JPH05172738A

JPH05172738A - 音響セル

Info

Publication number: JPH05172738A
Application number: JP3355657A
Authority: JP
Inventors: Shigeyuki Kimura; 茂行木村; Sunao Miyazaki; 直宮崎; Tsutomu Masujima; 努升島
Original assignee: Jasco Corp
Current assignee: Jasco Corp
Priority date: 1991-12-24
Filing date: 1991-12-24
Publication date: 1993-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】測定精度の高い音響セルを提供すること。【構成】試料１１を収納可能な密閉空間９を構成する
音響セル本体１は、容器本体３の所定位置に蓋体５，底
体６を、電磁波を透過可能な板部材で構成される透過窓
７ａ，７ｂを介して装着する。下側の透過窓上には試料
ホルダ１０が配置され、その上に試料が載置される。ま
た、容器本体の密閉空間は、第２の連通管１３を介して
開口されるが、その開口部に可撓性膜１６が装着され閉
塞される。この可撓性膜の膨出量を測定する測定装置部
２は、可撓性膜に光を照射する光源２６と、その光源と
前記可撓性膜との間に配置されたマイケルソン干渉計２
５と、そのマイケルソン干渉計から出射される干渉鏡を
検出する光電検出器３２とからなり、このマイケルソン
干渉計が、ビームスプリッタ２８、固定鏡２９、可撓性
膜の外面に設けられた反射鏡１６ａとからなり、この反
射鏡が移動鏡となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、音響セルに関するもの
で、より具体的には電磁波が照射されてエネルギー吸収
した試料が、基底状態に戻る過程で生じる無放射遷移を
利用して物質（試料）の性質を知る方法である光音響分
光法を実施するために用いられる音響セルに関する。

【０００２】

【従来の技術】光音響分光法は、まず電磁波を物質に照
射させることにより、その電磁波のエネルギーを物質に
吸収させる。すると、その物質は、吸収されたエネルギ
ーを熱として放出しながら元の基底状態に戻ろうとし
（無放射遷移）、係る熱が拡散し、周辺気体に疎密波を
生じる。そして、この疎密波は照射した電磁波の変調周
波数に同期するため、使用する電磁波の周波数帯を可聴
周波数領域にすれば、かかる疎密波に基づいて音が発生
する。さらに、その音の大きさは、電磁波の周波数や試
料に吸収されたエネルギー量（放熱量）等により一義的
に決まる。従って、係る音を検知することにより、試料
の性質を検出することができる。

【０００３】そして、このような光音響分光法を実施す
るための装置として、従来例えば図８に示すような音響
セルがあった。すなわち、同図に示すように、上部開口
された容器本体Ａの開口部を蓋部Ｂで覆うことにより密
閉容器Ｃを構成している。そして、この密閉容器Ｃ内に
は試料ホルダＤが配設されており、この試料ホルダＤ上
に所定の試料Ｅが載置されるようになっている。また、
蓋部Ｂの所定位置には透過窓Ｇが形成されており、この
透過窓Ｇを介して電磁波が入射され前記試料Ｅに照射さ
れるようになっている。さらに、容器本体Ａには、マイ
クロホンＨが装着されており、そのマイクロホンＨの受
音面Ｈ′が、密閉容器Ｃ内の空間Ｈ内に対向位置してい
る。

【０００４】これにより、試料Ｅより発する熱拡散は周
囲に伝播し、周辺気体に疎密波を発生、すなわち、圧力
変化を生じさせるが、試料Ｅが密閉された空間内に位置
するため、係る圧力変化が密閉容器Ｃの内壁面に圧力変
動を伝える。よって、この圧力変動を密閉容器Ｃ内に位
置（連通）するマイクロホンＨにより、音としてとらえ
ることができる。

【０００５】なお、上記密閉容器Ｃの気密度を向上させ
るため、容器本体Ａと蓋部Ｂとの接合部位及び容器本体
ＡとマイクロホンＨとの接合部位には、ＯリングＪが介
在されている。また、上記マイクロホンＨとしては、一
般に圧電素子を用い圧電効果を利用した圧電型マイクロ
ホンが用いられるが、これに変えて静電容量変化を利用
して音圧を測定する静電容量型マイクロホンが用いられ
ることもある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の音響セルでは、以下に示す問題を有している。
すなわち、エネルギー吸収した試料Ｅから生じる熱拡散
に伴う気体の圧力変動（音）を検出するために用いられ
たマイクロホンＨ（圧力−電気量変換素子）の感度が低
いため、音響セルの測定精度も低下してしまう。その結
果、入射させる電磁波の強度を強くしなければならなく
なる。

【０００７】また、密閉容器Ｃを構成する容器本体Ａと
蓋部材Ｂとの接合面にＯリングＪを介在させることによ
り気密性を保持していたが、本発明者らが研究により知
得したところによると、ＯリングＪはエラスチックな材
質からなるため、上記粗密波が通過しやすいことがわか
った。したがって、係るＯリングＪを用いた従来の音響
セルの場合には、内部で発生した疎密波（測定対象）の
一部が外部へ漏れたり、或るいは外部の疎密波（雑音）
が音響セル内に侵入してしまい、信号対雑音比（Ｓ／Ｎ
比）が低下してしまう。

【０００８】本発明は、上記した背景に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、測定精度並びに感度
の高い音響セルを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明に係る音響セルでは、被測定物を密封収
納可能な中空の容器と、その容器の一端面に形成され電
磁波を前記容器内に入射させる透過窓と、前記容器の端
面に形成された開口部を覆うようにして装着された可撓
性膜と、前記電磁波が照射された前記試料から発する疎
密波による前記容器内の圧力変動に応じて変動する前記
可撓性膜の膨出量を検出する膨出量測定装置とから構成
した。

【００１０】

【作用】電磁波が容器に形成された透過窓を介して容器
内に入射され、試料に照射される。すると、その電磁波
のエネルギーが試料にて吸収され、その後、試料から熱
拡散し、周辺の空間に疎密波を生じる。するとその疎密
波により、容器内部の気体圧力が変動（上昇）し、その
圧力変動に対応して可撓性膜が所定量だけ膨出する。そ
して、この膨出量は熱拡散されるエネルギー量が大きい
ほど大きくなる。よって、この可撓性膜の膨出量を膨出
量測定装置で検出することにより、熱拡散の量、すなわ
ち試料の特性（性質）が測定される。

【００１１】

【実施例】以下本発明に係る音響セルについて添付図面
を参照にして詳述する。図１は、本発明の好適な実施例
を示している。同図に示すように、まず被測定物たる試
料を収納可能な密閉空間を構成する音響セル本体１と、
その試料から発せられる疎密波に伴う気体の圧力変動を
測定する膨出量測定装置たる測定装置部２とから構成さ
れている。

