JP2598836B2 - 相互入り込み配置された電極を有する平面型誘電率測定センサ - Google Patents
相互入り込み配置された電極を有する平面型誘電率測定センサInfo
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- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
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- G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
- G01R27/26—Measuring inductance or capacitance; Measuring quality factor, e.g. by using the resonance method; Measuring loss factor; Measuring dielectric constants ; Measuring impedance or related variables
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Description
【発明の詳細な説明】 本願は、1988年11月21日付け米国特許出願第07/27446
1号の一部継続出願に相当する。
1号の一部継続出願に相当する。
本発明は、物質の誘電率の測定に使用し得るセンサー
に関する。
に関する。
要約すれば本発明は、物質の表面特性の測定に有用な
相互入り込み配置された（interdigitated）電極を有す
る平面型誘電率測定センサーである。このセンサーは絶
縁基材上に形成される。互いに組み合わせられた櫛の歯
形状の励起電極及び応答電極、並びに電気抵抗式温度測
定装置（金属製ストリツプ）が、基材表面に取り付けら
れている。電極と金属製ストリツプとの間の空間は、誘
電特性既知の絶縁材料で充填されている。電極と金属製
ストリツプの上側表面は、電極間の絶縁材に対して概ね
同一平面にあり、センサーの平坦な上側表面を形成す
る。この平坦な上側表面は、比較的粘性のある物質を測
定するとき、センサー表面と試料との間の空気ギャップ
をなくすように作用する。
相互入り込み配置された（interdigitated）電極を有す
る平面型誘電率測定センサーである。このセンサーは絶
縁基材上に形成される。互いに組み合わせられた櫛の歯
形状の励起電極及び応答電極、並びに電気抵抗式温度測
定装置（金属製ストリツプ）が、基材表面に取り付けら
れている。電極と金属製ストリツプとの間の空間は、誘
電特性既知の絶縁材料で充填されている。電極と金属製
ストリツプの上側表面は、電極間の絶縁材に対して概ね
同一平面にあり、センサーの平坦な上側表面を形成す
る。この平坦な上側表面は、比較的粘性のある物質を測
定するとき、センサー表面と試料との間の空気ギャップ
をなくすように作用する。
温度の関数として試料の誘電特性を測定することによ
つて、試料の物理的特性及び化学的特性に関する貴重な
情報が得られることはよく知られている。
つて、試料の物理的特性及び化学的特性に関する貴重な
情報が得られることはよく知られている。
誘電特性の測定には２種類の技法が通常使用される。
長年の間、測定は、平行板電極の間に試料を置き、一方
の電極（即ち励起電極）に交流電圧の形態の電気信号を
印加し、他方の電極（即ち応答電極）からの電気信号を
測定することにより行なわれてきた。次式が使用され
る。
長年の間、測定は、平行板電極の間に試料を置き、一方
の電極（即ち励起電極）に交流電圧の形態の電気信号を
印加し、他方の電極（即ち応答電極）からの電気信号を
測定することにより行なわれてきた。次式が使用され
る。
Ｃ＝e0e′A/d ここで、 Ｃ＝容量 e0＝自由空間の誘電率（定数） ｅ′＝（測定すべき）試料の誘電率 Ａ＝平行板応答電極の面積 ｄ＝励起電極板と応答電極板との間の距離 もしも平行板電極の面積及び励起電極と応答電極との
間の距離が解れば、容量を測定することによつて、試料
の誘電率を容易に算出できる。この方法で測定する装置
は、米国同時係属特許出願第07/206092号に開示されて
いる。この技法は、基本的には、物質の全厚さを通じて
信号が監視されるような物質のバルクの特性を明らかに
するために使用される。この技法には幾つかの制限があ
る。分析すべき対象物が厚い試料であることがしばしば
ある。平行板技法においては、電極板の間の距離が増加
すると、信号対雑音比が低下する。面積を増すために更
に大きな板を使用することができ、これによつて信号を
大きくすることはできるが、実用上の制限がある。
間の距離が解れば、容量を測定することによつて、試料
の誘電率を容易に算出できる。この方法で測定する装置
は、米国同時係属特許出願第07/206092号に開示されて
いる。この技法は、基本的には、物質の全厚さを通じて
