後に残っている電界の影響を受けた、部分的に可動なイオン種(LaF2)− の運動によって生じ几効果を表わす。フッ化ランタン層/7あるいは結晶23の 表面状態において電荷が蓄積される。外部刺激に対する表面状態の有限応答時間 は抵抗器3gおxび−xンデンサ39の籠に寄与する。装置のがス検出素子を含 んでいるのは、抵抗器3gおよびコンデンサ3りを有する回路のこの脚部である 。従って、感知周波数が十分低く、回路のこれら素子が応答する場合にのみ、ガ ス感応性がおる。The branch containing series resistor 3g and capacitor 3 is shunted from capacitor 37. In both cases, the fast ion motion is completed and the thermal driving force is exhausted. Partially mobile ionic species (LaF2) affected by the remaining electric field It is caused by the movement of and shows the effect. Lanthanum fluoride layer/7 or crystal 23 Charge is accumulated in the surface state. Finite response time of surface states to external stimuli contributes to the cage of resistors 3g and 39. The device contains a gas detection element. It is this leg of the circuit with resistor 3g and capacitor 3 that . Therefore, the sensing frequency is low enough that these elements of the circuit respond I am sensitive to stress.

階段状電圧がコンデンサに印加される場合、抵抗器3gおよびコンデンサ3りの 効果は、単純指数ではない時間変化電流を発生する傾向がある。その結果、抵抗 器3gおよびコンデンサ3りとして表わされる枝路の一時的応答は単純指数では なく、そして抵抗器、コンデンサ回路素子の有限個によって表わすことはできな い。従って、抵抗器3ざおよびコンデンサ3りによって表わされるフッ化ランタ ン誘電体の部分は、実際には5合成関数2に)として表わされる周波数と電圧依 存インピーダンスとなっている。If a stepped voltage is applied to the capacitor, resistor 3g and capacitor 3 The effect tends to produce time-varying currents that are not simply exponential. As a result, resistance The transient response of the branch, represented as a capacitor 3g and a capacitor 3, is expressed by a simple exponential: and cannot be represented by a finite number of resistor and capacitor circuit elements. stomach. Therefore, the fluoride lantern represented by resistor 3 and capacitor 3 The dielectric part actually has a frequency and voltage dependence expressed as 5 composite function 2). existing impedance.

複素インピーダンス2(−の主効果は、検討中の多くの目的に対して、周波数依 存抵抗器3gとコンデンサ3り変数と見なすことができる。The main effect of the complex impedance 2(-) is frequency-dependent for many purposes under consideration. The resistor 3g and capacitor 3 can be considered as variables.

明らかに、コンデンサ3りの直はコンデンサ37のそれニジはるかに大きく、そ して非常に薄い空間電荷厚さに対応するが、それは恐らく幾つかの事例では数枚 の原子層の厚さにすぎない。物理吸着モードで動作する検出器の主ガス応答は、 抵抗器3ざおよびコンデンサ3りを含む枝路における複素インピーダンスの値の 変化に関連する。最大電界は負電極で発生し、それによって最大ガス応答はフッ 化ランタンの露出した上表面とグリッド/rあるいは層23との間の界面で発生 する。Obviously, the diameter of capacitor 3 is much larger than that of capacitor 37; corresponds to a very thin space charge thickness, which in some cases is probably just a few sheets. is only an atomic layer thick. The main gas response of a detector operating in physisorption mode is The value of the complex impedance in the branch including the 3 resistors and 3 capacitors. Related to change. The maximum electric field occurs at the negative electrode, so that the maximum gas response is Occurs at the interface between the exposed upper surface of the lanthanum chloride and the grid/r or layer 23. do.

第1図に概略図で・示された装置の状態を、高周波数領域(印加電圧がA kH z以上の周波数を有する)と、中間範囲周波数(印加電圧が30HzとA kH zの間である場合)および低周波数領域(周波数が30Hzより小さい場合)に 関して検討してみる。これらの特性周波数は試料の厚さとドーピングの両者に依 存し、従って厚さとドーピングパラメータを変えることにより試料の標本で調整 することができる。これら3つの仮定のすべてにおいて、印加電圧は100mV よし大きくなることはなく、従って7アンデルワールスカはフッ化ランタン表層 とそこに入射する分子間の引力となっており、そして化学吸着によるダイオード 作用はない。The state of the device shown schematically in Figure 1 is in the high frequency range (applied voltage is A kHz). z) and intermediate range frequencies (applied voltages of 30 Hz and A kHz). (if the frequency is between 30Hz) and low frequency region (if the frequency is less than 30Hz) Let's consider this. These characteristic frequencies depend on both sample thickness and doping. and therefore can be adjusted in the sample preparation by varying the thickness and doping parameters. can do. In all three assumptions, the applied voltage is 100mV It doesn't get bigger, so 7 Anderwaalska is a lanthanum fluoride surface layer. and the attraction between the molecules incident there, and the diode due to chemisorption. It has no effect.

高周波数領域において、主インピーダンスは端子31/Lと3夕の間のコンデン サ33のバルクキャパシタンスによる。抵抗器3乙の抵抗と、A kHz以上の 周波数におけるコンデンサ33のインピーダンスに対するコンデンサ37のイン ピーダンスは、バルクキャパシタンス(コンデンサ33によって表わされる)が 装置のインピーダンスに効果を及ぼすようなものとなっている。中間範囲におい て、応答は抵抗器31.およびコンデンサ37によって主に判定される。コンデ ンサ37から分路する抵抗器3gおよびコンデンサ3りを含む枝路のインピーダ ンスはこの周波数範囲では非常に大きいので、それは端子3弘と35間のインピ ーダンスに大した効果を与えない。In the high frequency range, the main impedance is the capacitor between terminals 31/L and 31/L. This is due to the bulk capacitance of the sensor 33. The resistance of resistor 3 and the resistance of A kHz or more The impedance of capacitor 37 relative to the impedance of capacitor 33 at the frequency The pedance is the bulk capacitance (represented by capacitor 33) It has an effect on the impedance of the device. In the middle range The response is resistor 31. and the capacitor 37. Conde Branch impedance including resistor 3g and capacitor 3 shunt from sensor 37 The impedance between terminals 3 and 35 is very large in this frequency range, so it - Doesn't have much effect on dance.

これらの周波数におけるコンデンサ33のバルクインピーダンスは30Hzから 6kHzまでの全範囲にわたって、比較的一定にされることができるので、コン デンサ33によって表わされるパルクキャ/fシタンスは、端子311tと3j の間のインピーダンスを有意に変えることはないa 30Hz以下の低周波数範 囲において、端子34tと35の間の応答は、抵抗器3rとコンデンサ3りを含 む枝路における複素インピーダンス2(ω)によって支配される。抵抗器36と コンデンサ370時定数T 、 =R1C1は、低周波数と中間周波数の効果が 優勢になる周波数を決定する0時定数は誘電体の厚さdに依存する。従って、比 較的厚い誘電層あるいはスライスに対して、中間周波数および低周波数の応答が 特に分離されなくなるまで、T8を移すことができる。The bulk impedance of capacitor 33 at these frequencies is from 30Hz to can be kept relatively constant over the entire range up to 6kHz, so the The pulse capacitance represented by capacitor 33 is connected to terminals 311t and 3j. a low frequency range below 30 Hz without significantly changing the impedance between , the response between terminals 34t and 35 includes resistor 3r and capacitor 3. is dominated by the complex impedance 2(ω) in the branch. resistor 36 and The capacitor 370 time constant T, = R1C1 has the effect of low frequency and intermediate frequency. The zero time constant, which determines the predominant frequency, depends on the dielectric thickness d. Therefore, the ratio For relatively thick dielectric layers or slices, mid- and low-frequency responses are T8 can be transferred until it no longer separates.

AC多重fス種センサの3つの異なる実施態様が第6図〜第g図に示されている 。第を図〜第r図の実施態様において、容量性センサを介するACRMS電圧が 検出され、セしてセンサを含む回路に供給されたAC付勢電圧とセンナを介して 流れる電流との間で位相比較が行なわれる。電圧と位相を測定することによって 、センサの複素インピーダンスを有効に判定することが可能になる。コンピュー タ技術が利用されて検出器からの応答を以前に格納された応答と相関させて、種 を同定し、かつその濃度を判定することを可能にする。物理吸着ならびに化学吸 着技術がこれらすべての実施態様において利用される。Three different embodiments of AC multiplexed sensors are shown in FIGS. 6-g. . In the embodiments of Figures 1-r, the ACRMS voltage across the capacitive sensor is through the AC energizing voltage and sensor that is detected and supplied to the circuit containing the sensor. Phase comparison is performed with the flowing current. By measuring voltage and phase , it becomes possible to effectively determine the complex impedance of the sensor. computer Data technology is used to correlate the response from the detector with previously stored responses to and to determine its concentration. Physical adsorption and chemisorption Wearing techniques are utilized in all these embodiments.

第A1gの実施態様において、フッ化ランタン誘電体を有するコンデンサj/は 、電流サンプリング抵抗器j11tによって、可変振幅と可変周波数発振器nに 接続される。抵抗器tpのインピーダンスはコンデンサj/のインピーダンスに 比較すると相対的に低いので、抵抗器よ≠にかかつて発生される電圧はコンデン サj/で発生される電流波形の写しと表っている。抵抗器よ弘にかかる電圧の大 きさは、コンデンサJ″/を流れる電流振幅に正比例する。発振器!2の出力端 子!3における位相に関して抵抗器、5′≠にかかる電圧の位相は、コンデンサ !rlに印加される電圧とこのコンデンサを通って流れる電流との間の位相角を 表わす。In embodiment A1g, the capacitor j/ with lanthanum fluoride dielectric is , to the variable amplitude and variable frequency oscillator n by the current sampling resistor j11t. Connected. The impedance of resistor tp is the impedance of capacitor j/ Since the voltage generated by the resistor is relatively low in comparison, the voltage generated by the capacitor is It is shown as a copy of the current waveform generated at saj/. The magnitude of the voltage applied to the resistor The magnitude is directly proportional to the amplitude of the current flowing through the capacitor J″/. Child! The phase of the voltage across the resistor, 5'≠ with respect to the phase at 3, is ! Let the phase angle between the voltage applied to rl and the current flowing through this capacitor be represent.

発振器!2は正弦波あるいは方形波形の可変階段状振幅および可変階段状周波数 出力を有している。Oscillator! 2 is a sine wave or square waveform with variable stepped amplitude and variable stepped frequency. It has an output.

発振器!2の振幅は一連の値にわたって歩進され、従ってコンデンサ!/の電極 にかかつて印加されるACRMS電圧は、物理吸着動作に対しては/−100m vの範囲であるか、あるいは化学吸着動作に関しては0. /〜j、 Odeル トの範囲となっている。電源j−2の周波数は0.03から30Hzまでの数十 ヘルツ範囲にわたって歩進される。この範囲の上側周波数は第5図の説明に関連 して述べた理由のために設定されている。説明した型の発振器は周知であって、 回路網分析器でしばしば利用される。理論上、0.03 Hz以下の周波数で発 振器j2を動作させることは可能であるが、そのような低い周波数源を発生し、 検出することを実際に分けて行なうことは通常、そのような低い周波数での動作 を妨げる。上記の理由のために、AC励起電圧がコンデンサjlK印加されねば ならないこと、およびコンデンサ電極にふかってDC電圧が印加囁れてはならな いことが重要である。Oscillator! The amplitude of 2 is stepped over a series of values, thus the capacitor! / electrode The ACRMS voltage once applied is /-100 m for physical adsorption operation. v range or 0.0 for chemisorption behavior. /~j, Odel This is the range of The frequency of power supply j-2 is several dozen from 0.03 to 30Hz Stepped over the Hertz range. The upper frequencies of this range are related to the explanation in Figure 5. It is set for the reasons stated. Oscillators of the type described are well known and Often used in network analyzers. Theoretically, it emits at a frequency of 0.03 Hz or less. Although it is possible to operate the vibrator j2, generating such a low frequency source, The actual separation of detection is usually limited to operating at such low frequencies. prevent. For the above reasons, an AC excitation voltage must be applied to the capacitor jlK. DC voltage must not be applied to the capacitor electrodes. It is important that

発振器、夕2には、コンピュータ型式回路網j7に含まれるタイマ!乙の出力に 応答する制御入力端子!、夕が含まれる。発振器!2は、タイマタ乙によってそ の制御入力1tK供給される各信号に応答するようプログラムされて、所定の周 波数および振幅を有するAC出力を発生する1発振器振Sは一定に保持されるが 、一方、発振器周波数はタイマ!乙からの7組の出力に応答して周波数の全範囲 を移動する。The oscillator, the timer included in the computer type circuitry j7 in the evening 2! To the output of B Control input terminal that responds! , evening is included. Oscillator! 2 is carried out by timer B. control input 1tK is programmed to respond to each signal supplied to the The oscillator oscillation S, which generates an AC output with wavenumber and amplitude, is held constant, but , while the oscillator frequency is the timer! Full range of frequencies in response to 7 sets of outputs from B move.

特定振幅に対する発振器!2の最高出力周波数が達成される場合1発振器出力の 振幅はより高いレベルに増分され、そして周波数の全範囲が再び順次実施される 。Oscillator for specific amplitude! 1 of the oscillator output if a maximum output frequency of 2 is achieved. The amplitude is incremented to a higher level and the full range of frequencies is performed sequentially again. .

コンデンサj/はその複素インピーダンスを決定する、コンデンサに入射するガ スの関数として、発振器!2の各振幅および周波数出力に応答する。コンデンサ !/のキャパシタンスおよび抵抗の値は抵抗器よ≠にかかる電圧ならびに発振器 j2の出力端子j3におけるAC電圧の位相に対する抵抗器!r≠にかかる電圧 の位相、に影響をおよぼす。抵抗器!≠にかかつて発生される電圧はAC電圧検 出器jgによって監視され、この検出器は抵抗器、5′≠にか75フるRMS  K圧を表わすDC出力を発生する。抵抗器!≠と発振器、gλの出力端子!3に かかる電圧における位相差は、位相検出器、fりによって監視されるが、この検 出器はその位相差を表わす振幅を有するDC電圧を導出する。検出器、3−♂お よび5タデのDC出力は電子スイッチ6.2を介して、コンピュータ回路網j7 の一部であるアナログ/ディジタル変換器乙/に印加される。アナログ/ディジ タル変換器乙/は並列マルチビット出力を発生し、それは電子スイッチに3を介 して、通常の書込み可能入力、読出し可能入力、アドレス入力およびデータバス を有する等速呼出し配憶装置(RAM )6乙に結合される。Capacitor j/ is the gas incident on the capacitor that determines its complex impedance. As a function of the oscillator! 2 each amplitude and frequency output. capacitor ! The values of the capacitance and resistance of / are the voltage across the resistor and the oscillator Resistor to the phase of the AC voltage at the output terminal j3 of j2! Voltage applied to r≠ It affects the phase of . Resistor! ≠The voltage that is generated is an AC voltage detector. This detector is monitored by a resistor, 5'≠ or 75 degrees RMS. Generates a DC output representing K pressure. Resistor! ≠ and the output terminal of the oscillator, gλ! to 3 The phase difference in such voltages is monitored by a phase detector, f. The output device derives a DC voltage having an amplitude representative of the phase difference. Detector, 3-♂ and 5 Tade's DC outputs are connected to the computer circuitry j7 via electronic switch 6.2. is applied to the analog/digital converter B/, which is part of the analog/digital The converter B/ generates a parallel multi-bit output, which is connected to the electronic switch via 3. and the usual writable inputs, readable inputs, address inputs and data bus It is coupled to a constant speed access memory (RAM) 6B having a memory.

スイッチt、、2と63、ならびにメモリ乙tはタイマ!乙の出力によって制御 されるので、発振器!2の各振幅と周波数の位置の完了する直前に、メモリの別 々のアドレスは、検出器j♂とjりの出力の振幅を表わす1ルチビット二進信号 をロードされる。Switches t, 2 and 63 and memory t are timer! Controlled by output of B So the oscillator! 2. Immediately before completing each amplitude and frequency position, another memory Each address is a one-multibit binary signal representing the amplitude of the output of detectors j♂ and j. is loaded.

タイマ!乙はスイッチ乙2と63およびメモリ乙6を制御しており、従って検出 器!どの出力は変換器乙/の入力に結合され、一方、変換器の出力は、発振器! 2の特定振幅と周波数位置を終了する直前に第1に指示され九メモリ6乙のアド レスに結合される。次いで発振器j2は単一出力を発生し続けるが、タイマ!乙 はスイッチ乙2と63およびメモリ6乙を付勢し、その結果、位相検出器、3′ りの出力は変換器乙lの入力に結合され、そして変換器の1ルチビツト出力は第 2に指示されたメモリアドレスに結合される。Timer! B controls switches Otsu 2 and 63 and memory Otsu 6, and therefore detects vessel! Which output is coupled to the input of the converter B/, while the output of the converter is the oscillator! Immediately before finishing the specific amplitude and frequency position of 2, the first instruction is given to the address of 9 memory 6 will be combined with the response. Oscillator j2 then continues to produce a single output, but timer! Otsu energizes switches 2 and 63 and memory 6, resulting in phase detector 3' The output of the second bit is coupled to the input of the converter B, and the one bit output of the converter is 2 to the memory address indicated by .