【００１２】そして上記の音響セル本体１の具体的な構
成は以下のようになっている。すなわち、まず、横方向
に伸びる容器本体３の中心部位に上下方向に貫通する空
洞部４が形成され、その空洞部４の上下両開口部４ａ，
４ｂは、ともに肩部４ｃを経て拡径され、その内壁面に
ネジ部が形成されている。そして、それら両開口部４
ａ，４ｂに、蓋体５並びに底体６がそれぞれ着脱自在に
螺合されている。

【００１３】それら蓋体５並びに底体６は、ともにその
中心軸上に上下に貫通する貫通孔５ａ，６ａが形成され
ている。さらに蓋体５，底体６の先端には、各貫通孔５
ａ，６ａを覆うようにして入射電磁波を透過可能な板部
材が貼着されて透過窓７ａ，７ｂとなっており、また、
蓋体５，底体６の基端側は拡径されて把持部５ｂ，６ｂ
となっている。これにより、係る把持部５ｂ，６ｂを把
持するとともに所定方向に回転させることにより、蓋体
５並びに底体６を容器本体３に対して着脱できるように
なり、両者５，６を取り付けた状態では、両者５，６の
先端に取り付けられた透過窓７ａ，７ｂを構成する板部
材と肩部４ｃとの間でシール材８が挟圧支持されて気密
性が保持されている。そして、係る容器本体３，蓋体
５，底体６等にて容器が構成されている。

【００１４】そして、本例では、シール材８として、テ
フロン（登録商標）等の高分子材料や、金属等の非エラ
スチックで耐久性の強い材質を用い、それを無端の平帯
状に形成することにより構成されている。また、その様
に蓋体５並びに底体６を装着した状態では、両透過窓７
ａ，７ｂ間に所定容積からなる密閉空間９が形成され
る。また、上記底体６に取り付けられた透過窓７ｂを構
成する板部材の上面には、試料ホルダ１０が設置されて
おり、上記蓋体５を取り外すことにより、その試料ホル
ダ１０上に被測定物たる試料１１を載置できるようにな
っている。

【００１５】さらに、容器本体３内には、上記密閉空間
９に連通するようにして、左右両側に向けて延びる第
１，第２の連通管１２，１３が形成されている。そし
て、図中左側に延びる第１の連通管１２の先端は容器本
体３の外壁面に開口され、その開口部には、シール材１
４（材質は上記シール材８と同じか均等のもの）を介し
てリーク弁１５が装着されている。一方、図中右側に延
びる第２の連通管１３は、断面略Ｔ字状となっており、
その先端が容器本体３の他の外壁面に開口されており、
その開口面を被覆するようにして、可撓性膜１６が容器
本体３の外壁面に密着固定されている。そして、この可
撓性膜１６は、極めて薄い高分子膜からなり、その直径
は３〜５ｍｍ程度となっている。また、この可撓性膜１
６の外側面には、蒸着などにて金属薄膜を付着させて反
射鏡１６ａが形成されている。

【００１６】一方、測定装置部２の構成は以下のように
なっている。すなわち、この測定装置部２では、上記可
撓性膜１６の膨出量を測定することにより、試料１１か
ら発せられる疎密波に伴う気体の圧力変動を測定するも
ので、まず、可撓性膜１６が取り付けられた側の容器本
体３の外壁の周縁に、さらに外方に向けて突出する筒状
の側壁部２０が一体に延出形成されており、その側壁部
２０の先端開口部２０ａに平板状のガラス板２１が固着
されている。そして、これら容器本体３の可撓性膜１６
が取付けられた外壁面，側壁部２０並びにガラス板２１
にて空間２２が画成されている。

【００１７】また、ガラス板２１の外側には、二光束干
渉計たるマイケルソン干渉計２５を配置している。すな
わち、光源２６から出射される光束が、可撓性膜１６の
中央部に対し直交状態で照射されるような位置に係る光
源２６を配設し、さらに係る光束上にコリメータレンズ
２７並びにビームスプリッタ２８を配置している。な
お、本例では光源２６として、単色光を発するレーザダ
イオードを用いている。

【００１８】また、ビームスプリッタ２８を基準として
上記光源２６から出射された光束に直交する一方側に
は、固定鏡２９が配設され、また、他方側には、集光レ
ンズ３０並びに光電検出器３２が略同一線上に配設され
ている。

【００１９】係る構成をとることにより、本例における
光学系では、光源２６から出射した単色光がコリメータ
レンズ２７を介して平行光線にされた後、マイケルソン
干渉計２５を構成するビームスプリッタ２８に入射され
る。すると、入射された光が分割されその一部はビーム
スプリッタ２８にて反射され、その光路が９０度変更さ
れ固定鏡２９に至り、そこにおいて再度反射され、同一
光路を経てビームスプリッタ２８に戻る。

【００２０】また、上記入射された光の内の残部はビー
ムスプリッタ２８を透過してそのまま直進し、可撓性膜
１６の外側表面に形成された反射鏡１６ａに当接した
後、反射されてビームスプリッタ２８に戻る。そして、
上記固定鏡２９並びに可撓性膜１６の反射鏡１６ａにて
反射されて戻ってきた両光がビームスプリッタ２８にて
干渉し、その干渉光３３がビームスプリッタ２８より出
射され、その出射された干渉光３３を集光レンズ３０を
介して光電検出器３２に集光させ、干渉光３３の強度を
測定するようになっている。

【００２１】さらに本例では、測定精度の向上並びに安
定化を図るために、上述した側壁部２０の先端に有底筒
状の断熱材３５を嵌入固定しており、この断熱材３５内
に、上記測定計（光学系）のうちビームスプリッタ２
８，固定鏡２９，集光レンズ３０並びに光電検出器３２
が収納配置される。また、この断熱材３５の底部中央部
には、内周面にネジが形成されている透孔３５ａが形成
され、この透孔３５ａに放熱フィン３６を螺着してい
る。そして、この放熱フィン３６内に設けた孔３６ａ内
に上記光源２６並びにコリメータレンズ２７が挿入配置
されている。

【００２２】さらに、それら断熱材３５，放熱フィン３
６の一部並びに上述した音響セル本体１等の周囲を断熱
吸音材３７にて囲繞している。そして、係る断熱吸音材
３７（実際には所定形状の筐体内に充填されている）の
対向する一組の側面にそれぞれ除振材を介してベースプ
レー３８が取り付けられている。換言すれば、所定の間
隔に起立配置された一対のベースプレート３８間に、上
記した音響セル本体１や測定装置部２等が支持されるこ
とになる。

