(57)【要約】【課題】ＬＳＰＲを用いたガスセンサの光学配置に起因する信号変動の回避を図り、広範囲なＶＯＣ濃度を適切に計測する。【解決手段】局在表面プラズモン共鳴センサは、光透過性基板と、光透過性基板上に設けられる、局在表面プラズモン共鳴を生じさせる金属微細構造と、金属微細構造を覆う多孔質光透過性吸着材と、光透過性基板の多孔質光透過性吸着材とは異なる側に設けられる光源と、光透過性基板の異なる側に設けられる、光源からの出射光が金属微細構造により後方散乱した散乱光を受光する受光器と、を備える。【選択図】図４
2015206786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光透過性基板と、
前記光透過性基板上に設けられる、局在表面プラズモン共鳴を生じさせる金属微細構造と、
前記金属微細構造を覆う多孔質光透過性吸着材と、
前記光透過性基板の前記多孔質光透過性吸着材とは異なる側に設けられる光源と、
前記光透過性基板の前記異なる側に設けられる、前記光源からの出射光が前記金属微細構造により後方散乱した散乱光を受光する受光器と、
を備える、局在表面プラズモン共鳴センサ。
【請求項２】
前記受光器により前記散乱光の光量変化が検出されるように、前記光源の波長と、前記金属微細構造の局在表面プラズモン共鳴波長とがずれている、請求項１に記載の局在表面プラズモン共鳴センサ。
【請求項３】
前記光透過性基板の表面に対し、前記光源及び前記受光器の光軸が略垂直になるように、前記光源及び前記受光器が設けられる、請求項１又は２に記載の局在表面プラズモン共鳴センサ。
【請求項４】
前記光源及び受光器は、光軸が略平行になるように並べられて固定される、請求項１乃至３いずれか一項に記載の局在表面プラズモン共鳴センサ。
【請求項５】
前記光源に接続される第１光ファイバと、前記受光器に接続される第２光ファイバとを備える、請求項１乃至４いずれか一項に記載の局在表面プラズモン共鳴センサ。
【請求項６】
前記多孔質光透過性吸着材の前記透過性基板と異なる側に気体透過孔を有する遮光版をさらに備える、請求項１乃至５いずれか一項に記載の局在表面プラズモン共鳴センサ。
【請求項７】
前記多孔質光透過性吸着材の前記透過性基板と異なる側に気体透過孔を有する光反射板をさらに備える、請求項１乃至５いずれか一項に記載の局在表面プラズモン共鳴センサ。
【請求項８】
前記多孔質光透過性吸着材の前記透過性基板と異なる側に気体透過孔を有する光拡散板をさらに備える、請求項１乃至５いずれか一項に記載の局在表面プラズモン共鳴センサ。
【請求項９】
請求項１乃至８いずれか一項に記載の局在表面プラズモン共鳴センサを備えるガスセンサ。
【請求項１０】
局在表面プラズモン共鳴センサの製造方法であって、
光透過性基板上に、局在表面プラズモン共鳴を生じさせる金属微細構造を形成し、
前記金属微細構造を覆う多孔質光透過性吸着材を形成し、
前記光透過性基板の前記多孔質光透過性吸着材とは異なる側に光源を設け、
前記光透過性基板の前記異なる側に、前記光源からの出射光が前記金属微細構造により後方散乱した散乱光を受光する受光器を設ける、
製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、局在表面プラズモン共鳴現象を利用するセンサ、ガスセンサ及び製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
揮発性有機物（ＶＯＣ）は、光化学オキシダントと浮遊粒子状物質の主な原因であるため、工場等の固定発生源からのＶＯＣ排出及び飛散に関して、排出規制や自主的取組の促進がなされている。
【０００３】
従来、固定発生源からのＶＯＣ排出量を減少させるには、ＶＯＣ除去装置の設置が有効な手段であると考えられている。そして、このＶＯＣ除去装置においては、ＶＯＣ除去効率の向上を図るため、例えば、工場等の施設から排出されるＶＯＣ総量をモニタリングしている。このモニタリング技術として、酸化物半導体ガスセンサや、多孔質有機無機ハイブリッド膜を用いたガスセンサや、局在表面プラズモン共鳴センサなどの各種センサが研究されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０８６２６７号公報
【特許文献２】特開２００９−２１０４５５号公報
【特許文献３】特許第３５４００４０号公報
