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オンデマンド出版(POD)
生体・環境計測へ向けた近赤外光センシング技術

コードNO 0236P
発 刊 1999年3月
編集委員
竹本 菊郎
住友電気工業(株)半導体事業部 技術開発部 主幹
関 壽
東京農工大学 工学部応用化学科 教授
牧内 正男
(株)生体光情報研究所 主任研究員
高橋 秀夫
浜松ホトニクス(株)固体事業部 第1製造部第11部門 部門長
価 格 POD(オンデマンド)価格 本体25,200円+税
体 裁 A4判並製横2段組 288頁
試 読 不可
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キャンセル・返品不可
■医療・食品・環境計測技術者必携■
21世紀を拓く非破壊・非接触計測技術の最先端
生体・環境物質の光特性に着目した画期的センシング技術と材料・デバイス技術を初めて集大成!

■ 主要構成

序説 光センサ時代の幕開け―台頭する応用市場と技術展望
第1部 近赤外センシングの特徴と優位性
第1章 近赤外域における吸収・散乱・発光現象
第2章 光センシングデバイスの要求性能
第3章 光素子技術・光センシング技術の現状
第2部 最近の光センサ材料技術の発展と将来展望
第1章 光センサ材料の種類と結晶成長技術
第2章 光素子化のためのエピタキシャル成長技術
第3章 光センサ材料の評価技術
第3部 注目の光素子技術と光センシング技術
第1章 光素子技術
第2章 光センシング技術
第4部 最新の生体・環境計測へのアプローチ
第1章 生体光センシングヘの応用
第2章 環境計測・安全システムヘの応用
第3章 その他期待される応用
【発刊にあたって】
近年のインターネット等に代表される情報共有化の展開の原動力は、コンピュータと光通信技術の発展に負うところが大であり、長距離電話やファックスなどの利用の拡大化、インターネットの大規模化を引き起こしている。
光ファイバ通信における情報媒体は近赤外光で、情報の伝送と制御における心臓部は外界からの信号を受けて作動するセンサである。 各種センサの中でも光センサは最も種類が多く、広範囲にわたる需要がある。 中でも赤外センサへのニーズは大きく、特に多くの特徴を持った近赤外センサへの期待は大きい。
近赤外は波長0.75〜3μm付近の電磁波で、人間の目では感知しにくい領域であり、動物・植物等の生体内においては比較的透過しやすい波長域である。
近赤外光分析における優位性は、(1)非破壊分析、(2)非接触分析、(3)水溶液での研究や分析、(4)光路長を自由に調節出来る等であり、この特性を利用した開発が進展している。
生体・医学分野では生体の光特性と病態との相関性確認により、新たな医用診断技術や検査技術の確立へと展開されている。 環境・工学の分野では、近赤外カメラ等の高感度化で環境測定等の精度が向上し、解析・究明を加速化することに大きく貢献している。
本書が、最新の生体・環境へ向けた近赤外センシング技術の情報を提供し、今後21世紀に向けた豊かで平和な地球社会を構築するための一助となれば幸いである。
編集委員会

■ 内容目次

序説 光センサ時代の幕開け―台頭する応用市場と技術展望<竹本 菊郎>
  1. 近赤外センシングの特徴と優位性
  2. 最近の光センサ材料技術の発展と将来展望
  3. 注目の光素子技術と光センシング技術
  4. 最新の生体・環境計測へのアプローチ

第1部 近赤外センシングの特徴と優位性

第1章 近赤外域における吸収・散乱・発光現象<尾崎 幸洋>
  1. 近赤外光の発見
  2. 近赤外域の特徴
  3. 近赤外光の吸収
  4. 非調和性
  5. 拡散反射法
  6. 近赤外域における散乱
  7. 近赤外域における発光
第2章 光センシングデバイスの要求性能<石原 正敏/高橋 秀夫>
  1. 近赤外領域の検出素子の種類
  2. 光起電力型検出素子の性能
  3. 外部光電効果(近赤外線光電子増倍管)
第3章 光素子技術・光センシング技術の現状<村上 忠良/高橋 秀夫>
  1. 近赤外検出素子の種類
  2. 光導電型検出素子
  3. 光起電力型検出素子
  4. 長波長用InGaAs素子
  5. InGaAsリニアイメージセンサ
  6. 近赤外光電子増倍管
  7. 近赤外検出器の課題

