JPH08313430A - ガスセンサ - Google Patents
ガスセンサInfo
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- JPH08313430A JPH08313430A JP12003795A JP12003795A JPH08313430A JP H08313430 A JPH08313430 A JP H08313430A JP 12003795 A JP12003795 A JP 12003795A JP 12003795 A JP12003795 A JP 12003795A JP H08313430 A JPH08313430 A JP H08313430A
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- Japan
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- optical waveguide
- bis
- fluorinated polyimide
- trifluoromethyl
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 反復使用に耐える光導波路利用ガスセンサを
提供する。 【構成】 光導波路をガス検出手段として用いるガスセ
ンサにおいて、光導波路は、リッジ型または薄膜型のフ
ッ素化ポリイミドからなるフッ素化ポリイミド光導波路
であることを特徴とする。さらに、フッ素化ポリイミド
光導波路の少なくとも一端部に、光導入または光取り出
しのための光ファイバが設けられる。
提供する。 【構成】 光導波路をガス検出手段として用いるガスセ
ンサにおいて、光導波路は、リッジ型または薄膜型のフ
ッ素化ポリイミドからなるフッ素化ポリイミド光導波路
であることを特徴とする。さらに、フッ素化ポリイミド
光導波路の少なくとも一端部に、光導入または光取り出
しのための光ファイバが設けられる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は反復使用に耐えるガスセ
ンサ、特に光導波路をガス検出手段として用いるガスセ
ンサに関する。
ンサ、特に光導波路をガス検出手段として用いるガスセ
ンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ポリスチレンなどの高分子材料や
石英からなる光導波路中に光を通し、その光の強度変化
を検出することで光導波路表面に吸着した色素やガスな
どの吸着量を高感度に検出することが試みられている
［伊藤公紀：機能材料Ｖｏｌ．１４ １５（１９９
４）］。これは、光導波路に光を進行定在波として閉じ
込め伝搬させることにより、伝搬光の強度変化を生み出
し、これを観測することで色素などに吸着するガス量を
検出することによりガス濃度を測定する。つまり、光導
波路から一部沁み出すエバネッセント波と光導波路表面
に吸着した分子との相互作用による導波光の変化を観測
して、光導波路表面の吸着物の量を検出するわけであ
る。
石英からなる光導波路中に光を通し、その光の強度変化
を検出することで光導波路表面に吸着した色素やガスな
どの吸着量を高感度に検出することが試みられている
［伊藤公紀：機能材料Ｖｏｌ．１４ １５（１９９
４）］。これは、光導波路に光を進行定在波として閉じ
込め伝搬させることにより、伝搬光の強度変化を生み出
し、これを観測することで色素などに吸着するガス量を
検出することによりガス濃度を測定する。つまり、光導
波路から一部沁み出すエバネッセント波と光導波路表面
に吸着した分子との相互作用による導波光の変化を観測
して、光導波路表面の吸着物の量を検出するわけであ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の方
法においては一度吸着したガスを除去するために３００
℃以上の加熱が必要にもかかわらず、従来のポリスチレ
ン等では高温加熱を行うと光導波路の損傷が大きいため
反復使用も困難という問題点があった。したがって、本
発明は上記問題点を解決し、反復使用に耐える光導波路
利用ガスセンサを提供することを目的とする。
法においては一度吸着したガスを除去するために３００
℃以上の加熱が必要にもかかわらず、従来のポリスチレ
ン等では高温加熱を行うと光導波路の損傷が大きいため
反復使用も困難という問題点があった。したがって、本
発明は上記問題点を解決し、反復使用に耐える光導波路
利用ガスセンサを提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明にもとづくガスセンサは、光導波路をガス検
出手段として用いるガスセンサにおいて、光導波路は、
フッ素化ポリイミドからなるフッ素化ポリイミド光導波
路であることを特徴とする。
に、本発明にもとづくガスセンサは、光導波路をガス検
出手段として用いるガスセンサにおいて、光導波路は、
フッ素化ポリイミドからなるフッ素化ポリイミド光導波
路であることを特徴とする。
【０００５】好ましくは、フッ素化ポリイミド光導波路
はリッジ型である。
はリッジ型である。
【０００６】好ましくは、フッ素化ポリイミド光導波路
の少なくとも一端部に、光導入または光取り出しのため
の光ファイバが設けられている。
の少なくとも一端部に、光導入または光取り出しのため
の光ファイバが設けられている。
【０００７】
【作用】本発明にもとづくガスセンサは、光導波路をガ
ス検出手段として用いる。この光導波路は、フッ素化ポ
リイミドからなるフッ素化ポリイミド光導波路である。
一般に、ポリイミドは以下の特性を有している。それは
分子内に強く分極した部位を持ち、耐熱性に優れ、かつ
屈折率が大きいという点である。このため、ポリイミド
を光導波路として使用した場合、ポリイミドの極性によ
り、ガラスや石英のみならず通常の高分子に比べガスが
吸着し易くなるので、高感度でガスを検出できる。ま
た、耐熱性に優れているので加熱等の操作によるガスの
脱着が容易に行えるため、繰り返し使用の時間が短縮で
きることになる。しかし、フッ素を含まない従来のポリ
イミドは極めて高い吸湿性を示すという欠点があった。
そのため、通常の環境下では水分の吸着により光透過率
が大きく変化し、ガスセンサとして用いることができな
かった。本発明者は、フッ素をその分子構造の一部とし
て含有するポリイミド、すなわちフッ素化ポリイミドは
吸湿率が極めて低く、通常の環境化では湿度吸収による
光透過率の変化が生じないことを発見し、ガスセンサと
しての有効性を見い出した。つまりフッ素化ポリイミド
はポリイミドのもつ有効な特性を損なわない上、湿度吸
収の影響のない優れた特性を有することになる。具体的
にはフッ素化ポリイミドを光導波路として使用した場
合、極性によりガスが吸着し易くなり、かつ、通常の環
境化で湿度吸収による光透過率の変化が生じないため、
高感度でガスを検出でき、さらに、耐熱性に優れている
ので加熱等の操作によるガスの脱着が容易に行えるため
繰り返し使用の時間が短縮できるという利点を有するこ
とになる。
ス検出手段として用いる。この光導波路は、フッ素化ポ
リイミドからなるフッ素化ポリイミド光導波路である。
一般に、ポリイミドは以下の特性を有している。それは
分子内に強く分極した部位を持ち、耐熱性に優れ、かつ
屈折率が大きいという点である。このため、ポリイミド
を光導波路として使用した場合、ポリイミドの極性によ
り、ガラスや石英のみならず通常の高分子に比べガスが
吸着し易くなるので、高感度でガスを検出できる。ま
た、耐熱性に優れているので加熱等の操作によるガスの
脱着が容易に行えるため、繰り返し使用の時間が短縮で
きることになる。しかし、フッ素を含まない従来のポリ
イミドは極めて高い吸湿性を示すという欠点があった。
そのため、通常の環境下では水分の吸着により光透過率
が大きく変化し、ガスセンサとして用いることができな
かった。本発明者は、フッ素をその分子構造の一部とし
て含有するポリイミド、すなわちフッ素化ポリイミドは
吸湿率が極めて低く、通常の環境化では湿度吸収による
光透過率の変化が生じないことを発見し、ガスセンサと
しての有効性を見い出した。つまりフッ素化ポリイミド