【特許文献４】特開２０１１−０８０９８３号公報
【特許文献５】特開２０１３−５３９６０号公報
【特許文献６】特開２０１０−２５６１２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、例えば特許文献１，４に開示されている技術では、ＶＯＣの吸着・濃縮過程において、ＶＯＣ濃度を広範囲に計測する適切なガスセンサは未だに実現されていない。
【０００６】
また、汎用のガスセンサでは、ガス濃度範囲が狭いため、例えば高濃度のガスに対して適切に濃度を測定することができない。この課題に対し、濃度を希釈化することで、高濃度のガスを測定可能にする手法がある（例えば特許文献２）。
【０００７】
また、可燃性ガスセンサである酸化物半導体方式のガスセンサでは、電源投入直後の動作が不安定であるとともに、高濃度の被測定ガスに曝露されると応答を停止してしまう（飽和してしまう）。
【０００８】
これに対して、多孔質体に吸着したガスの質量を水晶振動子の共振周波数の変化で計測する手法が提唱されているが（例えば特許文献４）、この手法では、大気中の塵埃によって誤動作してしまい、さらには、感度も低い。なお、多孔質体としては、平均細孔径１０〜１００ オングストローム、ＢＥＴ比表面積８００ｍ2／ｇ以上の物性を有するメソポーラスシリカを得ることができる（例えば特許文献３）。
【０００９】
また、多孔質体の吸着挙動を計測する別の手法としては、表面プラズモン共鳴（ＳＰＲ：Surface Plasmon Resonance）を用いる方法が考えられ（例えば特許文献５）、このＳＰＲは、バイオ計測で用いられる手法であり、極微量の質量変化を高感度で計測することができるものの、特殊な光学系を必要とするために小型化・低コスト化が困難である。
【００１０】
一方、ＳＰＲに対し、局在表面プラズモン共鳴（ＬＳＰＲ）を用いて多孔質体のガス吸着挙動を計測する手法が提唱されている（例えば特許文献６）。ＬＳＰＲは、ＳＰＲのような特殊な光学系を必要としないためセンサの小型化が可能である。
【００１１】
ＬＳＰＲを用いたガスセンサは、ＬＥＤ光源と半導体光検出器の間に多孔質体で被覆した金属ナノ構造基板を挿入するだけの簡単な構造によりセンサを構成することが可能である。そのため、ＬＳＰＲを用いたガスセンサは、小型化、低コスト化が容易である一方で、光源と受光器の光軸がずれると信号変動が生じ、計測精度が低下し得る。この光軸のずれは、光源と受光器が直線状に配置されるため、曲げ力に弱く、容易に光軸がずれること、すなわち透過光計測型の光学配置に起因する。また、この光軸のずれは、温度変化や機械的衝撃によっても容易に引き起こされてしまう。
【００１２】
そこで、本発明は、ＬＳＰＲを用いた局在表面プラズモン共鳴センサの光学配置に起因する信号変動の回避を図り、広範囲なＶＯＣ濃度を適切に計測することができるセンサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するため、本発明の一態様における局在表面プラズモン共鳴センサは、光透過性基板と、前記光透過性基板上に設けられる、局在表面プラズモン共鳴を生じさせる金属微細構造と、前記金属微細構造を覆う多孔質光透過性吸着材と、前記光透過性基板の前記多孔質光透過性吸着材とは異なる側に設けられる光源と、前記光透過性基板の前記異なる側に設けられる、前記光源からの出射光が前記金属微細構造により後方散乱した散乱光を受光する受光器と、を備える。
【００１４】
また、本発明の他の態様における局在表面プラズモン共鳴センサの製造方法は、光透過性基板上に、局在表面プラズモン共鳴を生じさせる金属微細構造を形成し、前記金属微細構造を覆う多孔質光透過性吸着材を形成し、前記光透過性基板の前記多孔質光透過性吸着材とは異なる側に光源を設け、前記光透過性基板の前記異なる側に、前記光源からの出射光が前記金属微細構造により後方散乱した散乱光を受光する受光器を設ける、各ステップを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】金属ナノ粒子としてのＡｕ粒子（Ａｕナノ球体）における透過率、反射率、吸収率の一例を示す図である。
【図２】図１に示すＡｕ粒子をディスク形状（ナノドット）に変更した場合の、透過率、反射率、吸収率の一例を示す図である。