第2部 最近の光センサ材料技術の発展と将来展望

第1章 光センサ材料の種類と結晶成長技術

第1節 光センサ材料の結晶成長手法<関 壽/纐纈 明伯>

第2節 バルク結晶成長技術の現状と展開<藪原 良樹>
  1. 結晶成長方法
  2. 結晶の技術課題と開発動向
  3. 今後の動向

第2章 光素子化のためのエピタキシャル成長技術

第1節 エピタキシャル成長技術の種類と特徴<関 壽/纐纈 明伯>
  1. 気相エピタキシャル成長法の種類
  2. クロライドVPE
  3. ハイドライドVPE
  4. MOVPE
  5. MBE
第2節 クロライドVPE技術<岩崎 孝/三浦 祥紀/竹本 菊郎>
  1. クロライドVPE技術の特徴
  2. 成長装置と反応制御
  3. センサ用エピの種類と成長技術
  4. クロライト法の成長メカニズムと結晶品質について
第3節 MOVPE技術<松本 功>
  1. 出発原料の物性とその反応
  2. リアクター内部の流れと成長の関係
  3. 成長速度と組成制御
  4. ドーピング制御
第4節 MBE技術<高岸 成典>
  1. MBE法の原理と特徴
  2. MBE法における真空度の重要性
  3. MBE法の展開(ガスソースMBE)
  4. MBE法におけるその場観察技術
  5. MBE法による赤外材料の成長

第3章 光センサ材料の評価技術

第1節 受光材料の評価<岩崎 孝/三浦 祥紀/竹本 菊郎>
  1. 受光結晶材料の特徴
  2. 受光材料の評価技術
  3. 評価の実際
第2節 発光材料の評価<松本 坊>
  1. ダブルヘテロウエハによるパルス動作評価
  2. バルク材料評価
  3. 量子井戸評価

第3部 注目の光素子技術と光センシング技術

第1章 光素子技術

第1節 InGaAs/InP受光素子<牧内 正男>
  1. 概要
  2. 材料特性
  3. キャリア密度
  4. 動作原理
  5. 静電容量
  6. 量子効率
  7. 応答速度
  8. 暗電流特性
  9. 高温暗電流特性
  10. 低温暗電流特性
  11. ARコート膜
  12. 素子構造と実装
  13. その他のInGaAs/InP系受光素子
  14. Twin-pin-PD
第2節 大口径プレーナInP/InGaAs-PlN-PD<岩崎 孝>
  1. 設計
  2. 製作
  3. 特性
  4. 結晶品質とデバイス特性
第3節 InGaAs/InP系アバランシェフォトダイオード<牧田 紀久夫>
  1. アバランシェフォトダイオードの原理
  2. InGaAs/InP系アバランシェフォトダイオード
  3. 新しい原理に基づくアバランシェフォトダイオード
第4節 半導体近赤外受光素子(1)<牧野 健二/高橋 秀夫>
  1. リアルタイム読み出し方式によるアレイ
  2. アドレス方式による一次元イメージセンサ
  3. チャージアンプ方式によるイメージセンサ
  4. 近赤外二次元イメージセンサ
第5節 半導体近赤外受光素子(2)<和田 守夫>
  1. 素子特性と製作プロセス
  2. 製作プロセスと受光素子特性
  3. 多素子化・モジュール化技術
  4. 格子不整合GaInAsフォトダイオード
第6節 半導体近赤外発光素子<董 杰>
  1. 半導体レーザ材料
  2. 分布帰還型(DFB)レーザ
  3. 量子井戸レーザ
  4. 長波長単一モードレーザ特性

