電磁波檢測器以及氣體分析裝置的製作方法

2023-10-11 05:35:34 4

本發明涉及將特定波段的電磁波變換成熱而檢測的電磁波檢測器以及具備該電磁波檢測器的氣體分析裝置。

背景技術：

家電產品等為了實現節能且舒適的空間，需要檢測人體的位置以及室內的溫度分布的高靈敏度且簡便的電磁波檢測器。作為這樣的電磁波檢測器，以往一直使用將熱電堆用於像素的電磁波傳感器。在該電磁波傳感器中，將熱電偶的熱接點配置於腔體上、將冷接點配置於框體上，能夠根據與熱接點與冷接點的溫度差對應地產生的熱電動勢來識別熱接點的溫度。另外，通過降低熱接點的熱容、抑制從熱接點向冷接點的導熱性、提高電磁波吸收膜的吸收等實現高靈敏度化(參照專利文獻1)。

現有技術文獻

專利文獻1：日本特開2005－172762號公報

技術實現要素：

在以往的電磁波檢測器的情況下，在選擇要檢測的電磁波的波長時，在受光部(溫度傳感器部)形成吸收預定波長區域的電磁波的電磁波吸收膜，從而能夠使電磁波的傳感器靈敏度具有波長選擇性。然而，在電磁波吸收部是熱電堆的情況下，除了在熱電偶的熱接點的電磁波吸收以外，在對受光部進行中空保持的支撐腳部(例如，布線或熱電偶)也發生電磁波吸收。由該支撐腳部的電磁波吸收所引起的傳感器輸出使電磁波靈敏度的波長選擇性劣化。

本發明是為了解決上述問題而完成的，目的在於提供一種具備提高了電磁波靈敏度的波長選擇性的電磁波檢測器的氣體分析裝置。

本發明涉及一種電磁波檢測器，具備：基板；第1電磁波傳感器，具有通過支撐腳被中空保持於基板上的受光部；以及第2電磁波傳感器，具有通過與第1電磁波傳感器的支撐腳相同構造的支撐腳被中空保持於基板上的受光部，第2電磁波傳感器與第1電磁波傳感器鄰接設置，電磁波檢測器的特徵在於，第1電磁波傳感器的受光部具有平坦的整面反射膜，第2電磁波傳感器的受光部具有檢測預定波長區域或者預定偏振的光的電磁波吸收體，輸出第2電磁波傳感器的輸出與第1電磁波傳感器的輸出的差分。

本發明的電磁波檢測器通過構成為如上所述，能夠去掉由支撐腳部的電磁波吸收所引起的傳感器輸出，所以電磁波靈敏度的波長選擇性提高，其中該支撐腳部對受光部進行中空保持。

附圖說明

圖1是本發明的實施方式1的電磁波傳感器的俯視圖。

圖2是圖1的i－i線以及ii－ii線的剖視圖。

圖3是本發明的實施方式1的電磁波檢測器的俯視圖。

圖4是圖3的iv－iv線的剖視圖。

圖5是圖3的v－v線的剖視圖。

圖6是用於說明本發明的實施方式1的熱電偶的連接的示意圖。

圖7是用於說明電磁波檢測器的吸收特性的示意圖。

圖8是本發明的實施方式2的電磁波檢測器的俯視圖。

圖9是圖8的ix－ix線的剖視圖。

圖10是本發明的實施方式4的電磁波檢測器的俯視圖。

圖11是用於說明本發明的實施方式5的電磁波檢測器的吸收特性的示意圖。

圖12是示出本發明的實施方式6的氣體分析裝置的概略的圖。

圖13是本發明的實施方式7的電磁波檢測器的俯視圖。

圖14是圖13的a－a線的剖視圖。

圖15是圖13的b－b線的剖視圖。

圖16是本發明的實施方式7的電磁波檢測器的俯視圖。

圖17是圖16的c－c線的剖視圖的一個例子。

圖18是圖16的c－c線的剖視圖的一個例子。

圖19是本發明的實施方式8的電磁波檢測器的俯視圖。

圖20是圖19的d－d線的剖視圖。

圖21是圖19的e－e線的剖視圖。

圖22是本發明的實施方式9的電磁波檢測器的俯視圖。

(符號說明)

1：基板；2：絕緣膜；3：電磁波吸收體；4：熱接點；5：冷接點；6：腔體；7：熱電堆；8：電磁波吸收體；9：反射膜；10：布線；11：輸出焊盤；12：熱電偶材料a；13：熱電偶材料b；14：布線；15：電磁波吸收體；16：電磁波吸收體；17：布線；18：受光部；19：支撐腳；20：光源；21：熱接點區域；22：反射膜；30：氣體導入機構；40：差動型紅外線傳感器陣列；100：電磁波檢測器；110：電磁波傳感器；111：第1電磁波傳感器；112：第2電磁波傳感器；113：第1電磁波傳感器；114：第2電磁波傳感器；115：第5電磁波傳感器；116：第2電磁波傳感器；117：第5電磁波傳感器；118：第2電磁波傳感器；120：電磁波檢測器；130：電磁波檢測器；140：電磁波檢測器；200：電磁波檢測器；201：第1電磁波傳感器；202：第2電磁波傳感器；203：第3電磁波傳感器；204：第4電磁波傳感器；205：第5電磁波傳感器；206：第2電磁波傳感器；207：第3電磁波傳感器；208：第4電磁波傳感器；210：電磁波檢測器；300：電磁波檢測器；301：第1電磁波傳感器；302：第2電磁波傳感器；303：第3電磁波傳感器；304：第4電磁波傳感器；400：氣體分析裝置。

