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物理・化学現象検出装置 コモンズ

国内特許コード P04A005617
整理番号 ShIP‐Y802
掲載日 2005年1月18日
出願番号 特願平10-286446
公開番号 特開2000-111424
登録番号 特許第3018174号
出願日 平成10年10月8日(1998.10.8)
公開日 平成12年4月21日(2000.4.21)
登録日 平成12年1月7日(2000.1.7)
発明者
  • 澤田 和明
  • 安藤 隆男
出願人
  • 学校法人静岡大学
発明の名称 物理・化学現象検出装置 コモンズ
発明の概要 【課題】 物理・化学現象の変化を電界放出による電子線の変化として出力させ、物理・化学現象の2次元の検出信号を並列的に処理し、その分布を直接観察可能にする。
【解決手段】 物理・化学現象の検出装置であって、電界放出型微小電子源(13)と電界放出型微小電子源に接続された物理・化学現象検出センサ(17、22、23)等の対を有する検出素子を具備し、該検出素子が上記センサにより電界放出型微小電子源(13)から放出される電子量を制御する検出装置であり、複数個の検出素子は少なくとも1次元に配列することができる。
従来技術、競合技術の概要 ここで、物理・化学現象とは、例えば温度、可視光、紫外光、赤外光、X線、および電磁波など広い意味での光、イオン濃度、磁気、圧力、加速度、速度、音波、超音波、酸化還元電位、および反応速度など様々な現象を指す。従来これらの現象は、温度センサ、光センサ、物理センサ、化学センサと呼ばれる素子を用いて、電流、電圧、抵抗値、容量、電位などを表現するさまざまな電気信号に変換して観測されていた。たとえば、代表的な温度センサである焦電型センサの場合、温度が変化すると焦電体に電荷が生成され、そのために生ずる電位変化を例えばFETなどにより増幅し読みとっている。また、代表的な光センサであるフォトダイオードは、光により発生する電荷を電流の形で取り出している。また、代表的な物理センサであるピエゾ抵抗効果を用いた圧力センサは、圧力による抵抗変化を読みとっていた。また、代表的な化学センサであるISFET(Ion Sensitive Field EffectTransistor )を用いたpH測定装置は、その応答膜に水素イオンが吸着することによってチャネルコンダクタンスが変化する現象を利用し、ISFETを流れる電流を測定することにより溶液のpH値を測定している。しかしながら、これら従来の焦電型センサ、光センサ、ピエゾ抵抗効果を用いた圧力センサ、または化学センサなどは単独で使用するのが普通であり、複数の検出素子を1次元以上、例えば2次元的に並べ、検査対象物からの2次元情報を同時に取得し、そのまま2次元的に画像化することは非常に困難であった。
産業上の利用分野 本発明は物理・化学現象の検出素子に係わり、特に、電界放出型微小電子源の電位を、各種物理・化学検出素子からの出力電圧により制御し、各種物理・化学現象を電子線の量の変化で収集するものである。さらにその現象を1次元以上の事象で観察するものである。また、本発明は、物理・化学現象の観察・測定装置に関するものである。
特許請求の範囲 【請求項1】 物理・化学現象の検出装置であって、電界放出型微小電子源と、前記電界放出型微小電子源に接続された物理・化学現象検出センサとを有する検出素子を具備し、前記センサが前記電界放出型微小電子源から放出される電子量を制御することを特徴とする検出装置。
【請求項2】 前記電界放出型微小電子源はその先端部近傍にゲート電極を具備していることを特徴とする請求項1記載の検出装置。
【請求項3】 複数個の前記検出素子が少なくとも1次元に配列されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の検出装置。
【請求項4】 前記センサが焦電体とFETとの組により形成され、前記焦電体の出力が前記FETのゲートに接続されている温度センサであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の検出装置。
【請求項5】 前記センサがp型基底部とn型部分とからなる半導体pn接合を有する光検出センサであり、前記n型部分の表面に前記電界放出型微小電子源が配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の検出装置。
【請求項6】 前記光検出センサは光透過可能な基板上に形成されていることを特徴とする請求項5に記載の検出装置。
【請求項7】 前記pn接合はその空乏層内で雪崩増倍を生じさせるpn接合であることを特徴とする請求項4乃至請求項6のいずか1項に記載の検出装置。
【請求項8】 前記センサが圧力検出センサであることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の検出装置。
【請求項9】 前記圧力検出セッサがピエゾ抵抗素子を有することを特徴とする請求項7に記載の検出装置。
【請求項10】 前記電界放出型微小電子源に対向して陽極が配置されていることを特徴とする請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の検出装置。
【請求項11】 前記陽極と前記電界放出型微小電子源の間に少なくとも1つ以上の収束電極または偏向電極が配置されていることを特徴とする請求項10に記載の検出装置。
【請求項12】 前記陽極が蛍光膜を有し、複数の前記電界放出型微小電子源の出力である電子分布を2次元的に観察可能にすることを特徴とする請求項10または請求項11に記載の検出装置。
【請求項13】 前記陽極が複数の前記電界放出型微小電子源からの出力である電子の分布を電気信号として検出可能にすることを特徴とする請求項10または請求項11に記載の検出装置。
【請求項14】 前記陽極により前記電界放出型微小電子源から放出された電子を加速して電子の増幅を生じさせることを特徴とする請求項10または請求項11に記載の検出装置。
【請求項15】 前記電界放出型微小電子源に容量を付加し、さらに電子の放出を所定の時間間隔で行う手段を付加することにより、前記容量に前記所定の時間間隔の電気信号を蓄積することを特徴とする請求項1乃至請求項13のいずれか1項に記載の検出装置。
【請求項16】 前記容量に蓄積された信号を順次読み出す手段を有することを特徴とする請求項15に記載の検出装置。
産業区分
  • 測定
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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