JPH08320301A - 複数の溶存物質の濃度分布測定装置 - Google Patents

複数の溶存物質の濃度分布測定装置

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JPH08320301A
JPH08320301A JP8093064A JP9306496A JPH08320301A JP H08320301 A JPH08320301 A JP H08320301A JP 8093064 A JP8093064 A JP 8093064A JP 9306496 A JP9306496 A JP 9306496A JP H08320301 A JPH08320301 A JP H08320301A
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JP
Japan
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distribution
dissolved substances
substrate
concentration distribution
measuring apparatus
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Application number
JP8093064A
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English (en)
Inventor
Katsuhiko Tomita
勝彦 冨田
Satoshi Nomura
聡 野村
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Horiba Ltd
Original Assignee
Horiba Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の溶存物質の濃度の線方向の分布を単一
のセンサと単一の処理部分とで測定し、溶存物質の分布
を画像として出力できるようにした複数の溶存物質の濃
度分布測定装置を提供すること。 【構成】 半導体基板1の一方の面に異なる物質に応答
するようにそれぞれ縦方向に区画された複数のエリア2
a〜2dからなるセンシング部2を形成するとともに、
前記半導体基板1に対してプローブ用の光Lを照射する
ように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、液体中あるいは
物質中にしみこんだ溶液中の複数の溶存物質の濃度分布
を一挙に得ることができる新規な装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、液体中の溶存物質の濃度を測
定する手段として、ガラス電極、イオン選択性電極など
のポテンショメトリックセンサや、バイオセンサなどの
アンペロメトリックセンサがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記センサは、高選択
性を特長としているが、多種の溶存種の濃度を測定した
い場合には、複数のセンサを準備し、個々のセンサから
の信号を個々に処理できる複雑な装置を必要とする。
【0004】また、前記センサによる測定は、測定対象
である溶液など液体が十分に攪拌され、溶存物質の分布
が均一な状態になっていることを前提としている。この
ため、溶存物質が液体中で偏って存在したり、ある部分
で経時的に変化する様子を計測し、二次元あるいは三次
元的に画像として捉えるためには、センサをアレイ化し
たりセンサ自体を走査させる必要がある。
【0005】しかしながら、センサをアレイ化するに
は、センサの小型化が必要であるとともに、センサの数
だけの入力チャンネルを備え、かつ得られた信号を処理
できる複雑な装置を必要とする。また、センサ自体を走
査させる場合には、「測定」と「センサの移動」とを繰
り返すが、液体中の溶存物質の濃度分布の多くは時間的
な変化が速く、「測定」と「センサの移動」との繰り返
しが前記変化の速度に追随しない。いずれにしても、現
存のセンサの工夫のみでは困難な点があり、技術的なブ
レークスルーを必要とする。
【0006】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、複数の溶存物質の濃度の線方向の分布を単一
のセンサと単一の処理部分とで測定し、溶存物質の分布
を画像として出力できるようにした複数の溶存物質の濃
度分布測定装置を提供することを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の複数の溶存物質の濃度分布測定装置は、
半導体基板の一方の面に異なる物質に応答するようにそ
れぞれ縦方向に区画された複数のエリアからなるセンシ
ング部を形成するとともに、前記半導体基板に対してプ
ローブ用の光を照射するように構成したことを特徴とし
ている。
【0008】
【作用】前記溶存物質の測定には、その二次元分布の計
測が可能な、LAPS(Light−Addressa
ble Potentiometoric Senso
r)センサからなる電気化学画像計測装置を用いる。こ
のような装置は、例えば、Jpn.J.Appl.Ph
ys.Vol.33(1994)ppL394−L39
7に記載してあるように、センシング部の裏面側に光を
スキャンし、このスキャンによって半導体中において誘
発された光電流を取り出すことにより測定を行うことが
できる。
【0009】前記装置のセンシングプレートを直接計測
