サブミリ周波数帯域のための較正用黒体標準器
【課題】実験室や実験室以外、またはその両方の条件下で使用される、合理的に良好に性能を果たす、サブミリ周波数帯域のための効率的かつ正確な較正標準を提供する。
【解決手段】主要吸収体７と、二次吸収体６とを備える、較正用黒体標準器であって、主要吸収体７は、空洞３に含まれ、二次吸収体６が、空洞３に含まれ、かつ二次吸収体６が、主要吸収体７を備える空洞３を囲繞するように配設される。
【解決手段】主要吸収体７と、二次吸収体６とを備える、較正用黒体標準器であって、主要吸収体７は、空洞３に含まれ、二次吸収体６が、空洞３に含まれ、かつ二次吸収体６が、主要吸収体７を備える空洞３を囲繞するように配設される。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、本文において、較正標準とも称される、サブミリ周波数帯域のための較正用黒体標準器に関する。較正標準は、例えば、サブミリ周波数帯域において動作する機器、具体的には、同周波数帯域用の干渉計、分光計、放射計、その他の検出器等に対する振幅スケールを較正するために使用されてもよい。
【０００２】
較正標準は、通常、完全黒体と見なし得る特性、即ち、高い吸収率および高い放射率を有するように構築される。較正標準をどのように設計するかの例は、例えば、較正標準を開示する、国際公開公報ＷＯ２０１０／０２０８１６およびＷＯ２０１０／０２００８１４の文献において見出すことができる。
【０００３】
ＷＯ２０１０／０２０８１４の文献では、電磁センサの較正で使用される較正標準が開示され、当該較正標準は、表面から突出する多数の突起要素を備え、突起要素がランダムに配設されることで、表面からのＢｒａｇｇ反射を抑制する。
【０００４】
ＷＯ２０１０／０２０８１６の文献では、放射計の較正で使用され得る較正標準が開示され、当該較正標準は、空洞を画定する熱伝導性材料の中空円盤を備え、円盤の片面の中心にアパーチャを伴う。
【０００５】
本発明は、実験室や実験室以外、またはその両方の条件下で使用される、合理的に良好に性能を果たす、サブミリ周波数帯域のための効率的かつ正確な較正標準の提供方法の問題に関する。較正標準は、例えば、重力の向きや大きさ（例えば、較正標準に対する）、およびその変動、気流撹乱等によって影響される場合がある。物体の放射率はその吸収率に比例し、較正標準およびその特性は主に、較正標準の吸収率に関して議論される。しかしながら、システムの吸収率をどのように増加させるかを説明することにより、放射率をどのように増加させるかも同時に説明することになる。
【０００６】
この問題は、請求項１に記載の較正標準、および請求項１５に記載の方法によって、解決される。
【０００７】
本発明は、主要吸収体と、二次吸収体とを備える、較正標準であって、主要吸収体は、空洞に含まれ、二次吸収体もまた、空洞に含まれ、かつそれが主要吸収体を備える空洞を囲繞するように配設される、較正標準を提供する。かかる幾何形状はまた、折り畳まれた幾何形状、または具体的には、折り畳まれた円錐の幾何形状であってもよい。
【０００８】
二次吸収体を伴う、主要吸収体を備える空洞を囲繞することによって、効率的に輻射を吸収することが可能であると同時に、例えば、必要最小サイズの輻射入口を保持しつつ、較正標準を非常にコンパクトに構築することができる。
【０００９】
同じ温度の二次吸収体で主要吸収体を囲繞することにより、主要吸収体の環境に対する熱的な隔離を向上させることができる。これにより、界分布がほとんどの機器に関して、中心でより高い密度を有し、主要吸収体によって多分に遮熱されるため、較正標準の精度を向上させることができる。
【００１０】
前述における囲繞することは、第２の空洞が、一旦、少なくとも１つの平面において、第１の吸収体の空洞周囲に延在することを意味してもよい。それは、通常、全ての可能な平面において、第１の吸収体の空洞を囲繞せず、したがって、具体的には、全ての方向において、第１の吸収体の空洞を囲繞しない場合であってもよい。
【００１１】
かかる較正標準は、２５ＧＨｚから１０２５ＧＨｚの間の周波数帯域にわたって動作することができ、同時に、０．９超、具体的には０．９９超や０．９９９超の放射率を呈し得る。コヒーレント反射減衰量は、−６０デシベルよりも良く、具体的には、例えば、周辺温度よりも大幅に高い温度で使用される較正標準に関して、−５０デシベルよりも良い。かかる反射減衰量は、−６０デシベルよりも良く、具体的には、主要吸収体を備える空洞や二次吸収体を備える空洞、またはその両方に関して、それらが別個の構築部分であると見なされる時、−５０デシベルよりも良い。また、放射率は、前述の空洞のうちの１つまたは両方に関して、０．９超、具体的には０．９９超や０．９９９超であり得る。
【００１２】
加えて、本発明に従う較正標準を構築するためのコンパクトな方法であって、二次吸収体が主要吸収体を囲繞し、較正標準の配設をよりコンパクトにする方法によって、より高い熱安定性がもたらされる。これは、外側から温度を一定に保てない任意の場所において較正が行われる場合、重要となり得る。それはまた、較正標準が輻射、他の外部、内部影響の何れか、または全てによって加熱される時にも重要である。この場合、温度勾配は、較正標準上で不均質な熱特性をもたらす場合があり、それにより、絶対較正精度を歪める可能性がある。これは、好ましくは、入力アパーチャにわたってほぼ均一（例えば、±５℃もしくは±２℃もしくは±１℃の最大温度差）または均一の温度を伴う、疑似的な完全黒体であるべき較正標準の特性に、好ましくない影響をもたらす場合がある。具体的には、対流のような現象または熱勾配が極めて重大となる場合、較正標準は使用不可能となる場合がある。それらの現象は、体積が小さい場合、具体的には較正標準の長さおよび直径が小さい場合、あまり影響がない場合もある。したがって、本発明は、第２の吸収体が第１の吸収体を囲繞しない、例えば、本発明の実施形態において、第１の吸収体を囲繞する部分が、第１の吸収体の延長として取設され、それを囲繞していない、同じまたは類似の構成要素を伴うシステムと比較して、より高い安定性をもたらすことができる。
【００１３】
本発明に従う較正標準は、輻射がそこで進入することができるように設計される、例えば、開口（入力アパーチャ）として設計される部分を備えてもよい。この部分は、本文において、輻射の開口・入口、輻射入口、入力アパーチャ等と称される。
【００１４】
二次吸収体が本発明に従う較正標準に配設される（含まれる）空洞は、主要反射体を備えてもよい。主要反射体は、例えば、空洞の壁に取設されるか、二次吸収体を備える空洞の壁の部分を形成する、またはその両方であってもよい。この主要反射体は、主要吸収体によって吸収されない輻射を二次吸収体に向かって反射するように配設されてもよく、それにより、吸収率を高めたり、開口サイズを増大させたり、あるいはその両方をもたらす。具体的には、第２の二次吸収体が第１の二次吸収体の鏡像であって、二次吸収体が２つの壁に存在するかのように輻射吸収が行われるように、主要反射体が配設されてもよい。
