(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧の印加によって振動する振動体と、
前記振動体の表面に形成され、前記振動体に電圧を印加する一対の電極と、
被測定物質の気体分子が触れると、該被測定物質を吸着し、かつ光触媒機能を持つ吸着体と、
前記振動体及び前記一対の電極とともに共振回路を構成する発振器と、
前記共振回路の共振周波数を測定する周波数カウンタと、
前記吸着体に、該吸着体が触媒機能を発揮する波長の光を照射する光照射装置と、
前記周波数カウンタにより測定された共振周波数を読み取り、共振周波数が定常状態になった後、前記光照射装置を制御して前記吸着体に光を照射させる制御装置と
を有し、前記制御装置は、前記吸着体への光照射による共振周波数の変化に基づいて、前記吸着体の配置された環境のガス濃度を算出するガス濃度測定装置。
【請求項２】
前記制御装置は、前記吸着体への光照射終了時点の前記共振周波数と、光照射直前の前記共振周波数との差、または、前記吸着体への光照射終了時点の前記共振周波数と、光照射後に該共振周波数が定常状態に達した時点における該共振周波数との差に基づいて前記ガス濃度を算出する請求項１に記載のガス濃度測定装置。
【請求項３】
交流電圧の印加によって振動する振動体と、
前記振動体の表面に形成され、前記振動体に電圧を印加する一対の電極と、
被測定物質の気体分子が触れると、該被測定物質を吸着し、かつ光触媒機能を持つ吸着体と、
前記振動体及び前記一対の電極とともに共振回路を構成する発振器と、
前記共振回路の共振周波数を測定する周波数カウンタと、
前記吸着体に、該吸着体が触媒機能を発揮する波長の光を照射する光照射装置と、
前記光照射装置を制御して前記吸着体に光を照射させると共に、前記周波数カウンタにより測定された共振周波数を読み取る制御装置と
を有し、前記制御装置は、前記吸着体への光照射終了直後からの前記共振周波数の変化率に基づいて、前記吸着体の配置された環境のガス濃度を算出するガス濃度測定装置。
【請求項４】
前記制御装置は、前記吸着体への光照射開始後、前記共振周波数の変化率が基準値以下になったことを検出すると、該吸着体への光照射を停止させる請求項１に記載のガス濃度測定装置。
【請求項５】
光触媒機能を持つ吸着体に吸着された被吸着体の量に依存して共振周波数が変化する吸着型センサを、ガス濃度を測定すべき空間内に配置する工程と、
前記吸着型センサの共振周波数が定常状態になった後、前記吸着体に光を照射する工程と、
前記吸着体への光照射による前記吸着型センサの共振周波数の変化に基づいて、該吸着型センサの配置された空間内のガス濃度を算出する工程と
を有するガス濃度測定方法。
【請求項６】
前記空間内のガス濃度を算出する工程において、前記吸着体への光照射終了時点の前記共振周波数と、光照射直前の前記共振周波数との差、または、前記吸着体への光照射終了時点の前記共振周波数と、光照射後に該共振周波数が定常状態に達した時点における該共振周波数との差に基づいて前記ガス濃度を算出する請求項５に記載のガス濃度測定方法。
【請求項７】
光触媒機能を持つ吸着体に吸着された被吸着体の量に依存して共振周波数が変化する吸着型センサを、ガス濃度を測定すべき空間内に配置する工程と、
前記吸着型センサの共振周波数が定常状態になった後、前記吸着体に光を照射する工程と、
前記吸着体への光照射終了直後からの前記共振周波数の変化率に基づいて、該吸着型センサの配置された空間内のガス濃度を算出するガス濃度測定方法。
【請求項８】
前記吸着体に光を照射する工程が、前記吸着体への光照射開始後、前記共振周波数の変化率が基準値以下になったことを検出すると、該吸着体への光照射を停止させる工程を含む請求項５に記載のガス濃度測定方法。
【請求項９】
前記制御装置は、前記共振周波数の変化率が基準値以下になったことを検出すると、前記光照射装置を制御して前記吸着体への光の照射を停止させる請求項１に記載のガス濃度測定装置。
