JPH09269301A - マイクロ波による配向性測定装置 - Google Patents
マイクロ波による配向性測定装置Info
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- JPH09269301A JPH09269301A JP10395396A JP10395396A JPH09269301A JP H09269301 A JPH09269301 A JP H09269301A JP 10395396 A JP10395396 A JP 10395396A JP 10395396 A JP10395396 A JP 10395396A JP H09269301 A JPH09269301 A JP H09269301A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 周波数を上げずに、小さい試料や小さい測定
面積での配向性測定を可能にする。 【解決手段】 マイクロ波共振器は共振器の軸線を垂直
方向に横断する方向のスリット１４で分離された２つの
部分１２ａと１２ｂとからなり、スリット１４には試料
１０が共振器の軸心と直交する方向に配置される。各共
振器部１２ａ，１２ｂのテーパー部２２，３０は、誘電
体にてなり、スリット１４に向って断面積が徐々に減少
するように絞られた形状に形成されている。導波部１６
の基端部にはマイクロ波導入部２が設けられ、導波部１
６と誘電体部２２との境界部には、アイリス２０をもつ
アイリス板１８が設けられている。他方の導波部２４の
基端部にはマイクロ波検知部４が設けられ、導波部２４
と誘電体部３０との境界部にはアイリス２８をもつアイ
リス板２６が設けられている。共振器に導入されたマイ
クロ波は、エネルギーが先端の誘電体部２２内部に閉じ
込められたまま試料に向って絞られていって試料に照射
される。
面積での配向性測定を可能にする。 【解決手段】 マイクロ波共振器は共振器の軸線を垂直
方向に横断する方向のスリット１４で分離された２つの
部分１２ａと１２ｂとからなり、スリット１４には試料
１０が共振器の軸心と直交する方向に配置される。各共
振器部１２ａ，１２ｂのテーパー部２２，３０は、誘電
体にてなり、スリット１４に向って断面積が徐々に減少
するように絞られた形状に形成されている。導波部１６
の基端部にはマイクロ波導入部２が設けられ、導波部１
６と誘電体部２２との境界部には、アイリス２０をもつ
アイリス板１８が設けられている。他方の導波部２４の
基端部にはマイクロ波検知部４が設けられ、導波部２４
と誘電体部３０との境界部にはアイリス２８をもつアイ
リス板２６が設けられている。共振器に導入されたマイ
クロ波は、エネルギーが先端の誘電体部２２内部に閉じ
込められたまま試料に向って絞られていって試料に照射
される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はマイクロ波を用いた
フィルムなどのシート状物質の配向性を測定する装置に
関するものである。
フィルムなどのシート状物質の配向性を測定する装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】紙の繊維配向性は繊維を構成する分子の
連鎖方向に相当し、カール、ねじれ、ＮＩＰ用紙の傾斜
などと密接に関係がある。特に、ここ数年は繊維配向に
おける基準も厳しくなってきており、数種類の測定方法
が用いられている。そのような測定方法としては、水拡
散法、力学的破断強度法、超音波法、マイクロ波法など
があり、また現在ではワイヤパートでの操作と配向性と
の対応もほぼ解明されてきつつある。
連鎖方向に相当し、カール、ねじれ、ＮＩＰ用紙の傾斜
などと密接に関係がある。特に、ここ数年は繊維配向に
おける基準も厳しくなってきており、数種類の測定方法
が用いられている。そのような測定方法としては、水拡
散法、力学的破断強度法、超音波法、マイクロ波法など
があり、また現在ではワイヤパートでの操作と配向性と
の対応もほぼ解明されてきつつある。
【０００３】一方、高分子フィルムの場合には、フィル
ムを構成するものは繊維ではないが、分子鎖の配列の異
方性が種々の物性、例えば、光学的、電気的、機械的強
度などの異方性として把握できる。したがって、紙、高
分子フィルムなどを含めて、分子鎖の配列の異方性（分
子配向）として異方性を総括的に把握することができ
る。
ムを構成するものは繊維ではないが、分子鎖の配列の異
方性が種々の物性、例えば、光学的、電気的、機械的強
度などの異方性として把握できる。したがって、紙、高
分子フィルムなどを含めて、分子鎖の配列の異方性（分
子配向）として異方性を総括的に把握することができ
る。
【０００４】分子配向を求めるには、例えば屈折率の異
方性に基づく屈折現象を用いて光学的に異方性を測定す
る方式の配向計があるが、測定には可視光又は近赤外光
に対して透明性を有することが必要であり、不透明な材
料は測定対象とはなりえない。
方性に基づく屈折現象を用いて光学的に異方性を測定す
る方式の配向計があるが、測定には可視光又は近赤外光
に対して透明性を有することが必要であり、不透明な材
