(57)【要約】【課題】炭素材料の大きさにかかわらず、炭素材料が発信する音波を測定できるようにする。【解決手段】この測定方法は、光源２からの光を透過光成分および反射光成分に分割可能なビームスプリッタ３と、ビームスプリッタ３からの透過光成分をビームスプリッタ３に向けて反射可能な鏡体４とを用いており、炭素材料２０に光反射手段２１を装着する工程と、光反射手段２１において反射された反射光成分がビームスプリッタ３に戻るよう、ビームスプリッタ３に対して炭素材料２０を配置する工程と、ビームスプリッタ３に向けて光源２から光を照射する工程と、光反射手段２１からビームスプリッタ３に戻りかつビームスプリッタ３を透過する反射光成分と、鏡体４により反射されてビームスプリッタ３に戻りかつビームスプリッタ３により反射される透過光成分との位相差により絞り１３上に形成される干渉縞を解析する工程とを含んでいる。【選択図】　　　　図１
2004117317.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を透過光成分および反射光成分に分割可能なビームスプリッタと、前記透過光成分を前記ビームスプリッタに向けて反射可能な鏡体とを用いて炭素材料が発信する音波を測定するための方法であって、
前記炭素材料に光反射手段を装着する工程と、
前記光反射手段において反射された前記反射光成分が前記ビームスプリッタに戻るよう、前記ビームスプリッタに対して前記炭素材料を配置する工程と、
前記ビームスプリッタに向けて前記光源から前記光を照射する工程と、
前記光反射手段から前記ビームスプリッタに戻りかつ前記ビームスプリッタを透過する前記反射光成分と、前記鏡体により反射されて前記ビームスプリッタに戻りかつ前記ビームスプリッタにより反射される前記透過光成分との位相差により形成される干渉縞を解析する工程と、
を含む炭素材料が発信する音波の測定方法。
【請求項２】
前記炭素材料に対して音波誘起光を照射する工程をさらに含む、請求項１に記載の炭素材料が発信する音波の測定方法。
【請求項３】
前記光源からの前記光がレーザー光である、請求項１または２に記載の炭素材料が発信する音波の測定方法。
【請求項４】
前記光反射手段は、厚さが５００μｍ以下の板状体である、請求項１、２または３に記載の炭素材料が発信する音波の測定方法。
【請求項５】
前記光反射手段は、前記炭素材料側の装着部の投影面積の０．００１〜２倍の大きさに設定されている、請求項１、２、３または４に記載の炭素材料が発信する音波の測定方法。
【請求項６】
前記炭素材料は、炭素、黒鉛、炭素および黒鉛のうちの少なくとも一つを含む複合材若しくは表面に炭素、黒鉛および前記複合材のうちの少なくとも一つを有する材料である、請求項１、２、３、４または５に記載の炭素材料が発信する音波の測定方法。
【請求項７】
光源からの光を透過光成分および反射光成分に分割可能なビームスプリッタと、前記反射光成分を前記ビームスプリッタに向けて反射可能な鏡体とを用いて炭素材料が発信する音波を測定するための方法であって、
前記炭素材料に光反射手段を装着する工程と、
前記光反射手段において反射された前記透過光成分が前記ビームスプリッタに戻るよう、前記ビームスプリッタに対して前記炭素材料を配置する工程と、
前記ビームスプリッタに向けて前記光源から前記光を照射する工程と、
前記光反射手段から前記ビームスプリッタに戻りかつ前記ビームスプリッタにより反射される前記透過光成分と、前記鏡体により反射されて前記ビームスプリッタに戻りかつ前記ビームスプリッタを透過する前記反射光成分との位相差により形成される干渉縞を解析する工程と、
を含む炭素材料が発信する音波の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音波の測定方法、特に、炭素材料が発信する音波の測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
生活環境に木炭などの炭素材料を配置すると、人体に静安作用がもたらされる場合のあることが知られている。また、「炭素」Ｖｏｌ．１８４，１９９８，２１６−２１７頁には、Ｂ．Ｃａｒｂｏｎｉｐｈｉｌｕｓ（好炭素菌）が黒鉛を非接着でシャーレ上に置くことで増殖するとの記載がある。これらのことから、炭素材料は、何等かの音波を発信しているものと推測することができる。しかしながら、これまでに、炭素材料が音波を発信している事実や、その音波を測定した例についての報告はない。