【図３】ナノドットの径を大きくした場合における、透過率、反射率、吸収率の一例を示す図である。
【図４】実施形態１における局在表面プラズモン共鳴センサの構造の一例を示す図。
【図５Ａ】光源波長と、局在表面プラズモン共鳴波長との関係を説明するための図。
【図５Ｂ】ＬＥＤ発行波長特性の一例を示す図。
【図６】ガス濃度測定可能範囲の一例を示す図。
【図７】実施形態２における局在表面プラズモン共鳴センサの構造の一例を示す図。
【図８】実施形態３における局在表面プラズモン共鳴センサの構造の一例を示す図。
【図９】実施形態４における局在表面プラズモン共鳴センサの構造の一例を示す図。
【図１０】実施形態５における局在表面プラズモン共鳴センサの構造の一例を示す図。
【図１１】実施形態６における局在表面プラズモン共鳴センサの構造の一例を示す図。
【図１２】実施形態７における局在表面プラズモン共鳴センサの構造の一例を示す図。
【図１３】実施形態８における局在表面プラズモン共鳴センサの構造の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
まず、本発明における着想について説明する。ＬＳＰＲは、その共鳴波長において光吸収が生じ、共鳴波長から外れた波長の光は９０％以上が透過する。一方で、数％程度の光量が散乱する。発明者等は、この光散乱が、基板表面で発生するもの以外に、金属微細構造（例えば、金属ナノ粒子を含む構造）により生じるものがあることを実験的に確かめた。
【００１７】
金属ナノ粒子として一般的に用いられるＡｕ粒子の透過率、反射率、吸収率について説明する。図１は、Ａｕ粒子（Ａｕナノ球体）における透過率、反射率、吸収率の一例を示す図である。図１に示すＡｕ粒子の直径は、１００ｎｍである。図１に示すように、一般に用いられているＡｕ粒子（Ａｕナノ球体）においては、最大でも数％程度の光しか散乱反射されない。
【００１８】
図２は、図１に示すＡｕ粒子をディスク形状（ナノドット）に変更した場合の、透過率、反射率、吸収率の一例を示す図である。図２に示すナノドットの直径は、１００ｎｍであり、高さは、５０ｎｍである。図２に示すように、光の散乱反射率は、６００ｎｍ弱の波長において、図１に示す散乱反射率と比べて最大で１０％程度大きくなる。
【００１９】
図３は、ナノドットの径を大きくした場合における、透過率、反射率、吸収率の一例を示す図である。図３に示すナノドットの直径は、２８０ｎｍであり、高さは、５０ｎｍである。図３に示すように、近赤外領域の一部（９００ｎｍ付近）において、光の散乱反射が増加し、最大で８０％程度の反射光が得られるようになることを発明者等は見出した。
【００２０】
さらに、ナノドットのサイズが大きくなっても、所定のルールに従えば、ＬＳＰＲの抗力を失うことはない。ここで、所定のルールは、以下に示すとおりである。
・例えば、ナノドットの高さが４０ｎｍ〜７０ｎｍ程度である
・例えば、ナノドットの配置間隔がナノドット径の２倍程度である
【００２１】
上記に示すルールによれば、所定のルールは、実験に用いる条件としては厳しいものではない。また、ナノドットのサイズを大きくすることは、光反射の面積を大きくすることを意味しない。ナノドットのサイズを大きくした場合には、ドット径に比例してナノドットの間隔を大きくすればよい。
【００２２】
したがって、反射体、すなわちナノ粒子の投影面積比が変化しなくても、ナノドットのサイズを大きくすると、散乱反射光が増大する。なお、この散乱反射光の増加は、無限に続くものではなく、ナノドットのサイズがある値に達すると、反射率は８０％程度に収束することが発明者の実験により分かった。
【００２３】
以上のとおり、金属微細構造により生じる散乱光の光量変化を受光器で検出することができれば、従来の透過光計測型の光学配置に起因する信号変動を回避することができるのではないかという考えが、本発明の着想である。
【００２４】
なお、金属ナノ粒子で生じる散乱光の光量変化を適切に検出するためには、金属ナノ粒子で生じるＬＳＰＲ特性が急峻であるとともに、基板と大気との間で生じる界面反射を低減するとよい。
【００２５】
