JPS62272153A - 開放型セルを有する光音響測定装置 - Google Patents
開放型セルを有する光音響測定装置Info
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- JPS62272153A JPS62272153A JP61113633A JP11363386A JPS62272153A JP S62272153 A JPS62272153 A JP S62272153A JP 61113633 A JP61113633 A JP 61113633A JP 11363386 A JP11363386 A JP 11363386A JP S62272153 A JPS62272153 A JP S62272153A
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- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 abstract description 5
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
３発明の詳細な説明
〔産業上の利用分野〕
本発明は被測定物質の吸光特性を測定する非破壊表面分
析法において、測定セルを直接被測定試料に接触させ、
試料を切りだすなどの試料調製を必要としないで、物質
表面の吸光情報を測定できる開放型のセルを有する光音
響分析装置に関するものである。
析法において、測定セルを直接被測定試料に接触させ、
試料を切りだすなどの試料調製を必要としないで、物質
表面の吸光情報を測定できる開放型のセルを有する光音
響分析装置に関するものである。
物質表面あるいは薄膜の吸光分析法においては被測定試
料に光を照射し、その反射光あるいは透過光を測定する
方法が一般に採用されている。これらの手法においては
、半透明試料、不透明試料表面に凸凹がある試料など照
射光が散乱され易い試料の場合、吸光だけでなく散乱光
によっても照射光は減少するため、正確に吸光されたエ
ネルギーを測定することは困難である。
料に光を照射し、その反射光あるいは透過光を測定する
方法が一般に採用されている。これらの手法においては
、半透明試料、不透明試料表面に凸凹がある試料など照
射光が散乱され易い試料の場合、吸光だけでなく散乱光
によっても照射光は減少するため、正確に吸光されたエ
ネルギーを測定することは困難である。
一方、光音響分光法は吸光したエネルギーを光の形でな
く、発生した熱に起因して生じる圧力波（音波）で測定
するため、散乱光の影響を受けず半透明試料、不透明試
料など散乱光の生じ易い試料の測定には効果的である。
く、発生した熱に起因して生じる圧力波（音波）で測定
するため、散乱光の影響を受けず半透明試料、不透明試
料など散乱光の生じ易い試料の測定には効果的である。
また、信号強度が光源強度に比例するため、光源強度を
上昇させることにより吸光量の少ない物質の測定にも適
している。
上昇させることにより吸光量の少ない物質の測定にも適
している。
しかし、通常の光音響分光法においては、比較的小さい
密閉型のセルに試料を設置し測定するため、試料をセル
内に設置できるよう切断などの処理が必要であり、生体
系などの破壊できない試料においては応用が困難である
。この密閉型音響測定セルの欠点を克服するために、セ
ルの前方を開放面とし、その開放面を被測定試料に押着
し、セルの気密系を構成する開放型セルを用いる光音響
分光法及び装置が報告されるようＫなったが、密閉型光
音響セルに比較すると雑音成分が大きく感度が低いのが
欠点である。
密閉型のセルに試料を設置し測定するため、試料をセル
内に設置できるよう切断などの処理が必要であり、生体
系などの破壊できない試料においては応用が困難である
。この密閉型音響測定セルの欠点を克服するために、セ
ルの前方を開放面とし、その開放面を被測定試料に押着
し、セルの気密系を構成する開放型セルを用いる光音響
分光法及び装置が報告されるようＫなったが、密閉型光
音響セルに比較すると雑音成分が大きく感度が低いのが
欠点である。
これらのうち、例えば、この雑音成分の影響を減少させ
るために１光を照射できる測定セルと光を照射せず雑音
成分のみを測定できる参照セルの２つの光音響セルを使
用し、その双方の信号の差を差動マイクロホンで測定す
る方法（Ｐ、 Ｐｏｕｌｅｔ。
るために１光を照射できる測定セルと光を照射せず雑音
成分のみを測定できる参照セルの２つの光音響セルを使
用し、その双方の信号の差を差動マイクロホンで測定す
る方法（Ｐ、 Ｐｏｕｌｅｔ。
Ｊ、Ｏｈａｍｂｒｏｎ、Ｊ、Ｐｈｏｔｏａａｏｕｓｔｉ
ｃｓ １ ５２９−３４６（１９８３））が提案され
