JPH0566189A - 電気特性計測方法および装置 - Google Patents
電気特性計測方法および装置Info
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- JPH0566189A JPH0566189A JP22915991A JP22915991A JPH0566189A JP H0566189 A JPH0566189 A JP H0566189A JP 22915991 A JP22915991 A JP 22915991A JP 22915991 A JP22915991 A JP 22915991A JP H0566189 A JPH0566189 A JP H0566189A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 圧電素子を検出器として用いて、その共振周
波数および共振抵抗値を測定することで、電圧印加時に
状態変化を生じる化合物の、電気特性を計測することを
可能にする。 【構成】 検出器としての圧電素子上に試料を電圧が印
加できるように固定し、これにパルス発生器およびイン
ピーダンス測定器を接続した。試料に電圧を印可したと
きの、共振周波数および共振抵抗値をパルス発生器およ
びインピーダンス測定器により測定することで、試料の
電圧印加時の状態変化を粘弾性変化として測定すること
ができる。このことから、圧電素子を検出器として電圧
により状態変化を生じる化合物の、電気特性を計測する
ことができる。
波数および共振抵抗値を測定することで、電圧印加時に
状態変化を生じる化合物の、電気特性を計測することを
可能にする。 【構成】 検出器としての圧電素子上に試料を電圧が印
加できるように固定し、これにパルス発生器およびイン
ピーダンス測定器を接続した。試料に電圧を印可したと
きの、共振周波数および共振抵抗値をパルス発生器およ
びインピーダンス測定器により測定することで、試料の
電圧印加時の状態変化を粘弾性変化として測定すること
ができる。このことから、圧電素子を検出器として電圧
により状態変化を生じる化合物の、電気特性を計測する
ことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、化学、高分子化学、
及び電子工業分野における、電圧印加時に状態変化を生
じる化合物の、電気的な特性の試験・評価を行う方法及
び装置に関する。
及び電子工業分野における、電圧印加時に状態変化を生
じる化合物の、電気的な特性の試験・評価を行う方法及
び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、たとえば液晶性化合物などの電気
特性を評価する方法としては、図２に示すように液晶性
化合物を２つの電極間に挟んだサンドイッチ構造セルを
用いて測定されてきた。これは、２つの電極間に電圧を
印加した場合の液晶性化合物の配向状態を光学的に測定
する方法である。
特性を評価する方法としては、図２に示すように液晶性
化合物を２つの電極間に挟んだサンドイッチ構造セルを
用いて測定されてきた。これは、２つの電極間に電圧を
印加した場合の液晶性化合物の配向状態を光学的に測定
する方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のサンド
イッチ形セルを用いた方法では、セルを構成するために
試料が多量に必要であった。また、光により被測定化合
物の電気特性を検出することから、セルの基板や電極は
透明でなければならず、さらに試料の持つ吸収波長等の
問題により、検出光の波長も試料により変えなければな
らないという課題があった。
イッチ形セルを用いた方法では、セルを構成するために
試料が多量に必要であった。また、光により被測定化合
物の電気特性を検出することから、セルの基板や電極は
透明でなければならず、さらに試料の持つ吸収波長等の
問題により、検出光の波長も試料により変えなければな
らないという課題があった。
【０００４】そこで、この発明の目的は、従来のこのよ
うな課題を解決するため、圧電素子を用いて試料の粘弾
性変化を検出することにより電気特性の計測ができる、
測定方法および装置を得ることである。
うな課題を解決するため、圧電素子を用いて試料の粘弾
性変化を検出することにより電気特性の計測ができる、
測定方法および装置を得ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
にこの発明は、例えば、ＡＴカット水晶振動子を検出器
とし、水晶振動子の共振周波数変化、もしくは、インピ
