JPH08304171A - Plztを用いた遮光検知方法および遮光検知センサ - Google Patents

Plztを用いた遮光検知方法および遮光検知センサ

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JPH08304171A
JPH08304171A JP10612695A JP10612695A JPH08304171A JP H08304171 A JPH08304171 A JP H08304171A JP 10612695 A JP10612695 A JP 10612695A JP 10612695 A JP10612695 A JP 10612695A JP H08304171 A JPH08304171 A JP H08304171A
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JP
Japan
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plzt
dopant
light
electrodes
excitation light
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JP10612695A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Baba
俊之 馬場
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Mitsubishi Cable Industries Ltd
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Mitsubishi Cable Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 PLZTからなる部材を用いて、予め設定し
た光源からの光の有無を検知できる遮光検知方法を提供
することである。また、この遮光検知方法に従って、遮
光検知センサを構成し提供することである。 【構成】 PLZTからなる部材1に一対の電極2a、
2bを設け、該電極間に電界を加えて前記部材を分極
し、この部材に励起光源3から励起光Lを照射し、その
電極間の電流または電圧の変化を計測装置4で計測する
ことによって、この部材に対して照射される励起光の遮
光の状態を検知することを特徴とする遮光検知方法であ
って、その遮光検知方法に従って構成される遮光検知セ
ンサである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、光源からの光の照射が
遮られたかどうかを検知し得る方法、および、その方法
に従って得られる遮光検知センサに関する。
【0002】
【従来の技術】PLZTは、ジルコン酸チタン酸鉛にL
aを加えたセラミックスであって、一般式;Pb1-x
x (Zry Tiz 1-(x/4) 3 で表される物質であ
る。その性質としては、圧電効果や、光照射によって自
体に機械的な歪みを生じる効果(光歪効果)がよく知ら
れている。特に光歪効果は有用な性質であって、PLZ
Tにある種のドーパントを添加することによって、その
効果をより向上させようとする試みもなされている。こ
のようにPLZTは、光エネルギーを直接機械的エネル
ギーに変換する材料、即ち、光歪材料としてよく注目さ
れおり、例えば、光歪アクチュエータ等への応用が広く
研究されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、上記のよ
うなPLZTの従来の用途に対し、PLZTを単に光歪
材料として利用するだけでなく、さらに他の用途を与え
ることを課題とした。
【0004】本発明の目的は、PLZTからなる部材を
用いて、予め設定した光源からの光の有無を検知できる
遮光検知方法を提供することである。本発明の他の目的
は、上記遮光検知方法に従って、遮光検知センサを構成
し提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の遮光検知方法
は、次の特徴を有するものである。 (1)PLZTからなる部材に一対の電極を設け、該電
極間に電界を加えて前記部材を分極し、この部材に励起
光を照射し、その電極間の電流または電圧の変化を計測
することによって、この部材に対して照射される励起光
の遮光の状態を検知することを特徴とする遮光検知方
法。
【0006】また、本発明の遮光検知センサは、次の特
徴を有するものである。 (2)PLZTからなる部材と、この部材に設けられた
一対の電極と、この部材に励起光を照射する励起光源
と、その電極間の電流または電圧の変化を計測する装置
とを有する遮光検知センサ。 (3)PLZTが、さらにドーパントが添加されてなる
ものであって、このドーパントが添加されたPLZT
が、下記(A)の製造方法によって得られたものである