第2章 光センシング技術

第1節 半導体受光素子による光信号の検出<及川 陽一>
  1. 回路設計技術
  2. パッケージング技術
第2節 半導体発光素子による光信号の発生<石坂 哲男>
  1. 光信号について
  2. 発光ダイオード(LED)の直接変調
  3. 半導体レーザ(LD)の直接変調
  4. 外部変調方式
第3節 光ヘテロダイン検出法<陳 建培>
  1. 光ヘテロダイン検出法の原理
  2. 波面整合
  3. 検出感度
  4. 計測への応用
第4節 センサ用計測回路<本城 純>
  1. 入力回路
  2. A/D変換部
  3. データ処理部
  4. ノイズ対策

第4部 最新の生体・環境計測へのアプローチ

第1章 生体光センシングヘの応用

第1節 近赤外分光による生体計測の現状と課題<尾崎 幸洋>
  1. 近赤外分光法による生体計測の歴史
  2. 近赤外はなぜ生体計測に有利か
  3. 近赤外分光法による生体計測の現状
  4. 分光装置から見た近赤外計測の現状
第2節 脳機能の計測<小泉 英明/牧 敦/山下 優一>
  1. 脳の無侵襲光イメージング
  2. 脳神経システムと非侵襲脳機能計測
  3. 光トポグラフィの原理と装置
  4. 実際の高次脳機能計測
  5. 将来展望
第3節 近赤外光を用いた水分計測<渡 正博>
  1. 近赤外分光分析によるプロセス液中の微量水分測定
  2. 食品における水分測定について
第4節 果実・野菜等の非破壊選別<河野 澄夫>
  1. 近赤外分光法による成分の定量
  2. 青果物の内部成分の非破壊測定
  3. 柑橘類への応用研究の経緯
  4. 糖度選別機の実際
  5. 青果物の非破壊品質評価の今後の課題
第5節 近赤外分光分析による血夜中グルコース測定の現状と今後<戸谷 誠之/野田 光彦>
  1. 血糖値測定の無侵襲化の現状について
  2. 近赤外分析法による測定の経過と現状
  3. 血中グルコースの測定の実地例
  4. 今後への期待と問題点
第6節 一重項酸素由来の近赤外微弱光検出<柿沼 カツ子/牧内 正男>
  1. 一重項酸素検出の重要性
  2. 極微弱光検出装置の開発
第7節 近赤外レーザを用いた生体光画像計測<陳 建培>
  1. 時間領域測定法
  2. 光コヒーレンス領域測定法
  3. 周波数領域測定法
第8節 眼科用散乱反射光画像計測<杉山 雄一>
  1. 他技術の現状
  2. 装置技術
  3. 測定例

第2章 環境計測・安全システムヘの応用

第1節 APDを用いたフォトンカウンティング<斉藤 保典/野村 彰夫/田中 光喜>
  1. フォトンカウンティング法
  2. フォトンカウンティング用素子としてのAPD
  3. フォトンカウンティングの実際
第2節 環境計測への応用(1):近赤外レーザを用いた大気・環境の遠隔計測<陳 建培/斉藤 保典>
  1. ライダー遠隔計測技術
  2. 吸収型ライダーの動作原理
  3. 近赤・中間赤外域吸収型ライダーによる大気環境計測の実際
  4. コヒーレントライダー
第3節 環境計測への応用(2):温室効果ガスの計測<上原 喜代治>
  1. 測定原理
  2. 検出感度
  3. 応用例
  4. 同位対比測定
第4節 環境計測への応用(3):都市ガス漏洩検知器<田井 秀男>
  1. ガス漏洩検査作業
  2. レーザによる遠隔メタン検知器の提案
  3. 車載式高速メタン検知器の実用例
  4. 遠隔メタン検知器用の半導体レーザ
第5節 製造環境の安全システム<増崎 宏>
  1. 近赤外領域における各種ガスの吸収スペクトル
  2. レーザ分光装置の概要
  3. 計測応用例