発振器!2は特定振幅に対する周波数の全範囲にわたり歩進されるので、変換器 6/から得た振幅と位相表示信号はRAM乙2にロードされる。タイマjAは、 変換器乙lからのデータが格納されているRAM1.乙でのアドレスを制御する 。電源夕2の/振幅における周波数の全範囲に対するデータがRAM i4乙の 別々のアドレスに順次格納された後、電源!コの第2の振幅に対するコンデンサ j/から得た電圧と位相は、タイマ!乙の制御によって、RAM乙乙の第2のア ドレスシーケンスにロードされる。それによって、発振器!2の全部の振幅と周 波数位置にわたってタイマが発振器を歩進させる場合、RAM66Fi、発振器 の各振幅と周波数位置における検出器!gと!りの出力を表わすデータのアレー を格納する。そこでシステムは何の種がコンデンサj/に入射しているかおよび その濃度を判定する、すなわち検出器jlに入射するガスの定性的および定量的 特性に関する情報を提供する準備ができている。Oscillator! 2 is stepped over the entire range of frequencies for a particular amplitude, so the transducer The amplitude and phase display signals obtained from 6/ are loaded into RAM 2. Timer jA is RAM1. data from the converter is stored. Control your address . Data for the entire range of frequencies in /amplitude of the power supply 2 is stored in the RAM i4 Power after being stored sequentially in separate addresses! capacitor for the second amplitude of The voltage and phase obtained from j/ are the timer! Under the control of Party B, RAM Party B's second address Loaded into the dress sequence. Thereby, the oscillator! The total amplitude and period of 2 If the timer steps the oscillator over wavenumber positions, RAM66Fi, the oscillator Detector at each amplitude and frequency position of! With g! an array of data representing the output of Store. The system then determines what species is incident on the capacitor j/ Determine its concentration, i.e. qualitative and quantitative of the gas incident on the detector jl Ready to provide information about characteristics.

このために、RAM +!、 Aに格納された信号は、通常のアドレスおよび読 出し可能入力とマルチビットデータ出力を有する固定記憶装置乙7に以前に格納 された信号と比較される。固定記憶装fA7における信号は、発振器J″2の各 振幅と周波数位置に対して、検出器!/に入射する既知のがス種に対する検出器 よりの位相角出力を表わす。装置の据付けに先立って、固定記憶装置乙7のデー タは、検出器夕lによって検出され得る各ガスに対して蓄積される。これらの位 相角表示は装置が製造される際に、固定記憶装置乙7に格納される。検出器、3 ′/によって検出され得る各々の種は、発振器!2の各振幅と周波数位置におけ る位相角を表わす独自の二進パターンを有する。For this purpose, RAM +! , A signals stored in A are normally addressed and read. Previously stored in a fixed storage device Otsu 7 with removable input and multi-bit data output The signal is compared with the detected signal. The signals in fixed memory fA7 are Detector for amplitude and frequency position! Detector for known gas species incident on / represents the phase angle output of Before installing the device, data in the fixed storage device Otsu 7 must be Data are accumulated for each gas that can be detected by the detector. these places The phase angle display is stored in the fixed storage device 7 when the device is manufactured. Detector, 3 ’/Each species that can be detected by the oscillator! At each amplitude and frequency position of 2. It has a unique binary pattern representing the phase angle.

発振器j2の振幅と周波数位置の完全なシーケンスが完了した後、固定記憶装置 乙7に格納された位相角表示は、等速呼出し記憶装置乙2に格納された監視位相 角表示と比較される。この比較は発振器nの全部の振幅と周波数位置に対して行 なわれる。このために、タイマjAは固定記憶装置乙7の読出しを制御し、従っ て記憶装置は複数のマルチビット二進信号をパス乙rに逐次供給する。/信号は 検出器j/によって検出されることのできる種の各々に対して与えられる。パス ttの信号は、パス乙りへのマルチビットとして結合される、発振器!2の各振 幅と周波数位置に対する位相検出器!りの出力のために等速呼出し記憶装置6乙 に格納された信号と相関される。パスtrの信号とパス乙7の信号は相関され、 パス6r上の信号とパス2り上の信号間の最も近い類似点を判定する。次いで、 この類似点がいずれかのガスと同定するに足るほど十分であるかどうかを判定す るテストが行なわれる。After the complete sequence of amplitude and frequency position of oscillator j2 is completed, the fixed storage The phase angle display stored in Otsu 7 is the monitoring phase stored in constant velocity recall memory device Otsu 2. Compare with angular display. This comparison is made for all amplitude and frequency positions of oscillator n. be called. For this purpose, timer jA controls the reading of fixed storage device Otsu7 and The storage device sequentially supplies a plurality of multi-bit binary signals to path O. /The signal is given for each species that can be detected by detector j/. path The tt signal is combined as a multi-bit to the path oscillator! 2 each shake Phase detector for width and frequency position! Constant speed recall memory device 6B for the output of is correlated with the signal stored in the The signal of path tr and the signal of path O7 are correlated, Determine the closest similarity between the signal on path 6r and the signal on path 2. Then, Determine whether this similarity is sufficient to identify it as either gas. A test will be conducted.

この相関関係はガスおよびガスの組合わせの数に等しい数のチェビシェフ距離計 算器を備えることによって決定されるが、このガスの数を検出器!/はそれが置 かれている特定の環境で検出するよう設計されている。チェビシェフ距離計算器 71は、タイマJ″乙がRAMを作動する場合、等速呼出し記憶装置乙tによっ て発生される位相表示出力信号によって、すべて並列で駆動される。チェビシェ フ距離計算器7/の各々は、検出されるべき各種および種の組合わせに対して位 相検出器j5;′から発生されることになっている位相角を表わすROM乙7の 異なるマルチビットデータ出力6gを格納する緩衝記憶装置を含んでいる。チェ ビシェフ計算が行なわれるべき時間をタイマztが制御する直前に、このタイマ の制御の下にROM A 7のチェビシェフ距離計算器7/への読出しが行なわ れる。あるいはまた、計算器71の各々は異なる種および種の組合わせのための 位相角を表わす信号を常に格納するレジスタを含んでおり。This correlation applies to a number of Chebyshev rangefinders equal to the number of gases and gas combinations. The number of this gas is determined by equipping the calculator with a detector! / is where it is placed It is designed to be detected in a specific environment where the Chebyshev distance calculator 71, when timer J″B operates the RAM, constant speed recall memory device Bt All are driven in parallel by the phase display output signal generated by the Chebishe Each of the distance calculators 7/ calculates the position for each species and species combination to be detected. of the ROM Otsu7 representing the phase angle to be generated from the phase detector j5; It includes a buffer storage for storing different multi-bit data outputs 6g. Che Just before timer zt controls the time that the Byshev calculation is to be performed, this timer Reading of ROM A 7 to the Chebyshev distance calculator 7/ is carried out under the control of It will be done. Alternatively, each of the calculators 71 can be used for different species and species combinations. It contains a register that constantly stores a signal representing the phase angle.

セしてROM A 7は取除かれる。検出器j/は通常、複数のガスを検出する よう設計されているので、検出器によって検出されるべきガスの異なる組合わせ および順列の全部に対する位相角値がROM A 7あるいはチェビシェフ距離 計算器7/のレジスタに格納される。ROM A7 is then removed. Detector j/ typically detects multiple gases Different combinations of gases to be detected by the detector And the phase angle value for all permutations is ROM A7 or Chebyshev distance It is stored in the register of calculator 7/.

チェビシェフ距離計算器71はバスtjrl!:t9上のそれに供給された信号 の類似度の測定を行なう。Chebyshev distance calculator 71 is bus tjrl! : the signal fed to it on t9 Measure the similarity of

特定のチェビシェフ距離計算器に供給されるパスUと乙り上の信号が同一である 場合には、そのチェビシェフ距離計算器けO出力となっている。パスAfと67 によって特定チェビシェフ距離計算器に供給される信号の類似度が減少するにつ れて、この特定距離計算器のマルチビット出力の振幅は増加する。The signals on paths U and O that are fed to a particular Chebyshev distance calculator are identical. In this case, the Chebyshev distance calculator outputs O. Pass Af and 67 As the similarity of the signals fed to a particular Chebyshev distance calculator decreases, As a result, the amplitude of the multi-bit output of this specific distance calculator increases.

計算器7/の各々はそれによって計算された距離を格納する緩衝出力記憶装置を 含んでいる。Each of the calculators 7/ has a buffered output storage for storing the distance calculated by it. Contains.

計算器7/によって全部のチェビシェフ距離が測定された後、計算器の出力緩衝 記憶装置における信号は、タイマj乙によって制御されたマルチプレクサ73を 通って、順次に比較器72に供給される。After all the Chebyshev distances have been measured by the calculator 7/, the output buffer of the calculator The signal at the storage device passes through multiplexer 73 controlled by timer and is sequentially supplied to a comparator 72.

比較器72はまた、レジスタ74tからのマルチビット信号に応答するが、この レジスタの7つは検出器jlによって検出されるべきガス種および種の組合わせ の各々に対して備えられている。レジスタ74tは計算器7/の各々によって計 算された最大チェビシェフ距離の値を表わす信号を格納して、検出器j/によっ て検出されるべき各ガス種および種の組合わせを同定する。レジスタ7≠の信号 はマルチビットf73を通って比較器72に、マルチプレクサ73による比較器 72への計算器7/の出力信号の結合と同期して結合される。Comparator 72 is also responsive to a multi-bit signal from register 74t; Seven of the registers are gas species and species combinations to be detected by detector jl. are provided for each of them. The register 74t is calculated by each of the calculators 7/ A signal representing the calculated maximum Chebyshev distance value is stored and transmitted by detector j/. identify each gas species and species combination to be detected. Register 7≠ signal is passed through the multi-bit f73 to the comparator 72, and the comparator by the multiplexer 73 It is coupled in synchronization with the coupling of the output signal of calculator 7/ to 72.

比較器72はその入力信号に応答して、計算器7/の各々によって発生されるチ ェビシェフ距離表示信号が、レジスタ7ゲの各々に格納された最大許容チェビシ ェフ距離に等しいかまたはそれより小さbかを判定する。特定ガス種または種の 組合わせが、その特定種または種の組合わせに対する最大チェビシェフ距離より 小さいかあるいはそれに等しいチェビシェフ距離を有するという比較器72の表 示に応答して、その種または種の組合わせを表わす二進信号は、ROM乙7から 緩衝記憶装置7乙に、比較器7コの出力によって可能化されるマルチプレクサ7 Irを介してダートされる。マルチプレクサ7ざはマルチプレクサ73および7 jと同時に、かつ同期して順次動作をするので、同じ種および種の組合わせに対 する信号は、連続して比較器72および緩衝器7乙に結合される。緩衝記憶装置 7乙は、検出器J″lに入射するものと同定された特定種または種の組合わせを 表わす二進信号を格納する。緩衝記憶装置7tに格納された二進信号は種ディジ タル表示装置77に供給されるが、この表示装置にはメモリが含まれているので 、それは緩衝記憶装置7tの複数の別々の出力に応答し、かつガス種および種の 組合わせの英字表示を順次繰や返し表示する。Comparator 72, in response to its input signal, compares the chips generated by each of calculators 7/ The Ebyshev distance display signal is the maximum allowable Chebyshev stored in each of the 7 registers. It is determined whether b is equal to or smaller than the eff distance. Specific gas species or species The combination is less than the maximum Chebyshev distance for that particular species or combination of species. Comparator 72 table with Chebyshev distance less than or equal to In response to the indication, a binary signal representing the species or combination of species is sent from the ROM 7. A buffer storage 7 is provided with a multiplexer 7 enabled by the output of the comparator 7. darted through Ir. Multiplexer 7 is multiplexer 73 and 7 j, it operates sequentially at the same time and in synchronization, so it is not suitable for the same species or combination of species. The signal is coupled sequentially to comparator 72 and buffer 7B. buffer storage device 7 Party B shall identify the specific species or combination of species identified as incident on the detector J″l. Stores the binary signal representing the The binary signal stored in the buffer storage device 7t is a seed digital signal. data is supplied to the display device 77, but since this display device includes memory, , it is responsive to a plurality of separate outputs of the buffer storage device 7t, and is responsive to the gas species and species The combination of alphabetic characters is displayed repeatedly in sequence.

緩衝記憶装置7乙に格納された種表示信号は、パス?λ上で等速呼出し記憶装置 6乙のマルチビットデータ出力にも応答する、固定記憶装置1/のアドレス入力 に供給される。メモリ7乙からの種表示信号がROM 4 Jに供給される場合 、タイマj A li RAMA乙をアドレスし、従ってRAM出力信号は発振 器!コの全部の振幅と周波数位置に対する電圧検出器!gの出力の振幅を表わす 、ROMJ’/は基本的には2人カテーブル索引メモリであって、それは発振器 j2の振幅と周波数位置の各々に対する電圧検出器!rrの振幅出力の全部を、 緩衝器7乙によって表示される種または種の組合わせに対する特定振幅、すなわ ち濃度に相関させる。リードr2上のおよび緩衝器7zからのROM f /へ の入力に応答して、ROM iiガス種の濃度を表わす値を有するマルチビット 出力を発生する。Is the seed display signal stored in the buffer storage device 7B a pass? Constant-speed recall storage on λ Address input of fixed storage device 1/ that also responds to the multi-bit data output of 6 supplied to When the seed display signal from memory 7B is supplied to ROM 4J , timer j A li addresses RAM B, so the RAM output signal oscillates. vessel! Voltage detector for all amplitude and frequency positions! represents the amplitude of the output of g , ROMJ'/ is basically a two-person table index memory, which is an oscillator. Voltage detector for each amplitude and frequency position of j2! The entire amplitude output of rr is The specific amplitude for the species or species combination displayed by buffer 7B, i.e. Correlate with concentration. On lead r2 and from buffer 7z to ROM f/ In response to the input of the ROM ii, a multi-bit value having a value representing the concentration of the gas species Generate output.

装置の作動に先立って、ROM ff /の二進出力値は、パスt2の電圧振幅 出力信号および緩衝器7乙に格納された種表示に相応した離散的アドレス位置で 格納される。ROM f /の濃度表示出力信号は緩衝器r2に供給され、次に この緩衝器は定量的数字表示装置g3を駆動する。表示装置13は、表示装置7 9′と同様に、発振器J″ノの動作クーケンスの間、検出器J/によって検出さ れた別々の種に対する、ROMJ’/からの複数信号を格納するメモリを含んで いる0表示装置f3および7りによってそれぞれ与えられる数字および英字によ る表示は同時に発生するので、表示装置を見るオペレータはガス種の表示と同時 に濃度の表示を与えられる・ 発振器!2ii正弦波あるいけ方形波を発生する。Prior to operation of the device, the binary output value of ROM ff/ is set to the voltage amplitude of path t2. at discrete address locations corresponding to the output signal and the species indication stored in the buffer 7B. Stored. The concentration display output signal of ROM f/ is supplied to buffer r2, and then This buffer drives quantitative numeric display g3. The display device 13 is the display device 7 9', during the operating sequence of the oscillator J'', the signal detected by the detector J/ including a memory for storing multiple signals from the ROMJ'/ for different species by the numbers and letters given by the 0 display devices f3 and 7, respectively. The indications for the gas type and gas type occur simultaneously, so the operator looking at the display can see the gas type and can be given an indication of concentration. Oscillator! 2ii Generate a sine wave or square wave.

実験により判明したのであるが、正弦波がコンデンサに与えられる場合よ^、方 形波がコンデンサ9り/の電極に与えられる場合の方が若干のガスはより敏感に 検出される。このことは、メタン検出に関連する化学吸着技術にとって特に真で ある。It was discovered through experiments that when a sine wave is applied to a capacitor, Some gases are more sensitive when a shaped wave is applied to the electrodes of a capacitor. Detected. This is especially true for chemisorption techniques related to methane detection. be.

次に第7図について見ると、検出コンデンサ、5′/は、第を図の実施態様にお いてコンデンザタ/が抵抗器j≠によって発振器!2に接続されていると同様に 、抵抗器j≠によって、階段状可変振幅と単一周波数発振器91に接続されてい る。発振器り/は/Hzのような単一周波数で動作し、かつ振幅が歩進するので 、/〜100mvのRMSAC電圧がコンデンサj/の電極にかかつて印加され て、物理吸着動作のみを与える。発振器り/の振幅は歩進されるので、0、 / から3デルトまでの範囲のRMSAC電圧がコンデンサ!lの電極にかかって印 加されて、化学吸着動作を与える。第6図の実施態様において電圧検出器rtと 位相検出器jりが抵抗器よ≠と発振器!コを介して接続されているのと同様に、 電圧検出器!;1と位相検出器jりは抵抗器j11tに、発振器り/の出力を介 して接続されている。Turning now to FIG. 7, the detection capacitor, 5'/ The capacitor/is an oscillator due to the resistor j≠! as well as connected to 2 , connected to the stepped variable amplitude and single frequency oscillator 91 by resistor j≠. Ru. Since the oscillator operates at a single frequency such as Hz and the amplitude is stepped, , /~100mv RMSAC voltage was once applied to the electrodes of capacitor j/. This gives only physical adsorption action. Since the amplitude of the oscillator / is stepped, it becomes 0, / RMSAC voltage ranging from to 3 delts capacitor! The mark is placed on the electrode l. added to provide chemisorption behavior. In the embodiment of FIG. 6, the voltage detector rt and The phase detector is a resistor and an oscillator! Similarly, it is connected via Voltage detector! ;1 and the phase detector j are connected to the resistor j11t via the output of the oscillator and is connected.