信号が監視されるような物質のバルクの特性を明らかに
するために使用される。この技法には幾つかの制限があ
る。分析すべき対象物が厚い試料であることがしばしば
ある。平行板技法においては、電極板の間の距離が増加
すると、信号対雑音比が低下する。面積を増すために更
に大きな板を使用することができ、これによつて信号を
大きくすることはできるが、実用上の制限がある。
物質の表面を測定したい場合も多い。ポリマー成形の
場合、材料の表面はその内部よりも速く冷却するので、
表皮効果に関心が向けられる。物質表面の化学的特性及
び機械的特性は、最終使用目的に対して、バルクの内部
特性よりも一層指標的である。物質表面上の被覆もまた
誘電率測定の対称である。塗装、接着剤、及び共重合体
の分析がしばしば要求される。平行板測定法は、バルク
状態における塗装及びその組み合わされた基材の特性を
分析するであろう。平行板での分析によつて表面特性を
分析することは不可能である。
場合、材料の表面はその内部よりも速く冷却するので、
表皮効果に関心が向けられる。物質表面の化学的特性及
び機械的特性は、最終使用目的に対して、バルクの内部
特性よりも一層指標的である。物質表面上の被覆もまた
誘電率測定の対称である。塗装、接着剤、及び共重合体
の分析がしばしば要求される。平行板測定法は、バルク
状態における塗装及びその組み合わされた基材の特性を
分析するであろう。平行板での分析によつて表面特性を
分析することは不可能である。
平行板測定の限界を扱う別の手法が開発され、一般に
使用されている。物質表面及び液体の絶縁率の測定のた
めに、互いに組み合わせられた櫛型電極が通常使用され
る。この形式のプローブは水分検知装置として長年使用
されてきた。Gajewskiの米国特許第3,696,360号には、
水分検知用の互いに組み合わされた形式の電極が開示さ
れている。過去数年間、これらの互いに組み合わされた
形式のプローブは、物質の誘電特性を測定するように改
良されてきた。Society for the Advancement of Mater
ial and Process Engineering Journal,第19巻、第４
号、1983年、7/8月を参照のこと。
使用されている。物質表面及び液体の絶縁率の測定のた
めに、互いに組み合わせられた櫛型電極が通常使用され
る。この形式のプローブは水分検知装置として長年使用
されてきた。Gajewskiの米国特許第3,696,360号には、
水分検知用の互いに組み合わされた形式の電極が開示さ
れている。過去数年間、これらの互いに組み合わされた
形式のプローブは、物質の誘電特性を測定するように改
良されてきた。Society for the Advancement of Mater
ial and Process Engineering Journal,第19巻、第４
号、1983年、7/8月を参照のこと。
この技法においては、試料は電極面上に置かれ、電極
列の互いに組み合わされたフインガー又は櫛の１つの
「フインガー」に電気信号が印加され、信号は列の他方
のフインガーにより測定される。これら２つのフインガ
ーは、それぞれ励起電極及び応答電極と呼ばれる。この
方法では、信号は物質の表面に侵入するだけである。侵
入する深さは、互いに組み合わされた電極列のフインガ
ーを隔てている距離にほぼ等しい。この技法は、流体、
硬化システム、接着剤及び比較的低粘度の物質の誘電特
性の監視に理想的である。しかしながら、この技術は、
フイルム、硬質プラスチツク、及び予め硬化されたシス
テム（即ち比較的粘性の大きな物質）を分析するときに
は、厳しい制限がある。
列の互いに組み合わされたフインガー又は櫛の１つの
「フインガー」に電気信号が印加され、信号は列の他方
のフインガーにより測定される。これら２つのフインガ
ーは、それぞれ励起電極及び応答電極と呼ばれる。この
方法では、信号は物質の表面に侵入するだけである。侵
入する深さは、互いに組み合わされた電極列のフインガ
ーを隔てている距離にほぼ等しい。この技法は、流体、
硬化システム、接着剤及び比較的低粘度の物質の誘電特
性の監視に理想的である。しかしながら、この技術は、
フイルム、硬質プラスチツク、及び予め硬化されたシス
テム（即ち比較的粘性の大きな物質）を分析するときに
は、厳しい制限がある。
このような種類の物質との表面接触によつて問題が生
ずる。互いに組み合わされた平面型電極は、空気を含む
表面と接触するどのような物質に対しても本来極めて敏
感である。空気及び真空は可能な最低の理論誘電率を有
するので（ｅ′vac＝1.00000）、エヤーギヤツプは物質
の誘電特性を効果的に測定する能力を非常に制限する。
従つて、電気表面のエヤーギヤツプは物質の誘電率測定
を非常に不正確にするであろう。更に、空気は容量測定
の際の雑音を増加させる。これらの表面センサーの製作
に使用される総ての電極材料は、有限の高さ又は厚さを
有する。明らかに、硬い材料は、センサーの電極フイン
ガー上に橋を架けるようにまたがるであろう。この架橋