【００１５】
前述の較正標準はまた、二次反射体を備えてもよい。二次反射体は、主要吸収体、二次吸収体、主要反射体の何れか、または全てに向かって輻射を導くことができるように配設されてよく、または配設することができる。具体的には、二次反射体が、入射する輻射の方向や、較正標準が（ほぼ）対称的に配設される場合の較正標準の（ほぼ）対称軸、またはその両方に対して傾斜するように配設されてもよい。二次反射体は、具体的には、輻射入口と称される、輻射を進入させるように設計される較正標準の部分の外側や周囲／周辺の何れか、または全てにまで、あるいは、前記部分の外側や周囲／周辺の何れか、または全てから、延在して配設されてもよい。
【００１６】
主要反射体や二次反射体またはその両方は、好ましくは、非常に高い反射特性を有する材料でできているか、それを備える。それらは、例えば、サブミリ周波数帯域における反射に対して最適化されるいくつかの層を備えるアルミニウムや被覆材料またはその両方を備えるか、それでできていてもよい。
【００１７】
二次反射体の傾斜は、較正標準の幾何形状に調整されてもよく、このため、較正標準から反射される光を通じた減衰量を低減することができる。したがって、それは較正標準の吸収率を増加させることができる。
【００１８】
主要吸収体は、鋭角を形成し得る尖端部を備えてもよい。尖端部は、較正標準の輻射入口に反対に配設されてもよい。輻射が尖端部を伴う吸収体に入射している時、それが較正標準の端部に到達する前に、通常、浅い角度で、数回反射されてもよく、それにより、輻射吸収は増大する。主要吸収体表面は、尖端部に向かって真っ直ぐとなるように配設されてもよい。具体的には、それらは、真っ直ぐであり、かつ較正標準の輻射入口から尖端部に向かって輻射を導くように配設されてもよい。他の実施形態において、それらは、尖端部に真っ直ぐにつながらなくてもよいが、例えば、わずかなまたは大きい湾曲を伴う湾曲部を備えてもよい。尖端部の角度は、尖端部に組み込まれ得る、最も大きい開口角を伴う、円筒円錐（circular cylindrical cone）または直円錐（right circular cone）の開口角（アパーチャ）として画定されてもよく、それにより、その頂点が尖端部の端点に接触する、およびその表面が、円筒円錐の頂点が尖端部に接触する、尖端部の端点を通って、主要吸収体に沿った接線によって画定される表面の完全に内側にあり、円筒円錐の表面は、それらの接線に接触してもよい。さらに、較正標準は、（直円錐や円筒錐といった）円錐形状である主要吸収体を備えてもよく、随意で、二次吸収体は、円錐周囲に配設されているほぼ円筒形状である。本実施形態は、円錐形状（具体的には、円筒円錐の形状）が、入射する輻射の偏光に依存しない吸収特性をもたらすことができると同時に、輻射は浅い入射角で入射することができる利点を有することができる。加えて、主要吸収体の円錐形状は、頂点に向かって輻射を導くことができ、それにより、入射した輻射が、吸収前に較正標準から反射され量を減らし、吸収率を高められる。加えて、これは、二次吸収体のために使用され得る平滑なほぼ円筒層または被覆を作製することが、容易、または少なくとも他の形状を伴う表面を作製するよりも容易であるため、好都合であり得る。
【００１９】
円筒円錐（circular cylindrical cone）は、本文において、（その上に頂点が位置する）その軸が垂直に底面の中心を通る（底面の中心は、例えば、底面の２つの対照的な軸の交点として、または底面の重心として、定義されてもよい）、円錐であってもよい。この円筒円錐はまた、直円錐とも呼ばれる。それは、具体的には、直円錐であってもよく、円底面を伴う直錐を意味する。
【００２０】
円筒という表現が本文において使用される時は常に、それは、具体的には、直円筒（開放または閉鎖されていてもよい、円底面に垂直なその対称軸を伴う円筒）を指してもよい。
【００２１】
ほぼ円筒とは、その形状が、全てにおいて円筒であるが、製作の角度誤差が１０度未満、具体的には５度未満、１度未満であることを意味してもよい。角度は、較正標準を包囲する最も小さい円筒について、その完全な円筒の表面上に位置し得る直線とほぼ円筒（較正標準）との間で測定されてもよい。包囲することはまた、この場合、包囲する円筒と、共通点を有する較正標準との境界を備えてもよい。円筒の垂直表面は輻射入口に平行であり、かつ、円筒の対称軸は較正標準の（ほぼ）対称軸と共通または平行である、あるいは、その何れかであってもよい。本明細書における角度は、円筒の対称軸を含む平面上で測定され得る。ここでその平面は、円筒の表面に垂直であり、角度は円筒が較正標準の外側で交差する点で測定される。交点が存在しない場合、円筒表面は、交点が存在するまで、円筒の対称軸に垂直に移動されてもよく、次いで、交点の角度は、再度、移動された円筒の対称軸を含む平面上で測定されてもよく、この際その平面は、移動された円筒の円筒表面に垂直である。
【００２２】
前述において、主要反射体に沿ったほぼ直線は、主要吸収体が主要反射体と交差する点で、主要吸収体に沿ったほぼ直線と、鋭角をなし、その角度は直円錐や円筒円錐といった円錐の頂角とほぼ同じ大きさであってもよい。主要反射体および主要吸収体が直線を備える実施形態において、これらはまた、交差部に延在してもよく、例えば、主要吸収体および主要反射体が交差せず、かつ角度が円錐の頂角とほぼ同じ大きさである場合、これらはまた、交差部で形成されてもよい。
【００２３】
角度が、例えば、交差する２つの部分間で測定される際は常に、これは、２つの線の間の角度を測定することによって行われてもよい。ここで、第１の線は、角度がその頂点を有する点において第１の部分の表面に沿った接線に垂直であり、第２の線は、角度がその頂点を有する点において第２の部分の表面に沿った接線に垂直である。角度が測定される部分とは、例えば、主要吸収体、二次吸収体、主要反射体、二次反射体、筐体等の何れかであってもよい。例えば、そのように、または以下のように測定することができる２つ以上の角度を見出すことができる場合、通常、それらのうちの最小の角度が、測定されるべき角度として見なされる。加えて、あるいは代替的に、角度は、（２つの）表面に垂直な平面において測定されてもよく、各表面はその平面において表面に沿った（ほぼ）直線を備え、角度は、その頂点であって、必ずしも両方の表面上ではない点において交差する直線またはそれらの延長上で測定される。
【００２４】
重ねて、角度と共に使用される「ほぼ」とは、角度が、全てにおいて同じ大きさであるが、製作誤差が、１０未満、具体的には５度未満や１度未満であることを意味してもよい。
【００２５】
