光音響分析用の試料カップ
【課題】光音響分光分析において微小な試料の測定感度を向上させること。
【解決手段】光源（３）からの断続光が照射された試料に発生する熱により気体中に発生する音響を検出して前記試料（Ｓ）の分析を行う光音響分析において、試料（Ｓ）を支持する光音響分析用の試料カップ（ＳＣ）であって、前記光の入射方向および前記入射方向に直交する方向に対して傾斜して形成されて前記試料（Ｓ）を支持する支持面（２２）であって、前記直交する方向に沿って前記試料（Ｓ）を配置した場合に比べて、前記試料（Ｓ）の表面を前記光の入射方向に対して沿った方向に近づけた状態で前記試料（Ｓ）を支持する前記支持面（２２）、を備えた光音響分析用の試料カップ（ＳＣ）。
【解決手段】光源（３）からの断続光が照射された試料に発生する熱により気体中に発生する音響を検出して前記試料（Ｓ）の分析を行う光音響分析において、試料（Ｓ）を支持する光音響分析用の試料カップ（ＳＣ）であって、前記光の入射方向および前記入射方向に直交する方向に対して傾斜して形成されて前記試料（Ｓ）を支持する支持面（２２）であって、前記直交する方向に沿って前記試料（Ｓ）を配置した場合に比べて、前記試料（Ｓ）の表面を前記光の入射方向に対して沿った方向に近づけた状態で前記試料（Ｓ）を支持する前記支持面（２２）、を備えた光音響分析用の試料カップ（ＳＣ）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断続光が照射された試料に発生する熱により気体中に発生する音を検出して試料の分析を行う光音響分光（ＰＡＳ：Photo-Acoustic Spectroscopy）を使用して分析を行う光音響分析で使用される試料を保持する試料カップに関する。
【背景技術】
【０００２】
光を照射して試料の分析を行う分光法において、光音響分光法（ＰＡＳ：Photo-Acoustic Spectroscopy）は古くから知られている。
光音響分析に関して、下記の特許文献１，２記載の技術が従来公知である。
【０００３】
特許文献１（特開平８−２７１３３６号公報）には、光源（２）からの光が、窓板（１４）の下方の試料室（１５）内に支持された試料（１７）に対して、試料（１７）の表面（水平面）にほぼ直交する方向（上方）から照射され、試料（１７）から発生した音響が、試料（１７）への入射光とほぼ直交する方向（水平方向）に沿って延びる導波管（１８）を通じて、マイク室（１６）に配置されたマイク（４）で検出される光音響分光測定装置（１）構成が記載されている。
【０００４】
特許文献２（実公平７−４２１２９号公報）には、光学窓（１１）の下方に配置された可動試料ホルダ（２１）の上面に試料（１６）が支持され、可動試料ホルダ（２１）の昇降により試料室（１４）の容積をできるだけ小さくした状態で、試料（１６）の上面に上方から照射された光による音響を、試料室（１４）の上部側面に支持されたマイクロフォン（１３）で検出する光音響セル（２０）の構成が記載されている。また、特許文献２には、試料室（１４）の上部側面から水平方向に延びる通路の先にマイクロフォン（１３）を配置して音響を検出する構成や、光音響セル（２０）を上下反転させて、下端に光学窓（１１）を配置し且つ光学窓（１１）の上面に試料（１６）を支持して、下方から光を照射する構成も記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２７１３３６号公報（「００２３」〜「００２４」、「００２７」、図１、図２）
【特許文献２】実公平７−４２１２９号公報（第１ページ左欄最終行〜第２ページ左欄第４行、第２ページ左欄最終行〜第２ページ右欄第２１行、図１〜図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１，２記載の光音響分光法は、主に可視光や紫外光で使用され、赤外領域でも使用されるようになってきている。ここで、光音響分光法は、フーリエ変換赤外分光法等で使用される透過、反射などの測定法と異なり、試料を掻き取ったり、粉砕、ＫＢｒとの混合、加圧等の前処理が必要なく、固体表面から赤外吸収スペクトルを得ることができる。また、前処理を行う場合、測定後、試料が最初の状態のまま残らず、警察の捜査資料等の証拠として保存する必要がある場合や文化財等の貴重な資料に対して、使用しづらいが、光音響分光法では、試料の前処理が必要ないため、分析後に試料がそのままの状態で残り、完全非破壊で測定が可能であるという利点がある。
しかしながら、光音響分光法では、試料表面での光の吸収、光エネルギーの熱への変換、熱に起因する疎密波（音波、音響）をマイクロフォンで検出、測定するため、厚さが薄い薄膜状の試料や、太さが細い繊維状の試料、粒径の小さな微小な粒状の試料等の場合、得られる信号が小さく、測定が難しい問題があった。
【０００７】
本発明は、光音響分光分析において微小な試料の測定感度を向上させることを第１の技術的課題とする。
また、本発明は、光音響分光分析において、グレージングアングルの反射測定、反射吸収測定、透過測定を可能にすることを第２の技術的課題とする。
さらに、本発明は、光音響分光分析において微小な試料の取り扱いを容易にすることを第３の技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記技術的課題を解決するために、請求項１に記載の発明の光音響分析用の試料カップは、
光源からの断続光が照射された試料に発生する熱により気体中に発生する音響を検出して前記試料の分析を行う光音響分析において、試料を支持する光音響分析用の試料カップであって、
前記光の入射方向および前記入射方向に直交する方向に対して傾斜して形成されて前記試料を支持する支持面であって、前記直交する方向に沿って前記試料を配置した場合に比べて、前記試料の表面を前記光の入射方向に対して沿った方向に近づけた状態で前記試料を支持する前記支持面、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光音響分析用の試料カップにおいて、
前記支持面を有する回転部と、
前記回転部を回転可能に支持する固定部と
を備え、前記支持面の前記光の入射方向に対する傾斜角を調整可能であることを特徴とする。
【００１０】
前記技術的課題を解決するために、請求項３に記載の発明の光音響分析用の試料カップは、
光源からの断続光が照射された試料に発生する熱により気体中に発生する音響を検出して前記試料の分析を行う光音響分析において、試料を支持する光音響分析用の試料カップであって、
線材状の試料の一方の端部を挟んで保持可能な一端側の保持部材であって、前記試料の保持が解除される一端解除位置と、前記試料が挟まれて保持する一端保持位置との間で移動可能な前記一端側の保持部材と、
線材状の前記試料の他方の端部を挟んで保持可能な他端側の保持部材であって、前記試料の保持が解除される他端解除位置と、前記試料が挟まれて保持される他端保持位置との間で移動可能な前記他端側の保持部材と、
前記一端側の保持部材を前記一端保持位置に付勢し、前記他端側の保持部材を前記他端保持位置に付勢する付勢部材と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の光音響分析用の試料カップにおいて、
前記一端側の保持部材と前記他端側の保持部材とを接近および離間する方向に移動させて、前記保持部材に支持された試料の張力を調整する張力調整部材、
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
前記技術的課題を解決するために、請求項５に記載の発明の光音響分析用の試料カップは、
光源からの断続光が照射された試料に発生する熱により気体中に発生する音響を検出して前記試料の分析を行う光音響分析において、先端に採取された試料を保持可能な針状のプローブ部と、前記プローブ部の基端部を支持するスタンド部と、前記スタンド部を着脱可能に支持し且つ作業者が把持可能なホルダ部と、を有するマイクロプローブホルダで採取された試料を支持する光音響分析用の試料カップであって、
前記プローブ部の先端に試料が保持された状態で前記ホルダ部から取り外された前記スタンド部を収容可能な凹部、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜５に記載の発明によれば、本発明の構成を有しない場合に比べて、光音響分光分析において微小な試料の測定感度を向上させることができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、本発明の構成を有しない場合に比べて、光音響分光分析において、グレージングアングルの反射測定、反射吸収測定、透過測定を可能にすることができる。
さらに、請求項３，５に記載の発明によれば、本発明の構成を有しない場合に比べて、光音響分光分析において微小な試料の取り扱いを容易にすることができる。
また、請求項４に記載の発明によれば、本発明の構成を有しない場合に比べて、試料の張力の調整を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の光音響分析装置の実施例１の全体説明図である。
【図２】図２は実施例１の試料カップの説明図であり、図２Ａは斜視図、図２Ｂは図２Ａの矢印ＩＩＢ方向から見た図である。
【図３】図３は実施例１の作用説明図であり、図３Ａは実施例１の試料に対して光が照射される状態の説明図、図３Ｂは従来の構成において光が試料に照射される状態の説明図である。
【図４】図４は実施例２の光音響分析装置の説明図である。
【図５】図５は実施例３の光音響分析装置の説明図である。
【図６】図６は実施例１の図２に対応する実施例４の試料カップの説明図であり、図６Ａは斜視図、図６Ｂは要部断面図である。
【図７】図７は実施例４の試料カップの説明図であり、図７Ａは透過的測定の場合の説明図、図７Ｂは反射的測定の場合の説明図である。
【図８】図８は実施例４の作用説明図であり、図８Ａは透過的測定における試料と光との関係の説明図、図８Ｂは反射的測定における試料と光との関係の説明図である。
【図９】図９は実施例５の光音響分析装置の説明図であり、実施例１の図１に対応する図である。
【図１０】図１０は実施例５の試料カップの説明図であり、図１０Ａは斜視図、図１０Ｂは図１０Ａの分解図である。
【図１１】図１１は実施例５の試料カップに繊維状の試料をセットする状態の説明図であり、図１１Ａはセット前の状態の説明図、図１１Ｂは一端側の保持部材を一端解除位置に移動させた状態の説明図、図１１Ｃは一端保持部材に試料の一端部が保持された状態の説明図、図１１Ｄは他端側の保持部材を他端解除位置に移動させた状態の説明図、図１１Ｅは他端保持部材に試料の他端部が保持されて試料のセットが完了した状態の説明図である。
【図１２】図１２は実施例５の作用説明図である。
【図１３】図１３は実施例５の実験結果の説明図であり、横軸に波数を取り、縦軸に光音響の強度を取ったグラフである。
【図１４】図１４は実施例６の試料カップの説明図であり、図１４Ａは実施例５の図１０Ａに対応する試料カップの斜視図、図１４Ｂは実施例６の試料カップの張力調整部材が係合位置に移動した状態の説明図、図１４Ｃは実施例６の張力調整部材が離脱位置に移動した状態の説明図である。
【図１５】図１５は実施例７〜実施例９の光音響セルの説明図であり、図１５Ａは実施７の光音響セルの説明図、図１５Ｂは実施例８の光音響セルの説明図、図１５Ｃは実施例９の光音響セルの説明図である。
【図１６】図１６は実施例１０の試料カップの説明図であり、図１６Ａは試料カップの斜視図、図１６Ｂは保持部材の要部説明図である。
【図１７】図１７は実施例１１の説明図であり、実施例１０の図１６Ｂに対応する保持部材の要部説明図である。
【図１８】図１８は実施例１２の光音響分析装置の説明図であり、実施例１の図１に対応する図である。
【図１９】図１９は実施例１２の試料カップの説明図である。
【図２０】図２０は、実施例１２のマイクロプローブホルダの説明図である。
【図２１】図２１は実施例１２の作用説明図である。
【図２２】図２２は実施例１２の変更例のマイクロプローブホルダの説明図であり、図２０に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。 なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、矢印Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ，Ｚ，−Ｚで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。 また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明の光音響分析装置の実施例１の全体説明図である。
図１において、本発明の実施例１の試料カップが使用される光音響分光分析装置１は、電磁波の一例としての光２を照射する光源３と、光源３からの光２を集光する光学系４と、を有する。なお、実施例１では、光２の一例として、ＦＴ−ＩＲ等で使用される赤外領域の断続光（チョッピング光）が使用されているが、これに限定されず、可視光や紫外光を採用することも可能である。
そして、光学系４で集光された光２は、光音響セル６に導かれる。
光音響セル６は、中央部に上下方向に貫通する開口７ａを有するセル本体７を有する。セル本体７の開口７ａの上端には、赤外光２が透過可能な透明な窓材８が支持されている。
【００１７】
前記開口７ａの下端には、試料支持台９が支持されており、試料支持台９の上面には、カップ収容凹部９ａが形成されている。前記カップ収容凹部９ａには、試料Ｓを支持する試料カップＳＣが支持されている。
前記窓材８および試料支持台９とセル本体７との間には、密閉部材の一例としてのＯリング１１が支持されており、窓材８、試料支持台９で囲まれた開口７ａの内部空間により試料室１２が構成されている。なお、前記試料室１２は、試料Ｓから発生する音響を伝達しやすいように、内部にヘリウムガス等のガスが充填、密封可能である。なお、前記試料支持台９の外縁部には、試料室１２の内部の容積を減らすために、上方に延びるスペーサ１３が支持されている。
【００１８】
