JPH10332423A - 物理現象または化学現象の測定方法および装置 - Google Patents
物理現象または化学現象の測定方法および装置Info
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- JPH10332423A JPH10332423A JP9157716A JP15771697A JPH10332423A JP H10332423 A JPH10332423 A JP H10332423A JP 9157716 A JP9157716 A JP 9157716A JP 15771697 A JP15771697 A JP 15771697A JP H10332423 A JPH10332423 A JP H10332423A
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Abstract
などを行うことにより、様々な物理現象または化学現象
を容易に画像化できるようにした方法および装置を提供
すること。 【解決手段】 物理的または化学的な量の大きさに対応
して深さを変化するように構成されたポテンシャル井戸
6に電荷15を注入して、前記物理的または化学的な量
をこのポテンシャル井戸の大きさに応じた電荷に変換す
るようにした。
Description
または化学現象を定量化する測定方法および装置に関す
る。
たは化学現象を電荷に変換して測定を行っていたものと
して光がある。フォトダイオードに光を照射すると、そ
の光量に応じた電子正孔対が生成し、光量を電荷量に変
化してその電荷量を評価することにより光量を測定して
いた。
学現象においては、ほとんどの場合、電荷量ではなく、
電圧値、電流値、抵抗値などの電気信号に変換し、それ
らの値を読み取るようにしていた。
が与えられると、その両端で電位差が発生するゼーベッ
ク効果を用いた熱電対がある。これは2種の異なった金
属を接合し、その接合部分の温度を両端で発生する電位
差から求めるというものである。また、ISFET(イ
オン感応性電界効果トランジスタ)を用いたpHの測定
は、そのゲート上の応答膜に水素イオンが吸着すること
によって、応答膜の下のチャンネルコンダクタンスが変
化して、その変化に応じてその部分を流れるドレイン電
流を測定することにより溶液のpH値を測定している。
も、電荷特有の取扱い方法である蓄積および転送が行え
ないとともに、複数点の情報を同時に取り込んで高速処
理したり、測定結果を画像化するといったことが非常に
困難である。
濃度、温度、磁気、圧力、加速度、速度、音波、超音
波、酸化還元電位、反応速度など様々な現象があるが、
これらの現象は、従来技術を用いることにより様々な電
気信号(電流、電圧、抵抗、容量、電位)に変換するこ
とができるが、この発明の目的は、これらの現象を電荷
に変換することにより、電荷特有の取扱いを行い、電荷
特有の定量化を行うようにすることが目的であり、より
詳しくは、複数点の情報を同時に取り込み、蓄積、転送
などを行うことにより、様々な物理現象または化学現象
を容易に画像化できるようにした方法および装置を提供
することを目的としている。
め、この発明の物理現象または化学現象の測定方法は、
物理的または化学的な量の大きさに対応して深さを変化
するように構成されたポテンシャル井戸に電荷を注入し
て、前記物理的または化学的な量をこのポテンシャル井
戸の大きさに応じた電荷に変換するようにしている。
象の測定装置は、物理的または化学的な量の大きさに対
応して深さを変化するように構成されたポテンシャル井
戸を複数個一次元的または二次元的に配置し、これらの
ポテンシャル井戸に電荷を注入して、前記物理的または
化学的な量をこのポテンシャル井戸の大きさに応じた電
荷に変換するように構成されている。
ける現象を同時に測定することができる。物理的または
化学的な量を電荷に変換しているので、CCD(電荷結
合素子)などを用いることにより物理的または化学的な
現象の一次元分布または二次元分布を容易に画像化する