【００２３】これにより、たとえ光源２６が発熱したと
しても放熱フィン３６を介して放熱でき、音響セル内の
温度上昇が抑制され、密閉空間９や空間２２内に存在す
る気体（空気）の分子が活性化することがない。また、
測定装置外の温度変化に対しても上記断熱材３５並びに
断熱吸音材３７により確実に断熱されるため、温度変化
による気体に対する影響を生じさせない。また、従来の
測定装置では、外来の気圧の変動や、機械的振動並びに
音波（疎密波）等の外乱によって密閉空間９内に存在す
る気体の分子の擾乱を生じるが、本例では、上記した断
熱吸音材３７並びに除振材を設けたことにより、上記外
乱の影響を抑制し安定作動を行えるようになっている。

【００２４】さらにまた、上気断熱吸音材３７（それを
充填するための筐体を含む）の所定位置には、透孔３７
ａが形成され、その透孔３７ａ内に電磁波を透過可能な
板部材３９ａ，３９ｂが装着されている。そして、この
板部材３９ａを介して入射された電磁波が、上気透過窓
７ａを介して密閉容器９内に入射され、試料１１に照射
可能となっている。

【００２５】次ぎに、上記した実施例の作用にいて説明
する。まず、蓋体５を取り外して密閉空間９を開放し、
試料ホルダ１０上に試料１１を所定量載置し、その後蓋
体５を容器本体３に取り付けることにより密閉空間９内
に試料１１を位置させる。そして、この蓋体５の着脱の
際に生じる密閉空間９の内圧の変化を防止するために、
予めリーク弁１５を開いて密閉空間９を外気と連通状態
にした後に蓋体５を外し、蓋体５を取付けた後でリーク
弁１５を閉じるようにしている。

【００２６】次いで、上述した従来例と同様に、電磁波
を透過窓３９ａ及び７ａを介して密閉空間９内に入射
し、試料１１に照射させる。すると、その電磁波のエネ
ルギーが試料１１にて吸収され、その後、熱拡散し、密
閉空間９内に疎密波を生じる。するとその疎密波によ
り、内部の気体圧力が変動（上昇）し、その圧力変動に
対応して可撓性膜１６が所定量だけ膨出する。そして、
この膨出量は熱拡散されるエネルギー量が大きいほど大
きくなる。

【００２７】なお、本例では、電磁波が入射される透過
窓７ａの試料１１を隔てて反対側にも透過窓７ｂを設け
ているが、これは、例えば電磁波としてＸ線のような短
波長で試料１１内に透過して内部（深さ方向）の情報を
得ることのできる場合に、従来のごとく容器本体Ａの底
面があると、その底面自身も試料と認識してしまうた
め、かかるＸ線をそのまま透過窓７ｂ，板部材３９ｂを
介して外部に透過（通過）させることにより、試料１１
のみを計測できるようにしている。したがって、透過窓
７ｂ（好ましくは板部材３９ｂも）としては、電磁波
（Ｘ線）をそのまま通過させることのできる材質、例え
ばＢｅ等で構成する必要があり、さらに、係る場合には
試料ホルダ１０を設置せずに透過窓７ｂの上に直接試料
１１を載置したり、或るいは試料ホルダ１０もＢｅ等を
用いて構成することである。

【００２８】そして、本発明では、上記した可撓性膜１
６の膨出量を測定装置部２を用いて検出するのである
が、まず、図２に基づいて測定装置部２の要部をなすマ
イケルソン干渉計２５の動作原理を説明する。上述した
ごとく光源２６から出射された光束は、ビームスプリッ
タ２８にて二光束に分割され、それぞれが固定鏡２９並
びに反射鏡（移動鏡）１６ａにて反射された後ビームス
プリッタ２８に戻り、そこにおいて両光が合成されて干
渉波形を生じる。

【００２９】そして、得られる干渉波形は、ビームスプ
リッタ２８の中心Ｏから固定鏡２９までの光学的距離ａ
と、中心Ｏから反射鏡１６ａまでの光学的距離ｂとが等
しい場合に最も明るい干渉状態となり、係る時に光電検
出器３２の出力も最大となる。そして、反射鏡（移動
鏡）１６ａが移動すると、上記両者の光学的距離が異な
り、本例のごとく干渉しあう光の波長、すなわち、光源
２６から出射される光の波長が１つ（単色光）の場合に
は、かかる等距離の位置を原点として左右に波長に応じ
た周期を持つ余弦関数となる（同図（Ｂ）参照）。そし
て、波長が大きいほど周期も大きくなる。

【００３０】ところで、試料１１からの熱拡散にともな
い可撓性膜１６が膨出すると、図中想像線で示すように
その可撓性膜１６の外側表面に設けられた反射鏡１６ａ
がビームスプリッター２８側に近付くことになり、ビー
ムスプリッタ２８からの距離ａが短くなる。これによ
り、固定鏡２９までの距離ｂとの相対関係から、干渉状
態が変動し、光電検出器３２の出力電圧が変動する。す
なわち、仮に、電磁波の入射がないとき（可撓性膜１６
が平坦）にビームスプリッタ２８から両鏡１６ａ，２９
までの距離ａ，ｂを等しく設定しておけば、光電検出器
３２から得られる出力電圧は、入射がないときに最大値
となり、電磁波のエネルギーが大きくなるにつれて出力
電圧値が減少する。また、逆に最大エネルギーの時の可
撓性膜１６の膨出位置のときに上記両距離を等しした
り、あるいは、入射がないときに出力が零となるような
位置に設定することにより、試料１１の熱拡散にともな
う疎密波（密閉空間９内の圧力変動）が大きくなるにつ
れて出力電圧値も大きくすることができる。その結果、
光電検出器３２の出力電圧を検出することにより、可撓
性膜１６の膨出量、すなわち、試料１１の特性（性質）
を測定することができる。

【００３１】なお、可撓性膜１６の膨出量（変位量）が
大きい場合には、図２（Ｂ）に示す波形の示す最大と最
小を複数回繰り返した箇所となることがある。しかし、
光電検出器３２の出力電圧値を見ただけでは何回繰り返
したものかを判別することができない。よって、測定可
能なレンジは、図２（Ｃ）に示す０−Ａまたは０−Ｂの
間となり、係る範囲内で可撓性膜１６（反射鏡１６ａ）
が変動するように調整する必要がある。すなわち、波長
を短くすると可撓性膜１６の変位に対する出力電圧の変
動量が大きくなりため測定精度が高くなり、一方、波長
を長くすると上記０−Ａ（０−Ｂ）間の距離が長くな
り、測定可能な範囲が拡大する。したがって、両者の調
和を図りつつ使用する波長を決定するのが好ましい。

