能動的検出法を活用した環境計測嗅覚センサの開発

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10650330
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 勝部 昭明 埼玉大学, 工学部, 教授 (70008879)
• 研究分担者: 内田 秀和 埼玉大学, 工学部, 助手 (60223559) ; 前川 仁 埼玉大学, 工学部, 教授 (30135660)
• キーワード: 能動的検出法 / 表面光電圧法 / ガスセンサ / 二次元ガスセンサ / 抵抗変化検出 / 流れの測定 / ガス流

研究概要

半導体の表面光起電力を駆動源として用いる環境計測嗅覚センサの研究を行った。レーザービームを集光し、半導体表面に起電力を発生させ、この起電力によって半導体表面のガス感応性薄膜に流れる電流を測定する。ガスの吸着により表面起電力及び薄膜抵抗が共に変化するのでガスの測定が可能となる。光はガルバノミラーによって走引し二次元センサ応答を高速に測定出来るようにした。まずガス感応性薄膜としてPt膜を堆積し、ガス(NO_X)の感度特性を調べた。その結果、NOやNO_2ガスによる抵抗変化を外部電流の変化として検出できることを示した。次に白金電極の表面を触媒薄膜でコートし、ガス感度に与える影響を調べた。WO_3とSnO_2でコートした結果、NOガスに対する応答は速度、感度ともに向上することがわかった。特にWO_3のコートにより応答速度は4倍ほど速くなり、感度は2倍近い改善が得られた。またWO_3とSnO_2を同一基板の別々の位置に固定化して二次元分布の測定を行った。その結果膜の応答の違いが二次元マップとして得られ、応答の違いが視覚的に観測可能となった。次に二次元測定用の応用として、ガスの流れの方向と速度を測定する手法を検討した。NH_3およびNOガスをセンサ表面の一方から流しセンサ応答の面分布を測定した。その結果ガスの流れを視覚的に観測可能であることがわかった。

研究成果

• [文献書誌] H. Uchida, T. Katsube: "Dynamic Photocurrent Image of a Gas Sensing Surface"Jpn. J. Appl. Phys.. 38. 2893-2898 (1999)
• [文献書誌] H. Uchida, T. Katsube: "Cholinesterase-based Biosenser Using Surface Phoyovoltage Technique"Electrochemistry. 67・7. 755-759 (1999)
• [文献書誌] H. Uchida, T. Katsube: "Dissolved Gas Image Sensor Using Two Dimensional SPV Technique"Proc. of Transducers'99. 630-631 (1999)
• [文献書誌] H. Uchida, T. Katsube: "Two Dimens. SPV Imageing Sensor Using Wave Reconstruction Tech."4th East Asisn Conf. on Chemical Sensors. 275-278 (1999)
• [文献書誌] H. Uchida, T. Katsube: "Dissolved Gas Image Sensor Based on a SPV Technique"Prof. 6^<th> Intern. Symp., Olfaction & Electronic Nose. 124-125 (1999)
• [文献書誌] 内田 秀和、勝部 昭明: "SPV法を用いたNOx、NH3ガスの2次元測定"信学技報. ED99-182. 35-39 (1999)