はポリイミドのもつ有効な特性を損なわない上、湿度吸
収の影響のない優れた特性を有することになる。具体的
にはフッ素化ポリイミドを光導波路として使用した場
合、極性によりガスが吸着し易くなり、かつ、通常の環
境化で湿度吸収による光透過率の変化が生じないため、
高感度でガスを検出でき、さらに、耐熱性に優れている
ので加熱等の操作によるガスの脱着が容易に行えるため
繰り返し使用の時間が短縮できるという利点を有するこ
とになる。
【０００８】本発明のガスセンサが使用できるガス種と
しては、フッ素化ポリイミドが吸着するすべてのガスで
ある。例えば、ＳＯ2 ，ＮＯ2 ，Ｃｌ2 ，ＮＨ3 ，ＨＣ
ｌ，Ｈ2 Ｓ，ＣＯ2 ，Ｃｏなどが挙げられる。
しては、フッ素化ポリイミドが吸着するすべてのガスで
ある。例えば、ＳＯ2 ，ＮＯ2 ，Ｃｌ2 ，ＮＨ3 ，ＨＣ
ｌ，Ｈ2 Ｓ，ＣＯ2 ，Ｃｏなどが挙げられる。
【０００９】
【実施例】以下にその実施例を示す。
【００１０】図１は、本発明にもとづくガスセンサに適
用可能な薄膜型フッ素化ポリイミド光導波路の構成を示
す断面図、図２は本発明にもとづくガスセンサに適用可
能なリッジ型フッ素化ポリイミド光導波路の構成を示す
断面図である。図中、参照符号１は光導波路基板、２は
薄膜型フッ素化ポリイミド光導波路、１１はリッジ型フ
ッ素化ポリイミド光導波路である。光導波路の構造とし
てはポリイミドの平面方向の幅が広い薄膜型（図１）で
あっても、断面が矩形で光の透過する方向が長いリッジ
型（図２）であっても反復使用に耐えられるガスセンサ
となる。
用可能な薄膜型フッ素化ポリイミド光導波路の構成を示
す断面図、図２は本発明にもとづくガスセンサに適用可
能なリッジ型フッ素化ポリイミド光導波路の構成を示す
断面図である。図中、参照符号１は光導波路基板、２は
薄膜型フッ素化ポリイミド光導波路、１１はリッジ型フ
ッ素化ポリイミド光導波路である。光導波路の構造とし
てはポリイミドの平面方向の幅が広い薄膜型（図１）で
あっても、断面が矩形で光の透過する方向が長いリッジ
型（図２）であっても反復使用に耐えられるガスセンサ
となる。
【００１１】本発明のフッ素化ポリイミドとしては、例
えば以下に示すテトラカルボン酸またはその誘導体とジ
アミンのいずれかがフッ素原子を含有する組み合わせを
用いることにより製造することができ、ポリイミド単
体、ポリイミド共重合体、ポリイミド混合物およびこれ
らに必要に応じて添加材等を添加したものなどがある。
えば以下に示すテトラカルボン酸またはその誘導体とジ
アミンのいずれかがフッ素原子を含有する組み合わせを
用いることにより製造することができ、ポリイミド単
体、ポリイミド共重合体、ポリイミド混合物およびこれ
らに必要に応じて添加材等を添加したものなどがある。
【００１２】テトラカルボン酸ならびにその誘導体とし
ての酸無水物、酸塩化物、エステル化物等としては次の
ようなものが挙げられる。ここではテトラカルボン酸の
例を挙げる。（トリフルオロメチル）ピロメリット酸、
ジ（トリフルオロメチル）ピロメリット酸、ジ（ヘプタ
フルオロプロピル）ピロメリット酸、ペンタフルオロエ
チルピロメリット酸、ビス｛３，５−ジ（トリフルオロ
メチル）フェノキシ｝ピロメリット酸、２，３，３′，
４′−ビフェニルテトラカルボン酸、３，３′，４，
４′−テトラカルボキシジフェニルエーテル、２，３，
３′，４′−テトラカルボキシジフェニルエーテル、
３，３′，４，４′−ベンゾフェノンテトラカルボン
酸、２，３，６，７−テトラカルボキシナフタレン、
１，４，５，７−テトラカルボキシナフタレン、１，
４，５，６−テトラカルボキシナフタレン、３，３′，
４，４′−テトラカルボキシジフェニルメタン、３，
３′，４，４′−テトラカルボキシジフェニルスルホ
ン、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プ
ロパン、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニ
ル）ヘキサフルオロプロパン、５，５′−ビス（トリフ
ルオロメチル）−３，３′，４，４′−テトラカルボキ
シビフェニル、２，２′，５，５′−テトラキス（トリ
フルオロメチル）−３，３′，４，４′−テトラカルボ
キシビフェニル、５，５′−ビス（トリフルオロメチ
ル）−３，３′，４，４′−テトラカルボキシジフェニ
ルエーテル、５，５′−ビス（トリフルオロメチル）−
３，３′，４，４′−テトラカルボキシベンゾフェノ
ン、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカルボキシフェノ
キシ｝ベンゼン、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカル
ボキシフェノキシ｝（トリフルオロメチル）ベンゼン、
ビス（ジカルボキシフェノキシ）（トリフルオロメチ
ル）ベンゼン、ビス（ジカルボキシフェノキシ）ビス
（トリフルオロメチル）ベンゼン、ビス（ジカルボキシ
フェノキシ）テトラキス（トリフルオロメチル）ベンゼ
ン、３，４，９，１０−テトラカルボキシペリレン、
２，２−ビス｛４−（３，４−ジカルボキシフェノキ
シ）フェニル｝プロパン、ブタンテトラカルボン酸、シ
クロペンタンテトラカルボン酸、２，２−ビス｛４−
（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル｝ヘキサ
フルオロプロパン、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカ
ルボキシフェノキシ｝ビフェニル、ビス｛（トリフルオ
ロメチル）ジカルボキシフェノキシ｝ビス（トリフルオ
ロメチル）ビフェニル、ビス｛（トリフルオロメチル）
ジカルボキシフェノキシ｝ジフェニルエーテル、ビス
（ジカルボキシフェノキシ）ビス（トリフルオロメチ
ル）ビフェニル、ビス（３，４−ジカルボキシフェニ
ル）ジメチルシラン、１，３−ビス（３，４−ジカルボ
キシフェニル）テトラメチルジシロキサン、ジフルオロ
ピロメリット酸、１，４−ビス（３，４−ジカルボキシ
トリフルオロフェノキシ）テトラフルオロベンゼン、
１，４−ビス（３，４−ジカルボキシトリフルオロフェ
ノキシ）オクタフルオロビフェニルなどである。
ての酸無水物、酸塩化物、エステル化物等としては次の
ようなものが挙げられる。ここではテトラカルボン酸の
例を挙げる。（トリフルオロメチル）ピロメリット酸、
ジ（トリフルオロメチル）ピロメリット酸、ジ（ヘプタ
フルオロプロピル）ピロメリット酸、ペンタフルオロエ
チルピロメリット酸、ビス｛３，５−ジ（トリフルオロ
メチル）フェノキシ｝ピロメリット酸、２，３，３′，
４′−ビフェニルテトラカルボン酸、３，３′，４，
４′−テトラカルボキシジフェニルエーテル、２，３，
３′，４′−テトラカルボキシジフェニルエーテル、
３，３′，４，４′−ベンゾフェノンテトラカルボン
酸、２，３，６，７−テトラカルボキシナフタレン、
１，４，５，７−テトラカルボキシナフタレン、１，
４，５，６−テトラカルボキシナフタレン、３，３′，
４，４′−テトラカルボキシジフェニルメタン、３，
３′，４，４′−テトラカルボキシジフェニルスルホ
ン、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）プ
ロパン、２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニ
ル）ヘキサフルオロプロパン、５，５′−ビス（トリフ
ルオロメチル）−３，３′，４，４′−テトラカルボキ
シビフェニル、２，２′，５，５′−テトラキス（トリ
フルオロメチル）−３，３′，４，４′−テトラカルボ
キシビフェニル、５，５′−ビス（トリフルオロメチ
ル）−３，３′，４，４′−テトラカルボキシジフェニ
ルエーテル、５，５′−ビス（トリフルオロメチル）−
３，３′，４，４′−テトラカルボキシベンゾフェノ
ン、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカルボキシフェノ
キシ｝ベンゼン、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカル
ボキシフェノキシ｝（トリフルオロメチル）ベンゼン、