【０００３】
ところで、炭素材料が発信する音波の測定方法としては、例えば、圧電素子を用いる方法が考えられる。この方法では、炭素材料に圧電素子を装着した状態で炭素材料に光を照射し、炭素材料から音波を発信させる。炭素材料から発信された音波は、圧電素子に伝達され、圧電素子は当該音波の周波数に対応する周波数の電気信号を発信する。したがって、この電気信号を計測すれば、炭素材料が発信する音波を測定することができることになる。
【０００４】
ところが、既存の圧電素子は、最小のものでも数ｍｍ程度の大きさであるため、それよりも微小な炭素材料、例えば、径が１ｍｍ以下の粒状や繊維状の炭素材料から発信される音波を上述の方法により測定するのは困難である。
【０００５】
本発明の目的は、炭素材料の大きさにかかわらず、炭素材料が発信する音波を測定できるようにすることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る音波の測定方法は、光源からの光を透過光成分および反射光成分に分割可能なビームスプリッタと、ビームスプリッタからの透過光成分をビームスプリッタに向けて反射可能な鏡体とを用いて炭素材料が発信する音波を測定するための方法であり、炭素材料に光反射手段を装着する工程と、光反射手段において反射された反射光成分がビームスプリッタに戻るよう、ビームスプリッタに対して炭素材料を配置する工程と、ビームスプリッタに向けて光源から光を照射する工程と、光反射手段からビームスプリッタに戻りかつビームスプリッタを透過する反射光成分と、鏡体により反射されてビームスプリッタに戻りかつビームスプリッタにより反射される透過光成分との位相差により形成される干渉縞を解析する工程とを含んでいる。
【０００７】
この測定方法において、ビームスプリッタに向けて照射された光源からの光は、ビームスプリッタにより透過光成分と反射光成分とに分割される。反射光成分は、炭素材料に装着された光反射手段により反射されてビームスプリッタに戻り、一部がビームスプリッタを透過する。一方、透過光成分は、鏡体により反射されてビームスプリッタに戻り、さらにビームスプリッタにより一部が反射される。そして、ビームスプリッタにより反射される鏡体からの透過光成分と、ビームスプリッタを透過する光反射手段からの反射光成分とは、位相差により干渉縞を形成する。
【０００８】
ここで、炭素材料は、例えば環境中の光の照射を受けて音波を発信するものと考えられる。この音波は、炭素材料から光反射手段に伝達され、光反射手段を振動させる。この結果、上述の干渉縞には、炭素材料が発信する音波に応じて濃淡が生じる。したがって、このような濃淡を含む干渉縞の光学的データを解析すれば、炭素材料が発信する音波を測定することができる。
【０００９】
なお、この測定方法は、例えば、炭素材料に対して音波誘起光を照射する工程をさらに含んでいる。また、この測定方法において用いられる光源からの光は、例えば、レーザー光である。さらに、この測定方法において用いられる光反射手段は、例えば、厚さが５００μｍ以下の板状体である。さらに、光反射手段は、例えば、炭素材料側の装着部の投影面積の０．００１〜２倍の大きさに設定されている。なお、この測定方法を適用可能な炭素材料は、例えば、炭素、黒鉛、炭素および黒鉛のうちの少なくとも一つを含む複合材若しくは表面に炭素、黒鉛および前記複合材のうちの少なくとも一つを有する材料である。
【００１０】
本発明の他の形態に係る音波の測定方法は、光源からの光を透過光成分および反射光成分に分割可能なビームスプリッタと、反射光成分をビームスプリッタに向けて反射可能な鏡体とを用いて炭素材料が発信する音波を測定するための方法であり、炭素材料に光反射手段を装着する工程と、光反射手段において反射された透過光成分がビームスプリッタに戻るよう、ビームスプリッタに対して炭素材料を配置する工程と、ビームスプリッタに向けて光源から光を照射する工程と、光反射手段からビームスプリッタに戻りかつビームスプリッタにより反射される透過光成分と、鏡体により反射されてビームスプリッタに戻りかつビームスプリッタを透過する反射光成分との位相差により形成される干渉縞を解析する工程とを含んでいる。
