JPH0460441A - 液状試料吸光分析測定用光音響セル - Google Patents
液状試料吸光分析測定用光音響セルInfo
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- JPH0460441A JPH0460441A JP2172423A JP17242390A JPH0460441A JP H0460441 A JPH0460441 A JP H0460441A JP 2172423 A JP2172423 A JP 2172423A JP 17242390 A JP17242390 A JP 17242390A JP H0460441 A JPH0460441 A JP H0460441A
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Landscapes
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
- Investigating Or Analysing Materials By Optical Means (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野コ
本発明は、液状試料に測定用変調光を照射することによ
り液状試料の光吸収に伴う熱の発生によって発生する音
波を測定する液状試料吸光分析測定用光音響セルに関す
る。
り液状試料の光吸収に伴う熱の発生によって発生する音
波を測定する液状試料吸光分析測定用光音響セルに関す
る。
［従来の技術］
従来、液体や半流動体などの液状の試料に測定用変調光
を照射し、液状試料の光吸収に伴う熱の発生によって発
生する音波を測定して試料の分析を行う液状試料吸光分
析測定装置が知られている。
を照射し、液状試料の光吸収に伴う熱の発生によって発
生する音波を測定して試料の分析を行う液状試料吸光分
析測定装置が知られている。
そして、その音波の測定を行う光分析測定用光音響セル
１０は、第３図に示すように、円筒状の管１２の両端に
石英ガラス板１３．１４が取り付けられている。
１０は、第３図に示すように、円筒状の管１２の両端に
石英ガラス板１３．１４が取り付けられている。
そして、石英ガラス板１３と円筒状の管１２との間、及
び石英ガラス板１４と円筒状の管１２との間には気密を
保持するためにＯリング１８，１９が嵌入されており、
これらにより試料液２０を貯留するだめの気密の試料箱
２２が構成されている。
び石英ガラス板１４と円筒状の管１２との間には気密を
保持するためにＯリング１８，１９が嵌入されており、
これらにより試料液２０を貯留するだめの気密の試料箱
２２が構成されている。
更に、円筒状の管１２の上部に穿設された穴にはＬ字状
のバイブ２４が接合されており、バイブ２４の先端には
、主として１０ｋＨｚ以下の周波数に感度を有するマイ
クロホン２６が配置されている。
のバイブ２４が接合されており、バイブ２４の先端には
、主として１０ｋＨｚ以下の周波数に感度を有するマイ
クロホン２６が配置されている。
また、測定用変調光は、例えば振幅変調されたレーザ光
が用いられ、その変調には１ｋＨｚ以下で使用可能なメ
カニカルチョッパ等か用いられている。
が用いられ、その変調には１ｋＨｚ以下で使用可能なメ
カニカルチョッパ等か用いられている。
次に動作について説明する。
試料箱２２内に試料液２０を封入し、試料箱２２の外部
から変調光（例えばレーザ光）を石英ガラス板１３を通
して試料液２０に照射すると、試料液２０はレーザ光を
吸収する。
から変調光（例えばレーザ光）を石英ガラス板１３を通
して試料液２０に照射すると、試料液２０はレーザ光を
吸収する。
この際、試料液２０は光吸収に伴い熱を発生し、この熱
による周期的な熱流によって音波が発生する。
による周期的な熱流によって音波が発生する。
そして、この音波をマイクロホン２６で採って測定する
ことにより試料液２０の吸光量を測定し、この吸光量に
より試料液２０の定性・定量分析が行われる。
ことにより試料液２０の吸光量を測定し、この吸光量に
より試料液２０の定性・定量分析が行われる。
［発明が解決しようとする課題］
従来の液状試料吸光分析測定装置は、上述したように、
測定用変調光の変調に１ｋＨｚ以下で使用可能なメカニ
