JPH11153582A - 液体物性の測定方法とその装置 - Google Patents
液体物性の測定方法とその装置Info
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- JPH11153582A JPH11153582A JP9337830A JP33783097A JPH11153582A JP H11153582 A JPH11153582 A JP H11153582A JP 9337830 A JP9337830 A JP 9337830A JP 33783097 A JP33783097 A JP 33783097A JP H11153582 A JPH11153582 A JP H11153582A
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- measuring
- contact angle
- acoustic wave
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- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
- G01N2291/028—Material parameters
- G01N2291/02818—Density, viscosity
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- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 レイリータイプの表面弾性波（ＳＡＷ）を利
用して、液体物性、特に粘性率、表面張力及び接触角を
高い信頼性で簡便に測定する。 【解決手段】 表面弾性波伝搬面体とこの伝搬面体の表
面に設けた表面弾性波入力手段、並びにこの伝搬面体の
表面に滴下した液滴の変動を検出する検出手段とを備
え、表面弾性波ストリーミングによって液滴を励振させ
た後、表面弾性波の入力を止めた時に生じる液滴の変動
としての自由振動の振動数と減衰率を測定することによ
って、液体の粘性率、表面張力及び接触角を測定する。
用して、液体物性、特に粘性率、表面張力及び接触角を
高い信頼性で簡便に測定する。 【解決手段】 表面弾性波伝搬面体とこの伝搬面体の表
面に設けた表面弾性波入力手段、並びにこの伝搬面体の
表面に滴下した液滴の変動を検出する検出手段とを備
え、表面弾性波ストリーミングによって液滴を励振させ
た後、表面弾性波の入力を止めた時に生じる液滴の変動
としての自由振動の振動数と減衰率を測定することによ
って、液体の粘性率、表面張力及び接触角を測定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、弾性表面
波を用いた液体の物性測定方法とその装置に関するもの
である。
波を用いた液体の物性測定方法とその装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来より、液体の粘性率や表
面張力および接触角等の物性の測定については様々な方
法と装置による各種の手段が知られている。しかしなが
ら、従来の各種手段においてはその測定値の精度、信頼
性については必ずしも満足できるものでなく、また、粘
性率、表面張力、そして接触角というファクターについ
て同時に測定解析することのできる、簡便で、信頼性の
高い手法は実現されていない。
面張力および接触角等の物性の測定については様々な方
法と装置による各種の手段が知られている。しかしなが
ら、従来の各種手段においてはその測定値の精度、信頼
性については必ずしも満足できるものでなく、また、粘
性率、表面張力、そして接触角というファクターについ
て同時に測定解析することのできる、簡便で、信頼性の
高い手法は実現されていない。
【０００３】このような状況において、この出願の発明
者らは、表面弾性波（ＳＡＷ）の利用について注目し、
レイリータイプの表面弾性波により液体物性を高い信頼