第2図の実施態様に比べて第7図のそれの重要な差異は、第7図において位相検 出はサングリシ・グ抵抗器j4tにかかつて発生される電圧の奇数調波に対して 備えられていることである。奇数調波は検出器!/のダイオードのような作用に よって発生され、化学吸着モードにおける発振器り/の電圧を増加プる。上述の Xうに、化学吸着モードにおいて、AC電源の対向する半周期の間、非対称応答 が発生する、すなわちダイオードのような作用がある。検出器!/のダイオード のような作用は、検出器にかかるAC電圧が異なる振幅に達する際の異なるガス に対して発生する。物理吸着モードに対して、および検出器3/のダイオード作 用を生じさせる電圧より小さい化学吸着励起電圧に対しては、抵抗器j≠にがか る発振器りlの/Hz出力に関して奇数調波は存在しない。発振器り/の振幅が 検出器j/のダイオード作用を開始するに足る高い値に達する場合には、抵抗器 j4tにかかつて奇数調波が発生される。奇数調波。An important difference between the embodiment of FIG. 7 compared to that of FIG. 2 is that in FIG. The output is for odd harmonics of the voltage generated across the sangresistive resistor j4t. It is something to be prepared for. Odd harmonics are detectors! / acts like a diode This increases the voltage generated by the oscillator in chemisorption mode. mentioned above In chemisorption mode, an asymmetric response occurs during opposite half-cycles of the AC power supply. occurs, that is, it acts like a diode. Detector! / diode The effect is that the AC voltage across the detector reaches different amplitudes, occurs for. For physical adsorption mode and diode operation of detector 3/ For chemisorption excitation voltages that are less than the voltage that produces the There are no odd harmonics for the /Hz output of the oscillator. The amplitude of the oscillator is If a value high enough to initiate the diode action of the detector j/ is reached, the resistor An odd harmonic is generated at j4t. Odd harmonics.

の振幅によって、検出器j/のダイオード作用を開始させたガスの濃度の測定を 行なう。抵抗器j″≠にかかる奇数調波の位相を奇数調波の基準位相と比較する ことによって、抵抗器よ弘にかかって奇数調波の段階的変化を発生させる電圧を 監視することによって、ガス種は同定される。The amplitude of determines the concentration of the gas that initiated the diode action of the detector j/. Let's do it. Compare the phase of the odd harmonic across resistor j″≠ with the reference phase of the odd harmonic By doing this, we can create a voltage across the resistor that produces a step change in odd harmonics. By monitoring, gas species are identified.

列で供給されるが、但しNは振幅および位相に対して検出されるべき最高奇数調 波の数である。調波位相検出器92はまた、調波発振器タグの出方に応答してお り、発振器7≠は発振器り/の出力に応答して第3v4波からN番目の調波にわ たるN−/奇数調波を発生する。調波発振器タグによって発生される調波は同期 されており、従って発振器タグの調波出カのゼロ交差は、コンデンサjlを含む 回路網に与えられた発振器り/の出力のゼロ交差と時間ロック関係で発生する。column, where N is the highest odd key to be detected for amplitude and phase. It is the number of waves. The harmonic phase detector 92 is also responsive to the output of the harmonic oscillator tag. Therefore, oscillator 7≠ responds to the output of oscillator RI/ from the 3v4th wave to the Nth harmonic. Generates N-/odd harmonics. The harmonics generated by the harmonic oscillator tag are synchronous and therefore the zero crossing of the harmonic output of the oscillator tag includes capacitor jl This occurs in a time-locked relationship with the zero crossings of the output of the oscillator applied to the network.

調波位相検出器デコは抵抗器5ダにかかる電圧の調波および発振器タグの出力に 応答して、抵抗器3tにかかつて発生される調波と調波発振器タグの出力の位相 関係を表わすDC電圧を導出する。調波発振器94tによって特定調波位相検出 器に結合されている、調波位相検出器の周波数に対応する周波数で、抵抗器、1 1Iにかかつて発生される調波がない場合には、この調波位相検出器はゼロ出力 を導出する。The harmonic phase detector deco detects the harmonics of the voltage across the resistor 5 da and the output of the oscillator tag. In response, the harmonics generated across resistor 3t and the phase of the output of the harmonic oscillator tag Derive the DC voltage that represents the relationship. Specific harmonic phase detection by harmonic oscillator 94t resistor, 1 at a frequency corresponding to the frequency of the harmonic phase detector, which is coupled to the If there is no harmonic ever generated at 1I, this harmonic phase detector will have a zero output. Derive.

抵抗器3ダにかかる電圧が、特定調波位相検出器9.2に関連する調波における 有意の振幅を有している場合、その周波数に関連する調波位相検出器L、抵抗器 、11Iにかかる調波と発振器タグによって検出器92に供給される対応調波と の位相角を表わす振幅を有するDC出力を導出する。例えば、抵抗器j+にがが る第3詞波が、発振器デダによって第3調波位相検出器に供給される第3調波か らダ!度変位される場合、M3調波位相検出器は、第3調波位相検出器によって 導出され得る最大出力のコ分の/となっているDC出力を導出する。The voltage across resistor 3da is at the harmonic associated with the specific harmonic phase detector 9.2. If it has a significant amplitude, the harmonic phase detector L associated with that frequency, the resistor , 11I and the corresponding harmonics supplied to the detector 92 by the oscillator tag. Derive a DC output with an amplitude representing the phase angle of . For example, resistor j + bitter Is the third harmonic wave supplied by the oscillator Deda to the third harmonic phase detector? Rada! If the M3 harmonic phase detector is displaced by a third harmonic phase detector, the M3 harmonic phase detector is Derive the DC output that is / of the maximum output that can be derived.

抵抗器5!!にかかつて発生される奇数調波の振幅るが、この回路網の各々には 抵抗器1+にががる出力に応答する帯域フィルタコデダが含まれる。フィルタ2 9弘の各々は別々のAC電圧検出器?5を駆動し、この検出器はそれに印加され 九RMSAC電圧に直接比例するDC電圧を発生する。フィルタ91Iの各々は 発振器デlによって発生された/Hz信号の別々の奇数調波に同調される。従っ て、抵抗器S4tにかかる第3調波の振幅の表示を得るために、第1帯域フイル タqグは、そこに接続し九調電圧検出器95に3H3信号を送るように同調され る。Resistor 5! ! The amplitude of the odd harmonics once generated is A band pass filter coder is included which is responsive to the output across resistor 1+. filter 2 Is each of the 9 hiro separate AC voltage detectors? 5 and this detector is applied to it 9 generates a DC voltage that is directly proportional to the RMS AC voltage. Each of the filters 91I It is tuned to separate odd harmonics of the /Hz signal generated by the oscillator Del. follow In order to obtain an indication of the amplitude of the third harmonic across resistor S4t, the first bandpass filter is The tag is tuned to connect thereto and send a 3H3 signal to the nine-tone voltage detector 95. Ru.

発振器91Iの/Hz出力に対する異なる振幅レベルは、タイ−f、l−Aが発 振器タコを制御する方法について上で説明したと同様の方法で、タイマ9乙によ って制御される。物理吸着動作のみを生じさせる発振器9/の電圧に対して、す なわち/〜700mV範囲における電圧に対して、電圧検出器5gと59の出力 信号は、タイマゾロの制御によシマルチプレクサデ7を介して結合される。The different amplitude levels for the /Hz output of oscillator 91I are generated by tie-f, l-A. In a manner similar to that described above for controlling the shaker tacho, timer 9B is used. is controlled. For the voltage of oscillator 9/ that causes only physical adsorption action, i.e. for voltages in the range /~700mV, the outputs of voltage detectors 5g and 59 The signals are combined via a multiplexer 7 under the control of a timer.

タイマゾロが発振器デlを付勢し、従って検出器9/の電極を介して発振器によ って印加された電圧が十分に高いレベルに達し、化学吸着動作をも先じさせる場 合には、電圧検出器5g、基本位相検出器Sりおよび調波位相検出器タコならび に調波振幅検出器q3の出力における電圧は、タイv96の制御の下に、マルチ プレクサ97を介して順次に結合される。The timer zero energizes the oscillator del, thus causing the oscillator to actuate through the electrodes of the detector 9/. When the applied voltage reaches a sufficiently high level and preempts chemisorption action, In this case, voltage detector 5g, fundamental phase detector S and harmonic phase detector Tacho and The voltage at the output of harmonic amplitude detector q3 is They are sequentially coupled via a plexer 97.

マルチプレクサデ7の出力におけるDC信号は順次、アナログ/ディジタル変換 器9gに結合されるが、この変換器は変換器への入力の振幅を戒わすマルチピッ ト信号をパスタデへ供給する。パスタタ上の変換器9gの出力信号は、コンピュ ータ型回路網57と同様なコンピュータ型回路網lOlに供給される。The DC signal at the output of the multiplexer 7 is sequentially converted from analog to digital. This converter is coupled to a multi-pitch converter 9g which limits the amplitude of the input to the converter. Supplies the signal to Pastade. The output signal of converter 9g on the pasta is A computer-based network lOl similar to the computer-based network 57 is supplied.

回路網/θ/のメモリ要件は回路網37のそれよシかなシ少ない。コンデンサ5 /が物理吸着モードにおいてのみ動作している間、抵抗器5gとjqからの応答 を表わすパス?q上の信号は、変換器61からの信号がコンピュータ型回路網3 7によって処理されるのと事実上同様に処理される。物理吸着だけのモードのた めのバスqq上の信号は、物理吸着だけのモードの振幅の全範囲に行きわたる、 すなわチi4ス9?上の信号は、コンデンサSlの/Hz励起において、/と1 00mVの間の階段状振幅に対しての抵抗器5グにかかるACRMS電圧と位相 角を表わす。The memory requirements of network /θ/ are significantly less than those of network 37. capacitor 5 The response from resistors 5g and jq while / is operating only in physical adsorption mode A path that represents? The signal on q is the signal from the converter 61 7. For physical adsorption only mode The signal on the second bus qq spans the entire range of amplitudes of the physical adsorption-only mode, In other words, i4s9? The above signal is expressed as / and 1 at /Hz excitation of capacitor Sl. ACRMS voltage and phase across resistor 5g for stepped amplitude between 00mV represents a corner.

物理吸着だけのモードにおいて、RAM A 、!、の出力は、タイ−f?Aに よって制御されているスイッチ102に応答してROM g /に直接結合され ておシ、従ってパスg2はROMざ/の入力に直接、接続している。In the physical adsorption only mode, RAM A,! , the output of tie-f? to A Therefore, in response to the controlled switch 102, it is directly coupled to the ROM g/. Therefore, path g2 is directly connected to the input of the ROM.

化学吸着モードが加算される場合、調波位相検出器タコの出力信号は種の同定を 行なう。調波移相を表わすリードタデ上の順次発生された信号は、検出器5gと タデからの応答と同様に、RAM A Aに格納される。ROM乙7は異なる棟 に対する調波位相検出器のための所定値を、発振器q/の振幅の関数として格納 する。調波位相検出器出力のためのこれら所定値は、適切なチェビシェフ距離計 算器によってRAM 6 Aの出力と比較されて、第7図の検出器5/に入射す る種が判定され得るようにする。わるいはまた、調波位相検出器の出力の段階的 変化、すなわち、発振器デ/の出力の振幅の段階的変化に応答する、所定量よシ 大きい変化は化学吸着の種の同定が加えられる場合に、利用される。発振器q/ の隣接する振幅値に対する、RAMに格納された位相角信号の差を、隣接する振 幅値の関数となっている基準と比較することによって、段階的変化が検出される 。When the chemisorption mode is summed, the output signal of the harmonic phase detector octopus provides species identification. Let's do it. The sequentially generated signals on the reeds representing the harmonic phase shift are transmitted to the detector 5g and Similar to the response from Tade, it is stored in RAM AA. ROM Otsu 7 is in a different building Store the predetermined value for the harmonic phase detector for as a function of the amplitude of the oscillator q/ do. These predetermined values for the harmonic phase detector output are suitable for Chebyshev rangefinders. It is compared with the output of RAM 6A by the calculator, and the input signal is input to the detector 5/ in Fig. 7. species can be determined. Another problem is that the stepwise output of the harmonic phase detector the output of the oscillator, i.e., in response to a step change in the amplitude of the output of the oscillator Large changes are exploited when chemisorbed species identification is added. Oscillator q/ The difference between the phase angle signals stored in RAM for adjacent amplitude values of Gradual changes are detected by comparison with a criterion that is a function of the width value. .

基準を超える差に応答して、検出器5/のダイオード作用を生じさせた特定種の 存在の表示が与えられる。The specific species that caused the diode action of the detector 5/ in response to a difference exceeding the reference An indication of existence is given.

第7図の実施態様における績度を測定するために、電圧検出器qSから発生され 、かつ変換器qgによってディジタル信号に変換された、検出した奇数調波の振 幅は蓄積される。このために、RAM 44に格納されたデータの処理中、タイ マゾロはスイッチ102を付勢し、従ってRAM乙6の出力パスは累算器103 に結合される。タイマがRAMにアドレスして電圧検出器9Sの出力に関連する 値を絖出す区間の間だけ、累算器103はタイマq6によってRAM66の出力 パスg2に結合される。化学吸着モードが加えられる場合、検出器S/に与えら れる各振幅に対する蓄積された値は、タイマゾロの制御の下にアドレスされる、 RAM1011における別々のアドレスに格納される。To measure performance in the embodiment of FIG. , and the detected odd harmonic amplitude converted into a digital signal by converter qg. Width is cumulative. For this reason, while processing the data stored in the RAM 44, Masolo energizes switch 102, so the output path of RAM Otsu 6 becomes accumulator 103. is combined with The timer addresses the RAM and relates to the output of the voltage detector 9S. Only during the period in which the value is calculated, the accumulator 103 uses the timer q6 to control the output of the RAM 66. It is coupled to path g2. If the chemisorption mode is added, the amount applied to the detector S/ The accumulated value for each amplitude is addressed under the control of the timer, They are stored in separate addresses in RAM 1011.

検出されるべき幾つかの種が検出器51に入射する場合、検出器にダイオードの ような作用をさせる異なる振幅に対する各々のアドレス値でのRAMl0IIに おける応答は、幾つかの異なる種の累積効果を表わす。発振器電圧がa/から3 メルトに変化する際、発振器q/の電圧の振幅が増加し、抵抗器5グにかかる電 圧が増加するので、RAM / 0 ’!の別々のアドレスに格納された別々の 値は、コンデンサ5/に入射する単一種おるいは複数棟の影響を表わすことがで きる。濃度を判定するために、RAM / 011の内容は別々のRAMアドレ スから順次に読出され、そして共に加算される。読出しシーケンスは励起電圧の 増加値に対して進行する。RAM / OIIの別々のアドレスからの値は、同 定された種が検出されるまで、共に加算される。同定された徳に対して累積され た値は、累積値に関連する濃度値と相関する。RAM / 0弘の読出しプロセ スは次に検出される種に対する振幅値を与え続けるので、特定種に関連する値は 累積値から減算される。If several species to be detected are incident on the detector 51, a diode is added to the detector. RAMl0II at each address value for different amplitudes The responses in represent the cumulative effects of several different species. The oscillator voltage is a/ to 3 When it changes to melt, the voltage amplitude of oscillator q/ increases and the voltage across resistor 5g increases. As the pressure increases, RAM / 0'! separate addresses stored at separate addresses in The value can represent the influence of a single species or multiple elements incident on the capacitor 5/. Wear. To determine the concentration, the contents of RAM/011 are stored in separate RAM addresses. are read out sequentially from the source and added together. The readout sequence is based on the excitation voltage. Progress against increasing values. Values from different addresses in RAM/OII are the same. are added together until the specified species is detected. accumulated for the identified virtues. The calculated value is correlated with the concentration value associated with the cumulative value. RAM/0hiro read process The value associated with a particular species is Subtracted from cumulative value.

この結果を与える装置は、RAM /θグの出力に応答する累算器lO3を含ん でいる。累算器iosはマルチビット出力を有しておシ、それは緩衝記憶装置1 06に供給されるが、この緩衝記憶装置は検出器5/のダイオード作用を生じさ せる最低電圧を有するガス種に対して備えられている。チェビシェフ距離おるい は段階変化計算によって、緩衝器106に関連する種が存在することを表示する 場合、緩衝器106は比較器72の出力によって選択的に作動される。マルチプ レクサ73が、緩衝器106に関連する種に関連するチェビシェフ距離おるいは 段階変化計算缶に応答している間のみ、緩衝器104が作動される。緩衝器10 6の出力は固定記憶装置107に結合されるが、この固定記憶装置は基本的には 、緩衝器/Q乙に格納された振幅値を、緩衝器に関連する棟に対する濃度(iに 関連させる単一次元索引テーブルとなっている。The device providing this result includes an accumulator lO3 responsive to the output of the RAM/θ group. I'm here. The accumulator ios has a multi-bit output, and it has a buffer memory 1 06, this buffer storage creates a diode effect of the detector 5/. is provided for the gas species that has the lowest voltage that can be applied. Chebyshev distance long indicates that the species associated with the buffer 106 is present by the step change calculation. In this case, buffer 106 is selectively activated by the output of comparator 72. multiple Lexa 73 is the Chebyshev distance or Buffer 104 is activated only while responding to a step change calculation. Buffer 10 The output of 6 is coupled to fixed storage 107, which is basically , the amplitude value stored in the buffer/QB is expressed as the concentration (i) for the buffer related to the buffer. It is a single-dimensional index table that is related.

累算器/θ3および緩衝記憶I&f1t/θ6の出力はそれぞれマルチピッ)f イジタル差回路網IOgの被減数入力および減数入力に与えられる。緩衝器10 6に関連する棟が存在する冶金、減算回路網10ざの出力は検出器S/に入射す る第コのガス種の濃度の表示を発生する。チェビシェフ距離すなわち段階的変化 計算プロセスによって、緩衝器106に関連する種は存在していないと表示され る場合には、減算回路網10gの出力は累算器/Q3の内容に等しい。The outputs of accumulator/θ3 and buffer memory I&f1t/θ6 are multi-pin) f Applied to the minuend input and the subtrahend input of the digital difference network IOg. Buffer 10 6, the output of the subtraction network 10 enters the detector S/. generates an indication of the concentration of the first gas species; Chebyshev distance or step change The calculation process indicates that the species associated with buffer 106 is not present. , the output of subtraction network 10g is equal to the contents of accumulator/Q3.