ビス（ジカルボキシフェノキシ）（トリフルオロメチ
ル）ベンゼン、ビス（ジカルボキシフェノキシ）ビス
（トリフルオロメチル）ベンゼン、ビス（ジカルボキシ
フェノキシ）テトラキス（トリフルオロメチル）ベンゼ
ン、３，４，９，１０−テトラカルボキシペリレン、
２，２−ビス｛４−（３，４−ジカルボキシフェノキ
シ）フェニル｝プロパン、ブタンテトラカルボン酸、シ
クロペンタンテトラカルボン酸、２，２−ビス｛４−
（３，４−ジカルボキシフェノキシ）フェニル｝ヘキサ
フルオロプロパン、ビス｛（トリフルオロメチル）ジカ
ルボキシフェノキシ｝ビフェニル、ビス｛（トリフルオ
ロメチル）ジカルボキシフェノキシ｝ビス（トリフルオ
ロメチル）ビフェニル、ビス｛（トリフルオロメチル）
ジカルボキシフェノキシ｝ジフェニルエーテル、ビス
（ジカルボキシフェノキシ）ビス（トリフルオロメチ
ル）ビフェニル、ビス（３，４−ジカルボキシフェニ
ル）ジメチルシラン、１，３−ビス（３，４−ジカルボ
キシフェニル）テトラメチルジシロキサン、ジフルオロ
ピロメリット酸、１，４−ビス（３，４−ジカルボキシ
トリフルオロフェノキシ）テトラフルオロベンゼン、
１，４−ビス（３，４−ジカルボキシトリフルオロフェ
ノキシ）オクタフルオロビフェニルなどである。
【００１３】ジアミンとしては、例えば次のものが挙げ
られる。ｍ−フェニレンジアミン、２，４−ジアミノト
ルエン、２，４−ジアミノキシレン、２，４−ジアミノ
デュレン、４−（１Ｈ，１Ｈ，１１Ｈ−エイコサフルオ
ロウンデカノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−
（１Ｈ，１Ｈ−パ−フルオロ−１−ブタノキシ）−１，
３−ジアミノベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ−パ−フルオ
ロ−１−ヘプタノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、
４−（１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロ−１−オクタノキシ）
−１，３−ジアミノベンゼン、４−ペンタフルオロフェ
ノキシ−１，３−ジアミノベンゼン、４−（２，３，
５，６−テトラフルオロフェノキシ）−１，３−ジアミ
ノベンゼン、４−（４−フルオロフェノキシ）−１，３
−ジアミノベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−
パーフルオロ−１−ヘキサノキシ）−１，３−ジアミノ
ベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオ
ロ−１−ドデカノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、
ｐ−フェニレンジアミン、２，５−ジアミノトルエン、
２，３，５，６−テトラメチル−ｐ−フェニレンジアミ
ン、２，５−ジアミノベンゾトリフルオライド、ビス
（トリフルオロメチル）フェニレンジアミン、ジアミノ
テトラ（トリフルオロメチル）ベンゼン、ジアミノ（ペ
ンタフルオロエチル）ベンゼン、２，５−ジアミノ（パ
ーフルオロヘキシル）ベンゼン、２，５−ジアミノ（パ
ーフルオロブチル）ベンゼン、ベンジジン、２，２′−
ジメチルベンジジン、３，３′−ジメチルベンジジン、
３，３′−ジメトキシベンジジン、２，２′−ジメトキ
シベンジジン、３，３′，５，５′テトラメチルベンジ
ジン、３，３′−ジアセチルベンジジン、２，２′−ビ
ス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフェ
ニル、オクタフルオロベンジジン、３，３′−ビス（ト
リフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフェニル、
４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、４，４′−ジ
アミノジフェニルメタン、４，４′−ジアミノジフェニ
ルスルホン、２，２−ビス（ｐ−アミノフェニル）プロ
パン、３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノジフェ
ニルエーテル、３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミ
ノジフェニルメタン、１，２−ビス（アニリノ）エタ
ン、２，２−ビス（ｐ−アミノフェニル）ヘキサフルオ
ロプロパン、１，３−ビス（アニリノ）ヘキサフルオロ
プロパン、１，４−ビス（アニリノ）オクタフルオロブ
タン、１，５−ビス（アニリノ）デカフルオロペンタ
ン、１，７−ビス（アニリノ）テトラデカフルオロヘプ
タン、２，２′−ビス（トリフルオロメチル）−４，
４′−ジアミノジフェニルエーテル、３，３′−ビス
（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノジフェニ
ルエーテル、３，３′，５，５′−テトラキス（トリフ
ルオロメチル）−４，４′−ジアミノジフェニルエーテ
ル、３，３′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′
−ジアミノベンゾフェノン、４，４′′−ジアミノ−ｐ
−テルフェニル、１，４−ビス（ｐ−アミノフェニル）
ベンゼン、ｐ−ビス（４−アミノ−２−トリフルオロメ
チルフェノキシ）ベンゼン、ビス（アミノフェノキシ）
ビス（トリフルオロメチル）ベンゼン、ビス（アミノフ
ェノキシ）テトラキス（トリフルオロメチル）ベンゼ
ン、４，４′′′−ジアミノ−ｐ−クオーターフェニ
ル、４，４′−ビス（ｐ−アミノフェノキシ）ビフェニ
ル、２，２−ビス｛４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェ
ニル｝プロパン、４，４′−ビス（３−アミノフェノキ
シフェニル）ジフェニルスルホン、２，２−ビス｛４−
（４−アミノフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプ
ロパン、２，２−ビス｛４−（３−アミノフェノキシ）
フェニル｝ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス｛４
−（２−アミノフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロ
プロパン、２，２−ビス｛４−（４−アミノフェノキ
シ）−３，５−ジメチルフェニル｝ヘキサフルオロプロ
パン、２，２−ビス｛４−（４−アミノフェノキシ）−
３，５−ジトリフルオロメチルフェニル｝ヘキサフルオ
ロプロパン、４，４′−ビス（４−アミノ−２−トリフ
ルオロメチルフェノキシ）ビフェニル、４，４′−ビス
（４−アミノ−３−トリフルオロメチルフェノキシ）ビ
フェニル、４，４′−ビス（４−アミノ−２−トリフル
オロメチルフェノキシ）ジフェニルスルホン、４，４′
−ビス（３−アミノ−５−トリフルオロメチルフェノキ
シ）ジフェニルスルホン、２，２−ビス｛４−（４−ア
ミノ−３−トリフルオロメチルフェノキシ）フェニル｝
ヘキサフルオロプロパン、ビス｛（トリフルオロメチ
ル）アミノフェノキシ｝ビフェニル、ビス［｛（トリフ
ルオロメチル）アミノイフェノキシ｝フェニル］ヘキサ
フルオロプロパン、ジアミノアントラキノン、１，５−
ジアミノナフタレン、２，６−ジアミノナフタレン、ビ
ス｛２−［（アミノフェノキシ）フェニル］ヘキサフル
オロイソプロピル｝ベンゼン、ビス（２，３，５，６）
−テトラフルオロ−４−アミノフェニル）エーテル、ビ
ス（２，３，５，６）−テトラフルオロ−４−アミノフ
ェニル）スルフィド、１，３−ビス（３−マミノプロピ
ル）テトラメチルジシロキサン、１，４−ビス（３−ア
ミノプロピルジメチルシリル）ベンゼン、ビス（４−ア
ミノフェニル）ジエチルシラン、１，３−ジアミノテト
ラフルオロベンゼン、１，４−ジアミノテトラフルオロ
ベンゼン、４，４′−ビス（テトラフルオロアミノフェ
ノキシ）オクタフルオロビフェニル等が使用可能であ
る。
られる。ｍ−フェニレンジアミン、２，４−ジアミノト