前記セル本体７には、試料室１２の内部に接続され且つ左方に延びる導波部１４が形成されており、導波部１４の先には、音響を測定可能な音響測定装置の一例としてのマイクロフォン１６が支持されている。
前記マイクロフォン１６での測定信号は、アンプ１７を介して、解析プログラムにより構成された測定手段１８により測定、分析が行われる。
なお、前記光源３や光学系４、マイクロフォン１６、アンプ１７、測定手段１８等は、従来公知の光音響分光測定装置を使用可能であり、従来公知であるため、詳細な説明は省略する。
【００１９】
（試料カップの説明）
図２は実施例１の試料カップの説明図であり、図２Ａは斜視図、図２Ｂは図２Ａの矢印ＩＩＢ方向から見た図である。
図１、図２において、実施例１の試料カップＳＣは、円柱の上端部が切り欠かれた形状に構成されており、部分円状の上端面２１と、上端面２１の左端から下方に延びる支持面２２と、支持面２２の下端から水平方向に延びる部分円板状の下面２３とを有する。すなわち、実施例１の支持面２２は、光２の入射方向である上下方向、および、入射方向に直交する方向である水平方向に対して傾斜して形成されており、表面に、厚さの薄い薄膜状の試料Ｓを支持可能に構成されている。
なお、実施例１の前記支持面２２の下面２３に対する傾斜角θ１は、８０度程度に設定されているが、７０度〜８０度に設定することが好ましく、試料Ｓの最適入射角に一致させることが最適である。ただし、最適入射角は、試料Ｓの材質、組成等により異なるため、集光される光２の入射方向と、ほとんどの材料の最適入射角とに基づいて、７５度〜８０度程度の角度に設定することが好ましい。
【００２０】
（実施例１の作用）
図３は実施例１の作用説明図であり、図３Ａは実施例１の試料に対して光が照射される状態の説明図、図３Ｂは従来の構成において光が試料に照射される状態の説明図である。
前記構成を備えた光音響分光分析装置１では、断続光２が試料Ｓに照射されると、試料Ｓに光が吸収され、光エネルギーが熱エネルギーに変換されて、断続光２に同期した熱膨張、熱収縮を繰り返す。試料Ｓの熱膨張、熱収縮に伴って、疎密波（音響）が発生し、音響がマイクロフォン１６で測定される。
図３において、試料Ｓが厚さの薄い薄膜状の試料である場合、図３Ａに示すように、実施例１では、傾斜角θ１を有する支持面２２に試料Ｓが支持されており、試料Ｓの表面Ｓ１が、光２の入射方向に沿った方向である上下方向に近づいた状態で支持されている。したがって、試料Ｓに照射された光２が、真上から照射された場合は、試料Ｓの厚さｄ１に対して、試料Ｓを通過する距離Ｌ１は、以下の式（１）となる。
Ｌ１＝２×（ｄ１／cosθ１） …式（１）
【００２１】
図３Ｂにおいて、従来技術では、試料Ｓをホルダ等の上面に支持して、試料表面Ｓ１に対して上方から、すなわち、ほぼ垂直に光０１を照射することとなり、光０１が試料Ｓを通過する距離Ｌ１は、θ１がほぼ０度であるため、前記式（１）から、試料Ｓの厚さｄ１の２倍（往復）程度でしかない。これに対して、実施例１では、θ１が８０度に設定されており、前記距離Ｌ１が従来に比べて長くなる。したがって、実施例１では、光が通過する距離が長くなって、光が吸収されやすくなり、従来に比べて、得られる音響の信号が大きくなり、測定感度を向上させることができる。
【実施例２】
【００２２】
次に本発明の実施例２の説明を行うが、この実施例２の説明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例２は、下記の点で前記実施例１と相違しているが、他の点では前記実施例１と同様に構成されている。
【００２３】
図４は実施例２の試料カップの説明図である。
図４において、実施例２の光音響セル６では、カップ収容凹部９ａと試料カップＳＣとの間には、試料傾斜素子の一例として、複数のマニピュレータ３１が支持されている。実施例１のマニピュレータ３１は、電圧が印加されると歪みが発生（伸縮）するピエゾ素子（ＰＺＴ、圧電素子）により構成されており、各マニピュレータ３１には、電圧を印加することで伸縮を制御して、試料カップＳＣの支持面２２の傾斜角θ１を調整する傾斜制御手段３２が接続されている。
【００２４】
（実施例２の作用）
前記構成を備えた実施例２の光音響セル６では、傾斜制御手段３２を介してマニピュレータ３１を制御することで、試料Ｓの傾斜角θ１を調整、制御することができ、光２の入射角を調整、制御することができる。したがって、光２の入射角を試料Ｓの材質等に応じた最適入射角に容易に調整することができ、感度を更に向上させることができる。
【実施例３】
【００２５】
次に本発明の実施例３の説明を行うが、この実施例３の説明において、前記実施例１、２の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例３は、下記の点で前記実施例１、２と相違しているが、他の点では前記実施例１、２と同様に構成されている。
【００２６】
図５は実施例３の試料カップの説明図である。
図５において、実施例３の光音響セル６では、カップ収容凹部９ａと試料カップＳＣとの間には、試料傾斜部材の一例として、回転軸３６を中心として回転可能なカップ支持プレート３７が配置されており、試料カップＳＣはカップ支持プレート３７の上面に支持されている。前記回転軸３６には、傾斜駆動源の一例としてのモータ３８から駆動が伝達可能に構成されており、モータ３８には、モータ３８の正逆回転を制御することで、試料カップＳＣの支持面２２の傾斜角θ１を調整する傾斜制御手段３９が接続されている。
【００２７】
（実施例３の作用）
前記構成を備えた実施例３の光音響セル６では、傾斜制御手段３９を介してモータ３８を制御することで、試料Ｓの傾斜角θ１を調整、制御することができ、光２の入射角を調整、制御することができる。したがって、実施例２と同様に、光２の入射角を試料Ｓの材質等に応じた最適入射角に容易に調整することができ、感度を更に向上させることができる。
【実施例４】
【００２８】
次に本発明の実施例４の説明を行うが、この実施例４の説明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例４は、下記の点で前記実施例１と相違しているが、他の点では前記実施例１と同様に構成されている。
【００２９】
図６は実施例１の図２に対応する実施例４の試料カップの説明図であり、図６Ａは斜視図、図６Ｂは要部断面図である。
図７は実施例４の試料カップの説明図であり、図７Ａは透過的測定の場合の説明図、図７Ｂは反射的測定の場合の説明図である。
図６、図７において、実施例４の試料カップ４０は、下方に配置された固定部４１と、前記固定部４１に支持された回転部４２とを有する。実施例４の固定部４１は、底板部４１ａと、底板部４１ａの前後両端から上方に延びる前後一対の支持壁４１ｂと、を有する。前記支持壁４１ｂには、前後方向に貫通する支持孔４１ｃが形成されている。
【００３０】
前記回転部４２は、実施例１の試料カップＳＣの底部部や支持面２２の反対側が切除されて厚さが薄くなった形状に形成されており、回転部４２は、実施例１の試料カップＳＣと同様に構成された上面４２ａ、支持面４２ｂおよび下面４２ｃを有する。
前記回転部４２の前後両端部には、前後方向の外側に伸びる軸部４３が支持されている。実施例４の軸部４３は、支持孔４１ｃに対して回転可能に支持されている。前記軸部４３の前端には、支持壁４１ｂよりも前側の位置に、把持部の一例としてのハンドル４４が支持されている。
したがって、作業者がハンドル４４を把持して回転させることで、回転部４２を軸部４３を中心として回転させることができ、底板部４１ａに対する傾斜角度、すなわち、光２に対する傾斜角度を調整することが可能になっている。
【００３１】
なお、実施例４の軸部４３は、光２の集光位置の近傍に対応して配置されており、軸部４３の回転時に光２が照射される試料Ｓ上の位置がほとんど移動しないように設定されている。
また、実施例４の軸部４３は、支持孔４１ｃに対して隙間無く嵌められており、作業者がハンドル４４を把持して回転させた場合には回転するが、作業者がハンドル４４を離した状態では試料カップＳＣ′が自然に回転しないように構成されている。なお、軸部４３と支持孔４１ｃとの間に、例えば、円筒状のゴム製の滑り止め部材を介在させて試料カップＳＣ′が自然に回転しないようにしたり、トルクリミッタを使用して一定以上のトルクが作用しないと回転しないように構成したり、ブレーキを設けてブレーキを解除しないと試料カップＳＣ′が回転しないように構成することも可能である。
【００３２】
（実施例４の作用）
図８は実施例４の作用説明図であり、図８Ａは透過的測定における試料と光との関係の説明図、図８Ｂは反射的測定における試料と光との関係の説明図である。
前記構成を備えた実施例４の試料カップ４０では、作業者がハンドル４４を操作して、回転部４２の支持面４２ｂの光２に対する傾斜角を調整することができ、光２に対する試料Ｓの入射角を調整することができる。
図８において、試料Ｓの表面を光２の入射方向に対して平行に近い状態に設定した場合には、図８Ａに示すように、光２が試料Ｓの内部を通過する距離が長くなり、光２が試料Ｓを透過する状況に近くなる。一方、試料Ｓの表面を光の入射角に対して垂直に近い状態に設定した場合には、図８Ｂに示すように、光２が試料Ｓの表面で反射される状況に近くなる。すなわち、図８Ａに示す状態では、試料Ｓを光が透過した透過吸収測定に近い測定結果が得られ、図８Ｂに示す状態では、試料Ｓの表面で光が反射する反射吸収測定に近い測定結果が得られる。
【００３３】
従来の測定方法では、透過測定を行う場合は、薄膜状の試料を支持する基板を光が透過可能な材料で構成する必要があり、薄膜状の試料に対して反射測定を行う場合は、試料を支持する基板として金属面が採用されている。したがって、同種の試料に対して、透過測定と反射測定を行おうとすると、透過用の試料と、反射用の試料の２つのサンプルを用意したり、異なるカップや装置を準備する必要があり、測定時に異なる基板に起因するノイズの違い等を補償することが難しい問題がある。
これに対して、実施例４の試料カップ４０では、回転部４２を回転させることで、１つの同一の試料Ｓに対して、図８Ａに示す透過的な測定と、図８Ｂに示す反射的な測定を行うことができ、ノイズ等の補償が必要なくなり、処理が簡単になり、精度も向上させることができる。
【００３４】
また、実施例１〜３に記載の試料カップＳＣを使用して透過吸収的な測定を行った後で、試料カップＳＣを光音響セル６から取り外して、カップ収容凹部９ａに試料Ｓを直に置くことで、反射吸収測定を行うことも可能であるが、この場合、試料Ｓを試料カップＳＣから取り出したりする作業が必要になり、取り扱いが面倒になると共に、試料カップＳＣと試料カップ収容凹部９ａの材料の違いによる補償も問題となる可能性がある。
これに対して、実施例４では、１つの試料カップ４０を回転させるだけで、透過的な測定と反射的な測定が可能であり、試料Ｓの取り扱いを容易にすることができる。
【００３５】
なお、実施例４では、図８Ａに示すように、光２に対して試料Ｓの表面が平行に近い状態の透過的測定と、図８Ｂに示すように、光２に対して試料Ｓの表面が垂直に近い状態の反射的測定と、を例示したが、これに限定されず、試料Ｓの表面の光に対する傾斜角は、平行（グレージング角＝０度）と垂直（グレージング角＝９０度）の間の任意の角度、例えば、グレージング角が３０度や６０度等における測定も可能である。
また、実施例４では、回転部４２をハンドル４４で手動で回転させる構成を例示したが、これに限定されず、実施例３と同様に、モータ等を介して、自動で回転させる構成とすることも可能である。この場合、傾斜角を連続的に変化させることが容易になり、複数の傾斜角で試料Ｓの光音響測定を行うことも可能である。
さらに、実施例４において、軸部４３が連続的に回転する構成を例示したが、これに限定されず、例えば、軸部４３の外表面に予め設定された角度間隔（例えば、１０度間隔）で凹凸を形成して、支持孔４１ｃの内面に軸部４３の凹部に嵌る突部を設け、軸部４３が予め設定された角度回転するたびに、支持孔４１ｃの突部が軸部４３の凹部に引っ掛かって停止するように構成することも可能である。
【実施例５】
【００３６】
次に本発明の実施例５の説明を行うが、この実施例５の説明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例５は、下記の点で前記実施例１と相違しているが、他の点では前記実施例１と同様に構成されている。
【００３７】
図９は実施例５の光音響分析装置の説明図であり、実施例１の図１に対応する図である。
図１０は実施例５の試料カップの説明図であり、図１０Ａは斜視図、図１０Ｂは図１０Ａの分解図である。
図９において、実施例５の試料カップ５１は、円柱の中心部に上端から下部まで延びる凹部５１ａが形成された形状に形成されている。図９、図１０において、前記試料カップ５１は、円柱の軸方向に沿って９０度間隔で４分割されたカップ片５２，５３，５４，５５により構成されており、各カップ片５２〜５５の外周面には、付勢部材支持部の一例として、周方向に沿ったリング装着凹部５２ａ〜５５ａが形成されている。
【００３８】
左側の２つのカップ片５２，５３により実施例５の一端側の保持部材５２＋５３が構成され、右側の２つのカップ片５４，５５により実施例５の他端側の保持部材５４＋５５が構成されている。
実施例５では、一端側の保持部材５２＋５３のカップ片５２，５３どうしの境界部の上端面には、試料Ｓを挟む位置であることを示す目印の一例としてのマーク５２ｂ，５３ｂが形成されており、他端側の５４＋５５にも、同様にマーク５４ｂ，５５ｂが形成されている。
【００３９】
前記リング装着凹部５２ａ〜５５ａには、付勢部材の一例として、カップ片５２〜５５どうしが図１０Ａに示すような円柱状になるように付勢するＯリング５７が装着されている。実施例５のＯリング５７は、弾性材料の一例としてのゴム材により構成されており、弾性変形していない自然長の状態では、リング装着凹部５２ａ〜５５ａの外周長よりも、内周長が小さく設定されている。したがって、Ｏリング５７は、リング装着凹部５２ａ〜５５ａに弾性変形して伸びた状態で装着され、付勢力が常時作用するように設定されている。
【００４０】
