JP7494582B2 - ガス検出装置及びガス検出方法 - Google Patents

Description

本開示は、ガスを検出する技術に関し、特に光学的方法によってガスを検出する技術に関する。

微量なガスを検知できる繰り返し使用可能なガスセンサとして、半導体基板上に作製した周期的な金属細線等に誘起されるプラズモン共鳴を用いたガスセンサが研究されてきた。プラズモン共鳴波長は金属細線の周期と媒質の屈折率とで決まる。そのため、金属細線上に微量なガス分子が吸着すると実効的な屈折率が僅かに変化するため、プラズモン共鳴波長がシフトする。そのプラズモン共鳴波長のシフトを、分光測定を行って観測することで、ガスの検知をすることができる。そのような技術が、例えば特許文献１及び非特許文献１によって開示されている。このようなプラズモン共鳴を用いたガスセンサは、ガス吸着から信号への応答速度が速く、また、ガス離脱後に再使用が可能であるといった利点がある。

特開２０１８－１２８６８１号公報

A. Tittl et al., "Palladium-Based Plasmonic Perfect Absorber in the VisibleWavelength Range and Its Application to Hydrogen Sensing", Nano Lett. 2011, 11, 4366-4368.

特許文献１及び非特許文献１によって開示されている技術では、ガス吸着に伴うプラズモン共鳴波長のシフトを観測するためには分光測定をする必要がある。そのため、光検出器に加えて分光器やフーリエ変換赤外分光装置等の大掛かりで高価な計測装置を用いる必要があるという課題があった。

本開示の目的の１つは、プラズモン共鳴を使用してガスを検出するコストを低減できるガス検出装置等を提供することである。

本開示の一態様に係るガス検出装置は、局在プラズモン共鳴を誘起する構造を備えた反射手段と、前記反射手段に光を照射する発光手段と、所定波長を含む所定範囲の波長の光を透過するバンドパス手段と、前記バンドパス手段を透過した、前記反射手段による前記光の第１の反射光に基づく強度を測定し、当該強度に基づいて、前記反射手段の表面のガスを検出する検出手段と、を備える。

本開示の一態様に係るガス検出方法は、局在プラズモン共鳴を誘起する構造を備えた反射手段に光を照射する発光手段と、所定波長を含む所定範囲の波長の光を透過するバンドパス手段を透過した、前記反射手段による前記光の第１の反射光に基づく強度を測定し、当該強度に基づいて、前記反射手段の表面のガスを検出する。

本開示には、プラズモン共鳴を使用してガスを検出するコストを低減できるという効果がある。

図１は、本開示の第１の実施形態に係るガス検出装置の概略を表す図である。 図２は、表面入射型光検出器及び裏面入射型光検出器の断面図の模式図である。 図３は、本開示の第１の実施形態に係る半導体光検出器の断面の拡大図を模式的に表す図である。 図４は、本開示の第１の実施形態に係る半導体光検出器への入射光とその入射光に係る反射光及び透過光とが描かれた模式図である。 図５は、本開示の第１の実施形態に係る製造方法によって実際に作製した光検出器の感度の波長依存性（分光感度）を測定した結果を示す図である。 図６は、局在プラズモンの共鳴波長と、本開示の第１の実施形態に係る半導体光検出器の分光感度との関係を説明する図である。 図７は、ガス吸着量の増加に伴う、本開示の第１の実施形態に係る半導体光検出器の出力信号の強度の変化の例を表す図である。 図８は、半導体光検出器と入射光の光路の例を表す模式図である。 図９は、本開示の第２の実施形態に係る半導体光検出器の構造の例を示す模式図である。 図１０は、入射光が裏面と垂直でない場合の光の経路の例を示す模式図である。 図１１は、本開示の第３の実施形態に係るガス検出装置の構成の例を模式的に表すブロック図である。 図１２は、本開示の第３の実施形態に係るガス検出装置の動作の例を表すフローチャートである。 図１３は、本開示の第４の実施形態の検出装置の構成の例を模式的に表すブロック図である。 図１４は、本開示の第４の実施形態のガス検出装置の構成の例を模式的に表すブロック図である。 図１５は、本開示の第４の実施形態のガス検出装置の動作の例を表すフローチャートである。

図１６は、本開示の第４の実施形態の検出装置の動作の例を表すフローチャートである。 図１７は、本開示の第４の実施系チアの検出装置を実現できるコンピュータの構成の例を模式的に表すブロック図である

＜第１の実施形態＞
（構造の説明）
本開示の第１の実施形態に係るガス検出装置（単に、検出装置とも表記される）を、図面を参照しながら説明する。以下の各図面において、同一の要素は、同一の符号によって共通して表される。特に断りのない限り重複説明は省略する。

まず、本実施形態に係るガス検出装置１の概略を、図１を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係るガス検出装置の概略を表す図である。ガス検出装置１は、ガスチャンバー１１と、半導体チップ１２と、光源１３と、半導体光検出器１４と、バンドパスフィルター１５とを含む。検出したいガス（すなわち、測定対象のガス）は、ガスチャンバー１１に注入される。ガスチャンバー１１は、注入されたガスを、半導体チップ１２に導入する。ガスチャンバー１１は、測定対象のガスを導入する前は真空に保たれていることが望ましい。また、ガスチャンバー１１には、アパーチャー（窓）１６が形成されている。アパーチャー１６は、後述の励起光がアパーチャー１６を通して、ガスチャンバー１１の中に透過し、後述のプラズモン共鳴光がアパーチャー１６を通して、ガスチャンバー１１の外に透過するように、形成されている。半導体チップ１２は、ガスチャンバー１１中に設置される。具体的には、半導体チップ１２は、ガスチャンバー１１の内部の空洞に設置される。半導体チップ１２の表面には、プラズモンを誘起するための構造が形成されている。プラズモンを誘起するための構造として、例えば非特許文献１に開示されているような周期的金属細線構造を用いることができる。しかし、プラズモンを誘起するための構造は、それのみに限定されない。光源１３は、アパーチャー１６を通して、半導体チップ１２に励起光を照射する。半導体チップ１２に励起光を照射することによって、半導体チップ１２の、励起光が照射された表面に、プラズモン共鳴光が誘起される。プラズモン共鳴光は、アパーチャー１６を通して、半導体光検出器１４に入射する。半導体光検出器１４は、半導体チップ１２に励起光を照射することによって半導体チップ１２の表面に誘起された、プラズモン共鳴光を検出する。バンドパスフィルター１５は、半導体チップ１２と半導体光検出器１４との間に設置される。図１に示す例では、バンドパスフィルター１５は、アパーチャー１６に取り付けられている。