料は測定対象とはなりえない。
【０００５】一方、マイクロ波の共振を用いた配向計
は、誘電率の異方性を利用したものであり、誘電率は屈
折率とも一定の関係がある。その配向計は、紙、高分子
フィルムを含めて光学的透明性の有無に関係なく、分子
配向測定に利用されている。
は、誘電率の異方性を利用したものであり、誘電率は屈
折率とも一定の関係がある。その配向計は、紙、高分子
フィルムを含めて光学的透明性の有無に関係なく、分子
配向測定に利用されている。
【０００６】図１はマイクロ波空洞共振器を用いた配向
計の原理図を説明したものである。一端部にマイクロ波
導入部２、他端部にマイクロ波検知部４を備え、その両
端部間が一定の電界振動方向をもつ導波管にてなるマイ
クロ波共振器６となっている。共振器６には定在波の腹
部の位置で共振器６の軸線を垂直方向に横断する方向に
スリット８が設けられている。そのスリット８に試料１
０を配置し、マイクロ波導入部２からマイクロ波を導入
し、マイクロ波検知部４によりマイクロ波強度を検出す
る。試料１０を共振器６の軸線の周りに回転させ、各回
転角度ごとの透過マイクロ波強度を検出して配向パター
ンを得る。またスリット８に試料１０を配置したときの
共振周波数と試料を配置していないときの共振周波数と
のずれ量から各回転角度位置ごとの誘電率を得て誘電率
パターンを得ることができる。
計の原理図を説明したものである。一端部にマイクロ波
導入部２、他端部にマイクロ波検知部４を備え、その両
端部間が一定の電界振動方向をもつ導波管にてなるマイ
クロ波共振器６となっている。共振器６には定在波の腹
部の位置で共振器６の軸線を垂直方向に横断する方向に
スリット８が設けられている。そのスリット８に試料１
０を配置し、マイクロ波導入部２からマイクロ波を導入
し、マイクロ波検知部４によりマイクロ波強度を検出す
る。試料１０を共振器６の軸線の周りに回転させ、各回
転角度ごとの透過マイクロ波強度を検出して配向パター
ンを得る。またスリット８に試料１０を配置したときの
共振周波数と試料を配置していないときの共振周波数と
のずれ量から各回転角度位置ごとの誘電率を得て誘電率
パターンを得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】図１に示されるような
マイクロ波空洞共振器を利用した配向性測定装置は、マ
イクロ波周波数に依存した導波管寸法により、その開口
面積からサンプルの測定できる最小の大きさが限定され
ていた。したがって、測定面積を小さくし、あるいはま
た小さなサンプルを測定しようとすると、周波数を高周
波領域に上げていく必要があった。周波数を上げていく
と、その周波数に対応して導波管を小さくしていく必要
がある。高周波になると、付属する発振器、検波器、増
幅器、同軸導波管、変換器などが高価になり、種類も少
なくなってくる。また、光に近づくため、導波管共振部
の寸法精度が厳しくなり、高いＱ値を安定して得るのが
難しくなってくる。本発明は周波数を上げずに、小さい
試料や、又は小さい測定面積での配向性測定を可能にす
ることを目的とするものである。
マイクロ波空洞共振器を利用した配向性測定装置は、マ
イクロ波周波数に依存した導波管寸法により、その開口
面積からサンプルの測定できる最小の大きさが限定され
ていた。したがって、測定面積を小さくし、あるいはま
た小さなサンプルを測定しようとすると、周波数を高周
波領域に上げていく必要があった。周波数を上げていく
と、その周波数に対応して導波管を小さくしていく必要
がある。高周波になると、付属する発振器、検波器、増
幅器、同軸導波管、変換器などが高価になり、種類も少
なくなってくる。また、光に近づくため、導波管共振部
の寸法精度が厳しくなり、高いＱ値を安定して得るのが
難しくなってくる。本発明は周波数を上げずに、小さい
試料や、又は小さい測定面積での配向性測定を可能にす
ることを目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、一端部にマイ
クロ波導入部、他端部にマイクロ波検知部を備え、その
両端部間がマイクロ波共振器となっており、その共振器
には定在波の腹部の位置で共振器の軸線を垂直方向に横
断する方向にスリットが設けられており、そのスリット
に試料を配置し、マイクロ波導入部からマイクロ波を導
入し、試料を共振器の軸線のまわりに回転して各回転角
度位置でのマイクロ波検知部によるマイクロ波強度を検
出して試料の配向性を測定する配向性測定装置におい
て、マイクロ波共振器のスリットを挾む両側の各部分の
外縁部は導電性材料によって被覆され、スリットに向っ
て断面積が徐々に減少するように絞られ、かつ、その両
側の各部分のスリットに向かう少なくとも先端部の内部
が誘電体で構成されていることを特徴とする配向性測定
装置である。
クロ波導入部、他端部にマイクロ波検知部を備え、その
両端部間がマイクロ波共振器となっており、その共振器
には定在波の腹部の位置で共振器の軸線を垂直方向に横
断する方向にスリットが設けられており、そのスリット
に試料を配置し、マイクロ波導入部からマイクロ波を導
入し、試料を共振器の軸線のまわりに回転して各回転角
