JPH04233436A - 表面波ガスセンサ - Google Patents
表面波ガスセンサInfo
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- JPH04233436A JPH04233436A JP3245642A JP24564291A JPH04233436A JP H04233436 A JPH04233436 A JP H04233436A JP 3245642 A JP3245642 A JP 3245642A JP 24564291 A JP24564291 A JP 24564291A JP H04233436 A JPH04233436 A JP H04233436A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、判定すべきガスの吸着
に適した固体フィルムと表面波フィールドとの相互作用
が、ガスのタイプと濃度に依存して表面波遅延線を含む
発振回路の周波数に変化を引起こす、高感度表面波ガス
センサに関する。
に適した固体フィルムと表面波フィールドとの相互作用
が、ガスのタイプと濃度に依存して表面波遅延線を含む
発振回路の周波数に変化を引起こす、高感度表面波ガス
センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】ガス放出の検出と量の判定はますます重
要になっている。複雑な装置を用いることなくこのよう
な測定を迅速に、正確にかつ判定すべき物質の濃度が極
めて低い場合でさえ行うことができるようにするため、
表面波ガスセンサがますます発展している。これらガス
センサは、ピエゾ電気材料において発生するレイレイ波
と称する表面波を利用している。これら表面波は、その
放射器から受信機までの経路上において、判定すべきガ
スを可逆的に吸着可能な薄膜を通らなければならない。 生じた質量変化は、表面波伝搬経路のコーティングした
部分に沿って表面波の伝搬速度に変化を生じる。その結
果表面波の位相に変化が生じ、それにより共振回路にほ
ぼ比例した共振周波数の変化が生じ、この共振周波数は
、判定すべきガスによる相互作用の程度を提供する。 表面波ガスセンサの質量感度は、共振周波数の２乗と吸
着面にデポジットした質量の変化に比例する共振周波数
の変化により表現される（ウォールトジェン、センサ・
アンド・アクチュエータ、５（１９８４）３０７−３２
４）。従って表面波ガスセンサの感度は、その共振周波
数の２乗に比例する。この時フィルムの動作モードは、
どのガスが検出されたか、又は特定のガス状物質に対し
てどの程度まで検出が特定されたかを決定する。表面波
遅延線を有する発振回路に基づくセンサの初期の説明は
、米国特許第４，３１２，２２８号明細書に記載されて
いる。これによれば、以前から周知の効果に基づいて表
面波は、例えば真空蒸着層の厚さを判定するために使わ
れ、かつ表面波の経路であるピエゾ電気材料は、物質に
対して選択的な層でコーティングされており、かつこの
時表面波の特性が決定される。これに基づいてガスセン
サを提供するため、遅延線をカバーする層は、判定すべ
きガスと物理吸着又は化学吸着のいずれかによって選択
的に相互作用することが必要である（ウォールトジェン
、センサ・アンド・アクチュエータ、５（１９８４）３
０７−３２４）。これに適したものとして特定の物質は
、Ｐｂ，Ｃｕ，Ｆｅ及びその他のような種々の中心原子
を有するフタロシアニン錯体、及び中心置換基として水
素を有する金属を含まない錯体であり、これらは、高い
電子アクセプタ能力によりＮＯ２ ，Ｃｌ２ ，ＮＨ３
，Ｆ２及びその他の分子の検出に適している。
要になっている。複雑な装置を用いることなくこのよう
な測定を迅速に、正確にかつ判定すべき物質の濃度が極
めて低い場合でさえ行うことができるようにするため、
表面波ガスセンサがますます発展している。これらガス
センサは、ピエゾ電気材料において発生するレイレイ波
と称する表面波を利用している。これら表面波は、その
放射器から受信機までの経路上において、判定すべきガ
スを可逆的に吸着可能な薄膜を通らなければならない。 生じた質量変化は、表面波伝搬経路のコーティングした
部分に沿って表面波の伝搬速度に変化を生じる。その結
果表面波の位相に変化が生じ、それにより共振回路にほ
ぼ比例した共振周波数の変化が生じ、この共振周波数は
、判定すべきガスによる相互作用の程度を提供する。 表面波ガスセンサの質量感度は、共振周波数の２乗と吸
着面にデポジットした質量の変化に比例する共振周波数
の変化により表現される（ウォールトジェン、センサ・
アンド・アクチュエータ、５（１９８４）３０７−３２
４）。従って表面波ガスセンサの感度は、その共振周波
数の２乗に比例する。この時フィルムの動作モードは、
どのガスが検出されたか、又は特定のガス状物質に対し
てどの程度まで検出が特定されたかを決定する。表面波