また、二次吸収体が、円錐周囲に配設されるほぼ円筒形状ではないことも可能である。例えば、二次吸収体は、前述の実施例において、主要反射体が配設された場所に配設されてもよく、逆もまた同様である。かかる実施形態において、主要反射体は、主要吸収体の空洞周囲にほぼ円筒に配設されてもよい。その部分間の角度は、二次吸収体および主要反射体が交換される、上で説明された実施形態と同様であってもよい。
【００２６】
（表面に沿った、表面の、またはその両方の）ほぼ直線は、測定された角度の頂点がある点において決定される表面に沿った接線を意味してもよい。接線は通常、角度が測定される平面内に位置するように決定される。それはまた、表面に沿った直線の延長上であってもよい。
【００２７】
前述の較正標準は、円錐が２度超かつ９０度未満、またはその何れかの頂角を有する、前述の主要吸収体を備えてもよい。具体的には、頂点は、１２度超、具体的には１８度超、２０度超と、具体的に４５度未満、３０度未満、２８度未満との何れか、または両方の角度を包囲してもよい。二次吸収体は、主要反射体と１度超かつ４５度未満、またはその何れかの角度をなしてもよい。具体的には、６度超、９度超、１０度超と、２２．５度未満、１５度未満、１４度未満との何れか、またはその両方の角度をなしてもよい。それらの鋭角は、入射する輻射と吸収体との間の浅い角度をもたらすことができ、それにより、吸収率を増加させたり、後方散乱（コヒーレント反射減衰量）を低減させたり、またはその両方ができる。この場合、入射輻射が主要吸収体を伴う空洞や二次吸収体を伴う空洞、またはその両方の空洞の中で、好ましくは７倍超反射されることを確実にするように、前述と同様の鋭角が選択されてもよい。入射輻射は、主要吸収体や二次吸収体、またはその両方によって、７倍超反射されてもよい。
【００２８】
較正標準における主要吸収体や二次吸収体、またはその両方は、輻射吸収材料で部分的にまたは完全に被覆されてもよい。材料は、吸収率を最適化するように調整されてもよく、較正標準の幾何形状、および較正標準がともに使用されるように設計される輻射の特性に調整されてもよい。加えて、輻射吸収材料は、吸収率が最適化されるように、較正標準の指定された動作パラメータに従って選択されてもよい。材料は、例えば、高温および周辺温度較正に対して設計される較正標準によって異なってもよい。
【００２９】
前述の較正標準は、主要および二次吸収体を包囲する筐体を備えてもよい。その筐体は、ほぼ円筒形状であってもよい。それはまた、吸収体の形状や、較正標準の使用の指定に依存して異なる他の形状、またはその両方であってもよい。ある用途に関しては、取設される、もしくはより大きいビルディングブロックに構築される、またはより大きい機構に含まれるのに適した形状であってもよい。吸収体はまた、筐体から熱的に隔離されてもよく、あるいは、筐体が外側上で熱的に隔離されてもよく、さらにその両方でもよい。具体的には、かかる筐体は、軽金属や非酸化性金属、またはその両方である金属でできていてもよく、またはそれを備えてもよい。具体的には、それは、好ましくは薄い、アロジン処理されたアルミニウムでできていてもよいか、またはそれを備えてもよい。筐体は、主要吸収体、二次吸収体、主要反射体、二次反射体、以前に言及された部分に取設される、動作温度を制御するためのセンサ、ヒーター、熱調整器（熱制御電子装置）の何れか、または全てから、熱的に隔離されてもよい。加えて、筐体は、具体的には、較正標準が高温較正標準としての使用のために設計される場合、外側から遮熱されてもよい。
【００３０】
かかる筐体が存在する場合、二次吸収体は、筐体の外境界にほぼ平行であってもよい。ほぼ平行とは、全てにおいて平行であるが、製作誤差が、平行から１０度未満、具体的には５度未満や１度未満の角度であることを意味してもよい。かかる実施形態において、二次吸収体は、主要反射体と鋭角を形成してもよい。具体的には、これは、主要吸収体の円錐形状の場合であってもよい。一部の実施形態において、主要吸収体は、主要反射体（または二次吸収体）と鋭角をなしてもよい。
【００３１】
一部の実施形態において、主要吸収体は、具体的には、主要吸収体の尖端部周囲の筐体の内側に配設されてもよい支持構造によって、少なくとも部分的に支持されてもよい。支持構造は、筐体や主要吸収体、またはその両方から熱的に隔離されてもよい。加えて、支持構造は、二次吸収体の空洞に対しても配設されてもよい。それらも、筐体や二次吸収体の空洞、またはその両方から熱的に隔離されてもよい。空洞の壁が、例えば、筐体の外側から得る支持が少なければ少ないほど、より多くの追加の支持構造が、例えば、較正標準の筐体において、有用となる。
【００３２】
較正標準は、較正標準を加熱するための加熱要素、較正標準の温度に関する情報を収集するための熱センサ、動作温度を制御するための電子調整器の何れか、または全てを備えてもよい。各部分、具体的には、主要吸収体、二次吸収体、および主要反射体であってもよい、各部分に１つ以上の温度センサが提供されてもよい。かかる較正標準は、周辺温度とは異なる温度で稼働するために使用されてもよい。具体的には、それらは、最大摂氏１１０度まで、具体的には最大摂氏１００度まで加熱されてもよく、それにより、較正標準が、高温較正標準として使用されることを可能にする。較正標準はまた、摂氏０度未満、または摂氏０度以上、具体的には摂氏１０度未満、摂氏２０度未満の温度の何れか、または全てを有するように冷却されてもよい。したがって、較正標準は、具体的には、最小摂氏０度および最大摂氏９０または１００度の温度領域で使用可能であってよい。冷却は、冷却することもできるヒーター、較正標準に含まれ得る追加の冷却器、例えば氷を用いた外部冷却の何れか、または全てによって行われてもよい。
【００３３】
前述のように全ての部分を備える、較正標準の外側寸法を意味する、較正標準のエンベロープは、６００ミリメートル（ｍｍ）未満の長さ、かつ６００ミリメートル未満の直径、またはその何れかを有してもよい。具体的には、それは、４００ミリメートル未満の長さ、かつ３００ミリメートル未満の直径、またはその何れかを有する場合があり、具体的には、長さ２９０ミリメートル以下、かつ直径２００ミリメートル以下、またはその何れかであってもよい。較正標準の直径は、輻射入口が面する較正標準の部分に沿って測定される（最大）直径か、較正標準の長さ対して垂直に測定される（最大）直径、またはその両方であってもよい。較正標準の長さは、（較正標準が（ほぼ）対称軸を有する場合の）較正標準の（ほぼ）対称軸に沿って測定されてもよい。
【００３４】
較正標準のエンベロープは、１００ｍｍ超で具体的には２００ｍｍ超の長さ、かつ５０ｍｍ超で具体的には１００ｍｍ超の直径、またはその何れかを有してもよい。直径はまた、較正標準の入力アパーチャの大きさを決定するか、または与えてもよい。より大きい直径は、入力アパーチャのより大きいサイズを示し得る。
【００３５】
