JP2809361B2 - 光音響信号測定用開放型セル - Google Patents
光音響信号測定用開放型セルInfo
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- JP2809361B2 JP2809361B2 JP4008399A JP839992A JP2809361B2 JP 2809361 B2 JP2809361 B2 JP 2809361B2 JP 4008399 A JP4008399 A JP 4008399A JP 839992 A JP839992 A JP 839992A JP 2809361 B2 JP2809361 B2 JP 2809361B2
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- Japan
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- pipe
- measured
- lens
- microphone
- photoacoustic signal
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- Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、光音響効果を利用した
非接触の膜厚測定及び物性測定に使用する光音響信号測
定用開放型セルに関する。
非接触の膜厚測定及び物性測定に使用する光音響信号測
定用開放型セルに関する。
【０００２】
【従来の技術】光音響効果を利用し発生する音波の波形
等を検出して行う膜厚測定及び物性測定において、密閉
形セルが従来から使用されてきた。従来の密閉型セルを
図３により説明する。
等を検出して行う膜厚測定及び物性測定において、密閉
形セルが従来から使用されてきた。従来の密閉型セルを
図３により説明する。
【０００３】図３において、レーザ２０１から出た光は
チョッパー２０２により変調され、レンズ２０４で集光
されて石英ガラス２０５を透過し、試料室内の試料２０
６に入射する。試料２０６が発生した音波は、セル２０
７の内部の試料室とマイクロフォン室を連結する通路を
伝わって、マイクロフォン室に設けられたマイクロフォ
ン２０８で検出され、プリアンプ２０９とロックインア
ンプ２１０により増幅され、パーソナルコンピュータ２
１１で処理される。
チョッパー２０２により変調され、レンズ２０４で集光
されて石英ガラス２０５を透過し、試料室内の試料２０
６に入射する。試料２０６が発生した音波は、セル２０
７の内部の試料室とマイクロフォン室を連結する通路を
伝わって、マイクロフォン室に設けられたマイクロフォ
ン２０８で検出され、プリアンプ２０９とロックインア
ンプ２１０により増幅され、パーソナルコンピュータ２
１１で処理される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来の装置において
は、試料をセル内に密閉しているため、測定対象は大幅
に制限されていた。この制約は、測定対象物の大きさを
限定するだけでなく、オンライン測定を不可能とする場
合があった。
は、試料をセル内に密閉しているため、測定対象は大幅
に制限されていた。この制約は、測定対象物の大きさを
限定するだけでなく、オンライン測定を不可能とする場
合があった。
【０００５】本発明は上記の課題を解決しようとするも
のである。
のである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】（１）本発明の光音響信
号測定用開放型セルは、一端にマイクロフォンが設けら
れ開放端の他端が被測定物の測定対象面の近傍に設置さ
れるパイプ、および同パイプの側壁に設けられ同パイプ
の気柱振動数と同一周波数でチョップされレンズにより
集光されて上記被測定物に音波を発生させる光を透過す
る透明窓を備えたことを特徴としている。
号測定用開放型セルは、一端にマイクロフォンが設けら
れ開放端の他端が被測定物の測定対象面の近傍に設置さ
れるパイプ、および同パイプの側壁に設けられ同パイプ
の気柱振動数と同一周波数でチョップされレンズにより
集光されて上記被測定物に音波を発生させる光を透過す
る透明窓を備えたことを特徴としている。
【０００７】（２）本発明の光音響信号測定用開放型セ
ルは、一端にマイクロフォンが設けられ内面が鏡面加工
され開放端の他端が被測定物の測定対象面の近傍に設置
されるパイプ、および同パイプの外側より内部に他端が
挿入され上記バイプの気柱振動数でチョップされレンズ
により集光された光を一端に入射する光ファイバを備え
たことを特徴としている。
ルは、一端にマイクロフォンが設けられ内面が鏡面加工
