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ガス検出装置、ガス検出方法、及び光学部品

国内特許コード P130010029
整理番号 S2013-0875-N0
掲載日 2013年11月6日
出願番号 特願2013-087683
公開番号 特開2014-211362
出願日 平成25年4月18日(2013.4.18)
公開日 平成26年11月13日(2014.11.13)
発明者
  • 西島 喜明
  • 阿達 佑太
出願人
  • 国立大学法人横浜国立大学
発明の名称 ガス検出装置、ガス検出方法、及び光学部品
発明の概要 【課題】NDIR方式に代表される光の減衰に応じてターゲットガス濃度を測定する方式には、検出感度の向上のために光路長を長く確保することが要求される欠点が内在する。
【解決手段】ガス検出装置10は、吸収スペクトルにおいて吸収ピークを呈するターゲットガスが供給されるセル内空間130と、少なくとも吸収ピークに属する波長の光を生成可能である光源410と、光源410から放射されてセル内空間130を伝播した光を検出可能である光検出部420と、を備える。ガス検出装置10は、吸収スペクトルの吸収ピークに対して透過スペクトルの透過ピークが波長軸上で重畳するように複数の光学的開口222が規則的に配置された導電性薄膜220を更に備え、導電性薄膜220が、光源410から光検出部420に至る光路上に設けられ、かつセル内空間130内のターゲットガスに接触可能に設けられる。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要



医療、環境測定、各種試験等の様々な分野においてガス検出装置が活用されている。ガス検出装置は、例えば、エアコンの排気ガス、自動車の排気ガス、工場の排気ガス、家庭における漏えいガス、シックハウス症候群等の有毒ガス、生ごみ、ペット等の異臭ガスの検出に活用されている。





ガス検出方式には、半導体式、接触燃焼式、熱伝導式、NDIR(Non Dispersive InfraRed)式等が挙げられる。半導体式は、半導体に晒されたガスによる電気抵抗の変化を検出するものであり、小型かつ量産性が高いが、安定性に欠ける欠点がある。接触燃焼式は、装置内でガスを燃焼させるものであり、可燃性ガスに限定される。熱電動式は、ガスの熱伝導性の差に応じて温度変化を検出するものであり、感度が低いという欠点がある。NDIR式は、様々なガスに対応でき、高感度及び長期間安定動作という利点があるが、光路長の確保に由来して装置が大型化してしまう欠点がある。





特許文献1には、同文献の要約に記載のように、赤外線光源8の出力光の強度を一定に保つためにガスにより吸収されない波長の赤外線を光学フィルタ10Bを介して赤外線検出器9Bで検出して赤外線光源8の印加電圧を制御することが開示されている。

産業上の利用分野



本発明は、ガス検出装置、ガス検出方法、及び光学部品に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
吸収スペクトルにおいて吸収ピークを呈するターゲットガスが供給される空間と、
少なくとも前記吸収ピークに属する波長の光を生成可能である光源と、
前記光源から放射されて前記空間を伝播した光を検出可能である光検出部と、を備えるガス検出装置であって、
前記吸収スペクトルの前記吸収ピークに対して透過スペクトルの透過ピークが波長軸上で重畳するように複数の光学的開口が規則的に配置された導電性薄膜を更に備え、
当該導電性薄膜が、前記光源から前記光検出部に至る光路上に設けられ、かつ前記空間内の前記ターゲットガスに接触可能に設けられる、ガス検出装置。

【請求項2】
前記複数の光学的開口は、前記導電性薄膜の平面において互いに直交関係の第1及び第2方向に沿って所定間隔をあけて2次元状に配置される、請求項1に記載のガス検出装置。

【請求項3】
前記複数の光学的開口が、前記第1方向に沿って前記光学的開口が配置された第1及び第2光学的開口列を含み、前記第2光学的開口列が、前記第1光学的開口列に対して前記第2方向に隣接して配置され、前記第2光学的開口列における前記光学的開口の配列位置が、前記第1光学的開口列における前記光学的開口の配列位置に対して前記所定間隔の半分の値だけ前記第1方向にシフトしている、請求項2に記載のガス検出装置。

【請求項4】
前記第1方向に沿って前記光学的開口が配置された光学的開口列において隣接する前記光学的開口同士の間隔と、当該光学的開口列における前記光学的開口に対して斜め方向において隣接する他の光学的開口列における前記光学的開口との間隔とが等しい、請求項2又は3に記載のガス検出装置。

【請求項5】
前記複数の光学的開口は、各々、三角格子の構成単位の三角形の頂点に対応する位置に設けられる、請求項1乃至4のいずれか一項に記載のガス検出装置。

【請求項6】
前記導電性薄膜が前記光源の放射光に対して透光性を有する支持基板上に形成される、請求項1乃至5のいずれか一項に記載のガス検出装置。

【請求項7】
前記導電性薄膜が形成された前記支持基板は、前記空間への前記光源の放射光の伝播を中継する、若しくは前記空間を伝播した光の前記光検出部への伝播を中継する窓材である、請求項6に記載のガス検出装置。

【請求項8】
前記導電性薄膜が、銀、金、銅、クロム、アルミニウム、及び鉄から成る群から選択される、請求項1乃至7のいずれか一項に記載のガス検出装置。

【請求項9】
前記空間が、ガス導入部及びガス排出部を有するガスセルにより画定される、請求項1乃至8のいずれか一項に記載のガス検出装置。

【請求項10】
前記空間が、ガス導入部及びガス排出部を有するガスセルにより画定され、当該ガスセルの反射性の内面には前記導電性薄膜が設けられる、請求項1乃至9のいずれか一項に記載のガス検出装置。

【請求項11】
前記空間が、反射性の球面により画定され、当該球面上に前記導電性薄膜が設けられる、請求項1乃至9のいずれか一項に記載のガス検出装置。

【請求項12】
吸収スペクトルにおいて吸収ピークを呈するターゲットガスの前記吸収ピークに属する波長の光に対して透光性を有する支持基板と、
前記支持基板上に形成され、かつ前記吸収スペクトルの前記吸収ピークに対して透過スペクトルの透過ピークが波長軸上で重畳するように複数の光学的開口が規則的に配置された導電性薄膜と、
を備えるガス検出装置用の光学部品。

【請求項13】
前記複数の光学的開口が前記導電性薄膜の平面において互いに直交関係の第1及び第2方向に沿って所定間隔をあけて2次元状に配置される、請求項12に記載の光学部品であって、
前記複数の光学的開口が、前記第1方向に沿って前記光学的開口が配置された第1及び第2光学的開口列を含み、前記第2光学的開口列が、前記第1光学的開口列に対して前記第2方向に隣接して配置され、前記第2光学的開口列における前記光学的開口の配列位置が、前記第1光学的開口列における前記光学的開口の配列位置に対して前記所定間隔の半分の値だけ前記第1方向にシフトしている、光学部品。

【請求項14】
吸収スペクトルにおいて吸収ピークを呈するターゲットガスが供給される空間内に配置された導電性薄膜であって、前記吸収スペクトルの前記吸収ピークに対して透過スペクトルの透過ピークが波長軸上で重畳するように複数の光学的開口が規則的に配置された導電性薄膜に対して少なくとも前記吸収ピークに属する波長の光を照射し、
前記導電性薄膜を介して前記空間を伝播した光を検出する、ガス検出方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2013087683thum.jpg
出願権利状態 公開
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