続いて、表面入射型光検出器と裏面入射型光検出器の違いについて図２を参照しながら説明する。図２は、表面入射型光検出器及び裏面入射型光検出器の断面図の模式図である。半導体光検出器１４は、画素が１つのみの単画素検出器であってもよく、多数の画素を備える検出器アレイであってもよい。本説明では、画素は、例えば、独立した検出の結果を１つ出力する、検出器の要素を指していてよい。以下の説明では、半導体光検出器１４は、単画素検出器である。図２の(a)は、表面入射型単画素検出器の断面の模式図である。半導体光検出器は、入射された光を電気信号に変換する受光層２１を有する。図２に示す例では、受光層２１の「幅」が半導体母材２２よりも狭くなっている領域が、１画素を表している。しかし、画素の実現の方法はこれに限定されない。一般的に、半導体光検出器を作製する際には、このような受光層に電気的にコンタクトを取るための金属電極２３の作製等の微細加工が行われる。例えばボロメータ等の光検出器では、受光層そのものが微細加工によって作製される場合もある。以下の説明では、半導体ウエハの面のうち、上記のような微細加工を行った側の面を、「表面」と呼び、「表面」の反対側の面を「裏面」と呼ぶ。図２の(a)に示す例のように、検出される入射光２５が表面から入射するタイプの光検出器が、表面入射型光検出器である。表面入射型光検出器の場合、検出される入射光２５が受光層２１に到達するのを妨げることのないように、素子表面には何も設けられないか、または、素子表面に金属電極２３等があったとしても、入射光を通すためのアパーチャー２４（図２の（ａ）では、アパーチャー２４は「金属電極のアパーチャー２４」と表記されている）が設けられる。言い換えれば、素子表面を金属膜等で覆うことはできない。

一方、図２の(b)は、裏面入射型単画素検出器の断面の模式図である。検出する光が裏面から入射されるタイプの光検出器が、図２の(b)に示すような裏面入射型光検出器である。裏面入射型光検出器の場合、検出したい入射光２５は微細加工を施していない裏面から入射されるため、素子表面の全て又は大部分を金属膜等で覆うことができる。なお、その金属膜は、金属電極２３の役割を兼ねていてもよい。また、入射光の裏面での散乱を避けるために、裏面を鏡面研磨することができる。本説明における定義では、裏面の鏡面研磨は、裏面の凹凸のRMS粒径値が入射光の波長以下となるように研磨することを表す。また、鏡面は、面の凹凸のRMS粒径値が入射光の波長以下となるように研磨された状態を表す。本実施形態では、裏面入射型光検出器が半導体光検出器１４として用いられる。なお、以下の説明において、裏面入射型光検出器である半導体光検出器１４の「裏面」を、「入射面」と表記することがある。また、裏面入射型光検出器である半導体光検出器１４の「表面」を、「反射面」と表記することがある。

本実施形態において用いられる裏面入射型光検出器は、表面が金属膜等の光に対する反射構造で覆われていることと、裏面が鏡面研磨されていることを特徴とする。そして、本実施形態において用いられる裏面入射型光検出器は、基板表面の反射面と、基板裏面の鏡面とが、平行である構造を持つ。

（製造方法の説明）
続いて、半導体光検出器１４の製造方法について説明する。図３は、図２の半導体光検出器１４の断面の拡大図を模式的に表す図である。ただし、図３では、図２で示した受光層の幅の違いのような、画素の構造の図示は省略されている。図３では、受光層２１と半導体母材２２とを表す領域を、併せて、「半導体母材および受光層３１」として示されている。半導体光検出器を作製する微細加工等の方法は、一般的な通常の作製方法であってよく、ここではその詳細な説明を省略する。半導体光検出器を作製した後に、半導体母材および受光層３１の表面上に、光を反射する表面反射構造３２を作製する。表面反射構造３２は、金属膜であってもよく、誘電体多層膜からなる分布ブラッグ反射鏡であってもよい。続いて、半導体光検出器の裏面をグラインダー等で研削することによって、半導体母材および受光層３１の厚さを薄くする。この時、研削は、研削後の裏面が表面反射構造３２と平行になるように行われる。研削後の半導体母材および受光層３１の厚さは、検出する入射光２５の半導体中における波長の１００倍以下であることが好ましい。その理由は後述する。研削後の裏面には鏡面加工が施される。以上で述べた反射構造の作成と裏面の研削と鏡面加工とが、本実施形態のガス検出装置１に用いられる半導体光検出器に特有の製造工程である。

（動作の説明）
まず、上記の説明のように作製された半導体光検出器１４の単体の動作について説明する。半導体光検出器１４に検出したい光が入射された時の振る舞いを、図４に示す模式図を用いて説明する。図４は、半導体光検出器１４への入射光とその入射光に係る反射光及び透過光とが描かれた模式図である。図４に示す半導体光検出器１４の裏面から、裏面と垂直方向に入射光２５が入射されたとき、入射光２５のうち裏面で反射されず透過した光は、表面反射構造３２において図面の下方向に反射される。なお、入射光２５の一部は、裏面で反射される。裏面で反射される光は、図４では省略されている。本説明では、表面反射構造３２において図面の下方向に反射された光を、表面での反射光４１と表記する。以下では、表面での反射光４１は、単に、反射光４１とも表記される。表面での反射光４１が半導体光検出器１４の裏面に到達すると、表面での反射光４１の一部は、透過光４２（図４では「裏面での透過光４２」と表記）として検出器外に出ていき、残りは、裏面での再反射光４３として図４の上方向に戻る。図４の「裏面での再反射光４３」は、以下では、「再反射光４３」とも表記される。構造の説明で述べたように、鏡面加工した裏面及び表面反射構造３２は、互いに平行になるように作製されている。そのため、入射光２５が裏面に垂直な方向から入射された場合、表面での反射光４１および裏面での再反射光４３は、半導体光検出器１４内の、図４の紙面の左右および奥行き方向に広がる面内の同一の場所を通る。言い換えれば、入射光２５の光路、表面での反射光４１の光路、及び、裏面での再反射光４３の光路は、同一となる。図４では、図が煩雑になるのを防ぐために、入射光２５と表面での反射光４１と裏面での再反射光４３をそれぞれ示す矢印は、左右にずらして描かれている。しかし、これらの３本の矢印を、これらの３本の矢印が表す光の光路の実際の位置を示すように描いた場合、３本の矢印は重なる。