上記(2)記載の遮光検知センサ。 (A)ドーパントが添加されたPLZTを製造目的の物
質とし、原料混合時において混合される原料中のPb、
La、Zr、Tiおよびドーパントの原子数の比が、製
造目的の物質中のPb、La、Zr、Tiおよびドーパ
ントの原子数の比と等しくなるように、原料を混合し形
成することを特徴とするドーパントが添加されたPLZ
Tの製造方法。 (4)ドーパントがTaであり、ドーパントが添加され
たPLZTが下式(I)で示される物質であって、原料
およびそれらを混合する際の混合比が下式(II)に示さ
れる重量比に従うものである上記(3)記載の遮光検知
センサ。 Pb0.965 La0.03(Zr0.5148Ti0.4752Ta0.011-0.03/43 (I) PbO:La2 3 :ZrO2 :TiO2 :Ta2 5 =98.25:2.2 3:28.72:17.19:1 (II)
【0007】
【作用】本発明の遮光検知方法、およびこの遮光検知方
法に基づいて具体的に構成される遮光検知センサは、P
LZTを光歪材料として用いるのではなく、その光起電
力効果を利用し、光検知センサの一種を構成することを
特徴とする。PLZTからなる部材に対して、一対の電
極を、各電極面が対向するように設ける。該電極間に発
生させた電界の作用によって前記部材を分極し、この一
対の電極を設けた部材の表面、特に電極間の領域に励起
光を照射することによって、結晶の非中心対称性に由来
する不純物準位からの方向性をもった励起過程による電
荷移動に基づく光起電力効果が、電極間に生じる。従っ
て、電極間の電流または電圧を計測することによって、
励起光の遮光の状態を知ることがでる。これによって、
光電スイッチ等と同様に用いることが可能となる。
【0008】本発明でいう遮光検知とは、上記のように
励起光の遮光の状態を検知することであって、通常照射
状態にある励起光の遮光を検知することだけでなく、逆
に、通常遮光状態にある励起光の照射を検知すること、
さらには、照射と遮光の中間的な照射状態の変動を検知
することを意味する。
【0009】
【実施例】本発明による遮光検知方法に従って実際に遮
光検知センサを構成し、その遮光検知方法および遮光検
知センサをより詳細に説明する。本実施例では、励起光
からの光を連続的に照射しておき、その状態を通常状態
とし、遮光を異常とする使用例を示した。図1は、本発
明による遮光検知センサの一実施例を模式的に示す図で
ある。同図において、1はPLZTからなる部材であっ
て、この部材が金庫Xの扉に取り付けられた状態を示し
ている。図ではこの部材にハッチングを施し、強調して
いる。この部材1の両端縁には一対の電極2a、2bが
設けられており、外部の適当な位置に固定された励起光
源3が、この部材1の表面の電極間に対して励起光Lを
連続的に照射している。また、電極2a、2bはリード
線5を介して計測装置4に接続されており、電極間の電
流の変化が常に計測されている。なお、この部材1の取
付け面が導電性である場合は、両者の間を絶縁する必要
がある。
【0010】上記構成によって、何らかの障害物が光路
上に侵入すること、または、金庫の扉が移動すること等
を原因として励起光の照射が妨げられると、電極間の電
流に変化が生じ、それによって励起光が遮光されたこ
と、即ち、金庫の扉自体やその近傍に異常が生じたこと
を検知することができる。
【0011】PLZTとしては、公知のものを用いてよ
い。なかでも、組成式が次式(I)で表されるものは光
起電力効果の大きさの点から好ましい。 Pb0.97La0.03(Zr0.52Ti0.481-0.03/43 (I)
【0012】PLZTは、さらにドーパントが添加され
ることによって、その光起電力効果の向上が期待でき
る。ドーパントは、Ta、W、Nbが特に有効なものと
して挙げられる他、Na、K、Mg、Ba、Y、Al、
Sn、Si、Bi等が挙げられる。タンタル、タングス
テンまたはニオブから選ばれる一種のドーパントを添加
したPLZTがより好ましい。
【0013】ドーパントが添加されたPLZTを形成す
るには、上記(A)の製造方法に従って形成することが
好ましい。この製造方法によって得られた物質は、その
ドーパントの添加による光起電力効果の向上がより顕著
に示される。
【0014】PLZTに対してドーパントを添加する場
合、従来における添加方法は、あくまで所望の組成比で
過不足なく成立したPLZTに対して、所望の量のドー
パントを置換するという思想に基づくものであったと言
える。例えば、ある組成比のPLZTに、ある比率でド
ーパントを添加する場合、PLZTの原料とドーパント
材料とを同時に混合する場合であっても、混合される原
料中のPb、La、Zr、Tiの原子数の比は、PLZ
Tを過不足なく形成し得る比となっている。従って、従
来の添加方法では、混合されたPLZTの構成元素のな
かには、ドーパントに置換されることによって一部余分
となるものが必ず生じる。これら余分となったPLZT
の構成元素は、形成工程の高温下において蒸発等によっ
て除去され、最終的には目的の物質に近いものが得られ