性で簡便に測定することについて検討してきた。この出
願の発明は、以上の経緯よりなされたものであって、従
来の液体物性の測定方法並びにその装置の欠点を解消
し、高い信頼性と簡便な手段として液体物性、特に、粘
性率、表面張力、および接触角を測定することのでき
る、表面弾性波を用いての新しい測定手段を提供するこ
とを課題としている。
者らは、表面弾性波（ＳＡＷ）の利用について注目し、
レイリータイプの表面弾性波により液体物性を高い信頼
性で簡便に測定することについて検討してきた。この出
願の発明は、以上の経緯よりなされたものであって、従
来の液体物性の測定方法並びにその装置の欠点を解消
し、高い信頼性と簡便な手段として液体物性、特に、粘
性率、表面張力、および接触角を測定することのでき
る、表面弾性波を用いての新しい測定手段を提供するこ
とを課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
課題を解決するものとして表面弾性波ストリーミングに
よって液滴を励振させた後、表面弾性波の入力を止めた
時に生じる液滴の自由振動の振動数と減衰率を測定する
ことによって、液体の粘性率、表面張力および接触角の
少くともいずれかを測定することを特徴とする弾性表面
波を用いる液体物性の測定方法を提供する。
課題を解決するものとして表面弾性波ストリーミングに
よって液滴を励振させた後、表面弾性波の入力を止めた
時に生じる液滴の自由振動の振動数と減衰率を測定する
ことによって、液体の粘性率、表面張力および接触角の
少くともいずれかを測定することを特徴とする弾性表面
波を用いる液体物性の測定方法を提供する。
【０００５】また、この出願の発明は、表面弾性波伝搬
面体とこの伝搬面体の表面に設けた表面弾性波入力手
段、並びにこの伝搬面体の表面に滴下した液滴の変動を
検出する検出手段とを備え、表面弾性波ストリーミング
によって液滴を励振させた後、表面弾性波の入力を止め
た時に生じる液滴の変動としての自由振動の振動数と減
衰率を測定することによって、液滴の粘性率、表面張力
および接触角の少くともいずれかを測定することを特徴
とする液滴物性の測定装置も提供する。
面体とこの伝搬面体の表面に設けた表面弾性波入力手
段、並びにこの伝搬面体の表面に滴下した液滴の変動を
検出する検出手段とを備え、表面弾性波ストリーミング
によって液滴を励振させた後、表面弾性波の入力を止め
た時に生じる液滴の変動としての自由振動の振動数と減
衰率を測定することによって、液滴の粘性率、表面張力
および接触角の少くともいずれかを測定することを特徴
とする液滴物性の測定装置も提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】レイリータイプの弾性表面波（Ｓ
ＡＷ）は、伝搬面上に液体が負荷されると、液体中に縦
波を放射しながら伝搬する。このように、放射しながら
伝搬する表面波を一般的に漏洩弾性表面波（Leaky-ＳＡ
Ｗ）と呼ぶ。伝搬面上に負荷された液体が少量の場合、
Leaky-ＳＡＷにより、流れたり飛翔したりする。このよ
うな現象をＳＡＷストリーミングと呼ぶ。
ＡＷ）は、伝搬面上に液体が負荷されると、液体中に縦
波を放射しながら伝搬する。このように、放射しながら
伝搬する表面波を一般的に漏洩弾性表面波（Leaky-ＳＡ
Ｗ）と呼ぶ。伝搬面上に負荷された液体が少量の場合、
Leaky-ＳＡＷにより、流れたり飛翔したりする。このよ
うな現象をＳＡＷストリーミングと呼ぶ。
【０００７】この発明の発明者らは、半球状の液滴の左
右両側からＳＡＷを入射すると、液滴は変形し振動する
が、ＳＡＷの入射時の液滴振動は強い非線形を示し、カ
オス状態に至り、一方、ＳＡＷの入力を途絶えると、液
滴は減衰振動して元の半球状に戻ることをすでに報告し
ている。そこで、この発明の発明者らは、ＳＡＷストリ
ーミングによって液滴を励振させた後、ＳＡＷの入力を
途絶えた時に生じる自由振動に着目し、自由振動の減衰
率は質量と粘性により変化し、自由振動数は質量と表面
張力により変化すると考えた。また、液体の体積を一定
