(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ノナナールガスの検出に用いられるセンサであって、
基板上に２つの金属電極が形成されており、
該２つの金属電極が形成されている基板上に構造体が形成されており、
該構造体は、ナノ粒子の集合体の表面に、酸化スズのナノ結晶が存在し、
該ナノ粒子の集合体は、酸化スズのナノ粒子及び貴金属のナノ粒子を含み、
前記酸化スズのナノ結晶がシート状結晶であることを特徴とするセンサ。
【請求項２】
前記貴金属は、白金、パラジウム及び金からなる群より選択される一種以上であることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記金属電極が白金電極であることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記金属電極が櫛歯状電極であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のセンサ。
【請求項５】
ノナナールガスの検出に用いられる構造体であって、
ナノ粒子の集合体の表面に、酸化スズのナノ結晶が存在し、
該ナノ粒子の集合体は、酸化スズのナノ粒子及び貴金属のナノ粒子を含み、
前記酸化スズのナノ結晶がシート状結晶であることを特徴とする構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ノナナールガスの検出に用いられるセンサ及び構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
肺がん患者の呼気は、ｐｐｂレベルの量のノナナールを含む。このため、呼気中のノナナールを検知するセンサにより、肺がんを早期に発見することが期待されている。
【０００３】
一方、特許文献１には、基板と、基板の表面に設置された酸化スズのナノ結晶を有する表面処理された材料を有するセンサ用の電極が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−６０４６１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、ノナナールに対する検出感度をさらに向上させることが望まれている。
【０００６】
本発明の一態様は、上記従来技術が有する問題に鑑み、ノナナールに対する検出感度に優れるセンサ及び構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、ノナナールガスの検出に用いられるセンサであって、基板上に２つの金属電極が形成されており、該２つの金属電極が形成されている基板上に構造体が形成されており、該構造体は、ナノ粒子の集合体の表面に、酸化スズのナノ結晶が存在し、該ナノ粒子の集合体は、酸化スズのナノ粒子及び貴金属のナノ粒子を含み、前記酸化スズのナノ結晶がシート状結晶である。
【０００８】
本発明の一態様は、ノナナールガスの検出に用いられる構造体であって、ナノ粒子の集合体の表面に、酸化スズのナノ結晶が存在し、該ナノ粒子の集合体は、酸化スズのナノ粒子及び貴金属のナノ粒子を含み、前記酸化スズのナノ結晶がシート状結晶である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様によれば、ノナナールに対する検出感度に優れるセンサ及び構造体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】センサの一例を示す断面図である。
【図２】シリコン基板上に形成された櫛歯状の白金電極を示す図である。
【図３】実施例１のセンサの断面の高分解能透過型電子顕微鏡像である。
【図４】図３のａ及びｂにおける高速フーリエ変換パワースペクトルである。
【図５】実施例１のセンサの断面の高角散乱環状暗視野走査透過型電子顕微鏡像である。
【図６】図５のエネルギー分散型Ｘ線分析によるスズの元素マッピングである。
【図７】図５のエネルギー分散型Ｘ線分析による酸素の元素マッピングである。
【図８】図５のエネルギー分散型Ｘ線分析によるパラジウムの元素マッピングである。