され開放端の他端が被測定物の測定対象面の近傍に設置
されるパイプ、および同パイプの外側より内部に他端が
挿入され上記バイプの気柱振動数でチョップされレンズ
により集光された光を一端に入射する光ファイバを備え
たことを特徴としている。
【０００８】
【作用】上記発明（１）において、パイプの気柱振動数
と同一周波数でチョップされレンズにより集光された光
は、透明窓を透過し、被測定物の測定対象面に入射して
測定対象面より音波を発生させる。
と同一周波数でチョップされレンズにより集光された光
は、透明窓を透過し、被測定物の測定対象面に入射して
測定対象面より音波を発生させる。
【０００９】上記測定対象面が発生する音波は、パイプ
の気柱振動の固有振動数と同一周波数であるため、パイ
プ内で共鳴し、マイクロフォンにより感度よく検出さ
れ、被測定物が精度よく測定される。
の気柱振動の固有振動数と同一周波数であるため、パイ
プ内で共鳴し、マイクロフォンにより感度よく検出さ
れ、被測定物が精度よく測定される。
【００１０】上記により、パイプの開放端を被測定物の
測定対象面の近傍に設置し、接触させずに測定対象面が
発生する音波を検出できるものとしたため、大きな被測
定物についても膜厚等の測定が可能となり、また、パイ
プの共鳴効果を利用するものとしたため、音波の検出感
度の向上が可能となり、測定精度の向上が可能となる。
測定対象面の近傍に設置し、接触させずに測定対象面が
発生する音波を検出できるものとしたため、大きな被測
定物についても膜厚等の測定が可能となり、また、パイ
プの共鳴効果を利用するものとしたため、音波の検出感
度の向上が可能となり、測定精度の向上が可能となる。
【００１１】上記発明（２）において、パイプの気柱振
動数と同一周波数でチョップされレンズにより集光され
た光は、光ファイバの一端より入射され、他端よりパイ
プ内に放射される。
動数と同一周波数でチョップされレンズにより集光され
た光は、光ファイバの一端より入射され、他端よりパイ
プ内に放射される。
【００１２】上記パイプの内面は鏡面加工が施されてい
るため、パイプ内に入射した光は多重反射して測定対象
面に入射し、測定対象面はパイプの気柱振動数と同一周
波数の音波を発生し、音波はパイプ内で共鳴し、マイク
ロフォンにより感度よく検出され、被測定物が精度よく
測定される。
るため、パイプ内に入射した光は多重反射して測定対象
面に入射し、測定対象面はパイプの気柱振動数と同一周
波数の音波を発生し、音波はパイプ内で共鳴し、マイク
ロフォンにより感度よく検出され、被測定物が精度よく
測定される。
【００１３】本発明（２）においては、光が光ファイバ
によりパイプ内に導入されるため、上記発明（１）にお
いて必要な光軸調整が不要となり、また、パイプ内面に
鏡面加工が施されているため、光はパイプ内面で反射し
効率よく測定対象面に達し、測定対象面で発生した音波
も反射して効率よく検出され、発明（１）に比して被測
定物の測定精度が一層向上する。
によりパイプ内に導入されるため、上記発明（１）にお
いて必要な光軸調整が不要となり、また、パイプ内面に
鏡面加工が施されているため、光はパイプ内面で反射し
効率よく測定対象面に達し、測定対象面で発生した音波
も反射して効率よく検出され、発明（１）に比して被測
定物の測定精度が一層向上する。
【００１４】
【実施例】本発明の第１実施例を図１に示す。図１に示
す本実施例は、チョッパードライバー１１により駆動さ
れるチョッパー２とレンズ３を介してレーザ光を照射す
るＡｒイオンレーザ１、他端の側部に上記レーザ光を透
過する石英窓５が設けられた金属パイプ４、同金属パイ
プ４の一端に先端が挿入されたマイクロフォン７、およ
び同マイクロフォン７がプリアンプ８とロックインアン
プ９を介して接続されたパーソナルコンピュータ１０を
備えている。
す本実施例は、チョッパードライバー１１により駆動さ
れるチョッパー２とレンズ３を介してレーザ光を照射す
るＡｒイオンレーザ１、他端の側部に上記レーザ光を透
過する石英窓５が設けられた金属パイプ４、同金属パイ
プ４の一端に先端が挿入されたマイクロフォン７、およ
び同マイクロフォン７がプリアンプ８とロックインアン
プ９を介して接続されたパーソナルコンピュータ１０を
備えている。
【００１５】上記において、Ａｒイオンレーザ１から出
力されたレーザ光は、チョッパー２により周波数ｆで変
調され、レンズ３により集光された後、金属パイプ４の
他端のレーザ入射用石英窓５を経て、測定対象面６に入
射する。
力されたレーザ光は、チョッパー２により周波数ｆで変
調され、レンズ３により集光された後、金属パイプ４の
他端のレーザ入射用石英窓５を経て、測定対象面６に入
射する。
【００１６】レーザのチョッピング周波数ｆは、金属パ