遅延線を有する発振回路に基づくセンサの初期の説明は
、米国特許第４，３１２，２２８号明細書に記載されて
いる。これによれば、以前から周知の効果に基づいて表
面波は、例えば真空蒸着層の厚さを判定するために使わ
れ、かつ表面波の経路であるピエゾ電気材料は、物質に
対して選択的な層でコーティングされており、かつこの
時表面波の特性が決定される。これに基づいてガスセン
サを提供するため、遅延線をカバーする層は、判定すべ
きガスと物理吸着又は化学吸着のいずれかによって選択
的に相互作用することが必要である（ウォールトジェン
、センサ・アンド・アクチュエータ、５（１９８４）３
０７−３２４）。これに適したものとして特定の物質は
、Ｐｂ，Ｃｕ，Ｆｅ及びその他のような種々の中心原子
を有するフタロシアニン錯体、及び中心置換基として水
素を有する金属を含まない錯体であり、これらは、高い
電子アクセプタ能力によりＮＯ２ ，Ｃｌ２ ，ＮＨ３
，Ｆ２及びその他の分子の検出に適している。
【０００３】しかしながら、これまでに開示されたガス
センサは、しばしば任意のモードの不連続の問題、及び
通常のように基板材料としてリチウムニオベートを使用
した場合に表面波伝搬速度の温度変化が大きいので共振
周波数の低いドリフト安定度を生じた。この温度変化は
、補正的な基準回路にもかかわらず、周波数安定度に不
利な作用を及ぼす。同時に厚い吸着層の使用のため応答
時間がさらに長くなることを容認することなく、低い周
波数の使用により十分に感度を高めることは不可能であ
る。表面における純粋かつ迅速な吸着に加えて、このタ
イプのさらに厚いフィルムはさらに深い層内における吸
着を可能とし、かつ一方においてこれが感度を高めるが
、他方において吸着に関するゆっくりした拡散のため応
答時間を遅くする。
センサは、しばしば任意のモードの不連続の問題、及び
通常のように基板材料としてリチウムニオベートを使用
した場合に表面波伝搬速度の温度変化が大きいので共振
周波数の低いドリフト安定度を生じた。この温度変化は
、補正的な基準回路にもかかわらず、周波数安定度に不
利な作用を及ぼす。同時に厚い吸着層の使用のため応答
時間がさらに長くなることを容認することなく、低い周
波数の使用により十分に感度を高めることは不可能であ
る。表面における純粋かつ迅速な吸着に加えて、このタ
イプのさらに厚いフィルムはさらに深い層内における吸
着を可能とし、かつ一方においてこれが感度を高めるが
、他方において吸着に関するゆっくりした拡散のため応
答時間を遅くする。
【０００４】
【発明の目的】本発明の目的は、前記の欠点を持たずか
つ特に極めて低いガス濃度に対する高い感度と短い応答
時間を有する表面波ガスセンサを提供することにある。
つ特に極めて低いガス濃度に対する高い感度と短い応答
時間を有する表面波ガスセンサを提供することにある。
【０００５】
【発明の構成】この目的は次のようなガスセンサによっ
て達成されることがわかった。すなわち基本的に発振回
路の周波数を決定する表面波遅延線から成るガスセンサ
において、０．１μｍよりわずかな厚さの有機非導電固
体フィルムが、遅延線上に配置されており、判定すべき
ガスを吸着し、その場合遅延線は固体フィルムによって
完全にコーティングされており、遅延線は、０．５〜２
ＧＨｚの範囲内の共振周波数を有し、かつ遅延線の長さ
よりも表面波変換器長さの方が長いような寸法を有し、
かつこの変換器は、遅延線の応答スペクトル内における
応答曲線が狭帯域幅に相応してモードの不連続を許容し
ないように構成されている。
て達成されることがわかった。すなわち基本的に発振回
路の周波数を決定する表面波遅延線から成るガスセンサ
において、０．１μｍよりわずかな厚さの有機非導電固
体フィルムが、遅延線上に配置されており、判定すべき
ガスを吸着し、その場合遅延線は固体フィルムによって
完全にコーティングされており、遅延線は、０．５〜２
ＧＨｚの範囲内の共振周波数を有し、かつ遅延線の長さ
よりも表面波変換器長さの方が長いような寸法を有し、
かつこの変換器は、遅延線の応答スペクトル内における
応答曲線が狭帯域幅に相応してモードの不連続を許容し
ないように構成されている。
【０００６】遅延線の数は２つにすると有利である。２
つより多くの遅延線を有する新規なガスセンサの実施例
においてその他の遅延線は、感度範囲を広げるために異
なった厚さの吸着材料又はその他に異なったガスの判定
のために異なった固体フィルムを有する固体フィルムに
よってコーティングしてもよい。
つより多くの遅延線を有する新規なガスセンサの実施例
においてその他の遅延線は、感度範囲を広げるために異
なった厚さの吸着材料又はその他に異なったガスの判定
のために異なった固体フィルムを有する固体フィルムに
よってコーティングしてもよい。
【０００７】
【実施例】本発明の実施例を以下図面により詳細に説明
する。
する。
【０００８】新規なガスセンサは、図１に略示してある
。２つの独立した遅延線２及び２ａがピエゾ電気基板１