【図９】図５のエネルギー分散型Ｘ線分析スペクトルである。
【図１０】図５のａ及びｂにおけるスズの電子エネルギー損失分光法スペクトルである。
【図１１】酸素及びスズの電子エネルギー損失分光法スペクトルである。
【図１２】実施例２のセンサの表面の走査型顕微鏡像である。
【図１３】実施例１のセンサの特性の評価結果を示す図である。
【図１４】実施例３のセンサの特性の評価結果を示す図である。
【図１５】実施例１、３のセンサの評価用ガス中のノナナールの濃度とＲａ／Ｒｇの関係を示す図である。
【図１６】実施例１、３のセンサの評価用ガス中のノナナールの濃度とＲａ及びＲｇの関係を示す図である。
【図１７】実施例２のセンサの特性の評価結果を示す図である。
【図１８】実施例４のセンサの特性の評価結果を示す図である。
【図１９】実施例２、４のセンサの評価用ガス中のノナナールの濃度とＲａ／Ｒｇの関係を示す図である。
【図２０】実施例２、４のセンサの評価用ガス中のノナナールの濃度とＲａ及びＲｇの関係を示す図である。
【図２１】比較例１のセンサの特性の評価結果を示す図である。
【図２２】比較例２のセンサの特性の評価結果を示す図である。
【図２３】比較例１、２のセンサの評価用ガス中のノナナールの濃度とＲａ／Ｒｇの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。
【００１２】
図１に、センサの一例を示す。
【００１３】
センサ１００は、基板１１０上に金属電極１２０Ａ及び１２０Ｂが形成されており、金属電極１２０Ａ及び１２０Ｂが形成されている基板１１０上に構造体１３０が形成されている。ここで、構造体１３０は、ナノ粒子の集合体１３０ａの表面に、酸化スズのナノ結晶１３０ｂが存在する。また、ナノ粒子の集合体１３０ａは、酸化スズのナノ粒子１３１ａ及び貴金属のナノ粒子１３２ａを含む。このため、雰囲気ガス中のノナナールの濃度が変化すると、２つの金属電極間の抵抗が変化する。その結果、ノナナールに対する検出感度、特に、高濃度域における検出感度を向上させることができる。
【００１４】
ナノ粒子の集合体１３０ａの表面、即ち、ナノ粒子の集合体１３０ａを構成するナノ粒子の表面に、酸化スズのナノ結晶１３０ｂを成長させることにより、ナノ粒子の集合体１３０ａの表面に、酸化スズのナノ結晶１３０ｂが形成される。このとき、酸化スズのナノ結晶１３０ｂは、ナノ粒子の集合体１３０ａを構成する複数のナノ粒子の間を結合するように存在する。
【００１５】
なお、金属電極１２０Ａ及び１２０Ｂの間の抵抗は、ナノ粒子の材料及び接合状態の影響を受ける。
【００１６】
酸化スズのナノ粒子１３１ａは、通常、球状粒子である。
【００１７】
酸化スズのナノ粒子１３１ａの平均粒径は、通常、１〜１００ｎｍである。
【００１８】
なお、酸化スズのナノ粒子１３１ａの平均粒径は、透過型電子顕微鏡像又は走査型電子顕微鏡像から求めることができる。
【００１９】
酸化スズのナノ粒子１３１ａを構成する材料としては、二酸化スズ（ＳｎＯ２）、一酸化スズ（ＳｎＯ）等が挙げられる。
【００２０】
酸化スズのナノ粒子１３１ａは、結晶及びアモルファスのいずれであってもよい。
【００２１】
貴金属のナノ粒子１３２ａは、通常、球状粒子である。
【００２２】
貴金属のナノ粒子１３２ａの平均粒径は、通常、２〜４ｎｍである。
【００２３】
なお、貴金属のナノ粒子１３２ａの平均粒径は、透過型電子顕微鏡像又は走査型電子顕微鏡像から求めることができる。
【００２４】
貴金属のナノ粒子１３２ａを構成する材料としては、特に限定されないが、白金、パラジウム、金等が挙げられ、二種以上併用してもよい。
【００２５】
酸化スズのナノ粒子１３１ａに対する貴金属のナノ粒子１３２ａの質量比は、通常、０．００１〜０．１であり、０．０１〜０．０５であることが好ましい。
【００２６】
ナノ粒子の集合体１３０ａとしては、特に限定されないが、膜、複合粒子、ファイバー状粒子、粒子成型体等が挙げられる。
【００２７】
ナノ粒子の集合体１３０ａとしての膜の形成方法としては、特に限定されないが、印刷法等が挙げられる。
【００２８】
酸化スズのナノ結晶１３０ｂは、通常、シート状結晶である。
【００２９】
