リプロン・スキャニング法による表面張力マッピングの研究

点击翻译按钮获取中文摘要

これまで液体の表面張力は,毛細管法や静的法等によりバルクな平均値を長時間かけて測定するしかなかった。これに対して,本研究で提案するリプロン・スキャニングによる方法は,液面にレーザー光を照射しその散乱光を検知・解析するだけで,空間分解能:数十ミクロン,時間分解能:数ミリ秒,で表面張力分布を観測できる可能性を持っている。本方法は,従来の古典的な測定法とは根本的に異なり,申請者の独創的な発想に基づくものである。本研究の目的は,すべての液体表面に存在するナノスケールの表面張力波(リプロン)の挙動をレーザー光スキャニング観測することによって,表面張力の2次元分布を計測する全く新たな手法を開発することであり,以下のような成果を得た。(1)リプロン法による表面張力測定のための基本設備を改良し,これを液面スキャニングさせるために小型化する(畳1枚サイズ→A4サイズ)ために新たなマイクロ光学系を開発した。(2)小型化した光学系全体をスキャニングさせるためのロボットモジュールを設計・製作し,光学系のスキャニングの位置決め精度等の問題をCCD変位センサによりチェックした。(3)レーザー光をスキャンするために生じる,リプロンの波数選択誤差について理論的に検討し,必要に応じて新たな表面張力計算法や補正方法等を検討した。(4)リプロン・スキャニングのシステム全体を構築し,有機溶媒や水などを基準サンプルとして,装置の健全性を検討した。(5)表面張力が時間的に変動している系(有機溶媒が局所的に蒸発したり,温度分布,濃度分布のある系)について,本方法を適用しその可能性を明らかにした。