JPH08508571A - 熱量センサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 バイメタル式レバー（２１、２２）を、触媒などの化学的検知層（２３）およびバイメタル式レバーのたわみを決定する高感度装置（６）と組み合わせた熱量センサが記述される。高感度であるため、この新しいセンサは様々な技術分野に応用できる。

Description

【発明の詳細な説明】 熱量センサ 本発明は、熱量センサに関する。具体的には、熱量ガス・センサに関する。熱 量ガス・センサは、ガス濃度を、化学的検知層によって、特に触媒によって覆わ れたその表面での反応熱によって生じる温度変化の関数として測定する。 ［発明の背景］ 本発明の技術分野は、熱量センサである。既知の熱量センサは、高感度の熱量 計と触媒面と、さらに、必要ならば、触媒を所望の活動温度に維持するヒータと を組み合わせることによって作成される。 最も一般的には、熱量計は、温度信号を電気信号に変換する熱電変換器である 。一般に変換器として、熱電対または抵抗温度計を使用することが知られている 。触媒ガス・センサの最も簡単な既知の形態は、単純な白金コイルである。白金 コイルは、ヒータと温度センサの両方として働くことができる。白金はまた、炭 化水素の酸化のような反応の活性触媒としても働く。 また、白金コイル・センサは、触媒が劣化するため、スポット読取り計器で使 用すべきであり、連続運転にはあまり適さない。この点に関しては、多孔性白金 や多孔性ロジウム、 二酸化トリウム（トリア）中に細かく分散したパラジウム（酸化物）など、より 活性な触媒を使用することにより改良が行われた。これらの材料に基づく超小型 熱量計は、ペリスタとしても知られている。触媒ガス・センサの詳細な説明は、 たとえば英国特許Ａ１５０１８８８号に出ている。しかしながら、既知の熱量ガ ス・センサはほとんど、高濃度のガスを測定するための、たとえば爆発性ガス混 台物を検出するための定量装置として使用される。既知の装置の感度は、１００ ｐｐｍよりも大きな範囲に限られている。この感度は、これらの装置を、たとえ ば毒物学的用途のようなごく微量のガスに対する感受性を必要とする分野で利用 するには不十分である。 より高い感度は、金属酸化膜センサとして知られる種類のガス・センサによっ て達成される。金属酸化膜ガス・センサは、金属酸化膜層の表面のガス吸着によ ってその金属酸化膜層に生じる導電率の変化に基づくものである。一般に、検知 層として、スズや亜鉛などの無機材料が使用される。金属酸化膜ガス・センサは 、たとえば、空気／燃料比を制御する目的で、内燃機関からの排気ガスを監視す るために用いられる。無機材料は、通常高い温度で処理しなければならないため 、有機材料の特性を利用するためのかなりの努力が知られている。それらの努力 は、フタロシアニンおよびポルフィリンを主成分とした異なる金属イオンを含む 材料に集中している。本発明の目的は、新しい熱量センサを導入することである 。 詳細には、本発明の目的は、熱量計の原理に基づいて既知のセンサの感度を高め ることである。本発明の他の目的は、ガス混合物の微量成分分析に適した熱量ガ ス・センサを開発することである。本発明の他の目的は、集積回路用に設計され た小型化熱量ガス・センサを、特にそのようなセンサのアレイの形で提供するこ とである。 ［発明の開示］ 新しい触媒ガス・センサは、異なる熱膨張率の材料からなる少なくとも２つの 層を有し、前記層の一方または他方の層が化学的検知層として働くことができる たわみ素子と、前記たわみ素子のたわみを検出する手段とを含む。 新しいセンサは、一般にバイメタルまたはサーモバイメタル効果として知られ るものに基づく。バイメタル・スイッチは、多数の装置に広く使用されていたが 、次第に電子素子に置き換えられている。