物质检测系统及物质检测方法技术方案

物质检测系统具有：参考晶振及检测用晶振，形成于单一的晶体基板；振荡电路模块，使参考晶振及检测用晶振以基波频率及三次谐波频率依次振荡；温度确定部，基于参考晶振及检测用晶振的至少任一个的基波频率相对于既定的基准基波频率的偏差、与三次谐波频率相对于既定的基准三次谐波频率的偏差之差值，来确定晶体基板的表面温度；以及物质确定部，基于频率测定部所测定的参考晶振的基波频率与检测用晶振的基波频率之差、和温度确定部所确定的温度，来确定附着于检测用晶振的污染物质从检测用晶振脱离的温度，并基于所述脱离的温度来确定所述污染物质。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】物质检测系统及物质检测方法
本专利技术涉及一种使用晶振来侦测物质的物质检测系统及物质检测方法。
技术介绍
以前，已知使用晶振的石英晶体微天平(QuartzCrystalMicrobalance，QCM)传感器。QCM传感器能够基于成为基准的参考晶振的共振频率、与物质附着的检测用晶振的共振频率之差来检测有无物质。专利文献1中，公开了一种使用成为基准的晶体及检测物质的晶体来检测从物体释出的污染物质(以下称为释气)的装置。专利文献1所公开的装置使用设于基准用晶体与检测用晶体之间的铂传感器，通过测定附着于检测用晶体的释气脱离的温度，而能够确定释气的类别。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利特表平01-501168号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题专利文献1所记载的装置中，基准用晶体与检测用晶体是由不同晶体片所形成。因此，基准用晶体的温度特性与检测用晶体的温度特性之间的差大，因而有释气的检测精度低等问题。而且，专利文献1所记载的装置中，将测定温度的铂传感器设于基准用晶体与检测用晶体之间。因此，释气实际从检测用晶体脱离的温度、与由铂传感器测量到的温度之间会产生误差。从这方面来看，也有现有装置的释气脱离温度的检测精度低等问题。因此，本专利技术是鉴于这些方面而成，目的在于提高使用晶体的物质检测精度。解决问题的技术手段本专利技术的第一实施例的物质检测系统包括：参考晶振及检测用晶振，形成于单一的晶体基板；振荡控制部，使所述参考晶振及所述检测用晶振以基波频率及三次谐波频率依次振荡；频率测定部，测定所述参考晶振及所述检测用晶振的基波频率、以及所述参考晶振及所述检测用晶振的三次谐波频率的至少任一个；温度确定部，基于所述参考晶振及所述检测用晶振的至少任一个的所述基波频率相对于既定的基准基波频率的偏差、与所述三次谐波频率相对于既定的基准三次谐波频率的偏差之差值，来确定所述晶体基板的表面温度；以及物质确定部，基于所述频率测定部所测定的所述参考晶振的基波频率与所述检测用晶振的基波频率之差、或所述参考晶振的三次谐波频率与所述检测用晶振的三次谐波频率之差的至少任一个、和所述温度确定部所确定的温度，来确定附着于所述检测用晶振的污染物质从所述检测用晶振脱离的温度，并基于所述脱离的温度来确定所述污染物质。所述振荡控制部例如分时切换使所述参考晶振以所述基波频率振荡还是以所述三次谐波频率振荡。所述振荡控制部也可包括：基波振荡部，使所述参考晶振及所述检测用晶振以基波频率振荡；三次谐波振荡部，使所述参考晶振及所述检测用晶振以三次谐波频率振荡；振子选择部，选择所述参考晶振及所述检测用晶振的任一者；及振荡部选择部，选择所述基波振荡部及所述三次谐波振荡部的任一者。物质检测系统也可还包括加热部，基于所述温度确定部所确定的温度而对所述晶体基板进行加热。