JPH10311818A - 材料評価方法 - Google Patents
材料評価方法Info
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- JPH10311818A JPH10311818A JP9136192A JP13619297A JPH10311818A JP H10311818 A JPH10311818 A JP H10311818A JP 9136192 A JP9136192 A JP 9136192A JP 13619297 A JP13619297 A JP 13619297A JP H10311818 A JPH10311818 A JP H10311818A
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- G01N27/305—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells optically transparent or photoresponsive electrodes
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- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 各種材料の特性を、簡便かつ迅速に、しか
も、材料が少しであっても精度よく確実に評価すること
ができる材料評価方法を提供すること。 【解決手段】 半導体基板５の一方の面にセンサ面７を
有するとともに、前記半導体基板５に対してプローブ光
３を照射するように構成した光走査型二次元濃度分布測
定装置の前記センサ面５に接触するように溶液またはガ
スを設け、この溶液２４またはガス４３に接触するよう
に評価対象材料２３を設けたときに当該溶液２４または
ガス４３中において引き起こされる微小な物質濃度また
は物性パラメータの分布の変化を検出するようにした。
も、材料が少しであっても精度よく確実に評価すること
ができる材料評価方法を提供すること。 【解決手段】 半導体基板５の一方の面にセンサ面７を
有するとともに、前記半導体基板５に対してプローブ光
３を照射するように構成した光走査型二次元濃度分布測
定装置の前記センサ面５に接触するように溶液またはガ
スを設け、この溶液２４またはガス４３に接触するよう
に評価対象材料２３を設けたときに当該溶液２４または
ガス４３中において引き起こされる微小な物質濃度また
は物性パラメータの分布の変化を検出するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、金属材料や、プ
ラスチックなどの有機材料あるいはセメントなどの無機
材料など各種の材料を評価する方法に関する。
ラスチックなどの有機材料あるいはセメントなどの無機
材料など各種の材料を評価する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】物質や材料の均一性、耐腐食性、被覆
度、強度などといった特性を評価する方法として、従来
より、材料全体の重量変化や、液体に浸したときの液体
全体の溶存物質の濃度変化を測定することが行われてい
る。
度、強度などといった特性を評価する方法として、従来
より、材料全体の重量変化や、液体に浸したときの液体
全体の溶存物質の濃度変化を測定することが行われてい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記測定は、いずれも
バルク測定と呼ばれ、測定対象となる物質としてはある
程度の大きさの塊が必要であるとともに、濃度などの測
定を行う場合、高度な高感度分析技術が必要とする。ま
た、既存の分析技術で検出できるだけの濃度変化や重量
変化が生じるまでに長時間を要するといった不都合もあ
った。
バルク測定と呼ばれ、測定対象となる物質としてはある
程度の大きさの塊が必要であるとともに、濃度などの測
定を行う場合、高度な高感度分析技術が必要とする。ま
た、既存の分析技術で検出できるだけの濃度変化や重量
変化が生じるまでに長時間を要するといった不都合もあ
った。
【０００４】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、各種材料の特性を、簡便かつ迅
速に、しかも、材料が少しであっても精度よく確実に評
価することができる材料評価方法を提供することであ
る。
たもので、その目的は、各種材料の特性を、簡便かつ迅
速に、しかも、材料が少しであっても精度よく確実に評
価することができる材料評価方法を提供することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の材料評価方法は、半導体基板の一方の面
にセンサ面を有するとともに、前記半導体基板に対して
プローブ光を照射するように構成した光走査型二次元濃
度分布測定装置の前記センサ面に接触するように溶液ま
たはガスを設け、この溶液またはガスに接触するように
評価対象材料を設けたときに当該溶液またはガス中にお
いて引き起こされる微小な物質濃度または物性パラメー
タの分布の変化を検出するようにしている。
め、この発明の材料評価方法は、半導体基板の一方の面
にセンサ面を有するとともに、前記半導体基板に対して
プローブ光を照射するように構成した光走査型二次元濃
度分布測定装置の前記センサ面に接触するように溶液ま
たはガスを設け、この溶液またはガスに接触するように
評価対象材料を設けたときに当該溶液またはガス中にお
いて引き起こされる微小な物質濃度または物性パラメー
タの分布の変化を検出するようにしている。
【０００６】例えば、金属材料を適当な電解質溶液に浸
漬すると、腐食や乏食の生じている部分では電池反応が
起こり、その近傍の溶液のｐＨ値が他のエリアに比べて
大きく変化する。この局部的なｐＨの変化を捉えること
によって金属材料の評価を行うことができる。しかし、
現状の電気化学測定法は、対象とする部分の平均的情報
を測定しているため、前記局部的な現象を詳細に捉える
ことができない。
漬すると、腐食や乏食の生じている部分では電池反応が
起こり、その近傍の溶液のｐＨ値が他のエリアに比べて