第3章 その他期待される応用

第1節 燃焼計測への応用<成瀬 一郎>
  1. 燃焼計測、とりわけ温度計測への適用可能性
  2. 各種温度計測法の概要
  3. 高音場における気体温度の光学的測定
  4. 高音場における固体温度の光学的測定
第2節 石油資源探査への応用<西田 克彦>
  1. 近赤外吸収分光法による油層流体分析
  2. 蛍光測定法による油微検出
  3. 反射スペクトルによる鉱物分析
  4. 衛星による赤外線探査

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■ 執筆者一覧(執筆順・敬称略、肩書等は発刊時のものです)
■ 編集委員
竹本 菊郎
住友電気工業(株)半導体事業部技術開発部 主幹
関 壽
東京農工大学工学部応用化学科教授
牧内 正男
(株)生体光情報研究所 主任研究員
高橋 秀夫
浜松ホトニクス(株)固体事業部第1製造部第11部門 部門長
 
■ 執筆者(執筆順)
GregoryH.Olsen
President, Sensors Unlimited, Inc.
竹本 菊郎
住友電気工業(株)半導体事業部技術開発部 主幹
尾崎 幸洋
関西学院大学 理学部 教授
石原 正敏
浜松ホトニクス(株)固体事業部 第1製造部 第11部門
村上 忠良
浜松ホトニクス(株)固体事業部 第1製造部 第11部門
高橋 秀夫
浜松ホトニクス(株)固体事業部 第1製造部 第11部門 部門長
関 壽
東京農工大学 工学部応用化学科 教授
纐纈 明伯
東京農工大学 工学部応用化学科 助教授
藪原 良樹
住友電気工業(株)半導体事業部製造部 第1半導体工場長
岩崎 孝
住友電気工業(株)半導体事業部 技術開発部 主席
三浦 祥紀
住友電気工業(株)半導体事業部 技術開発部 主席
松本 功
日本酸素(株)つくば研究所 主幹研究員
高岸 成典
住友電気工業(株)基盤技術研究所 主幹
牧内 正男
(株)生体光情報研究所 主任研究員
牧田 紀久夫
日本電気(株)光・超高周波デバイス研究所光デバイス研究部 主任研究員
牧野 健二
浜松ホトニクス(株)固体事業部第1製造部 開発グループ
和田 守夫
横河電機(株)中央研究所 光デバイス研究室長
董 杰
日本酸素(株)つくば研究所真空・半導体研究室
及川 陽一
富士通北海道デジタルテクノロジ(株)第2技術部 第2プロジェクト課
石坂 哲男
富士通(株)基幹通信事業本部 光開発推進部 第3光開発部
陳 建培
(株)生体光情報研究所 主任研究員/山形大学大学院 客員教授
本城 純
(株)アドバンテスト 計測器事業本部 技術部長
小泉 英明
(株)日立製作所 中央研究所 参事・主管研究員/東京大学大学院 総合文化客員教授
牧 敦
(株)日立製作所 中央研究所
山下 優一
(株)日立製作所 中央研究所
渡 正博
横河電機(株)環境機器事業部技術部 NIRアプリ開発Gr長
河野 澄夫
農林水産省 食品総合研究所 分析評価部 非破壊評価研究室長
戸谷 誠之
国立健康・栄養研究所 母子健康・栄養部長
野田 光彦
東京大学医学部附属病院 糖尿病・代謝内科
柿沼 カツ子
(株)生体光情報研究所 主幹研究員
杉山 雄一
(株)生体光情報研究所 第2研究室 主任研究員
斉藤 保典
信州大学 工学部情報工学科 助教授
野村 彰夫
信州大学 工学部情報工学科 教授
田中 光喜
日置電機(株)技術部 第5研究室長
上原 喜代治
慶應義塾大学 理工学部物理学科 教授
田井 秀男
東京ガス(株)基礎技術研究所 主席研究員
増崎 宏
日本酸素(株)つくば研究所 真空・半導体研究室
成瀬 一郎
豊橋技術科学大学 工学部エコロジー工学系 助教授
西田 克彦
京都セミコンダクター(株)常務取締役 開発本部長

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