差の回路W410gは、発振器52の次の雄高出力電圧に対して検出器5/のダ イオード作用を生じさせるガス種に関連する、緩衝器109に印加されるマルチ ビット出力を発生する。検出器5/の次の最高電圧のダイオード作用を生じさせ るガスに関連するチェビシェフ距離すなわち段階的変化計算プロセスに応答する 可能入力が、緩衝器10デに含まれている。緩衝器10デはマルチビット出力を 導出するが、それはROM / / /におよび、緩衝器106の出力に応答す る被加算数入力を有する。rイジタル加算器//2の加数人力に並列で供給され る。加算器回路網//2はマルチビット和出力を導出し、それは累算器10Sの 出力に応答する被減数入力を有する、ディジタル減算回路網//30減数入力に 与えられる。緩衝器101.と/Qデに関連する種が両者とも存在する場合、加 算器//、2の出力は抵抗器、31にかかる電圧に関連する調波電圧の和を示す 。The difference circuit W410g outputs the voltage of the detector 5/ for the next high output voltage of the oscillator 52. The multiplier applied to the buffer 109 related to the gas species causing the ionic action. Generates bit output. Detector 5/ produces a diode action of the next highest voltage. Chebyshev distance or step change calculation process associated with the gas A possible input is included in buffer 10. Buffer 10 de has multi-bit output is derived from the ROM / / / / and responds to the output of the buffer 106. has an addend input. r Digital adder // Supplied in parallel to the addend power of 2 Ru. The adder network //2 derives the multi-bit sum output, which is the sum output of the accumulator 10S. Digital subtraction circuitry with minuend input responsive to output //30 minuend input Given. Buffer 101. If the species related to and /Q de are both present, add The output of the calculator //, 2 indicates the sum of the harmonic voltages related to the voltage across the resistor, 31. .

減井器//3の出力は、RAM / 04’から累算器105へ読出された調波 電圧に残っているガスの寄与を表わす値を有する信号となっている。The output of the well reducer //3 is the harmonic wave read out from the RAM /04' to the accumulator 105. The signal has a value representing the contribution of the remaining gas to the voltage.

ダイオード作用が開始する最高電圧を有する榎のための回路網が他の回路網とは 少し兵なる、という点以外は、緩衝記憶装置/θデに関連する種に対して示され たそれと同様の回路網が、検出器、1/によって検出されるべ−tfi!Dの棟 の各々に対して備えられている。脣に、検出器、1/においてダイオード作用を 開始する最高電圧を有する棟に対する回路網には減算器/lSが含まれるが、こ の減算器は累算器IO左の出力に応答する被減数入力および、検出器5/のダイ オード作用を生じさせる終シから二番目の電圧を有する種に関連する回路網の加 算器//6の出力に応答する減数入力を有している。減算回路網/15によって 発生されたマルチビット差を表わす信号は、固定記憶装置//gを駆動するだけ の緩衝器//7に与えられる。ROM / / gは、そこに結合された二進信 号を、検出器、り/においてダイオード作用を誘発する最高電圧を有するガス種 の濃度に相関させるようららかしめグログラムされている。The network for Enoki with the highest voltage at which diode action begins is different from other networks. Except for being a little bit military, there are no indications for species related to buffer memory/θ de. A similar network is detected by the detector, 1/! Building D are provided for each of them. At the same time, a diode action is applied at the detector, 1/ The network for the building with the highest starting voltage includes a subtractor/lS; The subtracter has a minuend input responsive to the left output of the accumulator IO and a diode of the detector 5/. Addition of the network associated with the species with the penultimate voltage that produces the ordinal action. It has a subtraction input responsive to the output of the calculator //6. By subtraction network/15 The generated signal representing the multi-bit difference only drives the fixed storage device //g. buffer //7. ROM / / g is the binary signal connected thereto. the gas species with the highest voltage inducing diode action in the detector, A rough globulogram is shown to correlate with the concentration of .

ROMg/、107.///および77gに格納された種定量的測定信号は、タ イマq6の制御の下に、マルチブレフサ回路網l/qを介して、定量的数値表示 装置ざ3に供給される。マルチブレフサl/qは表示装!7qと同期して付勢さ れ、従って、特定ガス種が表示装置79に表示される場合、濃度を表わす対応数 値が表示装ftg3に現われる。ROMg/, 107. The species quantitative measurement signal stored in /// and 77g is Quantitative numerical display under the control of imma q6 via multi-breech circuit network l/q It is supplied to the device 3. Multi-blephsa l/q is a display device! Energized in synchronization with 7q Therefore, when a specific gas type is displayed on the display device 79, the corresponding number representing the concentration The value appears on display ftg3.

次に第3図では、本発明による多ガス用ガス分析器の別の実施態様が示されてい る。第3図の多ガス用ガス分析器にはイオン誘電体を有するvi数の異なる容量 性ガス検出器から成るアレーがtまれている。Next, in FIG. 3, another embodiment of the multi-gas gas analyzer according to the present invention is shown. Ru. The gas analyzer for multiple gases shown in Figure 3 has capacitances with different vi numbers that have ionic dielectrics. An array of gas detectors is included.

このアレーにおける検出器の全部が同時に、検出されるべきガスの全部に応答す る。コンデンサは別々のガス吸着特性を有するが、好ましくは各検出器がおるガ ス種または少数のガス種を検出するように特に適応されているようなものがよい 。従って、階段状可変振幅および/または階段状可変周波数発振器!f2によっ て、ダイオードのような作用および物理吸着だけのそ一ドに付勢される場合に、 別々の検出器はそこに入射するガスの関数として別々の出力信号を発生する。All of the detectors in this array respond simultaneously to all of the gases to be detected. Ru. The capacitors have separate gas adsorption properties, but preferably the gas specifically adapted to detect gas species or a small number of gas species. . Hence, a stepped variable amplitude and/or stepped variable frequency oscillator! by f2 When energized by diode-like action and only physical adsorption, Separate detectors generate separate output signals as a function of the gas incident thereon.

特に、第S図のガス検出器は、その全部がフッ化ランタン誘電体およびその誘電 体の上部、露出表面を覆う異なる材料の電極を有する、検出コンデンサ/2/〜 /25を含んでいる。コンデンサ/2/の上表′を極は例えば金のような不活性 金属から形成されている。;ンデンサ/22の上表電極は多孔性酸化スズ触媒層 で覆われておシ、従ってコンデンサ!22は特にメタンの検出に適している。コ ンデンサ7.23の上表電極はパラジウム触媒グリッドで榎われておシ、従って コンデンサ/23は特にメタンおよび水素の検出に適している。コンデンサ/2 ’lの上部露出表面は触媒酸化イリジウム層から成る電極で覆われておシ、コン デンサ/24’を特に酸素の検出に適するものとしている。コンデンサ/2にも また、その上部電極が鉄フタロシアニン層から形成されているので、特に酸素の 検出に適している。In particular, the gas detector shown in Figure S is made entirely of lanthanum fluoride dielectric and its dielectric Detection capacitor /2/~ with electrodes of different materials covering the upper part of the body, exposed surfaces /25 is included. The upper surface of the capacitor /2 is made of inert material such as gold. formed from metal. ;The upper surface electrode of Ndensa/22 is a porous tin oxide catalyst layer. Covered with a capacitor! 22 is particularly suitable for detecting methane. Ko The top electrode of the capacitor 7.23 is covered with a palladium catalyst grid, so Capacitor/23 is particularly suitable for the detection of methane and hydrogen. Capacitor/2 The upper exposed surface of 'l is covered with an electrode consisting of a layer of catalytic iridium oxide, This makes the capacitor/24' particularly suitable for detecting oxygen. Also for capacitor/2 In addition, since the upper electrode is formed from an iron phthalocyanine layer, it is particularly effective against oxygen. suitable for detection.

コンデンサ/2/〜/コ5は、サンプリング抵抗器S4!およびマルチプレクサ /24によってコンデンサに接続されている発振器!2の、可変振幅および/ま たは可変周波数出力によって、選択的にダイオードのような作用を有し、かつ物 理吸着だけのモードに付勢される。マルチプレクサ/24.はコンピュータ型回 路網/S7におけるタイマによってマルチプレクサに供給される制御信号に応答 して、コンデンサ/2/−/コSの1つを発振器S2の出力に選択的に接続する 。コンピュータ型回路網157は、第6図および第7図のコンピュータ型回路網 に関して上述したと同様に、スイッチ62を介して、電圧および位相検出器Sg およびSりの出力信号に応答し、かつそれを処理する。しかし、容量性検出器/ 21〜/2Sは特定ガスに対して適合されているので、種はよシ正確に同定され る。回路網15りは第6図および第7図の回路網よシかなシ多くのデータを処理 するが、それは回路網157がコンデンサ/2/〜/コSの各々に対して検出器 5gと59によって発生された信号に順次に応するからである。Capacitors /2/~/ko5 are sampling resistors S4! and multiplexer The oscillator connected to the capacitor by /24! 2, variable amplitude and/or or variable frequency output to selectively act like a diode and It is activated to the mode of physical adsorption only. Multiplexer/24. is a computer type network/S7 in response to a control signal provided to the multiplexer by a timer. and selectively connect one of the capacitors /2/-/coS to the output of the oscillator S2. . Computer-based circuitry 157 is the computer-based circuitry of FIGS. 6 and 7. Via switch 62, voltage and phase detector Sg and responds to and processes the output signals of S and S. However, capacitive detector/ 21~/2S is adapted for specific gases, so species can be identified more accurately. Ru. Network 15 is similar to the circuits in Figures 6 and 7 and processes a large amount of data. However, this means that network 157 has a detector for each of capacitors /2/~/coS. 5g and 59 in sequence.

回路網/!;7’F!、発振器!r2およびマルチプレクサ/26を制御し、従 って発振器!2の振幅および/または周波数の全範囲がコンデンサ/2/に最初 に与えられる。回路網157は最初に、検出器5gおよび5qからデータを収集 し、一方コンデンサ/2/は付勢され、そして検出器/2/からの信号は、回路 網157におけるタイマの制御の下に、マルチプレクサ/26を介して回路網に 結合される。次いで、回路網15りは!ルチグレクサ/2乙を付勢して、検出コ ンデンサ/22を発振器5コに接続する。そこで回路網lS7におけるタイマは 電圧と振幅の全範囲を通じて発振器52を歩進させる。メタンが存在する場合、 検出器/22によって回路網lS7に供給される応答は、メタンのない場合の応 答とは明らかに異る。回路網157は、その中のメタンチェビシェフ距離計算器 に、全部の検出器からのデータではなく、検出器/22から収集したデータのみ を供給するようプログラムされることができて、処理動作を簡略にし、かつ短縮 する。電圧および位相検出器5gと59からの信号は、コンデンサ/22が付勢 されている間、回路網157によって収集される。上述のシーケンスはコンデン サ723〜/25の各々に関して繰返される。Circuit network/! ;7'F! , oscillator! r2 and multiplexer/26, It's an oscillator! The full range of amplitude and/or frequency of 2 is initially applied to the capacitor /2/ given to. Circuitry 157 first collects data from detectors 5g and 5q. , while capacitor /2/ is energized and the signal from detector /2/ is applied to the circuit. to the network via multiplexer/26 under the control of a timer in network 157. be combined. Next, the circuit network 15 Riha! Energize the Multigrexa/2B and detect the detection Connect capacitor/22 to five oscillators. Therefore, the timer in circuit network IS7 is The oscillator 52 is stepped through a full range of voltage and amplitude. If methane is present, The response provided by detector/22 to network IS7 is the response in the absence of methane. The answer is clearly different. The network 157 has a Metanchebyshev distance calculator therein. In this case, only data collected from detector/22 is collected instead of data from all detectors. simplifies and shortens processing operations. do. The signals from voltage and phase detectors 5g and 59 are energized by capacitor /22. is collected by circuitry 157 while The above sequence is a condenser The process is repeated for each of the samples 723 to /25.

コンピュータ型回路網157によって、コンデンサ/2/〜/、2.S−からデ ータが収集された後、コンピュータは起動されて、回路網の等速呼出し記憶装置 からデータを読出す。回路網/37はRAM出力信号を、コンデンサ/2/〜/ 2Sによって検出されるべきいろいろの樵に関連する所定値と比較し、そして第 6図および/または第7図に関連して上で説明したように、各々の棟に対する定 に的表示を導出する。Computerized circuitry 157 connects capacitors /2/ to /, 2. S- to De After the data has been collected, the computer is booted up and stored in the network's constant-speed recall storage. Read data from. The circuit network /37 connects the RAM output signal to the capacitor /2/~/ 2S to be detected with the predetermined values related to the various woodcutter and As explained above in connection with Figure 6 and/or Figure 7, the Derive the target representation.

次に、第り図では、フッ化ランタン誘電体および好ましくは金の、不活性金属製 上部電極を有するコンデンサ5/に入射するガスの相対湿度および温度を測定す る回路図が示されている。コンデンサS/は発振器/3/および/32によって 7Hzおよび1000khの周波数で、物理吸着だけのモードに起動されるが、 発振器の各々はコンデンサ51の電極にかかつて約3θミリゴル) ACRMS 電圧を印加する。Next, in Figure 2, a lanthanum fluoride dielectric and an inert metal, preferably gold, are used. Measuring the relative humidity and temperature of the gas incident on the capacitor 5/ with the upper electrode A circuit diagram is shown. Capacitor S/ is connected by oscillators /3/ and /32 At frequencies of 7Hz and 1000kh, it is activated into physical adsorption only mode, Each of the oscillators is connected to the electrode of the capacitor 51 (approximately 3θ milligol) ACRMS Apply voltage.

発振器/3/と/32の/Hzと/θ00Hzの周波数が選択された理由は、吸 着された水の分子は/Hzの励起に応答してコンデン?S/の誘電体によって検 出され、一方1000Hzの応答社水の存在には感応しないからでおる。100 0kh励起によってコンデンサ5/は、基本的には温度の指数関数に依存する応 答をするようになる。これに関して、第S図についての上記の説明を参照された い。The frequencies of /Hz and /θ00Hz of oscillators /3/ and /32 were chosen because of the absorption The attached water molecules respond to /Hz excitation and convert into condensate? Detected by dielectric of S/ On the other hand, it does not respond to the presence of 1000 Hz response social water. 100 With a 0kh excitation, the capacitor 5/ has a response that basically depends on an exponential function of temperature. will be able to answer the question. In this regard, reference is made to the explanation above for Figure S. stomach.

発振器/3/お工び/32はタイマ/36の制御によシ、スイッチ/33および サンブリング抵抗器/35によって、コンデンサ51に結合される。抵抗器/3 5にかかる電圧は1位相検出器/37および電圧検出器/3gに並列で印加され る。位相検出器/37はまた、選択的かつ交替的に、スイッチ139に介する位 相検出器のl入力への接続にLつ1・発振器/3/お工び/32の/Hzと10 00Hzの出力に応答する。スイッチ/、39はタイマ/31゜によって制御さ れるので、発振器/3/の出力はコンデンサ5/および位相検出器/37に同時 に与えられ、わるいは発振器/32の出力はコンデンサおよび位相検出器に同時 に与えられる。位相検出器/37および電圧検出器/3gは、その入力とそのR MSAC入力の位相差をそれぞれ表わすDC出力信号を発生する。検出器/37 と13gの出力信号は、タイマ/36によってスイッチ/33と73デの開閉に 同期して起動されるスイッチ/タコを介して、アナログ/ディジタル変換器/’ I/に交互に与えられる。スイッチ/タコは、スイッチ/33と13デが状態を 変える直前に、位相および電圧検出器137と13gの出力を、変換器/ダlに 結合する。The oscillator/3/work/32 is controlled by the timer/36, the switch/33 and It is coupled to capacitor 51 by sampling resistor /35. Resistor/3 The voltage across 5 is applied in parallel to the 1-phase detector/37 and the voltage detector/3g. Ru. Phase detector/37 also selectively and alternately detects the position via switch 139. Connect the L input to the phase detector's L input. Responds to 00Hz output. Switch/, 39 is controlled by timer/31°. Therefore, the output of oscillator /3/ is simultaneously applied to capacitor 5/ and phase detector /37. or the output of the oscillator/32 is simultaneously applied to the capacitor and phase detector. given to. Phase detector/37 and voltage detector/3g have their inputs and their R DC output signals are generated that each represent the phase difference of the MSAC inputs. Detector/37 The output signals of and 13g are used to open and close switches /33 and 73d by timer /36. Analog/digital converter/' via synchronously activated switch/tacho I/ is given alternately. The switch/octopus has the status of switch/33 and 13 de. Immediately before changing the output of phase and voltage detectors 137 and 13g to the converter/da l Join.