上述の構造を持つ半導体光検出器１４の裏面に垂直に入射光２５が入射した場合、受光層２１の位置において、表面での反射光４１と裏面での再反射光４３とが半導体光検出器１４内の紙面の左右および奥行き方向に広がる面内の同一の場所を透過する。そのため、表面での反射光４１及び裏面での再反射光４３の位相が揃った場合、強め合いの干渉が起こり、位相がちょうどπずれた場合打ち消しあう干渉が起こる。強め合いの干渉が起こる条件は、表面での反射光４１と裏面での再反射光４３との光路長の差が半導体中の光の波長の整数倍であることである。打ち消しあう干渉が起こる条件は、光路長の差が半導体中の光の波長の半整数倍であることである。そのため、入射光が様々な光の波長成分からなる白色光である場合、受光層２１において、ある波長では強め合いの干渉が起こる。強め合いの干渉が起こる波長から波長が長い方に波長をスキャンしていくと、干渉の強め合いが弱くなり、打ち消しあう干渉が起こり、さらに波長が長くなると、干渉の強め合いが強くなり、強め合いの干渉が起こる、ということを繰り返す。波長を短い方にスキャンした場合も同様である。例えば、半導体光検出器１４の感度が波長に対して同一であり、半導体光検出器１４の出力信号の強度が受光層における光の強度に比例する又は正の相関を持つと仮定する。さらに、入射光の強度を波長に対して一定に保ちながら、入射光の波長を長くなるように又は短くなるように変化させたと仮定すると、上で説明した強め合いおよび打ち消しあいの干渉の結果として、半導体光検出器１４の出力信号は、波長の変化に対して振動する。言い換えると、半導体光検出器１４の分光感度は、波長の変化に対する振動として表される。

図５は、上述の製造方法によって実際に作製した光検出器の感度の波長依存性（分光感度）を測定した結果を示す図である。図５から、この光検出器の感度が、動作の説明で述べたように、波長に対して細かく振動している様子が分かる。

続いて、半導体光検出器１４を含む図１に示したようなセットアップによってガス検知をする動作について説明する。半導体チップ１２に光源１３から白色光の励起光１７を照射すると、半導体チップ１２上に作製された周期的金属細線等により局在プラズモン共鳴が起こる。局在プラズモン共鳴による電界強度は、表面近傍でのみ増強される。言い換えれば、光源の白色光のうち共鳴波長を持つ光は、表面近傍に局在する。このことによって、反射光として半導体チップ１２外に出ていく電場強度は弱くなる。そのため、非特許文献１に開示されているように、励起光１７が半導体チップ１２の表面で反射された反射光１８のスペクトルを測定すると、プラズモン共鳴波長にのみディップが観測される。プラズモン共鳴波長は、半導体チップ１２上に作製された金属細線の周期と表面近傍の材質の屈折率とによって決まる。そのため、半導体チップ表面に微量のガス分子が吸着されると、実効的な屈折率が変調されるため、プラズモン共鳴波長がシフトする。すなわち、反射光１８のスペクトルに現れるディップの波長がシフトする。

本実施形態に係るガス検知の方法では、半導体チップ１２上に誘起される局在プラズモンの共鳴波長と、例えば半導体光検出器１４の分光感度の振動構造のピークのうちの１つを一致させる。この場合のガスを検知する方法を分かりやすく述べるために、バンドパスフィルター１５がないと仮定した場合について、図６を参照しながら説明する。図６は、局在プラズモンの共鳴波長と、例えば半導体光検出器１４の分光感度との関係を説明する図である。大きく分けて、図６の左側がガス吸着前を説明する部分であり、図６の右側がガス吸着後を説明する部分である。図６に示す６つの曲線のうち、上の２つは反射光１８のスペクトルを表す。中の２つは、半導体光検出器１４の波長依存性を表す。下の２つは、半導体光検出器１４で反射光１８を測定したときの分光感度を表す。これらにおいて、いずれも横軸は波長である。横軸は、左側の３つの曲線で共通である。同様に、横軸は右側の３つの曲線で共通である。以下、さらに詳しく説明する。

図６の左側の上の部分は、ガス吸着前（例えば真空状態）の反射光１８のスペクトル６１（以下、「スペクトル６１」と表記）を表す。スペクトル６１のディップ波長は、半導体チップ１２上に誘起された局在プラズモン共鳴波長に対応する。ガス吸着前の半導体チップ１２上に誘起された局在プラズモン共鳴波長は、図６の左側と右側の両方に描かれている点線によって示される。図６の左側の中央の部分は、ガス吸着前の半導体光検出器１４の感度の波長依存性６２（以下、単に「波長依存性６２」と表記）を表す。図５の例と同様に、感度は波長に対して振動している。図６の左側の下の部分は、図６左側の中央の部分のような感度の波長依存性を持つ半導体光検出器１４で反射光１８を測定したときの分光感度６３（以下、「分光感度６３」と表記）である。半導体光検出器１４で反射光１８を測定したときの分光感度６３は、図６の左側の上の部分の反射光１８のスペクトル６１と、図６の左側の中央の部分の波長依存性６２とを重畳したようなスペクトルとなっている。半導体光検出器１４の出力信号強度が受光層における光の強度に比例する又は正の相関を持つ場合、半導体光検出器１４で反射光１８を測定したときの分光感度６３は、概ね、このようなスペクトルになる。そのため、図６の左側の点線によって示されるプラズモン共鳴波長において、分光感度６３には小さなディップが見られる。

続いて、真空状態のガスチャンバー１１内に測定対象のガスを導入すると、その一部は半導体チップ１２の表面に吸着され、それがプラズモン共鳴波長をシフトさせる。その様子が図６の右側に示されている。図６の右側において、点線は、ガス吸着前のプラズモン共鳴波長を示している。一点鎖線は、ガス吸着後のプラズモン共鳴波長を示している。ガス吸着後、反射光１８のスペクトル６１に見られるディップ波長は、一点鎖線の波長までシフトする。そのため、半導体光検出器１４で反射光１８を測定したときの分光感度６３は、図６の右側の下の部分のようになる。分光感度６３において、一点鎖線によって示される波長において大きなディップが存在する一方で、点線によって示されるガス吸着前のプラズモン共鳴波長において、分光感度が増大する（すなわち、回復する）。