具體實施方式

＜實施方式1＞

在本發明的實施方式中，說明作為電磁波檢測器使用可見光或者紅外光的檢測器的情況，但本發明除使用這些檢測器有效之外，使用例如紫外光、近紅外光、太赫茲(thz)波、微波等電波區域的檢測器也有效。此外，在本發明的實施方式中，將這些光和電波統稱記載為電磁波。

以下，參照附圖，說明本發明的實施方式的電磁波檢測器。在各實施方式中，對相同結構附加相同符號，省略說明。

首先，作為前提技術，說明構成本發明的電磁波檢測器的電磁波傳感器。圖1是作為本發明的前提技術的電磁波傳感器110的俯視圖。圖2是電磁波傳感器110的剖視圖，圖2的(a)是圖1的i－i線的剖視圖，圖2的(b)是圖1的ii－ii線的剖視圖。此外，在圖1中，為了容易理解，省略了基板1上的絕緣膜2的記載，以透視狀態示出設置於熱接點4之上的電磁波吸收體3。

如圖1、2所示，電磁波傳感器110包括矽等的基板1、將電磁波變換成熱而檢測的受光部18以及將受光部(溫度傳感器部)18中空保持於基板1上的支撐腳(例如布線或熱電偶)19。在基板1的表面設置有例如包括sio2或sin的絕緣膜2。在絕緣膜2之上設置有包括多個熱電偶的熱電堆(熱電堆：串聯連接大量的熱電偶來提高輸出電壓的部件)7。將包括絕緣膜2及其內部的熱電堆7(熱電偶)在內的部分稱為支撐腳19。該支撐腳19對受光部18進行中空保持而使其浮起，從而還具有熱絕緣的效果。

如圖2所示，熱電偶包括熱電偶材料a12與熱電偶材料b13的對，例如，作為熱電偶材料a12能夠使用鋁膜，作為熱電偶材料b13能夠使用多晶矽膜。熱電偶材料a12和熱電偶材料b13沿著中心軸50對稱配置，熱電偶材料a12和熱電偶材料b13的一個端部在中心軸50附近連接而形成熱接點4。在熱接點4的上方也就是電磁波的入射側設置有受光部18，該受光部18具備吸收預定波段的電磁波的電磁波吸收體3。電磁波吸收體3被配置成覆蓋熱接點4。將包括絕緣膜2及其上部的電磁波吸收體3在內的部件稱為受光部18。此外，由於支撐腳19之上未設置電磁波吸收體3，所以支撐腳9的表面為相對於電磁波露出的狀態。

去除受光部18下部的基板1而形成有腔體6。換言之，電磁波傳感器110是通過支撐腳19在腔體6的上側保持受光部18的中空構造。這樣，通過在受光部18的下部設置腔體6來防止熱從電磁波吸收體3和熱電堆7擴散到基板1。

另一方面，熱電偶材料a12和熱電偶材料b13的另一個端部在腔體6的外側的基板1上連接而形成冷接點5。也就是說，冷接點5配置於基板1上的未形成腔體6的區域。

形成於基板1上的分開的位置的熱電偶被用布線10連接起來。

在電磁波傳感器110中，電磁波吸收體3吸收電磁波，從而熱接點4的溫度上升，在熱接點4與冷接點5之間產生溫度差，通過塞貝克效應產生電動勢。經由布線10從輸出焊盤11檢測該電動勢，從而能夠檢測入射到電磁波吸收體3的預定波長的電磁波。

接下來，說明本發明的實施方式1的電磁波檢測器100的結構。電磁波檢測器100具備2個作為前提技術說明的電磁波傳感器。2個電磁波傳感器111、112的受光部18的結構不同。圖3是本發明的實施方式1的電磁波檢測器100的俯視圖。圖4是圖3的iv－iv線的剖視圖。另外，圖5是圖3的v－v線的剖視圖。在圖3中，與圖1同樣地，為了容易理解也省略了基板1上的絕緣膜2的記載，以透視的狀態示出設置於熱接點4之上的電磁波吸收體8以及反射膜9。

電磁波檢測器100具有鄰接配置於基板1上的第1電磁波傳感器111與第2電磁波傳感器112。第1電磁波傳感器111與第2電磁波傳感器112用布線14連接。

第1電磁波傳感器111的受光部18具有反射膜9，該反射膜9配置成覆蓋設置於絕緣膜2之上的熱電偶的熱接點4。另外，第2電磁波傳感器112的受光部18具有檢測預定波長區域的光的電磁波吸收體8，該電磁波吸收體8配置成覆蓋熱接點4。第1電磁波傳感器111以及第2電磁波傳感器112的其它構造與使用圖1、2說明的作為前提的電磁波傳感器110相同。另外，第1電磁波傳感器111的支撐腳19與第2電磁波傳感器112的支撐腳19為相同構造