酸化スズのナノ結晶１３０ｂの平均長さは、通常、１〜１０００ｎｍである。
【００３０】
なお、酸化スズのナノ結晶１３０ｂの平均長さは、透過型電子顕微鏡像又は走査型電子顕微鏡像から求めることができる。
【００３１】
酸化スズのナノ結晶１３０ｂを成長させる方法としては、特に限定されないが、溶液中で酸化スズのナノ結晶１３０ｂを成長させる液相法、ガス等を原料として酸化スズのナノ結晶１３０ｂを成長させる気相法、高温で酸化スズのナノ結晶１３０ｂを成長させる固相法等が挙げられる。
【００３２】
構造体１３０は、酸化スズのナノ粒子１３１ａと酸化スズのナノ結晶１３０ｂ及び貴金属のナノ粒子１３２ａを混合した後、焼成することにより製造してもよい。
【００３３】
金属電極１２０Ａ及び１２０Ｂを構成する金属としては、特に限定されないが、白金等が挙げられる。
【００３４】
金属電極１２０Ａ及び１２０Ｂの形状としては、特に限定されないが、櫛歯状等が挙げられる。
【００３５】
構造体１３０は、各種ガスセンサ、バイオセンサ、溶液センサ、ＤＮＡセンサ、医療用センサ、環境センサ、色素増感型太陽電池、電池用電極材料、フィルター、触媒等に適用することができる。
【実施例】
【００３６】
［実施例１］
シリコン基板を熱処理することにより、シリコン基板の表面に酸化ケイ素の膜を形成した。酸化ケイ素の膜は、厚さが約１μｍであった。次に、酸化ケイ素の膜上に、ＬａＡｌＯ３の膜を形成した。ＬａＡｌＯ３膜は、厚さが約数十ｎｍであった。さらに、ＬａＡｌＯ３の膜上に、２つの櫛歯状の白金電極を形成した。このとき、２つの櫛歯状の白金電極は、櫛歯部分が交互に並ぶように配置した（図２参照）。なお、図中、単位はｍｍである。また、櫛歯状の白金電極は、櫛歯部分の幅が１０μｍ、隣接する櫛歯部分の間のギャップが１０μｍであり、２００本の櫛歯部分が形成されている。さらに、櫛歯状の白金電極は、厚さが約３００ｎｍである。
【００３７】
酸化スズのナノ粒子と、貴金属のナノ粒子を含むコロイド溶液を混合して撹拌した後、乾燥させた。ここで、酸化スズのナノ粒子は、球状であり、平均粒径が３０ｎｍであった。また、貴金属のナノ粒子は、白金のナノ粒子、パラジウムのナノ粒子及び金のナノ粒子からなり、球状であり、平均粒径が３ｎｍであった。また、酸化スズのナノ粒子、白金のナノ粒子、パラジウムのナノ粒子、金のナノ粒子の質量比を９７：１：１：１とした。次に、４００℃で２時間加熱した後、エチルセルロースと混合し、ペーストを得た。
【００３８】
ディスペンサーを用いて、櫛歯状の白金電極上にペーストを複数回塗布した後、８０℃で２時間乾燥させた。次に、５００℃で２時間加熱した後、自然放冷し、ナノ粒子膜を形成した。このとき、室温から５００℃まで２．５時間で昇温した。
【００３９】
低圧水銀ランプＰＬ１６−１１０（セン特殊光源社製）を用いて、シリコン基板のナノ粒子膜が形成されている側の面を２０分間露光処理した。このとき、露光処理における主となる光の波長は、１８４．９ｎｍ及び２５３．７ｎｍであった。次に、９０℃の５ｍｍｏｌ／Ｌのフッ化スズ水溶液中にナノ粒子膜が形成されたシリコン基板を２０分間浸漬し、酸化スズのナノ結晶を成長させた後、２５０℃で加熱して、センサを得た。酸化スズのナノ結晶は、シート状であり、平均長さが２０ｎｍであった。
【００４０】
図３に、センサの断面の高分解能透過型電子顕微鏡像を示す。
【００４１】
図４に、図３のａ及びｂにおける高速フーリエ変換（ＦＦＴ）パワースペクトルを示す。
【００４２】
ａにおけるＦＦＴパワースペクトルから、面間隔が０．２８ｎｍ、０．２７ｎｍ、０．１７ｎｍに対応するスポットが観察された。
【００４３】
ｂにおけるＦＦＴパワースペクトルから、面間隔が０．１７ｎｍに対応するスポットが観察された。
【００４４】
ここで、０．２８ｎｍ及び０．２７ｎｍの面間隔は、二酸化スズ（ＳｎＯ２）の（１０１）面の面間隔０．２６ｎｍと同程度であった。
【００４５】
また、０．１７ｎｍの面間隔は、二酸化スズ（ＳｎＯ２）の（２１１）面の面間隔０．１７ｎｍと同程度であった。
【００４６】
以上のことから、ａ及びｂは、二酸化スズ（ＳｎＯ２）であると推測される。
【００４７】
図５に、センサの断面の高角散乱環状暗視野走査透過型電子顕微鏡像（ＳＴＥＭ−ＨＡＡＤＦ像）を示す。