バイメタル式温度センサは、原理的に は、それぞれ熱膨張率が異なる２つの強固に接合された層からなる。これらの材 料は、必ずしも金属でなくともよい。したがって、「バイモルフ」という用語は 、あまり知られていないが、「バイメタル」のより厳密な同義語である。温度が 変化すると、両方の材料が異なる量だけ伸び、それにより、たわみ素子がその本 来の形状または位置から曲がりあるいはたわむ。第一近似では、ストリップの長 さをＩ、接合した２つの材料のそれぞれの熱膨張係数をα₁、α₂、温度差をΔＴ とするとき、薄いバイモルフ・ストリップの曲率半径は、Ｒ＝１／（α₁−α₂） ΔＴで与えられる。しかしながら、既知のバイメタル式装置は、センチメートル 単位の大きさを有し、そのため大雑把な温度測定にしか使用できない。化学的検 知層と組み合わされ前記層に関係する化学反応を検出できるバイメタル式装置は 知られていない。 本発明では、バイメタル作用を利用するが、新しい装置の寸法は１ミリメート ルよりも小さくし、同時に装置の熱容量および熱流出量を減少させ、それにより 装置の感度を高める。 材料それ自体に関しては、原理的には、本発明において使用されるたわみ素子 の形状に対する制限はない。しかしながら、感度を高めるためには、長さが幅の 約１０倍ある、ビーム状形状を有するか、または中央部分にパンチ孔を有する三 角形に形成することが好ましい。たわみ素子としてビームを使用する簡単なケー スに基づく計算によれば、長くて薄いビームを使用することによって最適な感度 を達成することができる。しかしながら、熱的に生じる雑音のため、１Ｎｍ^-1を 超えるばね定数と高い共振周波数とを有するたわみ素子を利用することが望まし い。これらの条件と速い応答時間の要求により、当業者は、課された要件に応じ て新しいセンサを最適化することができる。 たわみ素子の感度は、より精密な設計を利用することにより、たとえば、接続 部としてブリッジをわずかな点でだけ残して、膨張率の異なる２つの層を分離す ることによってさら に高めることができる。しかし、これらのたわみ素子は、前述の簡単な素子より も高い精度で作成しなければならない。シリコン技術は、小型化した装置を作成 するための最も発達した技術なので、その技術は、バイモルフ・たわみ素子の作 成のためにシリコンをベースとする材料を使用するのが好都合である。たとえば 、ピーターソン（Peter-son）が、論文”the preparation of metal coated can tilevers on siliconwafers”、IEEE Transactions on Electron Devices，Vo1. ED-２５，No.10，1978年10月，pp.1241-1250にシリコン・ウェハ上に金属で被覆 したカンチレバーを作成する方法を記載している。他の資料によれば、異方性化 学エッチングによるＳｉＮのビームの作成が知られている。所望のたわみ素子を 作成する他の実現可能な方法は、収束ビーム技法、反応性イオン・エッチング、 およびＸ線またはサイタロトロン・リソグラフィを電着成形または電鋳と組み合 わせたものである。 第２の層は、たわみ素子の主材料の熱膨張率α₁と実質上異なる熱膨張率α₂を 有すると好都合である。適切な材料は、たとえば、ＳｉおよびＳｉＮの表面に容 易に付着可能なＡｌやＡｕなどの金属である。 バイモルフまたは「バイメタル式」素子をわずかな量のガスでも監視できる道 具にするためには、この素子のたわみを検出する手段が極めて敏感でなければな らない。カンチレバーの曲がりを検出するいくつかの精密な方法は、原子間力顕 微鏡（ＡＦＭ）の分野で周知である。ＡＦＭは、表面の粗さ を調べる装置として知られている。その目的では、カンチレバーを顕微鏡チップ と共に利用して、調べる表面を走査する。