に取付けられており、これらのうち一方は、判定すべき
ガスを吸着する固体フィルムによってコーティングされ
ている。遅延線の各端部にある変換器３及び４、すなわ
ち表面波の放射器と受信機は、ピエゾ電気基板上に真空
蒸着されたいわゆるペアフィンガから構成されている。 例えば変換器は、ほぼ１９００のペアフィンガから成り
、基板上に５．２５μｍの波長を有する表面波を発生す
ることができる。これらそれぞれの表面波ユニットは、
増幅器Ａ１ （Ａ２ ）と共振回路全体のループ利得を
できるだけ１に近付けるように信号を減衰させるため細
かいステップ、例えば０．１ｄＢのステップで切換可能
な減衰素子Ｄ１ （Ｄ２ ）とから成るＨＦ発振回路の
一部である。方向性結合器Ｒ１ （Ｒ２ ）は、共振回
路を循環する信号の一部、例えば−２０ｄＢを非接触で
抽出するために使われる。その役割は、電子装置の評価
側からの干渉が同様に共振回路に適当な減衰作用しか及
ぼさないようにすることにあり、それにより周波数安定
度はさらに高まる。それから信号は、温度補償のために
ＨＦミキサＭによって並列の発振回路のものと混合され
、かつそれから差の周波数Δｆが、ローパスフィルタＴ
によって混合信号から取出される。この信号は周波数カ
ウンタＺにより計数され、従って差の周波数が判定され
かつ評価される。
。２つの独立した遅延線２及び２ａがピエゾ電気基板１
に取付けられており、これらのうち一方は、判定すべき
ガスを吸着する固体フィルムによってコーティングされ
ている。遅延線の各端部にある変換器３及び４、すなわ
ち表面波の放射器と受信機は、ピエゾ電気基板上に真空
蒸着されたいわゆるペアフィンガから構成されている。 例えば変換器は、ほぼ１９００のペアフィンガから成り
、基板上に５．２５μｍの波長を有する表面波を発生す
ることができる。これらそれぞれの表面波ユニットは、
増幅器Ａ１ （Ａ２ ）と共振回路全体のループ利得を
できるだけ１に近付けるように信号を減衰させるため細
かいステップ、例えば０．１ｄＢのステップで切換可能
な減衰素子Ｄ１ （Ｄ２ ）とから成るＨＦ発振回路の
一部である。方向性結合器Ｒ１ （Ｒ２ ）は、共振回
路を循環する信号の一部、例えば−２０ｄＢを非接触で
抽出するために使われる。その役割は、電子装置の評価
側からの干渉が同様に共振回路に適当な減衰作用しか及
ぼさないようにすることにあり、それにより周波数安定
度はさらに高まる。それから信号は、温度補償のために
ＨＦミキサＭによって並列の発振回路のものと混合され
、かつそれから差の周波数Δｆが、ローパスフィルタＴ
によって混合信号から取出される。この信号は周波数カ
ウンタＺにより計数され、従って差の周波数が判定され
かつ評価される。
【０００９】新規なガスセンサにより測定を行うため、
測定ユニットの高い温度安定度を保証する必要がある。 そのため同様に基板上に真空蒸着したアルミニウムスト
リップが使われ、これらアルミニウムストリップは、温
度依存性抵抗として作用し、かつ直接基板表面温度を測
定する。それにより基板と固体フィルムの精密な温度管
理が可能になる。このタイプのガスセンサは図示してあ
る（図３）。
測定ユニットの高い温度安定度を保証する必要がある。 そのため同様に基板上に真空蒸着したアルミニウムスト
リップが使われ、これらアルミニウムストリップは、温
度依存性抵抗として作用し、かつ直接基板表面温度を測
定する。それにより基板と固体フィルムの精密な温度管
理が可能になる。このタイプのガスセンサは図示してあ
る（図３）。
【００１０】表面波ガスセンサの実施例において、表面
波の伝搬方向と基板の切断エッジの間の角度を９０°で
はなく有利には１１５°に選定し、それにより変換器の
後側から出る表面波が反射して変換器へ戻ることがない
ようにすると有利である。それにより遅延線の表面波ス
ペクトルにすぐ近くの妨害通過ラインが生じることは防
止される。従って通常基板のクリスタル切断エッジに設
けられた音響シンクを取付ける必要はない。水晶は、基
板材料として特に適している。この材料は、表面波伝搬
速度の温度変化が極めて小さく、かつさらにクリスタル
カットは、固体吸着フィルムの動作温度を最適にした場
合に補償点、すなわち最高伝搬速度が生じ、従ってこの
温度において温度変化が０であるように選択することが
可能である。
波の伝搬方向と基板の切断エッジの間の角度を９０°で
はなく有利には１１５°に選定し、それにより変換器の
後側から出る表面波が反射して変換器へ戻ることがない
ようにすると有利である。それにより遅延線の表面波ス
ペクトルにすぐ近くの妨害通過ラインが生じることは防
止される。従って通常基板のクリスタル切断エッジに設
けられた音響シンクを取付ける必要はない。水晶は、基
板材料として特に適している。この材料は、表面波伝搬
速度の温度変化が極めて小さく、かつさらにクリスタル
カットは、固体吸着フィルムの動作温度を最適にした場
合に補償点、すなわち最高伝搬速度が生じ、従ってこの