【００４８】
図６、図７、図８及び図９に、それぞれ図５のエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）によるスズ、酸素及びパラジウムの元素マッピング並びに図５のＥＤＳスペクトルを示す。
【００４９】
図６から、ａ及びｂは、スズが検出されていることがわかる。
【００５０】
図７から、ａ及びｂは、酸素が検出されていることがわかる。
【００５１】
図８から、ａ及びｂは、パラジウムは検出されていないことがわかる。
【００５２】
図９から、スズ、酸素、パラジウム、白金、金、シリコン及び炭素が検出されていることがわかる。このとき、スズ、酸素及びパラジウムの原子組成百分率は、それぞれ２９．５９ａｔ％、６９．９５ａｔ％及び０．４６ａｔ％であった。また、スズと酸素の原子組成比は、１：２．３であることから、二酸化スズ（ＳｎＯ２）が存在すると推測される。
【００５３】
図１０に、図５のａ及びｂにおけるスズの電子エネルギー損失分光法（ＥＥＬＳ）スペクトルを示す。
【００５４】
比較として、図１１に、酸素及びスズのＥＥＬＳスペクトルを示す（Transmission Electron Energy Loss Spectrometry in Materials Science and The EELS Atlas, Second Edition 2004 Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA参照）。
【００５５】
図１０から、ａは、酸化スズのシート状結晶由来の特徴的なＥＥＬＳスペクトルであることがわかる。また、ｂは、酸化スズの球状粒子由来の特徴的なＥＥＬＳスペクトルであることがわかる。
【００５６】
［実施例２］
９０℃の５ｍｍｏｌ／Ｌのフッ化スズ水溶液中にナノ粒子膜が形成されたシリコン基板を６時間浸漬した以外は、実施例１と同様にして、センサを得た。酸化スズのナノ結晶は、シート状であり、平均長さが１００ｎｍであった。
【００５７】
図１２に、センサの表面の走査型顕微鏡像を示す。
【００５８】
図１２から、ナノ粒子膜の表面に、酸化スズのシート状のナノ結晶が存在していることがわかる。また、酸化スズのシート状のナノ結晶は、ナノ粒子膜の表面の複数の酸化スズのナノ粒子を連結するように存在していることがわかる。
【００５９】
［実施例３］
９０℃の５ｍｍｏｌ／Ｌのフッ化スズ水溶液中にナノ粒子膜が形成されたシリコン基板を２０分間浸漬した後、３００℃で加熱した以外は、実施例１と同様にして、センサを得た。酸化スズのナノ結晶は、シート状であり、平均長さが２０ｎｍであった。
【００６０】
［実施例４］
９０℃の５ｍｍｏｌ／Ｌのフッ化スズ水溶液中にナノ粒子膜が形成されたシリコン基板を６時間浸漬した後、３００℃で加熱した以外は、実施例１と同様にして、センサを得た。酸化スズのナノ結晶は、シート状であり、平均長さが１００ｎｍであった。
【００６１】
［比較例１］
ナノ粒子膜を形成しなかった以外は、実施例２と同様にして、センサを得た。酸化スズのナノ結晶は、シート状であり、平均長さが２０ｎｍであった。
【００６２】
［比較例２］
ナノ粒子膜を形成しなかった以外は、実施例４と同様にして、センサを得た。酸化スズのナノ結晶は、シート状であり、平均長さが１００ｎｍであった。
【００６３】
［実施例１のセンサの特性］
実施例１のセンサの２つの櫛歯状の白金電極間の抵抗を２５０℃で評価した。具体的には、０〜１８０秒までの間、空気を流し、１８０〜３００秒までの間、ノナナールを含む評価用ガスを流し、３００〜６００秒までの間、空気を流した。このとき、評価用ガス中のノナナールの濃度を、０．０５５ｐｐｍ、０．１８ｐｐｍ、１ｐｐｍ又は９．５ｐｐｍとした。また、１８０秒における抵抗をＲａ、３００秒における抵抗をＲｇ、６００秒における抵抗をＲ６００とした。
【００６４】
図１３に、センサの特性の評価結果を示す。
【００６５】