にし、接触角を変えて振動数を調べた結果、接触角が８
０〜１２０°の範囲において、振動数と接触角が比例関
係にあることを見いだした。
右両側からＳＡＷを入射すると、液滴は変形し振動する
が、ＳＡＷの入射時の液滴振動は強い非線形を示し、カ
オス状態に至り、一方、ＳＡＷの入力を途絶えると、液
滴は減衰振動して元の半球状に戻ることをすでに報告し
ている。そこで、この発明の発明者らは、ＳＡＷストリ
ーミングによって液滴を励振させた後、ＳＡＷの入力を
途絶えた時に生じる自由振動に着目し、自由振動の減衰
率は質量と粘性により変化し、自由振動数は質量と表面
張力により変化すると考えた。また、液体の体積を一定
にし、接触角を変えて振動数を調べた結果、接触角が８
０〜１２０°の範囲において、振動数と接触角が比例関
係にあることを見いだした。
【０００８】以上の知見から、この発明の発明者らは、
液滴振動により液体の質量（体積、密度）が既知である
ならば、減衰率より粘性率が、自由振動数より表面張力
および接触角が測定できることを明らかにした。そこ
で、この出願の発明は、測定対象である液体の質量（体
積、密度）が既知であるならば、弾性表面波を用いるこ
とによって、液体の粘性率、表面張力および接触角を測
定できる、前記のとおりの、新しい方法とその装置を提
供する。
液滴振動により液体の質量（体積、密度）が既知である
ならば、減衰率より粘性率が、自由振動数より表面張力
および接触角が測定できることを明らかにした。そこ
で、この出願の発明は、測定対象である液体の質量（体
積、密度）が既知であるならば、弾性表面波を用いるこ
とによって、液体の粘性率、表面張力および接触角を測
定できる、前記のとおりの、新しい方法とその装置を提
供する。
【０００９】以下、実施例等を示し、さらに詳しくこの
発明の実施の形態について説明する。
発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
【実施例】１．測定装置 添付した図面の図１は、この発明の測定に用いたＳＡＷ
デバイス（１０）を例示した概略図である。（ａ）はデ
バイスの拡大概要断面図であり、（ｂ）はデバイス平面
図である。
デバイス（１０）を例示した概略図である。（ａ）はデ
バイスの拡大概要断面図であり、（ｂ）はデバイス平面
図である。
【００１１】図１（ａ）に示したように、例示したＳＡ
Ｗデバイス（１０）には、１２８°回転Ｙ板Ｘ伝搬Ｌｉ
ＮｂＯ2 （１１）上に２つのすだれ状電極：ＩＤＴ（１
２）（中心周波数５０ＭＨｚ、対数４９対、交差幅１ｍ
ｍ）、および、その中央に円形金膜（１３）が配設され
ている。この円形金膜（１３）は、特定の体積の液滴
（１４）を滴下したとき、液滴が半球状になるように設
計されている。例えば、液滴が１５μｌのとき、金膜半
径は１．９３ｍｍとなる。液滴（１４）は、円形金膜上
（１３）に滴下されると、円形金膜上（１３）でのみＳ
ＡＷ伝搬面と接触する。金膜に代えて、他の金属、合金
等であってもよいことは言うまでもない。また伝搬面体
の種類によっては直接液滴を滴下するようにしてもよ
い。
Ｗデバイス（１０）には、１２８°回転Ｙ板Ｘ伝搬Ｌｉ
ＮｂＯ2 （１１）上に２つのすだれ状電極：ＩＤＴ（１
２）（中心周波数５０ＭＨｚ、対数４９対、交差幅１ｍ
ｍ）、および、その中央に円形金膜（１３）が配設され
ている。この円形金膜（１３）は、特定の体積の液滴
（１４）を滴下したとき、液滴が半球状になるように設
計されている。例えば、液滴が１５μｌのとき、金膜半
径は１．９３ｍｍとなる。液滴（１４）は、円形金膜上
（１３）に滴下されると、円形金膜上（１３）でのみＳ
ＡＷ伝搬面と接触する。金膜に代えて、他の金属、合金
等であってもよいことは言うまでもない。また伝搬面体
の種類によっては直接液滴を滴下するようにしてもよ
い。
【００１２】また、図１（ｂ）に示したように、１２８
°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＮｂＯ2 （１１）の結晶表面は、
シランによって疎水化処理を施してあるため、円形金膜
