JPH1010086A

JPH1010086A - 光走査型二次元濃度分布測定装置

Info

Publication number: JPH1010086A
Application number: JP8181237A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Tomita; 勝彦冨田
Original assignee: CHIKYU KANKYO SANGYO GIJUTSU; CHIKYU KANKYO SANGYO GIJUTSU KENKYU KIKO; Horiba Ltd
Current assignee: CHIKYU KANKYO SANGYO GIJUTSU; CHIKYU KANKYO SANGYO GIJUTSU KENKYU KIKO; Horiba Ltd
Priority date: 1996-06-21
Filing date: 1996-06-21
Publication date: 1998-01-16
Anticipated expiration: 2016-06-21
Also published as: JP3597951B2

Abstract

(57)【要約】【課題】試料におけるイオン濃度の二次元測定を行う
に際し、温度補正を確実に行い、高精度の測定を行うこ
とができる光走査型デバイスを提供すること。【解決手段】半導体基板５の一方の面にイオンに応答
するセンサ面７を形成し、前記半導体基板５に対してプ
ローブ光３を照射するようにした光走査型二次元濃度分
布測定装置において、前記センサ面７に設けられる試料
９またはセンサ面７の温度を検出する二次元温度測定装
置II設け、前記センサ面７によって検出される出力を温
度補正できるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、例えば光走査型
ｐＨ画像装置などの光走査型二次元濃度分布測定装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】前記光走査型ｐＨ画像装置として、例え
ば、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３３
（１９９４）ｐｐＬ３９４−Ｌ３９７に記載してある
ように、ＳＰＶ（Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔ
ａｇｅ）方式あるいはＬＡＰＳ（Ｌｉｇｈｔ−Ａｄｄｒ
ｅｓｓａｂｌｅＰｏｔｅｎｔｉｏｍｅｔｒｉｃＳｅ
ｎｓｏｒ）方式を採用して、界面での表面電位変化を測
定するものがある。このような装置においては、ＥＩＳ
（電解質Ｅ−絶縁体Ｉ−半導体Ｓ）構造を横切るように
光をスキャンし、このスキャンによって、半導体中にお
いて誘発された光電流を取り出すことにより、溶液など
におけるｐＨの測定を行うことができ、その二次元的な
分布画像を得ることができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ｐＨ値は測
定対象である溶液などの温度やセンサ部の温度などによ
る影響を受けやすい。従来より一般に行われている溶液
のｐＨ測定においては、ビーカーに溶液を入れ、その溶
液内に浸漬型の測定電極を浸漬して、溶液のｐＨを測定
していた。この場合、単一センサであるｐＨ電極の温度
変化を補償する意味で、ｐＨ電極とともに、サーミスタ
などの温度センサを溶液内に浸漬し、そのときの信号に
より、ｐＨ測定値の温度補償を行っている。

【０００４】そして、前記光走査型ｐＨ画像装置による
ｐＨ測定おいては、測定対象である溶液が少量（微量）
であるため、その熱容量が小さく、外部の温度影響を受
けるところから、センサ面での温度を代表させる訳には
いかない。温度補償を行う場合、測定対象である試料の
温度とセンサ部の温度とのいずれを採用するかは、測定
精度に大きな影響を及ぼす。そのため、試料が微量であ
るとき、その測定結果に高精度を保証しようとする場
合、装置全体を温度制御しながら測定するしかない。し
かし、二次元のｐＨ分布測定においては、前記温度制御
による温度分布さえ問題となることがある。

【０００５】さらに、試料が微量であり、それ自体が反
応系であるときは、測定対象それ自体に温度分布が生じ
ていることになり、特に、微生物の活動では、装置全体
を温度制御しても、微生物における反応が進行するにし
たがってその部位によっては温度が異なる。したがっ
て、このような場合、試料の特定の場所での温度で代表
させる訳にはいかなくなる。つまり、ｐＨ二次元的に測
定するような場合、その測定に点に対応してその点の温
度を測定し、その結果に基づいてｐＨの測定結果を補正
する必要がある。