ーダンス変化を連続的に計測することによって、ごく少
量の試料量で容易に電気特性計測を可能にするものであ
る。
にこの発明は、例えば、ＡＴカット水晶振動子を検出器
とし、水晶振動子の共振周波数変化、もしくは、インピ
ーダンス変化を連続的に計測することによって、ごく少
量の試料量で容易に電気特性計測を可能にするものであ
る。
【０００６】
【作用】上記のように構成された電気特性計測装置は、
検出器として圧電素子を用いているが、この圧電素子は
共振周波数付近の周波数の電圧を印加することにより機
械的な振動を起こす。この振動は極めて微小であるが、
物質が接した状態で物質と圧電素子表面との間のせん断
応力による抵抗を受ける。この機械的抵抗の抵抗係数
は、圧電素子の機械的な振動と電気的な振動とを対応づ
けて考えると電気的抵抗と同等であると考えることがで
きる。従って、共振周波数における共振抵抗は、圧電素
子表面の摩擦係数を反映した値と考えられ、この共振抵
抗を連続的に計測することによって、物質の粘弾性変化
を計測することができる。また、圧電素子のせん断応力
が圧電素子の弾性体として振動する力と釣りあうことか
ら、共振周波数の変化も、粘弾性変化と対応する。従っ
て、共振周波数変化を測定することによっても、試料の
粘弾性変化を追跡することができる。ここで圧電素子の
共振周波数は、試料の弾性、粘性、重量変化によって変
化し、共振抵抗は粘性変化のみによって変化することが
知られている。従って重量変化がない場合には、共振周
波数と共振抵抗値とを比較することにより、試料の粘性
的変化と弾性的変化を考察することができる。
検出器として圧電素子を用いているが、この圧電素子は
共振周波数付近の周波数の電圧を印加することにより機
械的な振動を起こす。この振動は極めて微小であるが、
物質が接した状態で物質と圧電素子表面との間のせん断
応力による抵抗を受ける。この機械的抵抗の抵抗係数
は、圧電素子の機械的な振動と電気的な振動とを対応づ
けて考えると電気的抵抗と同等であると考えることがで
きる。従って、共振周波数における共振抵抗は、圧電素
子表面の摩擦係数を反映した値と考えられ、この共振抵
抗を連続的に計測することによって、物質の粘弾性変化
を計測することができる。また、圧電素子のせん断応力
が圧電素子の弾性体として振動する力と釣りあうことか
ら、共振周波数の変化も、粘弾性変化と対応する。従っ
て、共振周波数変化を測定することによっても、試料の
粘弾性変化を追跡することができる。ここで圧電素子の
共振周波数は、試料の弾性、粘性、重量変化によって変
化し、共振抵抗は粘性変化のみによって変化することが
知られている。従って重量変化がない場合には、共振周
波数と共振抵抗値とを比較することにより、試料の粘性
的変化と弾性的変化を考察することができる。
【０００７】一方、試料に電気的に配向変化が生じる場
合、その前後で粘弾性に変化が生じることが知られてお
り、よって、この２つの性質を応用することにより、試
料の電気特性を計測することが可能となった。圧電素子
としては、水晶振動子の他、ＳＡＷデバイスや圧電セラ
ミック発振子などが利用可能である。
合、その前後で粘弾性に変化が生じることが知られてお
り、よって、この２つの性質を応用することにより、試
料の電気特性を計測することが可能となった。圧電素子
としては、水晶振動子の他、ＳＡＷデバイスや圧電セラ
ミック発振子などが利用可能である。
【０００８】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の電気特性計測装置の模式図を
示したものである。図１において、ＡＴカット水晶振動
子セル１は、パルス発生器２および測定周波数が任意に
設定できるインピーダンス測定器３に接続されている。
パルス発生器２およびインピーダンス測定器３は、さら
に演算または制御を行なうためのコンピュータ４に接続
され、コンピュータ４にはプリンタ５が接続されてい
る。図３は図１の電気特性計測装置の模式図のうち、Ａ
Ｔカット水晶振動子セル１部分の構造を示したものであ
る。ＡＴカット水晶振動子１１は、片面のみが試料と接
するような構造を持つプラスチック製のホルダー１５に
シリコーン樹脂で封入されている。さらに、ＡＴカット
水晶振動子１１の試料面にはスペーサー１６を介して試
料への電圧印加用電極１４が置かれた構造になってい
る。そして、ＡＴカット水晶振動子１１と電圧印加用電
極１４とスペーサー１６に囲まれた空間に試料６が入
る。
明する。図１は、本発明の電気特性計測装置の模式図を
示したものである。図１において、ＡＴカット水晶振動
子セル１は、パルス発生器２および測定周波数が任意に