大きく変化する。この局部的なｐＨの変化を捉えること
によって金属材料の評価を行うことができる。しかし、
現状の電気化学測定法は、対象とする部分の平均的情報
を測定しているため、前記局部的な現象を詳細に捉える
ことができない。
【０００７】そして、ｐＨの二次元分布を測定する方法
として走査ｐＨ電極法があるが、電極の応答速度が非常
に遅く、また、電極サイズ上の問題で、時間分解能や空
間分解能の点で制約が大きいといった問題がある。
として走査ｐＨ電極法があるが、電極の応答速度が非常
に遅く、また、電極サイズ上の問題で、時間分解能や空
間分解能の点で制約が大きいといった問題がある。
【０００８】これに対して、この発明の材料評価方法
は、例えば樹脂材料で形成されたセルに適当な電解質溶
液（例えば人工海水など）を満たし、この溶液中に評価
したい金属材料を、センサ面から１ｍｍ程度離間させた
状態で保持し、前記溶液中に対極および比較電極を挿入
し、所定のバイアス電圧を印加することによって、溶液
中において引き起こされるｐＨ分布の変化を検出するの
である。
は、例えば樹脂材料で形成されたセルに適当な電解質溶
液（例えば人工海水など）を満たし、この溶液中に評価
したい金属材料を、センサ面から１ｍｍ程度離間させた
状態で保持し、前記溶液中に対極および比較電極を挿入
し、所定のバイアス電圧を印加することによって、溶液
中において引き起こされるｐＨ分布の変化を検出するの
である。
【０００９】この発明の材料評価方法によれば、従来に
比べて簡便にしかも迅速に各種材料の評価を行うことが
できる。そして、各種材料の評価をその実体に即して直
接的に評価することができるので、精度よく確実に評価
することができる。
比べて簡便にしかも迅速に各種材料の評価を行うことが
できる。そして、各種材料の評価をその実体に即して直
接的に評価することができるので、精度よく確実に評価
することができる。
【００１０】前記材料評価方法で用いる光走査型二次元
濃度分布測定装置は、センサ面の上方が開放されていて
もよいが、センサ面の上方にこれを覆うように蓋体を設
け、この蓋体とセンサ面との間に評価対象材料を設け、
前記センサ面および評価対象材料に接触する溶液または
ガスをセンサ面の一方から導入し、センサ面の他方から
導出するように構成してあってもよい。
濃度分布測定装置は、センサ面の上方が開放されていて
もよいが、センサ面の上方にこれを覆うように蓋体を設
け、この蓋体とセンサ面との間に評価対象材料を設け、
前記センサ面および評価対象材料に接触する溶液または
ガスをセンサ面の一方から導入し、センサ面の他方から
導出するように構成してあってもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を図面を参照し
ながら説明する。図１〜図３は、第１の実施の形態を示
す。まず、この発明の材料評価方法に用いられる光走査
型二次元濃度分布測定装置について、図１を参照しなが
ら説明する。
ながら説明する。図１〜図３は、第１の実施の形態を示
す。まず、この発明の材料評価方法に用いられる光走査
型二次元濃度分布測定装置について、図１を参照しなが
ら説明する。
【００１２】図１において、１は測定装置本体で、セン
サ部２とこれにプローブ光３を照射するための光照射部
４とからなる。
サ部２とこれにプローブ光３を照射するための光照射部
４とからなる。
【００１３】前記センサ部２は、例えばシリコンなどの
半導体よりなる基板５の一方の面（図示例では上面）に
ＳｉＯ2 層６、Ｓｉ3 Ｎ4 層７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、水素イオンに応
答するように形成されている。８はセンサ部２のセンサ
面（この場合、Ｓｉ3 Ｎ4 層７）を含み、これに臨むよ
うにして設けられるセンサホルダを兼ねたセルで、樹脂
材料あるいは他の適宜の材料よりなり、溶液やゲルをセ
ンサ面７に接触させた状態で収容できるように構成され
ている。なお、センサ面７は数ｃｍ四方の大きさであ
る。
半導体よりなる基板５の一方の面（図示例では上面）に
ＳｉＯ2 層６、Ｓｉ3 Ｎ4 層７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、水素イオンに応
答するように形成されている。８はセンサ部２のセンサ
面（この場合、Ｓｉ3 Ｎ4 層７）を含み、これに臨むよ
うにして設けられるセンサホルダを兼ねたセルで、樹脂
材料あるいは他の適宜の材料よりなり、溶液やゲルをセ
ンサ面７に接触させた状態で収容できるように構成され
ている。なお、センサ面７は数ｃｍ四方の大きさであ
る。
【００１４】そして、９，１０はセンサ面７に臨むよう
にして設けられる対極、比較電極で、後述するポテンシ
ョスタット１５に接続されている。また、１１は半導体
基板５に設けられる電流信号取出し用のオーミック電極
で、後述する電流−電圧変換器１６および演算増幅回路
１７を介してポテンショスタット１５に接続されてい
る。
にして設けられる対極、比較電極で、後述するポテンシ
ョスタット１５に接続されている。また、１１は半導体
基板５に設けられる電流信号取出し用のオーミック電極
で、後述する電流−電圧変換器１６および演算増幅回路
１７を介してポテンショスタット１５に接続されてい
る。
【００１５】また、１２はセンサ部２を二次元方向、つ
まり、Ｘ方向（図示例では左右方向）とＹ方向（図示例
では、紙面に垂直な方向）に走査するセンサ部走査装置
で、走査制御装置１３からの信号によって制御される。
まり、Ｘ方向（図示例では左右方向）とＹ方向（図示例
では、紙面に垂直な方向）に走査するセンサ部走査装置
で、走査制御装置１３からの信号によって制御される。
【００１６】前記光照射部４は、例えばレーザ光源から
なるとともに、半導体基板５の下面側（センサ面７とは
反対側）に設けられており、後述するインタフェースボ
ード１８を介してコンピュータ１９の制御信号によって
断続光を発するとともに、センサ部走査装置１２によっ
て二次元方向に走査されるセンサ部２の半導体基板５に
対して最適なビーム径になるように調整されたプローブ
光３を照射するように構成されている。
なるとともに、半導体基板５の下面側（センサ面７とは