温度において温度変化が０であるように選択することが
可能である。
【００１１】必要な場合に極めて薄い感応固体フィルム
で２つの遅延線を全面コーティングすることは、特にラ
ングミューア・ブロードゲット技術による単分子層又は
他分子層として行うことができる。これらコーティング
は、低圧における蒸着又は昇華によって行ってもよい。 基板層のガス選択層が共有結合又はイオン結合によって
基板の付着層に結合されている場合、それにより高レセ
プタパッキング密度が得られ、従ってガスセンサが高感
度になる。
で２つの遅延線を全面コーティングすることは、特にラ
ングミューア・ブロードゲット技術による単分子層又は
他分子層として行うことができる。これらコーティング
は、低圧における蒸着又は昇華によって行ってもよい。 基板層のガス選択層が共有結合又はイオン結合によって
基板の付着層に結合されている場合、それにより高レセ
プタパッキング密度が得られ、従ってガスセンサが高感
度になる。
【００１２】このタイプのガスセンサの新規な点は、判
定すべきガスの吸着に適当な固体フィルムによって遅延
線全体がコーティングされており、変換器の間の範囲だ
けがコーティングされているのではないということにあ
る。本発明によるガスセンサのその他の基本的特徴は、
遅延線の長さの確定にある。共振回路内で遅延線を動作
させる場合、ここにおける位相遷移の数は、当該の波長
がν０ により帯域幅内にある共振周波数を生じる限り
任意である。従って共振周波数は、小さなランダム妨害
により突然変化してもよい。このような周波数ジャンプ
は、その性質により大きな干渉を引起こすいわゆるモー
ドの不連続である。この干渉は、表面経路に沿った遅延
線の長さｄを、すなわち変換器の中心間の距離を変換器
の長さＬより短く選定することによって防止できる。こ
の場合変換器の長さは１／２Ｌである（図１）。それに
より周波数の分離を当該の変換器の共振幅よりも大きく
すれば、すなわちｄをＬより小さくすれば、干渉モード
の不連続が生じることはない。
定すべきガスの吸着に適当な固体フィルムによって遅延
線全体がコーティングされており、変換器の間の範囲だ
けがコーティングされているのではないということにあ
る。本発明によるガスセンサのその他の基本的特徴は、
遅延線の長さの確定にある。共振回路内で遅延線を動作
させる場合、ここにおける位相遷移の数は、当該の波長
がν０ により帯域幅内にある共振周波数を生じる限り
任意である。従って共振周波数は、小さなランダム妨害
により突然変化してもよい。このような周波数ジャンプ
は、その性質により大きな干渉を引起こすいわゆるモー
ドの不連続である。この干渉は、表面経路に沿った遅延
線の長さｄを、すなわち変換器の中心間の距離を変換器
の長さＬより短く選定することによって防止できる。こ
の場合変換器の長さは１／２Ｌである（図１）。それに
より周波数の分離を当該の変換器の共振幅よりも大きく
すれば、すなわちｄをＬより小さくすれば、干渉モード
の不連続が生じることはない。
【００１３】このタイプの構造を有するガスセンサによ
れば、あらゆるモード不連続の干渉作用を生じることな
く、所定の出力信号を提供することができる。その結果
、吸着過程の間に厳密に再現可能な信号の変化が生じる
。さらにガスセンサの新規な構成は、とりわけヴェネマ
他、センサ・アンド・アクチュエータ、１０（１９８６
）４７−６４に記載されたような自動利得制御（ＡＧＣ
）を利用する必要がないようになっている。このタイプ
のＡＧＣは、ガスの吸着の間に生じる遅延線全体の減衰
の変化を抑圧しようとするものである。しかし装置が複
雑であること以外にも、このタイプのＡＧＣは、電気回
路内の位相が電気的に制御可能な増幅度に依存して変化
するという不可的な欠点を有する。ＡＧＣによって可能
なほぼ１への発振回路ループ利得の迅速かつ自動的な調
節は、新規なガスセンサの構成においては不要である。 なぜならオーバードライブした増幅器により生じる干渉
周波数は、特殊な遅延線の効果的なフィルタ特性によっ
て十分に減衰されるからである。
れば、あらゆるモード不連続の干渉作用を生じることな
く、所定の出力信号を提供することができる。その結果
、吸着過程の間に厳密に再現可能な信号の変化が生じる
。さらにガスセンサの新規な構成は、とりわけヴェネマ
他、センサ・アンド・アクチュエータ、１０（１９８６
）４７−６４に記載されたような自動利得制御（ＡＧＣ
）を利用する必要がないようになっている。このタイプ
のＡＧＣは、ガスの吸着の間に生じる遅延線全体の減衰
の変化を抑圧しようとするものである。しかし装置が複
雑であること以外にも、このタイプのＡＧＣは、電気回
路内の位相が電気的に制御可能な増幅度に依存して変化
するという不可的な欠点を有する。ＡＧＣによって可能
なほぼ１への発振回路ループ利得の迅速かつ自動的な調
節は、新規なガスセンサの構成においては不要である。 なぜならオーバードライブした増幅器により生じる干渉