ことができる。
ながら説明する。まず、図1は、この発明の物理現象ま
たは化学現象を測定する装置1の基本的な構造を示すも
ので、この図において、2は例えばp型Si(シリコ
ン)よりなる半導体基板で、厚さ500μm程度であ
る。
パー3、電荷供給部4、電荷注入調節部5、電荷変換部
としてのセンシング部6、障壁部7、電荷転送部8、フ
ローティングディフュージョン9、リセットゲート1
0、リセットドレイン11、MOS構造の出力トランジ
スタ12が形成されている。
5、センシング部6および障壁部7の各部材によってセ
ンサ部13が形成されており、センシング部6は、後に
詳しく説明するように、物理的または化学的な量の大き
さに対応して深さを変化するように構成されたポテンシ
ャル井戸からなる。また、フローティングディフュージ
ョン9、リセットゲート10、リセットドレイン11お
よび出力トランジスタ12の各部材によって出力部14
が形成されている。
ように、二次元的に配置してアレイ化することにより、
複数点の情報を同時に取り込み、電荷転送部8および出
力部13によって、複数点の信号を秩序よく処理するこ
とができる。なお、この処理手順については後に実施例
において詳しく説明する。また、前記センサ部13は、
一次元的に配置してあってもよい。
なる部分の平面構成を概略的に示す図で、この図におい
て、5aは電荷注入調節部電極、7aは障壁部電極であ
る。
て、図3に示す電位図を参照しながら説明する。測定に
際しては、電荷供給部4、障壁部7およびリセットゲー
ト10にパルス電圧を印加する一方、フローティングデ
ィフュージョン9を除く他の電極に直流電圧を印加す
る。
S構造においては、金属電極に正の電圧を加えることに
よって、その電圧に応じて絶縁膜と半導体の界面に空乏
層が形成されることが知られている。そこで、この現象
を用いて、図3に示すように、半導体−絶縁膜界面近傍
での電位状態を作るのである。
高く(矢印方向が高い)設定されており、センシング部
6には電荷15は注入されてない。
に、電荷供給部4の電位を下げることによって、センシ
ング部6に電荷15を注入する。
に、電荷供給部4の電位を上げることによって、電荷注
入調節部5によってすりきられた電荷15aがセンシン
グ部6に蓄積される。
に、障壁部7の電位を上げることによって、センシング
部6に蓄積された電荷15aをフローティングディフュ
ージョン9に転送する。
に、センシング部6の電荷15aが全てフローティング
ディフュージョン9に転送されてから障壁部7を閉じ、
電荷の流入を止める。この段階で、フローティングディ
フュージョン9の電位は転送されてきた電荷15aの量
で決まるので、この電位をMOS構造の出力トランジス
タ12のゲート部に入力し、この出力トランジスタ12
のドレイン電流を、図5に示すようなソースフォロア回
路17で測定する。
に、フローティングディフュージョン9の電位を読み取
った後、リセットゲート10をオンし、リセットドレイ
ン11の電位にリセットする。このリセットにより、再
び状態1と同じ状態に戻る。つまり、状態1〜状態6の
動作を繰り返すことにより、電荷を外に出力することが
できる。
もので、この測定装置においては、センシング部6の後
段に、第1障壁部7A、電荷蓄積部16および第2障壁
部7Bを設けており、数ターム分の電荷15bを電荷蓄
積部16に蓄積し、ある程度の電荷量が蓄積されてから
第2障壁部7Bの電位を上げて、電荷蓄積部16に蓄積
された電荷を電荷転送部8に転送するようにしている。
このように構成された測定装置においては、感度が数倍
となり、より精度の高い測定を行うことができる。
されるように、この測定装置においては、物理的または
化学的な量の大きさに対応して深さを変化するように構
成されたポテンシャル井戸(センシング部6)を半導体
基板2に形成し、このポテンシャル井戸6にに電荷15
を注入して、前記物理的または化学的な量をこのポテン
シャル井戸の大きさに応じた電荷に変換するようにした
電荷変換機構を用いている。