したい対象物質に挿入したり接触させることによって溶
存物質の濃度分布を測定する。得られたデータはコンピ
ュータ処理により、二次元または三次元の濃度分布画像
として出力される。ある時間での濃度分布のみならず、
その変化の様子をリアルタイムに追跡することができ
る。
【0010】
【実施例】以下、この発明の詳細を、図を参照しながら
説明する。図1および図2は、この発明の複数の溶存物
質の濃度分布測定装置の主要部である光走査型センシン
グプレートSPの一例を概略的に示すもので、図1にお
いて、1はSiよりなる半導体基板で、このSi基板1
の一方の面にはセンシング部2が形成され、他方の面に
はセンシング部2の裏面にプローブ用の光LをX,Y方
向(図2参照)に順次照射する光照射部3が形成されて
いる。
【0011】センシング部2は、Si基板1の例えば上
面にSiO2 層4、Si3 4 層5を熱酸化、CVDな
どの手法によって順次形成してなるものである。そし
て、このセンシング部2は、その上面が縦方向(図2の
Y方向)に複数のエリア2a,2b,2c,2dに区分
され、このうち、エリア2a,2b,2cは測定エリア
であり、例えば、エリア2aはpHに応答するように無
修飾とし、エリア2bはCaイオンに応答するようにジ
アルキルリン酸のカルシウム塩で修飾され、エリア2c
はNaイオンに応答するようにクラウンエーテルで修飾
されている。また、エリア2dは、前記測定エリア2a
〜2cに対して共通に設けられる比較電極部として機能
するもので、例えば、実公平4−16216号公報に開
示された比較電極と同じ構造を採用することができる。
【0012】そして、センシング部2を構成する各エリ
ア2a〜2dは、その幅(図2のX方向寸法)が0.1
〜0.5mm、長さ(図2のY方向寸法)が1〜10m
m程度である。CEおよびREはセンシング部2の上方
に設けられる対極、比較電極で、後述するポテンショス
タット11に接続されている。また、OCはSi基板1
に設けられる信号取出し用のオーミック電極で、ポテン
ショスタット11に接続されている。
【0013】光照射部3は、図2に示すように、複数の
LED6をX,Y方向において例えばそれぞれ等間隔と
なるように形成した発光体基板7と、この発光体基板7
を保持するとともに、LED6を順次点灯するように制
御するシフトレジスタ8X,8Yを備えた走査制御部と
してのプリント基板9とからなる。
【0014】センシング部2および光照射部3は、別々
に形成されるが、適宜の接着剤を用いたり、陽極接合ま
たは直接接合などの手法によって、Si基板1のセンシ
ング部2とは反対の面に、発光体基板7が直接接するよ
うにして接合され、これによって複合構造(ハイブリッ
ド構造)の光走査型センシングプレートSPが形成され
る。そして、この光走査型センシングプレートSPは水
密構造に形成されている。
【0015】そして、図1において、10は前記光走査
型センシングプレートSPの制御装置であって、Si基
板1に適宜のバイアス電圧を印加するためのポテンショ
スタット11、Si基板1に形成されたオーミック電極
OCから取り出される電流を電圧信号に変換する電流−
電圧変換器12、この電流−電圧変換器12からの信号
が入力されるロックインアンプ13、ロックインアンプ
13と信号を授受したり、光照射部3に対する制御信号
を出力するインターフェイスボード14などよりなり、
センシングプレートSPとは伝送ケーブル(図示してな
い)で接続されている。なお、15は制御・演算部とし
てのマイクロコンピュータ(CPU)、15aは例えば
キーボードなどの入力部、15bはCRTなどの表示出
力部である。
【0016】上記構成の測定装置を用いて、例えば、水
溶液中の溶存物質、この場合は、pH、Na、Caの濃
度分布を測定するには、前記光走査型センシングプレー
トSPを、図2における矢印Y方向にして,対極CEと
ともに水溶液中に浸す。そして、Si基板1に空乏層が
発生するように、ポテンショスタット11からの電圧を
対極CEとオーミック電極OCとの間に印加して、Si
基板1に所定のバイアス電圧を印加する。この状態でセ
ンシング部2に対するプローブ光LをSi基板1に一定
周期(例えば、10kHz)で断続的に照射することに
より、Si基板1に交流光電流を発生させる。
【0017】前記光電流量は、Si基板1の照射点に対
向する点で、センシング部2の測定エリア2a〜2cに
接している水溶液のpHおよびNaイオン、Caイオン
濃度を反映した値であり、これらの値を測定することに
より、水溶液のpHおよびNaイオン、Caイオン濃度
を知ることが可能となる。
【0018】さらに、プローブ光Lは、LED6を順次
発光させることによりX,Y方向に走査され、測定エリ
ア2a〜2cにおける位置信号(X,Y)とその場所で
観測された交流光電流値により、図3に示すように、p
H、Ca、Naの濃度を表す二次元画像を得ることがで
きる。つまり、複数の成分の濃度分布を同時に得ること
ができ、これを同時に表示することができる。
【0019】図4は、この発明の他の実施例を示し、こ
の実施例の測定装置においては、センシング部2とし
て、ガラス基板16に、上記測定エリア2a〜2cおよ
び比較エリア2dを個別に設け、これを光照射部3と接
合してハイブリッド構造の光走査型センシングプレート
SPとしている。この実施例の動作は、上述した実施例
と同じであるのでその詳細は省略する。
【0020】上述の実施例はいずれもハイブリッド構造
の光走査型pH画像装置であったが、この発明はこれに
限られるものではなく、一体構造(モノリシック構造)
に構成することもできる。
【0021】また、上述の実施例においては、プローブ