上（１３）だけが親水性を示す。 ２．自由振動数ｆ0 ならびに減衰率αの計測方法 添付した図面の図２は、この発明の測定装置の概略図で
ある。
°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＮｂＯ2 （１１）の結晶表面は、
シランによって疎水化処理を施してあるため、円形金膜
上（１３）だけが親水性を示す。 ２．自由振動数ｆ0 ならびに減衰率αの計測方法 添付した図面の図２は、この発明の測定装置の概略図で
ある。
【００１３】図２に示したように、発振器（２０）によ
って発生させた入力信号を２つのＩＤＴ（１２）に与え
ることによって、円形金膜上（１３）に滴下した液滴
（１４）を励振する。励振された液滴（１４）に水平方
向から半導体レーザ（２１）を照射することによって生
じる液滴（１４）の透過像をレンズ（２２）で拡大し、
液滴（１４）の頂点の高さ変動を半導体位置検出器：Ｐ
ＳＤ（２３）で検出する。このＰＳＤ（２３）によって
検出された信号は、汎用インターフェース・バス：ＧＰ
・ＩＢインターフェースを介してコンピュータ（２４）
に取り込まれる。取り込まれた信号は、コンピュータ
（２４）によって振動解析され、自由振動数ｆ0 ならび
に減衰率αが求められる。
って発生させた入力信号を２つのＩＤＴ（１２）に与え
ることによって、円形金膜上（１３）に滴下した液滴
（１４）を励振する。励振された液滴（１４）に水平方
向から半導体レーザ（２１）を照射することによって生
じる液滴（１４）の透過像をレンズ（２２）で拡大し、
液滴（１４）の頂点の高さ変動を半導体位置検出器：Ｐ
ＳＤ（２３）で検出する。このＰＳＤ（２３）によって
検出された信号は、汎用インターフェース・バス：ＧＰ
・ＩＢインターフェースを介してコンピュータ（２４）
に取り込まれる。取り込まれた信号は、コンピュータ
（２４）によって振動解析され、自由振動数ｆ0 ならび
に減衰率αが求められる。
【００１４】ここで、液滴の自由振動の解析は、以下に
示す３つの仮定の下で行われる。仮定Ｉ 添付した図面の図３は、減衰振動モデルを示したもので
ある。図３に示したように、液滴（１４）の自由振動
を、質量ｍ、バネ定数ｋおよび振動の速さに比例する抵
抗力γを有する系の最も単純な減衰振動モデルで仮定す
る。
示す３つの仮定の下で行われる。仮定Ｉ 添付した図面の図３は、減衰振動モデルを示したもので
ある。図３に示したように、液滴（１４）の自由振動
を、質量ｍ、バネ定数ｋおよび振動の速さに比例する抵
抗力γを有する系の最も単純な減衰振動モデルで仮定す
る。
【００１５】これらの関係は、まず次式＜１＞で表され
る。
る。
【００１６】
【数１】
【００１７】ここで、ｒ0 は液滴半径、ρは密度であ
る。仮定II 液滴（１４）の振動数は表面張力σと質量ｍ（体積ｖお
よび密度ρ）との釣り合いで決まると考え、表面張力は
バネ定数ｋと比例関係にあるとする。これらの関係は、
次式＜２＞で表される。
る。仮定II 液滴（１４）の振動数は表面張力σと質量ｍ（体積ｖお
よび密度ρ）との釣り合いで決まると考え、表面張力は
バネ定数ｋと比例関係にあるとする。これらの関係は、
次式＜２＞で表される。
【００１８】
【数２】
【００１９】仮定III 液滴（１４）の減衰は粘性によるものと考え、粘性率η
は抵抗γの関係は、次式＜３＞で表される。
は抵抗γの関係は、次式＜３＞で表される。
【００２０】
【数３】
【００２１】前記、Ｃ1 およびＣ2 は、固体と液体の界
面張力など、図３に示したモデルでは考慮していない項
ｂ、単純な減衰振動モデルとしたことによる影響も含め
てシステムパラメータとし、これらは実験により決定す
るものとする。以上の仮定から、液滴が半球であるとき
の自由振動数ｆ0 は、次式＜４＞で表される。
面張力など、図３に示したモデルでは考慮していない項
ｂ、単純な減衰振動モデルとしたことによる影響も含め
てシステムパラメータとし、これらは実験により決定す
るものとする。以上の仮定から、液滴が半球であるとき
の自由振動数ｆ0 は、次式＜４＞で表される。
【００２２】
【数４】