【請求項１０】
さらに、前記共振周波数の変化率が基準値以下になったことを検出すると、前記吸着体への光の照射を停止する工程を有する請求項５に記載のガス濃度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着型センサ、それを用いたガス濃度測定装置及び測定方法に関し、特に振動体の表面に形成された吸着体に被測定物質が吸着されることによって、その振動体の固有振動数が変化することを利用した吸着型センサ、それを用いたガス濃度測定装置及び測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大気中の揮発性有機化合物や匂い分子の濃度を測定する技術として、水晶振動子等の圧電体上に有機物が吸着されることに伴う共振周波数の変化から被測定物質の濃度を推定する方法が提案されている。【０００３】
下記の特許文献１に開示された方法では、匂い物質の濃度と共振周波数との関係を予め測定しておくことにより、共振周波数の変化から匂い物質の濃度を直読することができる。共振周波数は圧電体の温度によって変動する。圧電体の配置された環境の温度を温度センサで測定し、温度変化による共振周波数の変化が補正される。【０００４】
特許文献２に開示された方法では、被測定物質を含有する気体を、温度調節装置内を流通させて温度調節を行った後に、吸着型センサに触れさせて被測定物質の濃度を測定する。【０００５】
吸着型センサの共振周波数には、比較的補正しやすい温度変化によるドリフト以外に、湿度によるドリフト、及び蓄積型吸着物によるドリフトが生じる。【０００６】
まず、湿度によるドリフトに関する従来の技術について説明する。大気中には、微量の被測定物質に比べて多量の水分が含まれる。さらに、水分濃度は、時間及び場所によって大きく変動する。水分は、殆どの吸着型センサに吸着されるため、その共振周波数に大きな影響を及ぼす。この共振周波数の変動を積極的に利用した湿度センサが、下記の特許文献３に開示されている。このことからも、吸着型センサに与える湿度の影響の大きさが伺える。【０００７】
下記の特許文献４に、半導体プロセス用のクリーンルーム内の揮発性有機化合物の濃度を測定する吸着型センサが開示されている。クリーンルーム内では、湿度が高精度に制御されているため、湿度変化の影響を考慮する必要は少ない。ところが、一般の大気中では、微量の被測定物質の濃度変化による共振周波数の変動が、湿度変化による大きな変動に隠蔽されてしまう。下記の特許文献５に、吸着体を疎水性とすることにより、湿度変化の影響を受けにくくした吸着型センサが開示されている。しかい、極微量の被測定物質の濃度の測定には、吸着体を疎水性とするだけでは湿度変化の影響を除外する効果が十分であるとはいえない。【０００８】
次に、蓄積型吸着物によるドリフトの影響を軽減する従来の技術について説明する。大気中には、微量の種々の分子が存在する。これらの分子の吸着の態様は、以下の３つに分類される。【０００９】
第１は、可逆的に吸着及び脱離する態様である。例えば、脂質二重膜に捉えられた低分子有機化合物のように、濃度と吸着量との関係がほぼ１対１に定まるような吸着が第１の態様に含まれる。【００１０】
第２は、吸着体の表面に強固に吸着され、一旦吸着されると、周囲のガス中における被吸着物質の濃度が低下しても吸着体から脱離しにくいような態様である。極性の強い分子が金属表面に付着し、金属表面の水酸基と水素結合した場合等が、第２の態様に該当する。【００１１】
第３は、化学反応によって吸着体上に固定される態様である。ＳＯ２、Ｈ２Ｓ、ＨＣｌ等のガスが金属表面に吸着されると、その一部が金属と反応（金属が腐食）し、半永久的に固定される。また、シリコーン分子は、吸着表面上で重合反応し不揮発性になる。このような吸着の態様が第３の態様の例として挙げられる。【００１２】