は、電荷供給部4の電位を上げ下げして、センシング部
6に蓄積された電荷をすりきるようにしているが、これ
に代えて、電荷供給部4の電位を一定に保持し、電荷注
入調節部5の高さを上げ下げしてセンシング部6に蓄積
された電荷をすりきるようにしてもよい。
示す図で、抵抗18と出力端子19とグラウンド端子2
0とからなり、この回路17における出力信号は、図1
3に示すように、接続される抵抗18の大きさによって
大きく異なるが、出力電流に対して直線的な電圧信号を
得ることができる。なお、21は出力端子19に接続さ
れるデータ処理機能や画像処理機能を備えたモニターで
ある。
の測定装置について、図6以下を参照しながら説明す
る。
分布を測定する装置について説明する。まず、図6は、
溶液のpHの二次元分布測定装置を概略的に示すもの
で、この図において、22は基板で、その上面には、溶
液などのサンプル23を収容するセル24が形成されて
いる。この基板22は樹脂モールドを施すことによりサ
ンプル23に対して耐水性をもたせている。25はサン
プル23に浸漬される比較電極で、この比較電極25
は、基板22との間に直流電源26によって所定の電圧
を印加することにより、サンプル23の電位を基板22
に対して一定の高い電位になるようにするものである。
前記印加電圧は、センシング部6が空乏状態になる大き
さである。
ては、出力された信号をそのままテレビジョンなどの画
像出力装置27に入力して画像出力したり、出力信号を
AD変換してコンピュータに入力することができる。
的に示すもので、pHを電荷に変換する複数のセンサ部
13と、センサ部13において変換された電荷を矢印方
向に転送する電荷転送部8と、転送されてきた電荷を出
力信号に変換する出力部14とからなる。そして、電荷
転送部8は、水平CCD8Hと、垂直CCD8Vとから
なる。
のである。そして、このセンサ部13は、次のようにし
て形成される。すなわち、基板22となるp型Si基板
2を熱酸化し、酸化膜(SiO2 )28を形成し、その
一部分をエッチングし、その後、さらに熱酸化すること
によりゲート酸化膜29を形成する。このゲート酸化膜
29の膜厚は約500Åで、その上面の電荷注入調節部
5と障壁部7にそれぞれ対応する部分にpドープされた
低抵抗のポリシリコンを堆積させて電極30,31を形
成する。この電極30,31の膜厚は約3000Åで、
堆積させた後、約1000Å程度熱酸化する。その後、
再びpドープされた低抵抗のポリシリコンを堆積し、電
荷転送部8の上面に電極32を形成する。この電極32
の膜厚は前記電極30,31のそれと同程度に堆積させ
た後、約1000Å程度熱酸化する。このように酸化す
ることにより、電極どうしの絶縁が保たれる。その後、
Si3 N4 (Ta2 O3 またはAl2 O3 でもよい)を
700Å程度堆積してセンシング部6を形成する。な
お、33はアルミニウムよりなる電極である。
すもので、この図に示すセンサ部13においては、比較
電極を組み込んでいる。すなわち、このセンサ部13に
おいては、図8に示した電荷注入調節部5の電極30に
代えて、pHに対して非感応性な膜34を設けている。
そして、センシング6のしきい値を調整し、電荷注入調
節部5と比較してセンシング6のポテンシャル井戸を深
くしておく。また、サンプルと基板との電気的接続をと
るために白金などの不活性金属よりなる電極35を設け
る。電荷注入調節部5とセンシング6は、pHに対して
はセンシング6のみ応答し、電荷注入調節部5は応答し
ないが、外部ノイズや電極35とサンプルの間の界面電
位変動などによる影響を等しく受ける。つまり、電荷注
入調節部5とセンシング6とのポテンシャルの差がpH
値を反映することになる。したがって、その部分に電荷
を注入することにより、pH値を電荷に変換することが
できる。
6の幅について説明すると、まず、電極30〜33,3
5については、電荷注入調節部5は、電荷供給部4から
送られてくる電荷をセンシング部6にすりきるだけの働
きをする部分であるので、10μm程度でよい。また、
