JPH1130604A

JPH1130604A - 光走査型二次元濃度分布測定装置

Info

Publication number: JPH1130604A
Application number: JP9202326A
Authority: JP
Inventors: Shuji Takamatsu; 修司高松; Motoi Nakao; 基中尾; Satoshi Nomura; 聡野村
Original assignee: CHIKYU KANKYO SANGYO GIJUTSU KENKYU KIKO; Horiba Ltd
Current assignee: CHIKYU KANKYO SANGYO GIJUTSU KENKYU KIKO; Horiba Ltd
Priority date: 1997-07-10
Filing date: 1997-07-10
Publication date: 1999-02-02

Abstract

(57)【要約】【課題】センサを安定かつ交換容易にに保持すること
ができるとともに、信号を安定に取り出すことができる
きわめて実用的な構造を備えた光走査型二次元濃度分布
測定装置を提供すること。【解決手段】半導体基板２８の上面にセンサ面３０を
有し、半導体基板２８に対してプローブ光６８を二次元
的に走査しながら照射するように構成されたセンサ２７
を組み込んだセンサカセット３と、測定装置本体１内に
設けられ、センサカセット３が着脱自在にセットされる
センサカセット受け部１４と、センサカセット３に形成
された信号取り出し用電極３７に対して接離可能なよう
に測定装置本体１内に設けられるコンタクトプローブ部
１５とからなるとともに、半導体基板に接するようにし
て設けられるオーミックコンタクト３３を、導電性の良
好な金属板３８から口の字状に形成し、センサ面３０の
近傍に設けられる対極３４および参照極３５を、前記金
属板３８の残り部を用いて形成した。

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、溶液などの試料
におけるイオン濃度などを二次元的に測定することがで
きる光走査型二次元濃度分布測定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、液体中あるいは物質中にしみこん
だ液体中に溶存している物質（イオンなど）の濃度を二
次元的に計測する装置の研究・開発が行われ、この二次
元分布の計測を行う手法の一つに、ＬＡＰＳ（Ｌｉｇｈ
ｔ−ＡｄｄｒｅｓｓａｂｌｅＰｏｔｅｎｔｉｏｍｅｔｒ
ｉｃＳｅｎｓｏｒ）センサからなる電気化学画像計測
装置がある。このような装置は、例えば、Ｊｐｎ．Ｊ．
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３３（１９９４）ｐｐ
Ｌ３９４−Ｌ３９７に記載してあるように、イオンなど
に感応するセンサ面を形成した半導体基板を適宜の光で
スキャンし、このスキャンによって、半導体基板中に誘
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。

【０００３】前記装置のセンサ部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。リアルタ
イムに得られた画像を、目視、ＣＣＤカメラなどによっ
て得られた電磁波画像と容易に比較できる。

【０００４】そして、この出願の出願人は、上記光走査
型二次元濃度分布測定装置およびこれに関連した技術を
主題とする発明を、特願平７−３９１１４号（特開平８
−２１３５８０号）を始めとして数多く特許出願してい
るところである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記光走査
型二次元濃度分布測定装置は、その全体構造は実験室レ
ベルのものであり、例えば、半導体基板の上面にセンサ
面を有してなるセンサは、これを保持する受け部と一体
的な構造であり、センサを必要に応じて交換することは
できなかった。また、信号取り出し部においては、銀ま
たは白金などの金属製リボンを適当な長さに切断したも
のを用いていたので、接触不良を起こしたり、接触抵抗
の大きさが安定せず、安定した信号を得られないことが
あり、測定に支障を来すことがあった。

【０００６】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、センサを安定かつ交換容易にに保持すること
ができるとともに、信号を安定に取り出すことができる
きわめて実用的な構造を備えた光走査型二次元濃度分布
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、この発明の光走査型二次元濃度分布測定装置は、半
導体基板の上面にセンサ面を有し、前記半導体基板に対
してプローブ光を二次元的に走査しながら照射するよう
に構成されたセンサを組み込んだセンサカセットと、測
定装置本体内に設けられ、前記センサカセットが着脱自
在にセットされるセンサカセット受け部と、前記センサ
カセットに形成された信号取り出し用電極に対して接離
可能なように前記測定装置本体内に設けられるコンタク
トプローブ部とからなるとともに、前記半導体基板に接
するようにして設けられるオーミックコンタクトを、導
電性の良好な金属板から口の字状に形成し、前記センサ
面の近傍に設けられる対極および参照極を、前記金属板
の残部を短冊状に分割することにより形成するようにし
ている。