けにより、電極フインガーの間の空間内において、電極
表面と物質との間に空気が補足される。これによつて、
測定された誘電率は、物質の誘電率と空気の静電率との
平均値になる。この影響は、誘電率の正しい測定値を50
％も低下させ得る。
ずる。互いに組み合わされた平面型電極は、空気を含む
表面と接触するどのような物質に対しても本来極めて敏
感である。空気及び真空は可能な最低の理論誘電率を有
するので（ｅ′vac＝1.00000）、エヤーギヤツプは物質
の誘電特性を効果的に測定する能力を非常に制限する。
従つて、電気表面のエヤーギヤツプは物質の誘電率測定
を非常に不正確にするであろう。更に、空気は容量測定
の際の雑音を増加させる。これらの表面センサーの製作
に使用される総ての電極材料は、有限の高さ又は厚さを
有する。明らかに、硬い材料は、センサーの電極フイン
ガー上に橋を架けるようにまたがるであろう。この架橋
けにより、電極フインガーの間の空間内において、電極
表面と物質との間に空気が補足される。これによつて、
測定された誘電率は、物質の誘電率と空気の静電率との
平均値になる。この影響は、誘電率の正しい測定値を50
％も低下させ得る。
本来の誘電測定は、物質の特性を評価するために温度
の関数してなされる。これらの粘性物質はガラス転移領
域を超えて加熱されると流れ始め、電極フインガーの間
の空気を置き換える。この結果、誘電率測定値の急激な
上昇が起こる。この問題を処理するために、設定前に物
質を予備加熱してエヤーギヤツプを充填するように「流
出」させるように変更する選択があるかもしれない。し
かしながら、具合の悪いことに、大多数の物質は、加熱
及び冷却の際、その分子構造が変化する。この変化は、
ガラス転移温度、結晶化度合、硬化度合及び最も重要な
誘電率に影響する。具合の悪いことに、電極表面と分析
すべき物質との間にある空気の量は、温度による物質の
軟化と共に変化する。もしこの空気内の空気量が一定の
ままであるならば、較正が可能であり、測定値を修正す
ることができる。
の関数してなされる。これらの粘性物質はガラス転移領
域を超えて加熱されると流れ始め、電極フインガーの間
の空気を置き換える。この結果、誘電率測定値の急激な
上昇が起こる。この問題を処理するために、設定前に物
質を予備加熱してエヤーギヤツプを充填するように「流
出」させるように変更する選択があるかもしれない。し
かしながら、具合の悪いことに、大多数の物質は、加熱
及び冷却の際、その分子構造が変化する。この変化は、
ガラス転移温度、結晶化度合、硬化度合及び最も重要な
誘電率に影響する。具合の悪いことに、電極表面と分析
すべき物質との間にある空気の量は、温度による物質の
軟化と共に変化する。もしこの空気内の空気量が一定の
ままであるならば、較正が可能であり、測定値を修正す
ることができる。
通常、誘電測定値は温度の関数として監視されるの
で、試料温度の正確な測定が重要なことは明らかであ
る。ある誘電率測定装置においては、熱電対が試料及び
板の縁にできるだけ接近ししかしながら接触しないよう
に置かれ、試料温度は熱電対の温度であると仮定され
る。この温度測定値は、試料温度を直接測定したときの
正確さがないことは明らかである。少なくとも１つの表
面センサーにおいて、電極内にサーマルダイオードを組
み入れることが知られている。マイクロメツト製品文
献、インフオメーシヨン・デイスクロージヤー・ステー
トメント−オプシヨンＳ−１、マイクロメツト・ユーメ
トリツク・システムII、マイクロ誘電率測定装置用のIC
誘電センサーを参照のこと。しかしながら、サーマルダ
イオードは温度200℃までに限定され、且つ試料に直接
接触する温度センサーのように正確でない。
で、試料温度の正確な測定が重要なことは明らかであ
る。ある誘電率測定装置においては、熱電対が試料及び
板の縁にできるだけ接近ししかしながら接触しないよう
に置かれ、試料温度は熱電対の温度であると仮定され
る。この温度測定値は、試料温度を直接測定したときの
正確さがないことは明らかである。少なくとも１つの表
面センサーにおいて、電極内にサーマルダイオードを組
み入れることが知られている。マイクロメツト製品文
献、インフオメーシヨン・デイスクロージヤー・ステー
トメント−オプシヨンＳ−１、マイクロメツト・ユーメ
トリツク・システムII、マイクロ誘電率測定装置用のIC
誘電センサーを参照のこと。しかしながら、サーマルダ
イオードは温度200℃までに限定され、且つ試料に直接
接触する温度センサーのように正確でない。
比較的粘性の大きな物質に使用するために、現存の互
いに組み合わされた櫛の歯状プローブの上述の制限を無
くした表面分析式の誘電率測定センサーが必要とされて
いる。
いに組み合わされた櫛の歯状プローブの上述の制限を無
くした表面分析式の誘電率測定センサーが必要とされて
いる。
本発明は前記の従来技術における問題点を解決するこ
とを目的とする。
とを目的とする。
本発明においては、ある物質の表面特性を測定するの
に有用な平面状の相互入り込み配置された電極を有する