如圖4所示，第2電磁波傳感器112的電磁波吸收體8構成為具有陣列狀地配置於表面的周期構造以感應出使特定波長的入射光與表面耦合的表面等離子激元，使特定波長的入射光的吸收量大於特定波長以外的入射光的吸收量。第2電磁波傳感器112的電磁波吸收體8例如包括au、ag等金屬。金屬的厚度是入射的電磁波不透過金屬的厚度即可。作為基準，是作為對象的波長的穿透厚度的兩倍以上即可。在電磁波波長區域中，膜厚為幾十nm左右至幾百nm左右。電磁波吸收體8的構造也可以是表面用產生表面等離子激元的金屬覆蓋、且1維或者2維地配置有周期性的凹凸的構造。在該情況下，根據凹凸的周期確定吸收波長。另外，電磁波吸收體8的構造也可以是在平坦的金屬之上成膜氧化矽等絕緣層、並在其上1維或者2維地配置有周期性的孤立金屬圖案的構造。在該情況下，根據孤立金屬圖案的大小確定吸收波長。

在電磁波的檢測使用表面等離子激元的情況下，作為電磁波吸收體8的金屬材料優選使用au、ag、al等。在本發明中，根據由金屬的周期構造實現的波長選擇效果的觀點，被稱為表面等離子激元、偽表面等離子激元或者超材料的效果是相同的，所以統稱為「表面等離子激元」。

另外，電磁波吸收體8既可以是通過金屬膜的單層構造、金屬膜與電介體的多層膜構造或者電介體的多層膜來控制吸收波長的構造，也可以是通過改變電磁波吸收體8所使用的材料來控制吸收波長的構造。

反射膜9的表面平坦，包括au、ag、al等在電磁波波長區域具有高反射率的金屬。

布線14將第1電磁波傳感器111的熱電偶材料a12的冷接點5與第2電磁波傳感器112的熱電偶材料a12的冷接點5之間連接起來。以下，說明這樣連接時的動作。

在這裡，為了簡化，以圖6所示的熱電偶進行說明。圖6的(a)是示出熱電偶的原理的示意圖。圖6的(b)是示出與本實施方式的電磁波檢測器100同樣地連接有2個熱電偶的狀態的示意圖。如圖6的(a)所示，在熱電偶中，由於熱接點4與冷接點5的溫度差而產生電動勢v。接下來，如圖6的(b)所示，考慮用布線14連接相同的熱電偶材料a12彼此的情況。在該情況下，左右各熱電偶的電壓反向產生，所以在將兩者連接的狀態下測量左右各熱電偶的熱電偶材料b13間的電壓時，能夠運算兩個熱電偶的差分並輸出。在熱接點4與冷接點5為相同溫度的情況下，差分輸出為零。在如本實施方式的電磁波檢測器100所示地串聯連接多個熱電偶材料a12以及熱電偶材料b13的情況下，用於輸出差分的連接方法也基本與圖6的(b)相同。通過將第1電磁波傳感器111的輸出與第2電磁波傳感器112的輸出連接成圖6的(b)的方式，作為輸出能夠得到兩個傳感器的差分。也就是說，作為輸出能夠得到從第2電磁波傳感器112的輸出減去第1電磁波傳感器111的輸出而得到的值。

接下來，說明本發明的實施方式1的電磁波檢測器100的效果。圖7的(a)示出通過形成吸收預定波長區域的光的電磁波吸收體8而使靈敏度具有波長選擇性的電磁波傳感器的理想的吸收特性。圖7的(b)示出實施方式1的電磁波檢測器100的第2電磁波傳感器112的吸收特性。

如圖7的(a)所示，在具備吸收波段w2的電磁波的電磁波吸收體8的電磁波傳感器的情況下，僅根據電磁波吸收體8的吸收α2得到傳感器輸出是理想的。然而，在實際的傳感器中，如圖7的(b)所示，將波段w2中的電磁波吸收體8的吸收α2與波段wl中的支撐腳19的吸收αl合起來的吸收作為整體的吸收α。也就是說，實際的傳感器輸出包括由波段wl中的支撐腳19的吸收αl引起的輸出。例如，在絕緣膜2包括sio2、sin的情況下，材料本身吸收10μm附近的光，並將該吸收反映到傳感器的輸出。在以往的熱電堆中，支撐腳本身的吸收未被當作問題。然而，現在明確了在如本發明的方式那樣實現具有波長選擇性的檢測器的情況下，支撐腳本身的材料所具有的固有的吸收導致波長選擇性劣化並造成嚴重的問題。