反対側）に設けられており、後述するインタフェースボ
ード１８を介してコンピュータ１９の制御信号によって
断続光を発するとともに、センサ部走査装置１２によっ
て二次元方向に走査されるセンサ部２の半導体基板５に
対して最適なビーム径になるように調整されたプローブ
光３を照射するように構成されている。
【００１７】１４は測定装置本体１を制御するための制
御ボックスであって、半導体基板５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１３、半導体基
板５に形成されたオーミック電極１１から取り出される
電流信号を電圧信号に変換する電流−電圧変換器１６、
この電流−電圧変換器１６からの信号が入力される演算
増幅回路１７、この演算増幅回路１７と信号を授受した
り、走査制御装置１３に対する制御信号を出力するイン
タフェースボード１８などよりなる。
御ボックスであって、半導体基板５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１３、半導体基
板５に形成されたオーミック電極１１から取り出される
電流信号を電圧信号に変換する電流−電圧変換器１６、
この電流−電圧変換器１６からの信号が入力される演算
増幅回路１７、この演算増幅回路１７と信号を授受した
り、走査制御装置１３に対する制御信号を出力するイン
タフェースボード１８などよりなる。
【００１８】１９は各種の制御や演算を行うとともに、
画像処理機能を有する制御・演算部としてのコンピュー
タ、２０は例えばキーボードなどの入力装置、２１はカ
ラーディスプレイなどの表示装置、２２はメモリ装置で
ある。
画像処理機能を有する制御・演算部としてのコンピュー
タ、２０は例えばキーボードなどの入力装置、２１はカ
ラーディスプレイなどの表示装置、２２はメモリ装置で
ある。
【００１９】上記構成の光走査型二次元濃度分布測定装
置を用いた材料評価方法を、磁性ステンレス鋼とＡｇ
（銀）合金との接合部付近で生ずる腐食の測定を例に挙
げて、図２および図３をも参照しながら説明する。
置を用いた材料評価方法を、磁性ステンレス鋼とＡｇ
（銀）合金との接合部付近で生ずる腐食の測定を例に挙
げて、図２および図３をも参照しながら説明する。
【００２０】図２において、２３は磁性ステンレス鋼と
Ａｇ（銀）合金とを接合してなる金属材料で、２３ａが
磁性ステンレス鋼、２３ｂがＡｇ合金であり、両者はそ
の接合部２３ｃ側において面一になるように接合されて
いる。この金属材料２３は、０．９％の生理食塩水に例
えば３週間程度浸漬しておく。２４はセンサ面７に接触
するように設けられるゲル状の寒天フィルムで、この寒
天フィルム２４は、０．９％の生理食塩水に１．５％の
寒天を加えて加熱し、固化させてなるもので、その厚み
は０．５〜１ｍｍ程度である。つまり、この実施の形態
においては、ゲル化した溶液２４を用いている。
Ａｇ（銀）合金とを接合してなる金属材料で、２３ａが
磁性ステンレス鋼、２３ｂがＡｇ合金であり、両者はそ
の接合部２３ｃ側において面一になるように接合されて
いる。この金属材料２３は、０．９％の生理食塩水に例
えば３週間程度浸漬しておく。２４はセンサ面７に接触
するように設けられるゲル状の寒天フィルムで、この寒
天フィルム２４は、０．９％の生理食塩水に１．５％の
寒天を加えて加熱し、固化させてなるもので、その厚み
は０．５〜１ｍｍ程度である。つまり、この実施の形態
においては、ゲル化した溶液２４を用いている。
【００２１】図２に示すように、センサ面７上にゲル化
溶液２４を載置し、このゲル化溶液２４上に金属材料２
３をその磁性ステンレス鋼２３ａとＡｇ合金２３ｂとの
接合部２３ｃ（評価対象部分）がゲル化溶液２４に接触
するようにして載置する。２５はゲル化溶液２４と同程
度の厚みを有するシリコン製のスペーサで、ゲル化溶液
２４の周囲に配置されている。
溶液２４を載置し、このゲル化溶液２４上に金属材料２
３をその磁性ステンレス鋼２３ａとＡｇ合金２３ｂとの
接合部２３ｃ（評価対象部分）がゲル化溶液２４に接触
するようにして載置する。２５はゲル化溶液２４と同程
度の厚みを有するシリコン製のスペーサで、ゲル化溶液
２４の周囲に配置されている。
【００２２】上述のようにして、金属材料２３をその評
価対象部分２３ｃを含む下面側がセンサ面７と平行にな
るようにゲル化溶液２４上に載置させると、ゲル化溶液
２４にｐＨの変化が生ずる。このｐＨ変化は、微小な領
域でのみ計測できるものであり、前記光走査型二次元濃
度分布測定装置によって検出可能な変化である。
価対象部分２３ｃを含む下面側がセンサ面７と平行にな
るようにゲル化溶液２４上に載置させると、ゲル化溶液
２４にｐＨの変化が生ずる。このｐＨ変化は、微小な領
域でのみ計測できるものであり、前記光走査型二次元濃
度分布測定装置によって検出可能な変化である。
【００２３】すなわち、対極９、比較電極１０を、スペ
ーサ２５を貫きゲル化溶液２４に到達するように装着さ
せ、半導体基板５に空乏層が発生するように、ポテンシ
ョスタット１５からの直流電圧を比較電極１０とオーミ
ック電極１１との間に印加して、半導体基板５に所定の
バイアス電圧を印加する。この状態で半導体基板５に対
してプローブ光３を一定周期（例えば、１０ｋＨｚ）で
断続的に照射することによって半導体基板５に交流光電
流を発生させる。このプローブ光３の断続照射は、コン
ピュータ１９の制御信号がインタフェースボード１８を
介して入力されることによって行われる。前記光電流
は、半導体基板５の照射点に対向する点で、センサ面７
に接しているゲル化溶液２４におけるｐＨを反映した値
であり、その値を測定することにより、この部分でのｐ
Ｈ値を知ることができる。
ーサ２５を貫きゲル化溶液２４に到達するように装着さ
せ、半導体基板５に空乏層が発生するように、ポテンシ
ョスタット１５からの直流電圧を比較電極１０とオーミ
ック電極１１との間に印加して、半導体基板５に所定の
バイアス電圧を印加する。この状態で半導体基板５に対
してプローブ光３を一定周期（例えば、１０ｋＨｚ）で
断続的に照射することによって半導体基板５に交流光電
流を発生させる。このプローブ光３の断続照射は、コン
ピュータ１９の制御信号がインタフェースボード１８を