図６に示した分光感度６３を測定するためには、FTIR（Fourier transform infrared spectrometer）等の高価で大掛かりな測定装置を用いる必要がある。言い換えれば、分光感度６３を測定する場合、コストがかかるという課題を解決できない。そのために、図１に示すバンドパスフィルター１５を用いる。バンドパスフィルター１５は、特定の波長（以下、透過波長と表記）の光のみを透過させるフィルターである。バンドパスフィルター１５は、透過波長を含む特定の波長領域（透過領域と表記）に含まれる波長の光を透過させ、他の波長の光を減衰させるフィルターであってよい。バンドパスフィルター１５を用いた場合の半導体光検出器１４の出力信号は、透過領域（例えば、バンドパスフィルター１５の透過波長の近傍のごく狭い波長領域）で分光感度６３を積分した量を示す。そのため、バンドパスフィルター１５の透過波長とガス吸着前のプラズモン共鳴波長とが一致する状態でガスチャンバー１１内にガスを導入すると、半導体光検出器１４の出力信号は、ガス吸着量が増えるに従って増大する（図７を参照）。図７は、ガス吸着量の増加に伴う光検出器の出力信号強度（すなわち、半導体光検出器１４の出力信号の強度）の変化の例を表す図である。従って、本実施形態に係る方法を用いると、分光感度６３を測定することなく、半導体光検出器１４の出力信号をモニターするだけで、その出力信号の増大からガスが吸着したことを検知できる。

ここまでの説明は、局在プラズモンの共鳴波長と半導体光検出器１４の分光感度の振動構造のピークのうちの１つを一致させた場合についての説明である。局在プラズモンの共鳴波長と半導体光検出器１４の分光感度の振動構造のディップのうちの１つとを一致させた場合についても、同様の説明が成り立つ。この場合は、図６の右側がガス吸着前の状態を表し、図６の左側がガス吸着後の状態を表し、一点鎖線がガス吸着前のプラズモン共鳴波長を示し、点線がガス吸着後のプラズモン共鳴波長を示すと読み替えれば、上記の説明がそのまま通用する。ただし、ガス吸着によってプラズモン共鳴波長が長波長側にシフトするのであれば、図６の右側に示す点線の位置は、波長依存性６２における一点鎖線のディップの長波長側になる。この場合、図６の横軸の向きを上述の説明に対してすべて反転させると、点線と一点鎖線との間の位置関係は、図６と同様になる。

さらに述べると、ガス吸着前の反射光１８のスペクトル６１のディップが、感度の波長依存性６２のピークやディップに必ずしも一致していなくとも、上記の動作により、半導体光検出器１４の信号強度の変調の観測によってガス検知を行うことは可能である。とはいえ、もちろん、スペクトル６１のディップ波長が感度の波長依存性６２のピーク又はディップに一致している場合の方が、そうでない場合と比較して効果が高いのは言うまでもない。

（効果の説明）
本実施形態のガス検出装置１を用いれば、分光器やフーリエ変換赤外分光装置等の大掛かりで高価な計測装置を用いることなく、光検出器の信号強度の変調を観測するだけでガスを検知することができる。したがって、本実施形態に係るガス検出装置１は、プラズモン共鳴を使用してガスを検出するコストを低減できる。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態の動作の説明で述べたように、第１の実施形態では、半導体光検出器１４の表面反射構造３２における反射光４１と、反射光４１の裏面における再反射光４３との強め合いの干渉効果を用いている。そのため、表面反射構造３２と半導体光検出器１４の裏面とが平行であることが求められる。しかし、実際に素子を作製する上では、完璧に平行に作製することは困難である。そのため、どの程度の平行からのずれが許容されるかを考察した結果を以下に説明する。

第１の実施形態の動作の説明で述べたように、入射光２５は裏面と垂直方向に入射されると仮定する。その上で、半導体光検出器１４の裏面に対して表面反射構造３２が角度αだけ平行から傾いている場合を考える。図８は、上記の状況における光路を描いた、半導体光検出器１４と入射光２５の光路の例を表す模式図である。図８に示す例の場合、入射光２５は、表面反射構造３２の法線方向からは角度αで入射される。そのため、裏面の法線からは角度２αで反射される。半導体母材および受光層３１の厚さをｄとすれば、このとき反射光４１が裏面に到達する位置は、半導体光検出器１４の面内（すなわち、図８の左右方向が表す面内）において、次式によって表される距離だけずれる。

裏面で再反射された再反射光４３も同様に角度２αで再反射される。そのため、再反射光４３が表面反射構造３２に到達する位置は、入射光２５が表面反射構造に到達した位置から、上述の面内において次式によって表される距離だけずれる。

受光層で強め合いの干渉が起こるためには、反射光４１と再反射光４３の面内での位置のずれは、少なくとも（半導体光検出器１４の光路が存在する物質中の）光の波長程度の範囲に収まっている必要がある。受光層２１が表面反射構造３２の近傍にある場合が、平行からの傾き角度αに対するもっとも厳しい条件となる。このときの条件を表す数式が次式である。

ここで、λは入射光２５の真空中における波長であり、ｎは半導体母材および受光層３１の実効的な屈折率である。この式により、半導体母材および受光層３１の厚さｄが薄いほど、そして、入射光の波長λが長いほど、角度αの許容される条件が緩やかになることが分かる。言い換えれば、可視光よりも波長の長い赤外線の方が、本実施形態に係るガス検知に適している。さらに、プラズモン共鳴波長を可視光ではなく赤外線の波長領域にすれば、半導体チップ１２の周期的金属細線構造の周期も可視光の場合よりも長くすることができる。そのため、赤外線のプラズモン共鳴波長には、デバイスの作製が容易になるという利点もある。

数３の式は、ｄとｎとλが固定されたときにαの上限を与える不等式である。一方で、この式を、デバイス作製精度の限界としてある一定の平行からのずれ角度αが見込まれる場合、強め合いの干渉が起こるための厚さｄの条件と考えることもできる。数３の式を変形すると、次式が得られる。