周波数は、特殊な遅延線の効果的なフィルタ特性によっ
て十分に減衰されるからである。
【００１４】ＡＧＣが不要な理由は他にもある。従来の
技術においては通常ＡＧＣによって抑圧される吸着中の
減衰の変化は、新規なセンサでは生じない。なぜならコ
ーティングを変換器間の距離に限定した場合、吸着の際
に生じる位相シフトのために発振モードは、定常的な応
答スペクトルを通してシフトするからである。しかし全
体にコーティングした場合には、発振モードは、吸着の
際に全応答スペクトルと同程度にシフトするので、周波
数範囲内の相対運動の不足のため減衰の不可的な変化は
生じない。同じ理由により新規なガスセンサによれば、
初めに発振安定度の改善に関して最高に鋭い応答スペク
トルを選択することができる。
技術においては通常ＡＧＣによって抑圧される吸着中の
減衰の変化は、新規なセンサでは生じない。なぜならコ
ーティングを変換器間の距離に限定した場合、吸着の際
に生じる位相シフトのために発振モードは、定常的な応
答スペクトルを通してシフトするからである。しかし全
体にコーティングした場合には、発振モードは、吸着の
際に全応答スペクトルと同程度にシフトするので、周波
数範囲内の相対運動の不足のため減衰の不可的な変化は
生じない。同じ理由により新規なガスセンサによれば、
初めに発振安定度の改善に関して最高に鋭い応答スペク
トルを選択することができる。
【００１５】新規なガスセンサによれば、感度が高いの
で、分子直径２〜３個分の範囲の厚さに昇華技術（ＵＨ
Ｖ）を用いて取付けた最適に極めて薄いフィルム、及び
さらにラングミューア・ブロードゲット技術により製造
した層を使用することができる。フィルムとテストガス
の間の相互作用だけによって生じる表面効果に限定され
るので、これら極めて薄いフィルムによれば、ガスセン
サに使用した場合に極めて短い応答時間が達成できる。 この場合フィルムのさらに深い層へのゆっくりした拡散
に由来する効果が生じることはなく、従ってそれによる
応答時間の増加はない。遅延線全体が固体フィルムによ
りコーティングされており、従って変換器が短絡されて
しまうので、導電吸着フィルムは使用できないが、新規
なガスセンサのために極めて薄いフィルムとしてフタロ
シアニン錯体のような有機物半導体を使用することは、
使用したフィルムの厚さでは十分に大きな抵抗を有する
ので、いぜんとして可能である。
で、分子直径２〜３個分の範囲の厚さに昇華技術（ＵＨ
Ｖ）を用いて取付けた最適に極めて薄いフィルム、及び
さらにラングミューア・ブロードゲット技術により製造
した層を使用することができる。フィルムとテストガス
の間の相互作用だけによって生じる表面効果に限定され
るので、これら極めて薄いフィルムによれば、ガスセン
サに使用した場合に極めて短い応答時間が達成できる。 この場合フィルムのさらに深い層へのゆっくりした拡散
に由来する効果が生じることはなく、従ってそれによる
応答時間の増加はない。遅延線全体が固体フィルムによ
りコーティングされており、従って変換器が短絡されて
しまうので、導電吸着フィルムは使用できないが、新規
なガスセンサのために極めて薄いフィルムとしてフタロ
シアニン錯体のような有機物半導体を使用することは、
使用したフィルムの厚さでは十分に大きな抵抗を有する
ので、いぜんとして可能である。
【００１６】新規なガスセンサを使用したＮＯ２ の検
出を例として説明する。そのため遅延線は、ラングミュ
ーア・ブロードゲット技術によって、式（Ｃ５ Ｈ１１
Ｏ）８ ＦｅＰｃのイオン・フタロシアニン錯体（Ｐｃ
錯体）から成る１又は４つの単分子層でコーティングさ
れている。４０℃におけるセンサの感度は、４つの単分
子層では５７００Ｈｚ／ｐｐｍ、かつ１つの単分子層で
は１９００Ｈｚ／ｐｐｍである。その結果、厚い方の層
についてはほぼ５Ｈｚのセンサ分解能によりわずか１ｐ
ｐｂのＮＯ２ 検出限界が得られる。
出を例として説明する。そのため遅延線は、ラングミュ
ーア・ブロードゲット技術によって、式（Ｃ５ Ｈ１１
Ｏ）８ ＦｅＰｃのイオン・フタロシアニン錯体（Ｐｃ
錯体）から成る１又は４つの単分子層でコーティングさ
れている。４０℃におけるセンサの感度は、４つの単分
子層では５７００Ｈｚ／ｐｐｍ、かつ１つの単分子層で
は１９００Ｈｚ／ｐｐｍである。その結果、厚い方の層
についてはほぼ５Ｈｚのセンサ分解能によりわずか１ｐ
ｐｂのＮＯ２ 検出限界が得られる。
【００１７】ＵＨＶ昇華したＰｂＰｃ層により極めて良
好な結果を得ることができる。信号変化は図２に示す。 層は、３８０℃、ＵＨＶでクヌーセンセルを使用して昇
華したものである。その結果得られた層は１５ｎｍの厚
さであった。測定は、１．４ｐｐｍ（窒素中）のＮＯ２
濃度において１２０℃で行ったものである。５分以内
に新規なガスセンサにより生じた周波数の変化（Δｆ）
は１１００Ｈｚであった。従って感度は８００Ｈｚ／ｐ
ｐｍであった。さらに測定は、センサの応答がＮＯ２
濃度に直線的に対応することを示した。従って分解能の