度位置でのマイクロ波検知部によるマイクロ波強度を検
出して試料の配向性を測定する配向性測定装置におい
て、マイクロ波共振器のスリットを挾む両側の各部分の
外縁部は導電性材料によって被覆され、スリットに向っ
て断面積が徐々に減少するように絞られ、かつ、その両
側の各部分のスリットに向かう少なくとも先端部の内部
が誘電体で構成されていることを特徴とする配向性測定
装置である。
【０００９】マイクロ波導入部からマイクロ波共振器に
導入されたマイクロ波は、誘電体のもつ誘電率のために
一部は反射され、残りは誘電体中を通過する。マイクロ
波のエネルギー（εＥ2／２）は誘電体の誘電率εに比
例するため、外部に発散又は放射されることなく殆どの
エネルギーは誘電体内に閉じ込められたまま、スリット
に配置された試料に向ってテーパー状に絞られていき、
試料に照射される。試料を透過したマイクロ波エネルギ
ーは反対側の誘電体内を前記とは逆に進み、マイクロ波
検知部で検出される。マイクロ波エネルギーは共振器内
の共振エネルギーとして保持され、かつ試料の位置で最
も絞られた形になり、結果として微小な部分の測定が可
能となる。より高いエネルギーでのマイクロ波が誘電体
中を通過する上で、誘電率εが大きいほどよい。このよ
うに大きな誘電率εが得られる誘電体としては、例えば
アルミナなどのセラミックや、ポリテトラフルオロエチ
レンとアルミナとを焼成したものなどが用いられる。
導入されたマイクロ波は、誘電体のもつ誘電率のために
一部は反射され、残りは誘電体中を通過する。マイクロ
波のエネルギー（εＥ2／２）は誘電体の誘電率εに比
例するため、外部に発散又は放射されることなく殆どの
エネルギーは誘電体内に閉じ込められたまま、スリット
に配置された試料に向ってテーパー状に絞られていき、
試料に照射される。試料を透過したマイクロ波エネルギ
ーは反対側の誘電体内を前記とは逆に進み、マイクロ波
検知部で検出される。マイクロ波エネルギーは共振器内
の共振エネルギーとして保持され、かつ試料の位置で最
も絞られた形になり、結果として微小な部分の測定が可
能となる。より高いエネルギーでのマイクロ波が誘電体
中を通過する上で、誘電率εが大きいほどよい。このよ
うに大きな誘電率εが得られる誘電体としては、例えば
アルミナなどのセラミックや、ポリテトラフルオロエチ
レンとアルミナとを焼成したものなどが用いられる。
【００１０】
【発明の実施の形態】マイクロ波共振器のスリットを挾
む両側の各部分は種々の構造とすることができる。一態
様では、マイクロ波共振器のスリットを挾む両側の各部
分の基端部が空洞部となっており、その空洞部と誘電体
部との間には、誘電体部から空洞部に向って断面積が徐
々に減少する形状で誘電体により構成されインピーダン
ス整合をとる整合器が設けられている。整合器を設ける
ことによりマイクロ波の反射を抑えることができ、マイ
クロ波検出強度を高めることができる。
む両側の各部分は種々の構造とすることができる。一態
様では、マイクロ波共振器のスリットを挾む両側の各部
分の基端部が空洞部となっており、その空洞部と誘電体
部との間には、誘電体部から空洞部に向って断面積が徐
々に減少する形状で誘電体により構成されインピーダン
ス整合をとる整合器が設けられている。整合器を設ける
ことによりマイクロ波の反射を抑えることができ、マイ
クロ波検出強度を高めることができる。
【００１１】また、マイクロ波共振器のスリットを挾む
両側の各部分の基端部の空洞部につながる誘電体内部の
空洞部が形成され、かつその誘電体内部の空洞部の断面
積が誘電体内部に向って徐々に減少する形状に形成され
ていることによってもインピーダンス整合をとることが
でき、マイクロ波の反射を抑えてマイクロ波検出強度を
高めることができる。
両側の各部分の基端部の空洞部につながる誘電体内部の
空洞部が形成され、かつその誘電体内部の空洞部の断面
積が誘電体内部に向って徐々に減少する形状に形成され
ていることによってもインピーダンス整合をとることが
でき、マイクロ波の反射を抑えてマイクロ波検出強度を
高めることができる。
【００１２】他の態様では、マイクロ波共振器全体が誘
電体で満たされている。さらに他の態様では、誘電体の
誘電率がスリットに向かうに従って１から徐々に大きく
なるように構成されており、その構成によってもインピ
ーダンス整合をとることができ、マイクロ波の反射を抑
えてマイクロ波検出強度を高めることができる。この場
合、誘電率が連続的に変化するように構成することが最
も好ましいが、段階的に変化するように構成してもよ
い。誘電率を大きくさせる割合は、スリットに向かうに
従って誘電体の断面積が減少する割合の２乗の逆数が好
ましい。
電体で満たされている。さらに他の態様では、誘電体の
誘電率がスリットに向かうに従って１から徐々に大きく
なるように構成されており、その構成によってもインピ
ーダンス整合をとることができ、マイクロ波の反射を抑
えてマイクロ波検出強度を高めることができる。この場
合、誘電率が連続的に変化するように構成することが最
も好ましいが、段階的に変化するように構成してもよ
い。誘電率を大きくさせる割合は、スリットに向かうに