変換器/’I/は、タイマ/36の制御の下に、検出器/37と13gの出力電 圧を表わすマルチビット信号管、マルチブレフサ/弘3に供給する。マルチプレ クサ/ダ3はダつの出力パスを有しており、その7つはマルチプレクサによって 選択的に変換器/’I/の出力パスに接続される。マルチプレクサ/lI3のグ つの出力パスはそれぞれ、マルチプレクサ/グ3の出力に対応するよう配置され た緩衝記憶装置/ダ弘〜l弘7に与えられておシ、従って(−)緩衝器/l弘お よび/グ5は、コンデンサ、5′/が100011z発振器/32によって付勢 されている間、位相検出器/37および電圧検出器/3gからの応答を表わす位 相信号と電圧信号を格納し、そして(b)緩衝器/ダ6および/グアは、コンデ ンサ5/が発振器/3/の/Hz出力によって付勢される間、位相検出器/37 および電圧検出器13gの出力電圧を表わす信号を格納する。Transducer /'I/ outputs the output voltage of detector /37 and 13g under the control of timer /36. It is supplied to the multi-bit signal tube, Multi-Brephsa/Ko 3, which indicates the pressure. Multiplayer The Kusa/Da 3 has two output paths, seven of which are multiplexed. Selectively connected to the output path of the converter /'I/. Multiplexer/lI3 group Each of the two output paths is arranged to correspond to the output of multiplexer/G3. The buffer storage device / dahiro ~ lhiro 7 is given, so the (-) buffer / lhiro 5 and 5 are capacitors, and 5'/ is powered by a 100011z oscillator /32. The position representing the response from phase detector/37 and voltage detector/3g while and (b) the buffer/da 6 and/or capacitors store the phase and voltage signals. While the sensor 5/ is energized by the /Hz output of the oscillator /3/, the phase detector /37 and a signal representing the output voltage of the voltage detector 13g.

緩衝器/++および/4t!に格納された信号は固定記憶装置15/に与えられ るが、このROMはタイマ/36の出力に応答する可能入力を有する2人力テー ブル索引の役目を果す。ROM / j /は、ioo。Buffer /++ and /4t! The signal stored in is given to the fixed storage device 15/. However, this ROM is a two-man power table with inputs responsive to the output of timer/36. It serves as a bull index. ROM / j / is ioo.

Hz励起に応答して検出器/37と13gの出力を表わすデータを緩衝器が格納 した後、タイマ/3乙によって、緩衝器/4t/と/’12に格納された信号に 応答できるようになる。ROM / !; /は、温度に対する1000kh励 起に応答するサンプリング抵抗器/35にかかる電圧および電圧の位相に関連す る索引テーブルとなっている。使用可能にされると、ROM / 、t /は温 度を表わすマルチビット出力信号を発生する。ROM / j /のマルチビッ ト出力信号は緩衝記憶装置152に供給される。緩衝記憶装fill!f2は温 度数値表示装m/!3に結合されるマルチビット出力を有している。A buffer stores data representing the output of detector/37 and 13g in response to Hz excitation. After that, timer /3B outputs the signals stored in buffers /4t/ and /’12. Be able to respond. ROM/! ; / is 1000kh excitation versus temperature related to the voltage across the sampling resistor/35 and the phase of the voltage in response to the It serves as an index table. When enabled, ROM/, t/ will be warmed up. generates a multi-bit output signal representing the degree. Multi bit of ROM / j / The output signal is provided to buffer storage 152. Buffer storage fill! f2 is temperature Degree value display m/! It has a multi-bit output that is combined into 3.

緩衝器/ダ6および/ダ7に記憶された、/Hz励起に応答して検出器/37と 13gの出力電圧を表わす信号は、ROM / j 4がタイマ/36の出力に よって使用可能になる場合、ROMに供給される。ROM1sグは検出器3/上 の水蒸気を検出器/37と13gの出力と相関させるようグログ2ムされている 。しかし、ROM / 、t +に格納された信号は、検出器3ノがさらされて いる大気の相対湿度を表わしてはいないが、それは検出器/37と73gの位相 と電圧の出力は温度の関数となっているからでおる。Detector /37 in response to the /Hz excitation stored in buffers /da 6 and /da 7. The signal representing the output voltage of 13g is sent from ROM/j4 to the output of timer/36. Therefore, when it becomes available, it is supplied to the ROM. ROM1s is detector 3/upper is logged to correlate the water vapor with the output of detector/37 and 13g. . However, the signals stored in ROM/, t+ are exposed to the detector 3. It does not represent the relative humidity of the atmosphere, but it does reflect the phase of detector/37 and 73g. This is because the voltage output is a function of temperature.

ROM / 、t +の水蒸気を表わす出力の温度依存性を補償するために、R OMの出力は、緩衝器152の出力に応答する第2の入力を有するROM /  、S−Aの/入力に供給する緩衝記憶装置/、S−!fに結合される。In order to compensate for the temperature dependence of the output representing water vapor of ROM/, t+, R The output of the OM is a ROM/ROM having a second input responsive to the output of the buffer 152. , Buffer storage supplying the /input of S-A/, S-! is coupled to f.

ROM / 、Ii’ Aは、ROM / 、S” !Iに格納された水蒸気応 答をROM / 、li−/の温度応答に関連させる二人力索引テーブルとして グログラムされている。緩衝器/s2および15.tがROM / 、t /お よびls亭からの信号によってロードされた後、ROM/IAはタイマ/3乙に よって使用可能にされる。使用可能にされると、ROM / 、51’ Aは温 度とは無関係に相対湿度を表わす出力信号を発生する。ROM / S bの出 力は緩衝記憶装置73gを通って湿度数値表示装ft/、t7に供給される。ROM / , Ii'A is the water vapor response stored in ROM / ,S"!I As a two-person index table that relates the answer to the temperature response of ROM /, li-/ Grogrammed. Buffer/s2 and 15. t is ROM /, t /o After being loaded by the signals from Therefore, it is made usable. When enabled, ROM/, 51’A produces an output signal representing relative humidity independent of temperature. ROM/Sb output The force is supplied to the humidity numerical display ft/, t7 through a buffer storage device 73g.

本発明の幾つかの特定実施態様について説明し、かつ例示してきたが、特定的に 例示され、説明された実施態様の詳細における変化例は、添付の!#杵饋求の範 囲において定められた発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、作成さ れ得ることは明らかでろろう@ 国際調査報告 ANNEX To TaE INTERNATIONAL S三ARCH?、E ?ORτLINWhile several specific embodiments of the invention have been described and illustrated, in particular Examples of variations in details of the embodiments illustrated and described may be found in the accompanying! #The range of pestle hunting The invention is made without departing from the true spirit and scope of the invention as set forth herein. It is obvious that it can be done. international search report ANNEX To TaE INTERNATIONAL S3 ARCH? , E ? ORτLIN