較正標準エンベロープの直径に対する較正標準の長さの比率は、３未満、具体的には２未満や１．５未満であってもよい。較正標準の直径は、入力アパーチャや入力アパーチャの直径、またはその両方に等しくてもよい。したがって、比較的大きい入力アパーチャを有することは、較正標準の比較的大きい直径に対応し得る。この比率は、較正標準は、例えば、対流の影響や温度勾配、またはその両方を考慮する時に有利である。例えば、所与の入力アパーチャサイズに関してコンパクトであることを説明することができる。指定された周波数帯域において、例えば、特定のサイズの入力アパーチャで輻射を吸収する必要もあり得る。このため、ある特定の入力アパーチャサイズが必要で、較正標準のコンパクトな形状が有用となり得る。
【００３６】
主要吸収体および二次吸収体の空洞の部分が相互に最も近い領域またはその領域の近傍において、１つ以上の空洞壁、またはそれらの２つの部分のうちの１つ以上によって成される部分の延在部は、鋭利な縁部をもたらしてもよい。したがって、領域は、好ましくは反射材料または吸収材料でできている、鋭利な縁部を備えてもよい。これは、それが、その領域において散乱および／もしくは吸収される輻射の量を低減する、ならびに／または後方散乱を低減することができるため、吸収を増加させることができる。
【００３７】
例えば、高温較正標準として使用されてもよい較正標準において、鋭利な縁部は、反射材料でできていてもよい。例えば、主に周辺温度において使用されることが意図される、いくつかの較正標準に関して、鋭利な縁部は、吸収材料でできていてもよい。かかる鋭利な縁部によってさらに、前記縁部から放出される熱エネルギーの量を減少させ、平滑な勾配を与え、対流も減らせる、という何れか、または全てがもたらされる。
【００３８】
上述の較正標準は、任意のタイプに対して、１０ｋｇ以下、具体的には６ｋｇ未満の質量であってよく、高温用では、５．７ｋｇ以下、具体的には５．６ｋｇ以下の質量であってもよい。
【００３９】
上述の較正標準は、サブミリ周波数帯域に含まれる（複数を含む）周波数で稼働する、分光計、干渉計、放射計、または他の検出器のための振幅スケールを較正するように設計され、使用されてもよい。随意で、かかる較正標準を使用する方法は、周辺温度より高い温度に較正標準を加熱するステップや低い温度に冷却するステップ、またはその両方を含んでもよい。
【００４０】
いくつかの好ましい実施形態は、図面を参照して説明される。図面は以下の通りである。
図１：本発明に従う較正標準の実施形態。
図２：本発明の実施形態。
図３：本発明の実施形態の部分。
【００４１】
図１ａは、本発明に従う較正標準の概略図を示す。較正標準１は、筐体９に含まれる。この特定の実施形態において、それは、主要吸収体７および二次吸収体６、ならびに主要反射体５を備える。主要吸収体７は、本実施形態において、円底面（直円錐の形状を伴う空洞）を伴う円筒円錐形状の空洞２に含まれる。二次吸収体は、空洞３に含まれる。二次反射体４は、それらが、この特定の場合において、吸収体に向かって輻射を反射することができるように、配設される。較正標準のエンベロープは、好ましくは６００ミリメートル未満である長さｄ３を有し、具体的には、それは、約２９０ミリメートルであってもよい。エンベロープの直径ｄ２は、好ましくは６００ミリメートル未満であり、具体的には、それは、約２００ミリメートルであってもよい。主要吸収体の直径ｄ１は、好ましくは３００ミリメートル未満、具体的には１５０ミリメートル未満、および具体的には約１００ミリメートルであってもよい。
【００４２】
図１ｂは、外側からの較正標準の概略図を示す。較正標準は、筐体９内にあり、外側から見える二次反射体４、ならびに主要反射体５および主要吸収体７が相互に最も近い領域において、好ましくは鋭利な縁部１０を備える。具体的には、鋭利な縁部１０は、図面に示されるように、主要吸収体や主要反射体、またはその両方が途切れる、あるいは既に途切れた領域内にあってもよい。
【００４３】
図２ａは、好ましくは、ヒーターと組み合わせて、高温較正標準として使用される、本発明に従う較正標準の特定の実施形態を示す。本発明に従う較正標準は、主要吸収体７、二次吸収体６、主要反射体５、および二次反射体４を備える、例えば、好ましくは薄い、アロジン処理されたアルミニウムでできていてもよい、筐体９を備える。主要吸収体７は、この特定の実施形態において、主要円筒円錐空洞２において、円筒円錐構造に配設され、二次吸収体は、輻射のための入口の直径を通る、および主要吸収体の頂点を通る、較正標準の断面が考慮される時、ここで示されるように、一部の実施形態において、三角形の断面領域を有してもよい、空洞３に配設される。
【００４４】
本実施形態において、二次吸収体は、具体的にはほぼ円筒構造を有する、筐体の壁にほぼ平行に配設される。主要吸収体は、支持構造１２によって支持される。
【００４５】
他の実施形態において、二次吸収体は、非円筒構造を有する筐体の壁にほぼ平行、または円筒もしくは非円筒であってもよい筐体の壁に非平行であってもよい。支持構造１２は、この特定の実施形態において、主要吸収体を備える空洞の円筒円錐の頂点周囲に配設される。他の実施形態において、主要吸収体は、円筒円錐の形状にはない空洞に含まれてもよい。
【００４６】
円筒円錐形状の頂点は、本実施形態において、鋭角である。この角度は、円錐の頂点の角度に対する、上で説明される領域内にあってもよく、具体的には、円筒円錐角度は、約２４度であってもよい。
【００４７】
図２ａに示される、特定の円筒の実施形態において、主要吸収体７および主要反射体５が交差する、または主要吸収体７および主要反射体５によって成される、あるいはその両方による２つの直線の延長上が、表面に垂直かつ２つの線を含む平面において交差し、主要吸収体７と主要反射体５との間の角をなす。この角度は、好ましくは、円筒円錐の頂点において、主要吸収体によって含まれるものとほぼ同じ角度である。主要反射体と二次吸収体との間の角度は、この特定の実施形態において、円筒円錐の頂点によって包囲される角度の約半分であってもよい。
【００４８】
図２ａの実施形態において、主要反射体５は、反射体部分１１に延長され、これは、主要反射体部分５と鋭角を形成してもよい。２つの部分間の角度は、それらの交点で２つの直線によって形成される角度であってもよく、一方の線は、その部分のうちの１つによって成される線の延長上にあるか、またはその部分のうちの１つによる線の延長上であり、第２の線は、他方の部分によって成される線の延長上にあるか、または他方の部分によって成される線の延長上である。２つの部分間の角度はまた、２つのほぼ直線間の角度であってもよく、一方のほぼ直線が第１の部分の表面に沿い、第２のほぼ直線が第２の部分の表面に沿い、両方のほぼ直線が、２つの部分の交点を起点とする。反射体部分１１は、輻射を主要吸収体７に向かって導くことができるように、配設される。主要反射体５と主要吸収体７との間の領域は、鋭利な縁部領域１０を備えてもよい。この鋭利な縁部領域は、この特定の実施形態において、主要反射体の２つの部分５および１１の交差部によって形成される。この鋭利な縁部は、較正標準から輻射の後方散乱を回避でき、また、熱安定性を高めることができる。円錐が延伸される例示的な較正標準であって、図示される較正標準の場合、円錐が２倍の長さになることを意味する、延伸される円錐よりも、折り畳まれた円錐では、対流が重大ではない場合があるため、図示される較正標準の折り畳まれた円錐構造において熱安定性が高まる。加えて、より短い（折り畳まれた）円錐において、較正標準全体にわたる熱勾配は、より小さくなり得る。吸収体、空洞、エンベロープの何れか、または全ての内側の反射体の貫入は（もまた）、対流を抑え、気流による吸収体における熱勾配を低減する、あるいはその両方をもたらす。