従って誘電体の断面積が減少する割合の２乗の逆数が好
ましい。
【００１３】
【実施例】図２に一実施例を示す。（Ａ）は共振器を軸
心に沿って切断した断面図として示した配向性測定装置
全体の概略構成図、（Ｂ）は先端部形状を示すためのＸ
−Ｘ’線位置での側面図、（Ｃ）はアイリス板を示すた
めのＹ−Ｙ’線位置での断面図である。マイクロ波共振
器は共振器の軸線を垂直方向に横断する方向のスリット
１４で分離された２つの部分１２ａと１２ｂとからな
り、スリット１４には試料１０が共振器の軸心と直交す
る方向に配置される。各共振器部１２ａ，１２ｂで試料
側を先端側とすれば、一方の共振器部１２ａの基端部に
はマイクロ波導波部１６及びマイクロ波導入部２が設け
られ、他方の共振器部１２ｂの基端部にはマイクロ波検
知部４及び導波部２４が設けられている。
心に沿って切断した断面図として示した配向性測定装置
全体の概略構成図、（Ｂ）は先端部形状を示すためのＸ
−Ｘ’線位置での側面図、（Ｃ）はアイリス板を示すた
めのＹ−Ｙ’線位置での断面図である。マイクロ波共振
器は共振器の軸線を垂直方向に横断する方向のスリット
１４で分離された２つの部分１２ａと１２ｂとからな
り、スリット１４には試料１０が共振器の軸心と直交す
る方向に配置される。各共振器部１２ａ，１２ｂで試料
側を先端側とすれば、一方の共振器部１２ａの基端部に
はマイクロ波導波部１６及びマイクロ波導入部２が設け
られ、他方の共振器部１２ｂの基端部にはマイクロ波検
知部４及び導波部２４が設けられている。
【００１４】共振器部１２ａと基端部との中間部に内部
空間の軸線に垂直な断面が長方形の直方体の導波部１６
が形成され、導波部１６と誘電体部２２との境界部には
共振器の軸心に対し垂直方向にアイリス板１８が設けら
れている。アイリス板１８の中央には円形孔のアイリス
２０が開けられている。導波部１６の先端部側には先端
に向って断面積が徐々に減少するようにテーパー状に絞
り込まれた誘電体部２２が設けられている。誘電体部２
２の先端面の形状は導波部１６の内部断面と相似の長方
形である。なお、導波部１６及び２４は、マイクロ波導
入部２及びマイクロ波検知部４の中間部にあり、進行波
を共振器部１２ａ，１２ｂに導くための導波路であり、
その長さは好ましくはλｇ／４から３λｇである。λｇ
は管内波長である。
空間の軸線に垂直な断面が長方形の直方体の導波部１６
が形成され、導波部１６と誘電体部２２との境界部には
共振器の軸心に対し垂直方向にアイリス板１８が設けら
れている。アイリス板１８の中央には円形孔のアイリス
２０が開けられている。導波部１６の先端部側には先端
に向って断面積が徐々に減少するようにテーパー状に絞
り込まれた誘電体部２２が設けられている。誘電体部２
２の先端面の形状は導波部１６の内部断面と相似の長方
形である。なお、導波部１６及び２４は、マイクロ波導
入部２及びマイクロ波検知部４の中間部にあり、進行波
を共振器部１２ａ，１２ｂに導くための導波路であり、
その長さは好ましくはλｇ／４から３λｇである。λｇ
は管内波長である。
【００１５】他方の共振器部１２ｂは共振器部１２ａと
同じ構造になっている。すなわち、導波部２４は導波部
１６と同じ形状であり、導波部２４と誘電体部３０との
境界部にはアイリス板１８と同じく中心に円形孔のアイ
リス２８をもつアイリス板２６が共振器の軸心に垂直方
向に設けられており、先端部には誘電体部２２と同じ形
状の誘電体部３０が設けられている。両アイリス板１
８，２６間が共振器となる。
同じ構造になっている。すなわち、導波部２４は導波部
１６と同じ形状であり、導波部２４と誘電体部３０との
境界部にはアイリス板１８と同じく中心に円形孔のアイ
リス２８をもつアイリス板２６が共振器の軸心に垂直方
向に設けられており、先端部には誘電体部２２と同じ形
状の誘電体部３０が設けられている。両アイリス板１
８，２６間が共振器となる。
【００１６】誘電体部２２，３０を構成する誘電体の誘
電率は１〜１００であり、好ましくは２〜３０である。
スリット１４の幅は共振器の長さに比べてできるだけ小
さい方がよいが、例えば共振器の長さが２００〜３００
ｍｍ程度とした場合、その１／１５〜１／３０前後、絶
対値では１０〜１５ｍｍ前後とするのが望ましい。
電率は１〜１００であり、好ましくは２〜３０である。
スリット１４の幅は共振器の長さに比べてできるだけ小
さい方がよいが、例えば共振器の長さが２００〜３００
ｍｍ程度とした場合、その１／１５〜１／３０前後、絶
対値では１０〜１５ｍｍ前後とするのが望ましい。
【００１７】測定動作時にはマイクロ波導入部２により
この共振器に導入されたマイクロ波により共振器内部で
その軸心方向にマイクロ波定在波が形成されるが、スリ
ット１４はそのマイクロ波定在波の電界の腹部に位置
し、アイリス２０，２８がその節部に位置するように、
アイリス板１８，２６の位置とマイクロ波周波数が設定
されている。
この共振器に導入されたマイクロ波により共振器内部で
その軸心方向にマイクロ波定在波が形成されるが、スリ
ット１４はそのマイクロ波定在波の電界の腹部に位置
し、アイリス２０，２８がその節部に位置するように、
アイリス板１８，２６の位置とマイクロ波周波数が設定