数４の式の左辺は、半導体母材および受光層３１の厚さｄが半導体中の波長の何倍に相当するかを意味する。本開示の著者らによる実験結果では、この値が225の時は干渉効果がほとんど起こらず、37.5の時は十分な干渉効果が起こることが分かっている。そのため、干渉効果を得るためには、半導体母材および受光層３１の厚さｄが半導体中の波長のおよそ１００倍以下であることが好ましい。

しかし、実際に光検出器を作製する場合、裏面と表面反射構造３２との平行度という作製精度の問題の他に、入射光２５の進行方向を裏面と完全に垂直にすることが難しいという課題もある。その課題を解決するための構造を、第２の実施形態で提案する。

（構造の説明）
本実施形態に係るガス検出装置の全体構成は、第１の実施形態のガス検出装置の全体構成と同じである。図１に示すように、ガスチャンバー１１と、半導体チップ１２と、半導体チップ１２に励起光１７を照射する光源１３と、半導体チップ１２からの反射光１８を受光する半導体光検出器１４と、バンドパスフィルター１５とを含む。上述のように、半導体チップ１２は、ガスチャンバー１１の空洞に設置される。また、バンドパスフィルター１５は、光源１３と半導体光検出器１４との間に設置される。第１の実施形態と比較すると、半導体光検出器１４の構造が一部異なる。それを説明する模式図が図９である。図９は、本実施形態に係る半導体光検出器１４の構造の例を示す模式図である。図９に示すように、第２の実施形態に係る半導体光検出器１４の、半導体母材および受光層３１の表面側には、検出したい光の半導体光検出器１４の半導体中における波長程度の大きさの凹凸構造９１が作製されている。凹凸構造９１は、例えば円柱や角柱の形状の構造であってもよく、半球状やピラミッド状の形状の構造であってもよい。凹凸構造９１は、円孔や角孔等のように表面から抉れた構造であってもよい。このような凹凸構造９１を覆うように、表面反射構造３２が形成されている。

（製造方法の説明）
本実施形態の半導体光検出器１４の半導体母材および受光層３１を作製する方法は、第１の実施形態と同じく、公知の作製法のうちのいずれかの作製法であってよい。本実施形態の半導体光検出器１４の半導体母材および受光層３１を作製する方法は、特定の作製法に限定されない。そのため、本実施形態の半導体光検出器１４の半導体母材および受光層３１を作製する方法の説明は省略する。半導体母材および受光層３１が作製された後、凹凸構造９１が作製される。凹凸構造９１の作製法として、例えばリソグラフィーとエッチングによる方法を用いることができる。エッチングの方法は、ドライエッチングであってもよいし、ウエットエッチングであってもよい。続いて、表面反射構造を作製する。ただし、第１の実施形態の表面反射構造は平坦な表面上に形成されるため、誘電体多層膜で形成されていてもよかったが、第２の実施形態の表面反射構造では、凹凸構造９１が存在するために、光の反射面が必ずしも裏面（や凹凸構造形成前の表面）と平行にならない。そのため、第２の実施形態の表面反射構造は、金属膜で作製されることが望ましい。

（動作の説明）
本実施形態では、構造の説明で述べたような凹凸構造９１が存在するおかげで、裏面と表面反射構造３２が完全に平行でない場合であっても、反射光４１と裏面での再反射光４３の干渉が起こりやすくなる。入射光２５の進行方向が裏面と完全に垂直でない場合も、同様に、構造の説明で述べたような凹凸構造９１が存在するおかげで、反射光４１と裏面での再反射光４３の干渉が起こりやすくなる。裏面と表面反射構造３２が完全に平行でなく、かつ、入射光２５の進行方向が裏面と完全に垂直でない場合も、同様に、構造の説明で述べたような凹凸構造９１が存在するおかげで、反射光４１と裏面での再反射光４３の干渉が起こりやすくなる。このことを、図１０を参照しながら説明する。図１０は、入射光２５が裏面と垂直でない場合の光の経路の例を示す模式図である。表面反射構造３２に凹凸構造９１が存在せず、裏面と水平な平坦な面であるとしたら、反射光４１も裏面と垂直にはならず、受光層において反射光４１と再反射光４３との干渉の条件が満たされなくなる可能性がある。一方で、図９に示すような凹凸構造９１が存在する場合、凹凸構造９１と表面反射構造３２の界面は、裏面と水平ではなく、様々な角度を向いている。そのため、入射光のうちの一部は、裏面と完全に垂直方向に反射される。言い換えれば、入射光２５は凹凸構造９１によって乱反射され、そのうちの一部は裏面と垂直方向に反射される。図１０において、反射光１０１が、裏面と垂直方向に反射される反射光である。この反射光１０１が裏面で再反射された再反射光１０２も、裏面と垂直方向に伝搬し、受光層において、半導体光検出器１４の面内の、反射光１０１が透過する位置と同一の位置を透過する。そのため、反射光１０１と再反射光１０２は、干渉することができる。その干渉によって生じる分光感度の振動構造を用いてガス検知をする方法は第１の実施形態と同様である。そのため説明を省略する。また、凹凸構造９１の部分を除く裏面と表面反射構造３２とが完全に平行でない場合も同様に、凹凸構造９１がなければ反射光４１は裏面と垂直方向には伝搬しないはずである（図８参照）。しかし、この場合も、凹凸構造９１による乱反射の一部である反射光１０１が、裏面と垂直方向に伝搬する。そのため、裏面での再反射光１０２と干渉することができる。

＜第３の実施形態＞
次に、本開示の第３の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（構成）
図１１は、本実施形態に係るガス検出装置１００の構成の例を表すブロック図である。ガス検出装置１００は、反射部１１２と、発光部１１３と、検出部１１４と、バンドパス部１１５と、を備える。

反射部１１２は、局在プラズモン共鳴を誘起する構造を備える。発光部１１３は、反射部１１２に光（例えば励起光）を照射する。バンドパス部１１５は、所定波長（例えば、上述の透過波長）を含む所定範囲の波長の光を所定割合以上透過する。バンドパス部１１５は、所定範囲に含まれない波長の光を所定割合以上透過させない。所定波長は、表面に前記ガスが存在しない場合の、反射部１１２のプラズモン共鳴波長である。検出部１１４は、バンドパス部１１５を透過した、照射された光の、反射部１１２による反射光である第１の反射光に基づく強度を測定し、測定された強度に基づいて、反射部１１２の表面のガスを検出する。検出部１１４は、反射部１１２の表面のガスの吸着量を検出してもよい。