對此，本實施方式的電磁波檢測器100具備在熱接點4上設置反射膜9的第1電磁波傳感器111以及在熱接點4上設置吸收預定波段的光的電磁波吸收體8的第2電磁波傳感器112，構成為以從第2電磁波傳感器112的傳感器輸出(熱電動勢)減去第1電磁波傳感器111的傳感器輸出(熱電動勢)的方式電連接，並從輸出焊盤11讀出信號。由此，能夠實現不包括支撐腳19的電磁波吸收的理想的傳感器輸出的電磁波檢測器100。

特別是，在本實施方式的電磁波檢測器100中，第1電磁波傳感器111的支撐腳與第2電磁波傳感器112的支撐腳為相同構造，所以通過從第2電磁波傳感器112的傳感器輸出減去第1電磁波傳感器111的傳感器輸出，能夠去除支撐腳19吸收的電磁波對傳感器輸出造成的影響。

如上所述，本實施方式的電磁波檢測器100具備：第1電磁波傳感器111，具有由支撐腳19中空保持於基板1上的受光部18；以及與第1電磁波傳感器111鄰接設置的第2電磁波傳感器112，具有由與第1電磁波傳感器111的支撐腳19相同構造的支撐腳19中空保持於基板1上的受光部18，第1電磁波傳感器111的受光部18具有反射膜9，第2電磁波傳感器112的受光部18具有檢測預定波長區域或者預定偏振的光的電磁波吸收體8，構成為輸出第2電磁波傳感器112的輸出與第1電磁波傳感器111的輸出的差分。

由此，因為能夠從第2電磁波傳感器112的輸出扣除由對受光部18進行中空保持的支撐腳部19的電磁波吸收而產生的傳感器輸出，所以電磁波靈敏度的波長選擇性提高。

＜實施方式2＞

圖8是示出本發明的實施方式2的電磁波檢測器200的結構的圖，圖8的(a)是俯視圖，圖8的(b)是圖8的(a)中的虛線的圓p所示的局部放大圖。圖9是圖8的ix－ix線的剖視圖。在圖8中，與圖1同樣地，為了容易理解也省略了基板1上的絕緣膜2的記載，以透視的狀態示出設置於熱接點4之上的電磁波吸收體8、15、16以及反射膜9。本實施方式的電磁波檢測器200與實施方式1的電磁波檢測器100相比較，在還具備檢測預定波段的光的第3電磁波傳感器203以及第4電磁波傳感器204這一點上不同。其它結構與實施方式1通用，所以下面以本方式特有的結構為中心進行說明。此外，本實施方式的支撐腳19的構造與實施方式1的支撐腳19的構造不同，但只要取差分的電磁波傳感器的支撐腳的構造相同即可，對其構造沒有特別限定。另外，構造相同還包括如圖8所示的第1電磁波傳感器201與第2電磁波傳感器202那樣配置為線對稱的情況。

首先，說明本實施方式的電磁波檢測器200的構造。如圖所示，具備反射膜9的第1電磁波傳感器201、檢測預定波段的光的第2電磁波傳感器202、第3電磁波傳感器203、第4電磁波傳感器204在基板1上相互鄰接配置有多個。

第1電磁波傳感器201的受光部18具有反射膜9，該反射膜9配置成覆蓋熱接點4。第2電磁波傳感器202的受光部18具有檢測波段λ1的電磁波吸收體8，該電磁波吸收體8配置成覆蓋熱接點4。第3電磁波傳感器203的受光部18具有檢測波段λ2的電磁波吸收體15，該電磁波吸收體15配置成覆蓋熱接點4。第4電磁波傳感器204的受光部18具有檢測波段λ3的電磁波吸收體16，該電磁波吸收體16配置成覆蓋熱接點4。

電磁波吸收體8、15、16例如陣列狀地設置有凹部。凹部等間隔地配置，其周期(間距)設為與想要檢測的電磁波的波長(特定波長)相同的程度。另外，凹部的深度例如優選是想要檢測的波長即特定波長的1/4左右。

例如，在想要檢測的特定波長為5μm的情況下，凹部的形狀優選設為一邊是3μm的正方形(平面)、深度設為1.5μm、凹部的間隔設為5μm。在該情況下，凹部的周期(間距)為與檢測波長相同的5μm。凹部的平面形狀也可以是圓形。

在熱接點4上設置反射膜9的第1電磁波傳感器201、在熱接點4上設置吸收預定波段的光的電磁波吸收體8、15、16的第2、第3、第4電磁波傳感器202、203、204用布線17分別以從第2、第3、第4電磁波傳感器202、203、204的傳感器輸出(熱電動勢)減去第1電磁波傳感器201的傳感器輸出(熱電動勢)的方式電連接。另外，使第1電磁波傳感器201與第2、第3、第4電磁波傳感器202、203、204的連接部通用化，分別運算第1電磁波傳感器201的輸出和第2、第3、第4電磁波傳感器202、203、204的傳感器輸出，從輸出焊盤輸出與檢測波段λ1、λ2、λ3相應的信號。