ＬＳＰＲ特性を急峻にするためには、例えばリソグラフィ技術やナノインプリント技術を活用するとよい。リソグラフィ技術としては、例えばフォトリソグラフィ、電子線リソグラフィ、ソフトリソグラフィ、ナノインプリントリソグラフィがある。一般的に、ＬＳＰＲを生じる金属ナノ粒子を製作するにはコロイド分散が用いられる。しかし、コロイド分散の方法では、粒子径および粒子間隔が不均一になるため、ＬＳＰＲ特性は急峻にはならない。このコロイド分散に対して、リソグラフィ技術やナノインプリント技術を用いることで、金属ナノ粒子の粒子径および粒子間隔を均一にすることが可能となる。この結果、金属ナノ粒子により生じる散乱光の光量変化を検出するための急峻なＬＳＰＲ特性を得ることができる。
【００２６】
[実施形態１]
図４は、実施形態１における局在表面プラズモン共鳴センサ（以下、単にセンサとも称する。）の構造の一例を示す図である。図４に示すセンサは、光透過性基板１上に形成された金属微細構造２を、多孔質光透過性吸着材３で覆う。この多孔質光透過性吸着材３を介して検出対象物（以下、ガスを例にして説明する。）４が吸着すると、透過光５に対して局在表面プラズモン共鳴（ＬＳＰＲ）が誘起され、ＬＳＰＲを用いて多孔質光透過性吸着材３のガス吸着挙動を計測することができる。この多孔質光透過性吸着材３のガス吸着挙動により、広範囲のガス濃度を計測することが可能となる。本実施形態（後述する各実施形態を含む）におけるセンサは、例えば１０，０００ｐｐｍ程度までのガス濃度を計測することが可能である。
【００２７】
次に、各部について説明する。光透過性基板１は、例えば透明ガラス製（石英ガラスなど）、透明プラスチック製とすることができる。
【００２８】
金属微細構造２は、例えば、金ナノドット（Ａｕナノドット）等のパターン要素を複数等間隔で並べたナノパターン構造物とすることができる。パターン要素は、三角形や四角形などの多角形でもよいし、球形またはこれに準ずる形状の金属ナノ粒子でもよい。金属としては、例えば白金、金、銀、銅、アルミニウム及びこれらの複合金属の非光透過性物質を採用できる。さらに、金属微細構造と基板の間にクロム薄膜やチタン薄膜ならびにこれらの酸化物薄膜等の密着層を介在させていてもかまわない。
【００２９】
金属微細構造２において、誘電体膜は、例えば膜厚１ｎｍ〜２００ｎｍ、金属は、例えば膜厚５ｎｍ〜２００ｎｍ、間隔１０ｎｍ〜２μｍとすることができる。ドットは、例えば直径２８０ｎｍ、高さ５０ｎｍのドットである。ドットの高さは、４０〜７０ｎｍの範囲が好適である。
【００３０】
多孔質光透過性吸着材３は、例えばメソポーラス材料、マクロポーラス材料、複合メソ／マクロポーラス材料を適用できる。メソポーラス材料については、例えば２〜５０ｎｍの平均孔径を有し、ラメラ、ヘキサゴナル、キュービックなどの規則正しい構造を持つ。メソポーラス材料を含め多孔質光透過性吸着材３の平均孔径は、例えば０．５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲とすることができる。
【００３１】
またその材料は、例えばポリマー、金属、シリカ材料、粘土、セルロース、シリカゲル、カーボンナノチューブ、セラミック、ゼオライト、およびそれらの組み合わせから選択される材料とすることができる。
【００３２】
また前記の多孔質体は、多孔性配位高分子（ＰＣＰ）や金属有機構造体（ＭＯＦ）と呼ばれる多孔性化合物を用いてもかまわない。
【００３３】
またその膜厚は、例えば５００ｎｍ〜２μｍとすることができるが、これに限定されず、ＶＯＣ等のガス４とメソポーラスシリカ等の多孔質光透過性吸着材３とが反応して局在表面プラズモン共鳴が生じる膜厚であれば良い。
【００３４】
例えば、メソ構造を有するシリカ薄膜であるメソポーラスシリカは、透明であることから、光センサ、光導波路など新規光機能性材料として期待されており、本実施形態では、このメソポーラスシリカなどの光透過性多孔質薄膜をセンサ基板表面に設けることで、低濃度のガス４の捕捉を可能にし、且つコーティングによる金ナノパターン２の保護を図る。よって、ＶＯＣ高感度検出に有利な長寿命のＶＯＣセンサを実現している。
【００３５】
また、図４に示すセンサにおいて、光源１０及び受光器１２は、光透過性基板１の多孔質光透過性吸着材３側とは異なる側に設けられる。この構造は、光源１０から出射した光６が金属微細構造２（例えば金属ナノ粒子）により後方散乱（ミー散乱）し、その散乱光７を受光器１２が受光するためである。ミー散乱とは、粒子の大きさが波長と同程度の場合（大きさが例えば波長の１／１０より大きい場合）の散乱をいう。これにより、センサの構造について、直線状に光学配置しなくてもよくなるため、曲げ力に弱い光学配置による信号変動を回避することができるようになる。