なお、発光部１１３が反射部１１２に照射する上述の励起光の、反射部１１２による反射光のうち、バンドパス部１１５を透過した光（すなわち、第１及び第２の実施形態の入射光）を、第１の反射光とも表記することがある。また、検出部１１４は、上述のように裏面入射型光検出器である半導体光検出器１４によって実現され、光が入射する裏面（すなわち、入射面）側は、鏡面研磨されていてよい。また、検出部１１４の、入射面と反対側の面である、上述の表面（すなわち、反射面）には、光を反射する表面反射構造が生成されていてよい。さらに、裏面（すなわち入射面）と表面（すなわち反射面）との間に、光を電気信号に変換する受光層が生成されていてよい。そして、裏面と表面との間は光を透過する材質が使用されていてよい。第１の反射光（すなわち、第１及び第２の実施形態における入射光２５）が、表面の表面反射構造によって反射された反射光を、第２の反射光とも表記する。第２の反射光は、第１及び第２の実施形態で反射光４１と表記されている光である。また、第２の反射光が鏡面研磨された検出部１１４の裏面によって反射した光を、第３の反射光とも表記する。第３の反射光は、第１及び第２の実施形態の再反射光４３である。第２の反射光と検出部１１４の入射面により反射した第３の反射光は、検出部１１４の内部において干渉する。検出部１１４の受光層における干渉の結果として生じる光の強度が、検出部１１４の受光層によって信号に変換される。上述の、第１の反射光に基づく強度は、第２の反射光と第３の反射光の、検出部１１４の受光層における干渉の結果として生じる光の強度であってよい。

ガス検出装置１００は、第１の実施形態のガス検出装置１、又は、第２の実施形態のガス検出装置１によって実現される。第１の実施形態又は第２の実施形態の半導体チップ１２が、反射部１１２として動作する。第１の実施形態又は第２の実施形態の光源１３が、発光部１１３として動作する。第１の実施形態又は第２の実施形態の半導体光検出器１４が、検出部１１４として動作する。第１の実施形態又は第２の実施形態のバンドパスフィルター１５が、バンドパス部１１５として動作する。

（動作）
次に、本実施形態のガス検出装置１００の動作について説明する。

図１２は、本実施形態のガス検出装置１００の動作の例を表すフローチャートである。図１２に示す例では、発光部１１３が、局在プラズモン共鳴を誘起する構造を備えた反射部１１２に光を照射する（ステップＳ１）。ガス検出装置１００は、所定波長を含む所定範囲の波長の光を透過するバンドパス部１１５に、反射部１１２によって反射された光を透過させる（ステップＳ２）。検出部１１４は、反射された光のうち、透過した光である第１の反射光に基づく強度を測定する（ステップＳ３）。検出部１１４は、測定された強度に基づいて、反射部１１２の表面のガスを検出する（ステップＳ４）。

（効果）
本実施形態には、第１の実施形態の効果と同じ効果がある。その理由は、第１の実施形態の効果が生じる理由と同様である。

＜第４の実施形態＞
次に、本開示の第４の実施形態について説明する。

（構成）
図１３は、本実施形態の検出装置２００の構成の例を表すブロック図である。図１３に示す検出装置２００は、ガス検出装置１００Ａと、受信部２０１と、生成部２０２と、出力部２０３とを含む。第１の実施形態のガス検出装置１又は第２の実施形態のガス検出装置１が、ガス検出装置１００として動作する。

受信部２０１は、ガス検出装置１００Ａから、上述の出力信号を受信する。受信部２０１は、受信した出力信号が表す値である出力値を、生成部２０２に送出する。生成部２０２は、生成部２０２から出力値を受け取る。

生成部２０２は、受け取った出力値に基づいて、ガスを検出した結果を表す情報を生成する。生成部２０２は、例えば、出力値と所定の閾値とを比較の結果に基づいて、ガスが存在するか否かを表す情報を生成してよい。例えば、出力値が所定の閾値よりも大きい場合にガスが存在すると判定されるように、閾値が設定されている場合について説明する。この場合、閾値はあらかじめ例えば実験的に定められていてよい。出力値が閾値を超えていれば、生成部２０２は、ガスが存在することを表す情報を生成する。出力値が閾値を超えていなければ、生成部２０２は、ガスが存在しないことを表す情報を生成する。生成部２０２は、例えば図８に示すような、出力値の大きさとガスの吸着量との関係に基づいて、ガスの吸着量を表す情報を生成してもよい。生成部２０２は、生成した、ガスの検出結果を表す情報を出力部２０３に出力する。

出力部２０３は、生成部２０２によって生成された、ガスの検出結果を表す情報を出力する。出力部２０３は、例えば、ディスプレイであってもよい。この場合、生成部２０２は、ガスの検出結果を表す情報（例えば、ガスの有無、又は、ガスの吸着量を表す情報）を、出力部２０３に表示してよい。出力部２０３は、例えば、ガスの存在又は不存在を表す、例えばランプやブザーなどのインディケーターであってもよい。この場合、生成部２０２は、インディケーターがガスの検出の結果を示すように、インディケーターの状態を設定してよい。出力部２０３は、例えば、ガスの吸着量を示すメーターであってもよい。この場合、生成部２０２は、メーターの指針がガスの吸着量を表すように、メーターの状態を設定してよい。

次に、ガス検出装置１００Ａについて説明する。

図１４は、本実施形態のガス検出装置１００Ａの構成の例を表すブロック図である。

本実施形態のガス検出装置１００Ａは、第３の実施形態のガス検出装置１００の各要素に加えて、導入部１１１を備える。導入部１１１は、反射部１１２にガスを導入する。導入部１１１には、第１の実施形態及び第２の実施形態のアパーチャー１６と同様の、アパーチャー１６が形成されている。ガス検出部１０１Ａも、第１の実施形態のガス検出装置１、又は、第２の実施形態のガス検出装置１によって実現される。第１の実施形態又は第２の実施形態のガスチャンバー１１が、導入部１１１として動作する。ガス検出装置１００Ａの他の要素は、第３の実施形態のガス検出装置１００の、同じ名前と符号とが付与されている要素と同じである。