如上所述，本實施方式的電磁波檢測器200具備：具有受光部18的第1電磁波傳感器201，其中受光部18由支撐腳19中空保持於基板1上；具有受光部18並且與第1電磁波傳感器201鄰接設置的第2電磁波傳感器202，其中受光部18由與第1電磁波傳感器201的支撐腳19相同構造的支撐腳19中空保持於基板1上；具有受光部18並且與第2電磁波傳感器202鄰接設置的第3電磁波傳感器203，其中受光部18由與第1電磁波傳感器201的支撐腳19相同構造的支撐腳19中空保持於基板1上；以及具有受光部18並且與第3電磁波傳感器203鄰接設置的第4電磁波傳感器204，其中受光部18由與第1電磁波傳感器201的支撐腳19相同構造的支撐腳19中空保持於基板1上，第1電磁波傳感器201的受光部18具有反射膜9，第2電磁波傳感器202、第3電磁波傳感器203、第4電磁波傳感器204的受光部18具有分別檢測不同的預定波長區域或者預定偏振的光的電磁波吸收體8、15、16，構成為輸出第2電磁波傳感器202、第3電磁波傳感器203、第4電磁波傳感器204的輸出與第1電磁波傳感器201的輸出的差分。

由此，能夠從第2電磁波傳感器202、第3電磁波傳感器203、第4電磁波傳感器204的輸出扣除由於對受光部18進行中空保持的支撐腳19的電磁波吸收而產生的傳感器輸出，多個電磁波傳感器的預定波長區域中的電磁波靈敏度的波長選擇性提高。另外，通過使布線17的連接部通用化，能夠實現電磁波檢測器200小型化。此外，在本實施方式中，說明了具有對應於檢測波段λ1、λ2、λ3的3個電磁波傳感器的結構，但只要是具有多個具備檢測預定波長區域的光的電磁波吸收體8的電磁波傳感器的結構即可，電磁波傳感器的數量不限於此。

＜實施方式3＞

在實施方式1、2中，說明了電磁波吸收體8僅檢測特定波長區域的光的情況，但在電磁波吸收體8僅檢測特定的偏振光的情況下，也具有等同的效果。也就是說，即使電磁波吸收體8本身僅吸收特定的偏振光並檢測，在支撐腳19也不可能僅吸收特定的偏振光。其理由在於無法在支撐腳19上設置電磁波吸收體8的緣故，該支撐腳19為了減少從受光部18向基板1擴散的熱而被以熱阻變大的方式形成為又細又長。因此，在具有僅檢測特定波長區域的光的電磁波吸收體8的電磁波傳感器中，也得到將電磁波吸收體8的吸收與支撐腳19的吸收合起來的輸出，偏振選擇性劣化。這樣，在檢測特定的偏振光的情況下，通過差分消除支撐腳19部分的吸收的方法對於提高偏振選擇性也有效。

檢測特定的偏振光的電磁波吸收體8的構造能夠通過將在使用實施方式1所敘述的表面等離子激元的受光部18中周期性配置的凹凸的形狀改變為橢圓或長方形等來實現。另外，也可以做成1維周期性地配置的槽。當在入射面周期性地配置金屬圖案的情況下，金屬圖案的形狀是長方形、橢圓等非對稱性高的形狀即可。

或者，在電磁波吸收體8是電介體多層膜的情況下，如果將電介體的多層膜做成一維且周期性形成的凹凸構造，則能夠實現偏振選擇性。

＜實施方式4＞

圖10是示出本發明的實施方式4的電磁波檢測器300的結構的圖。在實施方式2中說明了如圖8所示在1維方向上鄰接配置多個第2、第3、第4電磁波傳感器202、203、204的結構，其中在第2、第3、第4電磁波傳感器202、203、204中，用分別對應於檢測波段λ1、λ2、λ3的電磁波吸收體8、15、16覆蓋熱接點4，並檢測預定波段的光。在本實施方式的電磁波檢測器300中，如圖10所示，檢測特定波段的光的第2、第3、第4電磁波傳感器302、303、304配置成與在熱接點4上設置有反射膜9的第1電磁波傳感器301分別相接。也就是說，在實施方式2中，僅第2電磁波傳感器202與第1電磁波傳感器201鄰接配置，但也可以如本實施方式那樣將多個電磁波傳感器302、303、304與第1電磁波傳感器301鄰接配置。

由此，因為能夠在鄰接的電磁波傳感器彼此間扣除由支撐腳19的電磁波吸收而產生的傳感器輸出，其中該支撐腳19對受光部18進行中空保持，所以將第1電磁波傳感器301的輸出與其它電磁波傳感器的輸出連接起來的布線17變短。其結果，由多個電磁波傳感器得到的任意波長區域中的電磁波靈敏度的波長選擇性提高，並且在2維陣列狀地配置本結構的電磁波檢測器300的情況下，能夠等間距地配置各個電磁波傳感器302、303、304。