大気中には、上記第２及び第３の態様で不可逆的に吸着体に吸着される分子が存在する。また、吸着体と被吸着分子との組み合わせによって不可逆的な吸着の度合は異なるが、多かれ少なかれ上記第２及び第３の態様の吸着が生じる。このため、吸着型センサを長期間使用すると、第２及び第３の態様の吸着が生じることにより、共振周波数がドリフトする。また、被測定物質の吸着がある程度進むと、それ以上の吸着が生じにくくなる。これらの影響を回避するために、所定の頻度で吸着型センサを新しいものと取り替える必要がある。【００１３】
下記の特許文献６に開示された発明では、吸着型センサの近傍に光触媒が配置される。この光触媒に光を照射することにより発生したラジカル基やオゾン等により、吸着型センサに吸着されている被吸着物質を分解し、除去する。被吸着物質を除去することにより、吸着型センサの再利用が可能になる。ところが、酸化力の強い酸素ラジカルの寿命は極めて短い。このため、多くの酸素ラジカルは、吸着型センサの表面に到達する前に消滅してしまう。オゾンの寿命は、酸素ラジカルに比べて長いが、その分解能力は酸素ラジカルに比べて極めて小さい。このため、被吸着物質を分解する能力が小さく、実用的ではない。      【００１４】
【特許文献１】特開平１０−９０１５２号公報
【特許文献２】特開２０００−３０４６７２号公報
【特許文献３】特開２００４−２２６１７７号公報
【特許文献４】特開２００２-３３３３９４号公報
【特許文献５】特開２００４−６１３９１号公報
【特許文献６】特開２００１-３４３３１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明の目的は、湿度や、不可逆的な吸着による共振周波数のドリフトの影響を受けにくい吸着型センサを提供することである。本発明の他の目的は、この吸着型センサを用いたガス濃度測定装置及び測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】  本発明の一観点によると、  交流電圧の印加によって振動する振動体と、  前記振動体の表面に形成され、前記振動体に電圧を印加する一対の電極と、  被測定物質の気体分子が触れると、該被測定物質を吸着し、かつ光触媒機能を持つ吸着体と、  前記振動体及び前記一対の電極とともに共振回路を構成する発振器と、  前記共振回路の共振周波数を測定する周波数カウンタと、  前記吸着体に、該吸着体が触媒機能を発揮する波長の光を照射する光照射装置と、 前記周波数カウンタにより測定された共振周波数を読み取り、共振周波数が定常状態になった後、前記光照射装置を制御して前記吸着体に光を照射させる制御装置とを有し、前記制御装置は、前記吸着体への光照射による共振周波数の変化に基づいて、前記吸着体の配置された環境のガス濃度を算出するガス濃度測定装置が提供される。【００１８】  本発明の他の観点によると、 光触媒機能を持つ吸着体に吸着された被吸着体の量に依存して共振周波数が変化する吸着型センサを、ガス濃度を測定すべき空間内に配置する工程と、 前記吸着型センサの共振周波数が定常状態になった後、前記吸着体に光を照射する工程と、 前記吸着体への光照射による前記吸着型センサの共振周波数の変化に基づいて、該吸着型センサの配置された空間内のガス濃度を算出する工程とを有するガス濃度測定方法が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
吸着体の持つ光触媒機能により、吸着体に吸着されている被吸着物質を分解し、吸着体から脱離させることができる。被吸着体が脱離する時の共振周波数の変化に基づいてガス濃度を算出することにより、湿度による共振周波数のドリフトや、蓄積型の被吸着物による共振周波数のドリフトの影響を回避または軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、実施例による吸着型センサの正面図である。
【図２】図２は、実施例による吸着型センサの断面図である。
