JPH0742129Y2 - 光音響セル - Google Patents
光音響セルInfo
- Publication number
- JPH0742129Y2 JPH0742129Y2 JP5381790U JP5381790U JPH0742129Y2 JP H0742129 Y2 JPH0742129 Y2 JP H0742129Y2 JP 5381790 U JP5381790 U JP 5381790U JP 5381790 U JP5381790 U JP 5381790U JP H0742129 Y2 JPH0742129 Y2 JP H0742129Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- volume
- sample
- photoacoustic cell
- chamber
- microphone
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Optical Measuring Cells (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Description
【考案の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本考案は、光音響セルから得られる光音響信号の高強度
化に関するものである。
化に関するものである。
〈従来の技術〉 第７図は周囲の圧力変動を音として検出するマイクロフ
ォンを用いた光音響セルの従来例を示す構成図である。
第７図（イ）において、11はガラスやプラスチック等の
光を透過する材料で形成された光学窓、12は試料ホルダ
ー、13は光音響信号を音として検出するためのマイクロ
フォン、14は試料室（含むマイクロフォン室15）、16は
試料である。このような構成において、光学窓11を通し
て試料ホルダー12上に設置された試料16に周波数ｆで断
続され光学顕微鏡等によって絞られた光が照射される。
この光の一部は表面で反射され、残りは試料16に吸収さ
れる。吸収された光のエネルギは熱に変わり、試料16内
に拡散する。拡散した熱の一部は、試料16の表面近房の
気体に伝わり、気体は膨脹する。このため試料室14（マ
イクロフォン室15）内の圧力が上昇し、それがマイクロ
フォン13によって電気的信号として検出される。
ォンを用いた光音響セルの従来例を示す構成図である。
第７図（イ）において、11はガラスやプラスチック等の
光を透過する材料で形成された光学窓、12は試料ホルダ
ー、13は光音響信号を音として検出するためのマイクロ
フォン、14は試料室（含むマイクロフォン室15）、16は
試料である。このような構成において、光学窓11を通し
て試料ホルダー12上に設置された試料16に周波数ｆで断
続され光学顕微鏡等によって絞られた光が照射される。
この光の一部は表面で反射され、残りは試料16に吸収さ
れる。吸収された光のエネルギは熱に変わり、試料16内
に拡散する。拡散した熱の一部は、試料16の表面近房の
気体に伝わり、気体は膨脹する。このため試料室14（マ
イクロフォン室15）内の圧力が上昇し、それがマイクロ
フォン13によって電気的信号として検出される。
又、検出される音（圧力変動）は、微弱であるため、第
４図（ロ）に示すように、光音響セルをヘルムホルツ共
鳴を利用した共鳴型とし、音を大きくする構成としたも
のもある。この共鳴型のものでは、試料室14やマイクロ
フォン室15の容積とそれを結ぶ圧力伝播通路17の形状を
適切に選ぶことにより光音響信号の強度を一桁以上増大
させることができる。
４図（ロ）に示すように、光音響セルをヘルムホルツ共
鳴を利用した共鳴型とし、音を大きくする構成としたも
のもある。この共鳴型のものでは、試料室14やマイクロ
フォン室15の容積とそれを結ぶ圧力伝播通路17の形状を
適切に選ぶことにより光音響信号の強度を一桁以上増大
させることができる。
〈考案が解決しようとする課題〉 しかしながら上記従来技術に示す光音響セルにおいて、
得られる光音響信号の強度は光音響セルの容積（試料室
14とマイクロフォン室15）中に占める気体層の厚さに左
右されており、微弱な光音響信号から少しでも大きな信
号を検出するためには、気体層の厚さを小さく（光音響
セルの容積中に占める試料16の体積を大きく）する必要
がある。しかし、試料室14又はマイクロフォン室15の容
積（光音響セルの容積）は不変であるため、光音響セル
の容積中に占める試料16の体積の比率は一義的に決定さ
れてしまい、一つの光音響セルでは全ての試料に対応で
きなかった。又、光音響セルの容積が不変であるため、
共鳴周波数は一つしか存在せず、共鳴周波数以外では、
光音響信号は一桁以上低くなるので、断続周波数を低く