【００４９】
図２ｂは、主要吸収体７と主要反射体５との間の領域の鋭利な縁部１０が反射材料ではなく吸収体７の吸収体材料でできていることを除き、図２ａの実施形態と類似の実施形態を示す。かかる較正標準は、例えば、全く加熱せずに、周辺温度で使用されてもよい。
【００５０】
本文において説明される、具体的には、例えば、図２ａおよび２ｂにおいて示される較正標準はまた、較正標準を使用するために必要な電力消費を最適化するために使用されてもよい。よりコンパクトな較正標準は、通常、加熱することが容易である。加えて、全ての内側部分（吸収体、反射体等）は、加熱のための電力消費を減らすように、筐体から熱的に隔離されてもよい。ヒーターは、例えば、ヒーターフォイルからできていてもよい。加えて、よりコンパクトな較正標準はまた、対流による影響を少なくすることができる。または、較正標準が、例えば、非実験室条件下で使用される時に存在する場合、外部から引き起こされた気流による影響を少なくすることもできる。あるいはこの両方の影響を軽減できる
【００５１】
図３ａは、加熱された較正標準として使用され得る較正標準の半分に関する断面の概略図を示す。反射体および吸収体において、センサが取設される。各吸収体および反射体において、熱温度制御電子装置によって使用される、温度センサ１３や（追加の）温度センサ１４、またはその両方が取設または採用（またはその両方が）されてもよい。加えて、較正標準はまた、例えば、フォイルヒーターなどのヒーター１７を備えてもよい。吸収体は断熱材１６により、反射体と筐体のような周辺のビルディングブロックから熱的に隔離される。加えて、筐体は、断熱材１５によって断熱される。筐体の内側の部分もまた、断熱されてもよく、例えば、反射体は、主要吸収体の部分から断熱材１８によって断熱されてもよく、ヒーターおよび吸収体等が筐体等に固設される部分もまた、例えば、断熱材１６によって、断熱されてもよい。加えて、筐体は、外側からも断熱されてもよい。主要吸収体、二次吸収体、および主要反射体は、熱勾配を減らすために、ほぼ同じ温度（±５℃もしくは±２℃もしくは±１℃）に加熱されてもよく、加熱することができる、またはその両方が可能である。二次反射体もまた加熱されてもよいが、同じまたは異なる温度、例えば、主要反射体、主要吸収体、および二次吸収体よりも低い温度に加熱されてもよい。例えば、それは、主要反射体、主要吸収体、および二次吸収体の温度より低い１０℃または２０℃の温度に加熱されてもよい。
【００５２】
図３ｂは、図３ａで示す較正標準の半分の断面と類似の概略図を示す。ただし、図３ｂの較正標準が、好ましくは、周辺温度で使用されるように設計される場合を除く。この場合、筐体は、断熱材１６、ならびに断熱材１５によって、吸収体から断熱される。しかしながら、図３ａに示される実施例よりもはるかに少ない断熱となる。図３ｂの実施形態は、図３ａに示される実施例のようなヒーターや熱制御電子装置を備えない。その代わり、吸収体の隣や吸収体上、またはその両方に温度センサを備える。例えば、図２ａおよび３ａに示される、例えば高温用較正標準として設計される実施形態が、周辺温度測定および較正のためにも使用可能であるが、一方で、図２ｂおよび３ｂに示されるヒーターのない実施形態では、加熱を必要とする周辺温度以外での較正のために使用することはできない。
【００５３】
以上で説明される実施形態は、重力ベクトルが、較正標準に対して、異なる位置において異なる方向を指す、実験室以外の条件で使用される時、例えば、異なる位置において使用されている時に、特に有用である。かかる場合、対流等の熱の影響は、異なる方向を指し、例えば、温度分布において不均質な影響を及ぼす。これは、例えば、全ての位置で異なる対流や熱勾配、またはその両方をもたらし、その結果、較正標準精度に影響を及ぼす可能性がある。この場合、前述のコンパクトな構造の較正標準が特に好ましい。温度や対流の影響は、より小さい体積、具体的には長さ、直径、直径に対する長さの比率の何れか、または全てがより小さいものに対して、制御されればよいからである。したがって、熱効果はより小さくなり得る。この種の較正標準が設計される領域では、本発明に従う較正標準は、合理的に安定していることが証明されている。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に従う較正標準の実施形態。
【図２】本発明の実施形態。
【図３】本発明の実施形態の部分。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、本文において、較正標準とも称される、サブミリ周波数帯域のための較正用黒体標準器に関する。較正標準は、例えば、サブミリ周波数帯域において動作する機器、具体的には、同周波数帯域用の干渉計、分光計、放射計、その他の検出器等に対する振幅スケールを較正するために使用されてもよい。
【０００２】
較正標準は、通常、完全黒体と見なし得る特性、即ち、高い吸収率および高い放射率を有するように構築される。較正標準をどのように設計するかの例は、例えば、較正標準を開示する、国際公開公報ＷＯ２０１０／０２０８１６およびＷＯ２０１０／０２００８１４の文献において見出すことができる。
【０００３】
ＷＯ２０１０／０２０８１４の文献では、電磁センサの較正で使用される較正標準が開示され、当該較正標準は、表面から突出する多数の突起要素を備え、突起要素がランダムに配設されることで、表面からのＢｒａｇｇ反射を抑制する。
【０００４】
ＷＯ２０１０／０２０８１６の文献では、放射計の較正で使用され得る較正標準が開示され、当該較正標準は、空洞を画定する熱伝導性材料の中空円盤を備え、円盤の片面の中心にアパーチャを伴う。
【０００５】
本発明は、実験室や実験室以外、またはその両方の条件下で使用される、合理的に良好に性能を果たす、サブミリ周波数帯域のための効率的かつ正確な較正標準の提供方法の問題に関する。較正標準は、例えば、重力の向きや大きさ（例えば、較正標準に対する）、およびその変動、気流撹乱等によって影響される場合がある。物体の放射率はその吸収率に比例し、較正標準およびその特性は主に、較正標準の吸収率に関して議論される。しかしながら、システムの吸収率をどのように増加させるかを説明することにより、放射率をどのように増加させるかも同時に説明することになる。