るのである。
【0015】本発明において示す上記(A)の製造方法
は、原料を混合する際の、PLZTの原料とドーパント
材料との混合比の決定方法に重要な特徴がある。この製
造方法では、混合された原料中のPb、La、Zr、T
iおよびドーパントの原子数の比は、製造目的の物質中
のPb、La、Zr、Tiおよびドーパントの原子数の
比と等しくなるように混合される。即ち、上記(A)の
製造方法では、ドーパントによって置換されるべき元素
の量を、あらかじめ原料の混合段階で減じておくことが
特徴であって、従来法のように置換によって生じるよう
な余分を想定しないものである。換言すると、上記
(A)の製造方法では、混合された原料のうち、Pb、
La、Zr、Tiに関する量は、PLZTを形成するに
は不足が生じる比となっている。この意図して設けられ
た不足の部分が、添加されるべきドーパント元素が理想
的に置換されるべき部分に相当する。
【0016】従来におけるドーパントの添加方法では、
目的の物質を得るためのドーパントの理想的な添加量と
なるように原料が混合されていても、実際の形成工程に
おいて目的の物質にどれほど到達したものが得られるか
は、温度、圧力、時間、雰囲気等の製造条件を選択した
後は、ドーパントの置換反応の結果に任せるものであっ
たといえる。これに対して、上記(A)の製造方法は、
上記製造条件の選択に加えて、原料の混合比を特定する
ことによって、ドーパントの置換反応の結果に任さず、
置換反応の結果を事前に強制的に決定しようと意図する
ものである。この特徴ある原料の混合によって、目的の
物質中のドーパント組成比は、意図した比に容易にかつ
飛躍的に近づくことができる。
【0017】例えば、上記Pb0.97La0.03(Zr0.52
Ti0.481-(0.03/4)3 に対し、Taをドーパントと
して1mol%含有させた物質を製造する実例を示す。
Taの1mol%の添加によって製造を意図する目的の
物質は、次式(II)で示される物質となる。 Pb0.965 La0.03(Zr0.5148Ti0.4752Ta0.011-0.03/43 (II) この物質を構成するPb、La、Zr、Tiおよびドー
パントTaの原子数の比は、およそPb:La:Zr:
Ti:Ta=97.23:3.02:51.48:4
7.52:1.00である。混合すべき原料としてPb
O、La2 3 、ZrO2 、TiO2 、Ta2 5を用
いるとすると、上記(A)の製造方法は、これらの原料
を上記原子数の比が達成されるように、重量比、Pb
O:La2 3 :ZrO2 :TiO2 :Ta25 =9
8.25:2.23:28.72:17.19:1をも
って混合するものである。これを約1200℃にて焼結
することによって、ドーパントが添加されたPLZTが
得られる。
【0018】原料を混合する際の混合比の表し方は、基
準となる上記原子数の比が得られるものであれば、どの
ような量の比に換算して表してもよいが、本実施例のよ
うに重量比で表すことが実用的で好ましい。
【0019】上記式(I)に示す組成のPLZTに対
し、W6+をドーパントとして1mol%含有させた場合
の組成は、 Pb0.960 La0.03(Zr0.5148Ti0.47520.011-0.03/43 で示される。また、同様に、Nb5+をドーパントとして
1mol%含有させた場合の組成は、 Pb0.965 La0.03(Zr0.5148Ti0.4752Nb0.011-0.03/43 で示される。ドーパントをW6+、Nb5+とする場合に
も、上記例と同様、原料を混合するに際しては、これら
の組成式に示された原子数の比と等しくなるように原料
を混合する。
【0020】PLZTからなる部材の形状は特に限定さ
れるものではないが、薄板状、立方体状、直方体状、棒
状等のものを用いることができる。これらの形状のなか
でも薄板状のものは、光起電力効果のために材料のむだ
がなく、また、微小化でき、設置性もよいので好まし
い。
【0021】PLZTからなる部材に対して一対の電極
を設ける位置は、両方の電極がこの部材を挟んで対向す
る位置とする。特に、この部材の形状が、薄板状や棒状
の部材の場合はその両端縁に、立方体状や直方体状の場
合は光照射面と交わる面のうち電極がこの部材を挟んで
対向し得る面に一対の電極を設ける。
【0022】電極の材料としては、金、銀、アルミニウ
ム等が好ましいものとして挙げられる。PLZTからな
る部材に対して電極を形成する方法としては、金、銀、
アルミニウム等を蒸着する方法、銀ペーストなどの導電
性接着剤を塗布する方法等が挙げられる。
【0023】電極間の電流、電圧の変化を計測する装置
としては、電流計、電圧計が例示される。さらに、これ
らの計測装置には、その計測結果に基づいて警報や所望
の信号を出力する機能を装置に付与してもよく、この構
成によって、防犯や種々の異常検知に用いることができ
る。
【0024】PLZTに光起電力効果を生じさせるため
には、このPLZTに電界を作用させて分極させておく
ことが必要である。分極は上記電極を利用し、この電極