介して入力されることによって行われる。前記光電流
は、半導体基板５の照射点に対向する点で、センサ面７
に接しているゲル化溶液２４におけるｐＨを反映した値
であり、その値を測定することにより、この部分でのｐ
Ｈ値を知ることができる。
【００２４】さらに、センサ部走査装置１２によって、
センサ部２をＸ，Ｙ方向に移動させることにより、半導
体基板５にはプローブ光３が二次元方向に走査されるよ
うにして照射され、ゲル化溶液２４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、表示装置２１の画面上にｐＨを表す二次元画像が表
示される。
センサ部２をＸ，Ｙ方向に移動させることにより、半導
体基板５にはプローブ光３が二次元方向に走査されるよ
うにして照射され、ゲル化溶液２４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、表示装置２１の画面上にｐＨを表す二次元画像が表
示される。
【００２５】前記画像表示は、例えば次のようにして行
われる。今、イメージサイズが１ｃｍ×２ｃｍとし、ピ
クセルサイズが１００μｍであるとすると、各測定点
（１００×２００）でのｐＨ値は、測定点の位置座標に
対応して並べられる。並べられた値は、グレースケール
またはカラースケールに対応させて、例えばＳＴＭ（走
査型トンネル顕微鏡）像に類する化学画像として表示す
る。
われる。今、イメージサイズが１ｃｍ×２ｃｍとし、ピ
クセルサイズが１００μｍであるとすると、各測定点
（１００×２００）でのｐＨ値は、測定点の位置座標に
対応して並べられる。並べられた値は、グレースケール
またはカラースケールに対応させて、例えばＳＴＭ（走
査型トンネル顕微鏡）像に類する化学画像として表示す
る。
【００２６】図３は、前記金属試料２３の評価対象部分
である接合部２３ｂにおける腐食に起因するｐＨの経時
的変化を測定して得られた化学画像の一例を示すもの
で、バックグラウンドのｐＨは６．３である。そして、
同図（Ａ）は、測定開始直後の接合部２３ｃ近傍のｐＨ
分布を示し、以下、同図（Ｂ）〜（Ｈ）までは４〜６分
間隔で測定したときのｐＨ分布を示すもので、同図
（Ｈ）は測定開始後３０分経過したときの状態を示して
いる。
である接合部２３ｂにおける腐食に起因するｐＨの経時
的変化を測定して得られた化学画像の一例を示すもの
で、バックグラウンドのｐＨは６．３である。そして、
同図（Ａ）は、測定開始直後の接合部２３ｃ近傍のｐＨ
分布を示し、以下、同図（Ｂ）〜（Ｈ）までは４〜６分
間隔で測定したときのｐＨ分布を示すもので、同図
（Ｈ）は測定開始後３０分経過したときの状態を示して
いる。
【００２７】上述の説明から理解されるように、この発
明の材料評価方法で用いる光走査型二次元濃度分布測定
装置は、微小な領域における微小なｐＨ変化をも的確に
しかも迅速に把握することができ、これを画像処理して
表示装置２１の画面上に二次元画像として表示すること
ができる。したがって、この発明の材料評価方法によれ
ば、従来に比べて簡便にしかも迅速に材料の評価を行う
ことができる。そして、材料の評価をその実体に即して
直接的に評価することができるので、精度よく確実に評
価することができる。
明の材料評価方法で用いる光走査型二次元濃度分布測定
装置は、微小な領域における微小なｐＨ変化をも的確に
しかも迅速に把握することができ、これを画像処理して
表示装置２１の画面上に二次元画像として表示すること
ができる。したがって、この発明の材料評価方法によれ
ば、従来に比べて簡便にしかも迅速に材料の評価を行う
ことができる。そして、材料の評価をその実体に即して
直接的に評価することができるので、精度よく確実に評
価することができる。
【００２８】なお、上述の実施の形態においては、セン
サ面７上に生理食塩水をゲル状にしたもの２４を設けて
いるが、これに代えて、生理食塩水をセル８内に収容し
てセンサ面７に接触させるとともに、この生理食塩水に
金属材料２３を、その評価したい部分を浸漬させるよう
にしてもよい。この場合、金属材料２３の評価したい部
分２３ｃをセンサ面７から所定距離（例えば１ｍｍ程
度）だけ離間させておくことはいうまでもない。
サ面７上に生理食塩水をゲル状にしたもの２４を設けて
いるが、これに代えて、生理食塩水をセル８内に収容し
てセンサ面７に接触させるとともに、この生理食塩水に
金属材料２３を、その評価したい部分を浸漬させるよう
にしてもよい。この場合、金属材料２３の評価したい部
分２３ｃをセンサ面７から所定距離（例えば１ｍｍ程
度）だけ離間させておくことはいうまでもない。
【００２９】上述の実施の形態においては、センサ面７
の上方が開放されていたが、これに代えて、図４に示す
ように構成してもよい。すなわち、図４は、第２の実施
の形態を示すもので、この図において、２６はセンサ面
７の上方にこれを覆うように着脱自在に設けられる蓋体
で、その下方に評価対象材料である金属材料２３を着脱
自在に保持できるように構成されている。この場合、保
持される金属材料２３の下面とセンサ面７との間に１ｍ
ｍ程度の隙間２７ができるようにする。
の上方が開放されていたが、これに代えて、図４に示す
ように構成してもよい。すなわち、図４は、第２の実施
の形態を示すもので、この図において、２６はセンサ面
７の上方にこれを覆うように着脱自在に設けられる蓋体
で、その下方に評価対象材料である金属材料２３を着脱
自在に保持できるように構成されている。この場合、保
持される金属材料２３の下面とセンサ面７との間に１ｍ
ｍ程度の隙間２７ができるようにする。
【００３０】そして、センサ面７の周囲に立設されるセ
ル８の対向する両側壁８ａ，８ｂには、それぞれ生理食
塩水２８の導入口２９ａ、導出口２９ｂが開設されてい
る。そして、導入口２９ａに接続される管３０には開閉
弁３１が設けられ、その上流側はポンプ（図示してな
い）などを介して生理食塩水供給源に接続されている。
また、導出口２９ｂに接続される管３２は排出口に接続
されている。
ル８の対向する両側壁８ａ，８ｂには、それぞれ生理食
塩水２８の導入口２９ａ、導出口２９ｂが開設されてい
る。そして、導入口２９ａに接続される管３０には開閉
弁３１が設けられ、その上流側はポンプ（図示してな