而且，物质检测系统也可还包括：加热控制部，基于所述温度确定部所确定的温度与目标温度之差，来控制所述加热部的加热量。物质检测系统也可还具有：基底基板，供设置所述晶体基板；及固定构件，通过夹持所述基底基板及所述晶体基板而将所述晶体基板固定于所述基底基板。物质检测系统也可还包括加热部，形成于所述基底基板的内层，且对所述晶体基板进行加热。而且，物质检测系统也可还包括加热部，设于所述基底基板的与设有所述晶体基板的一侧相反的一侧，且对所述晶体基板进行加热。所述物质确定部也可基于所述参考晶振的基波频率与所述检测用晶振的基波频率之差、或所述参考晶振的三次谐波频率与所述检测用晶振的三次谐波频率之差的变化，来确定所述污染物质脱离的温度。物质检测系统也可还包括：盖构件，覆盖所述参考晶振，且使所述检测用晶振露出。本专利技术的第二实施例的物质检测方法用于使用QCM传感器模块来侦测物质，所述QCM传感器模块具有形成于单一的晶体基板的参考晶振及检测用晶振，且所述方法包括下述步骤：测定使所述参考晶振以基波频率振荡的期间中输出的振荡信号的参考基波频率；测定使所述检测用晶振以基波频率振荡的期间中输出的振荡信号的检测用基波频率；测定使所述参考晶振以三次谐波频率振荡的期间中输出的振荡信号的参考三次谐波频率；测定使所述检测用晶振以三次谐波频率振荡的期间中输出的振荡信号的检测用三次谐波频率；基于所述参考基波频率相对于既定的基准基波频率的偏差、与所述参考三次谐波频率相对于既定的基准三次谐波频率的偏差之差值，来确定所述晶体基板的表面温度；以及基于所述参考基波频率与所述检测用基波频率之差和所确定的温度，来确定附着于所述检测用晶振的污染物质从所述检测用晶振脱离的温度，并基于所述脱离的温度来确定所述污染物质。专利技术的效果根据本专利技术，发挥能提高使用晶体的物质检测精度等效果。附图说明[图1]是示意性地表示实施方式的物质检测系统的截面的图。[图2]是用于对用来将晶体基板固定于基底基板的结构进行说明的图。[图3]是将晶体基板固定于基底基板的状态的立体图。[图4]是表示盖的结构的图。[图5]是表示振荡电路模块的结构的图。[图6]是表示控制装置的功能结构的图。[图7]是用于对频率偏差的温度特性进行说明的图。[图8]是表示检测用晶振的基波频率的频率偏差与三次谐波频率的频率偏差之差值的温度特性的图。[图9]是用于对物质确定部确定释气从检测用晶振脱离的温度的处理进行说明的图。[图10]是控制装置确定释气的脱离速度的动作的流程图。[图11]是表示第二实施方式的QCM传感器模块及控制装置的结构的图。[图12]是表示设置温度传感器的位置的示例的图。具体实施方式＜第一实施方式＞[物质检测系统的概要]本实施方式的物质检测系统是用于检测有无包含从被测定对象的物体释出的污染物质的气体(以下称为释气)，并且在检测到释气时，确定释气的类别的系统。物质检测系统1通过释气附着于QCM传感器模块而导致QCM传感器模块所具有的晶振的共振频率变化，由此检测释气。释气具有容易附着于温度低的部位等性质。此处，物质检测系统1利用液氮将电极冷却至-190℃以下为止后，利用加热器或帕尔帖元件(Peltierdevice)等将电极加热至+125℃为止，由此使电极的温度在广范围内变化。若将电极加热，则附着于电极的释气在与释气的类别对应的温度下从电极脱离。物质检测系统1能够根据共振频率的变化而确定释气脱离的温度，并确定与所确定的温度对应的释气的类别。图1是示意性地表示实施方式的物质检测系统1的截面的图。物质检测系统1为了确定释气所含的物质的类别，而将QCM传感器模块所具有的晶振的电极缓缓加热，测定附着于电极的释气脱离的速度。物质检测系统1包括QCM传感器模块2、检测对象物质收容部3、冷却装置4、输出接口5、连接电缆6及控制装置10。