たが、測定セルで検出する光音響信号自身の強度は共鳴
周波数で測定されていなく、信号が極大でないため弱く
、かつ差動マイクロホンによる試料側および参照側セル
の位相が異なるため、雑音消去法が完全でなく感度が向
上していない。
ｃｓ １ ５２９−３４６（１９８３））が提案され
たが、測定セルで検出する光音響信号自身の強度は共鳴
周波数で測定されていなく、信号が極大でないため弱く
、かつ差動マイクロホンによる試料側および参照側セル
の位相が異なるため、雑音消去法が完全でなく感度が向
上していない。
さらに、測定セルによって検出される光音響信号の強度
を向上させるために、照射光の変調周波数とセルの共鳴
周波数を一致させた共鳴型の測定側光音響セルと参照側
セルを使用し、差動マイクロホンで雑音除去後測定する
方法（Ａ、Ｎｉｃａｌａｕｇ。
を向上させるために、照射光の変調周波数とセルの共鳴
周波数を一致させた共鳴型の測定側光音響セルと参照側
セルを使用し、差動マイクロホンで雑音除去後測定する
方法（Ａ、Ｎｉｃａｌａｕｇ。
Ｋ、 Ｇｉｅｓ＋ｅ、に、 ＫＱｌｍｓｌ Ｐ Ａ
Ｓ国際会議１９８５年）も報告され【いるが、測定側セ
ルと参照側セルの信号の差動がそれぞれ周波数および位
相において異なるため完全でなく良好な感度が得られて
いない。
Ｓ国際会議１９８５年）も報告され【いるが、測定側セ
ルと参照側セルの信号の差動がそれぞれ周波数および位
相において異なるため完全でなく良好な感度が得られて
いない。
また、これらのセルにおいては被測定試料の広い面積に
光を照射しているため局所の分析が不可能であり、光の
エネルギー密度も小さい。
光を照射しているため局所の分析が不可能であり、光の
エネルギー密度も小さい。
したがって、より高感度の装置が望まれている。
本発明の目的は開放型の光音響セルを有する表面光音響
分光測定法において、より高感度の、かつ、局所分析も
可能な測定装置を提供するものである。
分光測定法において、より高感度の、かつ、局所分析も
可能な測定装置を提供するものである。
本発明は、セル特有の共鳴周波数を測定しているため、
その信号は極大と大きく、かつ、いずれか一方の気密保
持部の容量を微少に変化させることにより、試料側セル
と参照側セルとから発生する信号の共鳴周波数１位相を
一致させた後、両セルの信号の差を測定する装置であり
、しかも、前記信号の取り出しは、口、フィンアンプに
より共鳴周波数のみを取り出し、七〇差動を取っている
ので、目的の光音響のみの測定を行うものである。
その信号は極大と大きく、かつ、いずれか一方の気密保
持部の容量を微少に変化させることにより、試料側セル
と参照側セルとから発生する信号の共鳴周波数１位相を
一致させた後、両セルの信号の差を測定する装置であり
、しかも、前記信号の取り出しは、口、フィンアンプに
より共鳴周波数のみを取り出し、七〇差動を取っている
ので、目的の光音響のみの測定を行うものである。
以下、本発明を図面により詳細に説明する。
第１図は本発明の一実施態様を示す開放型光音響セルの
断面図、第２図は同様光音響測定装置の構成図を示して
いる。測定側光音響セル（１１及び参照側セル（２）に
より構成される開放型光音響セルは試料接触用ゴム０
１Ｊング（３）で試料表面に押着され、測定側気密保持
部（４）及び参照側気密保持部（５）を構成する。測定
側光音響セル（１１には光ファイバー（６）にてキセノ
ンランプ光またはレーザー光の変調光が導入され、試料
面を局所的に照射できる。
断面図、第２図は同様光音響測定装置の構成図を示して
いる。測定側光音響セル（１１及び参照側セル（２）に
より構成される開放型光音響セルは試料接触用ゴム０
１Ｊング（３）で試料表面に押着され、測定側気密保持
部（４）及び参照側気密保持部（５）を構成する。測定
側光音響セル（１１には光ファイバー（６）にてキセノ
ンランプ光またはレーザー光の変調光が導入され、試料
面を局所的に照射できる。
試料内で発生した光音響及び雑音は測定側気密保持部（
４）及び参照側気密保持部（５）で気体の疎密波に変換
され、それぞれの気密保持部（旬および（５）の他面に
装着した測定側マイクロホン（７）及び参照側マ密保持
部（５）の容積を調節することができる。この容積を変
化させることによりセルの共鳴（へＡ／Ａホルツ共鳴）
周波数を調節するが第１図のセルでは容積が１０μを変
化すると共鳴周波数は３Ｈ２変化するため微少に調節で
きるネジ切りが必要である。参照側マイクロホン（８）
の位置をこのネジ切りされたブロック（９）の移動で調
節し、参照側セル（２）の共鳴周波数９位相を測定側の
共鳴周波数と一致させる。
４）及び参照側気密保持部（５）で気体の疎密波に変換
され、それぞれの気密保持部（旬および（５）の他面に
装着した測定側マイクロホン（７）及び参照側マ密保持
部（５）の容積を調節することができる。この容積を変