間に発生させることが好ましい。
【0025】電極が設けられたPLZTに対する励起光
の照射位置は、両電極間の領域であって、励起光が、少
なくとも両電極の一部に照射される位置とし、両電極を
包含してこの部材全面に照射することがより好ましい。
PLZTに光起電力効果を生じさせ得る励起光として
は、波長350〜380nm程度の光が挙げられる。こ
のような光をPLZTからなる部材に照射し得る励起光
源としては、高圧水銀ランプ、キセノンランプ、各種レ
ーザ等が挙げられる。
【0026】〔性能確認実験〕上記実施例で説明した遮
光検知センサを製作し、その動作を確認した。上記式
(II)で示される、Taがドーパントとして添加された
PLZTを、縦1mm、横1mm、厚み0.1mmの板
状の部材として形成し、その両端縁に金からなる一対の
電極を形成し、センサヘッドとした。このセンサヘッド
を金庫の扉の表面に取付け、電極間の電圧を離れた場所
にある電圧計で計測できるよう配線した。さらにこのセ
ンサヘッドに対して、対向壁面に励起光源として固定し
た高圧水銀ランプから波長370nmの紫外線を常時連
続的に照射した。上記電圧計は計測結果に基づいて警報
信号を出力し得る機能を有するものであって、センサヘ
ッドの電極間の電圧の低下によって警報信号を出力する
よう設定した。このような構成において、金庫の扉を開
けて励起光の照射を妨げたところ、警報信号が得られ、
防犯装置として好ましく動作することが確認できた。
【0027】
【発明の効果】上記説明のように、本発明の遮光検知方
法によって、光歪材料として用いられていたPLZTを
用いて、予め設定した光源からの光の有無を検知するこ
とが可能となった。また、この遮光検知方法に従うこと
によって、PLZTを用いて遮光検知センサが構成でき
るようになった。さらには、そのPLZTにドーパント
を添加することによって、そのセンサの特性を向上させ
ることができた。また、その際、ドーパントが添加され
たPLZTを、本発明の製造方法によって形成すること
によって、センサの特性をより向上させることができ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による遮光検知センサの一実施例を模式
的に示す図である。
【符号の説明】
1 PLZTからなる部材 2a、2b 電極 3 励起光源 4 計測装置 L 励起光

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 PLZTからなる部材に一対の電極を設
    け、該電極間に電界を加えて前記部材を分極し、この部
    材に励起光を照射し、その電極間の電流または電圧の変
    化を計測することによって、この部材に対して照射され
    る励起光の遮光の状態を検知することを特徴とする遮光
    検知方法。
  2. 【請求項2】 PLZTからなる部材と、この部材に設
    けられた一対の電極と、この部材に励起光を照射する励
    起光源と、その電極間の電流または電圧の変化を計測す
    る装置とを有する遮光検知センサ。
  3. 【請求項3】 PLZTが、さらにドーパントが添加さ
    れてなるものであって、このドーパントが添加されたP
    LZTが、下記(A)の製造方法によって得られたもの
    である請求項2記載の遮光検知センサ。 (A)ドーパントが添加されたPLZTを製造目的の物
    質とし、原料混合時において混合される原料中のPb、
    La、Zr、Tiおよびドーパントの原子数の比が、製
    造目的の物質中のPb、La、Zr、Tiおよびドーパ
    ントの原子数の比と等しくなるように、原料を混合し形
    成することを特徴とするドーパントが添加されたPLZ
    Tの製造方法。
  4. 【請求項4】 ドーパントがTaであり、ドーパントが
    添加されたPLZTが下式(I)で示される物質であっ
    て、原料およびそれらを混合する際の混合比が下式(I
    I)に示される重量比に従うものである請求項3記載の
    遮光検知センサ。 Pb0.965 La0.03(Zr0.5148Ti0.4752Ta0.011-0.03/43 (I) PbO:La2 3 :ZrO2 :TiO2 :Ta2 5 =98.25:2.2 3:28.72:17.19:1 (II)
JP10612695A 1995-04-28 1995-04-28 Plztを用いた遮光検知方法および遮光検知センサ Pending JPH08304171A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008070161A (ja) * 2006-09-12 2008-03-27 Denso Corp 紫外線検出装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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