クリーンルーム有機物汚染用QCMセンサの表面改質による感度の向上
クリーンルームの分子汚染対策用モニタリング方法として、昨今、水晶天秤（QCM）センサの利用が検討されている。本検討ではQCMセンサのクリーンルームガス状有機汚染物への選択的検出性ならびに感度向上を目的として、電極表面へのシリコン蒸着、および表面積増大のための表面微細加工による表面改質を検討した。その結果、クリーンルームの代表的な有機汚染物質であるDBP（Dibutyl phthalate）の検出感度を表面改質前に比較して特異的に2倍以上に向上させることが可能であった。表面改質シリコン膜センサは、有効最大吸着表面濃度が増大し、改質前センサの2.4倍の値を示した。さらにDBPの脱着速度定数は小さく、吸着速度定数は大きな値であり、これらは吸脱着現象の分子シミュレーションによって支持される結果であった。したがって、シリコン膜センサの高感度化は表面積増加の効果ならびにシリコン表面とDBPとの吸着性の強さに起因するものと考えられる。
Enhancing the sensitivity of Quartz Crystal Microbalance (QCM) sensor for monitoring gaseous organic contaminants in clean rooms by use of its surface modification
The use of Quartz Crystal Microbalance (QCM) sensors for on-site monitoring of gaseous organic contaminants in industrial clean rooms recently has been studied. With the goal of increasing the selectivity and sensitivity of these sensors, we modified the surface of a QCM sensor by depositing silicon on the electrodes and using microfabrication to increase the surface area. The results of adsorption/desorption tests indicate that sensitivity to Dibutyl phthalate (DBP), a major organic contaminant, was increased by a factor of more than two. The effective upper limit of the concentration of DBP on the surface also was increased by a factor of 2.4. In addition, the desorption rate constant for DBP was smaller and the adsorption rate of DBP larger, as shown by a molecular simulation of the adsorption/desorption phenomena. These properties are due to the increased surface area, as well as the greater adsorption of DBP by the silicon surface.
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