化させることによりセルの共鳴（へＡ／Ａホルツ共鳴）
周波数を調節するが第１図のセルでは容積が１０μを変
化すると共鳴周波数は３Ｈ２変化するため微少に調節で
きるネジ切りが必要である。参照側マイクロホン（８）
の位置をこのネジ切りされたブロック（９）の移動で調
節し、参照側セル（２）の共鳴周波数９位相を測定側の
共鳴周波数と一致させる。
本発明を構成する光音響セルは、参照側セル（２）と測
定側光音響セル（１）の共鳴周波数１位相を一致させる
よう調節できる構造である限りその形状。
定側光音響セル（１）の共鳴周波数１位相を一致させる
よう調節できる構造である限りその形状。
大きさ、長さ等何ら制限されるものではない。
測定側マイクロホン（７）及び参照側マイクロホン（８
）で受音された信号はプレアンプαＬ（ＩＩで増巾され
、その差信号を、照射光の変調周波数と信号発生器Ｑ１
で発生した同じ周波数成分のみ口、フィンアンプ（２）
で取りだし、記録計（ロ）で記録する。
）で受音された信号はプレアンプαＬ（ＩＩで増巾され
、その差信号を、照射光の変調周波数と信号発生器Ｑ１
で発生した同じ周波数成分のみ口、フィンアンプ（２）
で取りだし、記録計（ロ）で記録する。
照射光α力はアルゴンイオンレーザ−α◆を光源とし、
ＡＯ変調器（２）で光音響セルの共鳴周波数と一致した
周波数に変調し、光ファイバー（６）で測定側光音響セ
ル（１）に導いている。光源としてはキセノンランプや
連続発振レーザーが使用できる。
ＡＯ変調器（２）で光音響セルの共鳴周波数と一致した
周波数に変調し、光ファイバー（６）で測定側光音響セ
ル（１）に導いている。光源としてはキセノンランプや
連続発振レーザーが使用できる。
以上の説明のように本装置は光音響セルを構成する測定
側光音響セルと参照側セルの共鳴周波数及び位相を一致
させることができるためその差信号を取ることにより雑
音成分を高度に除去でき、高感度な開放型光音響測定装
置を得ることができる。共鳴周波数としてヘルムホルツ
基準周波数（第１図の光音響セルでは１．６５ ＫＨｚ
）を使用した場合、従来の手法（Ａ、 Ｎ１ｃｏｌａｕ
ａ、 ｐｃ、 ｏｉｅｓｅ。
側光音響セルと参照側セルの共鳴周波数及び位相を一致
させることができるためその差信号を取ることにより雑
音成分を高度に除去でき、高感度な開放型光音響測定装
置を得ることができる。共鳴周波数としてヘルムホルツ
基準周波数（第１図の光音響セルでは１．６５ ＫＨｚ
）を使用した場合、従来の手法（Ａ、 Ｎ１ｃｏｌａｕ
ａ、 ｐｃ、 ｏｉｅｓｅ。
に、Ｋｉ５１ｍｅｌ ＰＡＳ国際会議 １９８５年）に
比較し４倍感度が向上する。さらに、共鳴周波数として
ヘルムホルツの基準周波数の２倍周波数を使用すると従
来の手法の８倍感度が向上する。また、光ファイバーに
より光を照射することにより、より小さな点で照射でき
るため、局所を分析することができ、走査することＫよ
り光音響像を得ることができろ顕著な効果を奏するもの
である。
比較し４倍感度が向上する。さらに、共鳴周波数として
ヘルムホルツの基準周波数の２倍周波数を使用すると従
来の手法の８倍感度が向上する。また、光ファイバーに
より光を照射することにより、より小さな点で照射でき
るため、局所を分析することができ、走査することＫよ
り光音響像を得ることができろ顕著な効果を奏するもの
である。
第１図は本発明の一実施態様を示す開放型光音響セルの
断面図、第２図は同様光音響測定装置の構成図を示して
いる。 １、 測定側光音響セル ２、参照側セル 五 試料接触用ゴム０−リング ４、測定側気密保持部 ｉ 参照側気密保持部 ＆ 光ファイバー ２測定側マイクロホン ａ参照側マイクロホン ９ネジ切りされたブロック ＩＱ、１１ ブレアンプ １２、ロックインアンプ １五記録計 １４、アルゴンイオンレーザ− １５、Ａｏ変調器 １６−信号発生器 １ｚ 光線 特許出願人 東洋曹達工業株式会社 λ））ツ 手続補正書 昭和６１年７月３０日
断面図、第２図は同様光音響測定装置の構成図を示して
いる。 １、 測定側光音響セル ２、参照側セル 五 試料接触用ゴム０−リング ４、測定側気密保持部 ｉ 参照側気密保持部 ＆ 光ファイバー ２測定側マイクロホン ａ参照側マイクロホン ９ネジ切りされたブロック ＩＱ、１１ ブレアンプ １２、ロックインアンプ １五記録計 １４、アルゴンイオンレーザ− １５、Ａｏ変調器 １６−信号発生器 １ｚ 光線 特許出願人 東洋曹達工業株式会社 λ））ツ 手続補正書 昭和６１年７月３０日
Claims (1)
- 空洞の一方の面は開放面であり、その開放面と試料表面
との押着によって内部気体の気密保持部を構成すると共
に他面の内部にマイクロホンを装着し、かつ、照射光を
試料面に照射できる試料側セルと前記試料側セルと同構
造であって、照射光を照射しない参照側セルの２つのセ