光LをSi基板1の裏面側から照射するようにしている
が、これに代えて、センシング部2側から照射するよう
にしてもよい。
【0022】そして、測定エリアの数は任意であり、そ
の表面を修飾する応答物質を適宜選定することにより、
任意の溶存物質の分布測定を行なえることはいうまでも
ない。
【0023】さらに、測定対象としては、前記溶液のよ
うに液体のみならず、土壌中のpHを初めとする各溶存
物質の濃度をも測定することができる。その場合、光走
査型センシングプレートSPを対極CEおよび比較電極
REとともに挿入する土壌を適宜湿らしておく必要があ
る。
【0024】なお、上述のいずれの実施例においても、
比較電極REを省略することができるが、この比較電極
REを設けていた場合、Si基板1に所定のバイアス電
圧をより安定に印加することができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の測定装
置によれば、複数の溶存物質の濃度の縦方向の分布を一
つのセンサと一つの処理部分で同時に測定することがで
き、その分布を画像として同時に出力することができ
る。そして、ある時間での濃度分布のみならず、濃度分
布の時間的変化を追跡することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の測定装置の一例を概略的に示す図で
ある。
【図2】前記測定装置の光照射部の構成例を概略的に示
す平面図である。
【図3】前記測定装置によって得られる溶存物質の分布
画像の一例を示す図である。
【図4】この発明の測定装置の他の例を概略的に示す図
である。
【符号の説明】
1…半導体基板、2…センシング部、2a〜2d…エリ
ア、L…プローブ用の光。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の一方の面に異なる物質に応
    答するようにそれぞれ縦方向に区画された複数のエリア
    からなるセンシング部を形成するとともに、前記半導体
    基板に対してプローブ用の光を照射するように構成した
    ことを特徴とする複数の溶存物質の濃度分布測定装置。
JP8093064A 1995-03-22 1996-03-22 複数の溶存物質の濃度分布測定装置 Pending JPH08320301A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8093064A JPH08320301A (ja) 1995-03-22 1996-03-22 複数の溶存物質の濃度分布測定装置

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7-90320 1995-03-22
JP9032095 1995-03-22
JP8093064A JPH08320301A (ja) 1995-03-22 1996-03-22 複数の溶存物質の濃度分布測定装置

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Publication Number Publication Date
JPH08320301A true JPH08320301A (ja) 1996-12-03

Family

ID=26431818

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8093064A Pending JPH08320301A (ja) 1995-03-22 1996-03-22 複数の溶存物質の濃度分布測定装置

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JP (1) JPH08320301A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6709322B2 (en) 2001-03-29 2004-03-23 Lam Research Corporation Apparatus for aligning a surface of an active retainer ring with a wafer surface for chemical mechanical polishing
JP2013019824A (ja) * 2011-07-13 2013-01-31 Hioki Ee Corp 検出システムおよび探査システム

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6709322B2 (en) 2001-03-29 2004-03-23 Lam Research Corporation Apparatus for aligning a surface of an active retainer ring with a wafer surface for chemical mechanical polishing
US6843707B2 (en) 2001-03-29 2005-01-18 Lam Research Corporation Methods for aligning a surface of an active retainer ring with a wafer surface for chemical mechanical polishing
JP2013019824A (ja) * 2011-07-13 2013-01-31 Hioki Ee Corp 検出システムおよび探査システム

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