ルエン、２，４−ジアミノキシレン、２，４−ジアミノ
デュレン、４−（１Ｈ，１Ｈ，１１Ｈ−エイコサフルオ
ロウンデカノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、４−
（１Ｈ，１Ｈ−パ−フルオロ−１−ブタノキシ）−１，
３−ジアミノベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ−パ−フルオ
ロ−１−ヘプタノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、
４−（１Ｈ，１Ｈ−パーフルオロ−１−オクタノキシ）
−１，３−ジアミノベンゼン、４−ペンタフルオロフェ
ノキシ−１，３−ジアミノベンゼン、４−（２，３，
５，６−テトラフルオロフェノキシ）−１，３−ジアミ
ノベンゼン、４−（４−フルオロフェノキシ）−１，３
−ジアミノベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−
パーフルオロ−１−ヘキサノキシ）−１，３−ジアミノ
ベンゼン、４−（１Ｈ，１Ｈ，２Ｈ，２Ｈ−パーフルオ
ロ−１−ドデカノキシ）−１，３−ジアミノベンゼン、
ｐ−フェニレンジアミン、２，５−ジアミノトルエン、
２，３，５，６−テトラメチル−ｐ−フェニレンジアミ
ン、２，５−ジアミノベンゾトリフルオライド、ビス
（トリフルオロメチル）フェニレンジアミン、ジアミノ
テトラ（トリフルオロメチル）ベンゼン、ジアミノ（ペ
ンタフルオロエチル）ベンゼン、２，５−ジアミノ（パ
ーフルオロヘキシル）ベンゼン、２，５−ジアミノ（パ
ーフルオロブチル）ベンゼン、ベンジジン、２，２′−
ジメチルベンジジン、３，３′−ジメチルベンジジン、
３，３′−ジメトキシベンジジン、２，２′−ジメトキ
シベンジジン、３，３′，５，５′テトラメチルベンジ
ジン、３，３′−ジアセチルベンジジン、２，２′−ビ
ス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフェ
ニル、オクタフルオロベンジジン、３，３′−ビス（ト
リフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフェニル、
４，４′−ジアミノジフェニルエーテル、４，４′−ジ
アミノジフェニルメタン、４，４′−ジアミノジフェニ
ルスルホン、２，２−ビス（ｐ−アミノフェニル）プロ
パン、３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミノジフェ
ニルエーテル、３，３′−ジメチル−４，４′−ジアミ
ノジフェニルメタン、１，２−ビス（アニリノ）エタ
ン、２，２−ビス（ｐ−アミノフェニル）ヘキサフルオ
ロプロパン、１，３−ビス（アニリノ）ヘキサフルオロ
プロパン、１，４−ビス（アニリノ）オクタフルオロブ
タン、１，５−ビス（アニリノ）デカフルオロペンタ
ン、１，７−ビス（アニリノ）テトラデカフルオロヘプ
タン、２，２′−ビス（トリフルオロメチル）−４，
４′−ジアミノジフェニルエーテル、３，３′−ビス
（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノジフェニ
ルエーテル、３，３′，５，５′−テトラキス（トリフ
ルオロメチル）−４，４′−ジアミノジフェニルエーテ
ル、３，３′−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′
−ジアミノベンゾフェノン、４，４′′−ジアミノ−ｐ
−テルフェニル、１，４−ビス（ｐ−アミノフェニル）
ベンゼン、ｐ−ビス（４−アミノ−２−トリフルオロメ
チルフェノキシ）ベンゼン、ビス（アミノフェノキシ）
ビス（トリフルオロメチル）ベンゼン、ビス（アミノフ
ェノキシ）テトラキス（トリフルオロメチル）ベンゼ
ン、４，４′′′−ジアミノ−ｐ−クオーターフェニ
ル、４，４′−ビス（ｐ−アミノフェノキシ）ビフェニ
ル、２，２−ビス｛４−（ｐ−アミノフェノキシ）フェ
ニル｝プロパン、４，４′−ビス（３−アミノフェノキ
シフェニル）ジフェニルスルホン、２，２−ビス｛４−
（４−アミノフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロプ
ロパン、２，２−ビス｛４−（３−アミノフェノキシ）
フェニル｝ヘキサフルオロプロパン、２，２−ビス｛４
−（２−アミノフェノキシ）フェニル｝ヘキサフルオロ
プロパン、２，２−ビス｛４−（４−アミノフェノキ
シ）−３，５−ジメチルフェニル｝ヘキサフルオロプロ
パン、２，２−ビス｛４−（４−アミノフェノキシ）−
３，５−ジトリフルオロメチルフェニル｝ヘキサフルオ
ロプロパン、４，４′−ビス（４−アミノ−２−トリフ
ルオロメチルフェノキシ）ビフェニル、４，４′−ビス
（４−アミノ−３−トリフルオロメチルフェノキシ）ビ
フェニル、４，４′−ビス（４−アミノ−２−トリフル
オロメチルフェノキシ）ジフェニルスルホン、４，４′
−ビス（３−アミノ−５−トリフルオロメチルフェノキ
シ）ジフェニルスルホン、２，２−ビス｛４−（４−ア
ミノ−３−トリフルオロメチルフェノキシ）フェニル｝
ヘキサフルオロプロパン、ビス｛（トリフルオロメチ
ル）アミノフェノキシ｝ビフェニル、ビス［｛（トリフ
ルオロメチル）アミノイフェノキシ｝フェニル］ヘキサ
フルオロプロパン、ジアミノアントラキノン、１，５−
ジアミノナフタレン、２，６−ジアミノナフタレン、ビ
ス｛２−［（アミノフェノキシ）フェニル］ヘキサフル
オロイソプロピル｝ベンゼン、ビス（２，３，５，６）
−テトラフルオロ−４−アミノフェニル）エーテル、ビ
ス（２，３，５，６）−テトラフルオロ−４−アミノフ
ェニル）スルフィド、１，３−ビス（３−マミノプロピ
ル）テトラメチルジシロキサン、１，４−ビス（３−ア
ミノプロピルジメチルシリル）ベンゼン、ビス（４−ア
ミノフェニル）ジエチルシラン、１，３−ジアミノテト
ラフルオロベンゼン、１，４−ジアミノテトラフルオロ
ベンゼン、４，４′−ビス（テトラフルオロアミノフェ
ノキシ）オクタフルオロビフェニル等が使用可能であ
る。
【００１４】以下、本発明にもとづくガスセンサの具体
的実施例を説明する。
的実施例を説明する。
【００１５】＜実施例１＞三角フラスコに２，２−ビス
（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロ
パン二無水物８８．８ｇ（０．２ｍｏｌ）と２，２−ビ
ス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフェ
ニル６４．０ｇ（０．２ｍｏｌ）およびＮ，Ｎ−ジメチ
ルアセトアミド１０００ｇを加えた。この混合物を窒素
雰囲気下、室温で３日間攪拌し、濃度約１５ｗｔ％のポ
リアミド酸を得た。このポリアミド酸溶液を基板のシリ
コンウェハ上にスピンコートした後、オーブン中で７０
℃で２時間、１６０℃で１時間、２５０℃で３０分、３
５０℃で１時間加熱し、イミド化を行い、厚さ６μｍの
フッ素化ポリイミドフィルムを得た。次いで、フィルム
を基板につけたままダイシング・ソーで切断し、厚み６
μｍ、幅１ｃｍ、長さ３ｃｍのフッ素化ポリイミド製の
薄膜型光導波路２（図１参照）をシリコン基板１上に形
成した。このようにして作製したセンサを、図３に示す
ような装置にセットした。
（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘキサフルオロプロ
パン二無水物８８．８ｇ（０．２ｍｏｌ）と２，２−ビ
ス（トリフルオロメチル）−４，４′−ジアミノビフェ
ニル６４．０ｇ（０．２ｍｏｌ）およびＮ，Ｎ−ジメチ
ルアセトアミド１０００ｇを加えた。この混合物を窒素
雰囲気下、室温で３日間攪拌し、濃度約１５ｗｔ％のポ
リアミド酸を得た。このポリアミド酸溶液を基板のシリ
コンウェハ上にスピンコートした後、オーブン中で７０
℃で２時間、１６０℃で１時間、２５０℃で３０分、３
５０℃で１時間加熱し、イミド化を行い、厚さ６μｍの
フッ素化ポリイミドフィルムを得た。次いで、フィルム
を基板につけたままダイシング・ソーで切断し、厚み６
μｍ、幅１ｃｍ、長さ３ｃｍのフッ素化ポリイミド製の
薄膜型光導波路２（図１参照）をシリコン基板１上に形