されている。
【００１８】アイリス板１８，２６を設けることによ
り、共振器全体としてのＱ値が向上し、測定精度、感度
が向上する。アイリス２０，２８を小さくするとＱ値が
上がるが、出力が減少する。そのため適当な大きさに設
定しておく。導波部１６に導入されたマイクロ波は、ア
イリス１８を通過し、スリット１４に配置した試料１０
を透過し、他方のアイリス２８を透過してマイクロ波検
知部４においてマイクロ波電界強度に応じた出力が取り
出される。
り、共振器全体としてのＱ値が向上し、測定精度、感度
が向上する。アイリス２０，２８を小さくするとＱ値が
上がるが、出力が減少する。そのため適当な大きさに設
定しておく。導波部１６に導入されたマイクロ波は、ア
イリス１８を通過し、スリット１４に配置した試料１０
を透過し、他方のアイリス２８を透過してマイクロ波検
知部４においてマイクロ波電界強度に応じた出力が取り
出される。
【００１９】マイクロ波導入部２には発信器３２が接続
される。マイクロ波検知部４の出力は検波ダイオード３
４で電圧に変換され、増幅器３６で増幅された後、Ａ／
Ｄ変換器３８でデジタル信号に変換されてコンピュータ
（ＣＰＵ）へ取り込まれる。
される。マイクロ波検知部４の出力は検波ダイオード３
４で電圧に変換され、増幅器３６で増幅された後、Ａ／
Ｄ変換器３８でデジタル信号に変換されてコンピュータ
（ＣＰＵ）へ取り込まれる。
【００２０】次に、この実施例を用いて配向性測定の原
理を説明する。分子配向測定装置の共振器において、透
過マイクロ波強度と周波数には図３に示すような関係が
ある。この共振カーブをＱカーブと呼ぶ。Ｑカーブは、
試料１０がスリット１４に挿入されることによって、以
下の関係により変化する。
理を説明する。分子配向測定装置の共振器において、透
過マイクロ波強度と周波数には図３に示すような関係が
ある。この共振カーブをＱカーブと呼ぶ。Ｑカーブは、
試料１０がスリット１４に挿入されることによって、以
下の関係により変化する。
【００２１】
【数１】
【００２２】その変化を示したのが図４である。試料の
平面内に異方性がある場合、スリット１４に挿入した試
料１０を共振器の軸心に垂直な面内で回転させると、例
えば図５（Ａ）のように、試料の回転角度位置（Ｓ）ご
とにＱカーブのピーク周波数（共振周波数）が変化す
る。この試料回転の中で、例えば最も高周波側にシフト
したＱカーブにおいて、そのピーク周波数での透過マイ
クロ波検出強度をＩとし、高周波側での検出強度がＩ／
２となる周波数をｆ1とする。周波数ｆ1での各回転角度
の透過マイクロ波検出強度は、図５（Ｂ）の断面として
示されるものであり、それを回転角度を横軸にして書き
直すと、図６（Ａ）に示されるようになる。さらにそれ
を極座標系に書き直すと、図６（Ｂ）のようになり、こ
の結果から配向角度（φ）及び配向度（ａ／ｂ）を求め
る。
平面内に異方性がある場合、スリット１４に挿入した試
料１０を共振器の軸心に垂直な面内で回転させると、例
えば図５（Ａ）のように、試料の回転角度位置（Ｓ）ご
とにＱカーブのピーク周波数（共振周波数）が変化す
る。この試料回転の中で、例えば最も高周波側にシフト
したＱカーブにおいて、そのピーク周波数での透過マイ
クロ波検出強度をＩとし、高周波側での検出強度がＩ／
２となる周波数をｆ1とする。周波数ｆ1での各回転角度
の透過マイクロ波検出強度は、図５（Ｂ）の断面として
示されるものであり、それを回転角度を横軸にして書き
直すと、図６（Ａ）に示されるようになる。さらにそれ
を極座標系に書き直すと、図６（Ｂ）のようになり、こ
の結果から配向角度（φ）及び配向度（ａ／ｂ）を求め
る。
【００２３】共振器の形状は図２の実施例に示されたも
のに限らない。図２では共振器の各部の先端部２２，３
０の形状は空洞部１６，２４の内部形状と相似形の長方
形であるが、図７（Ａ）に示されるように楕円に近いよ
うな形状にしてもよい。また、アイリス板１８，２６の
アイリス２０，２８の形状も円形に限らず、図７（Ｂ）
のような矩形であってもよい。
のに限らない。図２では共振器の各部の先端部２２，３
０の形状は空洞部１６，２４の内部形状と相似形の長方
形であるが、図７（Ａ）に示されるように楕円に近いよ
うな形状にしてもよい。また、アイリス板１８，２６の
アイリス２０，２８の形状も円形に限らず、図７（Ｂ）
のような矩形であってもよい。
【００２４】図８は共振器の他の例を示したものであ
る。図８（Ａ）の共振器では、一方の共振器部分におい
て、空洞部１６と誘電体部２２の間でマイクロ波の反射
を抑えるためにインピーダンス整合をとる整合部４０が
設けられている。整合部４０の形状は（ａ）にも示され
るように、誘電体部２２から空洞部１６に向って断面積
が徐々に減少する四角錐をなし、誘電体２２と同じ材質
の誘電体により構成されている。他方の共振器部分にお
いても、空洞部２４と誘電体部３０の間でマイクロ波の
反射を抑えるためにインピーダンス整合をとる整合部４
２が設けられている。このように、整合部４０，４２を
設ける代りに、図２中の誘電体部２２，３０内に空洞部
を形成し、かつ、その空洞部の断面積がスリットに向っ
て徐々に減少する形状に形成することもできる。その形