【００１１】
この測定方法において、ビームスプリッタに向けて照射された光源からの光は、ビームスプリッタにより透過光成分と反射光成分とに分割される。透過光成分は、炭素材料に装着された光反射手段により反射されてビームスプリッタに戻り、さらにビームスプリッタにより一部が反射される。一方、反射光成分は、鏡体により反射されてビームスプリッタに戻り、一部がビームスプリッタを透過する。そして、ビームスプリッタにより反射される光反射手段からの透過光成分と、ビームスプリッタを透過する鏡体からの反射光成分とは、位相差により干渉縞を形成する。
【００１２】
ここで、炭素材料は、例えば環境中の光の照射を受けて音波を発信するものと考えられる。この音波は、炭素材料から光反射手段に伝達され、光反射手段を振動させる。この結果、上述の干渉縞には、炭素材料が発信する音波に応じて濃淡が生じる。したがって、このような濃淡を含む干渉縞の光学的データを解析すれば、炭素材料が発信する音波を測定することができる。
【００１３】
なお、１９０７〜２００２年の範囲において、（光誘起＋音波＋超音波）×（炭素＋黒鉛）の検索式によりＰＡＴＲＩＳおよびＪＩＣＳＴの調査を実施したところ、結果は０件であった。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、本発明に係る音波の測定方法を実施するための音波測定装置の一例を説明する。図において、音波測定装置１は、マイケルソン干渉計を応用したものであり、光源２、ビームスプリッタ３、鏡体４、試料配置台５および検出部６を主に備えている。
【００１５】
光源２は、例えば、Ｈｅ−Ｎｅレーザー光等のレーザー光をビームスプリッタ３に向けて照射可能なものであり、レーザー光を通過させるためのピンホール１０を有するスリット１１を備えている。ビームスプリッタ３は、半銀鏡であり、光源２からのレーザー光を透過光成分と反射光成分とに分割可能なものである。鏡体４は、ビームスプリッタ３を挟んで光源２と対向する位置に配置されており、ビームスプリッタ３からの透過光成分をビームスプリッタ３に向けて反射するよう、ビームスプリッタ３との位置関係が固定されている。なお、鏡体４は、透過光成分が乱反射せず、しかも透過光成分が反射したときに焦点を形成しない平滑な平面を鏡面として有するものが好ましい。試料配置台５は、試料となる炭素材料を保持するためのものであり、ＸＹＺ軸方向に移動可能である。この結果、試料配置台５は、試料となる炭素材料とビームスプリッタ３との位置関係を調整可能である。検出部６は、ビームスプリッタ３を挟んで試料配置台５と対向する位置に配置されており、レンズ１２、ピンホールを有する絞り１３および検出器１４を主に備えている。検出器１４は、絞り１３上に形成される同心円状の干渉縞を解析するためのものであり、分光器１５、光電子倍増管１６およびそれに接続されたＦＦＴ（フーリエ変換）機能付きのオシロスコープ１７を主に備えている。なお、絞り１３は、干渉縞における感度の良好なところを選択するためのものである。
【００１６】
次に、炭素材料が発信する音波を上述の音波測定装置１を用いて測定する方法を説明する。
先ず、試料となる炭素材料を用意する。本発明の測定方法を適用可能な炭素材料は、各種の炭素材料であって種類が特に限定されるものではない。炭素材料の具体例としては、例えば、炭素、黒鉛、炭素および黒鉛のうちの少なくとも一つを含む複合材（例えば、樹脂との複合材）若しくは表面に炭素、黒鉛および前記複合材のうちの少なくとも一つを有する材料（例えば、樹脂材料や金属材料等）を挙げることができる。また、炭素材料は、形状も粒状、繊維状およびその他のものであって特に限定されるものではない。さらに、炭素材料は、大きさが限定されるものではなく、微小なものであってもよい。特に、本発明の測定方法は、径が１ｍｍ以下の微小な炭素材料が発信する音波を測定する場合においても、有効に適用することができる。
【００１７】