（動作）
次に、本実施形態の動作について説明する。まず、本実施形態のガス検出装置１００Ａの動作について説明する。

図１５は、本実施形態のガス検出装置１００Ａの基本的な動作の例を表すフローチャートである。本実施形態のガス検出装置１００Ａの動作は、第１の実施形態のガス検出装置１の動作と同じであってよい。本実施形態のガス検出装置１００Ａの動作は、第２の実施形態のガス検出装置１の動作と同じであってもよい。

図１５に示す例では、発光部１１３が、反射部１１２に光を照射する（ステップＳ１０１）。反射部１１２のプラズモン共鳴波長を透過するバンドパス部１１５が、反射部１１２によって反射された光のうち反射部１１２のプラズモン共鳴波長の光を透過させる（ステップＳ１０２）。バンドパス部１１５を透過した光である第１の反射光は、入射面（すなわち、「裏面」）から検出部１１４に入射する。検出部１１４の反射面（すなわち、「表面」の表面反射構造）が、その反射面において、バンドパス部１１５を透過した第１の反射光を反射する（ステップＳ１０３）。検出部１１４の入射面が、その入射面において、検出部１１４の反射層により反射した第２の反射光を反射する（ステップＳ１０４）。第２の反射光と検出部１１４の入射面により反射した第３の反射光は、検出部１１４の内部において干渉する。検出部１１４の受光層における干渉の結果として生じる光の強度が、検出部１１４の受光層によって信号に変換される。言い換えると、検出部１１４が、第２の反射光と、検出部１１４の入射面により反射した第３の反射光とを干渉させる（ステップＳ１０５）。そして、検出部１１４が、干渉した光の強度を測定する（ステップＳ１０６）。検出部１１４が、測定した強度を表す信号を、ガスの検出の結果として出力する（ステップＳ１０７）。

次に、本実施形態の検出装置２００の動作について説明する。

図１６は、本実施形態の検出装置２００の動作の例を表すフローチャートである。

図１６に示す例では、まず、ガス検出装置１００Ａがガスを検出する（ステップＳ２０１）。ステップＳ２０１における動作は、具体的には、図１５に示すガス検出装置１００Ａの動作であってよい。受信部２０１が、ガス検出装置１００Ａから、検出の結果を表す信号を受け取る（ステップＳ２０２）。生成部２０２は、受け取った信号に基づいて、検出の結果を表す情報を生成する（ステップＳ２０３）。生成部２０２は、生成した、検出の結果を表す情報を、出力部２０３に表示する（ステップＳ２０４）。

（他の構成）
本実施形態の検出装置２００は、専用の回路によって実現できる。専用の回路は、１つの回路によって実現されていてもよい。専用の回路は、互いに通信可能に接続された複数の回路によって実現されていてもよい。本実施形態の検出装置２００は、プログラムによって制御される１つのコンピュータによって実現されてもよい。本実施形態の検出装置２００は、プログラムによってそれぞれ制御され、互いに通信可能に接続された複数のコンピュータによって実現されてもよい。

図１７は、本実施形態の検出装置２００を実現することができる、コンピュータ１０００のハードウェア構成の一例を表す図である。図１７を参照すると、コンピュータ１０００は、プロセッサ１００１と、メモリ１００２と、記憶装置１００３と、Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ）インタフェース１００４とを含む。また、コンピュータ１０００は、記憶媒体１００５にアクセスすることができる。メモリ１００２と記憶装置１００３は、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ハードディスクなどの記憶装置である。記憶媒体１００５は、例えば、ＲＡＭ、ハードディスクなどの記憶装置、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、可搬記憶媒体である。記憶装置１００３が記憶媒体１００５であってもよい。プロセッサ１００１は、メモリ１００２と、記憶装置１００３に対して、データやプログラムの読み出しと書き込みを行うことができる。プロセッサ１００１は、Ｉ／Ｏインタフェース１００４を介して、例えば、ガス検出装置１００Ａにアクセスすることができる。プロセッサ１００１は、記憶媒体１００５にアクセスすることができる。記憶媒体１００５には、コンピュータ１０００を、検出装置２００として動作させるプログラムが格納されている。

プロセッサ１００１は、記憶媒体１００５に格納されている、コンピュータ１０００を検出装置２００として動作させるプログラムを、メモリ１００２にロードする。そして、プロセッサ１００１が、メモリ１００２にロードされたプログラムを実行することにより、コンピュータ１０００は、検出装置２００として動作する。

受信部２０１、生成部２０２、及び、出力部２０３は、例えば、プログラムを記憶する記憶媒体１００５からメモリ１００２にロードされたプログラムを実行するプロセッサ１００１により実現することができる。受信部２０１、生成部２０２、及び、出力部２０３の一部又は全部を、各部の機能を実現する専用の回路によって実現することもできる。

（効果）
本実施形態には、第１の実施形態の効果と同じ効果がある。その理由は、第１の実施形態の効果が生じる理由と同様である。

また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）
局在プラズモン共鳴を誘起する構造を備えた反射手段と、
前記反射手段に光を照射する発光手段と、
所定波長を含む所定範囲の波長の光を透過するバンドパス手段と、
前記バンドパス手段を透過した、前記反射手段による前記光の第１の反射光に基づく強度を測定し、当該強度に基づいて、前記反射手段の表面のガスを検出する検出手段と、
を備えるガス検出装置。

（付記２）
前記所定波長は、前記反射手段の前記表面に前記ガスが存在しない場合の、前記反射手段のプラズモン共鳴波長である
付記１に記載のガス検出装置。

（付記３）
前記検出手段は、前記第１の反射光が入射する入射面と、前記入射面からの光を反射する反射面との間に、光の強度を測定する受光層を備え、前記受光層は、前記第１の反射光が前記反射面において反射した第２の反射光と、前記第２の反射光が前記入射面において反射した第３の反射光と、が干渉した光の強度を測定する
付記１又は２に記載のガス検出装置。

（付記４）
前記入射面と前記反射面との間の厚さが、前記所定波長の光の、前記入射面と前記反射面との間の材質内における波長の１００倍以下である
付記３に記載のガス検出装置。