誘電体センサであって、 （ａ）絶縁基板と、 （ｂ）前記基板の表面に取り付けられ、櫛形の、平面状
の上側表面を有する金属製の励起電極と、 （ｃ）前記基板の前記表面に取り付けられ、櫛形の、前
記励起電極の前記平面状上側表面と同一平面にある平面
状の上側表面を有し、前記励起電極に対して相互入り込
み形に配置された金属製の応答電極と、 （ｄ）前記基板の前記表面に取り付けられ、前記励起電
極の前記平面状上側表面及び前記応答電極の前記平面状
上側表面と同一平面にある平面状の上側表面を有する金
属製ストリップである電気抵抗式温度測定装置と、 （ｅ）既知の誘電特性を有し、前記基板の前記表面に取
り付けられ、前記励起電極、前記応答電極及び前記金属
製ストリップの間の空間を充填し、前記励起電極、前記
応答電極及び前記金属製ストリップの前記同一平面にあ
る上側表面に対して同一平面にある平面状の上側表面を
有する絶縁ガラスであって、それにより、前記励起電
極、前記応答電極、前記金属製ストリップ及び該絶縁ガ
ラスの前記上側表面が、前記上側表面と試験の対象であ
る粘性物質の前記表面との間にエアギャップが存在しな
いように、前記粘性物質の１つの表面に対して取り付け
られた絶縁ガラスと、 を備えることを特徴とする平面状の相互入り込み配置さ
れた電極を有する誘電体測定センサ、が提供される。
に有用な平面状の相互入り込み配置された電極を有する
誘電体センサであって、 （ａ）絶縁基板と、 （ｂ）前記基板の表面に取り付けられ、櫛形の、平面状
の上側表面を有する金属製の励起電極と、 （ｃ）前記基板の前記表面に取り付けられ、櫛形の、前
記励起電極の前記平面状上側表面と同一平面にある平面
状の上側表面を有し、前記励起電極に対して相互入り込
み形に配置された金属製の応答電極と、 （ｄ）前記基板の前記表面に取り付けられ、前記励起電
極の前記平面状上側表面及び前記応答電極の前記平面状
上側表面と同一平面にある平面状の上側表面を有する金
属製ストリップである電気抵抗式温度測定装置と、 （ｅ）既知の誘電特性を有し、前記基板の前記表面に取
り付けられ、前記励起電極、前記応答電極及び前記金属
製ストリップの間の空間を充填し、前記励起電極、前記
応答電極及び前記金属製ストリップの前記同一平面にあ
る上側表面に対して同一平面にある平面状の上側表面を
有する絶縁ガラスであって、それにより、前記励起電
極、前記応答電極、前記金属製ストリップ及び該絶縁ガ
ラスの前記上側表面が、前記上側表面と試験の対象であ
る粘性物質の前記表面との間にエアギャップが存在しな
いように、前記粘性物質の１つの表面に対して取り付け
られた絶縁ガラスと、 を備えることを特徴とする平面状の相互入り込み配置さ
れた電極を有する誘電体測定センサ、が提供される。
また本発明においては、複数の物質の表面特性を測定
するのに有用な平面状の相互入り込み配置された電極を
有する誘電体センサであって、 （ａ）櫛形の形状を有し相互入り込み形に配置された第
１及び第２の凹状の溝と前記第１及び第２の凹状の溝の
周囲の回りに配置された第３の凹状の溝とを含む平面状
の上側表面を有する絶縁基板と、 （ｂ）前記第１の溝の内部に配置され、前記基板の上側
表面と同一平面にある平面状の上側表面を有する金属製
の応答電極と、 （ｃ）前記第２の溝の内部に配置され、前記基板の上側
表面と同一平面にある平面状の上側表面を有する金属製
の励起電極と、 （ｄ）前記第３の凹状の溝の内部に配置され、前記基板
の上側表面と同一平面にある平面状の上側表面を有する
金属製ストリップである電気抵抗式温度測定装置とを備
え、 前記励起電極、前記応答電極、前記金属製ストリップ及
び前記基板の上側表面が、試験の対象である粘性物質の
表面との間にエアギャップが存在しないように、前記粘
性物質の表面に対向するように構成されていることを特
徴とする平面状の相互入り込み配置の誘電体測定セン
サ、が提供される。
するのに有用な平面状の相互入り込み配置された電極を
有する誘電体センサであって、 （ａ）櫛形の形状を有し相互入り込み形に配置された第
１及び第２の凹状の溝と前記第１及び第２の凹状の溝の
周囲の回りに配置された第３の凹状の溝とを含む平面状
の上側表面を有する絶縁基板と、 （ｂ）前記第１の溝の内部に配置され、前記基板の上側
表面と同一平面にある平面状の上側表面を有する金属製
の応答電極と、 （ｃ）前記第２の溝の内部に配置され、前記基板の上側
表面と同一平面にある平面状の上側表面を有する金属製
の励起電極と、 （ｄ）前記第３の凹状の溝の内部に配置され、前記基板
の上側表面と同一平面にある平面状の上側表面を有する
金属製ストリップである電気抵抗式温度測定装置とを備
え、 前記励起電極、前記応答電極、前記金属製ストリップ及
び前記基板の上側表面が、試験の対象である粘性物質の
表面との間にエアギャップが存在しないように、前記粘
性物質の表面に対向するように構成されていることを特
徴とする平面状の相互入り込み配置の誘電体測定セン
サ、が提供される。
本発明により以下の改良を有する表面分析用誘電率測