図１１は実施例５の試料カップに繊維状の試料をセットする状態の説明図であり、図１１Ａはセット前の状態の説明図、図１１Ｂは一端側の保持部材を一端解除位置に移動させた状態の説明図、図１１Ｃは一端保持部材に試料の一端部が保持された状態の説明図、図１１Ｄは他端側の保持部材を他端解除位置に移動させた状態の説明図、図１１Ｅは他端保持部材に試料の他端部が保持されて試料のセットが完了した状態の説明図である。
図１１において、実施例５の光音響分析装置１では、試料カップ５１に試料をセットする作業を行う場合に、セット作業を補助するための補助部材５８が使用可能である。実施例５の保持部材５８は、山型のブロック状に構成されており、中央の上端部５８ａから両外端部に行くに連れて下方に傾斜する傾斜面５８ｂを有する。
【００４１】
試料カップ５１に繊維状の試料Ｓをセットする場合、図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、一端側の保持部材５２＋５３の境界部に補助部材５８の上端部５８ａを合わせて、保持部材５２＋５３が下方に押されると、Ｏリング５７が伸び、左側のカップ片５２，５３の境界部分が開放されて、図１１Ａに示す一端保持位置から図１１Ｂに示す一端解除位置に移動する。図１１Ｂ、図１１Ｃにおいて、図１１Ｂに示す一端解除位置において、ピンセットや指等で摘まれた試料Ｓの一端部がカップ片５２，５３の隙間に配置し、カップ片５２，５３を下方に押す力が解除されると、Ｏリング５７の弾性復元力の作用で、カップ片５２，５３どうしの境界部分が閉じて、図１１Ｃに示す一端保持位置に移動する。したがって、試料Ｓの一端部がカップ片５２，５３の間に挟まれた状態で保持される。
【００４２】
次に、他端側の保持部材５４＋５５も、一端側の保持部材５２＋５３の場合と同様にして、補助部材５８を使用して図１１Ｄに示す他端解除位置に移動させて、試料Ｓの他端部をカップ片５４，５５の間に配置し、カップ片５４，５５を他端保持位置に移動させることで、試料Ｓの他端部が保持される。このとき、実施例５では、試料Ｓの一端部が一端側の保持部材５２＋５３により保持されているため、試料Ｓの他端部をピンセット等で摘んだ状態で引っ張ることで、試料Ｓに張力を付与した状態で、カップ片５４，５５の間に挟むことが容易に可能になっている。
【００４３】
（実施例５の作用）
図１２は実施例５の作用説明図である。
前記構成を備えた実施例５の試料カップ５１では、繊維状の試料Ｓの両端部が保持され、中央部が試料カップ５１の凹部５１ａ内に配置された状態、すなわち、試料Ｓの中央部が宙に浮いた状態で支持されている。特に、実施例５では、試料Ｓが張った状態で支持可能である。発明者の実験の結果、試料Ｓは、試料カップ等の面に置いた状態とするよりも、宙に浮いた状態とする方が、感度が向上することが確認され、試料Ｓが弛んだ状態よりも張った状態とした方が感度が更に向上することが確認された。
【００４４】
感度が向上する理由の詳細は不明であるが、以下のように考察される。
繊維状の試料Ｓが弛んだ状態よりも張った状態の方が感度が向上する理由は、断続光２が照射された試料Ｓが、熱膨張、熱収縮を繰り返す際に、繊維状の試料Ｓが張った状態であると、試料Ｓの特性に応じた周波数の弦の振動が発生し、この振動により空中に疎密波（音響）が伝達し、検出される信号の強度が増強されるものと考えられる。
したがって、試料Ｓは、カップ収容凹部９ａ等に直に置いた場合よりも、宙に浮いた状態の方が感度が向上しやすく、さらに、宙に浮いた状態において弛んだ状態よりも張った状態とした方が信号が大きくなりやすいものと考えられる。
【００４５】
（実験例）
次に、実施例５の効果を確認するための実験を行った。
実験は、試料として、細い絹糸を使用した。また、光音響分析装置として、ＧＡＳＥＲＡ社製の光音響検出器（型番：ＰＡ３０１）を使用し、測定条件として、波数分解：８［ｃｍ−１］、積算回数：６４回、周囲ガス（試料室１２の充填ガス）：ヘリウムとして、実験を行った。
実験例１では、実施例５の試料カップを使用して宙に浮いた状態で試料を張った状態で保持した。
比較例１では、実験例１と同一の試料Ｓを、従来の試料カップの表面に置いただけで測定を行った。
実験結果を図１３に示す。
【００４６】
図１３は実施例５の実験結果の説明図であり、横軸に波数を取り、縦軸に光音響の強度を取ったグラフである。
図１３に示すように、実験例１の方が、比較例１に比べて、感度が高くなることが確認された。
【００４７】
したがって、実施例５では、試料カップ５１に繊維状の試料Ｓが宙に浮いた状態で支持されており、感度を向上させることができる。
特に、従来の試料カップでは、繊維状の試料Ｓを測定する場合には、試料Ｓが脱落、紛失したり、光の照射位置からずれることを防止するために、粘着テープで留めることが行われていたが、粘着テープで試料Ｓを留める場合、試料Ｓを張った状態で留める作業が面倒であると共に、測定される信号に粘着テープの信号がノイズとして測定されたり、測定終了後に試料に粘着テープの粘着剤が残ってしまうといった問題が発生することがあった。これに対して、実施例５の試料カップ５１では、粘着テープを使用する場合に発生する問題を解決することができ、試料Ｓを容易に張った状態で保持することができ、感度を向上させることができる。
【００４８】
なお、実施例５の試料カップ５１では、カップ片５２〜５５に試料Ｓが直接挟まれる構成を例示したが、これに限定されず、例えば、カップ片５２〜５５の試料Ｓが挟まれる位置に、粗面加工（サンドブラスト等）をしたり、ゴム等の高摩擦部材やフェルト等の布地等を貼り付けることで、試料Ｓの滑り止め、クッション（緩衝、保護）を行う構成とすることも可能である。
【実施例６】
【００４９】
次に本発明の実施例６の説明を行うが、この実施例６の説明において、前記実施例５の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例６は、下記の点で前記実施例１、５と相違しているが、他の点では前記実施例１、５と同様に構成されている。
図１４は実施例６の試料カップの説明図であり、図１４Ａは実施例５の図１０Ａに対応する試料カップの斜視図、図１４Ｂは実施例６の試料カップの張力調整部材が係合位置に移動した状態の説明図、図１４Ｃは実施例６の張力調整部材が離脱位置に移動した状態の説明図である。
【００５０】
図１４において、実施例６の試料カップ５１では、右側のカップ片５２，５４の境界部分の右端部（外端部）や、左側のカップ片５３，５５の境界部分の左端部（外端部）には、左右一対の張力調整部材６１，６２が配置されている。
なお、以下の説明において、左右の張力調整部材６１，６２は、左右対称であるだけで、構成は同様であるため、右側の張力調整部材６１についてのみ詳細に説明し、左側の張力調整部材６２については詳細な説明を省略する。
図１４Ａ〜図１４Ｃにおいて、実施例６の張力調整部材６１は、前側のカップ片５２の外周面の後端に支持された被連結部６３を有する。前記連結部６３は、前後両端から右方（外方）に突出する前後一対のスライダ挟み部６４を有し、各スライダ挟み部６４には、右端から左方に延びる軸通過部６４ａが形成されている。また、スライダ挟み部６４どうしの間には、スライダ収容空間６３ａが形成されている。
【００５１】
後側のカップ片５４の外周面の前端には、被連結部６３に対応して、調整部材本体６６が支持されている。前記調整部材本体６６は、カップ片５４の外周面から右方（外方）に突出する板状の連結固定部６７を有する。前記連結固定部６７には、右端から左方に延びるＵ字状のＵ溝部６７ａが形成されており、Ｕ溝部６７ａには、上下方向に延びる回転軸６７ｂを中心として連結回転部６８が回転可能に支持された状態で収容されている。前記連結回転部６８には、棒状のシャフト６９の基端部が図示しない軸受けを介して回転可能に支持されている。前記シャフト６９の中央部の外周面には、ネジ溝６９ａが形成されており、ネジ溝６９ａの形成された部分には、板状のスライダ７０が支持されている。前記スライダ７０には、シャフト６９が貫通すると共に内周面にネジ溝６９ａと噛み合うネジが切られたネジ孔７０ａが形成されている。前記スライダ７０は、厚さがスライダ収容空間６３ａの前後方向の幅よりも小さく形成されており、スライダ収容空間６３ａ内に収容可能に構成されている。また、前記シャフト６９の先端部には、作業者が操作可能な摘み部７１が支持されている。
【００５２】
したがって、実施例６の張力調整部材６１，６２では、回転軸６７ｂを中心として、連結回転部６８を回転させることで、シャフト６９およびスライダ７０が回転する。よって、シャフト６９が軸通過部６４ａを通過し且つスライダ収容空間６３ａにスライダ７０が収容された図１４Ｂに示す連結位置と、シャフト６９およびスライダ７０が被連結部６３から離脱した図１４Ｃに示す連結解除位置と、の間で調整部材本体６６が移動可能に構成されている。
そして、図１４Ｂに示す連結位置では、摘み部７１を正逆回転させることで、スライダ収容空間６３ａに収容されて回り止めがされたスライダ７０は、シャフト６９の軸方向に沿って移動可能に支持されている。
【００５３】
（実施例６の作用）
前記構成を備えた実施例６の試料カップ５１では、線状の試料Ｓを試料カップ５１に支持する場合には、張力調整部材６１，６２の調整部材本体６６を、図１４Ｃに示す連結解除位置に移動させた状態で、図１１に示す工程を経て、試料Ｓを支持する。次に、試料Ｓが、試料カップ５１に支持された状態において、調整部材本体６６を図１４Ａ、図１４Ｂに示す連結位置に移動させて、スライダ７０をスライダ収容空間６３ａ内に収容させる。そして、摘み部７１を正逆回転させると、スライダ７０が前方または後方に移動し、前側または後側のスライダ挟み部６４を押す。スライダ挟み部６４が押されると、前側のカップ片５２，５３が前方または後方に移動して、後側カップ片５４，５５との間の隙間が広くなったり、狭くなったりし、支持されている試料Ｓの張力が強くなったり弱くなったりする。
【００５４】
したがって、摘み部７１を正逆回転させることで、前側のカップ片５２，５３と後側のカップ片５４，５５との距離が調整され、支持されている試料Ｓに張力を付与したり、張力を緩めたりすることができる。よって、試料Ｓを試料カップ５１に支持する際に、試料Ｓの張力が不十分である場合には、摘み部７１を回転させて、前後のカップ片５２〜５５の間隔を広げることで、張力を付与して、張った状態にすることができる。すなわち、試料カップ５１に線状の試料Ｓをセットする際には、試料Ｓを完全に張った状態としなくても（張力調整が粗くても）、張力調整部材６１，６２で微調整を行うことができ、簡便な操作で、試料Ｓの張力を適切な状態とすることができる。
特に、試料Ｓを試料カップ５１に支持する際に、人がピンセット等で試料Ｓを張った状態で支持しようとすると、張力が弱く弛んでしまったり、強く引張りすぎて試料Ｓが破損する恐れがあったが、実施例６では、ある程度張力を付与した状態でカップ片５２〜５５で挟んだ後で、張力調整部材６１，６２で張力を微調整することができ、張力不足や試料Ｓの破損を低減することができる。
【実施例７】
【００５５】
次に本発明の実施例７の説明を行うが、この実施例７の説明において、前記実施例１、４の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例７は、下記の点で前記実施例１、５と相違しているが、他の点では前記実施例１、５と同様に構成されている。
【００５６】
図１５は実施例７〜実施例９の光音響セルの説明図であり、図１５Ａは実施例７の光音響セルの説明図、図１５Ｂは実施例８の光音響セルの説明図、図１５Ｃは実施例９の光音響セルの説明図である。
図１５Ａにおいて、実施例７の試料カップ５１は、カップ片５２〜５５が４分割された実施例５の構成と異なり、一端側の保持部材５２＋５３を構成するカップ片５２，５３の下端が回転軸７６を中心として、実線で示す一端保持位置と破線で示す一端解除位置との間で移動可能に構成されている。なお、他端側の保持部材５４＋５５も、一端側の保持部材５２＋５３と同様に構成されており、図示しない回転軸を中心として、他端保持位置と他端解除位置との間で移動可能に構成されている。
【００５７】
（実施例７の作用）
前記構成を備えた実施例７の試料カップ５１では、実施例５と同様に、繊維状の試料Ｓを宙に浮いた状態で保持可能であると共に、容易に張った状態でセットできる。
なお、実施例７に実施例６の構成を適用することも可能である。
【実施例８】
【００５８】
次に本発明の実施例８の説明を行うが、この実施例８の説明において、前記実施例１、５〜７の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例８は、下記の点で前記実施例１、５〜７と相違しているが、他の点では前記実施例１、５〜７と同様に構成されている。
【００５９】
図１５Ｂにおいて、実施例８の試料カップ５１は、実施例７の試料カップ５１に比べて、Ｏリング５７が省略されており、付勢部材の一例として、回転軸７６に支持されたネジリバネ（トーションバネ）７７を有する。ネジリバネ７７は、両端部がそれぞれカップ片５２，５３に支持されており、カップ片５２，５３どうしが一端保持位置に移動する方向に付勢している。なお、他端側の保持部材５４，５５にも、同様に、図示しないネジリバネが支持されている。
【００６０】
（実施例８の作用）
前記構成を備えた実施例８の試料カップ５１では、実施例５〜７と同様に、繊維状の試料Ｓを宙に浮いた状態で保持可能であると共に、容易に張った状態でセットできる。
なお、実施例８に実施例６の構成を適用することも可能である。
【実施例９】
【００６１】
次に本発明の実施例９の説明を行うが、この実施例９の説明において、前記実施例１、５の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例９は、下記の点で前記実施例１、５と相違しているが、他の点では前記実施例１、５と同様に構成されている。
【００６２】
図１５Ｃにおいて、実施例９の試料カップ５１′は、実施例５の円柱状の試料カップ５１と異なり、左右方向に長い角筒状に構成されている。そして、実施例９の試料カップ５１′では、左右方向両端部に、実線で示す保持位置と破線で示す解除位置との間で移動可能なカップ片５２′，５３′，５４′，５５′が配置され、左右方向の中央部に、保持位置や解除位置に移動不能なカップ片５６′が支持されている。