＜實施方式5＞

說明本發明的實施方式5的電磁波檢測器的結構。本實施方式的設置於第1電磁波傳感器的熱接點上的反射膜9的特性與實施方式1不同。

在實施方式1的電磁波檢測器100中，在第1電磁波傳感器111的熱接點4上設置有反射膜9。另一方面，在本實施方式的電磁波檢測器中，將反射由第2電磁波傳感器112的電磁波吸收體8檢測的光的波長區域w2所包含的特定波長區域w1以外的波長的光的反射膜9設置於熱接點4上。換言之，反射膜9吸收由第2電磁波傳感器112的電磁波吸收體8檢測的光的波長區域w2所包含的特定波長w1的光，反射除此以外的波長的光。因此，第1電磁波傳感器111的傳感器輸出包括由於吸收特定波長區域而產生的傳感器輸出(熱電動勢)。具備反射特定波長區域w1以外的光的反射膜9的第1電磁波傳感器111和具備吸收特定的波段w2的光的電磁波吸收體8的第2電磁波傳感器112以從第2電磁波傳感器112的傳感器輸出(熱電動勢)減去第1電磁波傳感器111的傳感器輸出(熱電動勢)的方式電連接。從輸出焊盤11作為信號而讀出減法運算後的傳感器輸出。

接下來，說明實施方式4的電磁波檢測器的動作。圖11是示出實施方式4的電磁波檢測器的吸收特性的圖。圖11的(a)示出第1電磁波傳感器111的吸收特性，圖11的(b)示出第2電磁波傳感器112的吸收特性，圖11的(c)示出電磁波檢測器的吸收特性。

如圖11的(a)所示，在具備檢測波段w1的電磁波的反射膜9的第1電磁波傳感器111中，產生波段w1中的電磁波吸收體8的吸收α2以及波段wl中的支撐腳19的吸收αl。

另外，如圖11的(b)所示，在具備檢測波段w2的電磁波的電磁波吸收體8的第2電磁波傳感器112中，產生波段w2中的電磁波吸收體8的吸收α2以及波段wl中的支撐腳19的吸收αl。此外，波段w1包含于波段w2的範圍。

此時，若輸出第1電磁波傳感器111與第2電磁波傳感器112的差動，則能夠消除由支撐腳19的吸收αl造成的影響，最終的輸出為由第2電磁波傳感器112的電磁波吸收體8的吸收α2產生的傳感器輸出與由第1電磁波傳感器111的反射膜9的吸收α1產生的傳感器輸出之差。

在這裡，在吸收α1與吸收α2的半寬度不同的情況下，如圖11的(c)所示，能夠根據2個不同的波長w21、w22的吸收α21、α22得到本實施方式的電磁波檢測器的輸出。也就是說，本實施方式的電磁波檢測器相當於具有針對2個波長w21、w22的靈敏度。

作為半寬度不同的波長選擇型的電磁波吸收體8，考慮以下的構造。例如，在二維周期性地配置有凹凸的構造的情況下，在改變凹凸的配置周期與凹部的大小之比時，共振波長的單色性變化，所以能夠改變吸收波長的半寬度。另外，通過改變金屬材料也能夠控制半寬度。例如，與金或銀相比，鎳等的損失大，所以半寬度變大。

如上所述，通過使具有不同的檢測波長以及其半寬度的多個電磁波傳感器進行差動動作，能夠在去除支撐腳的吸收的同時，操作要選擇的波長區域、波長等。該效果是在具有多個吸收波長的氣體分析等中分離特定的吸收波長所需的功能。通過該效果，能夠準確地確定對象物的吸收波長。

通過如上所述地構成電磁波檢測器，因為能夠扣除由對受光部18進行中空保持的支撐腳19的電磁波吸收引起的傳感器輸出以及不需要的波長區域的光信息的傳感器輸出，所以電磁波靈敏度的波長選擇性提高。

＜實施方式6＞

使用圖12說明本發明的實施方式6的氣體分析裝置400。圖12是示出氣體分析裝置400的結構的概略的圖。

一般來說，氣體以紅外波長區域為中心在多個波長具有吸收峰值。也就是說，只要能夠對某種氣體鑑定出其吸收峰值，就能夠判別該氣體的種類。本實施方式的氣體分析裝置400利用這個性質來判彆氣體的種類，包括放射電磁波(在本實施方式中為紅外線)的光源20、導入要分析的氣體的氣體導入機構30以及本發明的實施方式1至5示出的電磁波檢測器(以下稱為差動型紅外線傳感器陣列)40。

光源20、氣體導入機構30、差動型紅外線傳感器陣列40配置成使從光源20放射的電磁波l1通過處於氣體導入機構30內部的氣體、並且使通過氣體之後的電磁波l2入射到差動型紅外線傳感器陣列40。差動型紅外線傳感器陣列40檢測透過要分析的氣體的電磁波l2所包含的特定波長的電磁波的強度。

氣體導入機構30是封入作為分析對象的氣體的容器。如圖12所示，在將光源20、氣體導入機構30、差動型紅外線傳感器陣列40按該順序進行配置的情況下，在氣體導入機構30設置使從光源20放射的電磁波l1通過併入射到差動型紅外線傳感器陣列40的窗。或者，也可以在氣體導入機構30內設置光源20與差動型紅外線傳感器陣列40。

當電磁波l1通過封入在氣體導入機構30內的氣體時，氣體的吸收波長的電磁波的強度根據氣體的濃度而衰減。因此，通過設定多個能夠由差動型紅外線傳感器陣列40檢測的波長，能夠根據差動型紅外線傳感器陣列40的輸出確定氣體的吸收波長即氣體的種類。