新しい装置で、カンチレバーのたわみ を検出するためにＡＦＭで利用された方法を有利に使用できることがわかった。 これらの方法の助けによって、レバーの約１ｎｍに満たないたわみを簡単に検出 することができる。さらに、０．００１ｎｍから最高１００μｍまでにわたるレ バーの動きを監視して、新しいセンサに１０⁹のダイナミック・レンジを提供す ることができる。たわみ素子のたわみを検出する手段として、原子間力顕微鏡の 分野で周知の使用可能な方法の１つを選択することは、当業者の能力の範囲内で ある。 これらの検出方法の１つのグループは、カンチレバーを別の距離感応顕微鏡に 結合することに基づくものである。カンチレバーと走査型トンネル顕微鏡の組合 せは、例えば、米国特許第Ａ４７２４３１８号に記載されている。極微波（evan escent wave）結合センサを使用する別の手法は、走査型近視野光学顕微鏡（sca nning near-field optical microscope）（ＳＮＯＭ）または走査型トンネル光 学顕微鏡（ＳＴＯＭ）としても知られ、ディアスプロ（Diaspro）およびアギラ ー（Aguilar）により、Ultramicroscopy 42-44（1992），pp.1668-1670に記載さ れている。 検出方法の別のグループは、周知の圧電または圧抵抗効果に基づくものである 。この例は、Ｍ．トートネーゼ（Tortonese）他により、App1．Phys．Lett．62 （8），1993，pp.834-8 36に記載されている。これらの方法は、カンチレバーにたわみ検出器が統合され た検出方式を提供する。 カンチレバーの変位を検出するさらに別の適切な方法は、キャノパシタンス検 出によるものであり、たとえば、ジョイス（Joyce）他によるRev．Sci．Instr． 62（1991），p.710、およびゴッデンヘンリッヒ（Goeddenhenrich）他によるJ． Vac．Sci．Techno1．A8（1990），p.383から知られている。 また、たわみ素子の共振周波数の変化を利用して、その曲がりを測定すること もできる。この技法の原理は周知であり、米国特許Ａ３４１３５７３号に例が記 述されている。 たわみ素子の変位は、ビーム偏向や干渉計測などの光学的方法を利用すること によって測定することもできる。ビーム偏向法は、レバーの長さを利用する。通 常、光ビームは、好ましくはレーサ・ダイオードによって生成されあるいは光フ ァイバ中を案内されて、レバーに向けられる。レバーの小さなたわみにより反射 角度に適当な変化が生じ、それにより反射光ビームのたわみか、バイセルまたは 他の適切な光検出器によって測定される。ビーム偏向方法は、簡単で確実である 。干渉計測法は、マーチン（Martin）他によるJ．App1．Phys．61（1987），p.4 723、（Sarid）他によるOpt.Lett．12（1988），p.1057、オシオ（Oshio）他に よるUltramicroscopy42-44（1992），pp310-314に記載されている。 ２つの「バイメタル」層の一方を、化学的検知層として同時に使用することが できるが、ほとんどのケースでは、感知 素子として働く第３の異なる層が必要とされる。この化学的検知層は、触媒が化 学的検知層として本発明の好ましい実施形態であるか、必ずしも触媒である必要 はない。ただし、新しいセンサの感度が高いために、検知層の表面に分子が吸着 している間に生じる熱伝導さえも利用することができる。したがって、検出され る分子の選択的吸着を可能にする層を選択することができる。したがって、「化 学的検知層」という用語を、より広い範囲の新しいセンサを指定するのに使用す る。 理想的な触媒は、それ自体が反応により永久的な影響を受けることなしに、化 学反応が平衡に達する速度を高める物質であると定義される。