い）などを介して生理食塩水供給源に接続されている。
また、導出口２９ｂに接続される管３２は排出口に接続
されている。
【００３１】上記図４に示す実施の形態においては、金
属材料２３を取り付けた蓋体２６によってセンサ面７を
覆い、その状態で金属材料２３の下面とセンサ面７との
間の隙間２７に生理食塩水２８を流通させ、適当な時間
または日数経過後、生理食塩水２８の流通を停止し、静
止した生理食塩水２８中に生ずる微小なｐＨ変化を光走
査型二次元濃度分布測定装置によって捉えることができ
る。そして、この実施の形態によれば、評価したい金属
材料２３の前処理と評価のためのｐＨ測定とを光走査型
二次元濃度分布測定装置上においてでき、それらの処理
や操作のためのスペースが少なくて済み、取扱いも簡単
である。
属材料２３を取り付けた蓋体２６によってセンサ面７を
覆い、その状態で金属材料２３の下面とセンサ面７との
間の隙間２７に生理食塩水２８を流通させ、適当な時間
または日数経過後、生理食塩水２８の流通を停止し、静
止した生理食塩水２８中に生ずる微小なｐＨ変化を光走
査型二次元濃度分布測定装置によって捉えることができ
る。そして、この実施の形態によれば、評価したい金属
材料２３の前処理と評価のためのｐＨ測定とを光走査型
二次元濃度分布測定装置上においてでき、それらの処理
や操作のためのスペースが少なくて済み、取扱いも簡単
である。
【００３２】図５は、この発明の第３の実施の形態を示
すもので、この図に示す光走査型二次元濃度分布測定装
置においては、測定装置本体１をそのセンサ面７を除く
全ての部分を撥水性および絶縁性に優れたポリイミドフ
ィルムなどの絶縁材３３で被覆している。そして、適宜
の容器３４内に生理食塩水２８を収容し、この生理食塩
水２８内に評価対象材料である金属材料２３を支持台３
５に保持させた状態で設け、この金属材料２３の評価対
象面２３ｃに対してセンサ面７を適宜の間隔（数ｍｍ程
度）をおいて前記測定装置本体１を生理食塩水２８内に
完全に浸漬させた状態で設けている。この場合、対極９
および比較電極１０は生理食塩水２８内に浸漬されるよ
うに設けられる。
すもので、この図に示す光走査型二次元濃度分布測定装
置においては、測定装置本体１をそのセンサ面７を除く
全ての部分を撥水性および絶縁性に優れたポリイミドフ
ィルムなどの絶縁材３３で被覆している。そして、適宜
の容器３４内に生理食塩水２８を収容し、この生理食塩
水２８内に評価対象材料である金属材料２３を支持台３
５に保持させた状態で設け、この金属材料２３の評価対
象面２３ｃに対してセンサ面７を適宜の間隔（数ｍｍ程
度）をおいて前記測定装置本体１を生理食塩水２８内に
完全に浸漬させた状態で設けている。この場合、対極９
および比較電極１０は生理食塩水２８内に浸漬されるよ
うに設けられる。
【００３３】なお、上述の各実施の形態で用いられる二
次元イオン濃度測定装置において、比較電極ＲＥを省略
し、対極ＣＥを介してバイアス電圧を印加してもよい。
但し、比較電極ＲＥを設けていた場合の方が半導体基板
５にバイアス電圧をより安定に印加することができる。
次元イオン濃度測定装置において、比較電極ＲＥを省略
し、対極ＣＥを介してバイアス電圧を印加してもよい。
但し、比較電極ＲＥを設けていた場合の方が半導体基板
５にバイアス電圧をより安定に印加することができる。
【００３４】そして、上記各光走査型二次元濃度分布測
定装置において、センサ部２をＸ，Ｙ方向に移動させる
のに代えて、光照射部４に光照射部走査装置を設け、光
照射部４をＸ，Ｙ方向に移動させるようにしてもよく、
また、光照射部４とセンサ部２との間にプローブ光走査
装置を設け、プローブ光３をＸ，Ｙ方向に移動させるよ
うにしてもよい。
定装置において、センサ部２をＸ，Ｙ方向に移動させる
のに代えて、光照射部４に光照射部走査装置を設け、光
照射部４をＸ，Ｙ方向に移動させるようにしてもよく、
また、光照射部４とセンサ部２との間にプローブ光走査
装置を設け、プローブ光３をＸ，Ｙ方向に移動させるよ
うにしてもよい。
【００３５】さらに、上記光走査型二次元濃度分布測定
装置においては、光照射部４によるプローブ光３を半導
体基板５のセンサ面７とは反対側から照射するようにし
ていたが、これに代えて、センサ面７側から照射するよ
うにしてもよい。そして、光照射部４として、例えば特
願平７−３９１１４号に示すように、半導体基板５に組
み込まれた光照射部を採用してもよい。
装置においては、光照射部４によるプローブ光３を半導
体基板５のセンサ面７とは反対側から照射するようにし
ていたが、これに代えて、センサ面７側から照射するよ
うにしてもよい。そして、光照射部４として、例えば特
願平７−３９１１４号に示すように、半導体基板５に組
み込まれた光照射部を採用してもよい。
【００３６】さらにまた、上記各実施の形態において
は、いずれも水素イオン（ｐＨ）の二次元分布状態を捉
え、これに基づいて材料２３の評価を行うようにしてい
が、これに代えて、セル８に他の溶液、例えばＫＣｌ溶
液を満たし、これに含まれるカリウムイオンや塩化物イ
オンの二次元分布状態を捉え、これに基づいて材料２３
の評価を行うようにすることもできる。この場合、光走
査型二次元濃度分布測定装置のセンサ面７を、それぞれ
カリウムイオンまたは塩化物イオンに応答する物質で修
飾する必要がある。すなわち、カリウムイオンに応答す
る物質としては、バリノマイシンやクラウンエーテル
が、また、塩化物イオンに応答する物質としては、４級
アンモニウムがあり、これらの応答物質でセンサ面７を
修飾するのである。
は、いずれも水素イオン（ｐＨ）の二次元分布状態を捉
え、これに基づいて材料２３の評価を行うようにしてい
が、これに代えて、セル８に他の溶液、例えばＫＣｌ溶
液を満たし、これに含まれるカリウムイオンや塩化物イ
オンの二次元分布状態を捉え、これに基づいて材料２３
の評価を行うようにすることもできる。この場合、光走
査型二次元濃度分布測定装置のセンサ面７を、それぞれ
カリウムイオンまたは塩化物イオンに応答する物質で修
飾する必要がある。すなわち、カリウムイオンに応答す
る物質としては、バリノマイシンやクラウンエーテル
が、また、塩化物イオンに応答する物質としては、４級