状も四角錐が好ましい。図８（Ｂ）は共振器全体に誘電
体２２ａ，３０ａが満たされたものである。
る。図８（Ａ）の共振器では、一方の共振器部分におい
て、空洞部１６と誘電体部２２の間でマイクロ波の反射
を抑えるためにインピーダンス整合をとる整合部４０が
設けられている。整合部４０の形状は（ａ）にも示され
るように、誘電体部２２から空洞部１６に向って断面積
が徐々に減少する四角錐をなし、誘電体２２と同じ材質
の誘電体により構成されている。他方の共振器部分にお
いても、空洞部２４と誘電体部３０の間でマイクロ波の
反射を抑えるためにインピーダンス整合をとる整合部４
２が設けられている。このように、整合部４０，４２を
設ける代りに、図２中の誘電体部２２，３０内に空洞部
を形成し、かつ、その空洞部の断面積がスリットに向っ
て徐々に減少する形状に形成することもできる。その形
状も四角錐が好ましい。図８（Ｂ）は共振器全体に誘電
体２２ａ，３０ａが満たされたものである。
【００２５】図９は、Ａ／Ｄ変換器３８によりデジタル
信号に変換されて取り込まれたマイクロ波検出出力デー
タを処理するデータ処理部としてのコンピュータを概略
的に示したものである。８０はＣＰＵ、８１は制御部、
８２はデータ記憶メモリ、８３はＣＲＴ、液晶板などの
表示装置、８４はプリンタ、８５はキーボードその他の
入力装置である。
信号に変換されて取り込まれたマイクロ波検出出力デー
タを処理するデータ処理部としてのコンピュータを概略
的に示したものである。８０はＣＰＵ、８１は制御部、
８２はデータ記憶メモリ、８３はＣＲＴ、液晶板などの
表示装置、８４はプリンタ、８５はキーボードその他の
入力装置である。
【００２６】制御部８１において、制御プログラム格納
部８１１は装置全体の動作を制御するプログラムの他、
マイクロ波電力の供給のプログラムその他も含んでい
る。試料駆動プログラム格納部８１２は試料１０を共振
器の軸心の周りに回転させる動作を制御するプログラム
を格納している。サンプリングプログラム格納部８１３
は検出データのサンプリングプログラムを格納してお
り、サンプリングプログラムは測定点ごとの検出データ
サンプリングのタイミング及びＡ／Ｄ変換器３８による
Ａ／Ｄ変換のタイミングを制御する。データ処理プログ
ラム格納部８１４に格納されたデータ処理プログラム
は、サンプリングされ、このデータ処理部に導入された
測定データ（試料透過マイクロ波強度検出データとこれ
に対応する測定マイクロ波周波数、使用番号、試料の回
転角度などのデータを含む）の記憶、演算処理その他の
処理を制御し、その測定データからの分子配向パターン
の形成、配向方向、配向度の演算導出を行なう。データ
処理プログラムには、更にマイクロ波透過度データから
試料の誘電率の算出、これに基づく誘電率パターン、誘
電率に基づく配向方向の導出のプログラムを含めておく
ことが好ましい。
部８１１は装置全体の動作を制御するプログラムの他、
マイクロ波電力の供給のプログラムその他も含んでい
る。試料駆動プログラム格納部８１２は試料１０を共振
器の軸心の周りに回転させる動作を制御するプログラム
を格納している。サンプリングプログラム格納部８１３
は検出データのサンプリングプログラムを格納してお
り、サンプリングプログラムは測定点ごとの検出データ
サンプリングのタイミング及びＡ／Ｄ変換器３８による
Ａ／Ｄ変換のタイミングを制御する。データ処理プログ
ラム格納部８１４に格納されたデータ処理プログラム
は、サンプリングされ、このデータ処理部に導入された
測定データ（試料透過マイクロ波強度検出データとこれ
に対応する測定マイクロ波周波数、使用番号、試料の回
転角度などのデータを含む）の記憶、演算処理その他の
処理を制御し、その測定データからの分子配向パターン
の形成、配向方向、配向度の演算導出を行なう。データ
処理プログラムには、更にマイクロ波透過度データから
試料の誘電率の算出、これに基づく誘電率パターン、誘
電率に基づく配向方向の導出のプログラムを含めておく
ことが好ましい。
【００２７】出力プログラム格納部８１５に格納された
出力プログラムは、配向パターン、配向方向、配向度、
誘電率、誘電率パターン、誘電率に基づく配向方向など
を随時選択して表示装置８３又はプリンタ８４に出力す
る動作を制御する。
出力プログラムは、配向パターン、配向方向、配向度、
誘電率、誘電率パターン、誘電率に基づく配向方向など
を随時選択して表示装置８３又はプリンタ８４に出力す
る動作を制御する。
【００２８】データ記憶メモリ８２は、このデータ処理
部に導入された測定データを一時格納するための入力バ
ッファメモリ領域８２１、これらのデータから配向方
向、配向度、配向パターン、誘電率その他を算出した処
理データを格納する処理データ領域８２２、データ処理
のための基礎データの格納領域８２３、表示又は印字す
るデータを随時格納したり更新する出力バッファメモリ
領域８２４などを備えている。
部に導入された測定データを一時格納するための入力バ
ッファメモリ領域８２１、これらのデータから配向方
向、配向度、配向パターン、誘電率その他を算出した処
理データを格納する処理データ領域８２２、データ処理