【００３６】
また、従来のＬＳＰＲ計測で用いていた透過光計測型の光学配置においては、光源−ナノ構造基板−受光器が光軸方向に配置される結果、長手の構造とせざるを得なかった。これに対して、本実施形態では、光源１０及び受光器１２を、光軸が平行になるように並べて固定し、光源１０及び受光器１２を一体的に固定した塊であるブロック層１４を形成することで、小型化を実現している。本実施形態におけるセンサは、例えば３×４×２ｍｍ程度で実現することができる。ブロック層１４は、例えばエポキシ樹脂で形成されるが、その他の樹脂や金属、ガラスなどの無機物で形成されてもよい。ただし、金属でブロック層１４を形成する場合は、配線が短絡しないように絶縁処理が施される。  さらに、前述のとおり、従来の透過光計測型の光学配置は機械的衝撃や温度変化によって光軸のずれが生じる結果、センサの信号が不安定になることがあった。これに対して、本実施形態ではブロック層１４を設けることで光軸のずれが生じにくい構造となっており、この結果、安定した測定結果が得られるようになる。
【００３７】
また、従来のＬＳＰＲセンサでは、高価な分光器と白色光源（ハロゲン光源）を必要とする。これに対して、本実施形態のセンサ構造においては、光源１０に安価なＬＥＤを用いるとともに、受光器１２にも安価なシリコンフォトトランジスタを適用することができる。その結果、大幅なコストダウンが可能となる。
【００３８】
さらに、前述のとおり、本実施形態のセンサは小型化することができるので、必要となる光透過性基板１の面積が小さくなり、さらなるコストダウンを図ることができる。
【００３９】
次に、本実施形態では、受光器１２により散乱光の変化が適切に検出されるようにするため、光源１０の波長と、金属微細構造２（例えば金属ナノ粒子）の局在表面プラズモン共鳴波長とがずれている。つまり、本実施形態では、光源１０及び／又は受光器１２の波長帯域を狭くするとともに、その波長を金属ナノ粒子で生じるＬＳＰＲ波長から少しだけずらすとよい。
【００４０】
図５Ａは、光源波長と、局在表面プラズモン共鳴波長との関係を説明するための図である。図５Ｂは、ＬＥＤ発光波長特性の一例を示す図である。図５Ａに示す例では、局在表面プラズモン共鳴波長よりもＬＥＤ発光波長が長い場合の例を示す。
【００４１】
本実施形態では、図５Ａに示すように、ＬＥＤの発光波長（図５Ｂ参照）が、局在表面プラズモン共鳴波長より長ければよい。また、ＬＥＤの発光波長は、局在表面プラズモン共鳴波長より短くてもよい。つまり、ＬＥＤの発光波長は、局在表面プラズモン共鳴波長の両側のスロープのいずれかに位置していればよい。
【００４２】
なお、ＬＥＤ発光波長は、局在表面プラズモン共鳴波長のスロープ部分の中央に位置しなくてもよい。また、このスロープに関しては、金属ナノパターンの大きさ、間隔、高さの組み合わせによって傾きを変更することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、光透過性基板１の表面に対し、光源１０及び受光器１２の光軸が略垂直になるように、光源１０及び受光器１２が設けられる。これは、基板界面で生じる反射光の影響を低減するためである。本実施形態では、光透過性基板１の表面に対してできるだけ垂直入射および垂直出射するように、センサの各要素を光学配置することで、基板表面の反射率を低減し、相対的に金属ナノ粒子で生じる散乱光の光量を増加させることができる。
【００４４】
次に、本実施形態におけるガス濃度の測定可能範囲について説明する。図６は、ガス濃度測定可能範囲の一例を示す図である。図６に示す例では、トルエン換算により各方式でどの範囲までガス濃度を測定することができるかを示す。
【００４５】
図６に示す、本実施形態によるＬＰＳＲを用いたセンサの測定可能範囲は、酸化物半導体を用いるセンサや、接触燃焼式のセンサなどの他の方式のセンサと比べて広範囲であることが分かる。さらに、本実施形態によるセンサは、前述のとおり、簡単な光学系により構成することができる。
【００４６】