障壁部7もセンシング部6にすりきられる電荷を電荷転
送部8に無造作に流入するのを防ぐだけのものであるか
ら、10μm程度の幅があればよい。
精度を向上させるため、すりきられる電荷量はある程度
必要であるので、そのための最小限の面積を確保してお
り、数10μm×数10μm〜100μm×100μm
程度の大きさを有している。このセンシング部6の大き
さについては、電荷転送部8、フローティングディフュ
ージョン9との兼ね合いもあり、種々の大きさのものに
設定される。実験的には、センシング部6、電荷転送部
8およびフローティングディフュージョン9の大きさ
を、それぞれ、100μm×100μm、50μm×2
00μm、21000μm2 で設計して測定を行ったと
ころ、120kΩの抵抗18を用いたソースフォロア回
路17(図5参照)において、出力信号が1pHあたり
約80mV程度得られた。
すもので、同図(A)は断面構造を、同図(B)は上面
構造をそれぞれ示している。この図10に示される電荷
転送部8は、4相構造のCCDよりなり、酸化膜29の
上面にpドープされた低抵抗のポリシリコンを3000
Å程度の厚みで2層堆積させて4つの電極36A,36
B,36C,36Dを形成している。そして、各電極3
6A〜36Dは、互いに絶縁をとるため1000Å程度
酸化させている。
の駆動原理を説明するための図で、特に、図11は電荷
転送部8のCCD駆動電位を示したものであり、図12
はCCD駆動電圧のタイミングチャートである。これら
の図における符号φ1〜φ4は前記36A〜36Dにそ
れぞれ対応している。
は、4相に限られるものではなく、1相駆動、2相駆動
などであってもよく、転送される電荷量に応じて適宜選
定することができる。なお、センサ部13の数が多くな
るに伴って転送効率が大きな問題となるが、その場合
は、転送経路として転送効率の高いバルクチャンネルを
用いるのが好ましい。
電位は、出力部14のフローティングディフュージョン
9(図7参照)に転送され、このフローティングディフ
ュージョン9の電位を変化させる。この電位の変化を、
出力トランジスタ12のゲートに入力し、出力トランジ
スタ12のドレイン電流をソースフォロワ回路17(図
5参照)で読み出す。
特性を示すもので、このデータは、チャンネル幅200
μm、チャンネル長さ50μmのMOSトランジスタを
出力トランジスタ12として用い、抵抗18の値を種々
設定したときに得られたデータである。この図から、ソ
ースフォロワ回路17における抵抗18の値を変えるこ
とにより、ソースフォロワ回路17の出力値がかなり変
わってくることがわかる。
度を上げるには、フローティングディフュージョン9に
転送されてくる電荷の量の変化に対して、大きな出力の
変化を得られればよい。そのためには、フローティング
ディフュージョン9の面積をできるだけ小さくすればよ
いが、これが小さすぎると、流入してくる電荷が多すぎ
るとすぐに飽和してしまい測定ができなくなる。したが
って、フローティングディフュージョン9の面積とソー
スフォロワ回路17における抵抗18についても、セン
シング部6の面積や電荷転送部8の駆動電圧によって定
めるのが好ましい。
信号パルスを、アウトプットゲートパルスとリセットゲ
ートパルスとともに示したもので、出力信号パルスは、
図14に示すように、複雑な形式で出力されるが、真の
信号は、図中の符号IVで表される部分である。すなわ
ち、符号Iの部分は、リセットゲートをオンしたときに
生ずるパルス信号で、リセットゲート10がフローティ
ングディフュージョン9に重なっている限り生ずる信号
である。そして、符号IIの部分は、フローティングディ
フュージョン9がリセットされた後、電気的に浮いてい
る状態での信号である。また、符号III の信号は、アウ
トプットゲートをオンしたときに生ずるパルス信号であ
る。
プットゲートが閉じ、転送されてきた電荷が全てフロー
ティングディフュージョン9に流入したときの信号で、
このタイミングの信号が真の信号となる。この信号IV