Claims (97)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)周囲ガスの環境における所定ガスの存在を、固体ガス吸着電解質誘電体を 有するコンデンサによつて検出する方法において、周囲環境の前記所定の蒸気と ガスは相互作用し、従つて所定ガスが誘電体上に入射していない場合の周囲ガス の吸着に比較して、周囲ガスおよび所定ガスが誘電体上に入対している場合には 誘電体による周囲ガスの吸着に変化があり、そして1または所定ガスが誘電体上 に入射する場合、それは誘電体によつて吸着され、吸着の程度は誘電体に入射す る所定ガスの量によつて測定されるのであるが、前記誘電体が前記所定ガスにさ らされて周囲環境のガスおよび1または所定ガスの分子を吸着する間、前記コン デンサを付勢して前記誘電体における物理吸着プロセスおよび、誘電体に入射し 、かつそれによつて吸着される分子を測定する段階から成るが、前記コンデンサ のインピーダンスは物理吸着プロセスおよび誘電体によつて吸着されるガス分子 の相互作用によつて影響されるが、および物理吸着プロセスと誘電体によつて吸 着されるガス分子との相互作用によつて影響される前記コンデンサのインピーダ ンスの値を表わす応答を導出する段階から成り、導出した応答は所定ガスの存在 を表わす表示を与えていることを特徴とする前記方法。(1) The presence of a specified gas in the surrounding gas environment is detected using a solid gas adsorption electrolyte dielectric. In the method of detecting by means of a condenser having The gases interact and therefore the ambient gas when no given gas is incident on the dielectric. Compared to the adsorption of There is a change in the adsorption of ambient gas by the dielectric, and one or a given gas is on the dielectric. If it is incident on the dielectric, it will be attracted by the dielectric, and the degree of attraction will depend on the The dielectric is measured by the amount of a predetermined gas that is said condenser while adsorbing gases of the surrounding environment and molecules of one or more predetermined gases. energizing the capacitor to cause a physical adsorption process on the dielectric and , and measuring the molecules adsorbed by said capacitor. The impedance of gas molecules adsorbed by the dielectric is determined by the physisorption process is influenced by the interaction of the the impedance of said capacitor as influenced by its interaction with the gas molecules deposited on it; the derived response is the presence of a given gas. The method characterized in that the method is characterized in that: providing an indication representing the . (2)請求の範囲第1項記載の方法において、コンデンサは付勢されて、所定範 囲での十分低い振幅を有する電圧を、コンデンサの対向する電極に供給すること によつて物理吸着効果を測定し、従つてガス分子を誘電体内に駆動しないことを 特徴とする前記方法。(2) In the method according to claim 1, the capacitor is energized and supplying a voltage with a sufficiently low amplitude within the range to the opposite electrodes of the capacitor; to measure the physisorption effect and thus not drive gas molecules into the dielectric. The method characterized in above. (3)請求の範囲第2項記載の方法において、電圧は、固体誘電体の空間電荷に おける物理吸着ガスの効果を測定するのに十分低い周波数を有するAC電圧であ ることを特徴とする前記方法。(3) In the method according to claim 2, the voltage is applied to the space charge of the solid dielectric. AC voltage with a frequency low enough to measure the effect of physisorbed gases on The method characterized in that: (4)請求の範囲第2項記載の方法において、周波数は30Hzより小さいこと を特徴とする前記方法。(4) In the method according to claim 2, the frequency is less than 30Hz. The method characterized by: (5)請求の範囲第4項記載の方法において、AC電圧の振幅は1ミリボルトR MSから100ミリボルトRMSの範囲にあることを特徴とする前記方法。(5) In the method according to claim 4, the amplitude of the AC voltage is 1 millivolt R. 100 millivolts RMS. (6)請求の範囲第2項記載の方法において、電圧の振幅は1ミリボルトから1 00ミリボルトの範囲にあることを特徴とする前記方法。(6) In the method according to claim 2, the amplitude of the voltage is from 1 millivolt to 1 millivolt. 000 millivolt range. (7)請求の範囲第1項記載の方法において、誘電体は希土フツ化物であること を特徴とする前記方法。(7) In the method described in claim 1, the dielectric material is a rare earth fluoride. The method characterized by: (8)請求の範囲第7項記載の方法において、誘電体上にガスと相互作用する触 媒があり、誘電体に入射する周囲環境からの酸素を活性化することを特徴とする 前記方法。(8) In the method according to claim 7, a contact that interacts with the gas is provided on the dielectric. It is characterized by having a medium and activating oxygen from the surrounding environment that is incident on the dielectric material. Said method. (9)請求の範囲第8項記載の方法において、触媒はZnO,Pd,IrO2, 鉄フタロシアニン,コバルトフタロシアニン,Fe2O3,SnO2,およびC dSを含むグループから選択されることを特徴とする前記方法。(9) In the method according to claim 8, the catalyst is ZnO, Pd, IrO2, Iron phthalocyanine, cobalt phthalocyanine, Fe2O3, SnO2, and C dS. (10)請求の範囲第1項記載の方法において、誘電体はフッ化ランタンである ことを特徴とする前記方法。(10) In the method according to claim 1, the dielectric is lanthanum fluoride. The method characterized in that. (11)請求の範囲第10項記載の方法において、誘電体上にガスと相互作用す る触媒があり、誘電体に入射する酸素を活性化することを特徴とする前記方法。(11) In the method according to claim 10, the method includes the step of interacting with the gas on the dielectric. said method, characterized in that there is a catalyst for activating oxygen incident on the dielectric. (12)請求の範囲第11項記載の方法において、触媒はZnO,Pd,IrO 2,鉄フタロシアニン,コバルトフタロシアニン,Fe2O3,SnO2および CdSを含むグループから選択されることを特徴とする前記方法。(12) In the method according to claim 11, the catalyst is ZnO, Pd, IrO. 2, iron phthalocyanine, cobalt phthalocyanine, Fe2O3, SnO2 and Said method, characterized in that it is selected from a group comprising CdS. (13)請求の範囲第1項記載の方法において、所定ガスは酸素てあり、そして 触媒はIrO2,鉄フタロシアニンおよびコバルトフタロシアニンを含むグルー プから選択されることを特徴とする前記方法。(13) In the method according to claim 1, the predetermined gas is oxygen, and The catalyst is a group containing IrO2, iron phthalocyanine and cobalt phthalocyanine. said method, characterized in that said method is selected from a group of: (14)請求の範囲第13項記載の方法において、誘電体および酸素は室温にお かれていることを特徴とする前記方法。(14) In the method according to claim 13, the dielectric and oxygen are kept at room temperature. The method characterized in that: (15)希求の範囲第1項記載の方法において、所定ガスはメタンであり、そし てメタンガスの酸化を促進する触媒はPd,ZnO,Fe2O3,およびSnO 2を含むグループから選択されることを特徴とする前記方法。(15) Scope of Desired In the method described in item 1, the predetermined gas is methane; The catalysts that promote the oxidation of methane gas are Pd, ZnO, Fe2O3, and SnO. 2. (16)請求の範囲第15項記載の方法において、誘電体およびメタンは室温に おかれていることを特徴とする前記方法。(16) In the method according to claim 15, the dielectric and methane are heated to room temperature. The method, characterized in that: (17)請求の範囲第11項記載の方法において、所定ガスは酸素原子を含むガ ス種であり、そして触媒はIrO2,Feフタロシアニンおよびコバルトフタロ シアニンを含むグループから選択されることを特徴とする前記方法。(17) In the method according to claim 11, the predetermined gas is a gas containing oxygen atoms. and the catalyst is IrO2, Fe phthalocyanine and cobalt phthalocyanine. Said method, characterized in that the cyanine is selected from the group comprising cyanine. (18)請求の範囲第17項記載の方法において、誘電体および酸化ガスは室温 におかれていることを特徴とする前記方法。(18) In the method according to claim 17, the dielectric and the oxidizing gas are heated at room temperature. The method, characterized in that: (19)請求の範囲第11項記載の方法において、所定ガスは還元ガスてあり、 そして触媒はPd,ZnO,Fe2O3,およびSnO2を含むグループから選 択されることを特徴とする前記方法。(19) In the method according to claim 11, the predetermined gas is a reducing gas, And the catalyst is selected from the group including Pd, ZnO, Fe2O3, and SnO2. The method, characterized in that: (20)請求の範囲第19項記載の方法において、誘電体および還元ガスは室温 におかれていることを特徴とする前記方法。(20) In the method according to claim 19, the dielectric material and the reducing gas are at room temperature. The method, characterized in that: (21)請求の範囲第1項記載の方法てあつてなお、コンデンサのインピーダン スを表わす応答を所定ガスに対する濃度を表わす所定応答と相関させることによ つて、周囲ガスにおける所定ガスの濃度を測定する段階から成ることを特徴とす る前記方法。(21) In the method according to claim 1, the impedance of the capacitor By correlating the response representing the gas concentration with the predetermined response representing the concentration for a given gas. and a step of measuring the concentration of a predetermined gas in the surrounding gas. The method described above. (22)周囲ガスの環境における所定ガスの存在を、固体ガス吸着電解質誘電体 環境を有するコンデンサによつて検出する方法において、前記所定ガスおよび周 囲環境のガスは相互作用し、従つて所定ガスが誘電体上に入射していない場合の 周囲ガスの吸着に比較して周囲ガスおよび所定ガスが誘電体上に入射している場 合には誘電体による周囲ガスの吸着に変化があり、そして/または所定ガスが誘 電体に入射している場合に所定ガスは誘電体によつて吸着されるのであるが、吸 着の程度は誘電体に入射する所定ガスの量によつて測定されるのであるが、前記 誘電体が前記所定ガスにさらされて周囲環境のガスおよび/または所定ガスの分 子を吸着する間、前記コンデンサにAC励起を与えて前記誘電体と、誘電体上に 入射しかつそれによつて吸着されるガスの分子との間に吸着プロセスを発生させ る段階から成り、前記コンデンサのACインピーダンスは吸着プロセスと、誘電 体によつて吸着されるガス分子との相互作用によつて影響され、および吸着プロ セスと誘電体によつて吸着されるガス分子の相互作用によつて影響される前記コ ンデンサのACインピーダンスの値を表わす応答を導出する段階から成り、この 導出された応答は所定ガスの存在の表示を与えることを特徴とする前記方法。(22) The presence of a specific gas in the surrounding gas environment can be detected using a solid gas adsorbing electrolyte dielectric. In the method of detecting by a capacitor having an environment, the predetermined gas and the ambient Gases in the surrounding environment interact and therefore Compared to adsorption of surrounding gas, the case where surrounding gas and specified gas are incident on the dielectric material If there is a change in the adsorption of ambient gas by the dielectric and/or if a given gas When a certain gas is incident on an electric body, it is absorbed by the dielectric body, but the absorption The degree of deposition is measured by the amount of a predetermined amount of gas that is incident on the dielectric. The dielectric is exposed to the predetermined gas to reduce the amount of gas in the surrounding environment and/or the predetermined gas. While adsorbing the capacitor, AC excitation is applied to the capacitor to connect the dielectric to the dielectric. causes an adsorption process to occur between molecules of the gas that are incident and thereby adsorbed. The AC impedance of the capacitor is determined by the adsorption process and the dielectric influenced by the interaction with the gas molecules adsorbed by the body, and the adsorption process The said component is influenced by the interaction of the gas molecules adsorbed by the gas and the dielectric. the step of deriving a response representative of the value of the AC impedance of the capacitor; A method as described above, characterized in that the derived response provides an indication of the presence of the predetermined gas. (23)請求の範囲第22項記載の方法において、AC電圧は誘電体上で生ずる 物理吸着プロセスを測定可能にする振幅を有していることを特徴とする前記方法 。(23) In the method according to claim 22, the AC voltage is generated on the dielectric material. Said method, characterized in that the method has an amplitude that makes it possible to measure the physisorption process. . (24)請求の範囲第23項記載の方法において、コンデンサは付勢されて、コ ンデンサの対向電極に所定範囲における十分低い振幅を有するAC電圧を供給す ることによつて物理吸着効果を測定し、従つて化学吸着は発生せずそして誘電体 上に入射するガスと誘電体との間の引力のフアンデルワールス力に応答してのみ 誘電体によつてガスが吸着されることを特徴とする前記方法。(24) In the method according to claim 23, the capacitor is energized and the capacitor is energized. An AC voltage having a sufficiently low amplitude within a predetermined range is supplied to the opposite electrode of the capacitor. By measuring the physisorption effect, therefore no chemisorption occurs and the dielectric Only in response to the Van der Waals forces of attraction between the gas and the dielectric that are incident on the Said method, characterized in that the gas is adsorbed by a dielectric. (25)請求の範囲第24項記載の方法において、AC電圧の振幅は1ミリボル トから100ミリボルトまでの範囲にあることを特徴とする前記方法。(25) In the method according to claim 24, the amplitude of the AC voltage is 1 millivolt. 100 millivolts. (26)請求の範囲第23項記載の方法において、AC励起は誘電体の空間電荷 についてのその効果を測定するに足る低い周波数を有するAC電圧となつている ことを特徴とする前記方法。(26) In the method according to claim 23, the AC excitation is a space charge of the dielectric material. AC voltage with a frequency low enough to measure its effect on The method characterized in that. (27)請求の範囲第26項記載の方法において、周波数は30Hzより小さい ことを特徴とする前記方法。(27) In the method according to claim 26, the frequency is less than 30Hz. The method characterized in that. (28)請求の範囲第22項記載の方法において、誘電体は希土フツ化物である ことを特徴とする前記方法。(28) In the method according to claim 22, the dielectric is a rare earth fluoride. The method characterized in that. (29)請求の範囲第28項記載の方法において、誘電体上にガスと相互作用す る触媒があり、誘電体に入射する酸素を活性化することを特徴とする前記方法。(29) In the method according to claim 28, the method includes the step of interacting with the gas on the dielectric. said method, characterized in that there is a catalyst for activating oxygen incident on the dielectric. (30)請求の範囲第29項記載の方法において、触媒はZnO,Pd,IrO ,鉄フタロシアニンおよびコバルトフタロシアニンを含むグループから選択され ることを特徴とする前記方法。(30) In the method according to claim 29, the catalyst is ZnO, Pd, IrO. , iron phthalocyanine and cobalt phthalocyanine. The method characterized in that: (31)請求の範囲第22項記載の方法において、誘電体はフツ化ランタンであ ることを特徴とする前記方法。(31) In the method according to claim 22, the dielectric is lanthanum fluoride. The method characterized in that: (32)請求の範囲第31項記載の方法において、誘電体上にガスと相互作用す る触媒があり、誘電体に入射する周囲環境における酸素を変性することを特徴と する前記方法。(32) In the method according to claim 31, the method includes the step of interacting with the gas on the dielectric. There is a catalyst that is characterized by modifying the oxygen in the surrounding environment that is incident on the dielectric material. The said method. (33)請求の範囲第32項記載の方法において、触媒はZnO,Pd,IrO ,鉄フタロシアニンおよびコバルトフタロシアニンを含むグループから選択され ることを特徴とする前記方法。(33) In the method according to claim 32, the catalyst is ZnO, Pd, IrO. , iron phthalocyanine and cobalt phthalocyanine. The method characterized in that: (34)請求の範囲第22項記載の方法において、所定ガスは酸素であり、そし て触媒はIrO2,鉄フタロシアニンおよびコバルトフタロシアニンを含むグル ープから選択されることを特徴とする前記方法。(34) In the method according to claim 22, the predetermined gas is oxygen, and The catalyst is a group containing IrO2, iron phthalocyanine and cobalt phthalocyanine. said method, characterized in that said method is selected from a group of: (35)請求の範囲第34項記載の方法において、誘電体および酸素は室温にお かれていることを特徴とする前記方法。(35) In the method according to claim 34, the dielectric and oxygen are kept at room temperature. The method characterized in that: (36)請求の範囲第22項記載の方法において、所定ガスはメタンであり、そ して触媒はPd,ZnO,Fe2O3,およびSnO2を含むグループから選択 されることを特徴とする前記方法。(36) In the method according to claim 22, the predetermined gas is methane; The catalyst is selected from the group including Pd, ZnO, Fe2O3, and SnO2. The method characterized in that: (37)請求の範囲第36項記載り方法において、誘電体およびメタンは室温に おかれていることを特徴とする前記方法。(37) In the method described in claim 36, the dielectric and methane are kept at room temperature. The method, characterized in that: (38)請求の範囲第32項記載の方法において、所定ガスは酸化ガスであり、 そして触媒はIrO2,鉄フタロシアニンおよびコバルトフタロシアニンを含む グループから選択されることを特徴とする前記方法。(38) In the method according to claim 32, the predetermined gas is an oxidizing gas, and the catalyst includes IrO2, iron phthalocyanine and cobalt phthalocyanine Said method, characterized in that the selection is made from a group. (39)請求の範囲第38項記載の方法において、誘電体および酸化ガスは室温 におかれていることを特徴とする前記方法。(39) In the method according to claim 38, the dielectric material and the oxidizing gas are heated at room temperature. The method, characterized in that: (40)請求の範囲第32項記載の方法において、所定ガスは還元ガスであり、 そして触媒はPd,ZnO,Fe2O3,およびSnO2を含ログループから選 択されることを特徴とする前記方法。(40) In the method according to claim 32, the predetermined gas is a reducing gas, The catalyst is selected from a group containing Pd, ZnO, Fe2O3, and SnO2. The method, characterized in that: (41)請求の範囲第40項記載の方法において、誘電体および還元ガスは室温 におかれていることを特徴とする前記方法。(41) In the method according to claim 40, the dielectric material and the reducing gas are at room temperature. The method, characterized in that: (42)請求の範囲第22項記載の方法であってなお、周囲ガスにおける所定ガ スの濃度を、コンデンサのインピーダンスを表わす応答を所定ガスに対する濃度 を表わす所定応答と相関させることによつて測定する段階を具備することを特徴 とする前記方法。(42) The method according to claim 22, further comprising: The response representing the impedance of the capacitor is the concentration for a given gas. measuring by correlating with a predetermined response representing the The said method. (43)請求の範囲第22項記載の方法において、AC電圧によつて吸着プロセ スを化学吸着プロセスにすることを特徴とする前記方法。(43) In the method according to claim 22, the adsorption process is performed by AC voltage. The method is characterized in that the gas is subjected to a chemisorption process. (44)請求の範囲第43項記載の方法において、AC電圧は、誘電体の破壊を 生じさせることなくコンデンサにダイオード作用を示させるに足る振幅を有して いることを特徴とする前記方法。(44) In the method according to claim 43, the AC voltage causes breakdown of the dielectric. It has enough amplitude to cause the capacitor to exhibit diode action without causing The method characterized in that: (45)請求の範囲第44項記載の方法において、ダイオード作用のためにAC 調波がコンデンサによつて発生されており、前記応答はダイオード作用によつて 生じた調波に応答して導出されることを特徴とする前記方法。(45) In the method according to claim 44, the AC The harmonics are generated by the capacitor and the response is due to diode action. Said method, characterized in that it is derived in response to the generated harmonics. (46)請求の範囲第44項記載の方法において、AC電圧の振幅は0.1〜3 ボルトRMSの範囲にあることを特徴とする前記方法。(46) In the method according to claim 44, the amplitude of the AC voltage is 0.1 to 3. volt RMS. (47)請求の範囲第44項記載の方法において、電圧は、誘電体の空間電荷に おける化学吸着プロセスの測定を可能にするに足るだけ低い周波数を有するAC 電圧となつていることを特徴とする前記方法。(47) In the method according to claim 44, the voltage is applied to the space charge of the dielectric material. AC with a frequency low enough to allow measurement of chemisorption processes in The method characterized in that the voltage is applied. (48)請求の範囲第44項記載の方法において、誘電体は内因的にドープされ ていることを特徴とする前記方法。(48) In the method according to claim 44, the dielectric is endogenously doped. The method characterized in that: (49)請求の範囲第44項記載の方法において、誘電体は外因的にドープされ ていることを特徴とする前記方法。(49) In the method according to claim 44, the dielectric is exogenously doped. The method characterized in that: (50)空気の相対温度を空気にさらされた固体イオン誘電体を有するコンデン サセンサによつて測定する方法てあつて、第1と第2の所定周波数範囲を有する 電圧をコンデンサセンサに印加する段階から成るが、第1周波数範囲およびその 振幅によつてコンデンサセンサのインピーダンス成分を空気の温度および湿度の 関数として変化させ、第2周波数範囲およびその振幅によつてコンデンサセンサ のACインピーダンス成分を湿度とは関係たく空気温度の関数として変化させて いるが、さらに前記方法は前記インピーダンス成分の大きさにそれぞれ応答する 第1と第2の応答を第1と第2の周波数範囲における電圧に発生する段階と、お よび第1と第2の応答の大きさの表示に応答して相対湿度の定量的測定を導出す る段階、とから成ることを特徴とする前記方法。(50) A capacitor with a solid ionic dielectric exposed to the air with a relative temperature of air a method for measuring with a frequency sensor having first and second predetermined frequency ranges; applying a voltage to the capacitor sensor, the first frequency range and its The amplitude changes the impedance component of the capacitor sensor to the temperature and humidity of the air. capacitor sensor by the second frequency range and its amplitude varied as a function By changing the AC impedance component of the air as a function of air temperature, independent of humidity. further, the method is responsive to the magnitude of the impedance components, respectively. generating first and second responses to voltages in the first and second frequency ranges; and deriving a quantitative measurement of relative humidity in response to an indication of the magnitude of the first and second responses. The method characterized in that it comprises the steps of: (51)請求の範囲第50項記載の方法において、第1と第2の周波数範囲にお ける電圧振幅は、分子の誘電体によつて誘電体上に電界駆動化学吸着を生じさせ ることなく、誘電体によって空気中の分子の物理吸着のみがあるようなものとな つていることを特徴とする前記方法。(51) In the method according to claim 50, the first and second frequency ranges are The voltage amplitude induced by the molecular dielectric causes field-driven chemisorption onto the dielectric. There is no physical adsorption of molecules in the air by the dielectric. The method characterized in that: (52)請求の範囲第50項記載の方法において、第1と第2の周波数範囲にお ける電圧振幅は十分に低いので、空気中の水蒸気と空気の分子だけが、誘電体に 入射するガスと誘電体との間の引力のファンデルワールス力に応答してのみ誘電 体によつて吸着され得ることを特徴とする前記方法。(52) In the method according to claim 50, the first and second frequency ranges are The voltage amplitude applied is low enough that only the water vapor and air molecules in the air can reach the dielectric dielectric only in response to the van der Waals forces of attraction between the incoming gas and the dielectric Said method, characterized in that it can be adsorbed by the body. (53)請求の範囲第52項記載の方法において、第1と第2の周波数範囲にお ける電圧の振幅は1ミリボルトと100ミリボルトの間であることを特徴とする 前記方法。(53) In the method according to claim 52, the first and second frequency ranges are characterized in that the amplitude of the voltage applied is between 1 millivolt and 100 millivolts. Said method. (54)請求の範囲第52項記載の方法において、第1周波数範囲は十分に低い ので、吸着される水蒸気分子は第1周波数範囲におけるインピーダンス成分の変 性を監視することによつて検出され得ることを特徴とする前記方法。(54) In the method according to claim 52, the first frequency range is sufficiently low. Therefore, the adsorbed water vapor molecules are affected by the change in impedance component in the first frequency range. The method, characterized in that it can be detected by monitoring sex. (55)請求の範囲第54項記載の方法において、第2周波数範囲は非常に高い ので第1周波数における物理吸着誘導インピーダンス変化を監視することができ ないことを特徴とする前記方法。(55) In the method according to claim 54, the second frequency range is very high. Therefore, it is possible to monitor the physical adsorption induced impedance change at the first frequency. The method characterized in that: (56)請求の範囲第55項記載の方法において、第1周波数範囲は30Hzよ り小さくそして第2周波数範囲は30Hzと6kHzの間であることを特徴とす る前記方法。(56) In the method according to claim 55, the first frequency range is 30Hz or more. and the second frequency range is between 30Hz and 6kHz. The method described above. (57)周囲ガスの環境における有極分子を有する水蒸気の量を前記1水蒸気の 分子を吸着する固体電解質誘電体を有するコンデンサによつて測定する方法であ つて、前記誘電体が前記水蒸気にさらされて前記水蒸気の分子を吸着する間、前 記コンデンサを付勢して物理吸着プロセスの測定をさせる段階から成るが、前記 コンデンサのインピーダンスは物理吸着プロセスと前記環境のガス分子との相互 作用によつて影響されており、なお、物理吸着プロセスと環境のガス分子との相 互作用によつて影響される前記コンデンサのインピーダンスの値を測定する階段 と、および測定したインピーダンス値を水蒸気の量と相関させる段階、とから成 ることを特徴とする前記方法。(57) The amount of water vapor having polar molecules in the surrounding gas environment is calculated as follows: This method uses a capacitor with a solid electrolyte dielectric that adsorbs molecules. While the dielectric is exposed to the water vapor and adsorbs molecules of the water vapor, energizing said capacitor to measure the physical adsorption process; The impedance of the capacitor is determined by the physisorption process and the interaction with gas molecules in the environment. It is also influenced by the physical adsorption process and the interaction with the gas molecules in the environment. Steps to measure the value of the impedance of said capacitor as affected by the interaction and correlating the measured impedance value with the amount of water vapor. The method characterized in that: (58)請求の範囲第57項記載の方法において、コンデンサは付勢されて、環 境のガス分子がフアンデルワールス力に応答して吸着される場合、コンデンサの 対向電極に所定範囲における低周波数を有するAC電圧を供給することによつて 物理吸着効果を測定することを特徴とする前記方法。(58) In the method according to claim 57, the capacitor is energized and When gas molecules at the boundary are adsorbed in response to van der Waals forces, the condenser By supplying the counter electrode with an AC voltage having a low frequency in a predetermined range. The method characterized in that the physical adsorption effect is measured. (59)請求の範囲第58項記載の方法において、周波数は1Hz台でありそし て振幅は約10〜30ミリボルトの範囲であることを特徴とする前記方法。(59) In the method according to claim 58, the frequency is likely to be on the order of 1 Hz. said method, wherein the amplitude is in the range of about 10-30 millivolts. (60)周囲ガスの環境における還元ガス分子を固体電解質誘電体を有するコン デンサによつて検出する方法において、誘電体は、ガス分子と相互作用して誘電 体によつて吸着され得る分子のイオンを発生する金属構造によつて覆われており 、この構造は誘電体が還元ガスおよび周囲ガスの環境にさらされるように構成さ れているが、コンデンサが前記還元ガス分子および周囲ガスの環境にさらされて いる間、前記コンデンサを付勢して誘電体と前記イオンの間に吸着プロセスを発 生させる段階から成り、前記コンデンサのインピーダンスは吸着プロセスと前記 イオンの相互作用によつて影響を受けるが、なお、吸着プロセスと前記イオンの 相互作用によつて影響される前記コンデンサのインピーダンスの値を表わす応答 を導出する段階から成り、この導出された応答は還元ガス分子の存在の表示を与 えることを特徴とする前記方法。