QCM传感器模块2具有晶体基板21、基底基板22、加热器23、振荡电路模块24、基底构件25、结合插座26及盖27。QCM传感器模块2具有形成于由一个晶体片所构成的晶体基板21的双电极型晶振。QCM传感器模块2所具有的多个晶振中，一个晶振作为不受包含检测对象物质的释气的影响而振荡的参考晶振发挥功能。另一晶振作为因释气附着而共振频率变化的检测用晶振发挥功能。基底基板22是用于固定晶体基板21的基板。基底基板22例如为低温共烧陶瓷(LowTemperatureCo-firedCeramics，LTCC)本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种物质检测系统，包括：参考晶振及检测用晶振，形成于单一的晶体基板；振荡控制部，使所述参考晶振及所述检测用晶振以基波频率及三次谐波频率依次振荡；频率测定部，测定所述参考晶振及所述检测用晶振的基波频率、以及所述参考晶振及所述检测用晶振的三次谐波频率的至少任一个；温度确定部，基于所述参考晶振及所述检测用晶振的至少任一个的所述基波频率相对于既定的基准基波频率的偏差、与所述三次谐波频率相对于既定的基准三次谐波频率的偏差之差值，来确定所述晶体基板的表面温度；以及物质确定部，基于所述频率测定部所测定的所述参考晶振的基波频率与所述检测用晶振的基波频率之差、或所述参考晶振的三次谐波频率与所述检测用晶振的三次谐波频率之差的至少任一个、和所述温度确定部所确定的温度，来确定附着于所述检测用晶振的污染物质从所述检测用晶振脱离的温度，并基于所述脱离的温度来确定所述污染物质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.14 JP 2016-2219181.一种物质检测系统，包括：参考晶振及检测用晶振，形成于单一的晶体基板；振荡控制部，使所述参考晶振及所述检测用晶振以基波频率及三次谐波频率依次振荡；频率测定部，测定所述参考晶振及所述检测用晶振的基波频率、以及所述参考晶振及所述检测用晶振的三次谐波频率的至少任一个；温度确定部，基于所述参考晶振及所述检测用晶振的至少任一个的所述基波频率相对于既定的基准基波频率的偏差、与所述三次谐波频率相对于既定的基准三次谐波频率的偏差之差值，来确定所述晶体基板的表面温度；以及物质确定部，基于所述频率测定部所测定的所述参考晶振的基波频率与所述检测用晶振的基波频率之差、或所述参考晶振的三次谐波频率与所述检测用晶振的三次谐波频率之差的至少任一个、和所述温度确定部所确定的温度，来确定附着于所述检测用晶振的污染物质从所述检测用晶振脱离的温度，并基于所述脱离的温度来确定所述污染物质。2.根据权利要求1所述的物质检测系统，其中所述振荡控制部分时切换使所述参考晶振以所述基波频率振荡还是以所述三次谐波频率振荡。3.根据权利要求1或2所述的物质检测系统，其中所述振荡控制部包括：基波振荡部，使所述参考晶振及所述检测用晶振以基波频率振荡；三次谐波振荡部，使所述参考晶振及所述检测用晶振以三次谐波频率振荡；振子选择部，选择所述参考晶振及所述检测用晶振的任一者；及振荡部选择部，选择所述基波振荡部及所述三次谐波振荡部的任一者。4.根据权利要求1至3中任一项所述的物质检测系统，还包括：加热部，基于所述温度确定部所确定的温度而对所述晶体基板进行加热。5.根据权利要求4所述的物质检测系统，还包括：加热控制部，基于所述温度确定部所确定的温度与目标温度之差，来控制所述加热部的...

【专利技术属性】
技术研发人员：茎田启行，若松俊一，塩原毅，石川贵之，宫崎英治，土屋佑太，
申请(专利权)人：日本电波工业株式会社，国立研究开发法人宇宙航空研究开发机构，
类型：发明
国别省市：日本,JP