触媒は、この反応 速度の高速化を、触媒反応のない反応メカニズムよりも活性化エネルギーの低い 様々な活性化された複合体に関係する代替反応経路を提供することによって達成 する。多くの異なる化学反応用に、様々な触媒が知られている。水素、一酸化炭 素、炭化水素、および他の可燃性ガスの触媒酸化を使用する測定では、たとえば 、遷移金属Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｉｒまたはそれらの酸化物、あるいはこれらの材 料の混合物を利用することが好ましい。スパッタリング、エピタキシャル法、電 気化学付着など既知の付着技術を使って、カンチレバーの表面に薄い触媒層を設 けることができる。さらに、付着した薄膜の表面を広げ、あるいは適切な化学薬 品でエッチングして粗面化することができる。 前述のように、化学的検知層のもう１つの実施形態は、化学吸着、すなわち前 記層の（表面）分子と検出される分子種との間での化学結合の形成を検出できる 材料である。化学吸着プロセスのエンタルピーは、約４０ｋＪ／モルから４００ ｋＪ／モルの範囲であることが知られている。この程度のエネルギー遷移は、こ の新しいセンサで容易に検出することができる。適切な材料は、たとえば、Ｎｉ 、Ｆｅ、Ａｇ、Ｐｔである。また、この新しい装置の感度では、原理的には、０ ．３ｋＪ/モルから３ｋＪ／モルの範囲、すなわち触媒反応または化学吸着に見 られるエネルギーの１／１０よりも小さいエネルギーの吸着の検出が可能になる 。 化学吸着や吸着を検出できることにより、この新しいセンサは、生化学プロセ スを監視する有用な装置を構成することもできる。この場合、化学的検知層は、 既知の方法によってバイモルフ・カンチレバーに付着されたラングミュアーブロ ジェット（ＬＢ）薄膜とすると好都合である。ＬＢ薄膜の画定された親水面また は疎水面、およびタンパタ質や酵素などある種の分子の親和力を利用して、ガス 分析だけでなく医薬品試験方法、たとえば免疫検定システムに適した極めて特殊 なセンサを作成することができる。ＬＢ薄膜に関する最新技術については、たと えば、Ｇ．Ｇ．ロバーツ（Roberts）編、Langmuir-B1odgett Fi1ms，Plenum，Ne w York，1990を参照されたい。ＬＢ薄膜の半導体性表面への付着方法は、Ｓ．リ ー（Lee）他による、Sensors and Actuators B，12（1993）， pp.153-154に詳述されている。 温度を変化させることによって、化学吸着、たとえばニッケルまたは白金上で の水素の化学吸着を逆転させることができる。多くの触媒反応は初期温度を必要 とする。初期温度違いによって、望ましくない反応を抑制し阻止することができ る。これらの温度依存の反応は、センサを分析ツールとして使用するとき有効に 利用することができる。一般に、反応物自体を加熱するよりも化学的検知層を加 熱することにより必要な温度を提供するほうが好都合である。このため、センサ は、化学的検知層用の加熱装置を含むことが好ましい。検知層は、並置した電気 ヒータすなわち熱電素子、または電磁放射によって加熱することができる。 本発明の好ましい実施形態では、化学的検知層は、前述のビーム偏向法を利用 してたわみ素子のたわみを測定するために使用する発光装置自体によって加熱す る。 この新しい装置の感度は、一方だけ化学的検知層で覆われた１対のたわみ素子 を利用することによって高められる。本発明のこの実施形態は、化学反応と関係 のない温度変化の場合は両方のレバーが同じ量だけ曲げられて信号の差がゼロに なるという、固有の基準または較正特性を有する。一方、所望の反応は、被覆さ れたレバーの曲がりだけをもたらすので、高い精度で検出される。 異なる化学的検知層で被覆したレバーまたは異なる温度に保ったレバーを組み 合わせることによって、異なるガス混合 物を識別し分析することのできる人工鼻を作成することが可能である。