(60) A condenser with solid electrolyte dielectric that reduces reducing gas molecules in the surrounding gas environment. In the detection method using a capacitor, the dielectric material interacts with gas molecules to generate a dielectric covered by a metallic structure that generates ions of molecules that can be adsorbed by the body , this structure is configured such that the dielectric is exposed to the reducing gas and ambient gas environment. However, if the capacitor is exposed to an environment of reducing gas molecules and ambient gas, energizes the capacitor to initiate an adsorption process between the dielectric and the ions. The impedance of the capacitor is determined by the adsorption process and the step of generating the capacitor. However, the adsorption process and the interaction of said ions are affected by a response representing the value of the impedance of said capacitor as affected by the interaction This derived response gives an indication of the presence of reducing gas molecules. The above method, characterized in that: (61)空気の相対湿度および温度を空気にさらされた固体イオン誘電体を含む コンデンサセンサによつて測定する方法てあつて、インピーダンス成分を空気の 温度および相対湿度の関数にさせるセンサの第1励起に応答して、センサの第1 インピーダンス成分を監視する段階と、所定範囲における周波数てのセンサのA C励起に応答して、センサのACインピーダンス数分を監視する段階とから成り 、第1励起は、誘電体によつてガス分子の電界駆動化学吸着を生じさせることな く、誘電体によつてガス分子の物理吸着の効果を測定し、AC励起に応答して監 視されたACインピーダンス成分は相対湿度と無関係の温度の測定を行なうが、 および前記励起の両者に応答して監視されたインピーダンス成分を表わす値を結 合する段階から成ることを特徴とする前記方法。(61) Contains a solid ionic dielectric exposed to air relative humidity and temperature The method uses a capacitor sensor to measure the impedance component of the air. A first excitation of the sensor causes the first excitation of the sensor to be a function of temperature and relative humidity. monitoring the impedance component and the A of the sensor at a frequency in a predetermined range; monitoring the AC impedance of the sensor in response to the C excitation. , the first excitation does not cause field-driven chemisorption of gas molecules by the dielectric. The effect of physical adsorption of gas molecules by dielectrics is measured and monitored in response to AC excitation. Although the observed AC impedance component provides a measurement of temperature independent of relative humidity, and a value representing the impedance component monitored in response to both said excitation. 3. A method as described above, characterized in that it comprises the step of combining. (62)請求の範囲第61項記載の方法において、第1励起は、空気中の水蒸気 分子が感知され得るに足る低い、別の範囲での周波数におけるACであり、所定 範囲の周波数は誘電体における吸着分子を感知させないほど高いことを特徴とす る前記方法。(62) In the method according to claim 61, the first excitation is water vapor in the air. AC at another range of frequencies low enough that molecules can be sensed, and for a given The range of frequencies is characterized by being high enough to make the adsorbed molecules in the dielectric insensible. The method described above. (63)請求の範囲第62項記載の方法において、別の周波数範囲は30Hzよ り小さくそして所定周波数範囲は30Hzと6kHzとの間であることを特徴と する前記方法。(63) In the method according to claim 62, the other frequency range is 30Hz or more. and the predetermined frequency range is between 30Hz and 6kHz. The said method. (64)請求の範囲第62項記載の方法において、別のおよび所定の周波数範囲 における電圧振幅は十分に低いので誘電体における空気中の分子を、フアンデル ワールス表面力によつてのみ測定できることを特徴とする前記方法。(64) In the method according to claim 62, another and predetermined frequency range The voltage amplitude at is sufficiently low that the molecules in the air in the dielectric are Said method, characterized in that it can be measured only by Waals surface forces. (65)ガスの温度をそのガスにさらされた固体イオン誘電体を含むコンデンサ センサによつて測定する方法であつて、センサのAC励起に応答してセンサのイ ンピーダンス成分を監視する段階から成るが、AC励起は所定の周波数範囲およ び所定の振幅範囲を有しており、所定の振幅範囲は誘電体上のガス分子の電界駆 動化学吸着を生じさせることなく、誘電体によるガス分子の物理吸着を可能にし ており、所定の周波数範囲は誘電体の空間電荷がそれに従えないほど十分に高く なつており、そして所定範囲におけるAC励起に応答する監視されたインピーダ ンス成分は相対湿度とは無関係の温度の測定を与えることを特徴とする前記方法 。(65) A capacitor containing a solid ionic dielectric exposed to the temperature of a gas A method of measuring by means of a sensor, wherein the sensor's current is activated in response to AC excitation of the sensor. The AC excitation consists of monitoring the impedance components over a predetermined frequency range and It has a predetermined amplitude range, and the predetermined amplitude range corresponds to the electric field drive of gas molecules on the dielectric material. Enables physical adsorption of gas molecules by the dielectric without causing dynamic chemical adsorption. and the given frequency range is high enough that the dielectric space charge cannot follow it. monitored impedance that is active and responsive to AC excitation in a predetermined range. said method, characterized in that the temperature component provides a measurement of temperature independent of relative humidity. . (66)周囲ガスの環境における有極分子を有するガスの量を環境におけるガス にさらされた固体イオン誘電体を含むコンデンサセンサによつて測定する方法て あつて、所定振幅範囲にある電圧によるセンサの励起に応答してセンサのインピ ーダンス成分を監視する段階から成るが、AC励起の振幅は、誘電体によつてガ ス分子の電界駆動化学吸着を生じさせることなく、誘電体によるガス分子の物理 吸着を可能にしており、励起に応答する監視されたインピーダンス成分は、周囲 ガスの環境における有極分子を有するガスの量の測定を与えることを特徴とする 前記方法。(66) The amount of gas with polar molecules in the surrounding gas environment is the amount of gas in the environment. A method of measurement by a capacitor sensor containing a solid ionic dielectric exposed to In response to excitation of the sensor by a voltage within a predetermined amplitude range, the impedance of the sensor is - The amplitude of the AC excitation is controlled by the dielectric. The physics of gas molecules by dielectrics without causing electric field-driven chemisorption of gas molecules. The monitored impedance component, which allows adsorption and responds to excitation, is characterized in that it provides a measurement of the amount of gas having polar molecules in a gaseous environment Said method. (67)周囲ガスの、環境における所定ガスの存在を検出する装置であつて、固 体ガス吸着電解質誘電体を有するコンデンサを備えており、前記所定ガスおよび 周囲環境のガスは相互作用し、従つて、所定ガスが誘電体に入対していない場合 の所定ガスの吸着に比較して、周囲ガスかよび所定ガスが誘電体に入射している 場合に誘電体上の周囲ガスの吸着には変化があり、そして/または所定ガスが誘 電体に入射している場合にそれは誘電体によつて吸着されるが、吸着の程度は誘 電体に入射する所定ガスの量によつて判定されるが、前記装置は、前記誘電体が 前記所定ガスにさらされている間、AC電圧を前記コンデンサに印加して周囲環 境のガスおよび/または所定ガスの分子を吸着する手段を備え、AC電圧は前記 コンデンサを付勢し、従つて前記誘電体と誘電体に入射し、それによつて吸着さ れるガスの分子との間に吸着プロセスが発生し、前記コンデンサのインピーダン スは吸着プロセスと誘電体によつて吸着されるガス分子の相互作用によつて影響 されるのであるが、および吸着プロセスと誘電体によつて吸着されるガス分子の 相互作用によつて影響される前記コンデンサのACインピーダンスの値を表わす 応答を導出する手段を備えており、この導出された応答は所定ガスの存在の表示 を与えていることを特徴とする前記装置。(67) A device for detecting the presence of a predetermined gas in the environment, which is a fixed a capacitor having a body gas adsorption electrolyte dielectric, the predetermined gas and Gases in the surrounding environment interact, so if a given gas does not enter the dielectric Compared to the adsorption of the specified gas, the ambient gas and the specified gas are incident on the dielectric. If the adsorption of ambient gas on the dielectric varies and/or if a given gas When it is incident on an electric body, it is attracted by the dielectric, but the degree of attraction depends on the dielectric. The device is determined based on the amount of a predetermined gas that enters the electric body, and the device While exposed to the predetermined gas, an AC voltage is applied to the capacitor to reduce the surrounding environment. means for adsorbing molecules of an ambient gas and/or a predetermined gas; energizes the capacitor and thus impinges on said dielectric and is attracted thereby. An adsorption process occurs between the gas molecules and the impedance of the capacitor. is influenced by the adsorption process and the interaction of the gas molecules adsorbed by the dielectric. and the adsorption process and the gas molecules adsorbed by the dielectric. represents the value of the AC impedance of said capacitor as affected by the interaction means for deriving a response, the derived response being an indication of the presence of a predetermined gas. The device characterized in that it provides: (68)請求の範囲第67項記載の装置において、応答を導出する手段はコンデ ンサを通る電流およびコンデンサにかかる電圧とコンデンサを通る電流の振幅と の間の位相差を検出する手段を含んでいることを特徴とする前記装置。(68) In the device according to claim 67, the means for deriving the response is a condenser. The current through the sensor and the voltage across the capacitor and the amplitude of the current through the capacitor The apparatus characterized in that it includes means for detecting a phase difference between. (69)請求の範囲第67項記載の装置において、AC印加手段はコンデンサに 与えられたAC振幅を変更する手段を含み、そしてなお応答に応答して、AC振 幅の異なるものに対するAC応答をコンデンサに与えられた可変AC振幅の関数 として、ガスの異なる種と濃度に対するその格納された値と比較するデータ処理 手段も含んでいることを特徴とする前記装置。(69) In the device according to claim 67, the AC applying means applies to the capacitor. including means for changing the applied AC amplitude, and still responsive to the AC amplitude. The AC response for different widths is a function of the variable AC amplitude applied to the capacitor. Data processing to compare with its stored values for different species and concentrations of gas as The device, characterized in that it also includes means. (70)請求の範囲第69項記載の装置において、AC印加手段はコンデンサに 与えられたAC周波数を変更する手段を含み、そしてなお応答に応答して、AC 周波数の異なるものに対するAC応答を、コンデンサに与えられた可変AC周波 数の関数として、ガスの異なる種と濃度に対するその格納された値と比較するデ ータ処理手段を含んでいることを特徴とする前記装置。(70) In the device according to claim 69, the AC applying means applies to the capacitor. including means for changing the applied AC frequency, and still responsive to the AC frequency. A variable AC frequency applied to a capacitor allows the AC response to different frequencies. data comparing its stored values for different species and concentrations of gas as a function of the number of The device characterized in that it includes data processing means. (71)請求の範囲第67項記載の装置において、AC印加手段はコンデンサに 与えられたAC周波数を変更する手段を含み、そしてなお応答に応答して、AC 周波数の異なるものに対するAC応答を、コンデンサに与えられた可変AC周波 数の関数として、ガスの異なる種と濃度に対するその格納された値と比較するデ ータ処理手段を含んでいることを特徴とする前記装置。(71) In the device according to claim 67, the AC applying means applies to the capacitor. including means for changing the applied AC frequency, and still responsive to the AC frequency. A variable AC frequency applied to a capacitor allows the AC response to different frequencies. data comparing its stored values for different species and concentrations of gas as a function of the number of The device characterized in that it includes data processing means. (72)請求の範囲第67項記載の装置において、AC印加手段はコンデンサに 与えられたAC振幅を変更する手段を備えており、AC振幅の幾つかはコンデン サのダイオード作用を生じさせ、ダイオード作用はコンデンサに与えられたAC 周波数の調波を導出させるが、さらに導出された調波および調波を導出させるA C電圧に応答して、所定ガスを同定する手段を備えていることを特徴とする前記 装置。(72) In the device according to claim 67, the AC applying means applies to the capacitor. means for changing the applied AC amplitude, some of which are capacitors. The diode action is caused by the AC applied to the capacitor. A that derives harmonics of a frequency, but also derives derived harmonics and harmonics The above method is characterized in that it comprises means for identifying the predetermined gas in response to the C voltage. Device. (73)請求の範囲第67項記載の装置において、AC電圧は化学吸着プロセス を発生させることを特徴とする前記装置。(73) In the device according to claim 67, the AC voltage is used for chemisorption process. The device characterized in that it generates. (74)請求の範囲第67項記載の装置において、AC電圧は物理吸着プロセス を発生させることを特徴とする前記装置。(74) In the device according to claim 67, the AC voltage is used for the physical adsorption process. The device characterized in that it generates. (75)周囲ガスの環境における複数の所定ガスの存在を検出する装置であつて 、固体ガス吸着電解質誘電体環境を有する複数のコンデンサを備え、前記所定ガ スと周囲環境りかガスの異なるものはコンデンサの異なるものにおいて異なる態 様で相互作用しており、従つて各コンデンサはガスの別々のものに対して優先的 に応答し、各コンデンサの相互作用は,所定がスが誘電体に入射していない場合 の周囲ガスの吸着に比較して、周囲ガスおよび所定ガスが誘電体に入射している 場合、各誘電体による周囲ガスの吸着には変化があり、そして/または所定ガス が誘電体に入射している場合にそれは誘電体によつて吸着され、吸着の程度は誘 電体に入射する所定ガスの量によつて測定されるようなものであり、なお、前記 誘電体が前記所定ガスにさらされている間、前記コンデンサにAC電圧を印加し て周囲環境のガスかよび/または所定ガスの分子を吸着する手民を備え、AC電 圧は前記コンデンサを付勢し、従つて前記誘電体と前記誘電体に入射し、かつそ れによつて吸着されるガスの分子との間で吸着プロセスが発生し、前記コンデン サのACインピーダンスは吸着プロセスと誘電体によつて吸着されるガス分子の 相互作用によつて影響されるが、および吸着プロセスと誘電体によつて吸着され るガス分子の相互作用によつて影響される前記コンデンサのACインピーダンス の値を表わす応答を導出する手段を備えており、この導出された応答は所定ガス の存在の表示を与えることを特徴とする前記装置。(75) A device for detecting the presence of a plurality of predetermined gases in a surrounding gas environment, , comprising a plurality of capacitors having a solid gas adsorbing electrolyte dielectric environment; Different types of gas and ambient environment may have different conditions in different types of capacitors. so that each capacitor has a preference for a separate one of the gases. The interaction of each capacitor in response to Compared to adsorption of ambient gas, ambient gas and specified gas are incident on the dielectric. If the adsorption of ambient gas by each dielectric varies and/or is incident on a dielectric, it will be attracted by the dielectric, and the degree of adsorption will depend on the dielectric. It is measured by the amount of a predetermined gas incident on the electric body, and the above-mentioned applying an AC voltage to the capacitor while the dielectric is exposed to the predetermined gas; AC power The pressure energizes the capacitor and is therefore incident on the dielectric and the dielectric. An adsorption process occurs between the molecules of the gas adsorbed by the condenser. The AC impedance of the sensor is determined by the adsorption process and the gas molecules adsorbed by the dielectric. influenced by interactions, and adsorbed by adsorption processes and dielectrics. the AC impedance of the capacitor as influenced by the interaction of gas molecules; The device is equipped with means for deriving a response representing the value of said device, characterized in that it gives an indication of the presence of. (76)請求の範囲第75項記載の装置において、AC電圧によつて吸着プロセ スを物理吸着プロセスにしていることを特徴とする前記装置。(76) In the device according to claim 75, the adsorption process is performed by an AC voltage. The device described above is characterized in that the process uses a physical adsorption process. (77)請求の範囲第76項記載の装置において、コンデンサは付勢されて、誘 電体に入射するガスと誘電体との間の引力のファンデルワールス力に応答しての み、誘電体によつてガスを吸着させている所定範囲での十分低い振幅を有するA C電圧を、コンデンサの対向電極に供給することによつて物理吸着効果を発生さ せることを特徴とする前記装置。(77) In the device according to claim 76, the capacitor is energized and In response to the van der Waals force of attraction between a gas incident on an electric body and a dielectric body, A with a sufficiently low amplitude in a predetermined range where gas is adsorbed by the dielectric. A physical adsorption effect is generated by supplying C voltage to the opposite electrode of the capacitor. The device as described above. (78)請求の範囲第75項記載の装置において、AC電圧によつて吸着プロセ スを化学吸着プロセスとしていることを特徴とする前記装置。(78) In the device according to claim 75, the adsorption process is performed by an AC voltage. The device described above is characterized in that the process is a chemisorption process. (79)請求の範囲第78項記載の装置において、AC電圧は、誘電体の破壊を 生じさせることなく、コンデンサにダイオード作用を示させるに足るだけの振幅 を有していることを特徴とする前記装置。(79) In the device according to claim 78, the AC voltage causes breakdown of the dielectric. amplitude sufficient to cause the capacitor to exhibit diode action without causing The device characterized in that it has: (80)固体希土フツ化物電解質誘電体を有するコンデンサ、および第1と第2 の間隔を置いた電極を備えるガス検出器てあつて、前記誘電体の1面は前記第1 電極によつて覆われ、前記第1電極は検出されるべきガスの関数として前記誘電 体における帯電した粒子に影響を与える触媒を含んでいることを特徴とする前記 ガス検出器。(80) Capacitor with solid rare earth fluoride electrolyte dielectric and first and second a gas detector comprising electrodes spaced apart from each other, one side of said dielectric being opposite to said first side; covered by an electrode, said first electrode detecting said dielectric voltage as a function of the gas to be detected. The above characterized in that it contains a catalyst that affects charged particles in the body. gas detector. (81)請求の範囲第80項記載のガス検出器において、触媒はZnO,Pd, IrO2,鉄フタロシアニン,コバルトフタロシアニン,Fe2O3,SnO2 およびCdSを含むグループから選択されることを特徴とする前記ガス検出器。(81) In the gas detector according to claim 80, the catalyst is ZnO, Pd, IrO2, iron phthalocyanine, cobalt phthalocyanine, Fe2O3, SnO2 and CdS. (82)希求の範囲第80項記載のガス検出器において、触媒は検出器が位置ぎ めされているガス環境における分子に対して多孔性であることを特徴とする前記 ガス検出器。(82) Desired Range In the gas detector described in item 80, the catalyst is the said gaseous environment characterized in that it is porous to the molecules in the gaseous environment in which it is exposed; gas detector. (83)請求の範囲第80項記載のガス検出器において、第1電極は隙間を有す るグリツドとして形成されて、検出器が位置ぎめされているガス環境における分 子が、前記1面に入射することを可能にすることを特徴とする前記ガス検出器。(83) In the gas detector according to claim 80, the first electrode has a gap. is formed as a grid and the detector is positioned in the gas environment. The gas detector is characterized in that the gas detector allows a gas to be incident on the one surface. (84)請求の範囲第80項記載のガス検出器において、誘電体は自己支持形単 一結晶スライスとして形成され、基板は高い導電率を有する金属から形成され、 そして誘電体には接着しておらず、そして金属層が基板の1面と誘電体のもう1 方の面の間に挟まれ、かつ接着されており、前記層は高い導電率を有する金属か ら形成され、そして誘電体および基板に接着していることを特徴とする前記ガス 検出器。(84) In the gas detector according to claim 80, the dielectric is a self-supporting unit. formed as a monocrystalline slice, the substrate is formed from a metal with high conductivity, and is not bonded to the dielectric, and the metal layer is on one side of the substrate and on the other side of the dielectric. sandwiched between and bonded to the two sides, said layer being made of a highly conductive metal. said gas, characterized in that said gas is formed from said gas and adheres to said dielectric and said substrate; Detector. (85)請求の範囲第84項記載のガス検出器において、誘電体はフツ化ランタ ンであり、基板は銅であり、そして層は銀であることを特徴とする前記ガス検出 器。(85) In the gas detector according to claim 84, the dielectric is lanthanum fluoride. The gas detection device is characterized in that the substrate is copper and the layer is silver. vessel. (86)請求の範囲第80項記載のガス検出器において、誘電体は薄い薄膜層と して形成され、金属製基板と、基板上には高導電率縮退半導体の層が設けられ、 前記半導体層は誘電体のそれとは異なる熱膨張特性を有しており、そして金属層 手段は半導体層と誘電体層の対向する面の間に挟まれて、半導体と誘電体の両層 に対する熱膨張整合を与えていることを特徴とする前記ガス検出器。(86) In the gas detector according to claim 80, the dielectric is a thin film layer. A metal substrate is formed, and a layer of a highly conductive degenerate semiconductor is provided on the substrate. The semiconductor layer has thermal expansion properties different from that of the dielectric, and the metal layer The means is sandwiched between opposing surfaces of the semiconductor layer and the dielectric layer to The gas detector is characterized in that it provides thermal expansion matching to the gas detector. (87)請求の範囲第86項記載のガス検出器において、基板は銅であり、半導 体層はシリコンであり、誘電層はフツ化ランタンであり、金属層手段には接触す る第1面を有する第1と第2の層があり、第1層はクロムであつて、シリコン層 の面に隣接する第2面を有し、そして第2層は銅であつて、誘電体の第2面に隣 接する第2面を有していることを特徴とする前記ガス検出器。(87) In the gas detector according to claim 86, the substrate is copper and a semiconductor The body layer is silicon, the dielectric layer is lanthanum fluoride, and the metal layer means first and second layers, the first layer being chromium and having a silicon layer; and the second layer is copper and has a second surface adjacent to the second surface of the dielectric. The gas detector characterized in that it has a second surface that is in contact with the second surface. (88)請求の範囲第80項記載のガス検出器において、希土フツ化物は非常に 水分に敏感であり、そして固体親水塩が第1電極の上に懸濁していて、検出器が 位置ぎめされている環境における水蒸気の分子を吸着し、従つて前記分子は誘電 体に入射したいことを特徴とする前記ガス検出器。(88) In the gas detector according to claim 80, the rare earth fluoride is very is sensitive to moisture, and a solid hydrophilic salt is suspended above the first electrode so that the detector It adsorbs water vapor molecules in the environment in which it is located, and thus the molecules become dielectric. The gas detector described above is characterized in that it is desired to enter the body. (89)請求の範囲第88項記載のガス検出器において、希土フツ化物はフツ化 ランタンであることを特徴とする前記ガス検出器。(89) In the gas detector according to claim 88, the rare earth fluoride is The gas detector is characterized in that it is a lantern. (90)請求の範囲第80項記載のガス検出器において、希土フツ化物は非常に 水分に敏感であり、そして疎水層が誘電体の前記1面上に懸濁して、検出器が位 置ぎめされている環境における水蒸気の分子をはじき、従つて前記分子は誘電体 に入射しないことを特徴とする前記ガス検出器。(90) In the gas detector according to claim 80, the rare earth fluoride is very is sensitive to moisture and a hydrophobic layer is suspended on the one side of the dielectric so that the detector is positioned It repels water vapor molecules in the environment in which it is placed, thus making the molecules dielectric. The gas detector is characterized in that it does not enter the gas detector. (91)請求の範囲第90項記載のガス検出器において、希土フツ化物はフツ化 ランタンであることを特徴とする前記ガス検出器。(91) In the gas detector according to claim 90, the rare earth fluoride is The gas detector is characterized in that it is a lantern. (92)自己支持形単一結晶スライスとして形成された固体希土フツ化物電解質 誘電体を有するコンデンサと、第1と第2の間隔を置いた電極とを備えるガス検 出器であつて、前記誘電体の1面は前記第1電極によつて覆われているが、さら に基板の面と誘電体のもう1つの面との間に挟まれ、かつ接着された金属層を備 えており、前記層は高導電率を有する金属から形成され、そして誘電体および基 板に接着していることを特徴とする前記ガス検出器。(92) Solid rare earth fluoride electrolyte formed as a self-supporting single crystal slice A gas detector comprising a capacitor having a dielectric and first and second spaced apart electrodes. one surface of the dielectric is covered with the first electrode; a metal layer sandwiched between and bonded to a surface of the substrate and another surface of the dielectric. The layer is made of a metal with high conductivity and includes a dielectric and a base. The gas detector is bonded to a plate. (93)請求の範囲第92項記載のガス検出器において、誘電体はフツ化ランタ ンであり、基板は銅であり、そして層は銀であることを特徴とする前記ガス検出 器。(93) In the gas detector according to claim 92, the dielectric is lanthanum fluoride. The gas detection device is characterized in that the substrate is copper and the layer is silver. vessel. (94)固体希土フッ化物の非常に水分に敏感な電解質誘電体を有するコンデン サと、第1と第2の間隔を置いた電極を備えるガス検出器てあつて、前記誘電体 の1面は前記第1電極によつて覆われており、さらに第1電極の上に懸濁して、 検出器が位置ぎめされた環境における水蒸気の分子を吸着する固体親水塩を備え ており、従つて前記分子は誘電体に入射しないことを特徴とする前記ガス検出器 。(94) Condensers with highly moisture-sensitive electrolyte dielectrics of solid rare earth fluorides a gas detector comprising a first and a second spaced apart electrodes; one side of which is covered by the first electrode, further suspended on the first electrode, The detector is equipped with a solid hydrophilic salt that adsorbs water vapor molecules in the environment in which it is positioned. The gas detector is characterized in that the molecules are not incident on the dielectric material. . (95)の請求の範囲第94項記載のガス検出器において、希土フツ化物はフツ 化ランタンであることを特徴とする前記ガス検出器。(95) In the gas detector according to claim 94, the rare earth fluoride is The gas detector is characterized in that it is lanthanum chloride. (96)固体希土フツ化物の非常に水分に敏感な電解質誘電体を有するコンデン サと、第1と第2の間隔を置いた電極を備えるガス検出器であつて、前記誘電体 の1面は前記第1電極によつて覆われており、誘電体の前記1面の上に心濁して 、検出器が位置ぎめされている環境における水蒸気の分子をはじく疎水層を備え ており、従つて前記分子は誘電体に入射しないことを特徴とする前記ガス検出器 。(96) Condensers with highly moisture-sensitive electrolyte dielectrics of solid rare earth fluorides and first and second spaced apart electrodes, the gas detector comprising: a first and second spaced apart electrode; one surface of the dielectric is covered by the first electrode, and a dielectric layer is formed on the first surface of the dielectric. , with a hydrophobic layer that repels water vapor molecules in the environment in which the detector is positioned. The gas detector is characterized in that the molecules are not incident on the dielectric material. . (97)請求の範囲第96項記載のガス検出器にかいて、希土フツ化物はフツ化 ランタンでわることを特徴とする前記ガス検出器。(97) In the gas detector according to claim 96, the rare earth fluoride is fluorinated. The gas detector is characterized in that it is powered by a lanthanum.
JP62503956A 1986-06-30 1987-06-08 Gas detection method and device using chemisorption and/or physical adsorption Pending JPH01500222A (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US880,555 1986-06-30
US06/880,555 US4795968A (en) 1986-06-30 1986-06-30 Gas detection method and apparatus using chemisorption and/or physisorption