成した。このようにして作製したセンサを、図３に示す
ような装置にセットした。
【００１６】図３は、本実施例にもとづく薄膜型フッ素
化ポリイミド光導波路利用のガスセンサ構造の概略的構
成を説明するための模式的断面図である。図中、参照符
号１は光導波路基板、２は薄膜型フッ素化ポリイミド光
導波路、３は光導入用光ファイバ、４は光検出用光ファ
イバ、５は光源、６は光検出器、７はガス雰囲気保持用
ボックス、８はガス導入口、９はガス排出口、および１
０はヒータである。
化ポリイミド光導波路利用のガスセンサ構造の概略的構
成を説明するための模式的断面図である。図中、参照符
号１は光導波路基板、２は薄膜型フッ素化ポリイミド光
導波路、３は光導入用光ファイバ、４は光検出用光ファ
イバ、５は光源、６は光検出器、７はガス雰囲気保持用
ボックス、８はガス導入口、９はガス排出口、および１
０はヒータである。
【００１７】上記構成からなるガスセンサを検出すべき
ＳＯ2 雰囲気を保ったボックス７中におき、光導波路２
に接続した光ファイバ３を通じてＨｅ−Ｎｅレーザ光を
入光し、光検出用光ファイバ４の出力側にはＰＩＮフォ
トダイオードからなる光検出器６を配置して出力光量を
検出した（図３参照）。
ＳＯ2 雰囲気を保ったボックス７中におき、光導波路２
に接続した光ファイバ３を通じてＨｅ−Ｎｅレーザ光を
入光し、光検出用光ファイバ４の出力側にはＰＩＮフォ
トダイオードからなる光検出器６を配置して出力光量を
検出した（図３参照）。
【００１８】あらかじめ作製してある検量線からＳＯ2
濃度を求めたところ４〜約２５００ｐｐｍのＳＯ2 濃度
範囲で誤差±５％の測定が可能であることが確認され
た。また、約５００ｐｐｍのＳＯ2 濃度中でＳＯ2 を検
出後、直ちに光導波路の周囲に設置したヒータで光導波
路を３００℃で２分間加熱し、加熱停止後１０分間放置
することで光導波路に吸着したＳＯ2 を除去後、再測定
を行ったところ４８０ｐｐｍと再現性の良い値が得られ
た。
濃度を求めたところ４〜約２５００ｐｐｍのＳＯ2 濃度
範囲で誤差±５％の測定が可能であることが確認され
た。また、約５００ｐｐｍのＳＯ2 濃度中でＳＯ2 を検
出後、直ちに光導波路の周囲に設置したヒータで光導波
路を３００℃で２分間加熱し、加熱停止後１０分間放置
することで光導波路に吸着したＳＯ2 を除去後、再測定
を行ったところ４８０ｐｐｍと再現性の良い値が得られ
た。
【００１９】＜実施例２＞実施例１と同様、三角フラス
コに２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘ
キサフルオロプロパン二無水物８８．８ｇ（０．２ｍｏ
ｌ）と２，２−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′
−ジアミノビフェニル６４．０ｇ（０．２ｍｏｌ）およ
びＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１０００ｇを加えた。
この混合物を窒素雰囲気下、室温で３日間攪拌し、濃度
約１５ｗｔ％のポリアミド酸を得た。このポリアミド酸
溶液を基板のシリコンウェハ上にスピンコートした後、
オーブン中で７０℃で２時間、１６０℃で１時間、２５
０℃で３０分、３５０℃で１時間加熱し、イミド化を行
い、厚さ６μｍのフッ素化ポリイミドフィルムを得た。
次いで、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチング
によりフッ素化ポリイミドフィルムを加工し、フッ素化
ポリイミド製のリッジ型光導波路１１（図２）をシリコ
ン基板１上に形成する。光導波路の構造は厚みを６μ
ｍ、幅６μｍ、長さ３ｃｍとした。このようにして作製
したセンサを検出すべきＳＯ2 雰囲気を保ったボックス
中におき光導波路に接続した光ファイバを通じてＨｅ−
Ｎｅレーザ光を入光し、出力側にはＰＩＮフォトダイオ
ードを配置して出力光量を検出し、あらかじめ作製して
ある検量線からＳＯ2 濃度を求めたところ３〜約２９０
０ｐｐｍのＳＯ2 濃度範囲で誤差±４％の測定が可能で
あることが確認された。
コに２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）ヘ
キサフルオロプロパン二無水物８８．８ｇ（０．２ｍｏ
ｌ）と２，２−ビス（トリフルオロメチル）−４，４′
−ジアミノビフェニル６４．０ｇ（０．２ｍｏｌ）およ
びＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１０００ｇを加えた。
この混合物を窒素雰囲気下、室温で３日間攪拌し、濃度
約１５ｗｔ％のポリアミド酸を得た。このポリアミド酸
溶液を基板のシリコンウェハ上にスピンコートした後、
オーブン中で７０℃で２時間、１６０℃で１時間、２５
０℃で３０分、３５０℃で１時間加熱し、イミド化を行
い、厚さ６μｍのフッ素化ポリイミドフィルムを得た。
次いで、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチング
によりフッ素化ポリイミドフィルムを加工し、フッ素化
ポリイミド製のリッジ型光導波路１１（図２）をシリコ
ン基板１上に形成する。光導波路の構造は厚みを６μ
ｍ、幅６μｍ、長さ３ｃｍとした。このようにして作製
したセンサを検出すべきＳＯ2 雰囲気を保ったボックス
中におき光導波路に接続した光ファイバを通じてＨｅ−
Ｎｅレーザ光を入光し、出力側にはＰＩＮフォトダイオ
ードを配置して出力光量を検出し、あらかじめ作製して
ある検量線からＳＯ2 濃度を求めたところ３〜約２９０
０ｐｐｍのＳＯ2 濃度範囲で誤差±４％の測定が可能で
あることが確認された。
【００２０】また、約５００ｐｐｍのＳＯ2 濃度中でＳ
Ｏ2 を検出後、直ちに光導波路の周囲に設置したヒータ
で光導波路を３００℃で２分間加熱し、加熱停止後１０
分間放置することで光導波路に吸着したＳＯ2 を除去
後、再測定を行ったところ４９０ｐｐｍと再現性の良い
値が得られた。
Ｏ2 を検出後、直ちに光導波路の周囲に設置したヒータ
で光導波路を３００℃で２分間加熱し、加熱停止後１０
分間放置することで光導波路に吸着したＳＯ2 を除去
後、再測定を行ったところ４９０ｐｐｍと再現性の良い
値が得られた。
【００２１】＜実施例３＞実施例２と同一のセンサを作
製し、実施例１と同様に使用して、Ｏ3 雰囲気を保った
ボックス中におき光導波路に接続した光ファイバを通じ
てＨｅ−Ｎｅレーザ光を入光し、出力側にはＰＩＮフォ
トダイオードを配置して出力光量を検出し、あらかじめ
作製してある検量線からＯ3 濃度を求めたところ３〜約
１５００ｐｐｍのＯ3 濃度範囲で誤差±６％の測定が可
能であることが確認され、オゾン濃度検出にも効果のあ
ることが認められた。Ｏ3 の確認後、直ちに光導波路の
周囲に設置したヒータで光導波路を３００℃で２分間加
熱し、加熱停止後１０分間放置することで光導波路に吸
着したＯ3 を除去後、再測定を行ったところＯ3 吸着前
と同様の値が得られた。
製し、実施例１と同様に使用して、Ｏ3 雰囲気を保った
ボックス中におき光導波路に接続した光ファイバを通じ
てＨｅ−Ｎｅレーザ光を入光し、出力側にはＰＩＮフォ
トダイオードを配置して出力光量を検出し、あらかじめ
作製してある検量線からＯ3 濃度を求めたところ３〜約
１５００ｐｐｍのＯ3 濃度範囲で誤差±６％の測定が可
能であることが確認され、オゾン濃度検出にも効果のあ
ることが認められた。Ｏ3 の確認後、直ちに光導波路の
周囲に設置したヒータで光導波路を３００℃で２分間加
熱し、加熱停止後１０分間放置することで光導波路に吸
着したＯ3 を除去後、再測定を行ったところＯ3 吸着前
と同様の値が得られた。
【００２２】＜実施例４＞実施例２と同様にフッ素化ポ
リイミド製のリッジ型光導波路１１を形成したセンサを
用い、実施例１と同様に作製したセンサを検出すべきＮ
Ｏ2 雰囲気を保ったボックス中におき光導波路に接続し
た光ファイバを通じてＨｅ−Ｎｅレーザ光を入光し、出
力側にはＰＩＮフォトダイオードを配置して出力光量を
検出し、あらかじめ作製してある検量線からＮＯ2 濃度
を求めたところ５〜約２８００ｐｐｍのＮＯ2 濃度範囲
で誤差±５％の測定が可能であることが確認された。Ｎ