【図３】図３は、実施例によるガス濃度測定装置の概略図である。
【図４】図４は、評価実験に用いた実験用チャンバとガス導入系の概略図である。
【図５】図５Ａは、実験用チャンバ内に導入する模擬大気の相対湿度の時間変化を示すグラフであり、図５Ｂは、実験用チャンバ内に配置された吸着型センサの共振周波数の時間変化を示すグラフであり、図５Ｃは、時刻ｔ１〜ｔ４の時に紫外線照射を行った場合の共振周波数の時間変化を示すグラフであり、図５Ｄは、紫外線照射時の共振周波数の時間変化を拡大した波形を示す線図である。
【図６】図６Ａは、共振周波数の上昇幅Δｆ１とアセトアルデヒドの濃度との関係の一例を示すグラフであり、図６Ｂは、共振周波数の変化の傾きと測定対象ガス濃度との関係の一例を示すグラフである。
【図７】図７Ａは、吸着型センサをクリーンルーム内に放置した場合の、共振周波数の変位量と経過日数との関係を示すグラフであり、図７Ｂは、クリーンルーム内に１週間放置し、紫外線照射によって共振周波数を回復させた吸着型センサを実験用チャンバ内に配置して評価実験を行ったときの共振周波数の時間変化を示すグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１に、実施例による吸着型センサの正面図を示し、図２に、図１の一点鎖線Ａ２−Ａ２における断面図を示す。圧電材料からなる円板状の振動体１の両面に、それぞれ電極２Ａ及び２Ｂが形成されている。振動体１として、例えばＡＴカットされた水晶を用いる。電極２Ａ及び２Ｂは、例えば金で形成され、その各々の厚さは例えば０．２μｍである。電極２Ａ及び２Ｂは、例えばスパッタリングにより成膜することができる。【００２２】
吸着体３Ａ及び３Ｂが、それぞれ電極２Ａ及び２Ｂを覆うように形成され、振動体１に固定されている。吸着体３Ａ及び３Ｂは、例えばチタンアパタイトで形成され、その各々の厚さは０．２μｍである。吸着体３Ａ及び３Ｂは、例えばチタンアパタイト粉末を焼結したターゲットを用いたスパッタリングにより成膜することができる。チタンアパタイトは、カルシウムヒドロキシアパタイト（Ｃａ１０（ＰＯ４）６（ＯＨ）２）のカルシウム原子の１つがチタン原子に置き換わったものである。チタンアパタイトからなる吸着体３Ａ及び３Ｂは、揮発性有機化合物等の被吸着物質を吸着する機能と、光触媒機能とを併せ持つ。【００２３】
吸着体３Ａ及び３Ｂの外周は、それぞれ電極２Ａ及び２Ｂの外周と、振動体１の外周との間に位置する。これにより、電極２Ａ及び２Ｂは、それぞれ吸着体３Ａ及び３Ｂにより完全に被覆される。リード取出部２Ｃが、電極２Ａの外周から外側に向かって、吸着体３Ａの外周よりも外側まで延びている。リード取出部２Ｃは、電極２Ａと同時に成膜される。リード取出部２Ｃの先端に、リード線４Ａが接続されている。他方の電極２Ｂからも、同様のリード取出部が延び、その先端にもう一方のリード線４Ｂが接続されている。【００２４】
電極２Ａ及び２Ｂに交流電圧を印加すると、振動体１の圧電現象により振動体１が振動する。印加する交流電圧の周波数が、振動体１の固有振動数に一致すると、共振現象が生ずる。例えば、この共振周波数が約２５ＭＨｚになるように、振動体１の厚さが設定されている。【００２５】
この吸着型センサを、測定対象のガス中に配置すると、そのガスに含まれる揮発性有機化合物等の被吸着物質が吸着体３Ａ及び３Ｂに吸着される。これにより、共振周波数が低下する。【００２６】
図３に、実施例によるガス濃度測定装置の概略図を示す。図１及び図２に示した吸着型センサ１０が、センサホルダ１１内に収納されている。センサホルダ１１は、筒状部材１１ｂと、その一端を塞ぐベース１１ａにより構成される。筒状部材１１ｂには多数の貫通孔が形成されており、筒状部材１１ｂの内側と外側との間でガスが自由に流通する。吸着型センサ１０は、その２本のリード線４Ａ及び４Ｂをベース１１ａに固定することにより、センサホルダ１１内に支持されている。【００２７】