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01500222A true JPH01500222A (en) 1989-01-26

Family

ID=25376548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62503956A Pending JPH01500222A (en) 1986-06-30 1987-06-08 Gas detection method and device using chemisorption and/or physical adsorption

Country Status (6)

Country Link
US (2) US4795968A (en)
EP (1) EP0271558B1 (en)
JP (1) JPH01500222A (en)
CA (1) CA1285631C (en)
DE (1) DE3776302D1 (en)
WO (1) WO1988000341A1 (en)

Families Citing this family (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8702390D0 (en) * 1987-02-03 1987-03-11 Warwick University Of Identifying/measuring odorants
DE59004506D1 (en) * 1989-11-04 1994-03-17 Dornier Gmbh Selective gas sensor.
US5596150A (en) * 1995-03-08 1997-01-21 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Capacitance probe for fluid flow and volume measurements
US5556534A (en) * 1995-03-14 1996-09-17 The University Of Notre Dame Electrochemical oxygen and PH sensors employing fluoride based solid-state electrolytes
US6170318B1 (en) 1995-03-27 2001-01-09 California Institute Of Technology Methods of use for sensor based fluid detection devices
US5788833A (en) * 1995-03-27 1998-08-04 California Institute Of Technology Sensors for detecting analytes in fluids
US5571401A (en) * 1995-03-27 1996-11-05 California Institute Of Technology Sensor arrays for detecting analytes in fluids
DE19617297A1 (en) * 1996-04-30 1997-11-13 Brand Gerhart Rosemarie Simultaneous detection of oxidizable and reducible gases with metal oxide sensors using impedance spectroscopy
GB9615278D0 (en) * 1996-07-20 1996-09-04 Philips Electronics Nv Capacitive sensing array device
US5920086A (en) * 1997-11-19 1999-07-06 International Business Machines Corporation Light emitting device
US6027760A (en) 1997-12-08 2000-02-22 Gurer; Emir Photoresist coating process control with solvent vapor sensor
US6643610B1 (en) 1999-09-24 2003-11-04 Rosemount Inc. Process transmitter with orthogonal-polynomial fitting
US6646110B2 (en) 2000-01-10 2003-11-11 Maxygen Holdings Ltd. G-CSF polypeptides and conjugates
DE10127336B4 (en) * 2001-06-06 2006-07-06 Infineon Technologies Ag Semiconductor memory cell having a selection transistor and a storage capacitor
DE10134938A1 (en) * 2001-07-18 2003-02-06 Bosch Gmbh Robert Semiconductor component and a method for producing the semiconductor component
US8152991B2 (en) 2005-10-27 2012-04-10 Nanomix, Inc. Ammonia nanosensors, and environmental control system
US8154093B2 (en) 2002-01-16 2012-04-10 Nanomix, Inc. Nano-electronic sensors for chemical and biological analytes, including capacitance and bio-membrane devices
US7547931B2 (en) * 2003-09-05 2009-06-16 Nanomix, Inc. Nanoelectronic capnometer adaptor including a nanoelectric sensor selectively sensitive to at least one gaseous constituent of exhaled breath
US7522040B2 (en) * 2004-04-20 2009-04-21 Nanomix, Inc. Remotely communicating, battery-powered nanostructure sensor devices
US20070048180A1 (en) * 2002-09-05 2007-03-01 Gabriel Jean-Christophe P Nanoelectronic breath analyzer and asthma monitor
US20070048181A1 (en) * 2002-09-05 2007-03-01 Chang Daniel M Carbon dioxide nanosensor, and respiratory CO2 monitors
US7714398B2 (en) * 2002-09-05 2010-05-11 Nanomix, Inc. Nanoelectronic measurement system for physiologic gases and improved nanosensor for carbon dioxide
US7948041B2 (en) * 2005-05-19 2011-05-24 Nanomix, Inc. Sensor having a thin-film inhibition layer
US20070114573A1 (en) * 2002-09-04 2007-05-24 Tzong-Ru Han Sensor device with heated nanostructure
US20060263255A1 (en) * 2002-09-04 2006-11-23 Tzong-Ru Han Nanoelectronic sensor system and hydrogen-sensitive functionalization
US7465425B1 (en) * 2002-09-09 2008-12-16 Yizhong Sun Sensor and method for detecting analytes in fluids
US7754382B2 (en) * 2003-07-30 2010-07-13 Tdk Corporation Electrochemical capacitor having at least one electrode including composite particles
WO2005062031A1 (en) * 2003-09-05 2005-07-07 Nanomix, Inc. Nanoelectronic capnometer adapter
EP1664724A4 (en) * 2003-09-12 2007-05-02 Nanomix Inc Carbon dioxide nanoelectronic sensor
US7384481B2 (en) * 2003-12-29 2008-06-10 Translucent Photonics, Inc. Method of forming a rare-earth dielectric layer
WO2005065357A2 (en) * 2003-12-29 2005-07-21 Translucent, Inc. Rare earth-oxides, rare-earth-nitrides, rare earth-phosphides and ternary alloys with silicon
EP1615021B1 (en) * 2004-07-07 2012-09-12 Moritz, Werner Hydrogen sensor and use thereof
US7231810B2 (en) * 2004-08-26 2007-06-19 Humboldt-Universitaet Zu Berlin Semiconductor type hydrogen sensor, detection method and hydrogen detecting device
ATE380341T1 (en) * 2005-09-21 2007-12-15 Adixen Sensistor Ab HYDROGEN GAS SENSITIVE SEMICONDUCTOR SENSOR
US7461562B2 (en) * 2006-08-29 2008-12-09 Rosemount Inc. Process device with density measurement
JP4835375B2 (en) * 2006-10-20 2011-12-14 株式会社デンソー Gas concentration detector
US8089367B2 (en) * 2007-03-28 2012-01-03 K & M Environmental, Inc. Method and apparatus for detecting constituent changes in an environment
CA2706387C (en) * 2007-12-12 2017-07-18 University Of Florida Research Foundation, Inc. Electric-field enhanced performance in catalysis and solid-state devices involving gases
WO2009143447A1 (en) * 2008-05-23 2009-11-26 Rosemount, Inc. Multivariable process fluid flow device with energy flow calculation
CN102216795B (en) * 2008-09-18 2015-07-15 株式会社Lg化学 Apparatus and method for monitoring voltages of cells of battery pack
US8993346B2 (en) 2009-08-07 2015-03-31 Nanomix, Inc. Magnetic carbon nanotube based biodetection
US9080928B2 (en) * 2013-01-11 2015-07-14 Nokia Technologies Oy Apparatus and associated methods
US20170052162A1 (en) * 2015-08-21 2017-02-23 The Regents Of The University Of California Devices and methods for detecting halogenated organic compounds

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1213120A (en) * 1957-05-06 1960-03-29
US3719564A (en) * 1971-05-10 1973-03-06 Philip Morris Inc Method of determining a reducible gas concentration and sensor therefor
FR2273275B1 (en) * 1974-05-27 1977-03-11 Radiotechnique Compelec
US3935463A (en) * 1974-12-05 1976-01-27 Milton Roy Company Spectrophotometer
US4039941A (en) * 1975-05-09 1977-08-02 Stanford Research Institute Gas sensor
US4084101A (en) * 1975-11-13 1978-04-11 Arden Sher Apparatus for converting radiant energy to electric energy
FR2341859A1 (en) * 1976-02-18 1977-09-16 Radiotechnique Compelec PROBE FOR THE SELECTIVE DETECTION OF VAPORS, ESPECIALLY FOR THE DETECTION OF WATER VAPOR
DE2632895A1 (en) * 1976-07-21 1978-01-26 Siemens Ag PROCEDURE FOR DETECTION OF VOLATILE SUBSTANCES AND THE SENSOR FOR THEM
US4190990A (en) * 1976-08-06 1980-03-04 Mcallister Jack G Frame assembly
GB2016699A (en) * 1978-03-15 1979-09-26 Dow Chemical Co Determining quantitatively the concentration of chemical compounds in afluid
US4314996A (en) * 1979-04-04 1982-02-09 Matsushita Electric Industrial Company, Limited Oxygen sensor
FR2498329A1 (en) * 1981-01-19 1982-07-23 Commissariat Energie Atomique THIN DIELECTRIC CAPACITIVE HYGROMETER AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME
EP0086415B1 (en) * 1982-02-12 1988-01-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Humidity sensitive device
JPS58162851A (en) * 1982-03-24 1983-09-27 Hitachi Ltd Detecting apparatus of gas
CA1216330A (en) * 1983-02-07 1987-01-06 Junji Manaka Low power gas detector
JPS6021136A (en) * 1983-07-15 1985-02-02 Matsuoka Eng Kk Production of coil spring

Also Published As

Publication number Publication date
CA1285631C (en) 1991-07-02
US4795968A (en) 1989-01-03
US4864462A (en) 1989-09-05
EP0271558A1 (en) 1988-06-22
WO1988000341A1 (en) 1988-01-14
DE3776302D1 (en) 1992-03-05
EP0271558B1 (en) 1992-01-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH01500222A (en) Gas detection method and device using chemisorption and/or physical adsorption
Pokhrel et al. Investigations of conduction mechanism in Cr2O3 gas sensing thick films by ac impedance spectroscopy and work function changes measurements
US7217354B2 (en) Method and apparatus for detection of chemical vapors
Sahner et al. Zeolites—Versatile materials for gas sensors
US7812622B1 (en) Sensor and method for detecting analytes in fluids
JPH11504424A (en) Method and apparatus for continuously detecting at least one substance in a gaseous or liquid mixture by a sensor electrode
Lu et al. Direct characterization and quantification of volatile organic compounds by piezoelectric module chips sensor
WO2015130548A1 (en) Sub-ambient temperature vapor sensor and method of use
Öztürk et al. Recent studies chemical sensors based on phthalocyanines
US6111342A (en) Instrument for chemical measurement
Yu et al. Ionic liquid high temperature gas sensors
Taneja et al. Detection of cadmium ion in aqueous medium by simultaneous measurement of piezoelectric and electrochemical responses
Wang et al. The detection of formaldehyde using microelectromechanical acoustic resonator with multiwalled carbon nanotubes-polyethyleneimine composite coating
JPH11502922A (en) Sensitive substances and devices for detecting organic components and solvent vapors in air
Wall et al. Characterizing corrosion behavior under atmospheric conditions using electrochemical techniques
Brand et al. Impedance measurements on ion-selective liquid-membrane electrodes
US3539917A (en) Method of measuring the water content of liquid hydrocarbons
Oprea et al. Ammonia detection mechanism with polyacrylic acid sensitive layers: Field effect transduction
Sujatha et al. Advances in electronic-nose technologies
Licznerski et al. Humidity insensitive thick film methane sensor based on SnO2/Pt
Choi et al. Classification of workplace gases using temperature modulation of two SnO2 sensing films on substrate
JP2918394B2 (en) Nitrogen oxide detection sensor
Hübert Humidity-sensing materials
KR20190113038A (en) Integrated Electrochemical Analysis Equipment including potentiostat, Electrochemical Impledance Spectroscopy and Electrochemical Quarts Crystal Microbalance
Chan Surface insulation resistance methodology for today's manufacturing technology