は、サンプルアンドホールド回路(図示してない)を用
いることにより、真の信号のみの出力信号に変形し、外
部に出力される。この外部出力は、モニター27(図6
参照)に入力されて、画像化される。
セスを、図15および図16を参照しながら説明する。
このプロセスはあくまでも一例であり、また、このプロ
セスで製作したデバイスは、表面チャンネルの電荷転送
方式を用いるものである。
型Siウェーハ41を、酸化炉を用いて1100℃で9
0分程度ウエット酸化を行い、上下両面に6000Å程
度の酸化膜(フィールド酸化膜)42を形成する(図1
5(A)参照)。
形成する(図15(B)参照)。このチャンネルストッ
パー3の形成方法は、これを形成すべき箇所をフッ酸
(HF)を用いてフィールド酸化膜42をエッチング
し、その箇所にボロン(B)を拡散させる。このボロン
の拡散方法は、例えば固体の拡散源をウェーハ41とと
もに1100℃で15分プレデポジションし、その後、
ボロンガラスを除去した後、1140℃で1時間程度ド
ライブイン酸化し、10分程度窒素ガス雰囲気中でアニ
ールする。
フュージョン9、出力トランジスタ12のソース、ドレ
インはn型拡散領域(図15(C)参照)であり、これ
らの形成方法は、拡散源として液体のリン拡散源を用い
る以外は、上記チャンネルストッパー3の形成方法と同
様であり、プレデポジション、ドライブイン酸化、アニ
ールの順で形成する。
6、障壁部7、電荷転送部8は、電極の電位を酸化膜、
半導体界面に大きく影響させるために、酸化膜を薄くす
る必要がある。そのため、図15(D)に示すように、
それらの部分に対応するフィールド酸化膜42をフッ酸
でエッチングし、その後、1050℃で2.5時間程度
酸化し、20分程度窒素ガス雰囲気中でアニールしてゲ
ート酸化膜43を1000Å程度の厚みに形成する。
に、pドープされた低抵抗のポリシリコンを用いる。ま
ず、CVDを用いて、pドープされた低抵抗のポリシリ
コンを3000Å程度堆積する。そして、フォトリソを
用いて電極形成部分以外のポリシリコンを反応性イオン
エッチング装置を用いてエッチングする。その後、11
40℃で45分程度酸化し、電極形成部分のポリシリコ
ン電極44を約1000Å程度の酸化膜45で被覆する
(図15(E)参照)。なお、この酸化膜45は、次の
プロセス(図16(A)参照)でもう一層ポリシリコン
を堆積して形成される別のポリシリコン電極46と絶縁
するためのものである。
のプロセスで堆積しパターニングを行って電極46を形
成し、さらに、このポリシリコン電極46を酸化膜47
で被覆する(図16(A)参照)。なお、この酸化膜4
7は、後ほど行うプロセス(図16(C)参照)で良好
に窒化膜(Si3 N4 )48を密着させるためのもので
ある。
れる部分の酸化膜43は、ゲート酸化した後、様々なプ
ロセスを経ているため、その状態が悪化している。そこ
で、一旦、この酸化膜43をフッ酸を用いて除去し、新
たに1000Å程度のゲート酸化膜43Aを形成する
(図16(B)参照)。
ため、CVDを用いて窒化膜48を800Å程度堆積す
る(図16(C)参照)。
ら電圧をかけることができるように、コンタクトホール
49を開ける(図16(D)参照)。
た部分に、アルミニウムを1μm程度堆積して電極50
を形成するため、電極のパターンをフィトリソで形成し
て、それ以外の部分をエッチングする(図16(E)参
照)。
膜、半導体41界面で行われる表面チャンネルであるた
め、転送効率が98%程度あったが、画素数が多くなれ
ば転送ロスが問題となる。そこで、画素数が多くなる場
合には、電荷転送を半導体41内部で行うバルクチャン
ネル方式を用いる方がより好ましい。
ば、溶液の異なる複数の位置におけるpHを同時に測定
することができる。そして、同時に測定したpHを電荷
に変換しているので、この電荷信号をCCDなどの技術
を用いることにより、pHの二次元分布を容易に画像化
することができる。
布を測定するようにしていたが、前記センシング部6の
表面を適当な応答物質で修飾することにより、pH以外