【０００６】このような問題は、ｐＨの二次元測定のみ
ならず、他のイオン濃度の二次元測定においても同様に
生じているところである。

【０００７】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、試料におけるイオン濃度の二次
元測定を行うに際し、温度補正を確実に行い、高精度の
測定を行うことができる光走査型二次元濃度分布測定装
置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の光走査型二次元濃度分布測定装置は、半
導体基板の一方の面にイオンに応答するセンサ面を形成
し、前記半導体基板に対してプローブ光を照射するよう
にした光走査型二次元濃度分布測定装置において、前記
センサ面に設けられる試料またはセンサ面の温度を検出
する二次元温度測定装置を設け、前記センサ面によって
検出される出力を温度補正できるようにしている。

【０００９】そして、前記二次元温度測定装置を、セン
サ面と同じ側に設けても、また、センサ面と反対側に設
けもよい。

【００１０】この発明の光走査型二次元濃度分布測定装
置においては、試料におけるイオン濃度と、試料または
この試料と接触するセンサ面の温度を、それぞれ二次元
的に測定し、イオン濃度を表すデータを温度を表すデー
タに基づいて補正するので、高精度な測定結果を得るこ
とができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好ましい実施例
を、図を参照しながら説明する。

【００１２】図１は、この発明の第１実施例の光走査型
二次元濃度分布測定装置の構成を概略的に示す図であ
る。この光走査型二次元濃度分布測定装置は、センサ面
７に配置される試料９におけるイオン濃度の二次元分布
を測定する二次元イオン濃度測定装置Ｉと、前記センサ
面７に配置される試料９の温度を測定する二次元温度測
定装置IIとからなる。

【００１３】まず、二次元イオン濃度測定装置Ｉの構成
を説明すると、１は測定装置本体で、センサ部２とこれ
にプローブ光３を照射するための光照射部４とからな
る。

【００１４】前記センサ部２は、例えばシリコンなどの
半導体よりなる基板５の一方の面（図示例では上面）に
ＳｉＯ₂層６、Ｓｉ₃Ｎ₄層７を熱酸化、ＣＶＤなどの
手法によって順次形成してなるもので、水素イオンに応
答するよう形成されている。８はセンサ部２のセンサ面
（Ｓｉ₃Ｎ₄層）７の上面側に形成される試料収容部
で、適宜の樹脂などよりなる。９は溶液などの試料であ
る。

【００１５】そして、ＣＥ，ＲＥは対極、比較電極で、
これらの対極ＣＥ、比較電極ＲＥは、ともに後述するポ
テンショスタット１３の安定化バイアス回路１５に接続
されている。また、ＯＣは半導体基板５に設けられる電
流信号取出し用のオーミック電極で、後述する電流−電
圧変換器１６および演算増幅回路１７を介して安定化バ
イアス回路１５に接続されている。

【００１６】１０はセンサ部２を、両矢印Ｘで示す方向
とこれに垂直な方向Ｙ（紙面に垂直な方向）との二方向
（二次元方向）に走査するセンサ部走査装置で、走査制
御装置１１からの信号によって制御される。

【００１７】また、前記光照射部４は、半導体基板５を
センサ部走査装置１０側から照射するもので、例えばパ
ルス光源よりなり、後述するインターフェースボード１
４に接続され、後述するコンピュータ１８からの信号に
よって制御される。

【００１８】１２は測定装置本体１を制御するための制
御ボックスであって、半導体基板５に適宜のバイアス電
圧を印加し、そのときに得られる信号を電流信号として
取り出すポテンショスタット１３と、このポテンショス
タット１３と信号を授受したり、光照射部４に対する制
御信号を出力するインターフェースボード１４とよりな
る。そして、ポテンショスタット１３は、安定化バイア
ス回路１５と半導体基板５に形成されたオーミック電極
ＯＣから取り出される電流信号を電圧信号に変換する電
流−電圧変換器１６、この電流−電圧変換器１６からの
信号が入力される演算増幅回路１７とから構成されてい
る。

【００１９】そして、１８は各種の制御や演算を行うと
ともに、画像処理機能を有する制御・演算部としてのコ
ンピュータで、キーボードなどの入力装置１９、カラー
ディスプレイなどの表示装置２０およびメモリ装置２１
を備えており、二次元イオン濃度測定装置Ｉと二次元温
度測定装置IIとに共通に設けられるものである。