【００２３】また、前記式＜４＞と次の式＜５＞の関係
式から、式＜６＞が求められる。
式から、式＜６＞が求められる。
【００２４】
【数５】
【００２５】
【数６】
【００２６】式＜５＞は、表面張力σと自由振動数ｆ0
の関係式であり、式＜７＞は減衰率αと粘性率ηの関係
式である。 ３．液体の粘性率、表面張力及び接触角の測定方法 ａ）表面張力σの測定 式＜５＞において、Ｃ1 が求まれば、質量ｍ（体積ｖお
よび密度ρ）が既知の液滴（１４）の自由振動数ｆ0 か
ら表面張力σが求められる。
の関係式であり、式＜７＞は減衰率αと粘性率ηの関係
式である。 ３．液体の粘性率、表面張力及び接触角の測定方法 ａ）表面張力σの測定 式＜５＞において、Ｃ1 が求まれば、質量ｍ（体積ｖお
よび密度ρ）が既知の液滴（１４）の自由振動数ｆ0 か
ら表面張力σが求められる。
【００２７】そこで、Ｃ1 を求めるために、水（ρ＝９
９８．２ｋｇ／ｍ3 、σ＝０．０００７２２８Ｎ／ｍ）
を半球状になるように滴下して、液滴量（液滴半径
ｒ0 ）を変化させて、自由振動数ｆ0 を測定した。その
測定結果を図４に示した。添付した図面の図４は、水の
自由振動数と液滴半径の関係を示したものである。
９８．２ｋｇ／ｍ3 、σ＝０．０００７２２８Ｎ／ｍ）
を半球状になるように滴下して、液滴量（液滴半径
ｒ0 ）を変化させて、自由振動数ｆ0 を測定した。その
測定結果を図４に示した。添付した図面の図４は、水の
自由振動数と液滴半径の関係を示したものである。
【００２８】ここで測定結果と式＜５＞をフィッテング
させ、図４の実線の傾きが２／３であり、その切片か
ら、システムパラメータＣ1 を５６π3 とした。これに
より、液滴（１４）の質量ｍ（体積ｖおよび密度ρ）が
既知であれば、自由振動数ｆ0 を測定することによっ
て、式＜８＞から表面張力σを求めることができる。
させ、図４の実線の傾きが２／３であり、その切片か
ら、システムパラメータＣ1 を５６π3 とした。これに
より、液滴（１４）の質量ｍ（体積ｖおよび密度ρ）が
既知であれば、自由振動数ｆ0 を測定することによっ
て、式＜８＞から表面張力σを求めることができる。
【００２９】
【数７】
【００３０】ｂ）粘性率ηの測定 式＜６＞において、Ｃ2 が求まれば、質量ｍ（体積ｖお
よび密度ρ）が既知の液滴（１４）の減衰率αから粘性
率ηが求められる。そこで、グリセリン水溶液の濃度
（粘性）を変化させて、体積１０、１５、２０μｌの液
滴に対して減衰率を測定した。その結果を図５に示し
た。
よび密度ρ）が既知の液滴（１４）の減衰率αから粘性
率ηが求められる。そこで、グリセリン水溶液の濃度
（粘性）を変化させて、体積１０、１５、２０μｌの液
滴に対して減衰率を測定した。その結果を図５に示し
た。
【００３１】添付した図面の図５は、粘性率ηと減衰率
αの関係を示したものである。ここで実験結果と式＜６
＞をフィッテングさせ、図５の実線の傾きが１／２であ
り、その切片から、システムパラメータＣ2 を７とし
た。これにより、液滴（１４）の質量ｍ（体積ｖおよび
密度ρ）が既知であれば、減衰率αを計測することによ
って、式＜８＞から粘性率ηを求めることができる。
αの関係を示したものである。ここで実験結果と式＜６
＞をフィッテングさせ、図５の実線の傾きが１／２であ
り、その切片から、システムパラメータＣ2 を７とし
た。これにより、液滴（１４）の質量ｍ（体積ｖおよび
密度ρ）が既知であれば、減衰率αを計測することによ
って、式＜８＞から粘性率ηを求めることができる。
【００３２】
【数８】
【００３３】ｃ）接触角θの算出 添付した図面の図６は、液滴の形状と接触角θの関係を
示したものである。図６に示したように、実線で描かれ
ている上向きの液滴（接触半径ｒ0 ）は接触角θが９０
°以下のもの（添字が１）であり、点線で下向きに描か
れている液滴は接触角θが９０°以上のもの（添字が
２）である。
示したものである。図６に示したように、実線で描かれ
ている上向きの液滴（接触半径ｒ0 ）は接触角θが９０
°以下のもの（添字が１）であり、点線で下向きに描か