【００３２】なお、上記した実施例では、光源２６とし
てレーザーダイオード（単色光）を用いたものについて
説明したが、本発明はこれに限ることなく複数の波長を
合成した光や、従来用いている白色光（連続光）を用い
ることも可能である。但し、係る場合にはビームスプリ
ッタから出射される干渉波形は、光源２６から出射され
る光成分が有する各波長に応じた周期を持つ余弦関数を
重ねあわせた波形を呈する。その結果、基準位置ではす
べての波長の波形が重ね合わされることになり、基準位
置で最大強度（センターバースト）となり、その両側に
行くにしたがって減衰するようになる。したがって、光
が含有する波長成分が多いほど、より干渉波形は急峻と
なるため、測定精度が向上するが、その分測定可能な範
囲は減少することに気を付ける必要がある。また、白色
光の場合には、発熱量が大きいため熱による悪影響をな
くすため、上記した実施例における放熱フィン２９を設
置したりする他、各種の放熱手段を設置するのが好まし
い。

【００３３】図３は、本発明に係る音響セルの第２実施
例の要部を示している（尚、同一部材については、上記
した実施例と同一符合を示している（以下、同じ））。
同図に示すように、本例では、測定装置部２ａの構成が
上記した第１実施例のものと相違している。すなわち、
上記可撓性膜１６の膨出量（変位量）を測定するための
手段（光学系）として、偏光干渉計４０を用いている。
すなわち、光源２６から出射される光束が、可撓性膜１
６に対し直交状態で照射されるような所定位置に係る光
源２６を配設し、さらに係る光束上に第１のコリメータ
レンズ２７，偏光子４２，ビームスプリッタ４３，第１
のウォラストンプリズム４４並びに第２のコリメータレ
ンズ４５の順に配置している。そして、第１のウォラス
トンプリズム４４で分割された常光線Ｏと異常光線Ｅと
が、それぞれ可撓性膜１６の外側表面に形成された反射
鏡１６ａ上の所定位置、すなわち、両光線のうち一方
（本例では常光線Ｏ）が膨出する中央部に、また他方
（本例では異常光線Ｅ）が電磁波が試料１１に照射し、
疎密波が生じても移動しない容器本体３の外壁面との密
着部位にそれぞれ照射するように、上記各部品２６，２
７，４２〜４５を配置している。そして、上記偏光子４
２と第１のウォラストンプリズム４４の結晶軸は、４５
度異ならせている。

【００３４】また、ビームスプリッタ４３を基準として
上記光源２６から出射された光束に直交する所定の片側
（光源２６から出射された光の反射方向・透過方向のい
ずれでもない側）には、検光子４６並びに光電検出器４
７が略同一線上に配設されている。そして、この検光子
４６は、可撓性膜１６が膨出していない時にビームスプ
リッタ４３から出射される光（直線偏光）の偏光角（こ
れを基準偏光角とする）と直交するような角度位置に配
置され、係る時に光が検光子４６で遮光されて光電検出
器４７に光が入射しないように設定されている。

【００３５】次ぎに、上記した第２実施例の作用につい
て、その特徴点のみ（測定装置部２ａの作用）説明す
る。まず、光源２６から出射した単色光が、第１のコリ
メータレンズ２７にて平行光線にされた後、偏光子４２
を通過することにより直線偏光が出射され、係る光がビ
ームスプリッタ４３を透過し、第１のウォラストンプリ
ズム４４に入射される。すると、係る直線偏光は、常光
線Ｏと異常光線Ｅとに分割され、それぞれ出射される。
この時、上述したごとく偏光子４２を第１のウォラスト
ンプリズム４４の結晶軸に対して４５度の角度に設定し
たため、各常光線Ｏと異常光線Ｅの強度は、等しくなっ
ている。

【００３６】そして、これら両光線Ｏ，Ｅが第２のコリ
メータレンズ４５により平行光束とされ、常光線Ｏは可
撓性膜１６の外側表面に形成された反射鏡１６ａの中央
部（膨出する部分）に照射され、また、異常光線Ｅは反
射鏡１６ａのうち移動しない容器本体３に固定されてい
る部分に照射される。

【００３７】このように反射鏡１６ａの各部位に照射さ
れた両光線Ｏ，Ｅは、そこにおいて反射され、同一経路
を通ってビームスプリッタ４３に戻る。この時、両光線
Ｏ，Ｅは第１のウォラストンプリズム４４を通過するこ
とにより、重ね合わされて一本の光束（直線偏光）とな
っている。そして、係る合成された光束がビームスプリ
ッタ４３にて反射されて検光子４６側に向けて出射され
るようになっている。しかし、上述したごとく、この検
光子４６は、可撓性膜１６が膨出していない時にビーム
スプリッタ４３から出射される直線偏光の偏光角（基準
偏光角）に対し９０度回転させた状態に配置されている
ため、光電検出器４７側へは光が出射されず、光電検出
器４７の出力は零となる。

【００３８】一方、可撓性膜１６が膨出すると、可撓性
膜１６の中央部に照射される異常光線Ｅの光路長が短く
なり、両光線Ｏ，Ｅの光路差の相違から位相差が生じ第
１のウォラストンプリズム４４における両光束の干渉状
態が変化し、合成され出射された直線偏光の偏光角が、
上記基準偏光角から所定角度だけ回転した状態となる。
そして、係る状態の直線偏光がビームスプリッタ４３を
介して検光子４６に入射されるが、係る入射された直線
偏光の偏光角と、検光子４６の結晶軸との角度が９０度
でなくなるため、検光子４６から所定の強度の光が出射
され、その光の強度を光電検出器４７で検出し、所定の
出力電圧値が出力される。そして、可撓性膜１６の膨出
量、すなわち試料１１の熱拡散にともなう疎密波（密閉
空間９内の圧力変動）が大きくなるにつれて出力電圧値
も大きくすることができる。その結果、光電検出器３２
の出力電圧を検出することにより、可撓性膜１６の膨出
量、すなわち、試料１１の特性（性質）を測定すること
ができる。なお、その他の構成並びに作用・効果は上記
した第１実施例と同様であるため、その説明を省略す
る。

【００３９】また、上記した第２実施例の変形例とし
て、例えば検光子４６の結晶軸を上記基準偏光角と等し
くするようにしても良い。係る場合には、電磁波が入射
されていない時に光電検出器４７から出力される電圧値
が最大となり、試料１１の熱拡散にともなう疎密波（密
閉空間９内の圧力変動）が大きくなるほど出力電圧が減
少することになる。

【００４０】図４は本発明の第３実施例の要部である可
撓性膜１６の膨出量を測定する手段（光学系）である測
定装置部２ｂの概略構成を示している。同図に示すよう
に、本例では可撓性膜１６に対して光を照射する手段
（機構）は、上記第２実施例と同様にしている。すなわ
ち、レーザーダイオードからなる光源２６，第１のコリ
メータレンズ２７，偏光子４２，ビームスプリッタ４
３，第１のウォラストンプリズム４４並びに第２のコリ
メータレンズ４５を略一直線状に配置している。

