(57)【要約】【目的】  対象物質を特定できない場合にも効率よく検出することができ、操作性も良好で検出に要するコストも安価で、しかも作業時間の短縮を図ることができる水晶振動子を提供すること。【構成】  底部の厚みを異ならせた複数の凹部を形成した板状の水晶板と、この水晶板の各凹部に相対面して形成した励振電極と、各励振電極に形成した検出すべき対象物質と反応する反応物質と、を具備することを特徴とする水晶振動子であり、例えば各反応物質は互いに異なる対象物質に反応する性状を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部の厚みを異ならせた複数の凹部を形成した板状の水晶板と、
この水晶板の各凹部に相対面して形成した励振電極と、
各励振電極に形成した検出すべき対象物質と反応する反応物質と、
を具備することを特徴とする水晶振動子。
【請求項２】
請求項１に記載のものにおいて、各反応物質は互いに異なる対象物質に対して反応する性状を有することを特徴とする水晶振動子。
【請求項３】
請求項１に記載のものにおいて、水晶板はＡＴカットであることを特徴とする水晶振動子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数種類の対象物質を効率よく検出するために用いる水晶振動子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、たとえば環境問題に対する関心から空気中の有害成分を短時間に、安価に検出することのできる測定装置が望まれている。
【０００３】
従来このような対象物質を検出するためには、ガスクロマトグラフィー等の高価で大型の装置が用いられている。
しかしながらこのような装置は、取り扱いも面倒で、熟練のオペレータを必要とし、このため検出に要するコストも高騰する傾向があった。
【０００４】
そこで水晶振動子の電極の質量の変化による、共振周波数の変化を利用することが考えられている。
すなわち、水晶振動子の電極の上に検出すべき対象物質と反応する反応物質を形成する。
そして対象物質が反応物質と反応して質量が変化したことを共振周波数の変化から検出して、上述の対象物質等を検出することが考えられている。
【０００５】
このような水晶振動子の電極部分の質量変化による周波数の変化は、極めて感度が高く、しかも反復再現性も良好である。
したがって対象物質を短時間に精密に検出することができ、熟練作業者の必要もなく、検出作業に要するコストも安価である。
【０００６】
しかしながら対象物質を特定することができる場合はまだしも、対象物質を特定できない場合は、各種の反応物質を形成した多数の水晶振動子を用意して、それぞれの共振周波数の変化を測定する必要があり面倒な作業を行わなければならない問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、対象物質を特定できない場合にも効率よく検出することができ、それによって検出に要するコストを低減することができる水晶振動子を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１は底部の厚みを異ならせた複数の凹部を形成した水晶板と、この水晶板の各凹部に相対面して形成した励振電極と、各励振電極に形成した検出すべき対象物質と反応する反応物質と、を具備することを特徴とする水晶振動子であり、請求項２は請求項１に記載のものにおいて、各反応物質は互いに異なる対象物質に反応する性状を有することを特徴とする水晶振動子であり、請求項３は請求項１に記載のものにおいて水晶板はＡＴカットであることを特徴とする水晶振動子である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、対象物質を特定できない場合にも効率よく検出することができ、操作性も良好で検出に要するコストも安価で、しかも作業時間の短縮を図ることができる水晶振動子を提供することができる。
【実施例】
【００１０】
以下本発明の一実施態様を空気中に含まれるガスを検出するものを例として、図面を参照して詳細に説明する。
図1は、水晶振動子を示す斜視図で、たとえばＡＴカットの水晶板１の一側板面に複数の凹部２を形成している。
【００１１】
なお各凹部２の底面と他側板面との間の厚み、すなわち凹部の底部の厚みは各別に異なるようにしている。  そして各凹部２の底面および他側板面に相対面して励振電極３を設けている。
なおこの励振電極３は、たとえば真空蒸着によって形成したアルミ、銀等の薄膜である。
したがって各凹部２毎に異なる共振周波数の水晶振動子として動作させることができる。
【００１２】
そして各凹部２の底面に形成した励振電極３に反応物質４を形成する。
なお各反応物質４は空気中に含まれていることが予想される対象物質、すなわちガスの種類に応じて選択する。したがって各凹部２毎に形成される反応物質４は異なる性状を有するようにしている。
【００１３】
そして各凹部２の励振電極３は、全体または適当な数に分割したブロック毎に図２（ａ）に示すように直列に接続し、または図２（ｂ）に示すように並列に接続して接続端部を水晶板１の一端部に形成した接続電極５へ導出している。
【００１４】
なお各凹部２をブロックに分割する場合は、同一ブロック内の各凹部２の厚みが異なるようにすればよい。
なおこの実施態様では、凹部２側の励振電極３に反応物質４を形成したが、反対側の板面の励振電極３に反応物質４を形成してもよいことは勿論である。
【００１５】
そして、この水晶振動子の接続電極５にスペクトラム・アナライザーを接続して周波数応答特性を測定する。
図３は測定例を示すグラフで、各凹部２の共振周波数はｆ0から一定の周波数差で次第に高い周波数ｆ0、ｆ1、ｆ2、ｆ3・・となるように設定している。
【００１６】
ここで共振周波数ｆ1の凹部の励振電極に設けた反応物質が対象物質と反応してその質量が増加すると、共振周波数ｆ1はｆ1’に低下し、これ以外の共振ｆ0、ｆ2、ｆ3・・には変化は生じない。
したがって、共振周波数ｆ1の凹部の励振電極に設けた反応物質が反応する対象物質が空気中に存在することになる。そして一定の反応時間を設定することにより周波数の低下量から当該対象物質の空気中の濃度を定量的に測定することができる。
【００１７】
しかして各凹部の励振電極は直列または並列に接続しているので、適当な中心周波数と掃引幅を設定することにより、一回の掃引で全ての凹部の共振周波数を得ることができ、極めて良好な操作性を実現でき特段の熟練も要求されない。
【００１８】
なお本発明は、上記の実施の態様に限定されるものではなく、たとえば図４に示す水晶振動子の断面図のように反応物質４を凹部２側の励振電極３に対面する励振電極３に形成してもよい。
さらに空気中の対象物質だけでなく、たとえば水等の液体中の対象物質も同様に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施態様の水晶振動子の斜視図である。
【図２】本発明の一実施態様の回路接続を示す回路図で、（ａ）は直列接続（ｂ）は並列接続である。
【図３】本発明の一実施態様のスペクトラム・アナライザーの周波数応答特性を示すグラフである。
【図４】本発明の他の実施態様を示す水晶振動子の断面図である。
【符号の説明】
【００２０】
1    水晶板
2     凹部
3    励振電極
4     反応物質
5     接続電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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