図１３から、評価用ガス中のノナナールの濃度がいずれの場合においても、抵抗は、１８０秒を境に、大きく減少した後、次第に減少量が低下することがわかる。また、評価用ガス中のノナナールの濃度の増大に伴い、Ｒｇが低下することがわかる。さらに、評価用ガス中のノナナールの濃度がいずれの場合においても、抵抗は、３００秒を境に、大きく増大した後、次第に増大量が減少することがわかる。また、評価用ガス中のノナナールの濃度の増大に伴い、Ｒ６００が減少することがわかる。
【００６６】
［実施例３のセンサの特性］
センサの特性を評価する際の温度を３００℃に変更した以外は、実施例１のセンサと同様にして、実施例３のセンサの特性を評価した。
【００６７】
図１４に、センサの特性の評価結果を示す。
【００６８】
図１４から、評価用ガス中のノナナールの濃度がいずれの場合においても、抵抗は、１８０秒を境に、大きく減少した後、次第に減少量が低下することがわかる。また、評価用ガス中のノナナールの濃度の増大に伴い、Ｒｇが低下することがわかる。さらに、評価用ガス中のノナナールの濃度がいずれの場合においても、抵抗は、３００秒を境に、大きく増大した後、次第に増大量が減少することがわかる。また、評価用ガス中のノナナールの濃度の増大に伴い、Ｒ６００が減少することがわかる。
【００６９】
図１５に、実施例１、３のセンサの評価用ガス中のノナナールの濃度とＲａ／Ｒｇの関係を示す。
【００７０】
ここで、Ｒａ／Ｒｇは、評価ガス中における抵抗に対する空気中における抵抗の比であり、ノナナールに対する検出感度の指標となる。
【００７１】
図１５から、実施例１、３のセンサのいずれにおいても、評価用ガス中のノナナールの濃度の増大に伴い、Ｒａ／Ｒｇが増大することがわかる。これは、評価用ガス中のノナナールの濃度の増大に伴い、抵抗が減少することを示している。また、評価用ガス中のノナナールの濃度がいずれの場合においても、実施例１のセンサは、実施例３のセンサよりも、Ｒａ／Ｒｇが大きいことがわかる。これは、実施例１のセンサは、実施例３のセンサよりも、ノナナールに対する検出感度が大きいことを示している。
【００７２】
図１６に、実施例１、３のセンサの評価用ガス中のノナナールの濃度とＲａ及びＲｇの関係を示す。
【００７３】
図１６から、評価用ガス中のノナナールの濃度がいずれの場合においても、実施例１のセンサは、実施例３のセンサよりも、Ｒａが大きいことがわかる。これは、実施例１のセンサは、実施例３のセンサよりも、空気中における抵抗が大きいことを示している。また、実施例１、３のセンサのいずれにおいても、評価用ガス中のノナナールの濃度の増大に伴い、Ｒｇが減少することがわかる。これは、実施例１、３のセンサのいずれにおいても、評価用ガス中のノナナールの濃度の増大に伴い、抵抗が減少することを示している。さらに、評価用ガス中のノナナールの濃度がいずれの場合においても、実施例１のセンサのＲｇは、実施例３のセンサのＲｇと略同一であることがわかる。これは、実施例１のセンサの評価用ガス中における抵抗が、実施例３のセンサの評価用ガス中における抵抗と略同一であることを示している。
【００７４】
以上のことから、実施例１のセンサのＲａ／Ｒｇが実施例３のセンサのＲａ／Ｒｇよりも大きいのは、実施例１のセンサのＲａが実施例３のセンサのＲａよりも大きいことに起因していることがわかる。
【００７５】
一方、ノナナールを含む評価用ガスを流して抵抗が減少した後、再度、空気を流すと、抵抗が増大するが、式
１００×（Ｒ６００−Ｒｇ）／（Ｒａ−Ｒｇ）
から、センサの特性の回復率［％］を算出した。
【００７６】
その結果、実施例１のセンサは、評価用ガス中のノナナールの濃度が９．５ｐｐｍである場合の特性の回復率が８．４％であった。また、実施例３のセンサは、評価用ガス中のノナナールの濃度が９．５ｐｐｍである場合の特性の回復率が６９．２％であった。このことから、センサの特性を評価する際の温度の増大に伴い、センサの特性の回復率が増大することがわかる。これは、センサの特性を評価する際の温度の増大に伴い、センサに吸着しているノナナールの脱離速度が大きくなるためであると考えられる。ノナナールは、分子量が大きく、燃焼性が低いため、センサに吸着して残留した成分が脱離するのに時間を要する。このことにより、センサの特性を評価する際の温度が、ノナナールの燃焼及び脱離に大きく影響を及ぼすものと考えられる。
【００７７】