定センサーが提供される。即ち、 （ａ） 絶縁基材上に支持された互いに組み合わされた
櫛の歯状の電極形状と、 （ｂ） 電極表面と対象物質との間のエヤーギヤツプを
無くすために、慨ね第一平面にあり旦つ数ミクロン以下
の平滑な表面と、 （ｃ） 極端な温度範囲に亙る正確な誘電率測定の可能
な具体化と、 （ｄ） センサー面に接着された金属製ストリツプ、好
ましくは白金、から成る温度感知手段、 とを具備する誘電率測定センサーである。
定センサーが提供される。即ち、 （ａ） 絶縁基材上に支持された互いに組み合わされた
櫛の歯状の電極形状と、 （ｂ） 電極表面と対象物質との間のエヤーギヤツプを
無くすために、慨ね第一平面にあり旦つ数ミクロン以下
の平滑な表面と、 （ｃ） 極端な温度範囲に亙る正確な誘電率測定の可能
な具体化と、 （ｄ） センサー面に接着された金属製ストリツプ、好
ましくは白金、から成る温度感知手段、 とを具備する誘電率測定センサーである。
第１図を参照すると、試料Ｓが励起電極板10と応答電
極板12との間には挟まれた、従来技術の代表的な平行板
式の配置が図式的に示されている。前述したように、物
質のバルクの特性のみがこの技法で分析可能である。
極板12との間には挟まれた、従来技術の代表的な平行板
式の配置が図式的に示されている。前述したように、物
質のバルクの特性のみがこの技法で分析可能である。
第２図に、従来技術の表面分析センターを示す。互い
に組み合わされた列14は、櫛の歯状に配置された２つの
櫛義値電極から作られる。この電極の一方は励起電極18
であり、他方の電極は応答電極19である。これらの電極
は、電極接触片17に接続され、絶縁基材16上に支持され
ている。
に組み合わされた列14は、櫛の歯状に配置された２つの
櫛義値電極から作られる。この電極の一方は励起電極18
であり、他方の電極は応答電極19である。これらの電極
は、電極接触片17に接続され、絶縁基材16上に支持され
ている。
第３図は、第２図に示された従来技術のセンサーの断
面図である。直ぐ分かるように、電極18及び19は基材16
の表面20の上方に距離Ｄだけ延びている。
面図である。直ぐ分かるように、電極18及び19は基材16
の表面20の上方に距離Ｄだけ延びている。
第４図は、第２図及び第３図の従来技術のセンサーに
より分析される比較的粘性のある試料Ｓ′を示す。試料
Ｓ′は容易には流れないので、試料Ｓ′が電極フインガ
ー18と19とを橋架けするとき、図示のように避けえない
エヤーギヤツプ21が生成する。
より分析される比較的粘性のある試料Ｓ′を示す。試料
Ｓ′は容易には流れないので、試料Ｓ′が電極フインガ
ー18と19とを橋架けするとき、図示のように避けえない
エヤーギヤツプ21が生成する。
第５図は、本発明のセンサーの平面図である。
この図から、金属製ストリツプ26（好ましくは白金
製）は、センサーの表面に接着され、センサーの周囲の
周りを走つているが、互いに組み合わされた電極列14′
とは接触状態にないことが容易に分かるであろう。金属
製ストリツプ26の末端に電気接点27a及び27bがある。金
属製ストリツプ26は抵抗温度計として作用する。金属抵
抗の測定により金属の温度を測定し得ることはよく知ら
れている。金属製ストリツプ26は試料と直接接触状態に
なるので、試料の極めて正確な温度測定値が得られる。
製）は、センサーの表面に接着され、センサーの周囲の
周りを走つているが、互いに組み合わされた電極列14′
とは接触状態にないことが容易に分かるであろう。金属
製ストリツプ26の末端に電気接点27a及び27bがある。金
属製ストリツプ26は抵抗温度計として作用する。金属抵
抗の測定により金属の温度を測定し得ることはよく知ら
れている。金属製ストリツプ26は試料と直接接触状態に
なるので、試料の極めて正確な温度測定値が得られる。
第５図には本発明のセンサーが平らであることは示さ
れていない。しかし、このことは第５図の部分的立面図
である第６図より明白である。この図面から、センサー
の表面22は概ね同一平面にあり旦つ平坦であることが明
らかである。励起電極18′、応答電極19′及び金属製ス
トリツプ26の間の空間には、既知の誘電特性を有する誘
電物質24が含まれる。
れていない。しかし、このことは第５図の部分的立面図
である第６図より明白である。この図面から、センサー
の表面22は概ね同一平面にあり旦つ平坦であることが明
らかである。励起電極18′、応答電極19′及び金属製ス
トリツプ26の間の空間には、既知の誘電特性を有する誘
電物質24が含まれる。
第７図は、第６図の本発明のセンサーにより分析中の
試料Ｓ″を示す。図示のように、センサー表面と分析す
べき測定呈試料との間にはエヤーギヤツプが無い。
試料Ｓ″を示す。図示のように、センサー表面と分析す
べき測定呈試料との間にはエヤーギヤツプが無い。
本発明の基材16′は、ポリイミドフイルム、セラミツ
ク又はガラスのような当業者によく知られた多種の絶縁
物質のいずれかでよい。本発明の電極18′及び19′は金