アンモニウムがあり、これらの応答物質でセンサ面７を
修飾するのである。
【００３７】ところで、上述した材料評価方法は、評価
対象の材料２３が接触するゲル２４または溶液２８にお
けるｐＨの分布変化を観察し、これに基づいて材料２３
の評価を行うものであったが、評価対象の材料２３に対
してガスを接触させるようにし、このガスにおけるｐＨ
の分布変化を観察するようにしてもよい。以下、これを
第４の実施の形態として説明する。
対象の材料２３が接触するゲル２４または溶液２８にお
けるｐＨの分布変化を観察し、これに基づいて材料２３
の評価を行うものであったが、評価対象の材料２３に対
してガスを接触させるようにし、このガスにおけるｐＨ
の分布変化を観察するようにしてもよい。以下、これを
第４の実施の形態として説明する。
【００３８】図６は、この発明の第４の実施の形態を示
すもので、この図に示す光走査型二次元濃度分布測定装
置は、その測定装置本体１のセンサ面７の上面にＳｎＯ
2 （酸化錫）やＰｄ（パラジウム）よりなるガスセンサ
面としてのガス感応膜３６が形成され、このガス感応膜
３６に対して対極９が接続される。この場合、比較電極
１０は設けられない。そして、測定装置本体１は、密閉
構造のガス室３７内に収容される。このガス室３７に
は、開閉弁３８，３９をそれぞれ備えたガス導入管４
０，４１が接続され、ガス導入管４０は図示してないガ
ス供給源に接続され、ガス導出管４１は図示してない排
出口に接続されている。
すもので、この図に示す光走査型二次元濃度分布測定装
置は、その測定装置本体１のセンサ面７の上面にＳｎＯ
2 （酸化錫）やＰｄ（パラジウム）よりなるガスセンサ
面としてのガス感応膜３６が形成され、このガス感応膜
３６に対して対極９が接続される。この場合、比較電極
１０は設けられない。そして、測定装置本体１は、密閉
構造のガス室３７内に収容される。このガス室３７に
は、開閉弁３８，３９をそれぞれ備えたガス導入管４
０，４１が接続され、ガス導入管４０は図示してないガ
ス供給源に接続され、ガス導出管４１は図示してない排
出口に接続されている。
【００３９】前記構成の光走査型二次元濃度分布測定装
置を用いて、例えば前記金属材料２３の評価を行うに
は、ガス感応膜３６の上面にシリコン製のスペーサ４２
を適宜の間隔で配置して金属材料２３がガス感応膜３６
から１ｍｍ程度離間した状態で平行に保持する。ガス導
入側の開閉弁３８を開き、ガス導出側の開閉弁３９を閉
じて、例えばＨＣｌ（塩化水素）、Ｈ2 （水素ガス）、
Ｎ2 （窒素ガス）のうちのいずれかのガス４３をガス室
３７に供給して充満させ、開閉弁３８を閉じる。このガ
ス４３は金属材料２３の評価対象面２３ｃおよびガス感
応膜３６に接触し、ガス濃度に変化が生ずる。
置を用いて、例えば前記金属材料２３の評価を行うに
は、ガス感応膜３６の上面にシリコン製のスペーサ４２
を適宜の間隔で配置して金属材料２３がガス感応膜３６
から１ｍｍ程度離間した状態で平行に保持する。ガス導
入側の開閉弁３８を開き、ガス導出側の開閉弁３９を閉
じて、例えばＨＣｌ（塩化水素）、Ｈ2 （水素ガス）、
Ｎ2 （窒素ガス）のうちのいずれかのガス４３をガス室
３７に供給して充満させ、開閉弁３８を閉じる。このガ
ス４３は金属材料２３の評価対象面２３ｃおよびガス感
応膜３６に接触し、ガス濃度に変化が生ずる。
【００４０】前記ガス濃度の変化は、ガス感応膜３６に
検知され、プローブ光３を半導体基板５に照射すること
により、ガス濃度に対応した信号を取り出すことによ
り、ガス濃度の二次元分布が得られる。
検知され、プローブ光３を半導体基板５に照射すること
により、ガス濃度に対応した信号を取り出すことによ
り、ガス濃度の二次元分布が得られる。
【００４１】なお、上記第４の実施の形態において、ガ
ス感応膜３６の形成を行う場合、センサ面７を省略し
て、ＳｉＯ2 膜６の上面にガス感応膜３６を直接形成す
るようにしてもよい。
ス感応膜３６の形成を行う場合、センサ面７を省略し
て、ＳｉＯ2 膜６の上面にガス感応膜３６を直接形成す
るようにしてもよい。
【００４２】また、上記第４の実施の形態の光走査型二
次元濃度分布測定装置においても、センサ部２をＸ，Ｙ
方向に移動させるのに代えて、光照射部４に光照射部走
査装置を設け、光照射部４をＸ，Ｙ方向に移動させるよ
うにしてもよく、また、光照射部４とセンサ部２との間
にプローブ光走査装置を設け、プローブ光３をＸ，Ｙ方
向に移動させるようにしてもよい。
次元濃度分布測定装置においても、センサ部２をＸ，Ｙ
方向に移動させるのに代えて、光照射部４に光照射部走
査装置を設け、光照射部４をＸ，Ｙ方向に移動させるよ
うにしてもよく、また、光照射部４とセンサ部２との間
にプローブ光走査装置を設け、プローブ光３をＸ，Ｙ方
向に移動させるようにしてもよい。
【００４３】さらに、上記光走査型二次元濃度分布測定
装置においては、光照射部４によるプローブ光３を半導
体基板５のセンサ面７とは反対側から照射するようにし
ていたが、これに代えて、センサ面７側から照射するよ
うにしてもよい。そして、光照射部４として、例えば特
願平７−３９１１４号に示すように、半導体基板５に組
み込まれた光照射部を採用してもよい。
装置においては、光照射部４によるプローブ光３を半導
体基板５のセンサ面７とは反対側から照射するようにし
ていたが、これに代えて、センサ面７側から照射するよ
うにしてもよい。そして、光照射部４として、例えば特
願平７−３９１１４号に示すように、半導体基板５に組
み込まれた光照射部を採用してもよい。
【００４４】そして、上述の実施の形態においては、イ
オン濃度やガス濃度の二次元分布の変化を検出するもの
であったが、この発明の材料評価方法は、これらに限ら
れるものではなく、化合物濃度や、さらには、酸化還元
電位といった特性パラメータの分布変化を検出するよう
にしてもよい。
オン濃度やガス濃度の二次元分布の変化を検出するもの
であったが、この発明の材料評価方法は、これらに限ら
れるものではなく、化合物濃度や、さらには、酸化還元
電位といった特性パラメータの分布変化を検出するよう
にしてもよい。
【００４５】また、この発明の材料評価方法は、上記金
属材料だけではなく、人工骨材料の生体液特性や、入れ
歯用金具の耐腐食性や、コーティング材の被覆度や、人