【００４１】ここで本例では、上記第２実施例と相違し
て、ビームスプリッタ４３から出射される反射後の常光
線Ｏと異常光線Ｅとを合成して形成された所定の偏光角
からなる直線偏光の状態を検出するための装置（第１実
施例では検光子４６と光電検出器４７から構成されてい
る）として、ビームスプリッタ４３の出射側に第２のウ
ォラストンプリズム５０並びに第３のコリメータレンズ
５１を配置し、上記ビームスプリッタ４３から出射され
た直線偏光の光束を再度常光線Ｏ′と異常光線Ｅ′とに
分離した後、第３のコリメータレンズ５１にて両光線
Ｏ′，Ｅ′を平行光線にするようにしている。

【００４２】さらに、係る平行光線となった両光線Ｏ，
Ｅの光束上には第１，第２の光電検出器５２，５３が配
置され、それら両光電検出器５２，５３の出力が差動増
幅器５４の反転入力端子並びに非反転入力端子に接続さ
れている。

【００４３】係る構成にすることにより、可撓性膜１６
が膨出していない時には、上記第１実施例に示したごと
く可撓性膜１６の反射鏡１６ａで反射され第１のウォラ
ストンプリズム４４に戻ってくる常光線Ｏ並びに異常光
線Ｅの強度が等しいため、その後ビームスプリッタ４３
で反射された後第２のウォラストンプリズム５０で分割
されて出射された常光線Ｏ′と異常光線Ｅ′の強度も等
しくなる。よって、両光線Ｏ′，Ｅ′をそれぞれ検出す
る第１，第２の光電検出器５２，５３の出力電圧は等し
くなり、差動増幅器５４の出力は零となる。

【００４４】一方、可撓性膜１６が膨出すると、上記第
２実施例で示したように、膨出量に応じて反射される常
光線Ｏと異常光線Ｅの光の位相に差が生じる。このため
第１のウォラストンプリズム４４で合成されて１つにな
った直線偏光の方位が変化することになる。第２のウォ
ラストンプリズム５０への入射直線偏光は４５^。から上
記方位だけ変位した角度で入射するために、出射光の常
光線Ｏ′と異常光線Ｅ′との光の強さが異なる。したが
って、係る光の強さの差に応じて第１，第２の光電検出
器５２，５３の出力電圧にも所定の差が生じ、かかる差
に応じた電圧が差動増幅器５４より出力される。したが
って、上記第２実施例と同様に、係る差動増幅器５４の
出力電圧を検出することにより、可撓性膜１６の膨出
量、すなわち、試料１１の特性（性質）を測定すること
ができる。

【００４５】図５（Ａ），（Ｂ）は、本発明に係る音響
セルの第４実施例の要部を示している。同図に示すよう
に、本例では、上記可撓性膜１６の膨出量（変位量）を
測定するための測定装置部２ｃが上記した各実施例のも
のと相違して、まず、可撓性膜１６の外側表面に探針６
０を直交状態で対向配置している。この探針６０は、タ
ングステン或いは白金等の良導電体から構成され、その
先端６０ａは、機械的または電気的に研磨されて５０〜
１００ｎｍ程度の近似的な球状となっている。また、こ
の探針６０の基端側には、取付台６１を介して駆動手段
たるピエゾ素子６２に固定されており、これら探針６
０，取付台６１並びにピエゾ素子６２が、空間２２内に
位置されている。

【００４６】また、このピエゾ素子６２は、例えばチタ
ン酸ジルコン酸鉛系（ＰＺＴ）のセラミックスなどから
構成され、このピエゾ素子６２に電圧が印加されること
により軸方向に伸縮するもので、ｎｍ単位の高精度で制
御される。具体的には、ＰＺＴが３０ｍｍの長さとする
と、１Ｖ（直流）の印加電圧に対して約１ｎｍ伸縮す
る。

【００４７】そして、図示省略するが上記可撓性膜１６
の金属薄膜１６ａ′と、探針６０との間に所定の電圧を
印加する電圧印加手段が配置されている。したがって、
上記ピエゾ素子６２を駆動させて探針６０の先端６０ａ
と金属薄膜１６ａ′との間隙を所定の距離（例えば１ｎ
ｍ程度）に設定すると、量子力学効果により上記間隙を
通過して双方の金属の電子が行き来しだす。係る状態で
上記電圧印加手段を作動させて両者１６ａ′，６０ａ間
にトンネル電流が流れる。そして、仮に上記印加する電
圧が数ｍＶとすると、トンネル電流は１ｎＡ程度とな
る。

【００４８】そして、上記のピエゾ素子６２を駆動する
ための能動素子並びに上記トンネル電流を測定するため
の初段の増幅回路を構成する能動素子等を有する電子回
路６３は、ガラス板２１の外側に配置され、空間２２内
に配置されたピエゾ素子６２等と上記電子回路６３との
電気的な接続は、ガラス板２１を貫通するようにして配
設された貫通電極６５を介して行われている。さらに本
例では、探針６０の先端６０ａと金属薄膜１６ａ′との
間隙の距離を一定に保つべく、両者間に流れるトンネル
電流を検出しそれが一定になるようにフィードバック制
御を行いピエゾ素子６２を伸縮するようになっている。
係る制御を行う手段としては、本例では、上記電子回路
６３に配置された能動素子にて検出したトンネル電流を
所定の係数で増幅し、それを直接逆位相でピエゾ素子６
２にバイアスするようになっている。

【００４９】すなわち、両者１６ａ′，６０ａ間の距離
が短くなると、トンネル電流が大きくなるため、増幅回
路から出力される大きな逆バイアスをピエゾ素子６２に
印加することによりピエゾ素子６２が収縮する。これに
より、探針６０の先端６０ａと金属薄膜１６ａ′との間
隙の距離が長くなる。一方、それとは逆に両者１６
ａ′，６０ａ間の距離が長くなると、トンネル電流が小
さくなるため、増幅回路から出力される小さな逆バイア
スをピエゾ素子６２に印加することによりピエゾ素子６
２が伸長し、両者１６ａ′，６０ａの距離が長くなる。
また、両者１６ａ′，６０ａ間が所望の距離の場合に
は、そのときに流れるトンネル電流に基づいてフィード
バックされるピエゾ素子６２へのバイアス電圧は、その
ときのピエゾ素子６２の長さを維持する（伸縮しない）
値となっている。これにより、探針６０の先端６０ａと
金属薄膜１６ａ′との間が常時一定の距離に維持される
ようになっている。すなわち、本例では探針６０の移動
量をフィードバック量を検出することにより間接的に検
出したが、他の手段を用いて間接的或いは直接的に検出
するようにしても良い。

【００５０】次ぎに、上記した実施例の作用にいて、そ
の特徴点のみ（測定装置部２ａの作用）説明する。ま
ず、電磁波が入射されず、試料１１から熱拡散が生じて
いない可撓性膜１６が平坦な状態において、トンネル電
流が所定値になるべくフィードバック制御によりピエゾ
素子６２を伸縮させて探針６０と可撓性膜１６に設けた
金属薄膜１６ａ′との間隙の距離を所定の値（１ｎｍ）
にセット（基準位置）する。