分析のた めに単一の分子に特に敏感にした触媒によって、物質の識別が容易に簡略化され る。しかしながら、そのような触媒を使用できない場合、特に反応速度と温度の 間に簡単なアレニウスの関係が成立する場合は、反応速度を評価することによっ て、レバーを異なる温度に保って反応の活性化エネルギーを得ることができる。 いくつかの物質間の干渉は、それ自体既知の多成分分析技術を利用することによ って除去することができる。 次に、本発明によるセンサの動作原理を説明する例として、モデル（触媒）反 応を示す。 Ａ（ｇ）＋Ｂ（ｇ）＋Ｃ（ｓ）→Ｄ（ｇ）＋Ｃ（ｓ） この反応は、変化せずに残る固体触媒Ｃによって加速された、２つのガス反応物 ＡおよびＢからのガス物質Ｄの生成を記述する。 この反応には、生成のエンタルピーΔＨが関連し、周囲に放出した熱（発熱反 応）または周囲から吸収した熱（吸熱反応）の質量単位当りの量を与える。以下 では、反応が発熱反応、すなわちΔＨ＜０であると仮定する。したがって、生成 速度、すなわち反応速度は、単位時間に発生する熱の量に対応する。周囲への損 失を除き、この熱は、熱の発生が損失と釣り合うまで、触媒で被覆したカンチレ バーの温度上昇ΔＴを引き起こす。レバーは異なる熱膨張率の材料からなるため 、温度の変化によりレバーが曲がる。したがって、ΔＴは、た わみ素子の以前の位置からのたわみに対応し、上記手段によって測定される。反 応が吸熱反応の場合にも同じ挙動があてはまる。その場合は、反応によって生じ る冷却により、バイモルフ・レバーが曲がる。 そのようなたわみを測定することによって、センサは、ある種の物質の出現を 検出する高感度検出器を提供する。適切な較正によって、反応速度とたわみ量の 関係を決定することにより、このセンサは定量測定にも役立つ。感度が高く寸法 が小さいため、このセンサは、化学プロセスを制御するのに有用な手段を提供す ることができる。具体的には、空気中の有毒ガスまたは燃焼ガスを検出し、特に 燃焼エンジンの排気ガスおよびその他の環境的有害物資を監視するために使用す ることができる。新しいセンサは、適切な化学的検知層で覆われているので、生 化学反応を分析する際に、また医薬品試験を行う手段として利用することができ る。 ［図面の簡単な説明］ 次に本発明を、図面を参照して詳細に説明する。 第１図は、新しいセンサの実施形態とそのセンサを試験するための装置を概略 的に示す図である。 第２Ａ図、第２Ｂ図、第２Ｃ図は、様々な実施形態における新しいセンサの構 成要素を示す図である。 第３図は、本発明によるセンサのたわみをレーザ放射の出力に対してプロット したグラフである。 第４図は、動作状態でのたわみ素子の挙動を示す図である。 第５図は、固有の基準特性を有する本発明の実施形態を示す図である。 第６図は、センサのアレイを１つのチップ素子として示す図である。 ［実施例］ 本発明による新しいセンサの実施形態を、従来の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を 利用して試験する。第１図は、真空チャンバ１、試験ガス混合物用の入口２、お よびポンプ・システム（図示せず）に通じる出口３を示す。さらに、チャンバ１ は、たわみ素子を取り付けるホルダ４、前記たわみ素子として働くカンチレバー ５、およびカンチレバー５のたわみを決定するためのビームたわみシステム６を 含む。光ビーム７は、レーサ・ダイオード８によって発生させる。動作中、ビー ム７はカンチレバー５で反射され、反射ビーム９は象限検出器１０の２つのセク タによって監視される。象限検出器は、レーザ出力の変動を正規化するために（ Ａ−Ｂ）／（Ａ＋Ｂ）モードで操作される。ビームたわみシステムは、検出器１ ０から受け取った信号を使ってカンチレバー５のたわみを決定する手段１１を含 む。 