工膜の通過特性や、イオン交換体など、金属材料、有機
材料、無機材料の広い範囲にわたってそれらの評価に適
用することができる。
属材料だけではなく、人工骨材料の生体液特性や、入れ
歯用金具の耐腐食性や、コーティング材の被覆度や、人
工膜の通過特性や、イオン交換体など、金属材料、有機
材料、無機材料の広い範囲にわたってそれらの評価に適
用することができる。
【００４６】
【発明の効果】この発明の材料評価方法によれば、従来
に比べて簡便にしかも迅速に各種材料の評価を行うこと
ができる。そして、各種材料の評価をその実体に即して
直接的に評価することができるので、精度よく確実に評
価することができる。また、評価に使用する試料も少な
くて済むとともに、再現性に優れている。
に比べて簡便にしかも迅速に各種材料の評価を行うこと
ができる。そして、各種材料の評価をその実体に即して
直接的に評価することができるので、精度よく確実に評
価することができる。また、評価に使用する試料も少な
くて済むとともに、再現性に優れている。
【図１】第１の実施の形態に係る材料評価方法に用いる
装置の全体構成を概略的に示す図である。
装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図２】前記装置の要部を示す拡大断面図である。
【図３】前記材料評価方法によって得られたデータの一
例を示す図である。
例を示す図である。
【図４】第２の実施の形態に係る材料評価方法に用いる
装置の要部を概略的に示す断面図である。
装置の要部を概略的に示す断面図である。
【図５】第３の実施の形態に係る材料評価方法に用いる
装置の全体構成を概略的に示す図である。
装置の全体構成を概略的に示す図である。
【図６】第４の実施の形態に係る材料評価方法に用いる
装置の全体構成を概略的に示す図である。
装置の全体構成を概略的に示す図である。
３…プローブ光、５…半導体基板、７，３６…センサ
面、２３…評価対象材料、２４…ゲル化溶液、２８…溶
液、４３…ガス。
面、２３…評価対象材料、２４…ゲル化溶液、２８…溶
液、４３…ガス。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中尾 基 京都府京都市南区吉祥院宮の東町２番地 株式会社堀場製作所内
Claims (2)
- 【請求項１】 半導体基板の一方の面にセンサ面を有す
るとともに、前記半導体基板に対してプローブ光を照射
するように構成した光走査型二次元濃度分布測定装置の
前記センサ面に接触するように溶液またはガスを設け、
この溶液またはガスに接触するように評価対象材料を設
けたときに当該溶液またはガス中において引き起こされ
る微小な物質濃度または物性パラメータの分布の変化を
検出するようにしたことを特徴とする材料評価方法。 - 【請求項２】 光走査型二次元濃度分布測定装置が、セ
ンサ面の上方にこれを覆うように蓋体を設け、この蓋体
とセンサ面との間に評価対象材料を設け、前記センサ面
および評価対象材料に接触する溶液またはガスをセンサ
面の一方から導入し、センサ面の他方から導出するよう
に構成されている請求項１に記載の材料評価方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13619297A JP3688096B2 (ja) | 1997-05-10 | 1997-05-10 | 材料評価方法 |
| US09/071,332 US6053035A (en) | 1997-05-10 | 1998-05-01 | Material evaluation method |
| EP98108468A EP0877243A1 (en) | 1997-05-10 | 1998-05-08 | Material evaluation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13619297A JP3688096B2 (ja) | 1997-05-10 | 1997-05-10 | 材料評価方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10311818A true JPH10311818A (ja) | 1998-11-24 |
| JP3688096B2 JP3688096B2 (ja) | 2005-08-24 |
Family
ID=15169503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13619297A Expired - Fee Related JP3688096B2 (ja) | 1997-05-10 | 1997-05-10 | 材料評価方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6053035A (ja) |
| EP (1) | EP0877243A1 (ja) |
| JP (1) | JP3688096B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11101774A (ja) * | 1997-09-26 | 1999-04-13 | Tsutomu Hoshimiya | 導体表面欠陥検査・評価装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2930181B2 (ja) * | 1995-06-20 | 1999-08-03 | 松下電器産業株式会社 | 神経細胞活動測定用２次元センサ及びこれを用いた測定装置 |
| US7090757B2 (en) * | 2002-02-15 | 2006-08-15 | Ut-Battelle Llc | Photoelectrochemical molecular comb |
| DE10242529A1 (de) * | 2002-09-12 | 2004-03-25 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Meßsystem mit photoempfindlicher Elektrode |