Ｏ2の確認後、直ちに光導波路の周囲に設置したヒータ
で光導波路を３００℃で２分間加熱し、加熱停止後１０
分間放置することで光導波路に吸着したＮＯ2 を除去
後、再測定を行ったところＮＯ2 吸着前と同様の値が得
られた。
リイミド製のリッジ型光導波路１１を形成したセンサを
用い、実施例１と同様に作製したセンサを検出すべきＮ
Ｏ2 雰囲気を保ったボックス中におき光導波路に接続し
た光ファイバを通じてＨｅ−Ｎｅレーザ光を入光し、出
力側にはＰＩＮフォトダイオードを配置して出力光量を
検出し、あらかじめ作製してある検量線からＮＯ2 濃度
を求めたところ５〜約２８００ｐｐｍのＮＯ2 濃度範囲
で誤差±５％の測定が可能であることが確認された。Ｎ
Ｏ2の確認後、直ちに光導波路の周囲に設置したヒータ
で光導波路を３００℃で２分間加熱し、加熱停止後１０
分間放置することで光導波路に吸着したＮＯ2 を除去
後、再測定を行ったところＮＯ2 吸着前と同様の値が得
られた。
【００２３】＜実施例５＞実施例２と同様にフッ素化ポ
リイミド製のリッジ型光導波路１１をもつセンサを形成
し、実施例１と同様に作製したセンサを検出すべきＮＯ
雰囲気を保ったボックス中におき光導波路に接続した光
ファイバを通じてＨｅ−Ｎｅレーザ光を入光し、出力側
にはＰＩＮフォトダイオードを配置して出力光量を検出
し、あらかじめ作製してある検量線からＮＯ濃度を求め
たところ４〜約２０００ｐｐｍのＮＯ濃度範囲で誤差±
５％の測定が可能であることが確認された。ＮＯの確認
後、直ちに光導波路の周囲に設置したヒータで光導波路
を３００℃で２分間加熱し、加熱停止後１０分間放置す
ることで光導波路に吸着したＮＯを除去後、再測定を行
ったところＮＯ吸着前と同様の値が得られた。
リイミド製のリッジ型光導波路１１をもつセンサを形成
し、実施例１と同様に作製したセンサを検出すべきＮＯ
雰囲気を保ったボックス中におき光導波路に接続した光
ファイバを通じてＨｅ−Ｎｅレーザ光を入光し、出力側
にはＰＩＮフォトダイオードを配置して出力光量を検出
し、あらかじめ作製してある検量線からＮＯ濃度を求め
たところ４〜約２０００ｐｐｍのＮＯ濃度範囲で誤差±
５％の測定が可能であることが確認された。ＮＯの確認
後、直ちに光導波路の周囲に設置したヒータで光導波路
を３００℃で２分間加熱し、加熱停止後１０分間放置す
ることで光導波路に吸着したＮＯを除去後、再測定を行
ったところＮＯ吸着前と同様の値が得られた。
【００２４】＜実施例６＞実施例２と同様にフッ素化ポ
リイミド製のリッジ型光導波路１１をもつセンサを形成
し、実施例１と同様に作製したセンサを検出すべきＳＯ
2 雰囲気を保ったボックス中におき、光導波路に接続し
た光ファイバを通じて波長０．８５μｍの半導体レーザ
光を入光し、出力側にはＰＩＮフォトダイオードを配置
して出力光量を検出し、あらかじめ作製してある検量線
からＳＯ2 濃度を求めたところ２〜約１５００ｐｐｍの
ＳＯ2 濃度範囲で誤差±３％の測定が可能であることが
確認された。ＳＯ2 の確認後、直ちに光導波路の周囲に
設置したヒータで光導波路を３００℃で２分間加熱し、
加熱停止後１０分間放置することで光導波路に吸着した
ＳＯ2 を除去後、再測定を行ったところＳＯ2 吸着前と
同様の値が得られた。
リイミド製のリッジ型光導波路１１をもつセンサを形成
し、実施例１と同様に作製したセンサを検出すべきＳＯ
2 雰囲気を保ったボックス中におき、光導波路に接続し
た光ファイバを通じて波長０．８５μｍの半導体レーザ
光を入光し、出力側にはＰＩＮフォトダイオードを配置
して出力光量を検出し、あらかじめ作製してある検量線
からＳＯ2 濃度を求めたところ２〜約１５００ｐｐｍの
ＳＯ2 濃度範囲で誤差±３％の測定が可能であることが
確認された。ＳＯ2 の確認後、直ちに光導波路の周囲に
設置したヒータで光導波路を３００℃で２分間加熱し、
加熱停止後１０分間放置することで光導波路に吸着した
ＳＯ2 を除去後、再測定を行ったところＳＯ2 吸着前と
同様の値が得られた。
【００２５】＜実施例７＞実施例２と同様にフッ素化ポ
リイミド製のリッジ型光導波路１１をもつセンサを用
い、実施例１と同様に作製したセンサを検出すべきＣｌ
2 雰囲気を保ったボックス中におき光導波路に接続した
光ファイバを通じて波長０．８５μｍの半導体レーザ光
を入光し、出力側にはＰＩＮフォトダイオードを配置し
て出力光量を検出し、あらかじめ作製してある検量線か
らＣｌ2 濃度を求めたところ９〜約７５０ｐｐｍのＣｌ
2 濃度範囲で誤差±４％の測定が可能であることが確認
された。Ｃｌ2 の確認後、直ちに光導波路の周囲に設置
したヒータで光導波路を３００℃で２分間加熱し、加熱
停止後１０分間放置することで光導波路に吸着したＣｌ
2 を除去後、再測定を行ったところＣｌ2 吸着前と同様
の値が得られた。
リイミド製のリッジ型光導波路１１をもつセンサを用
い、実施例１と同様に作製したセンサを検出すべきＣｌ
2 雰囲気を保ったボックス中におき光導波路に接続した
光ファイバを通じて波長０．８５μｍの半導体レーザ光
を入光し、出力側にはＰＩＮフォトダイオードを配置し
て出力光量を検出し、あらかじめ作製してある検量線か
らＣｌ2 濃度を求めたところ９〜約７５０ｐｐｍのＣｌ
2 濃度範囲で誤差±４％の測定が可能であることが確認
された。Ｃｌ2 の確認後、直ちに光導波路の周囲に設置
したヒータで光導波路を３００℃で２分間加熱し、加熱
停止後１０分間放置することで光導波路に吸着したＣｌ
2 を除去後、再測定を行ったところＣｌ2 吸着前と同様
の値が得られた。
【００２６】＜実施例８＞実施例２と同様にフッ素化ポ
リイミド製のリッジ型光導波路１１をもつセンサを用
い、実施例１と同様に作製したセンサを検出すべきＮＨ
3 雰囲気を保ったボックス中におき光導波路に接続した
光ファイバを通じて波長０．８５μｍの半導体レーザ光
を入光し、出力側にはＰＩＮフォトダイオードを配置し
て出力光量を検出し、あらかじめ作製してある検量線か
らＮＨ3 濃度を求めたところ８〜約９５０ｐｐｍのＮＨ
3 濃度範囲で誤差±５％の測定が可能であることが確認
された。ＮＨ3 の確認後、直ちに光導波路の周囲に設置
したヒータで光導波路を３００℃で２分間加熱し、加熱
停止後１０分間放置することで光導波路に吸着したＮＨ
3 を除去後、再測定を行ったところＮＨ3 吸着前と同様
の値が得られた。
リイミド製のリッジ型光導波路１１をもつセンサを用
い、実施例１と同様に作製したセンサを検出すべきＮＨ
3 雰囲気を保ったボックス中におき光導波路に接続した
光ファイバを通じて波長０．８５μｍの半導体レーザ光
を入光し、出力側にはＰＩＮフォトダイオードを配置し
て出力光量を検出し、あらかじめ作製してある検量線か
らＮＨ3 濃度を求めたところ８〜約９５０ｐｐｍのＮＨ
3 濃度範囲で誤差±５％の測定が可能であることが確認
された。ＮＨ3 の確認後、直ちに光導波路の周囲に設置
したヒータで光導波路を３００℃で２分間加熱し、加熱
停止後１０分間放置することで光導波路に吸着したＮＨ
3 を除去後、再測定を行ったところＮＨ3 吸着前と同様
の値が得られた。
【００２７】＜実施例９＞実施例２と同様にフッ素化ポ
リイミド製のリッジ型光導波路１１をもつセンサを用
い、実施例１と同様に作製したセンサを検出すべきＨＣ
ｌ雰囲気を保ったボックス中におき光導波路に接続した
光ファイバを通じて波長０．８５μｍの半導体レーザ光
を入光し、出力側にはＰＩＮフォトダイオードを配置し
て出力光量を検出し、あらかじめ作製してある検量線か
らＨＣｌ濃度を求めたところ７〜約２２００ｐｐｍのＨ
Ｃｌ濃度範囲で誤差±５％の測定が可能であることが確
認された。ＨＣｌの確認後、直ちに光導波路の周囲に設
置したヒータで光導波路を３００℃で２分間加熱し、加
熱停止後１０分間放置することで光導波路に吸着したＨ
Ｃｌを除去後、再測定を行ったところＨＣｌ吸着前と同
様の値が得られた。
リイミド製のリッジ型光導波路１１をもつセンサを用
い、実施例１と同様に作製したセンサを検出すべきＨＣ
ｌ雰囲気を保ったボックス中におき光導波路に接続した
光ファイバを通じて波長０．８５μｍの半導体レーザ光
を入光し、出力側にはＰＩＮフォトダイオードを配置し
て出力光量を検出し、あらかじめ作製してある検量線か
らＨＣｌ濃度を求めたところ７〜約２２００ｐｐｍのＨ