するほど、試料の深い部分の特性が解析できる点を利用
した深さ方向解析等の測定に用いる場合は非常に不便で
あった。
得られる光音響信号の強度は光音響セルの容積（試料室
14とマイクロフォン室15）中に占める気体層の厚さに左
右されており、微弱な光音響信号から少しでも大きな信
号を検出するためには、気体層の厚さを小さく（光音響
セルの容積中に占める試料16の体積を大きく）する必要
がある。しかし、試料室14又はマイクロフォン室15の容
積（光音響セルの容積）は不変であるため、光音響セル
の容積中に占める試料16の体積の比率は一義的に決定さ
れてしまい、一つの光音響セルでは全ての試料に対応で
きなかった。又、光音響セルの容積が不変であるため、
共鳴周波数は一つしか存在せず、共鳴周波数以外では、
光音響信号は一桁以上低くなるので、断続周波数を低く
するほど、試料の深い部分の特性が解析できる点を利用
した深さ方向解析等の測定に用いる場合は非常に不便で
あった。
本考案は上記従来技術の課題を踏まえて成されたもので
あり、光音響セルの試料室又はマイクロフォン室の容積
を試料の体積に応じて可変できる構成とすることによ
り、容積中に占める試料体積の割合を常に大きく（気体
層の厚さを小さく）して、光音響信号の強度を増大させ
ると共に、一つの光音響セルで任意に共鳴周波数を設定
できる光音響セルを提供することを目的としたものであ
る。
あり、光音響セルの試料室又はマイクロフォン室の容積
を試料の体積に応じて可変できる構成とすることによ
り、容積中に占める試料体積の割合を常に大きく（気体
層の厚さを小さく）して、光音響信号の強度を増大させ
ると共に、一つの光音響セルで任意に共鳴周波数を設定
できる光音響セルを提供することを目的としたものであ
る。
〈課題を解決するための手段〉 上記課題を解決するための本考案の構成は、物体に断続
光が照射された際に生じる物体及びその周囲の圧力変動
を音として検出するマイクロフォンを用いた光音響セル
において、試料室又はマイクロフォン室の壁面の一部又
は全部を可動にし、前記試料室又はマイクロフォン室の
容積を可変できる構成としたことを特徴とするものであ
る。
光が照射された際に生じる物体及びその周囲の圧力変動
を音として検出するマイクロフォンを用いた光音響セル
において、試料室又はマイクロフォン室の壁面の一部又
は全部を可動にし、前記試料室又はマイクロフォン室の
容積を可変できる構成としたことを特徴とするものであ
る。
〈作用〉 本考案によれば、光音響セルの容積を可変できる構成と
することにより、光音響セル中の試料体積の割合を常に
大きくできるため、光音響信号の強度を増大できる。
又、共鳴型のものでは、試料室とマイクロフォン室の容
積比率を変えることができるため、一つの光音響セルで
任意に共鳴周波数を設定することができる。
することにより、光音響セル中の試料体積の割合を常に
大きくできるため、光音響信号の強度を増大できる。
又、共鳴型のものでは、試料室とマイクロフォン室の容
積比率を変えることができるため、一つの光音響セルで
任意に共鳴周波数を設定することができる。
〈実施例〉 以下、本考案を図面に基づいて説明する。
第１図は本考案の光音響セルの一実施例を示す構成図で
ある。なお第１図において第７図と同一要素には同一符
号を付して重複する説明は省略する。図において、21は
図中の矢印方向に移動可能な可動試料ホルダー、22は可
動試料ホルダー21に設置された試料室14（マイクロフォ
ン室15）内を密閉するためのＯリングである。このよう
な構成において、その動作は第７図に示す従来例と同様
であるため、その説明は省略し、以下に第７図装置と違
う部分の動作について第２図を用いて説明する。この実
施例では、可動試料ホルダー21を上下に動かすことがで
きるため、試料室14の容積を変えることができる。した
がって、第２図（イ）及び（ロ）に示すように、試料16
a（16b）の体積の大（小）によって、可動試料ホルダー
21を上（下）に動かして、試料室14の容積を調整するこ
とにより、容積中に占める試料16a（16b）の体積の割合
を常に大きい状態にでき、容積中の気体層の厚さを小さ
くできるため、常に光音響信号の強度を増大できる。即
ち、試料の体積の異なりに関係なく、１つの光音響セル
から得られる光音響信号の強度を常に増大できる。
ある。なお第１図において第７図と同一要素には同一符
号を付して重複する説明は省略する。図において、21は
図中の矢印方向に移動可能な可動試料ホルダー、22は可
動試料ホルダー21に設置された試料室14（マイクロフォ
ン室15）内を密閉するためのＯリングである。このよう
な構成において、その動作は第７図に示す従来例と同様
であるため、その説明は省略し、以下に第７図装置と違
う部分の動作について第２図を用いて説明する。この実
施例では、可動試料ホルダー21を上下に動かすことがで