ルで構成される光音響測定用セルにおいて、いずれか一
方のマイクロホンがネジ切りされたブロックにより装着
されてなる開放型セルを有する光音響測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61113633A JPH0690181B2 (ja) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | 開放型セルを有する光音響測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61113633A JPH0690181B2 (ja) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | 開放型セルを有する光音響測定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62272153A true JPS62272153A (ja) | 1987-11-26 |
| JPH0690181B2 JPH0690181B2 (ja) | 1994-11-14 |
Family
ID=14617179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61113633A Expired - Lifetime JPH0690181B2 (ja) | 1986-05-20 | 1986-05-20 | 開放型セルを有する光音響測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0690181B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005030151B3 (de) * | 2005-06-28 | 2006-11-02 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Photoakustischer Freifelddetektor |
| CN113729634A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-03 | 上海市皮肤病医院 | 一种皮肤光声图像的处理方法 |
| CN115615928A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-01-17 | 之江实验室 | 光声光谱相位锁定方法、装置和系统 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102021117510A1 (de) | 2021-07-07 | 2023-01-12 | FR Vermögensverwaltung GbR Vertretungsberechtigte Gesellschafter: Franziska Michl, Kirchsteig 44, 95679 Waldershof /Raimund Hoffmann, Beethovenstraße 20, 95632 Wunsiedel | Analysevorrichtung und Verfahren zur Bestimmung eines Schwingungsmusters einer Substanz |
-
1986
- 1986-05-20 JP JP61113633A patent/JPH0690181B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102005030151B3 (de) * | 2005-06-28 | 2006-11-02 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Photoakustischer Freifelddetektor |
| CN113729634A (zh) * | 2021-09-22 | 2021-12-03 | 上海市皮肤病医院 | 一种皮肤光声图像的处理方法 |
| CN113729634B (zh) * | 2021-09-22 | 2024-04-12 | 上海市皮肤病医院 | 一种皮肤光声图像的处理方法 |
| CN115615928A (zh) * | 2022-11-17 | 2023-01-17 | 之江实验室 | 光声光谱相位锁定方法、装置和系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0690181B2 (ja) | 1994-11-14 |
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