設定できるインピーダンス測定器３に接続されている。
パルス発生器２およびインピーダンス測定器３は、さら
に演算または制御を行なうためのコンピュータ４に接続
され、コンピュータ４にはプリンタ５が接続されてい
る。図３は図１の電気特性計測装置の模式図のうち、Ａ
Ｔカット水晶振動子セル１部分の構造を示したものであ
る。ＡＴカット水晶振動子１１は、片面のみが試料と接
するような構造を持つプラスチック製のホルダー１５に
シリコーン樹脂で封入されている。さらに、ＡＴカット
水晶振動子１１の試料面にはスペーサー１６を介して試
料への電圧印加用電極１４が置かれた構造になってい
る。そして、ＡＴカット水晶振動子１１と電圧印加用電
極１４とスペーサー１６に囲まれた空間に試料６が入
る。
【０００９】共用電極１３は、電圧印加用電極１４と組
み合わせて試料に電圧を印加し、同時に水晶振動子用電
極１２と組み合わせて水晶振動子に電圧を印加するため
に用いられる。本発明の計測方法は、試料をＡＴカット
水晶振動子１１上に固定し、試料に電圧を印加するのと
同時にＡＴカット水晶振動子１１の共振周波数付近での
インピーダンスの測定を連続的に行ない、電圧に対する
ＡＴカット水晶振動子１１の共振周波数および共振抵抗
値の変化を得るものである。
み合わせて試料に電圧を印加し、同時に水晶振動子用電
極１２と組み合わせて水晶振動子に電圧を印加するため
に用いられる。本発明の計測方法は、試料をＡＴカット
水晶振動子１１上に固定し、試料に電圧を印加するのと
同時にＡＴカット水晶振動子１１の共振周波数付近での
インピーダンスの測定を連続的に行ない、電圧に対する
ＡＴカット水晶振動子１１の共振周波数および共振抵抗
値の変化を得るものである。
【００１０】試料をＡＴカット水晶振動子セル１に固定
すると、ＡＴカット水晶振動子１１の共振周波数およ
び、共振抵抗値は、測定時の印加電圧での試料の粘弾性
を反映したものとなり、共振周波数及び、共振抵抗値
は、インピーダンス測定器３を用いて測定される。図４
は本実施例で用いたインピーダンス測定器のブロックダ
イアグラムである。信号発生部１７でＡＴカット水晶振
動子１１の共振周波数付近の周波数を発生させ、信号分
配部１８で信号発生部１７で得られた信号を２つに分配
する。２つに分配された信号の内、一方はそのまま増幅
部Ａ１９，アッテネータ部Ａ２０，対数増幅部Ａ２１を
経て演算部２６に入る。他方はＡＴカット水晶振動子１
１を経た後、増幅部Ｂ２２，アッテネータ部Ｂ２３，対
数増幅部Ｂ２４を経て演算部２６に入る。また、アッテ
ネータ部Ｂ２３から出てきた信号は、途中、ＡＴカット
水晶振動子１１を通過しているため、アッテネータ部Ａ
２０から出てきた信号との間には位相差がある。この位
相差は位相差検出部２５で検出され、演算部２６に入力
される。演算部２６では入力された信号から、ＡＴカッ
ト水晶振動子１１のコンダクタンスおよびサセプタンス
を求め、表示部２７に表示する。
すると、ＡＴカット水晶振動子１１の共振周波数およ
び、共振抵抗値は、測定時の印加電圧での試料の粘弾性
を反映したものとなり、共振周波数及び、共振抵抗値
は、インピーダンス測定器３を用いて測定される。図４
は本実施例で用いたインピーダンス測定器のブロックダ
イアグラムである。信号発生部１７でＡＴカット水晶振
動子１１の共振周波数付近の周波数を発生させ、信号分
配部１８で信号発生部１７で得られた信号を２つに分配
する。２つに分配された信号の内、一方はそのまま増幅
部Ａ１９，アッテネータ部Ａ２０，対数増幅部Ａ２１を
経て演算部２６に入る。他方はＡＴカット水晶振動子１
１を経た後、増幅部Ｂ２２，アッテネータ部Ｂ２３，対
数増幅部Ｂ２４を経て演算部２６に入る。また、アッテ
ネータ部Ｂ２３から出てきた信号は、途中、ＡＴカット
水晶振動子１１を通過しているため、アッテネータ部Ａ
２０から出てきた信号との間には位相差がある。この位
相差は位相差検出部２５で検出され、演算部２６に入力
される。演算部２６では入力された信号から、ＡＴカッ
ト水晶振動子１１のコンダクタンスおよびサセプタンス
を求め、表示部２７に表示する。
【００１１】インピーダンス測定は、具体的には、アド
ミッタンスの虚数部であるサセプタンスの最大値と最小
値を与える周波数の間に共振周波数があることから、ま
ず最初にサセプタンスの最大値、最小値を周波数掃引し
て求め、このあいだの周波数について等間隔の周波数
で、コンダクタンスとサセプタンスの測定を行なった。
測定値は、コンダクタンス及びサセプタンスのデータを
円の最小自乗法によって処理し、円の直径を求めこの逆
数を共振抵抗の値とした。また、円の中心を求め、この