また、計測装置のガスラインに吸着したノナナールが、空気を流した後も徐々に脱離してセンサに到達することも、センサの特性の回復を妨げているものと考えられる。このため、計測装置の改良がなされた場合、センサの特性の回復率が増大するものと考えられる。
【００７８】
［実施例２のセンサの特性］
実施例１のセンサと同様にして、実施例２のセンサの特性を評価した。
【００７９】
図１７に、センサの特性の評価結果を示す。
【００８０】
図１７から、評価用ガス中のノナナールの濃度がいずれの場合においても、抵抗は、１８０秒を境に、大きく減少した後、次第に減少量が低下することがわかる。また、評価用ガス中のノナナールの濃度の増大に伴い、Ｒｇが低下することがわかる。さらに、評価用ガス中のノナナールの濃度がいずれの場合においても、抵抗は、３００秒を境に、大きく増大した後、次第に増大量が減少することがわかる。また、評価用ガス中のノナナールの濃度の増大に伴い、Ｒ６００が減少することがわかる。
【００８１】
［実施例４のセンサの特性］
センサの特性を評価する際の温度を３００℃に変更した以外は、実施例１のセンサと同様にして、実施例４のセンサの特性を評価した。
【００８２】
図１８に、センサの特性の評価結果を示す。
【００８３】
図１８から、評価用ガス中のノナナールの濃度がいずれの場合においても、抵抗は、１８０秒を境に、大きく減少した後、次第に減少量が低下することがわかる。また、評価用ガス中のノナナールの濃度の増大に伴い、Ｒｇが低下することがわかる。さらに、評価用ガス中のノナナールの濃度がいずれの場合においても、抵抗は、３００秒を境に、大きく増大した後、次第に増大量が減少することがわかる。また、評価用ガス中のノナナールの濃度の増大に伴い、Ｒ６００が減少することがわかる。
【００８４】
図１９に、実施例２、４のセンサの評価用ガス中のノナナールの濃度とＲａ／Ｒｇの関係を示す。
【００８５】
図１９から、実施例２、４のセンサのいずれにおいても、評価用ガス中のノナナールの濃度の増大に伴い、Ｒａ／Ｒｇが増大することがわかる。これは、評価用ガス中のノナナールの濃度の増大に伴い、抵抗が減少することを示している。また、評価用ガス中のノナナールの濃度がいずれの場合においても、実施例２のセンサは、実施例４のセンサよりも、Ｒａ／Ｒｇが大きいことがわかる。これは、実施例２のセンサは、実施例４のセンサよりも、ノナナールに対する検出感度が大きいことを示している。
【００８６】
図２０に、実施例２、４のセンサの評価用ガス中のノナナールの濃度とＲａ及びＲｇの関係を示す。
【００８７】
図２０から、評価用ガス中のノナナールの濃度がいずれの場合においても、実施例２のセンサのＲａは、実施例４のセンサのＲａと略同一であることがわかる。これは、実施例２のセンサの空気中における抵抗が、実施例４のセンサの空気中における抵抗と略同一であることを示している。また、実施例２、４のセンサのいずれにおいても、評価用ガス中のノナナールの濃度の増大に伴い、Ｒｇが減少することがわかる。これは、実施例２、４のセンサのいずれにおいても、評価用ガス中のノナナールの濃度の増大に伴い、抵抗が減少することを示している。さらに、評価用ガス中のノナナールの濃度がいずれの場合においても、実施例４のセンサは、実施例２のセンサよりも、Ｒｇが大きいことがわかる。これは、実施例４のセンサは、実施例２のセンサよりも、評価ガス中における抵抗が大きいことを示している。
【００８８】
以上のことから、実施例２のセンサのＲａ／Ｒｇが実施例４のセンサのＲａ／Ｒｇよりも大きいのは、実施例２のセンサのＲｇが実施例４のセンサのＲｇよりも小さいことに起因していることがわかる。
【００８９】
一方、実施例２のセンサは、評価用ガス中のノナナールの濃度が９．５ｐｐｍである場合の特性の回復率が２．６％であった。また、実施例４のセンサは、評価用ガス中のノナナールの濃度が９．５ｐｐｍである場合の特性の回復率が１７．１％であった。このことから、センサの特性を評価する際の温度の増大に伴い、センサの特性の回復率が増大することがわかる。これは、センサの特性を評価する際の温度の増大に伴い、センサに吸着しているノナナールの脱離速度が大きくなるためであると考えられる。ノナナールは、分子量が大きく、燃焼性が低いため、センサに吸着して残留した成分が脱離するのに時間を要する。このことにより、センサの特性を評価する際の温度が、ノナナールの燃焼及び脱離に大きく影響を及ぼすものと考えられる。