次に、図１に示すように、炭素材料２０に対し、光反射手段２１を装着する。ここで用いられる光反射手段２１は、ビームスプリッタ３により反射される光源２からのレーザー光の反射光成分を反射することができるものであれば種類が特に限定されるものではないが、当該反射光成分が乱反射せず、しかも反射したときに焦点を形成しない平滑な平面を有するものが好ましい。このような光反射手段２１としては、例えば、鏡、銀や金等の金属箔、鏡面を設けたガラスフレークおよび鏡面を設けた石英フレークを用いることができる。鏡面を設けたガラスフレークは、例えば、光学顕微鏡での観察時に用いる薄膜状のカバーガラスの粉砕物や自動車用塗料において用いられる薄膜状のガラスフレークに対し、メッキ、蒸着若しくは銀鏡反応等の析出反応により銀や金などの薄膜を形成すると製造することができる。なお、ガラスフレークとしては、例えば、日本板硝子株式会社の商品名“メタシャイン”の無コート品が好ましく用いられる。また、鏡面を設けた石英フレークは、薄い石英板の粉砕物に対し、メッキ、蒸着若しくは銀鏡反応等の析出反応により銀や金などの薄膜を形成すると製造することができる。
【００１８】
また、光反射手段２１は、炭素材料２０からの音波を妨げにくい厚さ、大きさおよび質量に設定されたものが好ましい。具体的には、炭素材料２０の大きさに応じ、例えば、５００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下、より好ましくは３μｍ以下の厚さのものが好ましい。また、光反射手段２１の大きさは、光源２からのレーザー光の径を絞り込むことが可能であれば、当該レーザー光のサイズ（径）よりも僅かに大きいのが好ましい。光反射手段２１の大きさがレーザー光よりも小さい場合、レーザー光が炭素材料２０に対して直接的に当り、測定結果が影響を受けるおそれがある。なお、光反射手段２１の具体的な大きさは、例えば、炭素材料２０側の装着部の投影面積の少なくとも０．００１倍以上の大きさに設定されているのが好ましく、当該投影面積の０．００１〜２倍の大きさに設定されているのがより好ましい。なお、光反射手段２１の大きさが当該投影面積の２倍を超える場合は、光反射手段２１の質量が炭素材料２０から発信される音波を相殺する可能性があるため、本発明の測定方法を実施するのが困難になるおそれがある。因みに、炭素材料２０が直径７〜２０μｍの炭素繊維の場合、光反射手段２１の大きさは、レーザー光が確実に照射されるようにするため、通常、炭素材料２０の直径の１〜２倍に設定するのが好ましい。
【００１９】
なお、光反射手段２１は、炭素材料２０の大きさに応じて種類を選択するのが好ましい。因みに、炭素材料２０が上述のような径が１ｍｍ以下の微小なものである場合、特に、直径が７〜２０μｍの炭素繊維の場合、光反射手段２１としては、金属箔、鏡面を設けたガラスフレーク若しくは鏡面を設けた石英フレークを用いるのが好ましい。
【００２０】
炭素材料２０に対して光反射手段２１を装着するための方法は特に限定されるものではないが、例えば、流動パラフィン等の粘調な不揮発性の液体を用いる方法や接着剤を用いる方法を採用することができる。なお、ここで用いる接着剤は、市販のエポキシ系接着剤やシアノアクリレート系接着剤等を挙げることができるが、使用量は必要最小限に留めるのが好ましい。
【００２１】
次に、光反射手段２１が装着された炭素材料２０を試料配置台５に配置する。そして、ビームスプリッタ３により反射される光源２からのレーザー光の反射光成分が光反射手段２１により反射されてビームスプリッタ３に戻るよう、光反射手段２１とビームスプリッタ３との位置関係を試料配置台５により調節する。
【００２２】
ここで、試料配置台５により保持された炭素材料２０は、環境中の光、特に音波誘起光の照射を受け、音波（光誘起音波）を発信する。この音波は、炭素材料２０から光反射手段２１に伝達され、光反射手段２１を振動させる。
【００２３】
次に、光源２を作動させ、ビームスプリッタ３に向けてレーザー光を照射する。ビームスプリッタ３に向けて照射されたレーザー光は、ビームスプリッタ３において、透過光成分と反射光成分とに分割される。ここで、反射光成分は、図１に二点鎖線の矢印で示すように、炭素材料２０に装着された光反射手段２１により反射されてビームスプリッタ３に戻る。ビームスプリッタ３に戻った反射光成分は、一部がビームスプリッタ３を透過して検出部６に照射される。一方、透過光成分は、図１に点線の矢印で示すように、鏡体４に照射され、鏡体４により反射されてビームスプリッタ３に戻る。ビームスプリッタ３に戻った透過光成分は、検出部６に向けて一部がビームスプリッタ３により反射される。ビームスプリッタ３を検出部６に向けて透過した反射光成分と、検出部６に向けてビームスプリッタ３により反射された透過光成分とは、レンズ１２を通過し、両者の位相差により絞り１３上に同心円状の干渉縞を形成する。