属製である。上述のようにこれらの電極は櫛状であり、
櫛の歯と櫛の歯とが互いに組み合わされた形に配置され
ている。これら電極は絶縁基材16′の上側表面に取り付
けられている。電極18′及び19′は有限の高さと平坦な
上側表面とを有する。これら金属電極は、金、白金、
銅、パラジウム等の導体である。同様に、金属製ストリ
ツプ26もまた有限の高さ（電極18′及び19′と同じ高
さ）と平坦な上側表面とを有している。
ク又はガラスのような当業者によく知られた多種の絶縁
物質のいずれかでよい。本発明の電極18′及び19′は金
属製である。上述のようにこれらの電極は櫛状であり、
櫛の歯と櫛の歯とが互いに組み合わされた形に配置され
ている。これら電極は絶縁基材16′の上側表面に取り付
けられている。電極18′及び19′は有限の高さと平坦な
上側表面とを有する。これら金属電極は、金、白金、
銅、パラジウム等の導体である。同様に、金属製ストリ
ツプ26もまた有限の高さ（電極18′及び19′と同じ高
さ）と平坦な上側表面とを有している。
電極間にある誘電特性が既知な誘電物質は、厚膜ハイ
ブリツド回路の製造に通常使用されるような絶縁ガラス
である。かかる絶縁ガラスの１種が厚膜誘電組成No.503
4又はNo.5042としてイー・アイ・デユポン社で生産され
ている。
ブリツド回路の製造に通常使用されるような絶縁ガラス
である。かかる絶縁ガラスの１種が厚膜誘電組成No.503
4又はNo.5042としてイー・アイ・デユポン社で生産され
ている。
本発明のセンサーを製作するのために使用できる少な
くとも２種類の基本的製造方法がある。スクリーン印刷
法を使用した厚膜ハイブリツド法は公知であり、そして
電極列の形成、並びに電極間の空間の選択的充填に使用
できる。概ね平らな共通表面は、電極及び電気抵抗式温
度測定装置の間の空間を十分な誘電絶縁材料で充填する
ことにより得られる。次いで、センサーは所望の表面平
坦度に研摩される。本発明のセンサーを製造する別の方
法は、エツチング技術を利用する。この方法において
は、化学的又は機械的手段により基材の表面内に溝がエ
ツチングされる。この溝は櫛形であり、互いに組み合わ
された櫛の歯形状に配置される。次いで、溝は金属導体
で充填される。この方法で得られたセンサーを第８図に
示す。この配置においては、励起電極18″と応答電極1
9″と金属製ストリツプ26′との間の絶縁材料は基材1
6″自体で構成される。
くとも２種類の基本的製造方法がある。スクリーン印刷
法を使用した厚膜ハイブリツド法は公知であり、そして
電極列の形成、並びに電極間の空間の選択的充填に使用
できる。概ね平らな共通表面は、電極及び電気抵抗式温
度測定装置の間の空間を十分な誘電絶縁材料で充填する
ことにより得られる。次いで、センサーは所望の表面平
坦度に研摩される。本発明のセンサーを製造する別の方
法は、エツチング技術を利用する。この方法において
は、化学的又は機械的手段により基材の表面内に溝がエ
ツチングされる。この溝は櫛形であり、互いに組み合わ
された櫛の歯形状に配置される。次いで、溝は金属導体
で充填される。この方法で得られたセンサーを第８図に
示す。この配置においては、励起電極18″と応答電極1
9″と金属製ストリツプ26′との間の絶縁材料は基材1
6″自体で構成される。
多くの別の製造方法が当業者が明らかであろう。
第１図は、試料を取り付けた従来の平行板型センサー構
成の図式的な図面。 第２図は、従来の互いに組み合わされた櫛の歯状センサ
ーの平面図。 第３図は、従来の表面誘電率測定用センサーの側面図。 第４図は、従来の表面センサーを橋架けしている試料を
示す側面図。 第５図は、本発明の互いに組み合わされた櫛の歯状セン
サーの平面図。 第６図は、本発明の互いに組み合わされた櫛の歯状セン
サー側面図。 第７図は、本発明の互いに組み合わされた櫛の歯状セン
サーにより分析中の試料の側面図。 第８図は、別の方法により製作された本発明の互いに組
み合わされた櫛の歯状センサーの側面図。 図中、10……励起電極板、12……応答電極板、14′……
電極列、16,16′,16″……絶縁基材、18,18′,18″……
励起電極、19,19′,19″……応答電極、21……エヤーギ
ヤツプ、22……センサーの表面、24……誘電物質、26,2
6′……金属製ストリツプ、27a,27b……電気接点、S,
S′,S″……試料、である。
成の図式的な図面。 第２図は、従来の互いに組み合わされた櫛の歯状センサ
ーの平面図。 第３図は、従来の表面誘電率測定用センサーの側面図。 第４図は、従来の表面センサーを橋架けしている試料を
示す側面図。 第５図は、本発明の互いに組み合わされた櫛の歯状セン
サーの平面図。 第６図は、本発明の互いに組み合わされた櫛の歯状セン
サー側面図。 第７図は、本発明の互いに組み合わされた櫛の歯状セン
サーにより分析中の試料の側面図。 第８図は、別の方法により製作された本発明の互いに組
み合わされた櫛の歯状センサーの側面図。 図中、10……励起電極板、12……応答電極板、14′……