【０００８】上記構成の光走査型二次元濃度分布測定装
置においては、センサがカセットに組み込まれているの
で、センサを測定装置本体に対して容易に脱着すること
ができる。そして、センサを保持するセンサカセットの
構造が簡単であるため、センサに故障が生じた場合にも
その点検や交換を容易に行えるとともに、センサ回りの
部品を再利用することが可能になり、所謂環境に優しい
構成となっている。

【０００９】そして、信号の取り出しをコンタクトプロ
ーブによって行うようにしているので、信号を安定して
取り出すことができ、安定な測定を行うことができる。

【００１０】また、オーミックコンタクト、対極および
参照極を形成する際、図５（Ａ），（Ｂ）に示すような
手法によって材料取りを行うので、銀や白金などの材料
を有効に使用することができる。

【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８は、この発明の一つの実施
の形態を示す。まず、図１は、この発明の光走査型二次
元濃度分布測定装置の外観を示す斜視図で、この図１に
おいて、１は測定装置本体で、そのケース２の前面には
センサカセット３（その構成については後で詳しく説明
する）を出し入れするためのカセット挿抜口４が開設さ
れ、このカセット挿抜口４は、センサカセット３を保持
したオペレータ（測定員）の手が入る程度の大きさを有
し、これを開閉するための扉５が設けられている。この
扉５は、後述するように、レーザ光６８を用いるところ
からこれが外部に漏洩しないように構成されるととも
に、ボタン６ａ，６ｂを操作することにより例えば上下
方向に移動してカセット挿抜口４を開または閉状態にす
るように構成されている。そして、７ａはケース２の上
部からその下方を、ケース２内の所定の位置にセットさ
れたセンサカセット３に臨むようにして延設された光学
顕微鏡であり、７ｂはビデオカメラなどの観察画像入力
装置である。

【００１２】８は前記測定装置本体１を制御するととも
に、これから送られてくる信号を処理し、その結果を表
示したり、記録する制御・画像処理装置で、例えば画像
処理機能を有するコンピュータである。このコンピュー
タ８は、制御や各種の演算などの処理を行うとともにデ
ータや処理結果を記憶する本体９、例えばカラーディス
レイよりなる表示装置１０、入力キーボード１１、マウ
ス１２などよりなり、測定装置本体１とは信号ケーブル
１３によって接続されている。

【００１３】前記測定装置本体１の構成について、図２
〜図８を参照しながら説明する。図２は、この発明の光
走査型二次元濃度分布測定装置の要部を示す斜視図で、
この図２において、１４はセンサカセット３を着脱自在
にセットすることができるセンサカセット受け部、１５
はこのセンサカセット受け部１４にセットされたセンサ
カセット３の信号取り出し用電極（後述する）に対して
接離自在に設けられるコンタクトプローブ部である。こ
れらセンサカセット受け部１４およびコンタクトプロー
ブ部１５は、測定装置本体１内に設けられる。なお、そ
れらの詳細な構成および配置状態については後で詳しく
説明する。

【００１４】まず、センサカセット３の構成について、
図２〜図４および図８を参照しながら説明する。図３お
よび図４において、１６，１７は平面視方形のセンサホ
ルダ、ホルダカバーで、これらの間に後述するオーミッ
クコンタクト３３、センサ２７およびパッキン３１をこ
の順に重ねた順で挟持される（図３参照）。