【００２４】
ところで、炭素材料２０は、環境中の光の照射を受けることにより、若しくは温度変化により音波を発信するため、光反射手段２１を振動させる。このため、光反射手段２１は、そのような振動に応じてビームスプリッタ３との距離が微妙に変動することになる。したがって、この場合に絞り１３上に形成される干渉縞は、ビームスプリッタ３と光反射手段２１との距離が固定されている場合の干渉縞と比較すると、炭素材料２０からの音波に対応して濃淡が生じる。このような濃淡を含む干渉縞の光学的データは、分光器１５によりノイズが除去された後、光電子倍増管１６により増幅されてオシロスコープ１７に伝達される。オシロスコープ１７は、光電子倍増管１６において増幅された光学的データを解析し、炭素材料２０が発信する１種類若しくは複数種類の音波の周波数に対応する特徴的なピークを観測する。この結果、炭素材料２０が発信する音波の周波数が測定されることになる。
【００２５】
［他の実施の形態］
（１）上述の実施の形態では、ビームスプリッタ３からの反射光成分が炭素材料２０に装着した光反射手段２１に照射され、また、ビームスプリッタ３からの透過光成分が鏡体４に照射されるように設定しているが、これを逆にした場合も本発明を同様に実施することができる。すなわち、図２に示すように、鏡体４と試料配置台５との位置を入れ替え、ビームスプリッタ３からの反射光成分が鏡体４に照射され、また、ビームスプリッタ３からの透過光成分が試料配置台５に保持された炭素材料２０に装着した光反射手段２１に照射されるように設定した場合も本発明を同様に実施することができる。
【００２６】
この場合、ビームスプリッタ３に向けて照射されたレーザー光は、ビームスプリッタ３において、透過光成分と反射光成分とに分割される。ここで、透過光成分は、図２に点線の矢印で示すように、炭素材料２０に装着された光反射手段２１により反射されてビームスプリッタ３に戻る。ビームスプリッタ３に戻った透過光成分は、一部がビームスプリッタ３により検出部６に向けて反射される。一方、反射光成分は、図２に二点鎖線の矢印で示すように、鏡体４に照射され、鏡体４により反射されてビームスプリッタ３に戻る。ビームスプリッタ３に戻った反射光成分は、検出部６に向けて一部がビームスプリッタ３を透過する。ビームスプリッタ３により検出部６に向けて反射された透過光成分と、検出部６に向けてビームスプリッタ３を透過した反射光成分とは、レンズ１２を通過し、両者の位相差により絞り１３上に同心円状の干渉縞を形成する。そして、この干渉縞の光学的データを上述の実施の形態の場合と同じく検出器６により解析すると、炭素材料２０が発信する音波の周波数が測定されることになる。
【００２７】
（２）上述の各実施の形態では、検出部６において、ＦＦＴ機能付のオシロスコープ１７を用いたが、このようなオシロスコープに代えてスペクトラムアナライザーを用いた場合も本発明を同様に実施することができる。
【００２８】
（３）上述の各実施の形態では、環境中の光の照射により炭素材料２０から光誘起音波を発信させているが、試料配置台５に保持された炭素材料２０に対して音波誘起光、例えば、可視光若しくは赤外光の連続波若しくはパルス波を人為的に照射することにより、炭素材料２０から光誘起音波を積極的に発信させるようにした場合も本発明を同様に実施することができる。このようにして炭素材料２０から音波を積極的に発信させた場合、炭素材料２０が発信する音波の測定精度を高め易くなる。
【００２９】
【実施例】
検証例
市販の圧電素子（株式会社エヌエフ回路設計ブロックの商品名“ＡＥ−９００Ｓ−ＷＢ”）に対し、光反射手段として一辺が５ｍｍの正方形のカバーガラス（厚さ＝０．１４５ｍｍ）に金蒸着したものを流動パラフィンを用いて接着し、試料を作成した。この試料を上述の実施の形態に係る音波測定装置１の試料配置台５に配置し、波長が６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザー光を光源２からビームスプリッタ３に向けて照射した。この場合に絞り１３上に形成される干渉縞の光学的データをオシロスコープ１７（ソニーテクトロニクス株式会社の商品名“ＴＤＳ３０３２”）により解析した結果（ブランクの結果）を図３に示す。