限界は、窒素中のＮＯ２ で６ｐｐｂである。
好な結果を得ることができる。信号変化は図２に示す。 層は、３８０℃、ＵＨＶでクヌーセンセルを使用して昇
華したものである。その結果得られた層は１５ｎｍの厚
さであった。測定は、１．４ｐｐｍ（窒素中）のＮＯ２
濃度において１２０℃で行ったものである。５分以内
に新規なガスセンサにより生じた周波数の変化（Δｆ）
は１１００Ｈｚであった。従って感度は８００Ｈｚ／ｐ
ｐｍであった。さらに測定は、センサの応答がＮＯ２
濃度に直線的に対応することを示した。従って分解能の
限界は、窒素中のＮＯ２ で６ｐｐｂである。
【図１】本発明によるガスセンサの構成を示すブロック
図である。
図である。
【図２】本発明によるガスセンサの特性を示すグラフで
ある。
ある。
【図３】本発明によるガスセンサの外観を示す図である
。
。
１ ピエゾ電気基板
２ 遅延線
３ 変換器
４ 変換器
Ａ 増幅器
Ｄ 減衰素子
Ｒ 方向性結合器
Ｍ ミキサ
Ｔ ローパスフィルタ
Ｚ カウンタ
Claims (1)
- 【請求項１】 発振回路の周波数を決定する表面波遅
延線から成るガスセンサにおいて、０．１μｍよりわず
かな厚さの有機非導電固体フィルムが、遅延線上に配置
されており、判定すべきガスを吸着し、その場合遅延線
は固体フィルムによって完全にコーティングされており
、遅延線は、０．５〜２ＧＨｚの範囲内の共振周波数を
有し、かつ遅延線の長さよりも表面波変換器長さの方が
長いような寸法を有し、かつこの変換器は、遅延線の応
答スペクトル内における応答曲線が狭帯域幅に相応して
モードの不連続を許容しないように構成されていること
を特徴とする、表面波ガスセンサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4030651A DE4030651A1 (de) | 1990-09-28 | 1990-09-28 | Oberflaechenwellen-gassensor |
| DE4030651.8 | 1990-09-28 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04233436A true JPH04233436A (ja) | 1992-08-21 |
Family
ID=6415134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3245642A Withdrawn JPH04233436A (ja) | 1990-09-28 | 1991-09-25 | 表面波ガスセンサ |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5221871A (ja) |
| EP (1) | EP0477648A1 (ja) |
| JP (1) | JPH04233436A (ja) |
| KR (1) | KR920006737A (ja) |
| CA (1) | CA2052358A1 (ja) |
| DE (1) | DE4030651A1 (ja) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06307887A (ja) * | 1993-04-01 | 1994-11-04 | Hewlett Packard Co <Hp> | 音響遅延装置、音波装置および音波装置の動作方法 |
| US5323636A (en) * | 1993-06-11 | 1994-06-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Dual-channel flexural acoustic wave chemical sensor |
| US5476002A (en) * | 1993-07-22 | 1995-12-19 | Femtometrics, Inc. | High sensitivity real-time NVR monitor |
| US5325704A (en) * | 1993-11-22 | 1994-07-05 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Surface acoustic wave (SAW) chemical multi-sensor array |
| DE4417170C1 (de) * | 1994-05-17 | 1995-10-05 | Karlsruhe Forschzent | Gassensor bestehend aus Oberflächenwellen-Bauelementen |
| DE9420199U1 (de) * | 1994-12-07 | 1995-02-09 | Siemens AG, 80333 München | Metallgekapselte Hochspannungsschaltanlage |