熱量計としての新しいセンサの動作原理を説明するために、第２Ａ図、第２Ｂ 図に示したようなはり型バイモルフ・カンチレバーを利用する。カンチレバーの 基材２１は、真空蒸着 技術を利用して厚さ０．４μｍのＡ１の層２２で被覆した厚さ１．５μｍのシリ コンである。層２１、２２は、Ｓｉが３×１０^-6℃^-1、Ａｌが２５×１０^-6℃^-1 と、大幅に異なる熱膨張係数α₁、α₂を有する。したがって、層２１、２２は、 所望のバイモルフまたは「バイメタル式」接合を構成する。再び真空蒸着を利用 して、Ａｌ層の上に、触媒として作用する厚さ４０ｎｍのＰｔ層２３を付着させ る。利用したカンチレバーの全寸は、Ｉ＝４００μｍ、ｗ＝３５μｍ、ｔ＝１． ９４μｍである。 レーザ・ダイオード８の出力電力を４００μＷから６００μＷまで変化させる ことによって、センサの線形性および応答時間を試験した。第３図に示したよう に、バイモルフ・カンチレバーのたわみは、４００μＷから６００μＷまでその 出力が変化するレーザ・ダイオードの放射によって生じた熱伝達に比例する。さ らにデータは、カンチレバーの有効な加熱が、たわみビーム・システムのレーザ 放射を利用することによって達成できることを示す。したがって、化学的検知層 ２３を周囲温度よりも高く加熱することができる。 この例の装置について、３００μＷのレーザ・パルスに対するカンチレバー５ の応答を測定することにより約１ｍｓの応答時間が決定される。 もう１つの例では、新しいセンサを利用して化学反応を監視する。第２Ａ図、 第２Ｃ図に示すような、三角形のカンチレバー５を使用する。カンチレバーの基 材２１は、真空蒸着 を利用して厚さ０．２μｍのＡ１の層２２で被覆した窒化シリコン（ＳｉＮ）で ある。再び同じ技術を利用して、アルミナ上に触媒としてＰｔの層２３を付着さ せる。層２３は、２０ｎｍの厚さを有する。前の例と同様に、新たにエッチング または付着された表面の酸化によって形成された微細中間層は、別の層としては 考慮されない。カンチレバーの寸法（第２Ａ図、第２Ｃ図を参照）は、Ｉ＝２０ ０μｍ、ｗ＝２０μｍ、ｔ＝２μｍで、０．１Ｎｍ^-1の力定数を有する。 第１図ないし第４図を参照すると、装置は、Ｐｔ層２３を触媒とする、反応エ ンタルピーが２４２ｋＪ／モルの、次の反応を利用して試験する。 Ｈ₂＋１／２Ｏ₂→Ｈ₂Ｏ まず、真空チャンバ１を、１０^-5ミリバールの圧力に減圧して、望ましくない残 留ガスを除去する。次に、チャンバに、Ｈ₂とＯ₂のガス混合物を、適切な化学論 比（２：１）で２×１０^-2ミリバールの圧力まで充填する。 触媒面２３における反応熱の発生（ΔＱ／Δｔ）により、カンチレバー５の温 度は、発生した熱が熱損失ΔＱ（損失）／Δｔと釣り合うまで上昇する。熱の上 昇は、第４図に示したようなカンチレバーの曲がりに対応する。曲がった後では 、レーザ・ビーム９は、曲がっていない場合に比べてわずかに異なる角度で反射 される。この差が、検出器１０によって測定される。上記の条件の下では、カン チレバーは１５０ｎｍだけたわみ、それにより、最適な条件下では０．１ｎｍの た わみを検出することができるので、１０^-7ミリバールの水素が理論的検出限界と なる。 さらに、触媒反応自体によらない温度変化を補償する装置を使用して、バック グラウンド・ノイズをある程度なくすることによって、センサの感度を高めるこ とができる。第５図に、固有の較正を伴うそのような装置の例を示す。この装置 は、第１のレバー５とほとんど同一であるが化学的検知層２３がない、第２のレ バー５１を含む。各レバーのたわみは、さらに両方のレバー５、５１のたわみの 差を決定する手段５２を含む、上記（第１図を参照）と同じ手段６によって測定 される。両方のレバーのたわみを測定し、その差を評価することによって、温度 の変化およびその他の影響によるバックグラウンド・シフトが減少する。 