【００１５】そして、センサホルダ１６、ホルダカバー
１７はいずれも適宜厚さの絶縁材料、例えば合成樹脂よ
りなり、それらの平面視の外形寸法は互いに等しく、４
つのコーナーには斜めにカットされた部分１８，１９を
有するが、対応する一つのコーナー１８ａ，１９ａは、
他のコーナー１８，１９とは異なる形状に形成して、セ
ンサカセット３がセンサカセット受け部１４に対して誤
ってセットされるのを防止できるようにしてあるととも
に、それぞれの中央には同サイズの方形の貫通孔２０，
２１が設けられている。この貫通孔２０，２１は、後述
するセンサ２７の大きさとほぼ同じである。なお、セン
サホルダ１６、ホルダカバー１７の平面視の外形寸法は
必ずしも等しくする必要はない。

【００１６】そして、センサホルダ１６の貫通孔２０の
下端部周囲には、オーミックコンタクト３３、センサ２
７およびパッキン３１を保持するための座グリ面２０ａ
が形成され、ホルダカバー１７の貫通孔２１の下端側の
周囲には前記座グリ面２０ａに対応するようにして突平
面２１ａが形成されている（図３参照）。

【００１７】また、センサホルダ１６には、貫通孔２０
の外側にねじ２２を螺着するための４つのねじ孔２３が
等配置的に形成されるとともに、センサカセット受け部
１４に設けられたガイドピン４３（図２参照）と対応す
る位置に４つの孔（被ガイド部）２４が貫設されてい
る。一方、ホルダカバー１７には、前記ねじ孔２３に対
応する位置にねじ２２を挿通させるための孔２５が開設
されているとともに、貫通孔１９の一辺側に２つの溝２
６が適宜の間隔をおいて並設されている。

【００１８】２７は平面視が方形のセンサで、外形が座
グリ面２０ａおよび突平面２１ａの形状および寸法にほ
ぼ合致するように形成されている。このセンサ２７は、
図８に示すように、測定分解能より小さい厚み（例えば
５００μｍ以下）シリコンなどの半導体基板２８の上面
にＳｉＯ₂層２９、センサ面としてのＳｉ₃Ｎ₄層３０
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。

【００１９】３１は平面視が方形のパッキンで、外形が
面２０ａおよび突平面２１ａの形状および寸法にほぼ合
致し、中央に貫通孔２０，２１の形状および寸法に合致
する孔３２を有している。このパッキン３１は例えばシ
リコンゴムよりなる。

【００２０】３３はオーミックコンタクト、３４，３５
は対極および参照極で、これらの電極３３〜３５は次の
ように形成されている。まず、オーミックコンタクト３
３は、センサ２７の半導体基板２８に当接するように設
けられる電流信号取出し用の電極であって、図４に示す
ように、外形が貫通孔２０，２１の形状および寸法にほ
ぼ合致し、中央に座グリ面２０ａ、突平面２１ａの形状
および寸法に合致する孔３６を有するとともに、その周
囲の適宜箇所から作用極となる突片３７を備えている。
この突片３７は、短冊状部分を両端を互いに異なる方向
に互いに平行になるように曲げてなるもので、すなわ
ち、オーミックコンタクト３３に連なり、これの上方に
直角に折曲された部分３７ａと、この部分３７ａに連な
り、これから水平に折曲された部分３７ｂと、これに連
なり、これの上方に直角に折曲された部分３７ｃとから
なる。なお、前記部分３７ｃは、下方に直角に折曲して
あってもよい。

【００２１】次に、対極３４および参照極３５は、図４
に示すように、ホルダカバー１７の貫通孔２１の一辺側
に形成された２つの溝２６に装着できるようにコ字状に
形成されている。すなわち、対極３４および参照極３５
はともにオーミックコンタクト３３と同様の素材、すな
わち、適宜厚の銀または白金などの金属板よりなり、短
冊状に形成した金属板の両端を同方向に平行となるよう
に折曲されている。そして、対極３４および参照極３５
は、その一方の折り曲げ部３４ａ，３５ａを貫通孔２１
を形成する内壁の一部に沿うようにし、水平部３４ｂ，
３５ｂを溝２６の上面に当接させ、さらに、他方の折り
曲げ部３４ｃ，３５ｃをホルダカバー１７の外面に沿う
ようにして溝２６にそれぞれ装着されるように形成され
ている。