【０００６】
この問題は、請求項１に記載の較正標準、および請求項１５に記載の方法によって、解決される。
【０００７】
本発明は、主要吸収体と、二次吸収体とを備える、較正標準であって、主要吸収体は、空洞に含まれ、二次吸収体もまた、空洞に含まれ、かつそれが主要吸収体を備える空洞を囲繞するように配設される、較正標準を提供する。かかる幾何形状はまた、折り畳まれた幾何形状、または具体的には、折り畳まれた円錐の幾何形状であってもよい。
【０００８】
二次吸収体を伴う、主要吸収体を備える空洞を囲繞することによって、効率的に輻射を吸収することが可能であると同時に、例えば、必要最小サイズの輻射入口を保持しつつ、較正標準を非常にコンパクトに構築することができる。
【０００９】
同じ温度の二次吸収体で主要吸収体を囲繞することにより、主要吸収体の環境に対する熱的な隔離を向上させることができる。これにより、界分布がほとんどの機器に関して、中心でより高い密度を有し、主要吸収体によって多分に遮熱されるため、較正標準の精度を向上させることができる。
【００１０】
前述における囲繞することは、第２の空洞が、一旦、少なくとも１つの平面において、第１の吸収体の空洞周囲に延在することを意味してもよい。それは、通常、全ての可能な平面において、第１の吸収体の空洞を囲繞せず、したがって、具体的には、全ての方向において、第１の吸収体の空洞を囲繞しない場合であってもよい。
【００１１】
かかる較正標準は、２５ＧＨｚから１０２５ＧＨｚの間の周波数帯域にわたって動作することができ、同時に、０．９超、具体的には０．９９超や０．９９９超の放射率を呈し得る。コヒーレント反射減衰量は、−６０デシベルよりも良く、具体的には、例えば、周辺温度よりも大幅に高い温度で使用される較正標準に関して、−５０デシベルよりも良い。かかる反射減衰量は、−６０デシベルよりも良く、具体的には、主要吸収体を備える空洞や二次吸収体を備える空洞、またはその両方に関して、それらが別個の構築部分であると見なされる時、−５０デシベルよりも良い。また、放射率は、前述の空洞のうちの１つまたは両方に関して、０．９超、具体的には０．９９超や０．９９９超であり得る。
【００１２】
加えて、本発明に従う較正標準を構築するためのコンパクトな方法であって、二次吸収体が主要吸収体を囲繞し、較正標準の配設をよりコンパクトにする方法によって、より高い熱安定性がもたらされる。これは、外側から温度を一定に保てない任意の場所において較正が行われる場合、重要となり得る。それはまた、較正標準が輻射、他の外部、内部影響の何れか、または全てによって加熱される時にも重要である。この場合、温度勾配は、較正標準上で不均質な熱特性をもたらす場合があり、それにより、絶対較正精度を歪める可能性がある。これは、好ましくは、入力アパーチャにわたってほぼ均一（例えば、±５℃もしくは±２℃もしくは±１℃の最大温度差）または均一の温度を伴う、疑似的な完全黒体であるべき較正標準の特性に、好ましくない影響をもたらす場合がある。具体的には、対流のような現象または熱勾配が極めて重大となる場合、較正標準は使用不可能となる場合がある。それらの現象は、体積が小さい場合、具体的には較正標準の長さおよび直径が小さい場合、あまり影響がない場合もある。したがって、本発明は、第２の吸収体が第１の吸収体を囲繞しない、例えば、本発明の実施形態において、第１の吸収体を囲繞する部分が、第１の吸収体の延長として取設され、それを囲繞していない、同じまたは類似の構成要素を伴うシステムと比較して、より高い安定性をもたらすことができる。
【００１３】
本発明に従う較正標準は、輻射がそこで進入することができるように設計される、例えば、開口（入力アパーチャ）として設計される部分を備えてもよい。この部分は、本文において、輻射の開口・入口、輻射入口、入力アパーチャ等と称される。
【００１４】
二次吸収体が本発明に従う較正標準に配設される（含まれる）空洞は、主要反射体を備えてもよい。主要反射体は、例えば、空洞の壁に取設されるか、二次吸収体を備える空洞の壁の部分を形成する、またはその両方であってもよい。この主要反射体は、主要吸収体によって吸収されない輻射を二次吸収体に向かって反射するように配設されてもよく、それにより、吸収率を高めたり、開口サイズを増大させたり、あるいはその両方をもたらす。具体的には、第２の二次吸収体が第１の二次吸収体の鏡像であって、二次吸収体が２つの壁に存在するかのように輻射吸収が行われるように、主要反射体が配設されてもよい。
【００１５】
前述の較正標準はまた、二次反射体を備えてもよい。二次反射体は、主要吸収体、二次吸収体、主要反射体の何れか、または全てに向かって輻射を導くことができるように配設されてよく、または配設することができる。具体的には、二次反射体が、入射する輻射の方向や、較正標準が（ほぼ）対称的に配設される場合の較正標準の（ほぼ）対称軸、またはその両方に対して傾斜するように配設されてもよい。二次反射体は、具体的には、輻射入口と称される、輻射を進入させるように設計される較正標準の部分の外側や周囲／周辺の何れか、または全てにまで、あるいは、前記部分の外側や周囲／周辺の何れか、または全てから、延在して配設されてもよい。
【００１６】
主要反射体や二次反射体またはその両方は、好ましくは、非常に高い反射特性を有する材料でできているか、それを備える。それらは、例えば、サブミリ周波数帯域における反射に対して最適化されるいくつかの層を備えるアルミニウムや被覆材料またはその両方を備えるか、それでできていてもよい。
【００１７】
二次反射体の傾斜は、較正標準の幾何形状に調整されてもよく、このため、較正標準から反射される光を通じた減衰量を低減することができる。したがって、それは較正標準の吸収率を増加させることができる。
【００１８】
主要吸収体は、鋭角を形成し得る尖端部を備えてもよい。尖端部は、較正標準の輻射入口に反対に配設されてもよい。輻射が尖端部を伴う吸収体に入射している時、それが較正標準の端部に到達する前に、通常、浅い角度で、数回反射されてもよく、それにより、輻射吸収は増大する。主要吸収体表面は、尖端部に向かって真っ直ぐとなるように配設されてもよい。具体的には、それらは、真っ直ぐであり、かつ較正標準の輻射入口から尖端部に向かって輻射を導くように配設されてもよい。他の実施形態において、それらは、尖端部に真っ直ぐにつながらなくてもよいが、例えば、わずかなまたは大きい湾曲を伴う湾曲部を備えてもよい。尖端部の角度は、尖端部に組み込まれ得る、最も大きい開口角を伴う、円筒円錐（circular cylindrical cone）または直円錐（right circular cone）の開口角（アパーチャ）として画定されてもよく、それにより、その頂点が尖端部の端点に接触する、およびその表面が、円筒円錐の頂点が尖端部に接触する、尖端部の端点を通って、主要吸収体に沿った接線によって画定される表面の完全に内側にあり、円筒円錐の表面は、それらの接線に接触してもよい。さらに、較正標準は、（直円錐や円筒錐といった）円錐形状である主要吸収体を備えてもよく、随意で、二次吸収体は、円錐周囲に配設されているほぼ円筒形状である。本実施形態は、円錐形状（具体的には、円筒円錐の形状）が、入射する輻射の偏光に依存しない吸収特性をもたらすことができると同時に、輻射は浅い入射角で入射することができる利点を有することができる。加えて、主要吸収体の円錐形状は、頂点に向かって輻射を導くことができ、それにより、入射した輻射が、吸収前に較正標準から反射され量を減らし、吸収率を高められる。加えて、これは、二次吸収体のために使用され得る平滑なほぼ円筒層または被覆を作製することが、容易、または少なくとも他の形状を伴う表面を作製するよりも容易であるため、好都合であり得る。