Ｃｌ濃度範囲で誤差±５％の測定が可能であることが確
認された。ＨＣｌの確認後、直ちに光導波路の周囲に設
置したヒータで光導波路を３００℃で２分間加熱し、加
熱停止後１０分間放置することで光導波路に吸着したＨ
Ｃｌを除去後、再測定を行ったところＨＣｌ吸着前と同
様の値が得られた。
【００２８】＜実施例１０＞実施例２と同様にフッ素化
ポリイミド製のリッジ型光導波路１１をもつセンサを用
い、実施例１と同様に作製したセンサを検出すべきＨ２
Ｓ雰囲気を保ったボックス中におき光導波路に接続した
光ファイバを通じて波長１．３μｍの半導体レーザ光を
入光し、出力側にはＰＩＮフォトダイオードを配置して
出力光量を検出し、あらかじめ作製してある検量線から
Ｈ2 Ｓ濃度を求めたところ４〜約８００ｐｐｍのＨ2 Ｓ
濃度範囲で誤差±５％の測定が可能であることが確認さ
れた。Ｈ2 Ｓの確認後、直ちに光導波路の周囲に設置し
たヒータで光導波路を３００℃で２分間加熱し、加熱停
止後１０分間放置することで光導波路に吸着したＨ2 Ｓ
を除去後、再測定を行ったところＨ2 Ｓ吸着前と同様の
値が得られた。
ポリイミド製のリッジ型光導波路１１をもつセンサを用
い、実施例１と同様に作製したセンサを検出すべきＨ２
Ｓ雰囲気を保ったボックス中におき光導波路に接続した
光ファイバを通じて波長１．３μｍの半導体レーザ光を
入光し、出力側にはＰＩＮフォトダイオードを配置して
出力光量を検出し、あらかじめ作製してある検量線から
Ｈ2 Ｓ濃度を求めたところ４〜約８００ｐｐｍのＨ2 Ｓ
濃度範囲で誤差±５％の測定が可能であることが確認さ
れた。Ｈ2 Ｓの確認後、直ちに光導波路の周囲に設置し
たヒータで光導波路を３００℃で２分間加熱し、加熱停
止後１０分間放置することで光導波路に吸着したＨ2 Ｓ
を除去後、再測定を行ったところＨ2 Ｓ吸着前と同様の
値が得られた。
【００２９】＜実施例１１＞実施例１と同様、三角フラ
スコに２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）
ヘキサフルオロプロパン二無水物８８．８ｇ（０．２ｍ
ｏｌ）と２，２−ビス（トリフルオロメチル）−４，
４′−ジアミノビフェニル６４．０ｇ（０．２ｍｏｌ）
およびＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１０００ｇを加え
た。この混合物を窒素雰囲気下、室温で３日間攪拌し、
濃度約１５ｗｔ％のポリアミド酸を得た。このポリアミ
ド酸溶液を基板のシリコンウェハ上にスピンコートした
後、オーブン中で７０℃で２時間、１６０℃で１時間、
２５０℃で３０分、３５０℃で１時間加熱し、イミド化
を行い、厚さ６μｍのフッ素化ポリイミドフィルムを得
た。次いで、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチ
ングによりフッ素化ポリイミドフィルムを加工し、フッ
素化ポリイミド性のリッジ光導波路１１を形成する。光
導波路の構造は厚みを６μｍ、幅６μｍ、長さ３ｃｍと
した。このリッジ光導波路１１の片側の断面にＡｌ膜を
蒸着した。このようにして作製したセンサを検出すべき
ＳＯ2 雰囲気を保ったボックス中におき、光導波路のＡ
ｌ膜を蒸着を行っていない断面にＹ分岐カップラをもつ
光ファイバを接続し、このファイバを通じてＨｅ−Ｎｅ
レーザ光５を入光し、Ａｌ膜で反射してきた光をＹ分岐
カップラで分離し、反射光をＰＩＮフォトダイオード６
に出力する。この出力光の光量をＰＩＮフォトダイオー
ドで検出し、あらかじめ作製してある検量線からＳＯ2
濃度を求めたところ２〜約２５００ｐｐｍのＳＯ2 濃度
範囲で誤差±３％の測定が可能であった。これより反射
型にすることによって検出下限値を下げることができ
た。図４はそのようにして作製されたセンサおよび測定
装置の構造を示す。図中、参照符号１は光導波路基板、
２はフッ素化ポリイミド光導波路、３は光導入用光ファ
イバ、４は光検出用光ファイバ、５は光源、６は光検出
器、１２は光導入・検出用光ファイバ、１３はカップ
ラ、および１４はＡｌ蒸着膜である。この測定装置の構
造においてＹ分岐カップラをもつ光ファイバに代えてキ
ューブ型カップラを用いても同じ検出感度、同じ耐熱性
が得られた。
スコに２，２−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）
ヘキサフルオロプロパン二無水物８８．８ｇ（０．２ｍ
ｏｌ）と２，２−ビス（トリフルオロメチル）−４，
４′−ジアミノビフェニル６４．０ｇ（０．２ｍｏｌ）
およびＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド１０００ｇを加え
た。この混合物を窒素雰囲気下、室温で３日間攪拌し、
濃度約１５ｗｔ％のポリアミド酸を得た。このポリアミ
ド酸溶液を基板のシリコンウェハ上にスピンコートした
後、オーブン中で７０℃で２時間、１６０℃で１時間、
２５０℃で３０分、３５０℃で１時間加熱し、イミド化
を行い、厚さ６μｍのフッ素化ポリイミドフィルムを得
た。次いで、フォトリソグラフィと反応性イオンエッチ
ングによりフッ素化ポリイミドフィルムを加工し、フッ
素化ポリイミド性のリッジ光導波路１１を形成する。光
導波路の構造は厚みを６μｍ、幅６μｍ、長さ３ｃｍと
した。このリッジ光導波路１１の片側の断面にＡｌ膜を
蒸着した。このようにして作製したセンサを検出すべき
ＳＯ2 雰囲気を保ったボックス中におき、光導波路のＡ
ｌ膜を蒸着を行っていない断面にＹ分岐カップラをもつ
光ファイバを接続し、このファイバを通じてＨｅ−Ｎｅ
レーザ光５を入光し、Ａｌ膜で反射してきた光をＹ分岐
カップラで分離し、反射光をＰＩＮフォトダイオード６
に出力する。この出力光の光量をＰＩＮフォトダイオー
ドで検出し、あらかじめ作製してある検量線からＳＯ2
濃度を求めたところ２〜約２５００ｐｐｍのＳＯ2 濃度
範囲で誤差±３％の測定が可能であった。これより反射
型にすることによって検出下限値を下げることができ
た。図４はそのようにして作製されたセンサおよび測定
装置の構造を示す。図中、参照符号１は光導波路基板、
２はフッ素化ポリイミド光導波路、３は光導入用光ファ
イバ、４は光検出用光ファイバ、５は光源、６は光検出
器、１２は光導入・検出用光ファイバ、１３はカップ
ラ、および１４はＡｌ蒸着膜である。この測定装置の構
造においてＹ分岐カップラをもつ光ファイバに代えてキ
ューブ型カップラを用いても同じ検出感度、同じ耐熱性
が得られた。
【００３０】
【発明の効果】本発明によれば、従来のポリスチレンな
どの高分子やガラスや石英などの光導波路と異なり光導
波路表面へのガス吸着量が多くなるうえ、通常のポリイ
ミドと異なり光導波路表面への水分吸着がほとんどない
ので吸湿による感度低下の悪影響が無いためガス濃度を
高感度で検出できるのみならず、耐熱性に優れた光導波
路であるのでヒータによる高温加熱ガス除去が可能とな
って短時間での繰り返し測定ができる。
どの高分子やガラスや石英などの光導波路と異なり光導
波路表面へのガス吸着量が多くなるうえ、通常のポリイ
ミドと異なり光導波路表面への水分吸着がほとんどない
ので吸湿による感度低下の悪影響が無いためガス濃度を
高感度で検出できるのみならず、耐熱性に優れた光導波
路であるのでヒータによる高温加熱ガス除去が可能とな
って短時間での繰り返し測定ができる。
【図１】本発明による薄膜型フッ素化ポリイミド光導波
路部の概略的構成を説明するための模式的断面図であ
る。
路部の概略的構成を説明するための模式的断面図であ
る。
【図２】本発明によるリッジ型フッ素化ポリイミド光導
波路部の概略的構成を説明するための模式的断面図であ
る。
波路部の概略的構成を説明するための模式的断面図であ
る。
【図３】本発明による薄膜型フッ素化ポリイミド光導波
路利用ガスセンサの概略的構成を説明するための模式的
断面図である。
路利用ガスセンサの概略的構成を説明するための模式的
断面図である。
【図４】本発明によるフッ素化ポリイミド光導波路の片
側に光導入および光取り出しのための光ファイバが結合
されたガスセンサの概略的構成を説明するための模式的
断面図である。
側に光導入および光取り出しのための光ファイバが結合