【００２０】前記二次元温度測定装置IIは、温度測定用
の赤外線センサ２２を備えた温度測定部２３と、これを
互いに直交するＸ，Ｙ方向に走査制御する走査制御部２
４とからなり、赤外線センサ２２によって、二次元イオ
ン濃度測定装置Ｉのセンサ面７に配置された溶液９から
の赤外線２５を検出して、それに基づいて溶液９の温度
を測定し、その検出出力をインターフェースボード２６
を介してコンピュータ１８に入力するように構成されて
いる。

【００２１】上記構成の光走査型二次元濃度分布測定装
置を用いて、溶液の水素イオン濃度（ｐＨ）を測定する
場合について、図２を参照しながら説明する。まず、試
料収容部８内に溶液９を入れる。これにより、センサ面
７に溶液９が接する。そして、対極ＣＥおよび比較電極
ＲＥを溶液９に浸漬する。

【００２２】上記の状態で、半導体基板１に空乏層が発
生するように、ポテンショスタット１３からの直流電圧
を対極ＣＥとオーミック電極ＯＣとの間に印加して、半
導体基板５に所定のバイアス電圧を印加する。この状態
で、半導体基板５に対して、光照射部４からプローブ光
３を一定周期（例えば、１０ｋＨｚ）で断続的に照射す
ることによって半導体基板５に交流光電流を発生させ
る。この光電流は、半導体基板５の照射点に対応する点
で、センサ面７に接している溶液９におけるｐＨを反映
した値であり、その値を測定することにより、この部分
でのｐＨ値を知ることができる。

【００２３】さらに、センサ部走査装置１０によって、
センサ部２をＸ，Ｙ方向に順次移動させることにより、
半導体基板５にはプローブ光３が二次元方向に走査され
るようにして照射され、溶液９における位置信号（Ｘ，
Ｙ）と、その場所で観測された交流光電流値により、図
２に示すような、ｐＨ二次元画像２７が得られる。この
ｐＨ二次元画像２７は、勿論、温度補正前のデータに基
づくものである。

【００２４】そして、前記光照射部４によるプローブ光
３の二次元的な照射のタイミングに合わせて、二次元温
度測定装置IIの温度測定部２３をＸ，Ｙ方向に走査する
ことにより、赤外線温度センサ２２によって、二次元イ
オン濃度測定装置Ｉの試料収容部８に収容された溶液９
の温度を測定することができ、その温度データがコンピ
ュータ１８に入力される。このときの温度分布データに
基づいて、図２に示すような、二次元画像２８として表
示することができる。

【００２５】そして、コンピュータ１８においては、二
次元イオン濃度測定装置ＩからのｐＨに関する二次元デ
ータを、二次元温度測定装置IIからの温度に関する二次
元データによって補正し、その補正後のｐＨ二次元デー
タに基づいて、図２の符号２９で示すようなｐＨ分布画
像を表示装置２０に表示する。なお、ｐＨ二次元データ
は、前記ｐＨに関する二次元データや温度に関する二次
元データとともにメモリ装置２１に格納するようにして
もよい。

【００２６】上述の説明から理解されるように、この発
明の光走査型二次元濃度分布測定装置においては、溶液
９におけるｐＨと溶液９の温度とをそれぞれ二次元的に
測定し、溶液９における二次元的なｐＨを表すデータ
を、溶液９における二次元的な温度を表すデータに基づ
いて補正するので、高精度な測定結果を得ることができ
る。

【００２７】図３は、この発明の第２実施例の光走査型
二次元濃度分布測定装置の構成を概略的に示す図であ
る。この第２実施例においては、センサ部２を二次元方
向に移動させるのに代えて、パルス光源８を二次元方向
に移動させるようにして半導体基板５に照射させるとと
もに、パルス光源８と赤外線温度センサ２２とを、基板
５のセンサ面７を形成してない側に設けたものである。