カルチョッパ等が用いられ、かつ粒子変位に敏感なマイ
クロホンを用いて光音響信号を粒子変位に比例する信号
として受信していた。
測定用変調光の変調に１ｋＨｚ以下で使用可能なメカニ
カルチョッパ等が用いられ、かつ粒子変位に敏感なマイ
クロホンを用いて光音響信号を粒子変位に比例する信号
として受信していた。
この場合、変調周波数に反比例して感度か減少するので
、高くとも１ｋＨｚ以下で使用しなければならないとい
う制限かあり、このため、周囲の雑音を拾いやすく、振
動に弱いと共に信号処理に時間を要する等の不具合かあ
った。加えて、信号処理に時間が掛かるため試料液の温
度定上昇による物性値変化や熱運動による信号のドリフ
トによって再現性の低下や、増幅回路の温度ドリフトに
よる信頼性の低下を引き起こしやすかった。また、商用
周波数に接近し過ぎているために商用周波数ノイズの除
去が有効に行えない等の課題があった。
、高くとも１ｋＨｚ以下で使用しなければならないとい
う制限かあり、このため、周囲の雑音を拾いやすく、振
動に弱いと共に信号処理に時間を要する等の不具合かあ
った。加えて、信号処理に時間が掛かるため試料液の温
度定上昇による物性値変化や熱運動による信号のドリフ
トによって再現性の低下や、増幅回路の温度ドリフトに
よる信頼性の低下を引き起こしやすかった。また、商用
周波数に接近し過ぎているために商用周波数ノイズの除
去が有効に行えない等の課題があった。
更に、試料液の蒸気及び飛沫かマイクロホンやセルの接
着部分に到達するために耐久性に劣り、汚れやすいため
、微量測定時に信頼性に欠けるという課題があった。
着部分に到達するために耐久性に劣り、汚れやすいため
、微量測定時に信頼性に欠けるという課題があった。
発明の目的
本発明は、上記従来の課題に鑑みなされたちのであり、
その目的は、数１０ｋＨｚ〜数ＭＨｚで変調をかけられ
た測定用変調光に対して十分な感度を持ち音圧に敏感な
液状試料吸光分析測定用光音響セルを提供することにあ
る。
その目的は、数１０ｋＨｚ〜数ＭＨｚで変調をかけられ
た測定用変調光に対して十分な感度を持ち音圧に敏感な
液状試料吸光分析測定用光音響セルを提供することにあ
る。
［課題を解決するための手段］
上記目的を達成させるために、本発明に係る液状試料吸
光分析測定用光音響セルは、液状試料に測定用変調光を
照射し、前記液状試料の光吸収熱にて生ずる音波を測定
して前記液状試料の分析を行う液状試料吸光分析測定装
置において、前記液状試料を入れる透明な測定管と、前
記測定管の両端に設けられた音波反射仕切弁と、前記測
定管を嵌挿させた円筒形状の共振器と、前記共振器に貼
着された音波測定圧電体と、を有することを特徴とする
。
光分析測定用光音響セルは、液状試料に測定用変調光を
照射し、前記液状試料の光吸収熱にて生ずる音波を測定
して前記液状試料の分析を行う液状試料吸光分析測定装
置において、前記液状試料を入れる透明な測定管と、前
記測定管の両端に設けられた音波反射仕切弁と、前記測
定管を嵌挿させた円筒形状の共振器と、前記共振器に貼
着された音波測定圧電体と、を有することを特徴とする
。
［作用］
上記構成によれば、分析が行われる液状試料は測定管内
の音波反射仕切弁の間に封入される。そして、この液状
試料に測定用変調光を照射した際に生ずる音波は、測定
管を嵌挿させた共振器にて伝達されて音波測定圧電体に
て検出される。
の音波反射仕切弁の間に封入される。そして、この液状
試料に測定用変調光を照射した際に生ずる音波は、測定
管を嵌挿させた共振器にて伝達されて音波測定圧電体に
て検出される。
［実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図には、液状試料吸光分析ｎ１定装置において用い
られる光音響セル３０の好適な実施例か示されている。
られる光音響セル３０の好適な実施例か示されている。
この光音響セル３０は、図に示すように、透明な細長い
共鳴管としての石英管３２を有しており、石英管３２の
両端には音響インピーダンスの大きい手動コックから成
る液状試料を仕切るための弁３４．３６が配置されてい
る。ここで、両仕切弁３４．３６間の石英管３２により
試料液２０を貯留する試料室２２が形成されている。
共鳴管としての石英管３２を有しており、石英管３２の