されたガスセンサの概略的構成を説明するための模式的
断面図である。
１ 光導波路基板 ２ フッ素化ポリイミド製の薄膜型光導波路（薄膜型フ
ッ素化ポリイミド光導波路） ３ 光導入用光ファイバ ４ 光検出用光ファイバ ５ 光源 ６ 光検出器 ７ ガス雰囲気保持用ボックス ８ ガス導入口 ９ ガス排出口 １０ ヒータ １１ フッ素化ポリイミド製のリッジ型光導波路（リッ
ジ型フッ素化ポリイミド光導波路） １２ 光導入・検出用光ファイバ １３ カップラ １４ Ａｌ蒸着膜
ッ素化ポリイミド光導波路） ３ 光導入用光ファイバ ４ 光検出用光ファイバ ５ 光源 ６ 光検出器 ７ ガス雰囲気保持用ボックス ８ ガス導入口 ９ ガス排出口 １０ ヒータ １１ フッ素化ポリイミド製のリッジ型光導波路（リッ
ジ型フッ素化ポリイミド光導波路） １２ 光導入・検出用光ファイバ １３ カップラ １４ Ａｌ蒸着膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 重邦 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 池田 幸介 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 渡辺 正満 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 林 孝好 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 松元 史朗 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内 (72)発明者 田中 融 東京都千代田区内幸町１丁目１番６号 日 本電信電話株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】 光導波路をガス検出手段として用いるガ
スセンサにおいて、 前記光導波路は、フッ素化ポリイミドからなるフッ素化
ポリイミド光導波路であることを特徴とするガスセン
サ。 - 【請求項２】 請求項１記載のガスセンサにおいて、 前記フッ素化ポリイミド光導波路はリッジ型であること
を特徴とするガスセンサ。 - 【請求項３】 請求項１または２記載のガスセンサにお
いて、 前記フッ素化ポリイミド光導波路の少なくとも一端部
に、光導入または光取り出しのための光ファイバが設け
られたことを特徴とするガスセンサ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12003795A JPH08313430A (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | ガスセンサ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12003795A JPH08313430A (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | ガスセンサ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08313430A true JPH08313430A (ja) | 1996-11-29 |
Family
ID=14776350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12003795A Pending JPH08313430A (ja) | 1995-05-18 | 1995-05-18 | ガスセンサ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08313430A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0939064A3 (en) * | 1998-02-25 | 1999-11-17 | Hitachi, Ltd. | Optical fiber and fiber-optic sensing system using the same |
| WO2001013093A1 (en) * | 1999-08-18 | 2001-02-22 | Advantest Corporation | Method and apparatus for environmental monitoring |
| WO2001050110A1 (en) * | 2000-01-06 | 2001-07-12 | Advantest Corporation | Method and apparatus for measuring chemical substance |
| WO2003005001A1 (en) * | 2001-07-05 | 2003-01-16 | Advantest Corporation | Method and device for detecting chemical substance |
| JP2005147962A (ja) * | 2003-11-18 | 2005-06-09 | Takao Tsuda | 光学式ガス濃度検出装置 |
| JP2006098284A (ja) * | 2004-09-30 | 2006-04-13 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | メソポーラス金属酸化物複合光導波路センサー、その製造方法及びそれを用いたガスセンサー |
| JP2006208359A (ja) * | 2004-12-27 | 2006-08-10 | Toshiba Corp | 光導波路型バイオケミカルセンサチップおよびその製造方法 |
| JP2008083036A (ja) * | 2006-08-28 | 2008-04-10 | Hitachi Chem Co Ltd | センサ基板およびこれを用いた複合センサ |
| WO2019093143A1 (ja) * | 2017-11-07 | 2019-05-16 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 成分センサ |
-
1995
- 1995-05-18 JP JP12003795A patent/JPH08313430A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0939064A3 (en) * | 1998-02-25 | 1999-11-17 | Hitachi, Ltd. | Optical fiber and fiber-optic sensing system using the same |
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| US6657196B2 (en) | 1999-08-18 | 2003-12-02 | Advantest Corp. | Method and apparatus for environmental monitoring |
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| JP2006208359A (ja) * | 2004-12-27 | 2006-08-10 | Toshiba Corp | 光導波路型バイオケミカルセンサチップおよびその製造方法 |
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| WO2019093143A1 (ja) * | 2017-11-07 | 2019-05-16 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 成分センサ |
| JP2019086382A (ja) * | 2017-11-07 | 2019-06-06 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 成分センサ |
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