中心点のサセプタンスの値と同じサセプタンス値を示す
ような円上の周波数をサセプタンスと測定周波数の多項
式近似より求めこれを共振周波数とした。
ミッタンスの虚数部であるサセプタンスの最大値と最小
値を与える周波数の間に共振周波数があることから、ま
ず最初にサセプタンスの最大値、最小値を周波数掃引し
て求め、このあいだの周波数について等間隔の周波数
で、コンダクタンスとサセプタンスの測定を行なった。
測定値は、コンダクタンス及びサセプタンスのデータを
円の最小自乗法によって処理し、円の直径を求めこの逆
数を共振抵抗の値とした。また、円の中心を求め、この
中心点のサセプタンスの値と同じサセプタンス値を示す
ような円上の周波数をサセプタンスと測定周波数の多項
式近似より求めこれを共振周波数とした。
【００１２】インピーダンス測定および共振抵抗値，共
振周波数を求めるための演算の処理は、コンピュータ４
によって自動的に行なわれ、その結果はディスプレイお
よびプリンタ５に表示、印刷される。また、本実施例で
は、ＡＴカット水晶振動子を検出器としたが、ＧＴカッ
ト水晶振動子や他の圧電材料、例えば、ＳＡＷデバイス
や圧電セラミック発振子を用いても同様の測定が可能で
あることが示されている。
振周波数を求めるための演算の処理は、コンピュータ４
によって自動的に行なわれ、その結果はディスプレイお
よびプリンタ５に表示、印刷される。また、本実施例で
は、ＡＴカット水晶振動子を検出器としたが、ＧＴカッ
ト水晶振動子や他の圧電材料、例えば、ＳＡＷデバイス
や圧電セラミック発振子を用いても同様の測定が可能で
あることが示されている。
【００１３】次に本計測方法及び装置を用いて、測定を
行なった結果について説明する。試料として一般に表示
素子などに用いられている、シアノビフェニル系の液晶
化合物（メルク社製：Ｅ４４）を用いた。５Ｖ０．１Ｈ
ｚの電圧を印加したところ、電圧のＯＮ−ＯＦＦにより
共振周波数および共振抵抗値に変化がみられた。これに
よって、この発明の電気特性計測装置により、電圧によ
る化合物の配向状態変化を計測できることが確認され
た。
行なった結果について説明する。試料として一般に表示
素子などに用いられている、シアノビフェニル系の液晶
化合物（メルク社製：Ｅ４４）を用いた。５Ｖ０．１Ｈ
ｚの電圧を印加したところ、電圧のＯＮ−ＯＦＦにより
共振周波数および共振抵抗値に変化がみられた。これに
よって、この発明の電気特性計測装置により、電圧によ
る化合物の配向状態変化を計測できることが確認され
た。
【００１４】なお、この発明は上記実施例だけではな
く、例えば電気泳動による有機化合物の分離過程の計測
等にも広く応用できる。
く、例えば電気泳動による有機化合物の分離過程の計測
等にも広く応用できる。
【００１５】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように試料に
電圧を印加したときの圧電素子の共振周波数および共振
抵抗値変化から試料の状態変化を測定するという構成と
したので、測定試料が微量で済み、さらに従来の様な複
雑でたいへん手間のかかる測定系を組まずに電圧により
状態変化を示す化合物の電気特性を測定できる効果があ
る。
電圧を印加したときの圧電素子の共振周波数および共振
抵抗値変化から試料の状態変化を測定するという構成と
したので、測定試料が微量で済み、さらに従来の様な複
雑でたいへん手間のかかる測定系を組まずに電圧により
状態変化を示す化合物の電気特性を測定できる効果があ
る。
【図１】本発明の電気特性計測装置を示した説明図であ
る。
る。
【図２】従来の電気特性計測用サンドイッチ構造セルの
説明図である。
説明図である。
【図３】本発明の実施例で用いたＡＴカット水晶振動子
セルの構造を示す説明図である。
セルの構造を示す説明図である。
【図４】本発明の実施例で用いたインピーダンス測定器
のブロックダイアグラムである。
のブロックダイアグラムである。
１ ＡＴカット水晶振動子セル ２ パルス発生器 ３ インピーダンス測定器 ４ コンピュータ ５ プリンタ ６ 試料 ７ ガラス基板 ８ 透明電極 ９ 偏光子 １０ 検出光 １１ ＡＴカット水晶振動子 １２ 水晶振動子用電極 １３ 共用電極 １４ 電圧印加用電極 １５ ホルダー １６ スペーサー １７ 信号発生部 １８ 信号分配部 １９ 増幅部Ａ ２０ アッテネータ部Ａ ２１ 対数増幅部Ａ ２２ 増幅部Ｂ ２３ アッテネータ部Ｂ ２４ 対数増幅部Ｂ ２５ 位相差検出部 ２６ 演算部 ２７ 表示部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 一彦 東京都江東区亀戸６丁目31番１号 セイコ ー電子工業株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 圧電素子の少なくとも一方の面を試料と