以上、実施形態１における局在表面プラズモン共鳴センサでは、ミー散乱及びＬＳＰＲを用いることにより、反射型の光学配置を実現することができるため、光学配置に起因する信号変動を回避しやすくすることが可能となる。また、実施形態１における局在表面プラズモン共鳴センサでは、前述のとおり、例えば金属ナノ粒子で生じる、ミー散乱及びＬＳＰＲ現象の変化を簡易な構成で効果的に検出することが可能となる。さらに、実施形態１における局在表面プラズモン共鳴センサを含むガスセンサは、前述のとおり、ガス濃度の測定範囲を広範囲にすることができる。
【００４７】
［実施形態２］
次に、実施形態２における局在表面プラズモン共鳴センサについて説明する。実施形態２における局在表面プラズモン共鳴センサは、実施形態１において説明したセンサに対して、気体透過孔を有する遮光板を、多孔質光透過性吸着材３の上に設ける。
【００４８】
図７は、実施形態２における局在表面プラズモン共鳴センサの構造の一例を示す図である。図７に示す構成において、図４に示す符号と同じ符号の構成は、図４に示す構成と同じであるため、その説明を省略する。
【００４９】
図７に示す遮光板２０は、気体透過孔２１を有する。遮光板２０は、多孔質光透過性吸着材３の上に設けることで、外光８の影響を受けないようにしつつも、ガス４を気体透過孔２１により透過させることができる。
【００５０】
［実施形態３］
次に、実施形態３における局在表面プラズモン共鳴センサについて説明する。実施形態３における局在表面プラズモン共鳴センサは、実施形態１において説明したセンサに対して、気体透過孔を有する光反射板を、多孔質光透過性吸着材３の上に設ける。
【００５１】
図８は、実施形態３における局在表面プラズモン共鳴センサの構造の一例を示す図である。図８に示す構成において、図４に示す符号と同じ符号の構成は、図４に示す構成と同じであるため、その説明を省略する。
【００５２】
図８に示す反射板２２は、気体透過孔２１を有する。反射板２０は、多孔質光透過性吸着材３の上に設けることで、外光８の影響を受けないようにしつつも、ガス４を気体透過孔２１により透過させることができる。
【００５３】
［実施形態４］
次に、実施形態４における局在表面プラズモン共鳴センサについて説明する。実施形態４における局在表面プラズモン共鳴センサは、実施形態１において説明したセンサに対して、気体透過孔を有する光拡散板を、多孔質光透過性吸着材３の上に設ける。
【００５４】
図９は、実施形態４における局在表面プラズモン共鳴センサの構造の一例を示す図である。図９に示す構成において、図４に示す符号と同じ符号の構成は、図４に示す構成と同じであるため、その説明を省略する。
【００５５】
図９に示す拡散板２４は、気体透過孔２１を有する。光拡散板２４は、多孔質光透過性吸着材３の上に設けることで、外光８の影響を受けないようにしつつも、ガス４を気体透過孔２１により透過させることができる。
【００５６】
［実施形態５］
次に、実施形態５における局在表面プラズモン共鳴センサについて説明する。実施形態５における局在表面プラズモン共鳴センサは、実施形態１において説明したセンサと比べて、光源１０及び受光器１２が、それぞれ光ファイバに接続されている。
【００５７】
図１０は、実施形態５における局在表面プラズモン共鳴センサの構造の一例を示す図である。図１０に示す構成において、図４に示す符号と同じ符号の構成は、図４に示す構成と同じであるため、その説明を省略する。
【００５８】
図１０に示す光ファイバ３０について、一方の端面は光源１０に接続され、他方の端面は、光源１０からの出射された光６が光透過性基板１に入射されるように配置される。光ファイバ３２について、一方の端面は受光器１２に接続され、他方の端面は、散乱光７が入射されるように配置される。
【００５９】
また、光ファイバ３０、３２は、同一光軸方向に略平行に並べてブロック層１４により固定されることが望ましい。これは、光透過性基板１の表面に対してできるだけ垂直入射および垂直出射するように、センサの各要素を光学配置することで、基板表面の反射率を低減し、相対的に金属ナノ粒子で生じる散乱光の光量を増加させることができるからである。
【００６０】
［実施形態６］
次に、実施形態６における局在表面プラズモン共鳴センサについて説明する。実施形態６における局在表面プラズモン共鳴センサは、実施形態５において説明したセンサに対して、気体透過孔を有する遮光板を、多孔質光透過性吸着材３の上に設ける。
【００６１】
図１１は、実施形態６における局在表面プラズモン共鳴センサの構造の一例を示す図である。図１１に示す構成において、図１０に示す符号と同じ符号の構成は、図１０に示す構成と同じであるため、その説明を省略する。
