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2010 年度 実績報告書

光ファイバを用いた分布型化学センサデバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 21560442
研究機関横浜国立大学

研究代表者

岡崎 慎司  横浜国立大学, 工学研究院, 准教授 (50293171)

キーワード計測工学 / 先端機能デバイス / 広域モニタリング技術 / 水素センサ / 酸素センサ / エバネッセント波吸収 / 光ファイバ / 分布計測
研究概要

前年度の研究では、光学特性及び水素感応性に優れたPt/WO_3薄膜をゾルゲル法により作製するための最適条件を明らかにした。本年度の研究においては、この薄膜を高屈折率コア材料に固定化したセンサデバイスを作製し、各センサデバイスの応答特性及び長距離伝送特性の評価を行った。さらに、デバイスの高信頼性化と長期安定性を向上するために必要不可欠な水素応答特性の湿度依存性についても検討を行った。まず、屈折率が約1.7のサファイアファイバへのPt/WO_3薄膜の固定化を行った結果、前年度評価した石英系ファイバと比較するとデバイスの光伝搬損失はやや改善されたが、水素応答性はほぼ同様であることがわかった。また、屈折率約2.4のカルコゲナイドファイバの場合は、薄膜の固定化ができなかったため、十分な水素応答性が得られなかった。一方、屈折率約2.0のBi_2O_3系ファイバにゾルゲル法でPt/WO_3薄膜を固定化したところ、厚さ100~200nmの水素感応薄膜がファイバ外周に形成された均質なセンサを得ることができた。さらに、特性評価の結果、伝搬損失がその他のコア材料に比べ大幅に低減化されるとともに、水素応答特性も比較的良好であることを明らかにした。次に感応部長さが約25cmのセンサを10mのBi_2O_3系ファイバケーブルに3箇所配置したセンサを作製し、水素応答特性を評価した結果、独立した応答が得られ多点センサとして十分な性能を有することを確認した。また、テフロン系の保護皮膜を被覆したセンサを作製した結果、応答速度はやや低下するものの、湿度依存性がある程度改善できることがわかった。また、光ファイバ酸素センサの感応クラッドとして用いるルテニウム錯体膜についても、前年度明らかにした錯体とシリコン樹脂の最適配合比率の感応クラッドをBi_2O_3系ファイバに固定化したが、感度特性が大きく改善されることがわかった。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Development of a durable fiber-optic oxygen sensor for harsh underground environments2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Koshiba
    • 雑誌名

      Talanta

      巻: 82 ページ: 1495-1499

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A distributed hydrogen gas sensor using high refractive index optical fiher2010

    • 著者名/発表者名
      S.Okazaki
    • 雑誌名

      Sensor letters

      巻: 9(印刷中)

    • 査読あり
  • [学会発表] PtWO3薄膜のガスクロミック特性に及ぼす温湿度の影響(その2)2011

    • 著者名/発表者名
      山崎亮介
    • 学会等名
      電気化学会第78回大会
    • 発表場所
      神奈川県・横浜国立大学(地震のため中止となったが発表は要旨集にて成立)
    • 年月日
      2011-03-30
  • [学会発表] Multipoint fiber-optic hydrogen gas sensor2010

    • 著者名/発表者名
      S. Okazaki
    • 学会等名
      2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 発表場所
      アメリカ・ハワイ
    • 年月日
      2010-12-17
  • [学会発表] Influence of humidity on gasochomic behavior of Pt/WO_3 thin films2010

    • 著者名/発表者名
      山崎亮介
    • 学会等名
      2010 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 発表場所
      アメリカ・ハワイ
    • 年月日
      2010-12-17
  • [学会発表] Development of an optical fiber oxygen sensor for monitoringahigh-level nuclear waste underground repository2010

    • 著者名/発表者名
      中川英元
    • 学会等名
      2010 International Chemical Congress of PacificBasin Societies
    • 発表場所
      アメリカ・ハワイ
    • 年月日
      2010-12-17
  • [学会発表] Pt/WO_3薄膜のガスクロミック特性に及ぼす湿度の影響2010

    • 著者名/発表者名
      山崎亮介、岡崎慎司
    • 学会等名
      電気化学会第77回大会
    • 発表場所
      神奈川県・神奈川工科大学
    • 年月日
      2010-09-03
  • [学会発表] A distributed hydrogen gas sensor using high refractive index optical fiber2010

    • 著者名/発表者名
      岡崎慎司
    • 学会等名
      The 13^<th> International Meeting on Chemical Sensors
    • 発表場所
      オーストラリア・パース
    • 年月日
      2010-07-13

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公開日: 2012-07-19  

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