両端には音響インピーダンスの大きい手動コックから成
る液状試料を仕切るための弁３４．３６が配置されてい
る。ここで、両仕切弁３４．３６間の石英管３２により
試料液２０を貯留する試料室２２が形成されている。
そして、石英管３２にはアルミ、真鍮等の金属部材から
成る円筒状の共振器３８か外嵌されている。この共振器
３８の外周面にはリング状のＰＺＴ等の圧電部材４０が
貼着されており、これによリセンサが構成されている。
成る円筒状の共振器３８か外嵌されている。この共振器
３８の外周面にはリング状のＰＺＴ等の圧電部材４０が
貼着されており、これによリセンサが構成されている。
また、図示されてはいないが、石英管３２の側方から測
定用変調光としてのレーザ光が照射されるようになって
おり、試料室２２に貯留される試料液２０にレーザ光を
照射することにより試料液２０は光吸収に伴い熱を発生
し、これにより音波が発生されるようになっている。
定用変調光としてのレーザ光が照射されるようになって
おり、試料室２２に貯留される試料液２０にレーザ光を
照射することにより試料液２０は光吸収に伴い熱を発生
し、これにより音波が発生されるようになっている。
更に、仕切弁間の長さをＬ１音速をＶとすると、発生す
る音波か所定倍振動の場合、振動数ｆ及び波長λは次式
により求められる。
る音波か所定倍振動の場合、振動数ｆ及び波長λは次式
により求められる。
ｆ−Ｖｎ／２Ｌ［Ｈｚコ ・ （１００
）λ−２１−／ｎ −＝ （１０１
）（ｎ−２，３，４・・・・・・） 例えば、発生する音波が第３倍振動の場合、音圧分布は
第１図のようになる。ここで、共振器３８は腹の位置に
なるように外嵌されており、またレーザ光も同様に共振
器３８が位置しない腹の位置に照射されるようになって
いる。
）λ−２１−／ｎ −＝ （１０１
）（ｎ−２，３，４・・・・・・） 例えば、発生する音波が第３倍振動の場合、音圧分布は
第１図のようになる。ここで、共振器３８は腹の位置に
なるように外嵌されており、またレーザ光も同様に共振
器３８が位置しない腹の位置に照射されるようになって
いる。
次に、第２図を用いて上述した光音響セル３０を用いた
液状試料吸光分析測定装置の構成について説明する。
液状試料吸光分析測定装置の構成について説明する。
図において、４２は測定用変調光の変調を行うだめの変
調信号発生器であり、この変調信号発生器４２の出力は
レーザダイオード駆動器４３に送出されると共に、後述
するロックインアンプ４４にその同期信号として送出さ
れている。
調信号発生器であり、この変調信号発生器４２の出力は
レーザダイオード駆動器４３に送出されると共に、後述
するロックインアンプ４４にその同期信号として送出さ
れている。
そして、レーザダイオード駆動器４３にはレーザダイオ
ード４５か接続されており、レーザダイオード４５から
発射されたレーザ光はレンズ等の光学系４６により光音
響セル３０に照射される。
ード４５か接続されており、レーザダイオード４５から
発射されたレーザ光はレンズ等の光学系４６により光音
響セル３０に照射される。
更に、液状試料吸光分析測定用光音響セル３０の圧電部
材４０の出力側には、プリアンプ４７が接続されており
、プリアンプ４７には前記ロックインアンプ４４が接続
されている。
材４０の出力側には、プリアンプ４７が接続されており
、プリアンプ４７には前記ロックインアンプ４４が接続
されている。
そして、ロックインアンプ４４には信号処理器４８が接
続されており、信号処理器４８にはデイスプレィ４９及
び記録器５０が接続されている。
続されており、信号処理器４８にはデイスプレィ４９及
び記録器５０が接続されている。
ここで、変調信号発生器４２からの変調信号が発振され
ると、発振された変調信号によりレーザダイオード駆動
器４３はレーザダイオード４５を駆動してレーザダイオ
ード４５からレーザ光が発射される。
ると、発振された変調信号によりレーザダイオード駆動
器４３はレーザダイオード４５を駆動してレーザダイオ
ード４５からレーザ光が発射される。
そして、試料室２２に試料液２０が貯留された液状試料
吸光分析測定用光音響セル３０の音波の腹の位置にレー
ザ光は照射される。
吸光分析測定用光音響セル３０の音波の腹の位置にレー
ザ光は照射される。
この場合、試料室２２に貯留されている試料液２０は光
吸収に伴い熱を発生し、この熱にて周期的な熱流が生し