| US7141150B1 (en) | 2004-07-19 | 2006-11-28 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Method and test chamber for accelerated aging of materials and bonds subject to corrosion related degradation |
| US7209240B1 (en) | 2004-08-05 | 2007-04-24 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | System and apparatus for measuring displacements in electro-active materials |
| US7236252B1 (en) | 2004-08-05 | 2007-06-26 | The United States Of America As Repersented By The Secretary Of The Navy | System and apparatus for measuring displacements in electro-active materials |
| WO2015011743A1 (ja) * | 2013-07-22 | 2015-01-29 | 株式会社日立製作所 | 液中電位計測技術を用いた金属の耐食性評価方法及び評価装置 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4591550A (en) * | 1984-03-01 | 1986-05-27 | Molecular Devices Corporation | Device having photoresponsive electrode for determining analytes including ligands and antibodies |
| US5500188A (en) * | 1984-03-01 | 1996-03-19 | Molecular Devices Corporation | Device for photoresponsive detection and discrimination |
| US4963815A (en) * | 1987-07-10 | 1990-10-16 | Molecular Devices Corporation | Photoresponsive electrode for determination of redox potential |
| US5200051A (en) * | 1988-11-14 | 1993-04-06 | I-Stat Corporation | Wholly microfabricated biosensors and process for the manufacture and use thereof |
| US5348627A (en) * | 1993-05-12 | 1994-09-20 | Georgia Tech Reserach Corporation | Process and system for the photoelectrochemical etching of silicon in an anhydrous environment |
| US5489515A (en) * | 1993-12-09 | 1996-02-06 | Avl Medical Instruments Ag | Device for analyzing the metabolism of cells |
| USH1563H (en) * | 1994-09-23 | 1996-07-02 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Chemical agent monitor for immunoassay detection |
| JPH08193937A (ja) * | 1995-01-17 | 1996-07-30 | Hitachi Ltd | 電子機器および腐食モニタ装置 |
| US5567302A (en) * | 1995-06-07 | 1996-10-22 | Molecular Devices Corporation | Electrochemical system for rapid detection of biochemical agents that catalyze a redox potential change |
| JP2930181B2 (ja) * | 1995-06-20 | 1999-08-03 | 松下電器産業株式会社 | 神経細胞活動測定用２次元センサ及びこれを用いた測定装置 |
-
1997
- 1997-05-10 JP JP13619297A patent/JP3688096B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-05-01 US US09/071,332 patent/US6053035A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-05-08 EP EP98108468A patent/EP0877243A1/en not_active Withdrawn
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11101774A (ja) * | 1997-09-26 | 1999-04-13 | Tsutomu Hoshimiya | 導体表面欠陥検査・評価装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0877243A1 (en) | 1998-11-11 |
| JP3688096B2 (ja) | 2005-08-24 |
| US6053035A (en) | 2000-04-25 |
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