【００２８】すなわち、図３において、Ｉ’は測定装置
本体で、この測定装置本体Ｉ’は、第１実施例における
測定装置本体Ｉからセンサ部走査装置１０を除去したも
ので、センサ部２からなる。そして、この実施例におい
ては、パルス光源８と赤外線温度センサ２２とを同一の
基板３０に設け、この基板３０を走査制御装置３１によ
ってＸ，Ｙ方向に走査するようにしている。この場合、
パルス光源８によるプローブ光３の照射ポイントに対応
する溶液９のポイントを赤外線温度センサ２２によって
温度測定できるように、パルス光源８と赤外線温度セン
サ２２とを配置するのが好ましい。なお、３２は温度測
定部である。

【００２９】この第２実施例によれば、上記第１実施例
と同様に、高精度な測定結果を得ることができるのは勿
論のこと、位置制御のための構成や制御方法が第１実施
例よりも簡単になる。

【００３０】図４は、この発明の第３実施例の光走査型
二次元濃度分布測定装置の構成を概略的に示す図であ
る。この第３実施例においては、半導体基板５にプロー
ブ光を照射するための走査機構および二次元温度測定装
置IIにおける走査機構をともに１軸２次元走査機構とし
ている。

【００３１】すなわち、図４において、Ｉ’は測定装置
本体で、前記第２実施例における測定装置本体Ｉ’と同
様の構成である。この測定装置本体Ｉ’には、図示して
ないが、対極ＣＥおよび比較電極ＲＥが設けられるとと
もに、制御ボックス１２が接続されている。この測定装
置本体Ｉ’は、適宜の素材よりなるフレーム３３の上部
に載置されている。そして、フレーム３３の下部、より
具体的には、測定装置本体Ｉ’の下方には、二次元走査
機構３４が設けられている。

【００３２】前記二次元走査機構３４は、例えば次のよ
うに構成されている。すなわち、図４および図５におい
て、３５は適宜の部材を介してベース部材３６に取り付
けられたパルスモータで、その出力軸３７がベース部材
３６の上面から突出するように鉛直方向に設けられてお
り、この出力軸３７に原動歯車３８が水平に固着されて
いる。そして、パルスモータ３５は、インターフェース
ボード１４（図３参照）を介してコンピュータ１８（図
３参照）に接続されている。

【００３３】３９は原動歯車３８に噛合する従動歯車
で、その回転軸４０が軸受部材４１を介してベース部材
３６に鉛直方向に突設されている。４２はこの従動歯車
３９と同軸上に回転中心を有する太陽歯車で、内周に複
数の歯が周設されている。

【００３４】４３は従動歯車３９上であってその回転中
心４０から適宜離れた位置に立設されるピン部材４４に
枢支されて太陽歯車４２に常に内接しながら回転する遊
星歯車である。

【００３５】４５は遊星歯車４３上であってその回転中
心４４から適宜離れた位置に設けられた機能素子設置部
で、この機能素子設置部４５にはレーザ光源４６と集光
用レンズ４７とからなる光源部４８が設けられている。
この光源部４８は、前記測定装置本体Ｉ’のセンサ部２
の半導体基板５に対してプローブ光３を照射するもの
で、集光用レンズ４７が半導体基板５の下面に接触しな
いように設けられている。

【００３６】４９は機能素子設置部４５に連設された板
状部材で、遊星歯車４３の移動に対応できる長さを有す
る長孔５０が開設され、この長孔５０を適宜の固定部５
１に立設されたピン部材５２が挿通している。なお、詳
細には図示してないが、レーザ光源４６への電源供給の
ための電源ケーブルは、板状部材４９に沿うようにして
設けられている。

【００３７】ここで、上記光走査型測定装置の動作説明
に入る前に、二次元走査機構３４によって、半導体基板
５に対して、プローブ光３を二次元的に走査しながら照
射するための描画方程式について、図６を参照しながら
説明する。