試料液２０は振動する。なお、この音波の振動数ｆ及び
波長λは上記（１００）式及び（１０１）式より求めら
れる。
吸収に伴い熱を発生し、この熱にて周期的な熱流が生し
試料液２０は振動する。なお、この音波の振動数ｆ及び
波長λは上記（１００）式及び（１０１）式より求めら
れる。
そして、試料液２０の振動に伴い共振器３８か共振し、
共振器３８の外周面に貼着されているリング状のＰＺＴ
等の圧電部材４０はこの振動を電気信号に変換する。
共振器３８の外周面に貼着されているリング状のＰＺＴ
等の圧電部材４０はこの振動を電気信号に変換する。
更に、圧電部材４０により変換された電気信号は、プリ
アンプ４７により増幅され、増幅された信号はロックイ
ンアンプ４４を介して信号処理器４８に入力されて所定
の信号処理が行われる。
アンプ４７により増幅され、増幅された信号はロックイ
ンアンプ４４を介して信号処理器４８に入力されて所定
の信号処理が行われる。
この後、信号処理器４８の処理結果（試料液２０の定性
・定量分析結果）はデイスプレィ４９に表示されると共
に記録器５０に記録される。
・定量分析結果）はデイスプレィ４９に表示されると共
に記録器５０に記録される。
ここにおいて、本出願人による実験では、光音響セル３
０は数１０ｋＨｚ〜数ＭＨｚの変調をかけられたレーザ
光に対して十分な感度を持つことか確認されている。
０は数１０ｋＨｚ〜数ＭＨｚの変調をかけられたレーザ
光に対して十分な感度を持つことか確認されている。
なお、上述実施例においては、仕切弁３４，３６に手動
コックを用いたか、これに限らず、電磁′弁等を用いて
もよい。このようにすると、工場生産ラインの配管内に
光音響セル３０を配置してオンラインモニター用として
使用することが可能である。
コックを用いたか、これに限らず、電磁′弁等を用いて
もよい。このようにすると、工場生産ラインの配管内に
光音響セル３０を配置してオンラインモニター用として
使用することが可能である。
また、センサの共振Ｑ値の調整のために、圧電部材４０
の外周にゴム材を貼着したり、センサをモールドするこ
とも可能である。
の外周にゴム材を貼着したり、センサをモールドするこ
とも可能である。
更に、上述実施例においては、レーザダイオードを用い
て説明したが、周波数ｆを数ＭＨｚ以上に限定すれば、
Ｘｅランプや他のレーザの使用が可能である。
て説明したが、周波数ｆを数ＭＨｚ以上に限定すれば、
Ｘｅランプや他のレーザの使用が可能である。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明に係る液状試料吸光分析測
定用光音響セルによれば、数１０ｋＨｚ〜数ＭＨｚにお
いて変調をかけた変調光に対して十分な感度を有するセ
ンサを実現することができたので、周囲の電源ノイズ等
の雑音を分離して測定が可能であり、また極めて振動に
強い光音響セルを提供可能である。また、測定される試
料の温度上昇による検出信号のドリフトの影響を受けに
くくなり、測定における再現性を向上させることが可能
である。加えて、試料が封入されているので、試料の蒸
気及び粉末が測定を行うセンサや他の部分に飛散するこ
とがなく、極めて安全にかつ測定の信頼性を向上させる
ことができる。
定用光音響セルによれば、数１０ｋＨｚ〜数ＭＨｚにお
いて変調をかけた変調光に対して十分な感度を有するセ
ンサを実現することができたので、周囲の電源ノイズ等
の雑音を分離して測定が可能であり、また極めて振動に
強い光音響セルを提供可能である。また、測定される試
料の温度上昇による検出信号のドリフトの影響を受けに
くくなり、測定における再現性を向上させることが可能
である。加えて、試料が封入されているので、試料の蒸
気及び粉末が測定を行うセンサや他の部分に飛散するこ
とがなく、極めて安全にかつ測定の信頼性を向上させる
ことができる。
第１図は、本発明の液状試料吸光分析測定用光音響セル
の構成を示す斜視図、 第２図は、液状試料吸光分析測定用光音響セルを組み込
んだ実験装置の構成を示すブロック図、第３図は、従来
の液状試料吸光分析測定用光音響セルの構成を示す断面
図である。 ３０ ・・・ 液状試料吸光分析測定用光音響セル３２
・・・ 石英管 ３４．３６ ・・・ 仕切弁 ３８ ・・・ 共振器 ４０ ・・・ 圧電部材