発光ダイオード１５、レンズ１６、光ファイバ１７Ａ及び１７Ｂにより、光照射装置１２が構成される。発光ダイオード１５は、例えばピーク波長３８０ｎｍの紫外領域の光を出射する。その出力は、例えば８５ｍＷである。発光ダイオード１５から出射された光が、レンズ１６で収束され、光ファイバ１７Ａ及び１７Ｂに、その入射端から入射する。光ファイバ１７Ａ及び１７Ｂは、例えば石英ファイバで構成される。【００２８】
光ファイバ１７Ａ及び１７Ｂの出射端は、それぞれ、センサホルダ１１内に収容された吸着型センサ１０の吸着体３Ａ及び３Ｂに対向するように支持されている。光ファイバ１７Ａ及び１７Ｂの出射端から出射した紫外線が、それぞれ吸着体３Ａ及び３Ｂに照射される。吸着体３Ａ及び３Ｂに紫外線が照射されると、その光触媒機能により、吸着体３Ａ及び３Ｂに吸着されている被吸着物質が分解され、吸着体３Ａ及び３Ｂから脱離される。発光ダイオード１５の代わりに、吸着体３Ａ及び３Ｂが光触媒機能を発揮する波長の光を出射する光源を採用してもよい。【００２９】
発振器２０が、吸着型センサ１０に接続され、吸着型センサ１０と共に共振回路を構成している。周波数カウンタ２１が、この共振回路の共振周波数を測定し、測定結果を制御装置３０に送信する。制御装置３０は、例えばパーソナルコンピュータまたは専用の制御機器で構成される。また、制御装置３０は、発光ダイオード１５の発光のタイミングを制御する。【００３０】
上記実施例によるガス濃度測定装置の特性について評価を行った。以下、その評価結果について説明する。【００３１】
図４に、評価実験に用いた実験用チャンバ及びガス導入系の概略図を示す。液化窒素から生成された窒素ガス、及び液化酸素から生成された酸素ガスが、それぞれバルブＶ１及びＶ２を通って流量を調節され、分岐点４５に導入される。窒素ガスと酸素ガスとの流量比を４：１に調節することにより、模擬大気を生成することができる。【００３２】
分岐点４５から第１系統５１、第２系統５２、及び第３系統５３の３本のガス流路に分岐する。第１〜第３系統５１〜５３のガス流路は、合流点４６で合流した後、実験用チャンバ４０に接続される。第１系統５１に、揮発性有機化合物の液体が満たされたバブリング槽４１及びバルブＶ３が挿入されている。第１系統５１を流れた模擬大気は、揮発性有機化合物を含有し、実験用チャンバ４０内に導入される。本評価実験においては、揮発性有機化合物としてアセトアルデヒドを用いた。【００３３】
第２系統５２に、純水が満たされたバブリング槽４２、及びバルブＶ４が挿入されている。第３系統を流れた模擬大気は、バブリング槽４２で相対湿度９０％ＲＨに加湿される。【００３４】
第３系統５３に、バルブＶ５が挿入されている。第３系統５３を流れた模擬大気は、そのままバルブＶ５を経て実験用チャンバ４０内に導入される。バルブＶ３〜Ｖ５によって、第１〜第３系統５１〜５３を流れるガスの流量を調節することにより、実験用チャンバ４０内に導入される模擬大気の湿度、及び揮発性有機化合物の濃度を調節することができる。なお、模擬大気の温度は２５℃とした。【００３５】
実験用チャンバ４０内に、図３に示したセンサホルダ１１が挿入される。センサホルダ１１内には、吸着型センサ１０が収納されている。実験用チャンバ４０内に導入された模擬大気は、センサホルダ１１を挿入するための挿入口を通って外部に流出する。【００３６】
次に、評価実験の手順について説明する。実験用チャンバ４０内に、新品の吸着型センサ１０を挿入した。【００３７】
図５Ａに示すように、相対湿度８０％、アセトアルデヒド濃度１ｐｐｍの模擬大気を実験用チャンバ４０内に導入した。１時間経過した時点で、擬似大気の相対湿度を２０％にした。アセトアルデヒドの濃度は１ｐｐｍのままである。【００３８】