本實施方式的氣體分析裝置400例如能夠應用於從作為分析對象的氣體檢測二氧化碳或者判別酒駕的乙醇等的裝置。在作為這些氣體分析裝置400的差動型紅外線傳感器陣列40而使用非冷卻紅外線傳感器的情況下，支撐腳的吸收被輸出，所以難以進行準確的分析，但通過本實施方式能夠進行準確的波長分析。

另外，也能夠對1個元件搭載多個具有與氣體種類相應的檢測波長的傳感器，氣體分析裝置本身能夠構成為小型且簡便。

以上敘述的、去除由支撐腳的吸收引起的傳感器輸出的電磁波檢測器以及氣體分析裝置使用其它熱型電磁波傳感器例如輻射熱測定器、熱釋電型、soi二極體型等也同樣有效。

＜實施方式7＞

圖13是本發明的實施方式7的電磁波檢測器120的俯視圖。各電磁波傳感器包括矽等的基板1、將電磁波變換成熱而檢測的受光部18以及將受光部(溫度傳感器部)18中空保持於基板1上的支撐腳(例如布線、熱電偶)19。例如在基板1的表面設置包括sio2或sin的絕緣膜2。在絕緣膜2之上設置有包括多個熱電偶的熱電堆(熱電堆：串聯連接大量的熱電偶而提高輸出電壓的部件)7。該熱電偶的對數越多，則輸出電壓越高。然而，熱電偶的對數越多，則熱也越容易從熱接點4區域向基板1擴散。在這裡，將包括絕緣膜2及其內部的熱電堆7(熱電偶)在內的部件稱為支撐腳19。該支撐腳19通過中空地保持受光部18而使其浮起，從而還具有熱絕緣的效果。減少熱電偶的對數，使該支撐腳19變細變長，從而能夠抑制熱從熱接點4區域向基板1擴散，能夠使電磁波檢測器120高靈敏度化。

說明本發明的實施方式7的電磁波檢測器120的結構。電磁波檢測器120具備2個作為前提技術說明的電磁波傳感器。2個電磁波傳感器113、114的受光部18的結構不同。圖13是本發明的實施方式7的電磁波檢測器120的俯視圖。

圖14是圖13的a－a線的剖視圖。另外，圖15是圖13的b－b線的剖視圖。在圖13中，與圖1同樣地，為了容易理解也省略了基板1上的絕緣膜2的記載，以透視的狀態示出設置於熱接點4之上的電磁波吸收體8以及反射膜9。

電磁波檢測器120具有鄰接配置於基板1上的第1電磁波傳感器113與第2電磁波傳感器114。第1電磁波傳感器113與第2電磁波傳感器114用布線14連接。

第1電磁波傳感器113的受光部18具有反射膜9，該反射膜9配置成覆蓋設置於絕緣膜2之上的熱電偶的熱接點4。另外，第2電磁波傳感器114的受光部18具有檢測預定波長區域的光的電磁波吸收體8，該電磁波吸收體8配置成覆蓋熱接點4。第1電磁波傳感器113以及第2電磁波傳感器114的其它構造與使用圖1、2說明過的、作為前提的電磁波傳感器110相同。另外，第1電磁波傳感器113的支撐腳19與第2電磁波傳感器114的支撐腳19是相同構造。

本實施方式的電磁波檢測器120構成為具備在熱接點4上設置有反射膜9的第1電磁波傳感器113以及在熱接點4上設置有吸收預定波段的光的電磁波吸收體8的第2電磁波傳感器114，以從第2電磁波傳感器114的傳感器輸出(熱電動勢)減去第1電磁波傳感器113的傳感器輸出(熱電動勢)的方式電連接，從輸出焊盤11讀出信號。由此，能夠實現不包括支撐腳19的電磁波的吸收的理想的傳感器輸出的電磁波檢測器120。

特別是，在本實施方式的電磁波檢測器120中，第1電磁波傳感器113與第2電磁波傳感器114的支撐腳是相同構造，所以通過從第2電磁波傳感器114的傳感器輸出減去第1電磁波傳感器113的傳感器輸出，能夠去除由支撐腳19吸收的電磁波對傳感器輸出造成的影響。

因為第1電磁波傳感器113的傳感器輸出僅需要支撐腳19的吸收，所以如圖16所示，在具備沒有受光部18的第5電磁波傳感器115以及設置有吸收預定波段的光的電磁波吸收體8的第2電磁波傳感器116的電磁波檢測器130的情況下，也能夠實現不包括支撐腳19的電磁波的吸收的理想的傳感器輸出的電磁波檢測器130。由此，能夠使電磁波檢測器面積變小。

