[发明专利]高选择性腐蚀传感器系统

说明书

提供了一种高选择性腐蚀传感器系统，其能够在短时间内高敏感度和高选择性地评估多种金属腐蚀环境。高选择性腐蚀传感器系统设有：传感器组，其包括选自包括传感器表面上的金属薄膜的材料各自不同的多个表面等离子共振传感器、传感器表面上的功能膜的材料各自不同的多个表面等离子共振传感器、和分别使用不同的金属微小颗粒的多个局部表面等离子共振传感器的组中的至少一个传感器；投光器，其朝着各传感器投射光；检测器，其检测从各传感器发射的光束作为与光束强度对应的信号强度；数据库，其积存关于被测量金属的腐蚀的信息；以及分析器，其通过基于由检测器检测的多个信号强度和数据库中积存的信息进行模式识别而分析被测量金属的腐蚀的程度。

技术领域

本发明涉及一种高选择性腐蚀传感器系统。具体地，本发明涉及能够使用表面等离子共振传感器分析和测量金属的各种腐蚀环境的高选择性腐蚀传感器系统。

背景技术

已经提出了能够分析和测量引起金属腐蚀的环境的各种传感器。例如，从海洋中飞来的海水中的盐对金属腐蚀有很大的影响。作为用于测量海盐的量的传感器，已经提出了石英振荡器传感器(例如，参见专利文献1)。石英振荡器传感器通过利用当从海洋飞来的海盐附着于石英振荡器时石英振荡器的共振频率改变这一石英振荡器的特性而进行测量。

然而，石英振荡器传感器的对象仅在于飞来的海盐，并从而不能对影响金属腐蚀的其它因素(例如，硫氧化物(SOx)、湿润时间)进行测量。此外，石英振荡器传感器不适于测量诸如城市区域和农村区域这样的远离海边并且具有较低的飞来海盐浓度的区域的腐蚀性。而且，原则上，即使当不是腐蚀性物质的物质附着于石英振荡器传感器时，来自石英振荡器传感器的检测信号也将改变。因此，石英振荡器传感器难以识别特定的腐蚀性物质。

另外，大气环境下的金属腐蚀主要在金属的表面由于例如下雨和/或水凝结而湿润时进展。同时，传统的电化学测量技术被设计为用于对浸水环境下的金属腐蚀的评估，并从而不适于对大气环境下的腐蚀的评估。鉴于此，作为用于评估大气环境下的腐蚀的传感器，例如，已经提出了电化学腐蚀传感器(ACM传感器)(例如，参见专利文献2)。利用该传感器，能够对诸如附着的海盐量、下雨时间、水凝结时间和干燥时间这样的腐蚀环境进行测量。

然而，虽然电化学传感器能够测量如上所述的各种腐蚀环境，但是电化学传感器难以预测腐蚀环境随后将如何转变。另外，为了检测表示腐蚀已经进展的信号，电化学传感器的传感器表面需要在其表面上具有一定量的电解质并且充分地湿润。因此，电化学传感器在干燥状态下几乎不能进行测量。而且，进行测量需要花费很长时间(几个月)，并且因此难以进行快速评估。

同时，表面等离子共振传感器能够在几纳米到几百纳米的纳米尺度上测量传感器表面周围的介质的变化。此外，有益地，表面等离子共振传感器能够以非破坏性和非侵入性的方式评估腐蚀。例如，专利文献3提出了利用表面等离子共振传感器检测在厌氧环境下由于细菌引起的金属腐蚀。

引用列表

专利文献

专利文献1：JP 11-326019 A

专利文献2：JP 2001-201451 A

专利文献3：JP 2011-2423 A

发明内容

技术问题

虽然具有上述优点，但是传统的表面等离子共振传感器具有一些问题。例如，利用传感器部仅由单一金属制成的传感器，不能判定共振峰的偏移是由于金属腐蚀还是由于附着物质而引起。即，不能识别存在于传感器表面上的是何物质。为了解决该问题，例如，尝试将特定物质选择性地附着和/或固定到的功能膜设置于生物传感器的表面。然而，即使仅由于物质的存在而不是由于在传感器表面上的附着，这样的生物传感器也检测到不是目标物质的物质。

另外，表面等离子共振传感器也捕捉其周围介质的变化。因此，仅利用单一传感器，不能区别这样的信号与源于金属腐蚀的传感器信号。