| DE19547419A1 (de) * | 1995-12-19 | 1997-06-26 | Leybold Ag | Verfahren zur Bestimmung der Konzentration von Gasen |
| US5918258A (en) * | 1996-07-11 | 1999-06-29 | Bowers; William D. | High-sensitivity instrument to measure NVR in fluids |
| DE19638634C2 (de) * | 1996-09-20 | 2001-03-01 | Siemens Ag | Mit akustischen Oberflächenwellen arbeitende Sensoranordnung |
| US5992215A (en) * | 1997-05-29 | 1999-11-30 | Sensor Research And Development Corp. | Surface acoustic wave mercury vapor sensors |
| GB9712299D0 (en) * | 1997-06-12 | 1997-08-13 | Univ Cambridge Tech | Condensation point detection |
| US6076392A (en) * | 1997-08-18 | 2000-06-20 | Metasensors, Inc. | Method and apparatus for real time gas analysis |
| US6027760A (en) * | 1997-12-08 | 2000-02-22 | Gurer; Emir | Photoresist coating process control with solvent vapor sensor |
| DE29804805U1 (de) * | 1998-03-17 | 1998-07-16 | Bürkert Werke GmbH & Co., 74653 Ingelfingen | Gassensorgerät |
| US6029500A (en) * | 1998-05-19 | 2000-02-29 | Advanced Technology Materials, Inc. | Piezoelectric quartz crystal hydrogen sensor, and hydrogen sensing method utilizing same |
| US6321588B1 (en) * | 1998-09-11 | 2001-11-27 | Femtometrics, Inc. | Chemical sensor array |
| CA2362605A1 (en) | 1999-02-25 | 2000-08-31 | Tadeusz M. Drzewiecki | Methods and apparatus for real time fluid analysis |
| JP4891772B2 (ja) * | 2003-10-08 | 2012-03-07 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | バルク超音波センサ |
| DE102004019008A1 (de) * | 2004-04-20 | 2005-11-24 | Dräger Safety AG & Co. KGaA | Gassensor mit erhöhter Messempfindlichkeit |
| US7134319B2 (en) * | 2004-08-12 | 2006-11-14 | Honeywell International Inc. | Acoustic wave sensor with reduced condensation and recovery time |
| US7782462B2 (en) * | 2006-11-27 | 2010-08-24 | Applied Nanotech Holdings, Inc. | Sono-photonic gas sensor |
| US8508100B2 (en) * | 2008-11-04 | 2013-08-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Surface acoustic wave element, surface acoustic wave device and methods for manufacturing the same |
| KR101776089B1 (ko) * | 2011-07-08 | 2017-09-08 | 삼성전자주식회사 | 표면탄성파 센서 시스템 및 다중울림파를 이용한 측정 방법 |