（付記５）
前記検出手段は、前記反射面に凹凸構造を備え、
前記凹凸構造の大きさと、前記所定波長の光の、前記入射面と前記反射面との間の材質内における波長と、の差が、所定の条件を満たす
付記３又は４に記載のガス検出装置。

（付記６）
前記反射手段に前記ガスを導入する導入手段
をさらに備える付記１乃至５のいずれか１項に記載のガス検出装置。

（付記７）
局在プラズモン共鳴を誘起する構造を備えた反射手段に光を照射する発光手段と、
所定波長を含む所定範囲の波長の光を透過するバンドパス手段を透過した、前記反射手段による前記光の第１の反射光に基づく強度を測定し、当該強度に基づいて、前記反射手段の表面のガスを検出する、
ガス検出方法。

（付記８）
前記所定波長は、前記反射手段の前記表面に前記ガスが存在しない場合の、前記反射手段のプラズモン共鳴波長である
付記７に記載のガス検出方法。

（付記９）
前記第１の反射光が入射する入射面と、前記入射面からの光を反射する反射面との間に、光の強度を測定する受光層を備え、前記受光層は、前記第１の反射光が前記反射面において反射した第２の反射光と、前記第２の反射光が前記入射面において反射した第３の反射光と、が干渉した光の強度を測定する
付記７又は８に記載のガス検出方法。

（付記１０）
前記入射面と前記反射面との間の厚さが、前記所定波長の光の、前記入射面と前記反射面との間の材質内における波長の１００倍以下である
付記９に記載のガス検出方法。

（付記１１）
前記反射面に凹凸構造を備え、
前記凹凸構造の大きさと、前記所定波長の光の、前記入射面と前記反射面との間の材質内における波長と、の差が、所定の条件を満たす
付記９又は１０に記載のガス検出方法。

（付記１２）
前記反射手段に前記ガスを導入する
付記７乃至１１のいずれか１項に記載のガス検出方法。

以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１１ ガスチャンバー
１２ 半導体チップ
１３ 光源
１４ 半導体光検出器
１５ バンドパスフィルター
１６ アパーチャー
１７ 励起光
１８ 反射光
２１ 受光層
２２ 半導体母材
２３ 金属電極
２４ アパーチャー
２５ 入射光
３１ 半導体母材および受光層
３２ 表面反射構造
４１ 反射光
４２ 透過光
４３ 再反射光
６１ スペクトル
６２ 波長依存性
６３ 分光感度
９１ 凹凸構造
１００ ガス検出装置
１００Ａ ガス検出装置
１０１ 反射光
１０２ 再反射光
２００ 検出装置
２０１ 受信部
２０２ 生成部
２０３ 出力部
１０００ コンピュータ
１００１ プロセッサ
１００２ メモリ
１００３ 記憶装置
１００４ Ｉ／Ｏインタフェース
１００５ 記憶媒体

Claims (10)

1. 局在プラズモン共鳴を誘起する構造を備えた反射手段と、
   前記反射手段に光を照射する発光手段と、
   所定波長を含む所定範囲の波長の光を透過するバンドパス手段と、
   前記バンドパス手段を透過した、前記反射手段による前記光の第１の反射光に基づく強度を測定し、当該強度に基づいて、前記反射手段の表面のガスを検出する検出手段と、
   を備え、
   前記反射手段は、当該反射手段に前記ガスを導入する導入手段の内側の、前記ガスが導入される領域に配置され、
   前記発光手段は、前記導入手段の外部から、前記導入手段に形成された、前記光を透過するアパーチャーを介して、前記反射手段に前記光を照射し、
   前記第１の反射光は、前記アパーチャーを介して前記バンドパス手段に到達した前記光の前記反射手段による反射光である
   ガス検出装置。
2. 前記所定波長は、前記反射手段の前記表面に前記ガスが存在しない場合の、前記反射手段のプラズモン共鳴波長である
   請求項１に記載のガス検出装置。
3. 前記検出手段は、前記第１の反射光が入射する入射面と、前記入射面からの光を反射する反射面との間に、光の強度を測定する受光層を備え、前記受光層は、前記第１の反射光が前記反射面において反射した第２の反射光と、前記第２の反射光が前記入射面において反射した第３の反射光と、が干渉した光の強度を測定する
   請求項１又は２に記載のガス検出装置。
4. 前記入射面と前記反射面との間の厚さが、前記所定波長の光の、前記入射面と前記反射面との間の材質内における波長の１００倍以下である
   請求項３に記載のガス検出装置。
5. 前記検出手段は、前記反射面に凹凸構造を備え、
   前記凹凸構造の大きさと、前記所定波長の光の、前記入射面と前記反射面との間の材質内における波長と、の差が、所定の条件を満たす
   請求項３又は４に記載のガス検出装置。
6. 前記反射手段に前記ガスを導入する前記導入手段
   をさらに備える請求項１乃至５のいずれか１項に記載のガス検出装置。
7. 反射手段にガスを導入する導入手段の内側の、前記ガスが導入される領域に配置された反射手段であって、局在プラズモン共鳴を誘起する構造を備えた前記反射手段に、前記導入手段の外部から、前記導入手段に形成された、光を透過するアパーチャーを介して、発光手段によって光を照射し、
   所定波長を含む所定範囲の波長の光を透過するバンドパス手段を透過した、前記反射手段による前記光の第１の反射光に基づく強度を測定し、当該強度に基づいて、前記反射手段の表面の前記ガスを検出し、
   前記第１の反射光は、前記アパーチャーを介して前記バンドパス手段に到達した前記光の前記反射手段による反射光である
   ガス検出方法。
8. 前記所定波長は、前記反射手段の前記表面に前記ガスが存在しない場合の、前記反射手段のプラズモン共鳴波長である
   請求項７に記載のガス検出方法。
9. 前記第１の反射光が入射する入射面と、前記入射面からの光を反射する反射面との間に、光の強度を測定する受光層を備え、前記受光層は、前記第１の反射光が前記反射面において反射した第２の反射光と、前記第２の反射光が前記入射面において反射した第３の反射光と、が干渉した光の強度を測定する
   請求項７又は８に記載のガス検出方法。
10. 前記入射面と前記反射面との間の厚さが、前記所定波長の光の、前記入射面と前記反射面との間の材質内における波長の１００倍以下である
    請求項９に記載のガス検出方法。

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