【００５１】この状態で、試料１１に電磁波が照射され
生じる熱拡散により、可撓性膜１６が膨出すると、金属
薄膜１６ａ′と探針６０の先端６０ａとの間隙の距離が
短くなる。すると、上記した原理に基づきフィードバッ
ク制御によりピエゾ素子６２が所定量収縮し両者１６
ａ′，６０ａ間の距離を一定に保つ。そして、そのとき
のフィードバック量、すなわち、バイアス電圧と上記基
準位置における基準バイアス電圧との差が可撓性膜１６
の膨出量に比例する。

【００５２】その結果、電子回路６３等により係るフィ
ードバック量（電圧）を検出することにより、可撓性膜
１６の膨出量、すなわち、入射された電磁波のエネルギ
ー強度を測定することができる。なお、その他の構成並
びに作用・効果は上記した第１実施例と同様であるた
め、その説明を省略する。

【００５３】また、上記した第４実施例では、可撓性膜
１６の膨出（変動）に応じて探針６０を前後進移動させ
たが、本発明はこれに限ること無く、係る実施例の変形
例として、例えば計測時（可撓性膜１６の膨出時）に探
針６０を移動させないようにすることもできる。係る場
合には、可撓性膜１６の膨出量が多くなるほど発生する
トンネル電流も大きくなるため、係るトンネル電流を検
出することにより上記膨出量、すなわち、電磁波のエネ
ルギーを測定することができる。そして、具体的な探針
６０の設置位置の一例を示すと、電磁波が入射していな
いときにはトンネル電流が流れないような所定距離だけ
離反させた位置に設置し、電磁波が入射されることによ
りトンネル電流が流れ始め、その電磁波のエネルギーが
大きくなるにつれて流れるトンネル電流が大きくなるよ
うにすることが好ましいが、最初からトンネル電流が流
れるようにしておいても構わない。

【００５４】また、係る場合の探針の保持機構として
は、上記した実施例におけるガラス板２１その他の移動
しない部位に直接或いは間接的に取付けても良く、或い
は、上記した実施例のようにピエゾ素子６２に取付けて
移動可能としても良い（この場合には測定時には移動さ
せない）。すなわち、探針６０の先端６０ａと可撓性膜
１６の金属薄膜１６ａ′との離反距離は、非常に高精度
に位置決めしなければならないため、上記した実施例に
おける基準位置にセットするまでは、トンネル電流を利
用してピエゾ素子を作動させて探針６０を所定位置に、
簡単に精度良く位置させることができる。

【００５５】また、上記した第４実施例並びにその変形
例ともに探針６０と可撓性膜１６の金属薄膜１６ａ′と
が直接接触するとトンネル電流が流れなくなるため、測
定中に両者１５，１６ａ′が当接しあうことがないよう
に両者の位置を保たなければならない。したがって、エ
ネルギーが大きく可撓性膜１６が瞬時に大きく膨出する
ような測定対象には好まず、係る場合には、時定数を調
整することにより可撓性膜１６の膨出する時間を遅らせ
る等して、可撓性膜１６の金属薄膜１６ａ′が探針６０
に接触する前に、探針６０を後退移動させることが必要
となる。

【００５６】さらにまた、両者１６ａ′，６０ａ間の距
離が０．１ｎｍ増減した場合には流れるトンネル電流は
１桁のオーダーで増減することになる。すなわち、表面
に存在する電子の存在確立が、距離にしたがって指数関
数的に変化しているためである。したがって、本発明
は、可撓性膜１６が微少変動するような微少エネルギー
の測定に適している。

【００５７】図６は本発明の第５実施例の要部を示して
いる。同図に示すように、本例では、上記した各実施例
と相違して、可撓性膜１６の膨出量を測定する手段（光
学系）である測定装置部２ｄが、以下に示す構成からな
っている。すなわちまず、光源２６から出射される光束
が、可撓性膜１６の中央部に対し所定角度で斜めに照射
されるような位置に係る光源２６を配設している。そし
て、この光束上にコリメータレンズ２７を配置すること
により、出射された光束を平行光線にしている。

【００５８】また、上記光源２６から出射され、可撓性
膜１６の外側表面に形成された反射鏡１６ａに照射さ
れ、そこにおいて反射された反射光束の光路上の所定位
置に、その光路に対し傾斜状に平面反射鏡７０が配設さ
れており、その平面反射鏡７０の下方には２分割光電検
出装置７１が配置されいる。この２分割光電検出装置７
１は、同図（Ｂ）に示すように、２個の光電検出素子７
１ａ，７１ｂを有しており、上記反射光束がそれら第
１，第２の光電検出素子７１ａ，７１ｂの両方に照射す
るように位置調整がされている。そして、本例では、小
室２内に電磁波が入射されていない時、すなわち、可撓
性膜１６が平坦状の時における反射光束が、２分割光電
検出装置７１の中央部に照射され、両光電検出素子７１
ａ，７１ｂに等量づつ光が照射されるようになってい
る。

【００５９】さらに、上記第１，第２の光電検出素子７
１ａ，７１ｂの各出力が差動増幅器７２の両入力端子に
接続されている。これにより、第１，第２の光電検出素
子７１ａ，７１ｂの出力電圧の差が差動増幅器７２から
出力される。

【００６０】次ぎに、上記した実施例の作用にいて説明
する。まず、図７に基づいて本例における基本的な動作
原理を説明すると、同図（Ａ）に示すように光源２６か
ら出射された光束は、可撓性膜１６（反射鏡１６ａ）に
て反射され、その反射光束が２分割光電検出装置７１に
入射される。次いで、電磁波が入射されて可撓性膜１６
が膨出すると、図中想像線で示すように反射部位もΔＸ
だけ前進移動する。したがって、２分割光電検出装置７
１に入射される反射光束も、図中想像線で示すように所
定方向（上方）に位置ずれする。よって、両光電検出素
子７１ａ，７１ｂに入射される光量が変動する。そし
て、それら両光電検出素子７１ａ，７１ｂに入射される
光量の差が差動増幅器７２から出力されるため、この出
力を検出することにより上記の可撓性膜１６の膨出量
（移動量）ΔＸを測定することができる。

【００６１】具体的な本装置における作用は、以下の通
りである。すなわち、まず電磁波が試料１１に照射され
ずに可撓性膜１６が平坦の時には、光源２６から出射さ
れた光束はコリメータレンズ２７で平行光線にされた
後、可撓性膜１６の反射鏡１６ａの中央部に対して所定
の角度で照射される。すると、その反射鏡１６ａで反射
された反射光束が平面反射鏡７０にてその光路を変更さ
れて下方に位置する２分割光電検出装置７１に入射され
る。この時、上述したごとく反射光束は第１，第２の光
電検出素子７１ａ，７１ｂに対して等しい光量で照射さ
れるため（同図（Ｂ）中ハッチングで示す）、両素子７
１ａ，７１ｂから出力される出力電圧も等しくなる。し
たがって、差動増幅器７２の出力も零となる。