【００３０】
次に、試料配置部５に配置された試料の圧電素子に対し、出力がＰ−Ｐ１Ｖでありかつ周波数が１０ｋＨｚの矩形波をファンクションジェネレータから与えた。この場合、圧電素子は、与えられた電流の周波数に対応する音波を発信することになる。そして、上述のと同様のレーザー光をビームスプリッタ３に向けて照射した場合に絞り１３上に形成される干渉縞の光学的データをオシロスコープ１７により解析した。その結果（音波の測定結果）を図４に示す。図４によると、音波の測定結果は、図３に示す結果には現れていない、１００μｓ毎の特異的ピークが発生していることを示している。この特異的ピークは、１００μｓ毎に発生していることから周波数が１０ｋＨｚであり、ファンクションジェネレータから圧電素子に対して与えた矩形波の周波数に対応していることから、圧電素子が発信している音波の周波数を示していることがわかる。
【００３１】
実施例１
ＡＢ面とＣ面とを有する、大きさが５×５×３ｍｍの黒鉛の擬似単結晶（松下技研株式会社の商品名“スーパーグラファイト”：中性子線フイルター用「ＨＯＰＧ（Ｈｉｇｈｌｙ　Ｏｒｉｅｎｔｅｄ　Ｐｙｒｏｌｉｔｉｃ　Ｇｒａｐｈｉｔｅ）」）のＡＢ面に、光反射手段として一辺が２ｍｍの正方形のカバーガラス（厚さ＝０．１４５ｍｍ）に金蒸着したものを流動パラフィンを用いて接着し、試料を作成した。そして、この試料を上述の実施の形態に係る音波測定装置１の試料配置台５に配置し、黒鉛の擬似単結晶のＣ面に波長が１，０６４ｎｍの音波誘起光を照射した。そして、この状態で波長が６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザー光を光源２からビームスプリッタ３に向けて照射し、この場合に絞り１３上に形成される干渉縞の光学的データをオシロスコープ１７により解析した。結果を図５に示す。なお、図５のＢおよびＣは、同図のＡの０〜２５０ｋＨｚの範囲および０〜１００ｋＨｚの範囲をそれぞれ拡大したものである。
【００３２】
図５のＢおよびＣには、２６．０ｋＨｚ、３３．６ｋＨｚ、３５．４ｋＨｚ、３６．９ｋＨｚ、４０．５ｋＨｚ、４８．８ｋＨｚ、６０．４ｋＨｚ、６４．８ｋＨｚ、７５．９ｋＨｚ、８９．０ｋＨｚ、９０．０ｋＨｚ、１１８ｋＨｚ、１５０ｋＨｚおよび２０６ｋＨｚの周波数部分に特異的ピークが表示されている。これより、上述の黒鉛の擬似単結晶は、Ｃ面に励起光を照射した場合、そのＡＢ面から上記各周波数の音波を発信することがわかる。
【００３３】
実施例２
黒鉛の擬似単結晶のＣ面に光反射手段を接着し、また、黒鉛の擬似単結晶のＡＢ面に音波誘起光を照射した点を除いて実施例１と同様に操作し、絞り１３上に形成される干渉縞の光学的データをオシロスコープ１７により解析した。結果を図６に示す。図６には、６０ｋＨｚの周波数部分に特異的ピークが表示されている。これより、実施例１で用いた黒鉛の擬似単結晶は、ＡＢ面に励起光を照射した場合、そのＣ面から６０ｋＨｚの音波を発信することがわかる。
【００３４】
実施例３
黒鉛の擬似単結晶のＣ面に光反射手段を接着し、当該Ｃ面の９０°方向の他のＣ面に音波誘起光を照射した点を除いて実施例１と同様に操作し、絞り１３上に形成される干渉縞の光学的データをオシロスコープ１７により解析した。結果を図７に示す。なお、図７のＢは、同図のＡの０〜２５０ｋＨｚの範囲を拡大したものである。図７のＡおよびＢには、５８．５ｋＨｚ、７３．０ｋＨｚおよび３９６ｋＨｚの周波数部分に特異的ピークが表示されている。これより、実施例１で用いた黒鉛の擬似単結晶は、Ｃ面に音波誘起光を照射した場合、当該Ｃ面の９０°方向の他のＣ面より上記各周波数の音波を発信することがわかる。
【００３５】
実施例４