電極列、16,16′,16″……絶縁基材、18,18′,18″……
励起電極、19,19′,19″……応答電極、21……エヤーギ
ヤツプ、22……センサーの表面、24……誘電物質、26,2
6′……金属製ストリツプ、27a,27b……電気接点、S,
S′,S″……試料、である。
Claims (9)
- 【請求項１】ある物質の表面特性を測定するのに有用な
平面状の相互入り込み配置された電極を有する誘電体セ
ンサであって、 （ａ）絶縁基板と、 （ｂ）前記基板の表面に取り付けられ、櫛形の、平面状
の上側表面を有する金属製の励起電極と、 （ｃ）前記基板の前記表面に取り付けられ、櫛形の、前
記励起電極の前記平面状上側表面と同一平面にある平面
状の上側表面を有し、前記励起電極に対して相互入り込
み形に配置された金属製の応答電極と、 （ｄ）前記基板の前記表面に取り付けられ、前記励起電
極の前記平面状上側表面及び前記応答電極の前記平面状
上側表面と同一平面にある平面状の上側表面を有する金
属製ストリップである電気抵抗式温度測定装置と、 （ｅ）既知の誘電特性を有し、前記基板の前記表面に取
り付けられ、前記励起電極、前記応答電極及び前記金属
製ストリップの間の空間を充填し、前記励起電極、前記
応答電極及び前記金属製ストリップの前記同一平面にあ
る上側表面に対して同一平面にある平面状の上側表面を
有する絶縁ガラスであって、それにより、前記励起電
極、前記応答電極、前記金属製ストリップ及び該絶縁ガ
ラスの前記上側表面が、前記上側表面と試験の対象であ
る粘性物質の前記表面との間にエアギャップが存在しな
いように、前記粘性物質の１つの表面に対して取り付け
られた絶縁ガラスと、 を備えることを特徴とする平面状の相互入り込み配置さ
れた電極を有する誘電体測定センサ。 - 【請求項２】請求項１に記載のセンサであって、前記電
気抵抗式温度測定装置が白金から成ることを特徴とする
センサ。 - 【請求項３】複数の物質の表面特性を測定するのに有用
な平面状の相互入り込み配置された電極を有する誘電体
センサであって、 （ａ）櫛形の形状を有し相互入り込み形に配置された第
１及び第２の凹状の溝と前記第１及び第２の凹状の溝の
周囲の回りに配置された第３の凹状の溝とを含む平面状
の上側表面を有する絶縁基板と、 （ｂ）前記第１の溝の内部に配置され、前記基板の上側
表面と同一平面にある平面状の上側表面を有する金属製
の応答電極と、 （ｃ）前記第２の溝の内部に配置され、前記基板の上側
表面と同一平面にある平面状の上側表面を有する金属製
の励起電極と、 （ｄ）前記第３の凹状の溝の内部に配置され、前記基板
の上側表面と同一平面にある平面状の上側表面を有する
金属製ストリップである電気抵抗式温度測定装置とを備
え、 前記励起電極、前記応答電極、前記金属製ストリップ及
び前記基板の上側表面が、試験の対象である粘性物質の
表面との間にエアギャップが存在しないように、前記粘
性物質の表面に対向するように構成されていることを特
徴とする平面状の相互入り込み配置の誘電体測定セン
サ。 - 【請求項４】請求項３に記載のセンサにおいて、前記電
気抵抗式温度測定装置が白金から成ることを特徴とする
センサ。 - 【請求項５】請求項１に記載のセンサにおいて、前記励
起電極、前記応答電極、前記金属製ストリップ及び前記
絶縁ガラスの前記表面が同一平面にあることを特徴とす
るセンサ。 - 【請求項６】請求項１に記載のセンサにおいて、前記電
極が金、白金、銅及びパラジウムから成るグループから
選択されることを特徴とするセンサ。 - 【請求項７】請求項３に記載のセンサにおいて、前記励
起電極、前記応答電極及び前記基板の前記表面が同一平
面にあることを特徴とするセンサ。 - 【請求項８】請求項３に記載のセンサにおいて、前記基
板が誘電物質であることを特徴とするセンサ。 - 【請求項９】請求項３に記載のセンサにおいて、前記電
極が金、白金、銅及びパラジウムから成るグループから
選択されることを特徴とするセンサ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US07/373,252 US5095278A (en) | 1988-11-21 | 1989-06-29 | Planar interdigitated dielectric sensor |
| US373252 | 1989-06-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03142352A JPH03142352A (ja) | 1991-06-18 |
| JP2598836B2 true JP2598836B2 (ja) | 1997-04-09 |
Family
ID=23471621
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2168594A Expired - Lifetime JP2598836B2 (ja) | 1989-06-29 | 1990-06-28 | 相互入り込み配置された電極を有する平面型誘電率測定センサ |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5095278A (ja) |