れている液滴は接触角θが９０°以上のもの（添字が
２）である。
【００３４】ここで、接触角θとは、図６中のθ（ｉ＝
１．２）である。このパラメータ（液滴高さｈｉ、∠ａ
ｉ）を用いて、二つの方法で算出した。球の半径をｒと
して、体積Ｖｉ、液滴高さｈｉ、接触角θｉおよび∠ａ
ｉのそれぞれの関係式を式＜９＞〜式＜１４＞で示され
る。
１．２）である。このパラメータ（液滴高さｈｉ、∠ａ
ｉ）を用いて、二つの方法で算出した。球の半径をｒと
して、体積Ｖｉ、液滴高さｈｉ、接触角θｉおよび∠ａ
ｉのそれぞれの関係式を式＜９＞〜式＜１４＞で示され
る。
【００３５】
【数９】
【００３６】
【数１０】
【００３７】
【数１１】
【００３８】
【数１２】
【００３９】
【数１３】
【００４０】
【数１４】
【００４１】体積ｖｉを一定とし、液滴高さｈｉを測定
することによって、式＜９＞〜式＜１４＞から接触角θ
を求めることができる。または、液滴（１４）を撮影し
て、その画像をコンピュータに取り込み、∠ａｉを直接
測定することによって、式＜１５＞から接触角θを求め
ることができる。
することによって、式＜９＞〜式＜１４＞から接触角θ
を求めることができる。または、液滴（１４）を撮影し
て、その画像をコンピュータに取り込み、∠ａｉを直接
測定することによって、式＜１５＞から接触角θを求め
ることができる。
【００４２】
【数１５】
【００４３】また、一定体積の液滴の接触角θは、図７
（ａ）に示すように、液滴高さｈとともに変化させるこ
とができる。そこで実験では、ＳＡＷデバイス上の疎水
領域を調節して液滴の接触面積（親水領域）を変化さ
せ、液滴高さｈ（すなわち接触角θ）を変化させた。Ｓ
ＡＷデバイスは、フッ素スプレーを用いて疎水化処理し
た。実験は液滴体積ｖを１０μｌとし、接触角θを変化
させ、自由振動数変化Δｆ（＝ｆ−ｆ0 ）を測定した。
ここでｆは自由振動数の測定結果であり、ｆ0 は接触角
θが９０°のときの自由振動数（９０Ｈｚ）である。測
定結果を図７（ｂ）に示した。結果の○は∠ａから接触
角θを求めたものであり、●は液滴高さｈから接触角θ
を求めたものである。ここで○の方が液滴の画像から直
接接触角θを得るため、●より精度がよい。
（ａ）に示すように、液滴高さｈとともに変化させるこ
とができる。そこで実験では、ＳＡＷデバイス上の疎水
領域を調節して液滴の接触面積（親水領域）を変化さ
せ、液滴高さｈ（すなわち接触角θ）を変化させた。Ｓ
ＡＷデバイスは、フッ素スプレーを用いて疎水化処理し
た。実験は液滴体積ｖを１０μｌとし、接触角θを変化
させ、自由振動数変化Δｆ（＝ｆ−ｆ0 ）を測定した。
ここでｆは自由振動数の測定結果であり、ｆ0 は接触角
θが９０°のときの自由振動数（９０Ｈｚ）である。測
定結果を図７（ｂ）に示した。結果の○は∠ａから接触
角θを求めたものであり、●は液滴高さｈから接触角θ
を求めたものである。ここで○の方が液滴の画像から直
接接触角θを得るため、●より精度がよい。
【００４４】測定結果よりΔθ＞−１０°の時、Δｆと
Δθの間に式＜１６＞の関係があることが分かった。
Δθの間に式＜１６＞の関係があることが分かった。
【００４５】
【数１６】
【００４６】図７の実線の傾きより、システムパラメー
タＣ3 は−０．７とした。よってΔθ＞−１０°の時、
自由振動数ｆを測定しΔｆを求めることにより、Δθつ
まり接触角θを測定できる。
タＣ3 は−０．７とした。よってΔθ＞−１０°の時、
自由振動数ｆを測定しΔｆを求めることにより、Δθつ
まり接触角θを測定できる。
【００４７】
【発明の効果】以上詳しく説明したように、この発明に
よって、液体の粘性率、表面張力および接触角を計測で
きる新しい弾性表面波を用いた測定方法とその装置が提
供される。
よって、液体の粘性率、表面張力および接触角を計測で
きる新しい弾性表面波を用いた測定方法とその装置が提
供される。
【図１】この発明の測定に用いたＳＡＷデバイス（１
０）の概略図である。（ａ）はデバイスの断面図、
（ｂ）はデバイスを上部からみた図である。
０）の概略図である。（ａ）はデバイスの断面図、