第６図に示したように、異なる化学種Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇにそれぞれ 敏感にしたいくつかのセンサ（固有の較正を伴う）を結合することによって、複 数成分の分析装置を実現する。文字Ａ’、Ｂ’、・・・およびＧ’は、バックグ ラウンド・ノイズを排除するために使用される被覆なしの基準レバーを示す。触 媒および温度条件は当業者が慎重に選択しなければならないが、各レバーまたは １対のレバーのたわみの分析によって、レバーの感度が高められる成分の量か与 えられるという、装置の基本原理は変わることはない。複数の化学種に対して触 媒が部分的に感受性を有するために生じる干渉は、適切な機械的方法によって取 り除くことができる。 すべての構成要素（レバー、レーザ・ダイオード、光検出器など）が半導体性 基材（Ｓｉ）上に作成可能であり、単一チップ上にセンサの大規模なアレイを作 成することが容易に可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ライール、ブルーノ スイス国ヴィレン、ヴィレンシュトラーセ 150 (72)発明者 シュリットラー、レート、ルドルフ スイス国シュネンベルク、ヒュットナシュ トラーセ ７

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．異なる熱膨張率を有する材料からなる少なくとも２つの層（２１、２２）を 有し、そのうちの１つが化学的検知層（２３）であるたわみ素子（５）と、前記 たわみ素子（５）のたわみを決定する手段（６）とを含む、熱量センサ、特に熱 量ガス・センサ。 ２．異なる熱膨張率を有する材料からなる少なくとも２つの層（２１、２２）と 、少なくとも１つの化学的検知層（２３）とを含む、請求項１に記載のセンサ。 ３．たわみ素子（５）のたわみを決定する手段（６）が、たわみ素子（５）とプ ローブ・チップとの間のトンネル電流を測定する手段と、たわみ素子（５）中を 案内される極微電磁波の強さを測定する手段と、曲がっている間のたわみ素子（ ５）の圧電／圧抵抗変化を決定する手段と、たわみ素子（５）と別の表面との間 の容量を測定する手段と、干渉計測手段とビームたわみ手段とを含む群から選択 されることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ。 ４．化学的検知層（２３）を加熱する手段を含むことを特徴とする、請求項１に 記載のセンサ。 ５．加熱手段が、抵抗ヒータ、熱電素子、または強力電磁放射線の照射装置（８ ）であることを特徴とする、請求項３に記載のセンサ。 ６．化学的検知層（２３）が触媒層であることを特徴とする、 請求項１に記載のセンサ。 ７．化学的検知層（２３）が、遷移金属、前記金属の酸化物、またはそれらの材 料の組合せを含む材料であることを特徴とする、請求項１に記載のセンサ。 ８．化学的検知層（２３）が、有機材料、好ましくは前記有機材料のラングミュ アーブロジエット薄膜を含むことを特徴とする、請求項１に記載のセンサ。 ９．たわみ素子（５）のバッタグラウンドたわみを補償する手段を含むことを特 徴とする、請求項１に記載のセンサ。 １０．補正手段が、同一材料からなり、一方だけが化学的検知層（２３）を備え た１対のたわみ素子（５、５１）と、両方のたわみ素子（５、５１）のたわみを 同時に決定する手段（８、１０）と、前記両方のたわみの差を求める手段（５２ ）とを含むことを特徴とする、請求項９に記載のセンサ。 １１．各センサが異なる化学的検知層（２３）を有することを特徴とする、請求 項１に記載のセンサを少なくとも２つ含むアレイ。 １２．前記２つのセンサの化学的検知層（２３）が、動作条件で異なる温度を有 することを特徴とする、請求項４に記載のセンサを少なくとも２つ含むアレイ。