【００６３】
（実施例９の作用）
前記構成を備えた実施例９の試料カップ５１′では、実施例５〜８と同様に、繊維状の試料Ｓを宙に浮いた状態で保持可能であると共に、容易に張った状態でセットできる。
なお、実施例９に実施例６の構成を適用することも可能である。
【実施例１０】
【００６４】
次に本発明の実施例１０の説明を行うが、この実施例１０の説明において、前記実施例１、５の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例１０は、下記の点で前記実施例１、５と相違しているが、他の点では前記実施例１、５と同様に構成されている。
図１６は実施例１０の試料カップの説明図であり、図１６Ａは試料カップの斜視図、図１６Ｂは保持部材の要部説明図である。
図１６において、実施例１０の試料カップ８１は、円板状の試料カップ本体８２と、カップ本体８２の上面に支持された左右一対の一端側の保持部材８３および他端側の保持部材８４と、を有する。前記各保持部材８３，８４は、同様に構成されており、板状の固定部８３ａ，８４ａと、弾性材料により構成された弾性変形部８３ｂ、８４ｂとを有する。
【００６５】
前記弾性変形部８３ｂ，８４ｂは、下端の基端部８３ｂ１，８３ｂ１が固定部８３ａ，８４ａに固定支持されており、上下方向中央部の付勢部材の一例としての板バネ部８３ｂ２，８４ｂ２が後方に湾曲した形状に形成されると共に、上端部の挟み部８３ｂ３，８４ｂ３が固定部８３ａ，８４ａとの間で試料Ｓを挟んだ状態で保持可能に構成されている。したがって、指やピンセットで弾性変形部８３ｂ，８４ｂが後方に押されると、板バネ部８３ｂ２，８４ｂ２が弾性変形することで、挟み部８３ｂ３，８４ｂ３は、固定部８３ａ、８４ａとの間に隙間が形成される解除位置（一端解除位置、他端解除位置）に移動可能に構成されている。
【００６６】
（実施例１０の作用）
前記構成を備えた実施例１０の試料カップ８１では、実施例５〜７と同様に、繊維状の試料Ｓを宙に浮いた状態で保持可能であると共に、容易に張った状態でセットできる。
【実施例１１】
【００６７】
次に本発明の実施例１１の説明を行うが、この実施例１１の説明において、前記実施例１０の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例１１は、下記の点で前記実施例１０と相違しているが、他の点では前記実施例１０と同様に構成されている。
図１７は実施例１１の説明図であり、実施例１０の図１６Ｂに対応する保持部材の要部説明図である。
図１７において、実施例１１の試料カップ８１では、保持部材８３、８４は、板状のスライダ８６を介して、カップ本体８２上に支持されている。前記スライダ８６は、前端部に、被案内部の一例としての前後方向に延びるガイド長孔８６ａが、左右一対形成されており、カップ本体８２から上方に延びる案内部材の一例としてのガイドピン８７が貫通した状態で支持されている。したがって、実施例１１のスライダ８６は、ガイドピン８７にガイドされて、前後方向に移動可能な状態で支持されている。
【００６８】
前記スライダ８６の右側面には、板状の歯車の一例としてのラック歯８６ｂが形成されている。前記スライダ８６の右方には、ラック歯８６ｂに噛み合う歯車の一例としてのピニオンギア８８が配置されている。前記ピニオンギア８８は、カップ本体８２に下端が回転可能に支持されたギア軸８８ａを中心として回転可能に支持されている。前記ギア軸８８ａの上端には、作業者が操作可能な摘み部８９が支持されている。
したがって、摘み部８９を正逆回転させることで、ピニオンギア８８およびラック歯８６ｂを介してスライダ８６を前後方向に移動させることが可能である。
前記符号８６〜８９を付した部材により実施例１１の張力調整部材８６〜８９が構成されている。
【００６９】
（実施例１１の作用）
前記構成を備えた実施例１１の試料カップ８１では、実施例１０と同様にして、保持部材８３，８４に試料Ｓを装着した後で、摘み部８９を正逆回転させることで、保持部材８３，８４間の間隔を調整することができ、試料Ｓの張力を調整することができる。したがって、実施例６と同様に、試料Ｓを保持部材８３，８４に装着する際に張力の調整が粗くても、張力調整部材８６〜８９で簡単に微調整することができる。
なお、実施例１１では、２つの保持部材８３，８４の両方に張力調整部材８６〜８９を設ける構成としたが、いずれか一方に設けることで張力の調整は可能であるため、他方の張力調整部材を省略することが可能である。
【実施例１２】
【００７０】
次に本発明の実施例１２の説明を行うが、この実施例１２の説明において、前記実施例１、５の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例１２は、下記の点で前記実施例１、５と相違しているが、他の点では前記実施例１、５と同様に構成されている。
【００７１】
図１８は実施例１２の光音響分析装置の説明図であり、実施例１の図１に対応する図である。
図１９は実施例１２の試料カップの説明図である。
図１８、図１９において、実施例１２の試料カップ９１は、円柱の中心部に上端から下部まで延びる凹部９２が形成されており、凹部９２は、上端から下方に行くに連れて径が小さくなる下向き円錐台状の上凹部９２ａと、上凹部９２ａの下端から下方に延びる円柱状の下凹部９２ｂと、を有する。
前記凹部９２には、小粒状の試料Ｓが静電気等で先端に保持された針状のプローブ部９３の基端を支持するスタンド部９４が収容されている。実施例１２のスタンド部９４は、円柱状に構成されており、下凹部９２ｂの内径に対応する外径に設定されている。また、スタンド部９４のプローブ９３側の外周面には、リング状の溝９４ａが形成されている。
【００７２】
図２０は、実施例１２のマイクロプローブホルダの説明図である。
図２０において、前記スタンド部９４は、プローブ部９３とは反対側の面に、軸方向に延びるネジ穴９４ｂが形成されている。前記ネジ穴９４ｂには、作業者が把持可能なホルダ部９６の先端に支持されたネジ部９６ａがネジ込み可能に構成されており、ネジ穴９４ｂとネジ部９６ａとが接続されることで、ホルダ部９６とスタンド部９４およびプローブ部９３とが着脱可能に連結されてマイクロプローブホルダ９７が構成される。
【００７３】
したがって、ホルダ部９６にスタンド部９４が支持された状態では、マイクロプローブホルダ９７のホルダ部９６を作業者が把持して操作して、プローブ部９３の先端に小粒状の試料Ｓを採取することが可能になっている。そして、先端に採取された試料Ｓの光音響分光測定を行う場合、スタンド部９４をピンセット等で押さえた状態で、ホルダ部９６を回転させてネジを外す。そして、ピンセット等を操作して、スタンド部９４が上凹部９２ａに案内されて下凹部９２ｂに収容することで、試料Ｓがプローブ部９３の先端に採取された状態で、試料カップ９１の凹部９２にスタンド部９４を収容、セット可能である。なお、このとき、実施例１２のスタンド部９４は、溝９４ａが形成されており、ピンセット等で押さえる際に引っ掛かりやすく、ピンセット等が滑り難く、スタンド部９４を押さえやすい構成となっている。
【００７４】
（実施例１２の作用）
図２１は実施例１２の作用説明図である。
前記構成を備えた実施例１２の光音響分析装置１では、マイクロプローブホルダ９７で試料が採取されると、試料Ｓが保持された状態で、スタンド部９４が試料カップ９１に装着される。そして、図２１に示すように、プローブ部９３の先端に保持された状態で試料Ｓに光２が照射され、光音響分光測定が行われる。すなわち、実施例１２では、試料Ｓは、針状のプローブ部９３の先端で支持されているだけで、ほとんど宙に浮いた状態に近い状態で光２が照射される。
したがって、プローブ部９３で採取された試料Ｓを、プローブ部から従来の試料カップの表面に載せて測定する場合では、試料カップの底面で熱膨張、熱収縮や熱の伝搬が遮られ、上方の１８０度分しか音響が伝搬しないのに比べて、プローブ部９３に支持された状態ではほぼ３６０度全域に音響が伝搬可能であると考えられ、実施例１２でも、感度を向上させることが期待できる。
【００７５】
また、実施例１２では、プローブ部９３の先端に保持された試料Ｓが、試料カップに載せ替える際に、散逸してしまうといったことも低減でき、試料Ｓの取り扱い、測定を容易にすることができる。
さらに、プローブ部９３がスタンド部９４に対して着脱可能に構成され、プローブ部９３を試料カップに起立した状態で支持する構成も考えられるが、細い針金状のプローブ部９３をスタンド部９４から取り外す際に、プローブ部９３を摘む作業が繊細であり、作業時にプローブ部９３が破損したり、作業時の振動等により、プローブ部から試料Ｓが脱落、散逸する恐れがある。これに対して、実施例１２では、スタンド部９４自体が着脱可能であり、プローブ部９３を取り扱う場合に比べて、プローブ部９３の破損や試料Ｓの散逸を低減できる。
【００７６】
（実施例１２の変更例）
図２２は実施例１２の変更例のマイクロプローブホルダの説明図であり、図２０に対応する図である。
前記実施例１２のマイクロプローブホルダ９７では、スタンド部９４とホルダ部９６とをネジ部９６ａとネジ穴９４ｂとで着脱可能に支持したが、この構成に限定されず、図２２に示すように、ホルダ部９８として、スタンド部９４の外径よりも大径の大径部９８ａを有し、大径部９８ａにスタンド部９４の外径に対応する内径を有する凹部９８ｂを形成し、スタンド部９４を凹部９８ｂに着脱可能に収容可能なマイクロプローブホルダ９７を採用することも可能である。
【００７７】
（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例（Ｈ01）〜（Ｈ07）を下記に例示する。
（Ｈ01）前記実施例において、試料カップＳＣ、４０，５１，８１，９１は外径が円柱状の形状を例示したが、これに限定されず、三角形や四角形等の多角形の形状とすることも可能である。
（Ｈ02）前記実施例２，３において、試料カップＳＣを傾斜させる構成を例示したが、これに限定されず、エアシリンダを組み合わせる等、試料カップＳＣを傾斜可能な任意の構成を採用可能である。
【００７８】
（Ｈ03）前記実施例５〜９において、付勢部材として、Ｏリング５７やネジリバネ７７を例示したが、これに限定されず、コイルバネ等、付勢可能な任意の構成を採用可能である。
（Ｈ04）前記実施例１２において、溝部９４ｂは設けることが望ましいが、省略可能である。また、溝の深さや本数、長さ等は任意に変更可能であり、また、溝に替えて摩擦係数の高い材料で被覆したり、凹凸を形成する等の任意の滑り止め構造を採用可能である。
（Ｈ05）前記実施例１２において、試料カップ９１の上凹部９２ａは、設けることが望ましいが、省略可能である。
【００７９】
（Ｈ06）前記実施例において、光音響分析装置１は実施例に例示した構成に限定されず、任意の構成を採用可能であり、光音響分析装置１の光音響セル６の形状や大きさに応じて、試料カップＳＣ，４０，５１，８１，９１の形状や大きさを適宜変更可能である。
（Ｈ07）前記実施例５〜９において、カップ片５２〜５５を下端を中心として開閉させて隙間を形成する構成を例示したが、これに限定されず、カップ片５２〜５５どうしを離間する方向にスライド移動させることで挟むための隙間を形成する構成とすることも可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１…光音響分析装置、
２…光、
３…光源、
１６…音響測定装置、
２２…支持面、
４１…固定部、
４２…回転部、
５２＋５３，８３…一端側の保持部材、
５４＋５５，８４…他端側の保持部材、
５７，８３ｂ２，８４ｂ２…付勢部材、
６１，６２，８６〜８９…張力調整部材、
９２…凹部、
９３…プローブ部、
９４…スタンド部、
９６，９８…ホルダ部、
９７…マイクロプローブホルダ、
Ｓ…試料、
ＳＣ，４０，５１，５１′，８１，９１…試料カップ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、断続光が照射された試料に発生する熱により気体中に発生する音を検出して試料の分析を行う光音響分光（ＰＡＳ：Photo-Acoustic Spectroscopy）を使用して分析を行う光音響分析で使用される試料を保持する試料カップに関する。
【背景技術】
【０００２】
光を照射して試料の分析を行う分光法において、光音響分光法（ＰＡＳ：Photo-Acoustic Spectroscopy）は古くから知られている。
光音響分析に関して、下記の特許文献１，２記載の技術が従来公知である。
【０００３】
特許文献１（特開平８−２７１３３６号公報）には、光源（２）からの光が、窓板（１４）の下方の試料室（１５）内に支持された試料（１７）に対して、試料（１７）の表面（水平面）にほぼ直交する方向（上方）から照射され、試料（１７）から発生した音響が、試料（１７）への入射光とほぼ直交する方向（水平方向）に沿って延びる導波管（１８）を通じて、マイク室（１６）に配置されたマイク（４）で検出される光音響分光測定装置（１）構成が記載されている。
【０００４】
特許文献２（実公平７−４２１２９号公報）には、光学窓（１１）の下方に配置された可動試料ホルダ（２１）の上面に試料（１６）が支持され、可動試料ホルダ（２１）の昇降により試料室（１４）の容積をできるだけ小さくした状態で、試料（１６）の上面に上方から照射された光による音響を、試料室（１４）の上部側面に支持されたマイクロフォン（１３）で検出する光音響セル（２０）の構成が記載されている。また、特許文献２には、試料室（１４）の上部側面から水平方向に延びる通路の先にマイクロフォン（１３）を配置して音響を検出する構成や、光音響セル（２０）を上下反転させて、下端に光学窓（１１）を配置し且つ光学窓（１１）の上面に試料（１６）を支持して、下方から光を照射する構成も記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２７１３３６号公報（「００２３」〜「００２４」、「００２７」、図１、図２）