（ｂ）はデバイスを上部からみた図である。
【図２】この発明の測定装置の概略図である。
【図３】減衰振動モデルを示したものである。
【図４】水の自由振動数と液滴半径の関係を示したもの
である。
である。
【図５】粘性率ηと減衰率αの関係を示したものであ
る。
る。
【図６】液滴の形状と接触角θの関係を示したものであ
る。
る。
【図７】（ａ）は、液滴の接触角と液滴高さを示した概
要図であり、（ｂ）は、接触角変化と自由振動数変化を
示した図である。
要図であり、（ｂ）は、接触角変化と自由振動数変化を
示した図である。
１０ ＳＡＷデバイス １１ １２８°回転Ｙ板Ｘ伝搬ＬｉＮｂＯ2 １２ ＩＤＴ １３ 円形金膜 １４ 円形金膜 ２０ 発振器 ２１ 半導体レーザ ２２ レンズ ２３ ＰＳＤ ２４ ＧＰ・ＩＢ ２５ コンピュータ
Claims (6)
- 【請求項１】 表面弾性波ストリーミングによって液滴
を励振させた後、表面弾性波の入力を止めた時に生じる
液滴の自由振動の振動数と減衰率を測定することによっ
て、液体の粘性率、表面張力および接触角の少くともい
ずれかを測定することを特徴とする弾性表面波を用いる
液体物性の測定方法。 - 【請求項２】 表面弾性波伝搬面体とこの伝搬面体の表
面に設けた表面弾性波入力手段、並びにこの伝搬面体の
表面に滴下した液滴の変動を検出する検出手段とを備
え、表面弾性波ストリーミングによって液滴を励振させ
た後、表面弾性波の入力を止めた時に生じる液滴の変動
としての自由振動の振動数と減衰率を測定することによ
って、液体の粘性率、表面張力および接触角の少くとも
いずれかを測定することを特徴とする液滴物性の測定装
置。 - 【請求項３】 伝搬面体の表面の液滴の滴下部の対向両
側に入力手段を配置する請求項２の測定装置。 - 【請求項４】 検出手段は、半導体レーザを用いた位置
検出手段である請求項２または３の測定装置。 - 【請求項５】 液滴の両側に配設されたすだれ状電極に
入力信号を与えることによって、滴下した液滴を励振さ
せる請求項２ないし４のいずれかの測定装置。 - 【請求項６】 励振された液滴に水平方向から半導体レ
ーザを照射することによって生じる液滴の透過像をレン
ズで拡大し、液滴の頂点の高さ変動を半導体位置検出器
で検出する請求項１ないし５のいずれかの測定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9337830A JPH11153582A (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 液体物性の測定方法とその装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9337830A JPH11153582A (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 液体物性の測定方法とその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11153582A true JPH11153582A (ja) | 1999-06-08 |
Family
ID=18312376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9337830A Pending JPH11153582A (ja) | 1997-11-21 | 1997-11-21 | 液体物性の測定方法とその装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11153582A (ja) |
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-
1997
- 1997-11-21 JP JP9337830A patent/JPH11153582A/ja active Pending
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