如上所述，本實施方式的電磁波檢測器130具備第2電磁波傳感器116，該第2電磁波傳感器116具有受光部18，並且與第5電磁波傳感器115鄰接設置，該受光部18由與第5電磁波傳感器115的支撐腳19相同構造的支撐腳19中空保持於基板1上，該第5電磁波傳感器115的支撐腳19被中空保持於基板1上，第5電磁波傳感器115沒有受光部18，如圖17的圖16中的c－c線的剖視圖所示，熱電偶的熱接點4熱連接於包括絕緣膜2的熱接點區域21，第2電磁波傳感器116的受光部18具有檢測預定波長區域或者預定偏振的光的電磁波吸收體8，構成為輸出第2電磁波傳感器116的輸出與第5電磁波傳感器115的輸出的差分。在這裡，也可以沒有熱接點區域21的絕緣膜2。

另外，如圖18所示的圖16中的c－c線的剖視圖所示，為了調整由支撐腳19的電磁波吸收而引起的支撐腳19的溫度分布，也可以在熱接點區域21形成比熱大的材料的反射膜22。

由此，能夠從第2電磁波傳感器116的輸出扣除由於對受光部18進行中空保持的支撐腳部19的電磁波吸收而引起的傳感器輸出，所以電磁波靈敏度的波長選擇性提高。

＜實施方式8＞

圖19是本發明的實施方式8的電磁波檢測器140的俯視圖。圖20是圖19的d－d線的剖視圖。另外，圖21是圖19的e－e線的剖視圖。在圖19中，與圖1同樣地，為了容易理解也省略了基板1上的絕緣膜2的記載，以透視的狀態示出設置於熱接點4之上的電磁波吸收體8。

與實施方式7的不同點在於，在鄰接配置於基板1上的第5電磁波傳感器117與第2電磁波傳感器118的絕緣膜2之上設置有包括多個熱電偶的熱電堆(熱電堆：串聯連接大量的熱電偶而提高輸出電壓的部件)7。該熱電偶的對數越多，則輸出電壓越高。

＜實施方式9＞

圖22示出本發明的實施方式9的電磁波檢測器210的結構的圖，在圖22中，與圖1同樣地，為了容易理解也省略了基板1上的絕緣膜2的記載，以透視的狀態示出設置於熱接點4之上的電磁波吸收體8、15以及16。本實施方式的電磁波檢測器210與實施方式7的電磁波檢測器120相比較，在還具備檢測預定波段的光的第3電磁波傳感器207以及第4電磁波傳感器208這一點上不同。其它結構與實施方式7通用，所以下面以本方式特有的結構為中心進行說明。

此外，本實施方式的支撐腳19的構造與實施方式7的支撐腳19的構造不同，但只要是取差分的電磁波傳感器的支撐腳的構造、寬度、長度相同即可，對其構造沒有特別限定。

首先，說明本實施方式的電磁波檢測器210的構造。如圖所示，沒有受光部18的第5電磁波傳感器205、檢測預定波段的光的第2電磁波傳感器206、第3電磁波傳感器207、第4電磁波傳感器208在基板1上相互鄰接配置有多個。

第5電磁波傳感器205不具有受光部18。第2電磁波傳感器206的受光部18具有檢測波段λ1的電磁波吸收體8，該電磁波吸收體8配置成覆蓋熱接點4。第3電磁波傳感器207的受光部18具有檢測波段λ2的電磁波吸收體15，該電磁波吸收體15配置成覆蓋熱接點4。第4電磁波傳感器208的受光部18具有檢測波段λ3的電磁波吸收體16，該電磁波吸收體16配置成覆蓋熱接點4。

本實施方式的電磁波檢測器210具備：第5電磁波傳感器205，僅包括支撐腳19；第2電磁波傳感器206，具有由與第5電磁波傳感器205的支撐腳19相同構造的支撐腳19中空保持於基板1上的受光部18，並且與第5電磁波傳感器205鄰接設置；第3電磁波傳感器207，具有由與第5電磁波傳感器205的支撐腳19相同構造的支撐腳19中空保持於基板1上的受光部18，並且與第2電磁波傳感器206鄰接設置；以及第4電磁波傳感器208，具有由與第5電磁波傳感器205的支撐腳19相同構造的支撐腳19中空保持於基板1上的受光部18，並且與第3電磁波傳感器207鄰接設置，其中，第2電磁波傳感器206、第3電磁波傳感器207、第4電磁波傳感器208的受光部18具有分別檢測不同的預定波長區域或者預定偏振的光的電磁波吸收體8、15、16，構成為輸出第2電磁波傳感器206、第3電磁波傳感器207、第4電磁波傳感器208的輸出與第5電磁波傳感器205的輸出的差分。

由此，能夠從第2電磁波傳感器206、第3電磁波傳感器207、第4電磁波傳感器208的輸出扣除由支撐腳19的電磁波吸收而產生的傳感器輸出，提高多個電磁波傳感器的在預定波長區域中的電磁波靈敏度的波長選擇性。另外，通過使布線17的連接部通用化，能夠使電磁波檢測器210小型化。此外，在本實施方式中，說明了具有對應於檢測波段λ1、λ2、λ3的3個電磁波傳感器的結構，但只要是具有多個具備檢測預定波長區域的光的電磁波吸收體8的電磁波傳感器的結構即可，電磁波傳感器的數量不限定於此。