接触させ、試料に電圧を印加したときの、圧電素子の共
振周波数あるいは共振抵抗値を測定して試料の粘弾性変
化を検出することにより、電圧印加時に状態変化を生じ
る試料の電気特性の計測を行うことを特徴とする電気特
性計測方法。 - 【請求項２】 少なくとも圧電素子と圧電素子の共振周
波数を測定する装置、あるいは圧電素子の共振抵抗値を
測定する装置と、圧電素子の一方の面を試料と接触さ
せ、試料の接した圧電素子の電極と試料を挟んで前記電
極と平行に設置された電極を有する試料保持部から構成
され、前記両電極間に電圧を印加したときの圧電素子の
共振周波数あるいは共振抵抗値を連続的に測定して試料
の粘弾性変化を検出することにより、電圧印加時に状態
変化を生じる試料の電気特性の計測を行うことを特徴と
する電気特性計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03229159A JP3087190B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 電気特性計測方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03229159A JP3087190B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 電気特性計測方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0566189A true JPH0566189A (ja) | 1993-03-19 |
| JP3087190B2 JP3087190B2 (ja) | 2000-09-11 |
Family
ID=16887711
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03229159A Expired - Lifetime JP3087190B2 (ja) | 1991-09-09 | 1991-09-09 | 電気特性計測方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3087190B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08261915A (ja) * | 1995-03-20 | 1996-10-11 | Olympus Optical Co Ltd | 触覚センサプローブ及び触覚センサ |
| JP2003042924A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-02-13 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 粘度を測定するための方法及び装置 |
| JP2007071722A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Tokyo Institute Of Technology | 弾性波素子のパラメータ測定方法 |
-
1991
- 1991-09-09 JP JP03229159A patent/JP3087190B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08261915A (ja) * | 1995-03-20 | 1996-10-11 | Olympus Optical Co Ltd | 触覚センサプローブ及び触覚センサ |
| JP2003042924A (ja) * | 2001-07-31 | 2003-02-13 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 粘度を測定するための方法及び装置 |
| JP2007071722A (ja) * | 2005-09-07 | 2007-03-22 | Tokyo Institute Of Technology | 弾性波素子のパラメータ測定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3087190B2 (ja) | 2000-09-11 |
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