【００６２】一方、電磁波が試料１１に照射され、熱拡
散が生じて可撓性膜１６が膨出すると、同図（Ｃ）に示
すように、その膨出量に応じて反射光束の反射角度（方
向）が変動する。すると、その変動にともない２分割光
電検出装置７１に入射される反射光束の位置も異なる。
すなわち、同図（Ｂ）に想像線で示すように片側にず
れ、一方の光電検出素子（例えば第１の光電検出素子７
１ａ）に入射される光量の方が多くなる。すると、両光
電検出素子７１ａ，７１ｂの出力電圧が異なる（第１の
光電検出素子７１ａ側の方が大きな出力電圧となる）た
め、差動増幅器７２から所定の出力電圧が生じる。そし
て、その出力電圧が大きいほど、可撓性膜１６の膨出
量、すなわち、試料１１の熱拡散にともなう疎密波（密
閉空間９内の圧力変動）が大きくなるにつれて出力電圧
値も大きくすることができる。その結果、光電検出器３
２の出力電圧を検出することにより、可撓性膜１６の膨
出量、すなわち、試料１１の特性（性質）を測定するこ
とができる。

【００６３】また、本例では上述したごとく可撓性膜１
６が湾曲状に膨出するため、その膨出に対する反射光束
の角度（方向）変位の偏差が大きくなる。よって、微細
なエネルギーの差でも判別・検知することができ、より
高精度（約１ｎｍ程度以下の分解能となる）なものとな
る。なお、その他の構成並びに作用・効果は上記した第
１実施例と同様であるため、その説明を省略する。

【００６４】また、上記した第５実施例の変形例とし
て、光束を可撓性膜１６に対して直交状に照射すること
もできる。但し、係る場合には、可撓性膜１６の膨出に
より反射光束の角度（光路）が変動させなければならな
いため、その照射位置は、可撓性膜１６の中心からずら
した位置にする必要がある。

【００６５】さらにまた、上記した実施例では、２つの
光電検出素子を用いて検出する構成について示したが、
その個数は任意で３個以上でも構わない。

【００６６】なおまた、上記した第５実施例では、反射
光束の変位を検出する手段として複数の光電検出器（２
個の光電検出素子７１ａ，７１ｂ）並びに差動増幅器７
２を用いた例について説明したが、本発明はこれに限る
ことなく、例えば半導体位置センサー（Ｐｏｓｉｔｉｏ
ｎＳｅｎｓｉｎｇＤｅｔｅｃｔｏｒ：ＰＳＤ）を用
いることもできる。

【００６７】すなわち、このＰＳＤは、比較的広面積な
受光面を有し、その受光面のどの位置に光が照射したか
を検出できるようになっている。従って、上記実施例に
おける２分割光電検出装置７１の設置位置に、このＰＳ
Ｄを設置する（差動増幅器７２は不要となる）ことによ
り、可撓性膜１６の膨出に伴い反射光束の光路が変動し
たら、その変位をＰＳＤ上の照射位置の変位として検出
することができる。よって、係る位置変位を検出するこ
とにより可撓性膜１６の膨出量、すなわち、試料１１の
特性（性質）を測定することができる。

【００６８】さらに、上記した第５実施例並びにその各
変形例では、光源２６としてレーザーダイオード（単色
光）を用いたものについて説明したが、本例においても
上記した各実施例と同様に、複数の波長を合成した光
や、白色光（連続光）を用いることも可能である。但
し、係る場合においても、反射光束の変位の検出をより
高精度に行う必要から、アパーチャーやその他の光学機
器等を用いることによりその光束の径はできるだけ細く
することである。

【００６９】尚、上記した各実施例では、音響セル本体
１としては、第１実施例に示したものを適用した例につ
いて説明したが、本発明はこれに限ることなく、例えば
図８に示すような従来から一般に用いられている音響セ
ル（入射された電磁波を逃がすための透過窓等がないも
ので、図示した構造のものに限定はされずに、いかなる
構成の音響セルも可）に適用することももちろんでき
る。係る場合には、図示省略するが、マイクロホンを設
けることなく容器本体の壁面の一部に開口部を設けると
共に、その開口部を覆うようにして所定の可撓性膜を取
付け、さらに、その可撓性膜の膨出量を測定する測定装
置部を装着すれば良い。

【００７０】尚また、可撓性膜１６の膨出量を測定する
ための測定装置本体部としては、上記した各実施例に限
ることなく、種々の構成のものを用いることができる。

【００７１】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る音響セルで
は、電磁波が照射された試料から生じる熱拡散に伴う疎
密波の状態を、可撓性膜の膨出量を検出することにより
測定するようにしたため、非常に高精度に測定すること
が可能となる。すなわち、可撓性膜は、非常に小さな圧
力変動があっても、それに反応しその量に応じて膨出す
るからである。その結果、使用する電磁波の強度も小さ
くすることができる。

【００７２】また、前記透過窓と対向する前記容器の所
定位置に、前記電磁波が透過する透過窓を配設した場合
には、Ｘ線のような試料内部に透過可能な電磁波を使用
することができ、試料の深さ方向（内部）の情報を測定
することが可能となる。

【００７３】さらに、前記容器内の前記試料が収納され
る密閉空間と、前記開口部とが、細径の連通管を介して
接続するようにした場合には、容器内に入射された電磁
波や、試料に照射されて散乱された電磁波が可撓性膜に
当接することにより生じる測定誤差が可及的に減少す
る。

【００７４】さらにまた、前記容器が複数の部品を接合
することにより密閉空間を構成するもので、その接合部
位に金属または高分子材料からなるシート状のシール材
を介在させるようにしたばあいには、内部で生じた疎密
波の一部が外部に漏れ出たり、また、外部から雑音等が
内部に侵入することがなく、測定精度がより向上する。

【００７５】また、膨出量測定装置として、二束干渉計
や偏向干渉計を用いた場合には、分解能は使用する光源
から出射される光の波長の１／２以下になり、しかも、
それを分割することによりさらに１／１００程度の分解
能にすることができるので、検出精度がより向上する。
また、上記各干渉計は高精度で製造することができ、し
かも、各構成部品の設置も容易に行うことができる。

【００７６】また、膨出量測定装置として、探針と可撓
性膜との間に流れるトンネル電流を利用して可撓性膜の
膨出量を測定する構成とした場合にも、可撓性膜が０．
１ｎｍ程度変動したとしてもトンネル電流が大きく変化
するため、上記と同様に高精度な測定が可能となる。