【００１９】
円筒円錐（circular cylindrical cone）は、本文において、（その上に頂点が位置する）その軸が垂直に底面の中心を通る（底面の中心は、例えば、底面の２つの対照的な軸の交点として、または底面の重心として、定義されてもよい）、円錐であってもよい。この円筒円錐はまた、直円錐とも呼ばれる。それは、具体的には、直円錐であってもよく、円底面を伴う直錐を意味する。
【００２０】
円筒という表現が本文において使用される時は常に、それは、具体的には、直円筒（開放または閉鎖されていてもよい、円底面に垂直なその対称軸を伴う円筒）を指してもよい。
【００２１】
ほぼ円筒とは、その形状が、全てにおいて円筒であるが、製作の角度誤差が１０度未満、具体的には５度未満、１度未満であることを意味してもよい。角度は、較正標準を包囲する最も小さい円筒について、その完全な円筒の表面上に位置し得る直線とほぼ円筒（較正標準）との間で測定されてもよい。包囲することはまた、この場合、包囲する円筒と、共通点を有する較正標準との境界を備えてもよい。円筒の垂直表面は輻射入口に平行であり、かつ、円筒の対称軸は較正標準の（ほぼ）対称軸と共通または平行である、あるいは、その何れかであってもよい。本明細書における角度は、円筒の対称軸を含む平面上で測定され得る。ここでその平面は、円筒の表面に垂直であり、角度は円筒が較正標準の外側で交差する点で測定される。交点が存在しない場合、円筒表面は、交点が存在するまで、円筒の対称軸に垂直に移動されてもよく、次いで、交点の角度は、再度、移動された円筒の対称軸を含む平面上で測定されてもよく、この際その平面は、移動された円筒の円筒表面に垂直である。
【００２２】
前述において、主要反射体に沿ったほぼ直線は、主要吸収体が主要反射体と交差する点で、主要吸収体に沿ったほぼ直線と、鋭角をなし、その角度は直円錐や円筒円錐といった円錐の頂角とほぼ同じ大きさであってもよい。主要反射体および主要吸収体が直線を備える実施形態において、これらはまた、交差部に延在してもよく、例えば、主要吸収体および主要反射体が交差せず、かつ角度が円錐の頂角とほぼ同じ大きさである場合、これらはまた、交差部で形成されてもよい。
【００２３】
角度が、例えば、交差する２つの部分間で測定される際は常に、これは、２つの線の間の角度を測定することによって行われてもよい。ここで、第１の線は、角度がその頂点を有する点において第１の部分の表面に沿った接線に垂直であり、第２の線は、角度がその頂点を有する点において第２の部分の表面に沿った接線に垂直である。角度が測定される部分とは、例えば、主要吸収体、二次吸収体、主要反射体、二次反射体、筐体等の何れかであってもよい。例えば、そのように、または以下のように測定することができる２つ以上の角度を見出すことができる場合、通常、それらのうちの最小の角度が、測定されるべき角度として見なされる。加えて、あるいは代替的に、角度は、（２つの）表面に垂直な平面において測定されてもよく、各表面はその平面において表面に沿った（ほぼ）直線を備え、角度は、その頂点であって、必ずしも両方の表面上ではない点において交差する直線またはそれらの延長上で測定される。
【００２４】
重ねて、角度と共に使用される「ほぼ」とは、角度が、全てにおいて同じ大きさであるが、製作誤差が、１０未満、具体的には５度未満や１度未満であることを意味してもよい。
【００２５】
また、二次吸収体が、円錐周囲に配設されるほぼ円筒形状ではないことも可能である。例えば、二次吸収体は、前述の実施例において、主要反射体が配設された場所に配設されてもよく、逆もまた同様である。かかる実施形態において、主要反射体は、主要吸収体の空洞周囲にほぼ円筒に配設されてもよい。その部分間の角度は、二次吸収体および主要反射体が交換される、上で説明された実施形態と同様であってもよい。
【００２６】
（表面に沿った、表面の、またはその両方の）ほぼ直線は、測定された角度の頂点がある点において決定される表面に沿った接線を意味してもよい。接線は通常、角度が測定される平面内に位置するように決定される。それはまた、表面に沿った直線の延長上であってもよい。
【００２７】
前述の較正標準は、円錐が２度超かつ９０度未満、またはその何れかの頂角を有する、前述の主要吸収体を備えてもよい。具体的には、頂点は、１２度超、具体的には１８度超、２０度超と、具体的に４５度未満、３０度未満、２８度未満との何れか、または両方の角度を包囲してもよい。二次吸収体は、主要反射体と１度超かつ４５度未満、またはその何れかの角度をなしてもよい。具体的には、６度超、９度超、１０度超と、２２．５度未満、１５度未満、１４度未満との何れか、またはその両方の角度をなしてもよい。それらの鋭角は、入射する輻射と吸収体との間の浅い角度をもたらすことができ、それにより、吸収率を増加させたり、後方散乱（コヒーレント反射減衰量）を低減させたり、またはその両方ができる。この場合、入射輻射が主要吸収体を伴う空洞や二次吸収体を伴う空洞、またはその両方の空洞の中で、好ましくは７倍超反射されることを確実にするように、前述と同様の鋭角が選択されてもよい。入射輻射は、主要吸収体や二次吸収体、またはその両方によって、７倍超反射されてもよい。
【００２８】
較正標準における主要吸収体や二次吸収体、またはその両方は、輻射吸収材料で部分的にまたは完全に被覆されてもよい。材料は、吸収率を最適化するように調整されてもよく、較正標準の幾何形状、および較正標準がともに使用されるように設計される輻射の特性に調整されてもよい。加えて、輻射吸収材料は、吸収率が最適化されるように、較正標準の指定された動作パラメータに従って選択されてもよい。材料は、例えば、高温および周辺温度較正に対して設計される較正標準によって異なってもよい。
【００２９】