きるため、試料室14の容積を変えることができる。した
がって、第２図（イ）及び（ロ）に示すように、試料16
a（16b）の体積の大（小）によって、可動試料ホルダー
21を上（下）に動かして、試料室14の容積を調整するこ
とにより、容積中に占める試料16a（16b）の体積の割合
を常に大きい状態にでき、容積中の気体層の厚さを小さ
くできるため、常に光音響信号の強度を増大できる。即
ち、試料の体積の異なりに関係なく、１つの光音響セル
から得られる光音響信号の強度を常に増大できる。
又、第３図に示すように、試料室14の上部を動かして試
料室14内の容積を可変させても良く、この場合は光学窓
11を試料ホルダーとして試料16の下面から断続光を照射
させるものであり、第１図装置と同様の効果を得られ
る。なお、図中に示す23はレリーズバルブであり、可動
試料ホルダー21の移動による、試料室14内の圧力変化や
マイクロフォン13の損傷を防ぐため、マイクロフォン13
を外す他、レリーズバルブ23を用いて光音響セルの密閉
を解除するものである。
料室14内の容積を可変させても良く、この場合は光学窓
11を試料ホルダーとして試料16の下面から断続光を照射
させるものであり、第１図装置と同様の効果を得られ
る。なお、図中に示す23はレリーズバルブであり、可動
試料ホルダー21の移動による、試料室14内の圧力変化や
マイクロフォン13の損傷を防ぐため、マイクロフォン13
を外す他、レリーズバルブ23を用いて光音響セルの密閉
を解除するものである。
第４図は本考案を共鳴型の光音響セルに適用した実施例
を示す構成図である。第４図において、その動作は第１
図装置と同様であり、その説明は省略するが、光音響セ
ルの容積を変えることにより、任意に共鳴周波数を設定
することが可能となる。ここで、共鳴周波数ωは次式で
表される。
を示す構成図である。第４図において、その動作は第１
図装置と同様であり、その説明は省略するが、光音響セ
ルの容積を変えることにより、任意に共鳴周波数を設定
することが可能となる。ここで、共鳴周波数ωは次式で
表される。
ω＝c(A/lVr)1/2 … Vr＝V1V2/(V1+V2) … 但し、V1：試料室14の容積 V2：マイクロフォン室15の容積 A:圧力伝播通路17の断面積 l:圧力伝播通路17の長さ である。
例えば、第４図において、試料室14の容積V1とマイクロ
フォン室15の容積V2の容積比を1:1（V1＝V2＝Vi）とす
ると、前記式より、 Vr1＝（1/2）Vi … 又、可動試料ホルダー21を下部に動かして試料室14の容
積V1とマイクロフォン室15の容積V2の容積比を5:1（V1
＝5Vi、V2＝Vi）とすると、前記式より、 Vr2＝(5/6)Vi … となる。したがって、共鳴周波数ω２は前記，，
式より、 となり、可動試料ホルダー21の移動により試料室14の容
積を可変させて、容易に任意の共鳴周波数を設定するこ
とができる。
フォン室15の容積V2の容積比を1:1（V1＝V2＝Vi）とす
ると、前記式より、 Vr1＝（1/2）Vi … 又、可動試料ホルダー21を下部に動かして試料室14の容
積V1とマイクロフォン室15の容積V2の容積比を5:1（V1
＝5Vi、V2＝Vi）とすると、前記式より、 Vr2＝(5/6)Vi … となる。したがって、共鳴周波数ω２は前記，，
式より、 となり、可動試料ホルダー21の移動により試料室14の容
積を可変させて、容易に任意の共鳴周波数を設定するこ
とができる。
なお、第５図に示すように、マイクロフォン室15に可動
部24を設けて、マイクロフォン室15の容積を変化させる
ことによっても、第４図装置と同様に一つの光音響セル
で共鳴周波数を任意に設定することができる。
部24を設けて、マイクロフォン室15の容積を変化させる
ことによっても、第４図装置と同様に一つの光音響セル
で共鳴周波数を任意に設定することができる。
又、第６図に示すように、可動試料ホルダー21や可動部
24の移動には、ステッピングモータ31等を用い、計算機
33からの変調周波数指令による光源32の変調と連動させ
て、計算機33からの光音響セル可動部位置指令で光音響
セル20の容積を制御することにより、共鳴周波数の選定
や最適な光音響セルの容積の選定をより容易とすること
もできる。
24の移動には、ステッピングモータ31等を用い、計算機
33からの変調周波数指令による光源32の変調と連動させ
て、計算機33からの光音響セル可動部位置指令で光音響
セル20の容積を制御することにより、共鳴周波数の選定
や最適な光音響セルの容積の選定をより容易とすること
もできる。
〈考案の効果〉 以上、実施例と共に具体的に説明したように、本考案に
よれば、光音響セルの容積を可変にできる構成とするこ
とにより、試料の体積に応じて光音響セルの容積を増減