市販の備長炭を、ダイヤモンドカッターを用い、図８に示すような５×５×３ｔｍｍの大きさの扇形に切断した。そして、このように切断した備長炭片３０の厚さ面３１に、光反射手段２１として一辺が２ｍｍの正方形のカバーガラスに金蒸着したものをシアノアクリレート系接着剤を用いて接着し、試料を得た。この試料を上述の実施の形態に係る音波測定装置１の試料配置台５に配置し、図８に矢印で示すように、備長炭片３０の扇状面（年輪面）３２に波長が１，０６４ｎｍの音波誘起光を照射した。なお、この実施例では、音波測定装置１において、オシロスコープ１７の代わりにスペクトラムアナライザー（アンリツ株式会社の商品名“ＭＳ２６８３Ａ”）を用いた。この状態で波長が６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザー光を光源２からビームスプリッタ３に向けて照射し、この場合に絞り１３上に形成される干渉縞の光学的データをスペクトラムアナライザーにより解析した。結果を図９および図１０に示す。なお、図９のＡ、ＢおよびＣは、それぞれ周波数が１１０〜２１０ｋＨｚ、２１０〜３１０ｋＨｚおよび３１０〜４１０ｋＨｚの範囲の測定結果を示している。また、図１０のＡ、ＢおよびＣは、それぞれ周波数が４１０〜５１０ｋＨｚ、５１０〜６１０ｋＨｚおよび６１０〜７１０ｋＨｚの範囲の測定結果を示している。
【００３６】
図９および図１０によると、２７９ｋＨｚ、２８１ｋＨｚ、３８１ｋＨｚ、３８２ｋＨｚ、４６２ｋＨｚ、５７８ｋＨｚ、６３５ｋＨｚ付近に特異的ピークが表示されている。これより、備長炭片３０は、扇状面（年輪面）３２に音波誘起光を照射した場合、その厚さ面３１から上記各周波数の音波を発信していることがわかる。
【００３７】
実施例５
図１１に示すように、備長炭片３０の扇状面（年輪面）３２に光反射手段２１を接着し、同図に矢印で示すように、備長炭片３０の厚さ面３１に音波誘起光を照射した点を除いて実施例４と同様に操作し、絞り１３上に形成される干渉縞の光学的データをスペクトラムアナライザーにより解析した。結果を図１２、図１３および図１４に示す。なお、図１２のＡ、ＢおよびＣは、それぞれ周波数が１１０〜２１０ｋＨｚ、２１０〜３１０ｋＨｚおよび３１０〜４１０ｋＨｚの範囲の測定結果を示している。また、図１３のＡ、ＢおよびＣは、それぞれ周波数が４１０〜５１０ｋＨｚ、５１０〜６１０ｋＨｚおよび６１０〜７１０ｋＨｚの範囲の測定結果を示している。さらに、図１４のＡ、ＢおよびＣは、それぞれ周波数が７１０〜８１０ｋＨｚ、８１０〜９１０ｋＨｚおよび９１０〜１０１０ｋＨｚの範囲の測定結果を示している。
【００３８】
図１２〜図１４によると、１２１ｋＨｚ、２４１ｋＨｚ、２８６ｋＨｚ、４０２ｋＨｚ、４６２ｋＨｚ、５７２ｋＨｚ、６３０ｋＨｚ、７４９ｋＨｚ、８０４ｋＨｚ、８６１ｋＨｚ、９２１ｋＨｚおよび９７９ｋＨｚ付近に特異的ピークが表示されている。これより、備長炭片３０は、厚さ面３１に音波誘起光を照射した場合、その扇状面（年輪面）３２から上記各周波数の音波を発信していることがわかる。
【００３９】
実施例６
図１５に示すような、中央部に大きさが１０×６ｍｍの窓４１を設けた、大きさが２０×１０×０．５ｍｍの大きさの台紙４０を用意した。そして、図１５に示すように、この台紙４０の窓４１の中央に、１本の炭素繊維４２（株式会社ドナックの商品名“ドナカーボ：繊維系＝１３μｍ”）をエポキシ系接着剤を用いて固定した。
【００４０】
一方、一辺が約２０μｍで厚さが２μｍの正方形状のガラスフレーク（日本板硝子株式会社の商品名“メタシャインＭＥ２０１８（無コート品）”）に対し、イオンコーター（株式会社日立製作所の商品名“Ｅ−１０３０”を用いて金を５分間コーティングした。このガラスフレークは、株式会社三啓製作所製のリフトアウト装置を用いたところ、台紙４０に固定された炭素繊維４２の中央付近に極少量のエポキシ系接着剤を用いて固定することができた。すなわち、このような操作により、１本の微小な炭素繊維４２に対し、金がコートされた微小なガラスフレークを固定することができ、音波測定用の試料を作成することができた。
【００４１】
実施例７
一辺が２ｍｍの正方形のカバーガラスに対し、イオンコーター（株式会社日立製作所の商品名“Ｅ−１０３０”を用いて金を５分間コーティングした。このカバーガラス５１を、図１６に示すように、東海カーボン株式会社のグラッシーカーボンＧＣ２０（２，０００℃処理品）５０の主面５２に流動パラフィンを用いて接着し、試料を得た。この試料を上述の実施の形態に係る音波測定装置１の試料配置台５に配置し、図１６に矢印で示すように、グラッシーカーボン５０の厚さ面５３に波長が１，０６４ｎｍの音波誘起光を照射した。この状態で波長が６３３ｎｍのＨｅ−Ｎｅレーザー光を光源２からビームスプリッタ３に向けて照射し、この場合に絞り１３上に形成される干渉縞の光学的データをオシロスコープ１７により解析した。結果を図１７および図１８に示す。なお、図１８は、図１７の０〜２５０ｋＨｚの範囲を拡大したものである。