のための基礎データの格納領域８２３、表示又は印字す
るデータを随時格納したり更新する出力バッファメモリ
領域８２４などを備えている。
【００２９】試料の回転角度を検出するためにロータリ
ーエンコーダ５３が設けられている。５２は周波数カウ
ンターであり、例えば発信器３２に設けられる。ロータ
リーエンコーダ５３による試料の回転角度信号及び周波
数カウンター５２による測定周波数信号は、Ａ／Ｄ変換
器３８による試料透過マイクロ波強度検出データと対応
してこのデータ処理部に導入される。なお、いずれの実
施例においても、アイリス板の位置は、スリットを挟ん
で対称の位置であれば、マイクロ波共振器の断面的の変
わらない部分のいずれであってもよい。
ーエンコーダ５３が設けられている。５２は周波数カウ
ンターであり、例えば発信器３２に設けられる。ロータ
リーエンコーダ５３による試料の回転角度信号及び周波
数カウンター５２による測定周波数信号は、Ａ／Ｄ変換
器３８による試料透過マイクロ波強度検出データと対応
してこのデータ処理部に導入される。なお、いずれの実
施例においても、アイリス板の位置は、スリットを挟ん
で対称の位置であれば、マイクロ波共振器の断面的の変
わらない部分のいずれであってもよい。
【００３０】
【発明の効果】本発明ではマイクロ波共振器のスリット
を挾む両側の各部分の先端部の形状をスリットに向って
絞られていくようにし、かつ、少なくともその先端部を
誘電体で構成したので、マイクロ波導入部からマイクロ
波共振器に導入されたマイクロ波のエネルギーが誘電体
内に閉じ込められたまま試料に向って絞られていって試
料に照射される。そのため、小さい試料又は試料の小さ
い部分の測定が可能となる。
を挾む両側の各部分の先端部の形状をスリットに向って
絞られていくようにし、かつ、少なくともその先端部を
誘電体で構成したので、マイクロ波導入部からマイクロ
波共振器に導入されたマイクロ波のエネルギーが誘電体
内に閉じ込められたまま試料に向って絞られていって試
料に照射される。そのため、小さい試料又は試料の小さ
い部分の測定が可能となる。
【図１】 マイクロ波による従来の配向性測定装置の主
要部を示す概略斜視図である。
要部を示す概略斜視図である。
【図２】 一実施例を示す図であり、（Ａ）は共振器を
軸心に沿って切断した断面図として示した全体の概略構
成図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ’線位置での側面図、
（Ｃ）は（Ａ）のＹ−Ｙ’線位置での断面図である。
軸心に沿って切断した断面図として示した全体の概略構
成図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ’線位置での側面図、
（Ｃ）は（Ａ）のＹ−Ｙ’線位置での断面図である。
【図３】 分子配向測定装置の共振器における透過マイ
クロ波強度と周波数の関係を示す図である。
クロ波強度と周波数の関係を示す図である。
【図４】 試料の有無によるＱカーブの変化を示す図で
ある。
ある。
【図５】 （Ａ）は試料の回転角度位置の違いによるＱ
カーブの変化を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の図を最も高周
波側にシフトしたＱカーブのピーク強度の１／２の周波
数ｆ1で切断した状態を示す図である。
カーブの変化を示す図、（Ｂ）は（Ａ）の図を最も高周
波側にシフトしたＱカーブのピーク強度の１／２の周波
数ｆ1で切断した状態を示す図である。
【図６】 （Ａ）は図５（Ｂ）の断面を回転角度を横軸
にして書き直した図、（Ｂ）はそれをさらに極座標系に
書き直した図である。
にして書き直した図、（Ｂ）はそれをさらに極座標系に
書き直した図である。
【図７】 共振器の他の形状を示す図であり、（Ａ）は
先端面の形状が楕円に近いものの例を示す図２（Ｂ）に
対応した側面図、（Ｂ）は他のアイリス形状を示す図２
（Ｃ）に対応した断面図である。
先端面の形状が楕円に近いものの例を示す図２（Ｂ）に
対応した側面図、（Ｂ）は他のアイリス形状を示す図２
（Ｃ）に対応した断面図である。
【図８】 （Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ共振器のさらに
他の例を示す軸線に沿った断面図であり、（ａ）は
（Ａ）のＺ−Ｚ’線位置での側面図である。
他の例を示す軸線に沿った断面図であり、（ａ）は
（Ａ）のＺ−Ｚ’線位置での側面図である。
【図９】 データ処理部としてのコンピュータを概略的
に示すブロック図である。
に示すブロック図である。
２ マイクロ波導入部 ４ マイクロ波検知部 １０ 試料 １２ａ，１２ｂ 共振器部分 １４ スリット １６，２４ 空洞部 １８，２６ アイリス板 ２０，２８ アイリス ２２，３０ 誘電体部 ３２ 発信器 ３４ 検波ダイオード
Claims (5)
- 【請求項１】 一端部にマイクロ波導入部、他端部にマ
イクロ波検知部を備え、その両端部間がマイクロ波共振
器となっており、その共振器には定在波の腹部の位置で
共振器の軸線を垂直方向に横断する方向にスリットが設
けられており、そのスリットに試料を配置し、前記マイ