【００６２】
図１１に示す遮光板２０は、気体透過孔２１を有する。遮光板２０は、多孔質光透過性吸着材３の上に設けることで、外光８の影響を受けないようにしつつも、ガス４を気体透過孔２１により透過させることができる。
【００６３】
［実施形態７］
次に、実施形態７における局在表面プラズモン共鳴センサについて説明する。実施形態７における局在表面プラズモン共鳴センサは、実施形態５において説明したセンサに対して、気体透過孔を有する光反射板を、多孔質光透過性吸着材３の上に設ける。
【００６４】
図１２は、実施形態７における局在表面プラズモン共鳴センサの構造の一例を示す図である。図１２に示す構成において、図１０に示す符号と同じ符号の構成は、図１０に示す構成と同じであるため、その説明を省略する。
【００６５】
図１２に示す反射板２２は、気体透過孔２１を有する。光反射板２０は、多孔質光透過性吸着材３の上に設けることで、外光８の影響を受けないようにしつつも、ガス４を気体透過孔２１により透過させることができる。
【００６６】
［実施形態８］
次に、実施形態８における局在表面プラズモン共鳴センサについて説明する。実施形態８における局在表面プラズモン共鳴センサは、実施形態５において説明したセンサに対して、気体透過孔を有する光拡散板を、多孔質光透過性吸着材３の上に設ける。
【００６７】
図１３は、実施形態８における局在表面プラズモン共鳴センサの構造の一例を示す図である。図１３に示す構成において、図１０に示す符号と同じ符号の構成は、図１０に示す構成と同じであるため、その説明を省略する。
【００６８】
図１３に示す拡散板２４は、気体透過孔２１を有する。光拡散板２４は、多孔質光透過性吸着材３の上に設けることで、外光８の影響を受けないようにしつつも、ガス４を気体透過孔２１により透過させることができる。
【００６９】
以上、実施形態１〜８における各センサは、工業用のガスセンサに適用することができ、ＶＯＣ処理装置を安定的に運転することが可能になる。また、実施形態１〜４における各センサは、環境発電、無線伝送の環境モニタや、携帯機器に搭載した健康モニタ（例えば口臭モニタ）に好適に適用することが可能である。また、実施形態５〜９における各センサは、自動車排気ガスモニタなどの高温ガスのモニタに好適に適用することが可能である。
【００７０】
以上、図面を参照して本発明の各実施形態を説明した。ただし、前述した各実施形態は、あくまでも例示であり、上記に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。即ち、本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。また、前述の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号を付して表している。図面は模式的なものであり、必ずしも実際の寸法や比率等とは一致しない。図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることがある。
【符号の説明】
【００７１】
１  光透過性基板
２  金属微細構造
３  多孔質光透過性吸着材
４  検出対象物
５  透過光
６  光
７  散乱光
１０  光源
１２  受光器
２０  遮光板
２２  光反射板
２４  光拡散版
３０、３２  光ファイバ
【図４】
2015206786.tif 000003
【図５Ａ】
2015206786.tif 000004
【図５Ｂ】
2015206786.tif 000005
【図７】
2015206786.tif 000006
【図８】
2015206786.tif 000007
【図９】
2015206786.tif 000008
【図１０】
2015206786.tif 000009
【図１１】
2015206786.tif 000010
【図１２】
2015206786.tif 000011
【図１３】
2015206786.tif 000012
【図１】
2015206786.tif 000013
【図２】
2015206786.tif 000014
【図３】
2015206786.tif 000015
【図６】
2015206786.tif 000016