【００４２】
図１７および図１８によると、３０ｋＨｚおよび４００ｋＨｚ付近に特異的ピークが表示されている。これより、グラッシーカーボンは、厚さ面５３に音波誘起光を照射した場合、その主面５２から上記各周波数の音波を発信していることがわかる。
【００４３】
実施例８
図１９に示すように、グラッシーカーボン５０の厚さ面５３にカバーガラス５１を固定し、同図に矢印で示すように、グラッシーカーボン５０の９０°方向の他の厚さ面５３に音波誘起光を照射した点を除いて実施例７と同様に操作し、絞り１３上に形成される干渉縞の光学的データをオシロスコープ１７により解析した。結果を図２０および図２１に示す。なお、図２１は、図２０の０〜２５０ｋＨｚの範囲を拡大したものである。
【００４４】
図２０および図２１によると、８５ｋＨｚ、１２５ｋＨｚおよび３９０ｋＨｚ付近に特異的ピークが表示されている。これより、グラッシーカーボンは、厚さ面５３に音波誘起光を照射した場合、その９０°方向の他の厚さ面５３から上記各周波数の音波を発信していることがわかる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明に係る音波測定方法は、光反射手段を装着した炭素材料に対して上述のような光学的手法を適用しているので、炭素材料の大きさにかかわらず、炭素材料が発信する音波を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の音波測定方法を実施するために用いられる音波測定装置の一例の概略図。
【図２】本発明の音波測定方法を実施するために用いられる音波測定装置の他の一例の概略図。
【図３】検証例におけるブランクの結果を示す図。
【図４】検証例における音波の測定結果を示す図。
【図５】実施例１の結果を示す図。
【図６】実施例２の結果を示す図。
【図７】実施例３の結果を示す図。
【図８】実施例４で用いた試料の概略斜視図。
【図９】実施例４の結果を示す図。
【図１０】実施例４の結果を示す図。
【図１１】実施例５で用いた試料の概略斜視図。
【図１２】実施例５の結果を示す図。
【図１３】実施例５の結果を示す図。
【図１４】実施例５の結果を示す図。
【図１５】実施例６において作成した音波測定用試料の平面図。
【図１６】実施例７で用いた試料の概略斜視図。
【図１７】実施例７の結果を示す図。
【図１８】実施例７の結果を示す図。
【図１９】実施例８で用いた試料の概略斜視図。
【図２０】実施例８の結果を示す図。
【図２１】実施例８の結果を示す図。
【符号の説明】
２　光源
３　ビームスプリッタ
４　鏡体
２０　炭素材料
２１　光反射手段
【図１】
2004117317.tif 000003
【図２】
2004117317.tif 000004
【図３】
2004117317.tif 000005
【図４】
2004117317.tif 000006
【図５】
2004117317.tif 000007
【図６】
2004117317.tif 000008
【図７】
2004117317.tif 000009
【図８】
2004117317.tif 000010
【図９】
2004117317.tif 000011
【図１０】
2004117317.tif 000012
【図１１】
2004117317.tif 000013
【図１２】
2004117317.tif 000014
【図１３】
2004117317.tif 000015
【図１４】
2004117317.tif 000016
【図１５】
2004117317.tif 000017
【図１６】
2004117317.tif 000018
【図１７】
2004117317.tif 000019
【図１８】
2004117317.tif 000020
【図１９】
2004117317.tif 000021
【図２０】
2004117317.tif 000022
【図２１】
2004117317.tif 000023