【００３８】図６において、Ｌは大円（前記太陽歯車４
２に相当する）、Ｓはこれに内接して回転する小円（前
記遊星歯車４３に相当する）である。また、Ｌ_r：大円Ｌの半径Ｏ_L：大円Ｌの中心Ｓ_r：小円Ｓの半径Ｏ_S：小円Ｓの中心Ｑ：小円Ｓの中心から距離ｒ離れた地点Ａ：大円Ｌと小円Ｓの初期状態において当接している
ときの大円Ｌ側の位置Ｂ：大円Ｌと小円Ｓの初期状態において当接している
ときの小円Ｓ側の位置Ｃ：小円Ｓが角度θ_L（ラジアン）回転したときにお
ける大円Ｌと小円Ｓとの当接位置 θ₁₀：線分ＣＯ_sと線分Ｏ_SＢとがなす角度（ラジア
ン）とする。

【００３９】点Ｃの座標は、（Ｌ_r・ｃｏｓθ_L，Ｌ_r
・ｓｉｎθ_L）と表される。そして、大円Ｌ、小円Ｓの
矢印方向への回転に伴い、両者の接点は移動するが、両
者における移動長は互いに等しく、弧ＡＣ＝弧ＢＣであ
るから、 θ_L・Ｌ_r＝θ_S・Ｓ_r ……（１）が成り立つ。

【００４０】小円Ｓの中心Ｏ_Sは、小円Ｓの回転に伴
い、半径（Ｌ_r−Ｓ_r）の円（図中、仮想線で示す）の
周上を移動し、その座標は、｛（Ｌ_r−Ｓ_r）・ｃｏｓ
θ_L，（Ｌ_r−Ｓ_r）・ｓｉｎθ_L）で表される。

【００４１】点Ｑの座標（Ｘ_Q，Ｙ_Q）は次のように表
される。すなわち、Ｘ_Q＝（Ｌ_r−Ｓ_r）・ｃｏｓθ_L−ｒ・ｃｏｓ（θ_L−θ_S）……（２）Ｙ_Q＝（Ｌ_r−Ｓ_r）・ｓｉｎθ_L−ｒ・ｓｉｎ（θ_L−θ_S）……（３）となる。

【００４２】ところで、上述したように、弧ＡＣ＝弧Ｂ
Ｃであるから、（１）式から、 θ_S＝Ｌ_r・θ_L／Ｓ_r ……（４）が得られ、これを上記（２），（３）式に代入すると、Ｘ_P＝（Ｌ_r−Ｓ_r）・ｃｏｓθ_L−ｒ・ｃｏｓ｛θ_L・（Ｓ_r−Ｌ_r）／Ｓ_r｝ ……（５）Ｙ_p＝（Ｌ_r−Ｓ_r）・ｓｉｎθ_L−ｒ・ｓｉｎ｛θ_L・（Ｓ_r−Ｌ_r）／Ｓ_r｝ ……（６）

【００４３】そして、点Ｑが描く軌跡が大円Ｌの中心Ｏ
_Lを通る場合、ｒ＝Ｌ_r−Ｓ_rであるから、上記（５）
_,（６）式は、Ｘ_P＝ｒ・｛ｃｏｓθ_L＋ｃｏｓ（θ_L・ｒ／Ｓ_r）｝ ……（７）Ｙ_p＝ｒ・｛ｓｉｎθ_L＋ｓｉｎ（θ_L・ｒ／Ｓ_r）｝ ……（８）となる。

【００４４】上述のような描画方程式を有するプログラ
ムがコンピュータ１８に設けられており、二次元走査機
構３４はこのプログラムに基づいて制御される。

【００４５】今、この発明で用いる原動歯車３８、従動
歯車３９、太陽歯車４２および遊星歯車４３のモジュー
ル、歯数ピッチが例えば下記表１のようなものであり、
従動歯車３９の中心からその半径の３／４の位置に遊星
歯車４３の中心があり、さらに、点Ｑ、すなわち、機能
素子設置部４５の描く軌跡が太陽歯車４２の中心４０を
通るものとする。

【００４６】

【表１】

【００４７】前記二次元走査機構３４による二次元平面
走査方法を、図５〜図７を参照しながら説明すると、パルスモータ３５を回転させることにより、原動歯
車３８が図７において例えば矢印６１方向に回転し、こ
れに伴って、従動歯車３９が図７において矢印６２方向
に回転し、太陽歯車４２も矢印６３方向に回転する。