【００２２】前記オーミックコンタクト３３とこれに連
なる作用極３７、対極３４および参照極３５は、適宜厚
の銀または白金などの金属板を例えば抜き加工によって
形成することができ、図５にその形成方法の一例を示
す。すなわち、図５（Ａ）に示すように、センサ２７の
大きさとほぼ同じ大きさの主部３８ａとこれに連なる突
片３８ｂとからなる銀（白金でもよい）の板３８を用意
する。

【００２３】前記前記主部３８ａを抜き型を用いて平面
視口の字状に打ち抜くとともに、主部３８ａの真ん中の
部分（金属板３８の残部）３８ｃを溝２６の幅に合うよ
うに裁断して、例えば３つの短冊片３８ｄを形成する
〔図５（Ｂ）参照〕。これにより、オーミックコンタク
ト３３およびこれに連なる作用極となる突片３７と、対
極３４および参照極３５となる３つの短冊が形成され
る。

【００２４】そして、作用極の突片３７を、図５（Ｃ）
に示すように折曲し、プローブコンタクト４８が接触す
る部分３７ｃには酸化防止と接触抵抗を低下させるため
に金めっきが施される。また、前記３つの短冊のうち、
二つを図５（Ｃ）に示すように折曲し、対極３４となる
短冊のプローブコンタクト４９が接触する部分３４ｃに
は酸化防止と接触抵抗を低下させるために金めっきが施
され、参照極３５となる短冊のプローブコンタクト５０
が接触する部分３５ｃには酸化防止と接触抵抗を低下さ
せるために金めっきが施され、さらに、試料と接触する
部分３５ａにはバイアス電圧を安定に印加するために塩
化銀などがコートされる。

【００２５】３９は前記対極３４、参照極３５を、溝２
６に装着した状態でこれらを固定するための電極押さえ
で、合成樹脂など絶縁性素材よりなり、溝２６に嵌合
し、対極３４、参照極３６を強固に固定できるように構
成されている。

【００２６】上記センサカセット３を組み立てるには、
センサホルダ１６の座グリ面２０ａに、オーミックコン
タクト３３、センサ２７およびパッキン３１をこの順に
重ねた後、ホルダカバー１７をセンサホルダ１６の上面
から被せてねじ２２で締めつけることによりセンサ２７
が水密に保持される。そして、対極３４、参照極３５を
ホルダカバー１７に形成された溝２６に装着し、電極押
さえ３９で対極３４、参照極３５を固定する。これによ
って、センサ２７の上面にセル４０を有するセンサカセ
ット３が得ることができる（図２および図３参照）。な
お、センサホルダ１６とホルダカバー１７の結合は、上
記ねじ止めのほか、嵌合によって行うこともできる。

【００２７】次に、上記構成のセンサカセット３を保持
するためのセンサカセット受け部１４の構成について、
図２、図６〜図８を参照しながら説明する。この実施の
形態においては、センサカセット受け部１４は、図６に
示すように、ＸＹステージ４１の一部として形成されて
いる。そして、このＸＹステージ４１には、コンタクト
プローブ部１５およびこれを水平方向に直線的に前進ま
た後退するように移動させる移動機構４６（後述する）
が搭載されており、走査制御装置４１Ａ（図８参照）か
らの信号によって制御され、二次元方向に移動できるよ
うに構成されている。なお、図８においては、ＸＹステ
ージ４１のうちのセンサカセット受け部１４のみ示して
いる。

【００２８】そして、センサカセット受け部１４には、
図２に示すように、その上面にセンサカセット３を装着
保持させるため、センサカセット３の外形よりやや大き
く、所定の深さの凹部４２が形成され、その四隅にはガ
イド部としてのガイドピン４３が立設されているととも
に、センサホルダ１６およびホルダカバー１７にそれぞ
れ形成された誤セット防止部１８ａ，１９ａに対応する
誤セット防止部４４が形成されている。そして、凹部４
２のほぼ中央には、センサ２７の全面に対応する大きさ
の貫通孔４５が形成されている。