イプ４の気柱振動の固有振動数ｆo に一致させてあるた
め、測定対象面６で発生した音は共鳴し、マイクロフォ
ン７により、感度よく検出される。この信号は、さらに
プリアンプ８により増幅された後、ロックインアンプ９
により測定され、パーソナルコンピュータ１０により処
理される。
イプ４の気柱振動の固有振動数ｆo に一致させてあるた
め、測定対象面６で発生した音は共鳴し、マイクロフォ
ン７により、感度よく検出される。この信号は、さらに
プリアンプ８により増幅された後、ロックインアンプ９
により測定され、パーソナルコンピュータ１０により処
理される。
【００１７】なお、上記気柱振動の固有振動数ｆo は、
パイプの長さをＬ、音速をＣ、ｊ＝１，２，３，…，ｎ
とすると、次式で示される。
パイプの長さをＬ、音速をＣ、ｊ＝１，２，３，…，ｎ
とすると、次式で示される。
【００１８】ｆo ＝ｊＣ／４Ｌ 上記により、一端にマイクロフォンが設けられた金属パ
イプの他端を試料に近付け、試料と接触させずに試料が
発生する音波を検出できるものとしたため、大きな試料
についても膜厚等の測定が可能となり、また、金属パイ
プの共鳴効果を利用するものとしたため、音波の検出感
度の向上が可能となり、測定精度の向上が可能となっ
た。
イプの他端を試料に近付け、試料と接触させずに試料が
発生する音波を検出できるものとしたため、大きな試料
についても膜厚等の測定が可能となり、また、金属パイ
プの共鳴効果を利用するものとしたため、音波の検出感
度の向上が可能となり、測定精度の向上が可能となっ
た。
【００１９】本発明の第２実施例を図２により説明す
る。図２に示す本実施例は、上記第１実施例における金
属パイプ４の内面に鏡面加工を施し、上記金属パイプ４
の外側上部から斜めに内部に向けて他端１２ｂが差し込
まれた光ファイバ１２を設け、同光ファイバ１２の一端
１２ａにチョッパー２及びレンズ３を介してＡｒイオン
レーザ１より放射されたレーザ光を照射するものであ
る。
る。図２に示す本実施例は、上記第１実施例における金
属パイプ４の内面に鏡面加工を施し、上記金属パイプ４
の外側上部から斜めに内部に向けて他端１２ｂが差し込
まれた光ファイバ１２を設け、同光ファイバ１２の一端
１２ａにチョッパー２及びレンズ３を介してＡｒイオン
レーザ１より放射されたレーザ光を照射するものであ
る。
【００２０】本実施例においては、Ａｒイオンレーザ１
より放射されたレーザ光は、光ファイバ１２の一端１２
ａで焦点を結び、光ファイバ１２を経て他端１２ｂより
金属パイプ４内に照射されるため、第１実施例のように
試料の測定対象面６の位置に合せてレンズ３の光軸調整
を行う必要がない。
より放射されたレーザ光は、光ファイバ１２の一端１２
ａで焦点を結び、光ファイバ１２を経て他端１２ｂより
金属パイプ４内に照射されるため、第１実施例のように
試料の測定対象面６の位置に合せてレンズ３の光軸調整
を行う必要がない。
【００２１】また、金属パイプ４の内面は鏡面加工が施
されているため、レーザ光は金属パイプ４内面を多重反
射して効率よく測定対象面６に達するばかりでなく、測
定対象面６で発生した音波も効率よく反射してマイクロ
フォン７に導かれるため、第１実施例に比べて更に発生
した音波の検出感度が向上する。
されているため、レーザ光は金属パイプ４内面を多重反
射して効率よく測定対象面６に達するばかりでなく、測
定対象面６で発生した音波も効率よく反射してマイクロ
フォン７に導かれるため、第１実施例に比べて更に発生
した音波の検出感度が向上する。
【００２２】
【発明の効果】本発明（１）の光音響信号測定用開放型
セルは、一端にマイクロフォンが設けられ他端を開放端
としたパイプと同パイプの側壁に設けられた透明窓を備
え、同透明窓よりパイプの気柱振動数と同一周波数でチ
ョップされレンズにより集光された光をパイプ内に入射
させ被測定物に照射するものとすることによって、パイ
プの開放端を被測定物の測定対象面の近傍に設置し、接
触させずに測定対象面が発生する音波を検出するため、
大きな被測定物についても膜厚等の測定が可能となり、
また、パイプの共鳴効果を利用するため、音波の検出感
度の向上が可能となり、測定精度の向上が可能となる。
セルは、一端にマイクロフォンが設けられ他端を開放端
としたパイプと同パイプの側壁に設けられた透明窓を備
え、同透明窓よりパイプの気柱振動数と同一周波数でチ
ョップされレンズにより集光された光をパイプ内に入射
させ被測定物に照射するものとすることによって、パイ
プの開放端を被測定物の測定対象面の近傍に設置し、接
触させずに測定対象面が発生する音波を検出するため、
大きな被測定物についても膜厚等の測定が可能となり、
また、パイプの共鳴効果を利用するため、音波の検出感
度の向上が可能となり、測定精度の向上が可能となる。