【特許文献２】実公平７−４２１２９号公報（第１ページ左欄最終行〜第２ページ左欄第４行、第２ページ左欄最終行〜第２ページ右欄第２１行、図１〜図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１，２記載の光音響分光法は、主に可視光や紫外光で使用され、赤外領域でも使用されるようになってきている。ここで、光音響分光法は、フーリエ変換赤外分光法等で使用される透過、反射などの測定法と異なり、試料を掻き取ったり、粉砕、ＫＢｒとの混合、加圧等の前処理が必要なく、固体表面から赤外吸収スペクトルを得ることができる。また、前処理を行う場合、測定後、試料が最初の状態のまま残らず、警察の捜査資料等の証拠として保存する必要がある場合や文化財等の貴重な資料に対して、使用しづらいが、光音響分光法では、試料の前処理が必要ないため、分析後に試料がそのままの状態で残り、完全非破壊で測定が可能であるという利点がある。
しかしながら、光音響分光法では、試料表面での光の吸収、光エネルギーの熱への変換、熱に起因する疎密波（音波、音響）をマイクロフォンで検出、測定するため、厚さが薄い薄膜状の試料や、太さが細い繊維状の試料、粒径の小さな微小な粒状の試料等の場合、得られる信号が小さく、測定が難しい問題があった。
【０００７】
本発明は、光音響分光分析において微小な試料の測定感度を向上させることを第１の技術的課題とする。
また、本発明は、光音響分光分析において、グレージングアングルの反射測定、反射吸収測定、透過測定を可能にすることを第２の技術的課題とする。
さらに、本発明は、光音響分光分析において微小な試料の取り扱いを容易にすることを第３の技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記技術的課題を解決するために、請求項１に記載の発明の光音響分析用の試料カップは、
光源からの断続光が照射された試料に発生する熱により気体中に発生する音響を検出して前記試料の分析を行う光音響分析において、試料を支持する光音響分析用の試料カップであって、
前記光の入射方向および前記入射方向に直交する方向に対して傾斜して形成されて前記試料を支持する支持面であって、前記直交する方向に沿って前記試料を配置した場合に比べて、前記試料の表面を前記光の入射方向に対して沿った方向に近づけた状態で前記試料を支持する前記支持面、
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光音響分析用の試料カップにおいて、
前記支持面を有する回転部と、
前記回転部を回転可能に支持する固定部と
を備え、前記支持面の前記光の入射方向に対する傾斜角を調整可能であることを特徴とする。
【００１０】
前記技術的課題を解決するために、請求項３に記載の発明の光音響分析用の試料カップは、
光源からの断続光が照射された試料に発生する熱により気体中に発生する音響を検出して前記試料の分析を行う光音響分析において、試料を支持する光音響分析用の試料カップであって、
線材状の試料の一方の端部を挟んで保持可能な一端側の保持部材であって、前記試料の保持が解除される一端解除位置と、前記試料が挟まれて保持する一端保持位置との間で移動可能な前記一端側の保持部材と、
線材状の前記試料の他方の端部を挟んで保持可能な他端側の保持部材であって、前記試料の保持が解除される他端解除位置と、前記試料が挟まれて保持される他端保持位置との間で移動可能な前記他端側の保持部材と、
前記一端側の保持部材を前記一端保持位置に付勢し、前記他端側の保持部材を前記他端保持位置に付勢する付勢部材と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の光音響分析用の試料カップにおいて、
前記一端側の保持部材と前記他端側の保持部材とを接近および離間する方向に移動させて、前記保持部材に支持された試料の張力を調整する張力調整部材、
を備えたことを特徴とする。
【００１２】
前記技術的課題を解決するために、請求項５に記載の発明の光音響分析用の試料カップは、
光源からの断続光が照射された試料に発生する熱により気体中に発生する音響を検出して前記試料の分析を行う光音響分析において、先端に採取された試料を保持可能な針状のプローブ部と、前記プローブ部の基端部を支持するスタンド部と、前記スタンド部を着脱可能に支持し且つ作業者が把持可能なホルダ部と、を有するマイクロプローブホルダで採取された試料を支持する光音響分析用の試料カップであって、
前記プローブ部の先端に試料が保持された状態で前記ホルダ部から取り外された前記スタンド部を収容可能な凹部、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜５に記載の発明によれば、本発明の構成を有しない場合に比べて、光音響分光分析において微小な試料の測定感度を向上させることができる。
また、請求項２に記載の発明によれば、本発明の構成を有しない場合に比べて、光音響分光分析において、グレージングアングルの反射測定、反射吸収測定、透過測定を可能にすることができる。
さらに、請求項３，５に記載の発明によれば、本発明の構成を有しない場合に比べて、光音響分光分析において微小な試料の取り扱いを容易にすることができる。
また、請求項４に記載の発明によれば、本発明の構成を有しない場合に比べて、試料の張力の調整を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の光音響分析装置の実施例１の全体説明図である。
【図２】図２は実施例１の試料カップの説明図であり、図２Ａは斜視図、図２Ｂは図２Ａの矢印ＩＩＢ方向から見た図である。
【図３】図３は実施例１の作用説明図であり、図３Ａは実施例１の試料に対して光が照射される状態の説明図、図３Ｂは従来の構成において光が試料に照射される状態の説明図である。
【図４】図４は実施例２の光音響分析装置の説明図である。
【図５】図５は実施例３の光音響分析装置の説明図である。
【図６】図６は実施例１の図２に対応する実施例４の試料カップの説明図であり、図６Ａは斜視図、図６Ｂは要部断面図である。
【図７】図７は実施例４の試料カップの説明図であり、図７Ａは透過的測定の場合の説明図、図７Ｂは反射的測定の場合の説明図である。
【図８】図８は実施例４の作用説明図であり、図８Ａは透過的測定における試料と光との関係の説明図、図８Ｂは反射的測定における試料と光との関係の説明図である。
【図９】図９は実施例５の光音響分析装置の説明図であり、実施例１の図１に対応する図である。
【図１０】図１０は実施例５の試料カップの説明図であり、図１０Ａは斜視図、図１０Ｂは図１０Ａの分解図である。
【図１１】図１１は実施例５の試料カップに繊維状の試料をセットする状態の説明図であり、図１１Ａはセット前の状態の説明図、図１１Ｂは一端側の保持部材を一端解除位置に移動させた状態の説明図、図１１Ｃは一端保持部材に試料の一端部が保持された状態の説明図、図１１Ｄは他端側の保持部材を他端解除位置に移動させた状態の説明図、図１１Ｅは他端保持部材に試料の他端部が保持されて試料のセットが完了した状態の説明図である。
【図１２】図１２は実施例５の作用説明図である。
【図１３】図１３は実施例５の実験結果の説明図であり、横軸に波数を取り、縦軸に光音響の強度を取ったグラフである。
【図１４】図１４は実施例６の試料カップの説明図であり、図１４Ａは実施例５の図１０Ａに対応する試料カップの斜視図、図１４Ｂは実施例６の試料カップの張力調整部材が係合位置に移動した状態の説明図、図１４Ｃは実施例６の張力調整部材が離脱位置に移動した状態の説明図である。
【図１５】図１５は実施例７〜実施例９の光音響セルの説明図であり、図１５Ａは実施７の光音響セルの説明図、図１５Ｂは実施例８の光音響セルの説明図、図１５Ｃは実施例９の光音響セルの説明図である。
【図１６】図１６は実施例１０の試料カップの説明図であり、図１６Ａは試料カップの斜視図、図１６Ｂは保持部材の要部説明図である。
【図１７】図１７は実施例１１の説明図であり、実施例１０の図１６Ｂに対応する保持部材の要部説明図である。
【図１８】図１８は実施例１２の光音響分析装置の説明図であり、実施例１の図１に対応する図である。
【図１９】図１９は実施例１２の試料カップの説明図である。
【図２０】図２０は、実施例１２のマイクロプローブホルダの説明図である。
【図２１】図２１は実施例１２の作用説明図である。
【図２２】図２２は実施例１２の変更例のマイクロプローブホルダの説明図であり、図２０に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。 なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とし、矢印Ｘ，−Ｘ，Ｙ，−Ｙ，Ｚ，−Ｚで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。 また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明の光音響分析装置の実施例１の全体説明図である。
図１において、本発明の実施例１の試料カップが使用される光音響分光分析装置１は、電磁波の一例としての光２を照射する光源３と、光源３からの光２を集光する光学系４と、を有する。なお、実施例１では、光２の一例として、ＦＴ−ＩＲ等で使用される赤外領域の断続光（チョッピング光）が使用されているが、これに限定されず、可視光や紫外光を採用することも可能である。
そして、光学系４で集光された光２は、光音響セル６に導かれる。
光音響セル６は、中央部に上下方向に貫通する開口７ａを有するセル本体７を有する。セル本体７の開口７ａの上端には、赤外光２が透過可能な透明な窓材８が支持されている。
【００１７】
前記開口７ａの下端には、試料支持台９が支持されており、試料支持台９の上面には、カップ収容凹部９ａが形成されている。前記カップ収容凹部９ａには、試料Ｓを支持する試料カップＳＣが支持されている。
前記窓材８および試料支持台９とセル本体７との間には、密閉部材の一例としてのＯリング１１が支持されており、窓材８、試料支持台９で囲まれた開口７ａの内部空間により試料室１２が構成されている。なお、前記試料室１２は、試料Ｓから発生する音響を伝達しやすいように、内部にヘリウムガス等のガスが充填、密封可能である。なお、前記試料支持台９の外縁部には、試料室１２の内部の容積を減らすために、上方に延びるスペーサ１３が支持されている。
【００１８】
前記セル本体７には、試料室１２の内部に接続され且つ左方に延びる導波部１４が形成されており、導波部１４の先には、音響を測定可能な音響測定装置の一例としてのマイクロフォン１６が支持されている。
前記マイクロフォン１６での測定信号は、アンプ１７を介して、解析プログラムにより構成された測定手段１８により測定、分析が行われる。
なお、前記光源３や光学系４、マイクロフォン１６、アンプ１７、測定手段１８等は、従来公知の光音響分光測定装置を使用可能であり、従来公知であるため、詳細な説明は省略する。
【００１９】
（試料カップの説明）
図２は実施例１の試料カップの説明図であり、図２Ａは斜視図、図２Ｂは図２Ａの矢印ＩＩＢ方向から見た図である。
図１、図２において、実施例１の試料カップＳＣは、円柱の上端部が切り欠かれた形状に構成されており、部分円状の上端面２１と、上端面２１の左端から下方に延びる支持面２２と、支持面２２の下端から水平方向に延びる部分円板状の下面２３とを有する。すなわち、実施例１の支持面２２は、光２の入射方向である上下方向、および、入射方向に直交する方向である水平方向に対して傾斜して形成されており、表面に、厚さの薄い薄膜状の試料Ｓを支持可能に構成されている。
なお、実施例１の前記支持面２２の下面２３に対する傾斜角θ１は、８０度程度に設定されているが、７０度〜８０度に設定することが好ましく、試料Ｓの最適入射角に一致させることが最適である。ただし、最適入射角は、試料Ｓの材質、組成等により異なるため、集光される光２の入射方向と、ほとんどの材料の最適入射角とに基づいて、７５度〜８０度程度の角度に設定することが好ましい。
【００２０】
（実施例１の作用）
図３は実施例１の作用説明図であり、図３Ａは実施例１の試料に対して光が照射される状態の説明図、図３Ｂは従来の構成において光が試料に照射される状態の説明図である。
前記構成を備えた光音響分光分析装置１では、断続光２が試料Ｓに照射されると、試料Ｓに光が吸収され、光エネルギーが熱エネルギーに変換されて、断続光２に同期した熱膨張、熱収縮を繰り返す。試料Ｓの熱膨張、熱収縮に伴って、疎密波（音響）が発生し、音響がマイクロフォン１６で測定される。
図３において、試料Ｓが厚さの薄い薄膜状の試料である場合、図３Ａに示すように、実施例１では、傾斜角θ１を有する支持面２２に試料Ｓが支持されており、試料Ｓの表面Ｓ１が、光２の入射方向に沿った方向である上下方向に近づいた状態で支持されている。したがって、試料Ｓに照射された光２が、真上から照射された場合は、試料Ｓの厚さｄ１に対して、試料Ｓを通過する距離Ｌ１は、以下の式（１）となる。
Ｌ１＝２×（ｄ１／cosθ１） …式（１）
【００２１】
図３Ｂにおいて、従来技術では、試料Ｓをホルダ等の上面に支持して、試料表面Ｓ１に対して上方から、すなわち、ほぼ垂直に光０１を照射することとなり、光０１が試料Ｓを通過する距離Ｌ１は、θ１がほぼ０度であるため、前記式（１）から、試料Ｓの厚さｄ１の２倍（往復）程度でしかない。これに対して、実施例１では、θ１が８０度に設定されており、前記距離Ｌ１が従来に比べて長くなる。したがって、実施例１では、光が通過する距離が長くなって、光が吸収されやすくなり、従来に比べて、得られる音響の信号が大きくなり、測定感度を向上させることができる。
【実施例２】
【００２２】
次に本発明の実施例２の説明を行うが、この実施例２の説明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例２は、下記の点で前記実施例１と相違しているが、他の点では前記実施例１と同様に構成されている。
【００２３】
図４は実施例２の試料カップの説明図である。