【００９０】
また、計測装置のガスラインに吸着したノナナールが、空気を流した後も徐々に脱離してセンサに到達することも、センサの特性の回復を妨げているものと考えられる。このため、計測装置の改良がなされた場合、センサの特性の回復率が増大するものと考えられる。
【００９１】
［比較例１のセンサの特性］
実施例１のセンサと同様にして、比較例１のセンサの特性を評価した。
【００９２】
図２１に、センサの特性の評価結果を示す。
【００９３】
図２１から、評価用ガス中のノナナールの濃度がいずれの場合においても、抵抗は、１８０秒を境に、大きく減少した後、次第に減少量が低下することがわかる。また、評価用ガス中のノナナールの濃度の増大に伴い、Ｒｇが低下することがわかる。さらに、評価用ガス中のノナナールの濃度がいずれの場合においても、抵抗は、３００秒を境に、大きく増大した後、次第に増大量が減少することがわかる。また、評価用ガス中のノナナールの濃度の増大に伴い、Ｒ６００が減少することがわかる。
【００９４】
［比較例２のセンサの特性］
センサの特性を評価する際の温度を３００℃に変更した以外は、実施例１のセンサと同様にして、比較例２のセンサの特性を評価した。
【００９５】
図２２に、センサの特性の評価結果を示す。
【００９６】
図２２から、評価用ガス中のノナナールの濃度がいずれの場合においても、抵抗は、１８０秒を境に、大きく減少した後、次第に減少量が低下することがわかる。また、評価用ガス中のノナナールの濃度の増大に伴い、Ｒｇが低下することがわかる。さらに、評価用ガス中のノナナールの濃度がいずれの場合においても、抵抗は、３００秒を境に、大きく増大した後、次第に増大量が減少することがわかる。また、評価用ガス中のノナナールの濃度の増大に伴い、Ｒ６００が減少することがわかる。
【００９７】
図２３に、比較例１、２のセンサの評価用ガス中のノナナールの濃度とＲａ／Ｒｇの関係を示す。なお、実施例２、４のセンサの評価用ガス中のノナナールの濃度とＲａ／Ｒｇの関係も併記した。
【００９８】
表１に、比較例１、２、実施例２、４のセンサの各評価用ガス中のノナナールの濃度におけるＲａ／Ｒｇの値を示す。
【００９９】
【表１】
0006360373.tif 000002
図２３から、評価用ガス中のノナナールの濃度がいずれの場合においても、実施例２のセンサは、比較例１のセンサよりも、Ｒａ／Ｒｇが大きく、特に、１〜１０ｐｐｍの高濃度域のＲａ／Ｒｇが大きいことがわかる。これは、実施例２のセンサは、比較例１のセンサよりも、ノナナールに対する検出感度が大きいことを示している。また、評価用ガス中のノナナールの濃度がいずれの場合においても、実施例４のセンサは、比較例２のセンサよりも、Ｒａ／Ｒｇが大きく、特に、１〜１０ｐｐｍの高濃度域のＲａ／Ｒｇが大きいことがわかる。これは、実施例４のセンサは、比較例２のセンサよりも、ノナナールに対する検出感度が大きいことを示している。
【符号の説明】
【０１００】
１００    センサ
１１０    基板
１２０Ａ、１２０Ｂ    金属電極
１３０    構造体
１３０ａ    ナノ粒子の集合体
１３０ｂ    酸化スズのナノ結晶
１３１ａ    酸化スズのナノ粒子
１３２ａ    貴金属のナノ粒子
【図１】
0006360373.tif 000003
【図２】
0006360373.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0006360373.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
0006360373.tif 000020
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
0006360373.tif 000024
【図２３】
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