図５Ｂに、吸着型センサ１０を含む共振回路の共振周波数（以下、単に「共振周波数」と呼ぶ。）の変動を示す。測定開始時点の共振周波数ｆ０は、その直前の湿度に依存する。相対湿度８０％、アセトアルデヒド濃度１ｐｐｍの模擬大気を導入すると、吸着型センサ１０の吸着体３Ａ及び３Ｂに水分及びアセトアルデヒドが吸着するため、共振周波数が低下する。ある時間経過すると定常状態になり、共振周波数は一定になる。１時間経過後に相対湿度を２０％に低下させると、吸着体３Ａ及び３Ｂに吸着されていた水分の一部が脱離するため、共振周波数が上昇する。ある時間経過すると、共振周波数は一定になる。【００３９】
このように、湿度によって共振周波数が大きく変動するため、アセトアルデヒドの濃度を計測することができない。【００４０】
図５Ｃに、測定開始から２０分経過時（時刻ｔ１）、４０分経過時（時刻ｔ２）、８０分経過時（時刻ｔ３）、及び１００分経過時（時刻ｔ４）に、吸着体３Ａ及び３Ｂに３分間の紫外線の照射を行った場合の共振周波数の変化を示す。図５Ｄに、紫外線照射時の共振周波数の波形を拡大した図を示す。【００４１】
紫外線を照射すると、共振周波数が一時的に上昇していることがわかる。紫外線の照射を停止させると、共振周波数は、約１０分で紫外線照射直前の値に戻る。【００４２】
吸着体３Ａ及び３Ｂに吸着されている水分は、元々酸化物であるため、光触媒によって分解されない。吸着されているアセトアルデヒドは、光触媒によって、おそらく水と二酸化炭素に分解され、吸着体３Ａ及び３Ｂから脱離する。このため、共振周波数の上昇は、アセトアルデヒドが分解されて脱離したことに起因すると考えられる。【００４３】
共振周波数の上昇幅Δｆ１は、模擬大気の相対湿度が８０％の時も、２０％のときもほぼ同じであった。この上昇幅Δｆ１は、吸着体３Ａ及び３Ｂに吸着されているアセトアルデヒドの量、すなわちアセトアルデヒドの濃度に依存する。【００４４】
図６Ａに、共振周波数の上昇幅Δｆ１と、アセトアルデヒドの濃度との関係の一例を示す。横軸はアセトアルデヒドの濃度を表し、縦軸は共振周波数の上昇幅Δｆ１を表す。アセトアルデヒドの濃度が上昇すると、紫外線照射時に吸着体３Ａ及び３Ｂから脱離する量も多くなるため、共振周波数の上昇幅Δｆ１が大きくなる。アセトアルデヒドの濃度が既知のガスについて共振周波数の上昇幅Δｆ１を測定することにより、図６Ａに示したグラフを作成することができる。共振周波数の上昇幅Δｆ１と、アセトアルデヒドの濃度との関係は、図３に示した制御装置３０に記憶される。【００４５】
次に、実施例によるアセトアルデヒドの濃度の測定方法について説明する。図６Ａに示した上昇幅Δｆ１とアセトアルデヒドの濃度との関係は既知であり、制御装置３０に記憶されているとする。まず、図３に示した吸着型センサ１０が収容されているセンサホルダ１１を、ガス濃度を測定すべき空間内に配置する。共振周波数が定常状態になった後、吸着型センサ１０の吸着体３Ａ及び３Ｂに紫外線を照射する。【００４６】
紫外線の照射中にも、共振周波数を計測する。共振周波数がほぼ一定になったことを検出すると、紫外線の照射を停止させる。例えば、共振周波数の変化率（共振周波数の時間微分値）が、ある基準値以下になったときに、共振周波数が一定になったと判定することができる。なお、共振周波数がほぼ一定になるまでの時間がわかっている場合には、紫外線の照射時間を固定値にしてもよい。【００４７】
紫外線照射直前の共振周波数と、紫外線照射終了時点の共振周波数との差Δｆ１を計測する。計測された差Δｆ１と、図６Ａに示した関係に基づいて、アセトアルデヒドの濃度を求めることができる。【００４８】
上記実施例では、測定対象のガスがアセトアルデヒドである場合を説明したが、吸着体に吸着され、光触媒によって分解されるその他のガスの濃度を測定することも可能である。【００４９】
被吸着物質がアセトアルデヒドの場合には、被吸着物質が分解されることによって生成された物質が、ほぼ全て吸着体３Ａ及び３Ｂから脱離する。紫外線の照射を停止させると、脱離したアセトアルデヒドとほぼ同量のアセトアルデヒドが吸着体３Ａ及び３Ｂに再吸着される。このため、紫外線照射時の共振周波数の上昇幅Δｆ１と、紫外線照射停止後の共振周波数の低下幅Δｆ２とは等しい。従って、共振周波数の低下幅Δｆ２を測定することにより、ガス濃度を求めることも可能である。【００５０】