図４において、実施例２の光音響セル６では、カップ収容凹部９ａと試料カップＳＣとの間には、試料傾斜素子の一例として、複数のマニピュレータ３１が支持されている。実施例１のマニピュレータ３１は、電圧が印加されると歪みが発生（伸縮）するピエゾ素子（ＰＺＴ、圧電素子）により構成されており、各マニピュレータ３１には、電圧を印加することで伸縮を制御して、試料カップＳＣの支持面２２の傾斜角θ１を調整する傾斜制御手段３２が接続されている。
【００２４】
（実施例２の作用）
前記構成を備えた実施例２の光音響セル６では、傾斜制御手段３２を介してマニピュレータ３１を制御することで、試料Ｓの傾斜角θ１を調整、制御することができ、光２の入射角を調整、制御することができる。したがって、光２の入射角を試料Ｓの材質等に応じた最適入射角に容易に調整することができ、感度を更に向上させることができる。
【実施例３】
【００２５】
次に本発明の実施例３の説明を行うが、この実施例３の説明において、前記実施例１、２の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例３は、下記の点で前記実施例１、２と相違しているが、他の点では前記実施例１、２と同様に構成されている。
【００２６】
図５は実施例３の試料カップの説明図である。
図５において、実施例３の光音響セル６では、カップ収容凹部９ａと試料カップＳＣとの間には、試料傾斜部材の一例として、回転軸３６を中心として回転可能なカップ支持プレート３７が配置されており、試料カップＳＣはカップ支持プレート３７の上面に支持されている。前記回転軸３６には、傾斜駆動源の一例としてのモータ３８から駆動が伝達可能に構成されており、モータ３８には、モータ３８の正逆回転を制御することで、試料カップＳＣの支持面２２の傾斜角θ１を調整する傾斜制御手段３９が接続されている。
【００２７】
（実施例３の作用）
前記構成を備えた実施例３の光音響セル６では、傾斜制御手段３９を介してモータ３８を制御することで、試料Ｓの傾斜角θ１を調整、制御することができ、光２の入射角を調整、制御することができる。したがって、実施例２と同様に、光２の入射角を試料Ｓの材質等に応じた最適入射角に容易に調整することができ、感度を更に向上させることができる。
【実施例４】
【００２８】
次に本発明の実施例４の説明を行うが、この実施例４の説明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例４は、下記の点で前記実施例１と相違しているが、他の点では前記実施例１と同様に構成されている。
【００２９】
図６は実施例１の図２に対応する実施例４の試料カップの説明図であり、図６Ａは斜視図、図６Ｂは要部断面図である。
図７は実施例４の試料カップの説明図であり、図７Ａは透過的測定の場合の説明図、図７Ｂは反射的測定の場合の説明図である。
図６、図７において、実施例４の試料カップ４０は、下方に配置された固定部４１と、前記固定部４１に支持された回転部４２とを有する。実施例４の固定部４１は、底板部４１ａと、底板部４１ａの前後両端から上方に延びる前後一対の支持壁４１ｂと、を有する。前記支持壁４１ｂには、前後方向に貫通する支持孔４１ｃが形成されている。
【００３０】
前記回転部４２は、実施例１の試料カップＳＣの底部部や支持面２２の反対側が切除されて厚さが薄くなった形状に形成されており、回転部４２は、実施例１の試料カップＳＣと同様に構成された上面４２ａ、支持面４２ｂおよび下面４２ｃを有する。
前記回転部４２の前後両端部には、前後方向の外側に伸びる軸部４３が支持されている。実施例４の軸部４３は、支持孔４１ｃに対して回転可能に支持されている。前記軸部４３の前端には、支持壁４１ｂよりも前側の位置に、把持部の一例としてのハンドル４４が支持されている。
したがって、作業者がハンドル４４を把持して回転させることで、回転部４２を軸部４３を中心として回転させることができ、底板部４１ａに対する傾斜角度、すなわち、光２に対する傾斜角度を調整することが可能になっている。
【００３１】
なお、実施例４の軸部４３は、光２の集光位置の近傍に対応して配置されており、軸部４３の回転時に光２が照射される試料Ｓ上の位置がほとんど移動しないように設定されている。
また、実施例４の軸部４３は、支持孔４１ｃに対して隙間無く嵌められており、作業者がハンドル４４を把持して回転させた場合には回転するが、作業者がハンドル４４を離した状態では試料カップＳＣ′が自然に回転しないように構成されている。なお、軸部４３と支持孔４１ｃとの間に、例えば、円筒状のゴム製の滑り止め部材を介在させて試料カップＳＣ′が自然に回転しないようにしたり、トルクリミッタを使用して一定以上のトルクが作用しないと回転しないように構成したり、ブレーキを設けてブレーキを解除しないと試料カップＳＣ′が回転しないように構成することも可能である。
【００３２】
（実施例４の作用）
図８は実施例４の作用説明図であり、図８Ａは透過的測定における試料と光との関係の説明図、図８Ｂは反射的測定における試料と光との関係の説明図である。
前記構成を備えた実施例４の試料カップ４０では、作業者がハンドル４４を操作して、回転部４２の支持面４２ｂの光２に対する傾斜角を調整することができ、光２に対する試料Ｓの入射角を調整することができる。
図８において、試料Ｓの表面を光２の入射方向に対して平行に近い状態に設定した場合には、図８Ａに示すように、光２が試料Ｓの内部を通過する距離が長くなり、光２が試料Ｓを透過する状況に近くなる。一方、試料Ｓの表面を光の入射角に対して垂直に近い状態に設定した場合には、図８Ｂに示すように、光２が試料Ｓの表面で反射される状況に近くなる。すなわち、図８Ａに示す状態では、試料Ｓを光が透過した透過吸収測定に近い測定結果が得られ、図８Ｂに示す状態では、試料Ｓの表面で光が反射する反射吸収測定に近い測定結果が得られる。
【００３３】
従来の測定方法では、透過測定を行う場合は、薄膜状の試料を支持する基板を光が透過可能な材料で構成する必要があり、薄膜状の試料に対して反射測定を行う場合は、試料を支持する基板として金属面が採用されている。したがって、同種の試料に対して、透過測定と反射測定を行おうとすると、透過用の試料と、反射用の試料の２つのサンプルを用意したり、異なるカップや装置を準備する必要があり、測定時に異なる基板に起因するノイズの違い等を補償することが難しい問題がある。
これに対して、実施例４の試料カップ４０では、回転部４２を回転させることで、１つの同一の試料Ｓに対して、図８Ａに示す透過的な測定と、図８Ｂに示す反射的な測定を行うことができ、ノイズ等の補償が必要なくなり、処理が簡単になり、精度も向上させることができる。
【００３４】
また、実施例１〜３に記載の試料カップＳＣを使用して透過吸収的な測定を行った後で、試料カップＳＣを光音響セル６から取り外して、カップ収容凹部９ａに試料Ｓを直に置くことで、反射吸収測定を行うことも可能であるが、この場合、試料Ｓを試料カップＳＣから取り出したりする作業が必要になり、取り扱いが面倒になると共に、試料カップＳＣと試料カップ収容凹部９ａの材料の違いによる補償も問題となる可能性がある。
これに対して、実施例４では、１つの試料カップ４０を回転させるだけで、透過的な測定と反射的な測定が可能であり、試料Ｓの取り扱いを容易にすることができる。
【００３５】
なお、実施例４では、図８Ａに示すように、光２に対して試料Ｓの表面が平行に近い状態の透過的測定と、図８Ｂに示すように、光２に対して試料Ｓの表面が垂直に近い状態の反射的測定と、を例示したが、これに限定されず、試料Ｓの表面の光に対する傾斜角は、平行（グレージング角＝０度）と垂直（グレージング角＝９０度）の間の任意の角度、例えば、グレージング角が３０度や６０度等における測定も可能である。
また、実施例４では、回転部４２をハンドル４４で手動で回転させる構成を例示したが、これに限定されず、実施例３と同様に、モータ等を介して、自動で回転させる構成とすることも可能である。この場合、傾斜角を連続的に変化させることが容易になり、複数の傾斜角で試料Ｓの光音響測定を行うことも可能である。
さらに、実施例４において、軸部４３が連続的に回転する構成を例示したが、これに限定されず、例えば、軸部４３の外表面に予め設定された角度間隔（例えば、１０度間隔）で凹凸を形成して、支持孔４１ｃの内面に軸部４３の凹部に嵌る突部を設け、軸部４３が予め設定された角度回転するたびに、支持孔４１ｃの突部が軸部４３の凹部に引っ掛かって停止するように構成することも可能である。
【実施例５】
【００３６】
次に本発明の実施例５の説明を行うが、この実施例５の説明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例５は、下記の点で前記実施例１と相違しているが、他の点では前記実施例１と同様に構成されている。
【００３７】
図９は実施例５の光音響分析装置の説明図であり、実施例１の図１に対応する図である。
図１０は実施例５の試料カップの説明図であり、図１０Ａは斜視図、図１０Ｂは図１０Ａの分解図である。
図９において、実施例５の試料カップ５１は、円柱の中心部に上端から下部まで延びる凹部５１ａが形成された形状に形成されている。図９、図１０において、前記試料カップ５１は、円柱の軸方向に沿って９０度間隔で４分割されたカップ片５２，５３，５４，５５により構成されており、各カップ片５２〜５５の外周面には、付勢部材支持部の一例として、周方向に沿ったリング装着凹部５２ａ〜５５ａが形成されている。
【００３８】
左側の２つのカップ片５２，５３により実施例５の一端側の保持部材５２＋５３が構成され、右側の２つのカップ片５４，５５により実施例５の他端側の保持部材５４＋５５が構成されている。
実施例５では、一端側の保持部材５２＋５３のカップ片５２，５３どうしの境界部の上端面には、試料Ｓを挟む位置であることを示す目印の一例としてのマーク５２ｂ，５３ｂが形成されており、他端側の５４＋５５にも、同様にマーク５４ｂ，５５ｂが形成されている。
【００３９】
前記リング装着凹部５２ａ〜５５ａには、付勢部材の一例として、カップ片５２〜５５どうしが図１０Ａに示すような円柱状になるように付勢するＯリング５７が装着されている。実施例５のＯリング５７は、弾性材料の一例としてのゴム材により構成されており、弾性変形していない自然長の状態では、リング装着凹部５２ａ〜５５ａの外周長よりも、内周長が小さく設定されている。したがって、Ｏリング５７は、リング装着凹部５２ａ〜５５ａに弾性変形して伸びた状態で装着され、付勢力が常時作用するように設定されている。
【００４０】
図１１は実施例５の試料カップに繊維状の試料をセットする状態の説明図であり、図１１Ａはセット前の状態の説明図、図１１Ｂは一端側の保持部材を一端解除位置に移動させた状態の説明図、図１１Ｃは一端保持部材に試料の一端部が保持された状態の説明図、図１１Ｄは他端側の保持部材を他端解除位置に移動させた状態の説明図、図１１Ｅは他端保持部材に試料の他端部が保持されて試料のセットが完了した状態の説明図である。
図１１において、実施例５の光音響分析装置１では、試料カップ５１に試料をセットする作業を行う場合に、セット作業を補助するための補助部材５８が使用可能である。実施例５の保持部材５８は、山型のブロック状に構成されており、中央の上端部５８ａから両外端部に行くに連れて下方に傾斜する傾斜面５８ｂを有する。
【００４１】
試料カップ５１に繊維状の試料Ｓをセットする場合、図１１Ａ、図１１Ｂに示すように、一端側の保持部材５２＋５３の境界部に補助部材５８の上端部５８ａを合わせて、保持部材５２＋５３が下方に押されると、Ｏリング５７が伸び、左側のカップ片５２，５３の境界部分が開放されて、図１１Ａに示す一端保持位置から図１１Ｂに示す一端解除位置に移動する。図１１Ｂ、図１１Ｃにおいて、図１１Ｂに示す一端解除位置において、ピンセットや指等で摘まれた試料Ｓの一端部がカップ片５２，５３の隙間に配置し、カップ片５２，５３を下方に押す力が解除されると、Ｏリング５７の弾性復元力の作用で、カップ片５２，５３どうしの境界部分が閉じて、図１１Ｃに示す一端保持位置に移動する。したがって、試料Ｓの一端部がカップ片５２，５３の間に挟まれた状態で保持される。
【００４２】
次に、他端側の保持部材５４＋５５も、一端側の保持部材５２＋５３の場合と同様にして、補助部材５８を使用して図１１Ｄに示す他端解除位置に移動させて、試料Ｓの他端部をカップ片５４，５５の間に配置し、カップ片５４，５５を他端保持位置に移動させることで、試料Ｓの他端部が保持される。このとき、実施例５では、試料Ｓの一端部が一端側の保持部材５２＋５３により保持されているため、試料Ｓの他端部をピンセット等で摘んだ状態で引っ張ることで、試料Ｓに張力を付与した状態で、カップ片５４，５５の間に挟むことが容易に可能になっている。
【００４３】
（実施例５の作用）
図１２は実施例５の作用説明図である。
前記構成を備えた実施例５の試料カップ５１では、繊維状の試料Ｓの両端部が保持され、中央部が試料カップ５１の凹部５１ａ内に配置された状態、すなわち、試料Ｓの中央部が宙に浮いた状態で支持されている。特に、実施例５では、試料Ｓが張った状態で支持可能である。発明者の実験の結果、試料Ｓは、試料カップ等の面に置いた状態とするよりも、宙に浮いた状態とする方が、感度が向上することが確認され、試料Ｓが弛んだ状態よりも張った状態とした方が感度が更に向上することが確認された。
【００４４】
感度が向上する理由の詳細は不明であるが、以下のように考察される。
繊維状の試料Ｓが弛んだ状態よりも張った状態の方が感度が向上する理由は、断続光２が照射された試料Ｓが、熱膨張、熱収縮を繰り返す際に、繊維状の試料Ｓが張った状態であると、試料Ｓの特性に応じた周波数の弦の振動が発生し、この振動により空中に疎密波（音響）が伝達し、検出される信号の強度が増強されるものと考えられる。
したがって、試料Ｓは、カップ収容凹部９ａ等に直に置いた場合よりも、宙に浮いた状態の方が感度が向上しやすく、さらに、宙に浮いた状態において弛んだ状態よりも張った状態とした方が信号が大きくなりやすいものと考えられる。
【００４５】
（実験例）
次に、実施例５の効果を確認するための実験を行った。
実験は、試料として、細い絹糸を使用した。また、光音響分析装置として、ＧＡＳＥＲＡ社製の光音響検出器（型番：ＰＡ３０１）を使用し、測定条件として、波数分解：８［ｃｍ−１］、積算回数：６４回、周囲ガス（試料室１２の充填ガス）：ヘリウムとして、実験を行った。