【００２３】また、本発明（２）の光音響信号測定用開
放型セルは、上記発明（１）のパイプの内面に鏡面加工
を施し、パイプ内には光ファイバを介して光を入射する
ものとすることによって、発明（１）において必要な光
軸調整を不要とし、また、入射した光はパイプ内面で反
射して効率よく測定対象面に達し、測定対象面で発生し
た音波も反射して効率よく検出され、発明（１）に比し
て被測定物の測定精度が一層向上する。
放型セルは、上記発明（１）のパイプの内面に鏡面加工
を施し、パイプ内には光ファイバを介して光を入射する
ものとすることによって、発明（１）において必要な光
軸調整を不要とし、また、入射した光はパイプ内面で反
射して効率よく測定対象面に達し、測定対象面で発生し
た音波も反射して効率よく検出され、発明（１）に比し
て被測定物の測定精度が一層向上する。
【図１】本発明の第１実施例の説明図である。
【図２】本発明の第２実施例の説明図である。
【図３】従来の装置の説明図である。
１ Ａｒイオンレーザ ２ チョッパー ３ レンズ ４ 金属パイプ ５ 石英窓 ６ 測定対象面 ７ マイクロフォン ８ プリアンプ ９ ロックインアンプ １０ パーソナルコンピュータ １１ チョッパードライバー １２ 光ファイバ １２ａ 一端 １２ｂ 他端
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川田 則幸 広島市西区観音新町四丁目６番22号 三 菱重工業株式会社広島研究所内 (56)参考文献 特開 昭55−166005（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) G01B 17/02 G01N 29/00 - 29/06
Claims (2)
- 【請求項１】 一端にマイクロフォンが設けられ開放端
の他端が被測定物の測定対象面の近傍に設置されるパイ
プ、および同パイプの側壁に設けられ同パイプの気柱振
動数と同一周波数でチョップされレンズにより集光され
て上記被測定物に音波を発生させる光を透過する透明窓
を備えたことを特徴とする光音響信号測定用開放型セ
ル。 - 【請求項２】一端にマイクロフォンが設けられ内面が鏡
面加工され開放端の他端が被測定物の測定対象面の近傍
に設置されるパイプ、および同パイプの外側より内部に
他端が挿入され上記バイプの気柱振動数でチョップされ
レンズにより集光された光を一端に入射する光ファイバ
を備えたことを特徴とする光音響信号測定用開放型セ
ル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4008399A JP2809361B2 (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 光音響信号測定用開放型セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4008399A JP2809361B2 (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 光音響信号測定用開放型セル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05196448A JPH05196448A (ja) | 1993-08-06 |
| JP2809361B2 true JP2809361B2 (ja) | 1998-10-08 |
Family
ID=11692111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4008399A Expired - Fee Related JP2809361B2 (ja) | 1992-01-21 | 1992-01-21 | 光音響信号測定用開放型セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2809361B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| 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 |
-
1992
- 1992-01-21 JP JP4008399A patent/JP2809361B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05196448A (ja) | 1993-08-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980630 |
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