クロ波導入部からマイクロ波を導入し、試料を共振器の
軸線のまわりに回転して各回転角度位置での前記マイク
ロ波検知部によるマイクロ波強度を検出して試料の配向
性を測定する配向性測定装置において、 前記マイクロ波共振器のスリットを挾む両側の各部分の
外縁部は導電性材料によって被覆され、スリットに向っ
て断面積が徐々に減少するように絞られ、かつ、該両側
の各部分のスリットに向かう少なくとも先端部の内部が
誘電体で構成されていることを特徴とする配向性測定装
置。 - 【請求項２】 前記マイクロ波共振器のスリットを挾む
両側の各部分の基端部が空洞部となっており、その空洞
部には、誘電体部から空洞部に向って断面積が徐々に減
少する形状で誘電体により構成されインピーダンス整合
をとる整合器が設けられている請求項１に記載の配向性
測定装置。 - 【請求項３】 前記マイクロ波共振器のスリットを挾む
両側の各部分の基端部が空洞部となっており、その空洞
部につながる誘電体内部の空洞部が形成され、かつその
誘電体内部の空洞部の断面積が誘電体内部に向って徐々
に減少する形状に形成されていることにより、インピー
ダンス整合をとる請求項１に記載の配向性測定装置。 - 【請求項４】 前記マイクロ波共振器全体が誘電体で満
たされている請求項１に記載の配向性測定装置。 - 【請求項５】 前記誘電体の誘電率がスリットに向かう
に従って１から徐々に大きくなっている請求項１から４
のいずれかに記載の配向性測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10395396A JPH09269301A (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | マイクロ波による配向性測定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10395396A JPH09269301A (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | マイクロ波による配向性測定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09269301A true JPH09269301A (ja) | 1997-10-14 |
Family
ID=14367785
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10395396A Pending JPH09269301A (ja) | 1996-03-29 | 1996-03-29 | マイクロ波による配向性測定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09269301A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009216687A (ja) * | 2008-03-10 | 2009-09-24 | Nabu Corporation:Kk | 混入金属検出器 |
| JP2010535325A (ja) * | 2007-08-02 | 2010-11-18 | ジー．デー ソチエタ ペル アツィオニ | 繊維性材料の特性を検出するための装置 |
| JP2013195096A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Kobe Steel Ltd | 半導体結晶性評価装置および該方法 |
| JP2020529000A (ja) * | 2017-07-13 | 2020-10-01 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | キャビティ内のマイクロ波場を検出するための方法および装置 |
-
1996
- 1996-03-29 JP JP10395396A patent/JPH09269301A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010535325A (ja) * | 2007-08-02 | 2010-11-18 | ジー．デー ソチエタ ペル アツィオニ | 繊維性材料の特性を検出するための装置 |
| JP2009216687A (ja) * | 2008-03-10 | 2009-09-24 | Nabu Corporation:Kk | 混入金属検出器 |
| JP2013195096A (ja) * | 2012-03-16 | 2013-09-30 | Kobe Steel Ltd | 半導体結晶性評価装置および該方法 |
| JP2020529000A (ja) * | 2017-07-13 | 2020-10-01 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | キャビティ内のマイクロ波場を検出するための方法および装置 |
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