実験例１では、実施例５の試料カップを使用して宙に浮いた状態で試料を張った状態で保持した。
比較例１では、実験例１と同一の試料Ｓを、従来の試料カップの表面に置いただけで測定を行った。
実験結果を図１３に示す。
【００４６】
図１３は実施例５の実験結果の説明図であり、横軸に波数を取り、縦軸に光音響の強度を取ったグラフである。
図１３に示すように、実験例１の方が、比較例１に比べて、感度が高くなることが確認された。
【００４７】
したがって、実施例５では、試料カップ５１に繊維状の試料Ｓが宙に浮いた状態で支持されており、感度を向上させることができる。
特に、従来の試料カップでは、繊維状の試料Ｓを測定する場合には、試料Ｓが脱落、紛失したり、光の照射位置からずれることを防止するために、粘着テープで留めることが行われていたが、粘着テープで試料Ｓを留める場合、試料Ｓを張った状態で留める作業が面倒であると共に、測定される信号に粘着テープの信号がノイズとして測定されたり、測定終了後に試料に粘着テープの粘着剤が残ってしまうといった問題が発生することがあった。これに対して、実施例５の試料カップ５１では、粘着テープを使用する場合に発生する問題を解決することができ、試料Ｓを容易に張った状態で保持することができ、感度を向上させることができる。
【００４８】
なお、実施例５の試料カップ５１では、カップ片５２〜５５に試料Ｓが直接挟まれる構成を例示したが、これに限定されず、例えば、カップ片５２〜５５の試料Ｓが挟まれる位置に、粗面加工（サンドブラスト等）をしたり、ゴム等の高摩擦部材やフェルト等の布地等を貼り付けることで、試料Ｓの滑り止め、クッション（緩衝、保護）を行う構成とすることも可能である。
【実施例６】
【００４９】
次に本発明の実施例６の説明を行うが、この実施例６の説明において、前記実施例５の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例６は、下記の点で前記実施例１、５と相違しているが、他の点では前記実施例１、５と同様に構成されている。
図１４は実施例６の試料カップの説明図であり、図１４Ａは実施例５の図１０Ａに対応する試料カップの斜視図、図１４Ｂは実施例６の試料カップの張力調整部材が係合位置に移動した状態の説明図、図１４Ｃは実施例６の張力調整部材が離脱位置に移動した状態の説明図である。
【００５０】
図１４において、実施例６の試料カップ５１では、右側のカップ片５２，５４の境界部分の右端部（外端部）や、左側のカップ片５３，５５の境界部分の左端部（外端部）には、左右一対の張力調整部材６１，６２が配置されている。
なお、以下の説明において、左右の張力調整部材６１，６２は、左右対称であるだけで、構成は同様であるため、右側の張力調整部材６１についてのみ詳細に説明し、左側の張力調整部材６２については詳細な説明を省略する。
図１４Ａ〜図１４Ｃにおいて、実施例６の張力調整部材６１は、前側のカップ片５２の外周面の後端に支持された被連結部６３を有する。前記連結部６３は、前後両端から右方（外方）に突出する前後一対のスライダ挟み部６４を有し、各スライダ挟み部６４には、右端から左方に延びる軸通過部６４ａが形成されている。また、スライダ挟み部６４どうしの間には、スライダ収容空間６３ａが形成されている。
【００５１】
後側のカップ片５４の外周面の前端には、被連結部６３に対応して、調整部材本体６６が支持されている。前記調整部材本体６６は、カップ片５４の外周面から右方（外方）に突出する板状の連結固定部６７を有する。前記連結固定部６７には、右端から左方に延びるＵ字状のＵ溝部６７ａが形成されており、Ｕ溝部６７ａには、上下方向に延びる回転軸６７ｂを中心として連結回転部６８が回転可能に支持された状態で収容されている。前記連結回転部６８には、棒状のシャフト６９の基端部が図示しない軸受けを介して回転可能に支持されている。前記シャフト６９の中央部の外周面には、ネジ溝６９ａが形成されており、ネジ溝６９ａの形成された部分には、板状のスライダ７０が支持されている。前記スライダ７０には、シャフト６９が貫通すると共に内周面にネジ溝６９ａと噛み合うネジが切られたネジ孔７０ａが形成されている。前記スライダ７０は、厚さがスライダ収容空間６３ａの前後方向の幅よりも小さく形成されており、スライダ収容空間６３ａ内に収容可能に構成されている。また、前記シャフト６９の先端部には、作業者が操作可能な摘み部７１が支持されている。
【００５２】
したがって、実施例６の張力調整部材６１，６２では、回転軸６７ｂを中心として、連結回転部６８を回転させることで、シャフト６９およびスライダ７０が回転する。よって、シャフト６９が軸通過部６４ａを通過し且つスライダ収容空間６３ａにスライダ７０が収容された図１４Ｂに示す連結位置と、シャフト６９およびスライダ７０が被連結部６３から離脱した図１４Ｃに示す連結解除位置と、の間で調整部材本体６６が移動可能に構成されている。
そして、図１４Ｂに示す連結位置では、摘み部７１を正逆回転させることで、スライダ収容空間６３ａに収容されて回り止めがされたスライダ７０は、シャフト６９の軸方向に沿って移動可能に支持されている。
【００５３】
（実施例６の作用）
前記構成を備えた実施例６の試料カップ５１では、線状の試料Ｓを試料カップ５１に支持する場合には、張力調整部材６１，６２の調整部材本体６６を、図１４Ｃに示す連結解除位置に移動させた状態で、図１１に示す工程を経て、試料Ｓを支持する。次に、試料Ｓが、試料カップ５１に支持された状態において、調整部材本体６６を図１４Ａ、図１４Ｂに示す連結位置に移動させて、スライダ７０をスライダ収容空間６３ａ内に収容させる。そして、摘み部７１を正逆回転させると、スライダ７０が前方または後方に移動し、前側または後側のスライダ挟み部６４を押す。スライダ挟み部６４が押されると、前側のカップ片５２，５３が前方または後方に移動して、後側カップ片５４，５５との間の隙間が広くなったり、狭くなったりし、支持されている試料Ｓの張力が強くなったり弱くなったりする。
【００５４】
したがって、摘み部７１を正逆回転させることで、前側のカップ片５２，５３と後側のカップ片５４，５５との距離が調整され、支持されている試料Ｓに張力を付与したり、張力を緩めたりすることができる。よって、試料Ｓを試料カップ５１に支持する際に、試料Ｓの張力が不十分である場合には、摘み部７１を回転させて、前後のカップ片５２〜５５の間隔を広げることで、張力を付与して、張った状態にすることができる。すなわち、試料カップ５１に線状の試料Ｓをセットする際には、試料Ｓを完全に張った状態としなくても（張力調整が粗くても）、張力調整部材６１，６２で微調整を行うことができ、簡便な操作で、試料Ｓの張力を適切な状態とすることができる。
特に、試料Ｓを試料カップ５１に支持する際に、人がピンセット等で試料Ｓを張った状態で支持しようとすると、張力が弱く弛んでしまったり、強く引張りすぎて試料Ｓが破損する恐れがあったが、実施例６では、ある程度張力を付与した状態でカップ片５２〜５５で挟んだ後で、張力調整部材６１，６２で張力を微調整することができ、張力不足や試料Ｓの破損を低減することができる。
【実施例７】
【００５５】
次に本発明の実施例７の説明を行うが、この実施例７の説明において、前記実施例１、４の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例７は、下記の点で前記実施例１、５と相違しているが、他の点では前記実施例１、５と同様に構成されている。
【００５６】
図１５は実施例７〜実施例９の光音響セルの説明図であり、図１５Ａは実施例７の光音響セルの説明図、図１５Ｂは実施例８の光音響セルの説明図、図１５Ｃは実施例９の光音響セルの説明図である。
図１５Ａにおいて、実施例７の試料カップ５１は、カップ片５２〜５５が４分割された実施例５の構成と異なり、一端側の保持部材５２＋５３を構成するカップ片５２，５３の下端が回転軸７６を中心として、実線で示す一端保持位置と破線で示す一端解除位置との間で移動可能に構成されている。なお、他端側の保持部材５４＋５５も、一端側の保持部材５２＋５３と同様に構成されており、図示しない回転軸を中心として、他端保持位置と他端解除位置との間で移動可能に構成されている。
【００５７】
（実施例７の作用）
前記構成を備えた実施例７の試料カップ５１では、実施例５と同様に、繊維状の試料Ｓを宙に浮いた状態で保持可能であると共に、容易に張った状態でセットできる。
なお、実施例７に実施例６の構成を適用することも可能である。
【実施例８】
【００５８】
次に本発明の実施例８の説明を行うが、この実施例８の説明において、前記実施例１、５〜７の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例８は、下記の点で前記実施例１、５〜７と相違しているが、他の点では前記実施例１、５〜７と同様に構成されている。
【００５９】
図１５Ｂにおいて、実施例８の試料カップ５１は、実施例７の試料カップ５１に比べて、Ｏリング５７が省略されており、付勢部材の一例として、回転軸７６に支持されたネジリバネ（トーションバネ）７７を有する。ネジリバネ７７は、両端部がそれぞれカップ片５２，５３に支持されており、カップ片５２，５３どうしが一端保持位置に移動する方向に付勢している。なお、他端側の保持部材５４，５５にも、同様に、図示しないネジリバネが支持されている。
【００６０】
（実施例８の作用）
前記構成を備えた実施例８の試料カップ５１では、実施例５〜７と同様に、繊維状の試料Ｓを宙に浮いた状態で保持可能であると共に、容易に張った状態でセットできる。
なお、実施例８に実施例６の構成を適用することも可能である。
【実施例９】
【００６１】
次に本発明の実施例９の説明を行うが、この実施例９の説明において、前記実施例１、５の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例９は、下記の点で前記実施例１、５と相違しているが、他の点では前記実施例１、５と同様に構成されている。
【００６２】
図１５Ｃにおいて、実施例９の試料カップ５１′は、実施例５の円柱状の試料カップ５１と異なり、左右方向に長い角筒状に構成されている。そして、実施例９の試料カップ５１′では、左右方向両端部に、実線で示す保持位置と破線で示す解除位置との間で移動可能なカップ片５２′，５３′，５４′，５５′が配置され、左右方向の中央部に、保持位置や解除位置に移動不能なカップ片５６′が支持されている。
【００６３】
（実施例９の作用）
前記構成を備えた実施例９の試料カップ５１′では、実施例５〜８と同様に、繊維状の試料Ｓを宙に浮いた状態で保持可能であると共に、容易に張った状態でセットできる。
なお、実施例９に実施例６の構成を適用することも可能である。
【実施例１０】
【００６４】
次に本発明の実施例１０の説明を行うが、この実施例１０の説明において、前記実施例１、５の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例１０は、下記の点で前記実施例１、５と相違しているが、他の点では前記実施例１、５と同様に構成されている。
図１６は実施例１０の試料カップの説明図であり、図１６Ａは試料カップの斜視図、図１６Ｂは保持部材の要部説明図である。
図１６において、実施例１０の試料カップ８１は、円板状の試料カップ本体８２と、カップ本体８２の上面に支持された左右一対の一端側の保持部材８３および他端側の保持部材８４と、を有する。前記各保持部材８３，８４は、同様に構成されており、板状の固定部８３ａ，８４ａと、弾性材料により構成された弾性変形部８３ｂ、８４ｂとを有する。
【００６５】
前記弾性変形部８３ｂ，８４ｂは、下端の基端部８３ｂ１，８３ｂ１が固定部８３ａ，８４ａに固定支持されており、上下方向中央部の付勢部材の一例としての板バネ部８３ｂ２，８４ｂ２が後方に湾曲した形状に形成されると共に、上端部の挟み部８３ｂ３，８４ｂ３が固定部８３ａ，８４ａとの間で試料Ｓを挟んだ状態で保持可能に構成されている。したがって、指やピンセットで弾性変形部８３ｂ，８４ｂが後方に押されると、板バネ部８３ｂ２，８４ｂ２が弾性変形することで、挟み部８３ｂ３，８４ｂ３は、固定部８３ａ、８４ａとの間に隙間が形成される解除位置（一端解除位置、他端解除位置）に移動可能に構成されている。
【００６６】
（実施例１０の作用）
前記構成を備えた実施例１０の試料カップ８１では、実施例５〜７と同様に、繊維状の試料Ｓを宙に浮いた状態で保持可能であると共に、容易に張った状態でセットできる。
【実施例１１】
【００６７】
次に本発明の実施例１１の説明を行うが、この実施例１１の説明において、前記実施例１０の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例１１は、下記の点で前記実施例１０と相違しているが、他の点では前記実施例１０と同様に構成されている。
図１７は実施例１１の説明図であり、実施例１０の図１６Ｂに対応する保持部材の要部説明図である。
図１７において、実施例１１の試料カップ８１では、保持部材８３、８４は、板状のスライダ８６を介して、カップ本体８２上に支持されている。前記スライダ８６は、前端部に、被案内部の一例としての前後方向に延びるガイド長孔８６ａが、左右一対形成されており、カップ本体８２から上方に延びる案内部材の一例としてのガイドピン８７が貫通した状態で支持されている。したがって、実施例１１のスライダ８６は、ガイドピン８７にガイドされて、前後方向に移動可能な状態で支持されている。
【００６８】
前記スライダ８６の右側面には、板状の歯車の一例としてのラック歯８６ｂが形成されている。前記スライダ８６の右方には、ラック歯８６ｂに噛み合う歯車の一例としてのピニオンギア８８が配置されている。前記ピニオンギア８８は、カップ本体８２に下端が回転可能に支持されたギア軸８８ａを中心として回転可能に支持されている。前記ギア軸８８ａの上端には、作業者が操作可能な摘み部８９が支持されている。
したがって、摘み部８９を正逆回転させることで、ピニオンギア８８およびラック歯８６ｂを介してスライダ８６を前後方向に移動させることが可能である。
前記符号８６〜８９を付した部材により実施例１１の張力調整部材８６〜８９が構成されている。
【００６９】
（実施例１１の作用）