| EP (1) | EP0405587B1 (ja) |
| JP (1) | JP2598836B2 (ja) |
| AT (1) | ATE104056T1 (ja) |
| CA (1) | CA2017833C (ja) |
| DE (1) | DE69007872T2 (ja) |
| ES (1) | ES2050888T3 (ja) |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5635845A (en) * | 1992-09-22 | 1997-06-03 | Brigham Young University | Detection of cross-linking in pre-cure stage polymeric materials by measuring their resistance |
| US5432435A (en) * | 1992-09-22 | 1995-07-11 | Brigham Young University | Detection of cross-linking in pre-cure stage polymeric materials by measuring their impedance |
| CA2080067C (en) * | 1992-10-07 | 2001-02-06 | Stuart Inkpen | Device and method for identifying and quantifying layered substances |
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| US5602486A (en) * | 1994-03-14 | 1997-02-11 | Sandia Corporation | Impedance sensing of flaws in non-homogenous materials |
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| HU214533B (hu) * | 1995-10-06 | 1998-03-30 | Dermo Corporation Ltd. | Detektor ujj élő jellegének felismerésére |
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| US6477479B1 (en) | 1998-12-11 | 2002-11-05 | Symyx Technologies | Sensor array for rapid materials characterization |
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| CN111721815B (zh) * | 2020-06-18 | 2022-12-09 | 业成科技（成都）有限公司 | 触控装置与其固化率检测方法 |
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1989
- 1989-06-29 US US07/373,252 patent/US5095278A/en not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-05-30 CA CA002017833A patent/CA2017833C/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-06-28 JP JP2168594A patent/JP2598836B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-06-29 EP EP90112468A patent/EP0405587B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-06-29 AT AT90112468T patent/ATE104056T1/de not_active IP Right Cessation
- 1990-06-29 ES ES90112468T patent/ES2050888T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1990-06-29 DE DE69007872T patent/DE69007872T2/de not_active Expired - Fee Related
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