被吸着物質が光触媒の作用によって分解された後に、ＳＯ２等の不揮発性の物質が生成される場合には、紫外線照射後にも、この不揮発性の物質が吸着体３Ａ及び３Ｂの表面に残留する。紫外線照射の前後で吸着条件が異なるため、共振周波数の上昇幅Δｆ１と、低下幅Δｆ２とは等しくならない。この場合には、図６Ａのグラフに代えて、共振周波数の低下幅Δｆ２と、被吸着物質の濃度との関係を、予め求めておく必要がある。【００５１】
また、紫外線照射停止後の共振周波数の変化の傾きに基づいて、測定対象ガスの濃度を求めることも可能である。この場合には、図６Ａのグラフに代えて、図６Ｂに示すように、共振周波数の変化の傾きと、測定対象ガスの濃度との関係を予め測定しておけばよい。共振周波数の変化の傾きを測定する方法では、共振周波数が定常状態に達するまで測定を待つ必要がない。このため、より迅速に測定対象ガスの濃度を算出することができる。【００５２】
共振周波数の測定にあたっては、極短い周期のノイズ成分を除去するために、一般的には、数秒から数分程度の移動平均が計測される。上記実施例において、共振周波数の変化の傾きを求める場合に、移動平均の幅を長くしすぎると、変化を検出することができなくなる。共振周波数の急激な変化を検出するために、移動平均の時間幅を数秒程度にすることが好ましい。【００５３】
次に、図７Ａ及び図７Ｂを参照して、蓄積型の被吸着物による共振周波数のドリフトの影響について説明する。【００５４】
図７Ａに、上記実施例による吸着型センサを湿度５０％のクリーンルーム内に１週間放置したときの共振周波数の変化を示す。初期の共振周波数はｆ０は、約２５ＭＨｚである。日数が経過するにつれて、共振周波数が低下し、１週間で約１２００Ｈｚ低下していることがわかる。これは、クリーンルーム内に存在する微量の汚染物質が吸着型センサに吸着されたためである。【００５５】
クリーンルーム内に１週間放置した吸着型センサの吸着体３Ａ及び３Ｂに紫外線を２０分間照射すると、共振周波数が、初期の共振周波数より約３００Ｈｚ低い周波数ｆ０’まで回復した。この共振周波数の低下分３００Ｈｚは、無機ガス由来の不揮発性酸化物が吸着体３Ａ及び３Ｂの表面上に残留しているためと考えられる。【００５６】
図７Ｂに、共振周波数がｆ０’まで回復した吸着型センサを用いて、図５Ｃに示した評価実験と同じ実験を行った結果を示す。図７Ｂのグラフを図５Ｃのグラフと比較すると、初期の共振周波数がｆ０からｆ０’に低下しており、全体的にｆ０−ｆ０’分だけ下方にシフトしている。紫外線照射時の共振周波数の上昇幅Δｆ１、紫外線照射停止後の共振周波数の低下幅Δｆ２、及び共振周波数の変化の傾きは、図５Ｃの場合と図７Ｂの場合とで、ほぼ同一であった。すなわち、上記実施例で直接測定される共振周波数の上昇幅Δｆ１、共振周波数の低下幅Δｆ２、及び共振周波数の変化の傾きは、蓄積性の被吸着物質による共振周波数のドリフトの影響を受けない。【００５７】
従って、蓄積性の被吸着物質による共振周波数のドリフトの影響を排除し、測定対象ガスの濃度を測定することが可能である。【００５８】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図１】
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【図２】
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【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】
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