【００２９】次に、コンタクトプローブ部１５およびこ
れを水平方向に直線的に往復動させるプローブ移動機構
４６の構成について、図２および図６〜図８を参照しな
がら説明する。図６および図７において、４７は合成樹
脂などの絶縁性素材よりなるコンタクトプローブカート
リッジで、センサカセット３に設けられた対極３４、参
照極３５、作用極３７の接触部３４ｃ，３５ｃ，３７ｃ
とそれぞれ適宜の接触圧でもって接触できるように取り
付けられたコンタクトプローブ４８，４９，５０とこれ
らに接続され、それぞれに対応するレセプタクルを有す
るコネクタ５１とからなる。

【００３０】５２はコネクタ５１に挿抜自在に接続され
るプラグで、このプラグ５２にはケーブル５３，５４，
５５が接続され、これらのケーブル５３，５４，５５の
他端側は、後述する制御ボックス６９に接続される。よ
り詳しくは、対極３４、参照極３５にそれぞれ対応する
ケーブル５３，５４は、制御ボックス６９におけるポテ
ンショスタット７０に接続され、オーミックコンタクト
３３に連なる作用極３７に対応するケーブル５５は、制
御ボックス６９における電流−電圧変換器７１および演
算増幅回路７２を介してポテンショスタット７０に接続
される。

【００３１】前記コンタクトプローブカートリッジ４７
を含むコンタクトプローブ部１５は、図７に示すよう
に、一対のガイド部材５６に沿って矢印Ａ，Ｂ方向に直
線的に往復動するスライドベース５７に例えばねじ止め
によって固定されている。

【００３２】そして、スライドベース５７を直線的に前
進または後退させる移動機構４６は、図６および図７に
示すように、モータ５８の出力軸５８ａと、スライドベ
ース５７との間に回転運動を直線運動に変換する運動変
換機構５９を設けている。すなわち、この運動変換機構
５９は、例えば前記出力軸５８ａに固着されるクランク
用円盤６０と、この円盤６０の偏心した位置に立設され
るピン６１と、この偏心ピン６１とスライドベース５７
の立設部材５７ａに設けられたブラケット６２に立設さ
れたピン６３との間を連結する連杆６４とから構成され
ている。

【００３３】そして、図６に示す状態において、例えば
測定装置本体１に設けられた測定開始スイッチ６５ａを
操作して前記モータ５８を所定方向に回転させると、そ
の回転運動が運動変換機構５９を介して直線運動に変換
され、スライドベース５７を矢印Ａ方向に直線的に移動
させる。これによって、スライドベース５７上に設けら
れているコンタクトプローブカートリッジ４７がセンサ
カセット受け部１４方向に移動し、コンタクトプローブ
カートリッジ４７に設けられたコンタクトプローブ４
８，４９，５０がセンサカセット受け部１４にセットさ
れているセンサカセット３側の対極３４、参照極３５、
作用極３３の接触部３４ｃ，３５ｃ，３７ｃにそれぞれ
所定の接触圧をもって当接し、その状態を維持する。つ
まり、測定可能状態となり、測定が開始される。

【００３４】また、前記測定可能状態において、測定装
置本体１に設けられた測定完了スイッチ６５ｂを操作し
てモータ５８を前記所定方向と逆方向に回転させると、
スライドベース５７が矢印Ｂ方向に移動し、コンタクト
プローブ４８，４９，５０が接触部３４ｃ，３５ｃ，３
７ｃから離れ、図６に示す解除状態に復帰する。なお、
６６ａ，６６ｂはそれぞれ上記測定可能状態または解除
状態をそれぞれ維持するためのスライドベース５７の位
置検出装置である。また、上記段落００３３および００
３４に記述した動作は、測定スタート／ストップに応じ
て、コンピュータ８によって自動制御するようにしてあ
ってもよい。

【００３５】そして、図６および図８において、６７は
センサカセット受け部１４にセットされたセンサカセッ
ト３のセンサ２７の半導体基板２８に対して光を照射す
るためのレーザ光源で、ＸＹステージ４１の下方に設け
られており、後述するインタフェースボード７３を介し
てコンピュータ８の制御信号によって断続光を発すると
ともに、ＸＹステージ４１によって二次元方向に走査さ
れるセンサ２７の半導体基板２８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６８を照射するも
のである。