の他のイオン濃度を定量化することができる。つまり、
この発明は、広く溶液などサンプルのイオン濃度の二次
元分布測定に好適に用いることができるほか、以下のよ
うな分野にも適用することができる。
胞表面電位計測 動植物分野 ・植物;カルスの表面電位分布計測 ・生物・正面図動物 腐蝕計測分野 ・金属;金属腐蝕と塗装・コーティング ゼータ電位等表面解析 ・粉体、セラミックスのゼータ電位
体、固体、粉体のいずれであってもよく、センサ部の特
定感応層により選択的に反応する化学センシングと、物
理的接触による界面現象に電荷変動をするあらゆる現象
に適用でき、例えば液の流れや一瞬の化学反応の過渡現
象の分布を高感度、高画質の化学画像として得ることが
できる。さらに、滴定現象のリアルタイム画像化から画
像ソフトによる他の種類の解析、表示にも有用であり、
携帯化カメラにも有効である。
ンサを用いた圧力二次元分布測定を説明する。図17
は、圧力二次元分布測定装置の一例を概略的に示す図
で、この図17において、60はp型Si基板で、61
は基板60の表面近傍に形成される1μm以下のnウェ
ル領域である。62はこのnウェル領域61内に形成さ
れるp+拡散層で、基板60における濃度よりも高濃度
にドープされているエミッタ部である。そして、このp
+拡散層62上に、1μm程度の厚い酸化膜領域を設
け、このpnpトランジスタのエミッタ上に応力を集中
させている。
ホールを形成して金属電極63を設け、センシング部6
4のゲート部まで掃引し、p+拡散層62の電位をセン
シング部64に印加させている。このセンシング部64
の酸化膜のみを1000Åの厚みとし、その周囲の酸化
膜は5000Åの厚みとする。これは、その金属電極6
3の電位によってセンシング部64のみ半導体、酸化膜
界面近傍の電位を大きく変化させるためである。65は
センシング部64の周囲を囲むようにして形成されるチ
ャンネルストッパーで、センシング部64を周囲から電
位的に隔離している。66は絶縁物、67はコレクタで
ある基板60とベースであるnウェル領域61との間を
逆方向にバイアスする電源である。なお、図示してない
が、紙面と垂直方向に電荷供給部、障壁部などが設けら
れている。
pnpトランジスタにpnp接合面に垂直な方向に機械
的応力67がかかると、エミッタ、ベース間の電圧が変
化し、エミッタ部62の電位が変化する。その電位変化
を金属電極63を用いてセンシング部64に掃引する。
この掃引された電位の変化によってセンシング部64の
酸化膜、半導体界面の電位が変化し、そこに電荷を注入
することによって電荷量に変換するのである。
次元分布測定装置を説明する。この磁界測定にはホール
効果を利用している。まず、図18は二次元磁界分布の
測定原理を概略的に説明するための図で、半導体基板7
0の上面に絶縁物71を堆積し、さらにその上面に半導
体72を堆積させて、この半導体72に矢印73方向に
電流を流す。そして、磁界方向74が、前記電流73の
方向に対して直交しかつ基板70に対して平行になるよ
うに基板70を設定すると、基板70の面に垂直な方向
に電圧が発生する。この電圧の大きさを上述した電荷変
換機構によって電荷に変換することにより、磁界の二次
元分布を測定することができる。
た磁界二次元分布測定装置のセンサ部の構成を概略的に
示すもので、同図(A)は断面構造を、同図(B)は平
面構成をそれぞれ示している。この図19において、7
4は半導体基板、75は電荷供給部、76は電荷注入調
節部、77はセンシング部、78は障壁部、79は電荷
転送部である。
のみ堆積させたエピタキシャル成長のSi層、81はポ
リシリコンよりなる電極、82はエピタキシャル成長の
Al2 O3 よりなる絶縁層である。このAl2 O3 層8
2の厚みは、Si層80およびポリシリコン電極81の
それぞれ下部において1000Å程度に設定され、電位
の変動が確実に生ずるように構成されている。
るとすると、Si層80において電流を矢印84で示す
ように流すと、磁界83による電圧が半導体基板74に