【００７７】さらに、膨出量測定装置として、可撓性膜
の膨出にともない反射光束の光路の変位を生じるように
可撓性膜の所定位置に光束を照射する光源と、反射光束
の光路の変位を検出する検出装置とにより、可撓性膜の
膨出量を測定するようにした場合には、係る可撓性膜の
微細な変化も反射光束の光路の変化により確実に検出す
ることができ、高い検出精度がから得られる。

【００７８】また、光源としてレーザーを用いた場合に
は、発熱が少く（消費エネルギーが少い）、指向性並び
にエネルギー密度の高い光束を用いて干渉を生じさせる
ため、干渉性の高い明瞭な干渉縞を得ることができ、高
いＳ／Ｎ比が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る音響セルの第１実施例を示す断面
図である。

【図２】（Ａ）はマイケルソン干渉計の構成を示す図で
ある。（Ｂ）はマイケルソン干渉計から出射される干渉
波形の一例を示す図である。（Ｃ）はその中心部を拡大
して示す図である。

【図３】本発明に係る音響セルの第２実施例を示す断面
図である。

【図４】本発明に係る音響セルの第３実施例を示す図で
ある。

【図５】（Ａ）は本発明に係る音響セルの第４実施例を
示す断面図である。（Ｂ）はその要部を示す拡大構成図
である。

【図６】（Ａ）は本発明に係る音響セルの第５実施例を
示す断面図である。（Ｂ）は２分割光電検出装置の回路
図である。

【図７】（Ａ）はその動作原理を説明する図である。
（Ｂ）は２分割光電検出装置を示す平面図である。
（Ｃ）は可撓性膜の膨出に伴う反射光束の光路の変化を
示す図である。

【図８】従来の音響セルの原理図を示す図である。

【符号の説明】

１音響セル本体２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ測定装置部３容器本体７ａ，７ｂ透過窓８シール材９密閉空間１１試料１３第２の連通管１６可撓性膜２５マイケルソン干渉計（二光束干渉計）２６光源４０偏光干渉計４６検光子４７光電検出器５０第２のウォラストンプリズム（複屈折発生部材）５２第１の光電検出器５３第２の光電検出器５４差動増幅器６０探針６２ピエゾ素子（駆動手段）７１２分割光電検出装置７１ａ第１の光電検出素子（光電検出部）７１ｂ第２の光電検出素子（光電検出部）７２差動増幅器（光電検出部の出力値を求める装置）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被測定物を密封収納可能な中空の容器
と、その容器の一端面に形成され電磁波を前記容器内に
入射させる透過窓と、前記容器の端面に形成された開口
部を覆うようにして装着された可撓性膜と、前記電磁波
が照射された前記試料から発する疎密波による前記容器
内の圧力変動に応じて変動する前記可撓性膜の膨出量を
検出する膨出量測定装置とを備えたことを特徴とする音
響セル。
【請求項２】前記透過窓と対向する前記容器の所定位
置に、前記電磁波が透過する透過窓を配設したことを特
徴とする請求項１に記載の音響セル。
【請求項３】前記容器内の前記試料が収納される密閉
空間と、前記開口部とが、細径の連通管を介して接続さ
れてなることを特徴とする請求項１または２に記載の音
響セル。
【請求項４】前記容器が複数の部品を接合することに
より密閉空間を構成するもので、その接合部位に金属ま
たは高分子材料からなるシート状のシール材を介在させ
てなることを特徴とする請求項１〜３項のいずれか１項
に記載の音響セル。
【請求項５】前記膨出量測定装置が、前記可撓性膜に
光を照射する光源と、その光源と前記可撓性膜との間に
配置された二光束干渉計と、前記二光束干渉計から出射
される干渉光を検出する検出手段とを備え、かつ前記可
撓性膜の外側面を前記二光束干渉計の有する移動鏡とし
て使用するようにしたことを特徴とする請求項１〜４項
のいずれか１項に記載の音響セル。
【請求項６】前記膨出量測定装置が、前記可撓性膜に
光を照射する光源と、その光源と前記可撓性膜との間に
配置された偏光干渉計と、前記偏光干渉計から出射され
る光を検出する検出手段とを備え、かつ前記光を前記偏
光干渉計に入射させることにより生じる常光線と異常光
線のうち一方の光線を前記可撓性膜の膨出する部位に照
射させ、他方の構成を前記可撓性膜の膨出しない固定部
位に照射させ、それら照射して反射された両光線を干渉
させて得られる前記光を前記偏光干渉計より出射させる
ようにしたことを特徴とする請求項１〜４項のいずれか
１項に記載の音響セル。
【請求項７】請求項６に記載の光を検出する検出手段
が、前記偏光干渉計の出射側に配置された検光子と光電
検出手段とから構成されたことを特徴とする音響セル。
【請求項８】請求項６に記載の前記光を検出する検出
手段が、前記偏光干渉計の出射側に配置されたウォラス
ントンプリズム等の複屈折発生部材と、その複屈折発生
部材から出射される常光線並びに異常光線の光束上に配
置された一組の光電検出手段と、それの一組の光電検出
手段に接続され前記一組の光電検出手段の出力差を検出
する手段とから構成されたことを特徴とする音響セル。
【請求項９】前記膨出量測定装置が、前記可撓性膜に
対し所定距離隔てて対向配置された探針と、その探針と
前記可撓性膜との間に電圧を印加する手段と、前記電圧
により前記探針と前記可撓性膜との間に生じるトンネル
電流を測定する手段とからなることを特徴とする請求項
１〜４項のいずれか１項に記載の音響セル。
【請求項１０】前記膨出量測定装置が、前記可撓性膜
に対して対向配置された探針と、その探針を前記可撓性
膜に対して前後進移動させる駆動手段と、前記探針と前
記可撓性膜との間に電圧を印加する手段と、前記電圧に
より前記探針と前記可撓性膜との間に生じるトンネル電
流を測定するとともに、そのトンネル電流を一定にすべ
く前記駆動手段を作動させるとともに、その探針の移動
量を検出する制御手段とからなることを特徴とする請求
項１〜４項のいずれか１項に記載の音響セル。
【請求項１１】前記膨出量測定装置が、前記可撓性膜
の膨出にともないそこにおける反射光束の光路の変位を
生じるように前記可撓性膜の所定位置に光束を照射する
光源と、前記反射光束の光路の変位を検出する検出装置
とから構成されてなることを特徴とする請求項１〜４項
のいずれか１項に記載の音響セル。
【請求項１２】請求項１１に記載の検出装置が、前記
反射光束を受光するようにして近接配置された複数の光
電検出部と、その光電検出部の出力値の差を求める装置
とから構成されたことを特徴とする音響セル。
【請求項１３】請求項１１に記載の検出装置が、半導
体位置センサーであることを特徴とする音響セル。
【請求項１４】前記光源がレーザから構成されている
ことを特徴とする請求項５〜８，１１〜１３項のうちい
ずれか１項に記載の音響セル。