【００４８】原動歯車３８を１回転させると、遊星
歯車４３が太陽歯車４２に内接しながら所定回転数（６
０５／４０３）だけ矢印６４方向に自転するとともに、
１回公転して元の位置に戻る。

【００４９】遊星歯車４３を例えば６０５回自転さ
せると、遊星歯車４３は元の位置に戻るが、この回転に
伴って、機能素子設置部４５（光源部４８）が曲線６５
で表す軌跡を描きながら二次元平面を一筆書き的に移動
する。これによって、二次元平面は、図８に示すよう
に、機能素子設置部４５によって走査されることにな
る。

【００５０】ここで、機能素子設置部４５が描く軌跡
（特定軌跡）が完結するまでを１フレーム（この語は、
発明者の造語である）とすると、この１フレームは太陽
歯車４２の回転中心４０を中心に、特定の二次元領域を
くまなく走査する軌跡となる。この軌跡は、上述した点
Ｑ（図６参照）が描く軌跡にほかならず、この軌跡の方
程式から、Ｘ軸、Ｙ軸の位置情報を予め演算で求めてお
き、回転開始点や原点などを予め定めておく。そして、
この原点を基準として、動き始めからの時間によって、
Ｘ座標およびＹ座標を定めることによって、機能素子設
置部４５を特定の位置に連続的に移動することができ
る。

【００５１】そして、原動歯車３８を連続的に回転させ
て、機能素子設置部４５に二次元平面において１フレー
ムの軌跡を描かせる場合、そのフレーム面でのＸ軸、Ｙ
軸で二次元面を代表する特定位置あるいはその近傍（誤
差範囲内）を予め選び、位置を演算して原点時間（時間
ゼロ）から特定時間ごとに二次元を代表する多数のＸ，
Ｙ位置を、機能素子設置部４５がたどるようにして軌跡
を描く。

【００５２】そして、この実施例においては、測定装置
本体Ｉ’の上方に設けられる二次元温度測定装置IIも、
前記二次元走査機構３４と同様に構成された二次元走査
機構５３によって駆動されている。すなわち、５４はセ
ンサ設置部で、赤外線温度センサ５５と集光レンズ５６
が設けられている。この二次元温度測定装置IIも、上述
した光源４６と同様にして、二次元平面を一筆書き的に
走査し、測定装置本体Ｉ’における試料９の温度を二次
元的に測定することができる。

【００５３】そして、この実施例においては、半導体基
板５へのプローブ光３の照射および試料９の温度測定
を、それぞれ二次元走査機構３４，５３を同期させて駆
動することにより、上述した第１、第２の実施例と同様
に、高精度な測定結果を得ることができる。

【００５４】図９は、この発明の第４実施例を示し、こ
の実施例においては、プローブ光を発する光源４６と赤
外線温度センサ５５とを半導体基板５の一方の側（図示
例では下面側）に配置し、これら４６，５５を一つの二
次元走査機構３４によって二次元的に走査するようにし
たものである。この第４実施例によれば、上記第３実施
例と同様に、高精度な測定結果を得ることができるのは
勿論のこと、位置制御のための構成や制御方法が第３実
施例よりも簡単になる。

【００５５】ところで、上述の各実施例においては、プ
ローブ光３を半導体基板５に対してセンサ面７とは反対
側（下面側）から照射するようにしていたが、これに代
えて、センサ部７と同じ側から照射するようにしてもよ
い。

【００５６】また、プローブ光３は、その波長が半導体
基板５の空乏層に到達できるものであればよく、したが
って、可視光、近赤外光、赤外光、紫外光、Ｘ線などい
ずれの電磁波であってもよいが、空乏層において完全に
吸収されるように波長選択されていればより好ましい。