の構成を示す斜視図、 第２図は、液状試料吸光分析測定用光音響セルを組み込
んだ実験装置の構成を示すブロック図、第３図は、従来
の液状試料吸光分析測定用光音響セルの構成を示す断面
図である。 ３０ ・・・ 液状試料吸光分析測定用光音響セル３２
・・・ 石英管 ３４．３６ ・・・ 仕切弁 ３８ ・・・ 共振器 ４０ ・・・ 圧電部材
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 液状試料に測定用変調光を照射し、前記液状試料の光吸
収熱にて生ずる音波を測定して前記液状試料の分析を行
う液状試料吸光分析測定装置において、 前記液状試料を入れる透明な測定管と、 前記測定管の両端に設けられた音波反射仕切弁と、 前記測定管を嵌挿させた円筒形状の共振器と、前記共振
器に貼着された音波測定圧電体と、を有することを特徴
とする液状試料吸光分析測定用光音響セル。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2172423A JPH087193B2 (ja) | 1990-06-28 | 1990-06-28 | 液状試料吸光分析測定用光音響セル |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2172423A JPH087193B2 (ja) | 1990-06-28 | 1990-06-28 | 液状試料吸光分析測定用光音響セル |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0460441A true JPH0460441A (ja) | 1992-02-26 |
| JPH087193B2 JPH087193B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=15941696
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2172423A Expired - Lifetime JPH087193B2 (ja) | 1990-06-28 | 1990-06-28 | 液状試料吸光分析測定用光音響セル |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH087193B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006292639A (ja) * | 2005-04-13 | 2006-10-26 | Chiba Univ | 音響キャビティー及びそれを用いた流体用共鳴音波スペクトロスコピー装置 |
| JP2013228394A (ja) * | 2012-04-25 | 2013-11-07 | Testo Ag | 測定装置および測定方法 |
| JP2022527417A (ja) * | 2019-04-12 | 2022-06-01 | エーダブリュイー テクノロジーズ エルエルシー | 単一の液滴を使用した、流体のマルチモダリティの特徴付け |
-
1990
- 1990-06-28 JP JP2172423A patent/JPH087193B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006292639A (ja) * | 2005-04-13 | 2006-10-26 | Chiba Univ | 音響キャビティー及びそれを用いた流体用共鳴音波スペクトロスコピー装置 |
| JP2013228394A (ja) * | 2012-04-25 | 2013-11-07 | Testo Ag | 測定装置および測定方法 |
| JP2022527417A (ja) * | 2019-04-12 | 2022-06-01 | エーダブリュイー テクノロジーズ エルエルシー | 単一の液滴を使用した、流体のマルチモダリティの特徴付け |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH087193B2 (ja) | 1996-01-29 |
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