| US9726646B1 (en) * | 2013-05-29 | 2017-08-08 | National Technology & Engineering Solutions Of Sandia, Llc | Resonant surface acoustic wave chemical detector |
| DE102018104669A1 (de) * | 2018-03-01 | 2019-09-05 | Dionex Softron Gmbh | Verwendung einer akustischen Welle in einem Chromatographiesystem |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4243960A (en) * | 1978-08-14 | 1981-01-06 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method and materials for tuning the center frequency of narrow-band surface-acoustic-wave (SAW) devices by means of dielectric overlays |
| US4312228A (en) * | 1979-07-30 | 1982-01-26 | Henry Wohltjen | Methods of detection with surface acoustic wave and apparati therefor |
| US4547648A (en) * | 1983-02-28 | 1985-10-15 | Rca Corporation | Apparatus for mounting crystal |
| US4726225A (en) * | 1986-08-22 | 1988-02-23 | Johnson Service Company | Surface acoustic wave gas flow rate sensor with self-heating feature |
| US4932255A (en) * | 1988-12-16 | 1990-06-12 | Johnson Service Company | Flow sensing using surface acoustic waves |
| US5051645A (en) * | 1990-01-30 | 1991-09-24 | Johnson Service Company | Acoustic wave H2 O phase-change sensor capable of self-cleaning and distinguishing air, water, dew, frost and ice |
| US5076094A (en) * | 1990-10-03 | 1991-12-31 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Dual output acoustic wave sensor for molecular identification |
-
1990
- 1990-09-28 DE DE4030651A patent/DE4030651A1/de not_active Withdrawn
-
1991
- 1991-09-10 EP EP91115255A patent/EP0477648A1/de not_active Withdrawn
- 1991-09-24 US US07/764,697 patent/US5221871A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-09-25 JP JP3245642A patent/JPH04233436A/ja not_active Withdrawn
- 1991-09-27 CA CA002052358A patent/CA2052358A1/en not_active Abandoned
- 1991-09-27 KR KR1019910016871A patent/KR920006737A/ko active IP Right Grant
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR920006737A (ko) | 1992-04-28 |
| EP0477648A1 (de) | 1992-04-01 |
| CA2052358A1 (en) | 1992-03-29 |
| DE4030651A1 (de) | 1992-04-09 |
| US5221871A (en) | 1993-06-22 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981203 |