【００５７】そして、二次元走査機構３４，５３におい
て、パルスモータ３５に代えて、サーボモータを用いて
もよい。

【００５８】また、二次元温度測定装置IIによって、測
定装置本体、特に、試料９と接するセンサ面７の温度を
図るようにしてもよいことはいうまでもない。

【００５９】さらに、上述の第３および第４実施例にお
いては、機能素子設置部４５の描く軌跡が太陽歯車４２
の中心４０を通るように構成されているが、機能素子設
置部４５の設置位置は、遊星歯車４３上であって、その
回転中心４４以外であれば任意である。このようにした
場合、機能素子設置部４５が描く軌跡は、太陽歯車４２
の中心４０を必ずしも通ることはないが、種々の軌跡を
得ることができる。

【００６０】また、上述の第３および第４実施例におい
ては、遊星歯車４３を、太陽歯車４２に常に内接しなが
ら回転するように設けてあったが、これに代えて、図１
０および図１１に示すように、遊星歯車４３’を、その
回転中心４４’が従動歯車３９上であってその回転中心
４０から適宜離れた位置にあり、しかも、従動歯車３９
の回転中心４０と同じ位置に回転中心を有する太陽歯車
４２’に常に外接しながら回転するように設けてもよ
い。このようにした場合においても、機能素子設置部４
５に種々の軌跡を描かせることができる。

【００６１】この発明は、上述の溶液のｐＨ測定のみな
らず、例えば、りんごなど物質に含まれている溶液にお
けるｐＨの二次元測定をも行うことができる。すなわ
ち、りんごを半分に切り、その切断面をセンサ面７に当
接させ、対極ＣＥおよび比較電極ＲＥをりんごに挿入
し、その状態でポテンショスタット１３によってバイア
ス電圧を印加し、その状態で、二次元光照射部によって
プローブ光を半導体基板５に対して照射するのである。

【００６２】また、センサ部２におけるセンサ面（Ｓｉ
₃Ｎ₄膜）７の表面を、カリウムやカルシウムなど他の
イオンにそれぞれ応答する物質によって修飾することに
より、これらのイオン濃度についても同様に二次元測定
できることはいうまでもない。

【００６３】

【発明の効果】この発明は、以上のような形態で実施さ
れ、以下のような効果を奏する。

【００６４】この発明の光走査型二次元濃度分布測定装
置においては、試料におけるイオン濃度と、試料または
この試料と接触するセンサ部の温度を、それぞれ二次元
的に測定し、イオン濃度を表すデータを温度を表すデー
タに基づいて補正するので、高精度な測定結果を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の光走査型二次元濃度分布測定装置
の構成を概略的に示す図である。

【図２】前記光走査型二次元濃度分布測定装置の動作を
説明するための図である。

【図３】第２実施例の光走査型二次元濃度分布測定装置
の構成を概略的に示す図である。

【図４】第３実施例の光走査型二次元濃度分布測定装置
の構成を概略的に示す図である。

【図５】前記光走査型二次元濃度分布測定装置における
二次元走査機構の要部の構成を概略的に示す斜視図であ
る。

【図６】前記二次元走査機構の動作原理を説明するため
の図である。

【図７】前記二次元走査機構の動作説明図である。

【図８】前記二次元走査機構によって描かれる軌跡の一
例を示す図である。

【図９】第４実施例の光走査型二次元濃度分布測定装置
の構成を概略的に示す図である。

【図１０】二次元走査機構の他の実施態様を示す断面図
である。

【図１１】前記二次元走査機構の要部の構成を概略的に
示す図である。

【符号の説明】Ｉ…二次元イオン濃度測定装置、II…二次元温度測定装
置、３…プローブ光、５…半導体基板、７…センサ面、
９…試料。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板の一方の面にイオンに応答す
るセンサ面を形成し、前記半導体基板に対してプローブ
光を照射するようにした光走査型二次元濃度分布測定装
置において、前記センサ面に設けられる試料またはセン
サ面の温度を検出する二次元温度測定装置を設け、前記
センサ面によって検出される出力を温度補正できるよう
にしたことを特徴とする光走査型二次元濃度分布測定装
置。
【請求項２】二次元温度測定装置をセンサ面側に設け
てなる請求項１に記載の光走査型二次元濃度分布測定装
置。
【請求項３】二次元温度測定装置をセンサ面とは反対
側に設けてなる請求項１に記載の光走査型二次元濃度分
布測定装置。