対して直角な方向に発生し、半導体70とAl2 O3 よ
りなる絶縁層82との界面近傍の電位が変動する。この
電位変動を、上述の電荷変換機構を用いて電荷に変換す
ることにより、磁界の二次元分布を測定することができ
る。
次元分布測定装置を説明する。この測定装置において
は、温度が変化することによって、pnpトランジスタ
のエミッタ、ベース間の電圧が変化することを利用して
おり、この点、第2実施例(図17参照)の圧力二次元
分布測定装置とほぼ同様である。したがって、温度二次
元分布測定装置を概略的に示す図20においては、図1
7におけるものと同様の符号を付している。唯、異なる
点は、エミッタ部62に熱伝導性の良好な金属90をコ
ンタクトさせることにより、エミッタ部62に微小部分
での温度を与えるようにしたことである。そこで、発生
した電圧をセンシング部64に供給し、上述の電荷変換
機構を用いて電荷に変換することにより、温度の二次元
分布を測定することができる。
ついても、そのほとんどの場合、電圧や電流といった電
気信号に変換することができ、これを上述の電荷変換機
構を用いて電荷に変換することにより、電荷特有の取扱
いをすることができる。
センサをアレイ化してある特定の物理現象または化学現
象についてその二次元分布を測定するものであったが、
この発明はこれに限られるものではなく、複数の種類の
異なるセンサをアレイ化することにより、複数の物理現
象または化学現象について同時に測定することができ
る。
するセンサ部91と、温度を測定するセンサ部92とを
できるだけ近接してそれぞれ複数個配置し、それぞれの
センサ部91,92によって得られる電荷を互いに独立
した電荷転送部93,94を用いて転送を行うことによ
り、pHと温度との二次元上を同時に得ることができ
る。
の上面に全面にわたって電極96を設け、この電極96
とデバイス95との間に、状態によって抵抗率が変化す
るサンプル97(これは固体、液体、気体のいずれでも
よい)をサンドイッチ状態に設け、この状態でデバイス
95と電極96との間に電圧を印加する。これにより、
抵抗率が異なるサンプル97は、それぞれの位置で異な
った電位をデバイス95に与えるので、この電圧を電荷
に変換することにより、サンプル97の二次元分布を検
出することができる。なお、98はバイアス電源であ
る。
定方法によれば、異なる複数の位置における現象を同時
に検出することができる。そして、物理的または化学的
な量を電荷に変換しているので、CCDなどを用いるこ
とにより物理的または化学的な現象の二次元分布を容易
に画像化することができる。また、データ処理の方法に
よっては三次元分布をも得ることができる。
より微弱な信号の増幅が可能であるから、現象の微小な
変化をも確実に把握することができる。
装置の基本的な構造を示す図である。
である。
例を示す図である。
る。
ある。
る。
ある。
は縦断面図、(B)は平面図である。
グチャートである。
る。
図である。
16とともに示す図である。
15とともに示す図である。
ある。
るための図である。
(A)は縦断面図、(B)は平面図である。
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】 物理的または化学的な量の大きさに対応
して深さを変化するように構成されたポテンシャル井戸
に電荷を注入して、前記物理的または化学的な量をこの
ポテンシャル井戸の大きさに応じた電荷に変換するよう
にしたことを特徴とする物理現象または化学現象の測定
方法。 - 【請求項2】 物理的または化学的な量の大きさに対応
して深さを変化するように構成されたポテンシャル井戸
を複数個一次元的または二次元的に配置し、これらのポ
テンシャル井戸に電荷を注入して、前記物理的または化
学的な量をこのポテンシャル井戸の大きさに応じた電荷
に変換するように構成したことを特徴とする物理現象ま
たは化学現象の測定装置。
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