させて気体層の厚さを小さくすることができるため、光
音響信号の強度を増大させることができる。又、共鳴型
の光音響セルにおいては、光音響セルの容積を可変させ
ることにより、一つの光音響セルで共鳴周波数を任意に
設定することができる等の効果を有する光音響セルを実
現することができる。
よれば、光音響セルの容積を可変にできる構成とするこ
とにより、試料の体積に応じて光音響セルの容積を増減
させて気体層の厚さを小さくすることができるため、光
音響信号の強度を増大させることができる。又、共鳴型
の光音響セルにおいては、光音響セルの容積を可変させ
ることにより、一つの光音響セルで共鳴周波数を任意に
設定することができる等の効果を有する光音響セルを実
現することができる。
第１図は本考案の光音響セルの一実施例を示す構成図、
第２図は第１図装置の動作を説明するための構成図、第
３図は第１図装置の変形実施例を示す構成図、第４図，
第５図は本考案を共鳴型の光音響セルに適用した実施例
を示す構成図、第６図は本考案の光音響セルを用いた測
定システム例を示すブロック図、第７図は従来例であ
る。 11……光学窓、13……マイクロフォン、14……試料室、
15……マイクロフォン室、20……光音響セル、21……可
動試料ホルダー、22……Ｏリング。
第２図は第１図装置の動作を説明するための構成図、第
３図は第１図装置の変形実施例を示す構成図、第４図，
第５図は本考案を共鳴型の光音響セルに適用した実施例
を示す構成図、第６図は本考案の光音響セルを用いた測
定システム例を示すブロック図、第７図は従来例であ
る。 11……光学窓、13……マイクロフォン、14……試料室、
15……マイクロフォン室、20……光音響セル、21……可
動試料ホルダー、22……Ｏリング。
Claims (1)
- 【請求項１】物体に断続光が照射された際に生じる物体
及びその周囲の圧力変動を音として検出するマイクロフ
ォンを用いた光音響セルにおいて、試料室又はマイクロ
フォン室の壁面の一部又は全部を可動にし、前記試料室
又はマイクロフォン室の容積を可変できる構成としたこ
とを特徴とする光音響セル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5381790U JPH0742129Y2 (ja) | 1990-05-23 | 1990-05-23 | 光音響セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5381790U JPH0742129Y2 (ja) | 1990-05-23 | 1990-05-23 | 光音響セル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0415053U JPH0415053U (ja) | 1992-02-06 |
| JPH0742129Y2 true JPH0742129Y2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=31575329
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5381790U Expired - Lifetime JPH0742129Y2 (ja) | 1990-05-23 | 1990-05-23 | 光音響セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0742129Y2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5473830U (ja) * | 1977-10-31 | 1979-05-25 | ||
| JPS5494424U (ja) * | 1977-12-09 | 1979-07-04 | ||
| JP5288306B2 (ja) * | 2008-02-27 | 2013-09-11 | 独立行政法人国立高等専門学校機構 | 光音響セルおよびそれを用いた装置 |
| JP6619379B2 (ja) * | 2017-03-31 | 2019-12-11 | 日本電信電話株式会社 | 成分濃度測定装置および方法 |
| CN109668837B (zh) * | 2019-02-28 | 2024-01-12 | 中南民族大学 | 基于光声光谱的苹果内部品质检测系统及其方法 |
-
1990
- 1990-05-23 JP JP5381790U patent/JPH0742129Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0415053U (ja) | 1992-02-06 |
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