【００３６】６９は測定装置本体１に設けられる制御ボ
ックスであって、半導体基板２８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７０、半導体基板
２８に形成されたオーミックコンタクト３３に連なる作
用極３７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７１、この電流−電圧変換器７１か
らの信号が入力される演算増幅回路７２、この演算増幅
回路７２と信号を授受したり、走査制御装置４１Ａやレ
ーザ光源６７に対する制御信号を出力するインタフェー
スボード７３などよりなる。

【００３７】上記構成の光走査型二次元濃度分布測定装
置を用いて、溶液の水素イオン濃度（ｐＨ）を測定する
場合について説明すると、図２および図３に示すように
組み立てられたセンサカセット３のセル４０内に溶液を
入れる。これにより、センサ２７のセンサ面３０に溶液
が接するとともに、溶液が対極３４および参照極３５と
接触する。この場合、参照極３５の溶液と接触する部分
３５ａには塩化銀をコートしてあるので、溶液との濡れ
性が良好となる。

【００３８】次に、測定装置本体１のカセット挿抜口４
の扉５を開いて、上記溶液を収容したセンサカセット３
を測定装置本体１内のセンサカセット受け部１４にセッ
トする。これらの操作はオペレータ（測定員）が手動で
行う。この場合、センサカセット３の外周にセンサカセ
ット受け部１４に対する誤セット防止部１８ａ，１９ａ
が形成してあるので、カセット挿抜口４に挿入する前に
予めセンサカセット３の向きを確認することができる。
そして、センサカセット受け部１４には、ピン４２が立
設してあるので、センサカセット３をセンサカセット受
け部１４に正しくセットすることが容易に行なえる。

【００３９】上述のようにしてセンサカセット受け部１
４にセンサカセット３をセットした後、カセット挿抜口
４の扉５を閉じる。この状態においては、測定装置本体
１内は、図５に示すような状態、すなわち、コンタクト
プローブ４８，４９，５０がセンサカセット３の対極３
４、参照極３５、作用極３７の接触部３４ｃ，３５ｃ，
３７ｃから離れた解除状態である。そこで、ボタン６５
ａを操作することにより、スライドベース５７が矢印Ａ
方向に所定距離だけ移動し、コンタクトプローブ４８，
４９，５０がセンサカセット３の対極３４、参照極３
５、作用極３７の接触部３４ｃ，３５ｃ，３７ｃと所定
の接触圧をもってそれぞれ当接し、測定可能状態とな
る。

【００４０】前記状態において、半導体基板２８に空乏
層が発生するように、ポテンショスタット７０からの直
流電圧を参照極３５とオーミックコンタクト３３との間
に印加して、半導体基板２８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２８に対してプローブ光
６８を一定周期（例えば、５ｋＨｚ）で断続的に照射す
ることによって半導体基板２８に交流光電流を発生させ
る。このプローブ光６８の断続照射は、コンピュータ８
の制御信号がインタフェースボード７３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
２８の照射点に対向する点で、センサ２７に接している
溶液における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ｐＨ値を知ることができ
る。

【００４１】そして、走査制御装置４１Ａによって、Ｘ
Ｙテーブル４１をＸ，Ｙ方向に移動させることにより、
半導体基板２８にはプローブ光６８が二次元方向に走査
されるようにして照射され、溶液における位置信号
（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１０の画面上にｐＨを表す二次元画像が表
示される。

【００４２】上述のように、この発明の光走査型二次元
濃度分布測定装置においては、測定部を、測定装置本体
１側のセンサカセット受け部１４およびコンタクトプロ
ーブ部１５と、測定装置本体１に対して着脱自在なセン
サカセット３とから構成しており、センサ２７がセンサ
カセット３に組み込まれているので、センサ２７を測定
装置本体１に対して容易に脱着することができる。そし
て、センサ２７を保持するセンサカセット３の構造が簡
単であるため、センサ２７に故障が生じた場合にもその
点検や交換を容易に行えるとともに、センサ回りの部品
を再利用することが可能になり、所謂環境に優しい構成
となっている。