前記構成を備えた実施例１１の試料カップ８１では、実施例１０と同様にして、保持部材８３，８４に試料Ｓを装着した後で、摘み部８９を正逆回転させることで、保持部材８３，８４間の間隔を調整することができ、試料Ｓの張力を調整することができる。したがって、実施例６と同様に、試料Ｓを保持部材８３，８４に装着する際に張力の調整が粗くても、張力調整部材８６〜８９で簡単に微調整することができる。
なお、実施例１１では、２つの保持部材８３，８４の両方に張力調整部材８６〜８９を設ける構成としたが、いずれか一方に設けることで張力の調整は可能であるため、他方の張力調整部材を省略することが可能である。
【実施例１２】
【００７０】
次に本発明の実施例１２の説明を行うが、この実施例１２の説明において、前記実施例１、５の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。この実施例１２は、下記の点で前記実施例１、５と相違しているが、他の点では前記実施例１、５と同様に構成されている。
【００７１】
図１８は実施例１２の光音響分析装置の説明図であり、実施例１の図１に対応する図である。
図１９は実施例１２の試料カップの説明図である。
図１８、図１９において、実施例１２の試料カップ９１は、円柱の中心部に上端から下部まで延びる凹部９２が形成されており、凹部９２は、上端から下方に行くに連れて径が小さくなる下向き円錐台状の上凹部９２ａと、上凹部９２ａの下端から下方に延びる円柱状の下凹部９２ｂと、を有する。
前記凹部９２には、小粒状の試料Ｓが静電気等で先端に保持された針状のプローブ部９３の基端を支持するスタンド部９４が収容されている。実施例１２のスタンド部９４は、円柱状に構成されており、下凹部９２ｂの内径に対応する外径に設定されている。また、スタンド部９４のプローブ９３側の外周面には、リング状の溝９４ａが形成されている。
【００７２】
図２０は、実施例１２のマイクロプローブホルダの説明図である。
図２０において、前記スタンド部９４は、プローブ部９３とは反対側の面に、軸方向に延びるネジ穴９４ｂが形成されている。前記ネジ穴９４ｂには、作業者が把持可能なホルダ部９６の先端に支持されたネジ部９６ａがネジ込み可能に構成されており、ネジ穴９４ｂとネジ部９６ａとが接続されることで、ホルダ部９６とスタンド部９４およびプローブ部９３とが着脱可能に連結されてマイクロプローブホルダ９７が構成される。
【００７３】
したがって、ホルダ部９６にスタンド部９４が支持された状態では、マイクロプローブホルダ９７のホルダ部９６を作業者が把持して操作して、プローブ部９３の先端に小粒状の試料Ｓを採取することが可能になっている。そして、先端に採取された試料Ｓの光音響分光測定を行う場合、スタンド部９４をピンセット等で押さえた状態で、ホルダ部９６を回転させてネジを外す。そして、ピンセット等を操作して、スタンド部９４が上凹部９２ａに案内されて下凹部９２ｂに収容することで、試料Ｓがプローブ部９３の先端に採取された状態で、試料カップ９１の凹部９２にスタンド部９４を収容、セット可能である。なお、このとき、実施例１２のスタンド部９４は、溝９４ａが形成されており、ピンセット等で押さえる際に引っ掛かりやすく、ピンセット等が滑り難く、スタンド部９４を押さえやすい構成となっている。
【００７４】
（実施例１２の作用）
図２１は実施例１２の作用説明図である。
前記構成を備えた実施例１２の光音響分析装置１では、マイクロプローブホルダ９７で試料が採取されると、試料Ｓが保持された状態で、スタンド部９４が試料カップ９１に装着される。そして、図２１に示すように、プローブ部９３の先端に保持された状態で試料Ｓに光２が照射され、光音響分光測定が行われる。すなわち、実施例１２では、試料Ｓは、針状のプローブ部９３の先端で支持されているだけで、ほとんど宙に浮いた状態に近い状態で光２が照射される。
したがって、プローブ部９３で採取された試料Ｓを、プローブ部から従来の試料カップの表面に載せて測定する場合では、試料カップの底面で熱膨張、熱収縮や熱の伝搬が遮られ、上方の１８０度分しか音響が伝搬しないのに比べて、プローブ部９３に支持された状態ではほぼ３６０度全域に音響が伝搬可能であると考えられ、実施例１２でも、感度を向上させることが期待できる。
【００７５】
また、実施例１２では、プローブ部９３の先端に保持された試料Ｓが、試料カップに載せ替える際に、散逸してしまうといったことも低減でき、試料Ｓの取り扱い、測定を容易にすることができる。
さらに、プローブ部９３がスタンド部９４に対して着脱可能に構成され、プローブ部９３を試料カップに起立した状態で支持する構成も考えられるが、細い針金状のプローブ部９３をスタンド部９４から取り外す際に、プローブ部９３を摘む作業が繊細であり、作業時にプローブ部９３が破損したり、作業時の振動等により、プローブ部から試料Ｓが脱落、散逸する恐れがある。これに対して、実施例１２では、スタンド部９４自体が着脱可能であり、プローブ部９３を取り扱う場合に比べて、プローブ部９３の破損や試料Ｓの散逸を低減できる。
【００７６】
（実施例１２の変更例）
図２２は実施例１２の変更例のマイクロプローブホルダの説明図であり、図２０に対応する図である。
前記実施例１２のマイクロプローブホルダ９７では、スタンド部９４とホルダ部９６とをネジ部９６ａとネジ穴９４ｂとで着脱可能に支持したが、この構成に限定されず、図２２に示すように、ホルダ部９８として、スタンド部９４の外径よりも大径の大径部９８ａを有し、大径部９８ａにスタンド部９４の外径に対応する内径を有する凹部９８ｂを形成し、スタンド部９４を凹部９８ｂに着脱可能に収容可能なマイクロプローブホルダ９７を採用することも可能である。
【００７７】
（変更例）
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例（Ｈ01）〜（Ｈ07）を下記に例示する。
（Ｈ01）前記実施例において、試料カップＳＣ、４０，５１，８１，９１は外径が円柱状の形状を例示したが、これに限定されず、三角形や四角形等の多角形の形状とすることも可能である。
（Ｈ02）前記実施例２，３において、試料カップＳＣを傾斜させる構成を例示したが、これに限定されず、エアシリンダを組み合わせる等、試料カップＳＣを傾斜可能な任意の構成を採用可能である。
【００７８】
（Ｈ03）前記実施例５〜９において、付勢部材として、Ｏリング５７やネジリバネ７７を例示したが、これに限定されず、コイルバネ等、付勢可能な任意の構成を採用可能である。
（Ｈ04）前記実施例１２において、溝部９４ｂは設けることが望ましいが、省略可能である。また、溝の深さや本数、長さ等は任意に変更可能であり、また、溝に替えて摩擦係数の高い材料で被覆したり、凹凸を形成する等の任意の滑り止め構造を採用可能である。
（Ｈ05）前記実施例１２において、試料カップ９１の上凹部９２ａは、設けることが望ましいが、省略可能である。
【００７９】
（Ｈ06）前記実施例において、光音響分析装置１は実施例に例示した構成に限定されず、任意の構成を採用可能であり、光音響分析装置１の光音響セル６の形状や大きさに応じて、試料カップＳＣ，４０，５１，８１，９１の形状や大きさを適宜変更可能である。
（Ｈ07）前記実施例５〜９において、カップ片５２〜５５を下端を中心として開閉させて隙間を形成する構成を例示したが、これに限定されず、カップ片５２〜５５どうしを離間する方向にスライド移動させることで挟むための隙間を形成する構成とすることも可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１…光音響分析装置、
２…光、
３…光源、
１６…音響測定装置、
２２…支持面、
４１…固定部、
４２…回転部、
５２＋５３，８３…一端側の保持部材、
５４＋５５，８４…他端側の保持部材、
５７，８３ｂ２，８４ｂ２…付勢部材、
６１，６２，８６〜８９…張力調整部材、
９２…凹部、
９３…プローブ部、
９４…スタンド部、
９６，９８…ホルダ部、
９７…マイクロプローブホルダ、
Ｓ…試料、
ＳＣ，４０，５１，５１′，８１，９１…試料カップ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの断続光が照射された試料に発生する熱により気体中に発生する音響を検出して前記試料の分析を行う光音響分析において、試料を支持する光音響分析用の試料カップであって、
前記光の入射方向および前記入射方向に直交する方向に対して傾斜して形成されて前記試料を支持する支持面であって、前記直交する方向に沿って前記試料を配置した場合に比べて、前記試料の表面を前記光の入射方向に対して沿った方向に近づけた状態で前記試料を支持する前記支持面、
を備えたことを特徴とする前記光音響分析用の試料カップ。
【請求項２】
前記支持面を有する回転部と、
前記回転部を回転可能に支持する固定部と
を備え、前記支持面の前記光の入射方向に対する傾斜角を調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の光音響分析用の試料カップ。
【請求項３】
光源からの断続光が照射された試料に発生する熱により気体中に発生する音響を検出して前記試料の分析を行う光音響分析において、試料を支持する光音響分析用の試料カップであって、
線材状の試料の一方の端部を挟んで保持可能な一端側の保持部材であって、前記試料の保持が解除される一端解除位置と、前記試料が挟まれて保持する一端保持位置との間で移動可能な前記一端側の保持部材と、
線材状の前記試料の他方の端部を挟んで保持可能な他端側の保持部材であって、前記試料の保持が解除される他端解除位置と、前記試料が挟まれて保持される他端保持位置との間で移動可能な前記他端側の保持部材と、
前記一端側の保持部材を前記一端保持位置に付勢し、前記他端側の保持部材を前記他端保持位置に付勢する付勢部材と、
を備えたことを特徴とする前記光音響分析用の試料カップ。
【請求項４】
前記一端側の保持部材と前記他端側の保持部材とを接近および離間する方向に移動させて、前記保持部材に支持された試料の張力を調整する張力調整部材、
を備えたことを特徴とする請求項３に記載の光音響分析用の試料カップ。
【請求項５】
光源からの断続光が照射された試料に発生する熱により気体中に発生する音響を検出して前記試料の分析を行う光音響分析において、先端に採取された試料を保持可能な針状のプローブ部と、前記プローブ部の基端部を支持するスタンド部と、前記スタンド部を着脱可能に支持し且つ作業者が把持可能なホルダ部と、を有するマイクロプローブホルダで採取された試料を支持する光音響分析用の試料カップであって、
前記プローブ部の先端に試料が保持された状態で前記ホルダ部から取り外された前記スタンド部を収容可能な凹部、
を備えたことを特徴とする前記光音響分析用の試料カップ。
【請求項１】
光源からの断続光が照射された試料に発生する熱により気体中に発生する音響を検出して前記試料の分析を行う光音響分析において、試料を支持する光音響分析用の試料カップであって、
前記光の入射方向および前記入射方向に直交する方向に対して傾斜して形成されて前記試料を支持する支持面であって、前記直交する方向に沿って前記試料を配置した場合に比べて、前記試料の表面を前記光の入射方向に対して沿った方向に近づけた状態で前記試料を支持する前記支持面、
を備えたことを特徴とする前記光音響分析用の試料カップ。
【請求項２】
前記支持面を有する回転部と、
前記回転部を回転可能に支持する固定部と
を備え、前記支持面の前記光の入射方向に対する傾斜角を調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の光音響分析用の試料カップ。
【請求項３】
光源からの断続光が照射された試料に発生する熱により気体中に発生する音響を検出して前記試料の分析を行う光音響分析において、試料を支持する光音響分析用の試料カップであって、
線材状の試料の一方の端部を挟んで保持可能な一端側の保持部材であって、前記試料の保持が解除される一端解除位置と、前記試料が挟まれて保持する一端保持位置との間で移動可能な前記一端側の保持部材と、
線材状の前記試料の他方の端部を挟んで保持可能な他端側の保持部材であって、前記試料の保持が解除される他端解除位置と、前記試料が挟まれて保持される他端保持位置との間で移動可能な前記他端側の保持部材と、
前記一端側の保持部材を前記一端保持位置に付勢し、前記他端側の保持部材を前記他端保持位置に付勢する付勢部材と、
を備えたことを特徴とする前記光音響分析用の試料カップ。
【請求項４】
前記一端側の保持部材と前記他端側の保持部材とを接近および離間する方向に移動させて、前記保持部材に支持された試料の張力を調整する張力調整部材、
を備えたことを特徴とする請求項３に記載の光音響分析用の試料カップ。
【請求項５】
光源からの断続光が照射された試料に発生する熱により気体中に発生する音響を検出して前記試料の分析を行う光音響分析において、先端に採取された試料を保持可能な針状のプローブ部と、前記プローブ部の基端部を支持するスタンド部と、前記スタンド部を着脱可能に支持し且つ作業者が把持可能なホルダ部と、を有するマイクロプローブホルダで採取された試料を支持する光音響分析用の試料カップであって、
前記プローブ部の先端に試料が保持された状態で前記ホルダ部から取り外された前記スタンド部を収容可能な凹部、
を備えたことを特徴とする前記光音響分析用の試料カップ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１３−５３８８７（Ｐ２０１３−５３８８７Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９１２３５（Ｐ２０１１−１９１２３５）
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（５９３２３０８５５）株式会社エス・テイ・ジャパン (13)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２日（２０１１．９．２）
【出願人】（５９３２３０８５５）株式会社エス・テイ・ジャパン (13)
【Ｆターム（参考）】
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