【００４３】そして、信号の取り出しを、センサカセッ
ト３に対して接離自在なコンタクトプローブ部１５によ
って行うようにしているので、信号を安定して取り出す
ことができ、安定な測定を行うことができる。

【００４４】また、オーミックコンタクト３３、対極３
４および参照極３５を形成する際、図５（Ａ），（Ｂ）
に示すような手法によって材料取りを行うので、銀や白
金などの材料を余すところなく有効に使用することがで
きる。

【００４５】この発明は、上述の実施の形態に限られる
ものではなく、種々に変形して実施することができる。
例えば、溶液中のカリウムイオンや塩化物イオンなど、
水素イオン以外の他の物質の濃度を測定することができ
る。その場合、センサ面３０をカリウムイオンや塩化物
イオンに応答する物質で修飾する必要があり、例えば、
カリウムイオンを測定する場合は、センサ面３０をバリ
ノマイシンやクラウンエーテルで修飾すればよく、塩化
物イオンを測定する場合は、センサ面３０を４級アンモ
ニウムで修飾すればよい。さらに、センサ面３０を適宜
の応答物質で修飾するとともに、用いる溶液を適宜選択
することにより、他のイオン濃度の測定を行うことがで
きる。

【００４６】そして、測定対象としての試料は、溶液な
ど液体のほか、ゲル状体であってもよい。

【００４７】また、ＸＹステージ４１を二次元方向
（Ｘ，Ｙ方向）に走査させるのに代えて、レーザ光源６
６に光照射部走査装置を設け、このレーザ光源６７を
Ｘ，Ｙ方向に走査させるようにしてもよく、また、レー
ザ光源６７とセンサカセット受け部１４との間にプロー
ブ光走査装置を設け、プローブ光６８をＸ，Ｙ方向に走
査させるようにしてもよい。これらいずれの場合におい
ても、センサカセット受け部１４、コンタクトプローブ
部１５および移動装置４２を二次元的に移動させる必要
がなくなり、それだけ構成が簡単になる。

【００４８】

【発明の効果】この発明の光走査型二次元濃度分布測定
装置においては、センサを安定かつ交換容易に保持する
ことができるとともに、信号を安定に取り出すことがで
きる。したがって、この発明によれば、実用的な構造を
有し、しかも使い勝手に優れた光走査型二次元濃度分布
測定装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の光走査型二次元濃度分布測定装置の
外観を示す斜視図である。

【図２】前記装置の要部を示す斜視図である。

【図３】前記装置において用いるセンサカセットの一例
を示す断面図である。

【図４】前記センサカセットの分解斜視図である。

【図５】前記装置に設けられる電極の形成方法の一例を
示す図である。

【図６】測定装置本体側に設けられる主要構成部の一例
を示す断面図である。

【図７】前記主要構成部の平面図である。

【図８】前記装置の構成概略的に示すブロック図であ
る。

【符号の説明】

１…測定装置本体、３…センサカセット、１４…センサ
カセット受け部、１５…コンタクトプローブ部、２７…
センサ、２８…半導体基板、３０…センサ面、３４，３
５，３７…信号取り出し用電極、３８…金属板、６８…
プローブ光。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野村聡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

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板の上面にセンサ面を有し、前
記半導体基板に対してプローブ光を二次元的に走査しな
がら照射するように構成されたセンサを組み込んだセン
サカセットと、測定装置本体内に設けられ、前記センサ
カセットが着脱自在にセットされるセンサカセット受け
部と、前記センサカセットに形成された信号取り出し用
電極に対して接離可能なように前記測定装置本体内に設
けられるコンタクトプローブ部とからなるとともに、前
記半導体基板に接するようにして設けられるオーミック
コンタクトを、導電性の良好な金属板から口の字状に形
成し、前記センサ面の近傍に設けられる対極および参照
極を、前記金属板の残部を短冊状に分割することにより
形成するようにしたことを特徴とする光走査型二次元濃
度分布測定装置。