前述の較正標準は、主要および二次吸収体を包囲する筐体を備えてもよい。その筐体は、ほぼ円筒形状であってもよい。それはまた、吸収体の形状や、較正標準の使用の指定に依存して異なる他の形状、またはその両方であってもよい。ある用途に関しては、取設される、もしくはより大きいビルディングブロックに構築される、またはより大きい機構に含まれるのに適した形状であってもよい。吸収体はまた、筐体から熱的に隔離されてもよく、あるいは、筐体が外側上で熱的に隔離されてもよく、さらにその両方でもよい。具体的には、かかる筐体は、軽金属や非酸化性金属、またはその両方である金属でできていてもよく、またはそれを備えてもよい。具体的には、それは、好ましくは薄い、アロジン処理されたアルミニウムでできていてもよいか、またはそれを備えてもよい。筐体は、主要吸収体、二次吸収体、主要反射体、二次反射体、以前に言及された部分に取設される、動作温度を制御するためのセンサ、ヒーター、熱調整器（熱制御電子装置）の何れか、または全てから、熱的に隔離されてもよい。加えて、筐体は、具体的には、較正標準が高温較正標準としての使用のために設計される場合、外側から遮熱されてもよい。
【００３０】
かかる筐体が存在する場合、二次吸収体は、筐体の外境界にほぼ平行であってもよい。ほぼ平行とは、全てにおいて平行であるが、製作誤差が、平行から１０度未満、具体的には５度未満や１度未満の角度であることを意味してもよい。かかる実施形態において、二次吸収体は、主要反射体と鋭角を形成してもよい。具体的には、これは、主要吸収体の円錐形状の場合であってもよい。一部の実施形態において、主要吸収体は、主要反射体（または二次吸収体）と鋭角をなしてもよい。
【００３１】
一部の実施形態において、主要吸収体は、具体的には、主要吸収体の尖端部周囲の筐体の内側に配設されてもよい支持構造によって、少なくとも部分的に支持されてもよい。支持構造は、筐体や主要吸収体、またはその両方から熱的に隔離されてもよい。加えて、支持構造は、二次吸収体の空洞に対しても配設されてもよい。それらも、筐体や二次吸収体の空洞、またはその両方から熱的に隔離されてもよい。空洞の壁が、例えば、筐体の外側から得る支持が少なければ少ないほど、より多くの追加の支持構造が、例えば、較正標準の筐体において、有用となる。
【００３２】
較正標準は、較正標準を加熱するための加熱要素、較正標準の温度に関する情報を収集するための熱センサ、動作温度を制御するための電子調整器の何れか、または全てを備えてもよい。各部分、具体的には、主要吸収体、二次吸収体、および主要反射体であってもよい、各部分に１つ以上の温度センサが提供されてもよい。かかる較正標準は、周辺温度とは異なる温度で稼働するために使用されてもよい。具体的には、それらは、最大摂氏１１０度まで、具体的には最大摂氏１００度まで加熱されてもよく、それにより、較正標準が、高温較正標準として使用されることを可能にする。較正標準はまた、摂氏０度未満、または摂氏０度以上、具体的には摂氏１０度未満、摂氏２０度未満の温度の何れか、または全てを有するように冷却されてもよい。したがって、較正標準は、具体的には、最小摂氏０度および最大摂氏９０または１００度の温度領域で使用可能であってよい。冷却は、冷却することもできるヒーター、較正標準に含まれ得る追加の冷却器、例えば氷を用いた外部冷却の何れか、または全てによって行われてもよい。
【００３３】
前述のように全ての部分を備える、較正標準の外側寸法を意味する、較正標準のエンベロープは、６００ミリメートル（ｍｍ）未満の長さ、かつ６００ミリメートル未満の直径、またはその何れかを有してもよい。具体的には、それは、４００ミリメートル未満の長さ、かつ３００ミリメートル未満の直径、またはその何れかを有する場合があり、具体的には、長さ２９０ミリメートル以下、かつ直径２００ミリメートル以下、またはその何れかであってもよい。較正標準の直径は、輻射入口が面する較正標準の部分に沿って測定される（最大）直径か、較正標準の長さ対して垂直に測定される（最大）直径、またはその両方であってもよい。較正標準の長さは、（較正標準が（ほぼ）対称軸を有する場合の）較正標準の（ほぼ）対称軸に沿って測定されてもよい。
【００３４】
較正標準のエンベロープは、１００ｍｍ超で具体的には２００ｍｍ超の長さ、かつ５０ｍｍ超で具体的には１００ｍｍ超の直径、またはその何れかを有してもよい。直径はまた、較正標準の入力アパーチャの大きさを決定するか、または与えてもよい。より大きい直径は、入力アパーチャのより大きいサイズを示し得る。
【００３５】
較正標準エンベロープの直径に対する較正標準の長さの比率は、３未満、具体的には２未満や１．５未満であってもよい。較正標準の直径は、入力アパーチャや入力アパーチャの直径、またはその両方に等しくてもよい。したがって、比較的大きい入力アパーチャを有することは、較正標準の比較的大きい直径に対応し得る。この比率は、較正標準は、例えば、対流の影響や温度勾配、またはその両方を考慮する時に有利である。例えば、所与の入力アパーチャサイズに関してコンパクトであることを説明することができる。指定された周波数帯域において、例えば、特定のサイズの入力アパーチャで輻射を吸収する必要もあり得る。このため、ある特定の入力アパーチャサイズが必要で、較正標準のコンパクトな形状が有用となり得る。
【００３６】
主要吸収体および二次吸収体の空洞の部分が相互に最も近い領域またはその領域の近傍において、１つ以上の空洞壁、またはそれらの２つの部分のうちの１つ以上によって成される部分の延在部は、鋭利な縁部をもたらしてもよい。したがって、領域は、好ましくは反射材料または吸収材料でできている、鋭利な縁部を備えてもよい。これは、それが、その領域において散乱および／もしくは吸収される輻射の量を低減する、ならびに／または後方散乱を低減することができるため、吸収を増加させることができる。
【００３７】
例えば、高温較正標準として使用されてもよい較正標準において、鋭利な縁部は、反射材料でできていてもよい。例えば、主に周辺温度において使用されることが意図される、いくつかの較正標準に関して、鋭利な縁部は、吸収材料でできていてもよい。かかる鋭利な縁部によってさらに、前記縁部から放出される熱エネルギーの量を減少させ、平滑な勾配を与え、対流も減らせる、という何れか、または全てがもたらされる。
【００３８】
上述の較正標準は、任意のタイプに対して、１０ｋｇ以下、具体的には６ｋｇ未満の質量であってよく、高温用では、５．７ｋｇ以下、具体的には５．６ｋｇ以下の質量であってもよい。
【００３９】
上述の較正標準は、サブミリ周波数帯域に含まれる（複数を含む）周波数で稼働する、分光計、干渉計、放射計、または他の検出器のための振幅スケールを較正するように設計され、使用されてもよい。随意で、かかる較正標準を使用する方法は、周辺温度より高い温度に較正標準を加熱するステップや低い温度に冷却するステップ、またはその両方を含んでもよい。
【００４０】
いくつかの好ましい実施形態は、図面を参照して説明される。図面は以下の通りである。
図１：本発明に従う較正標準の実施形態。
図２：本発明の実施形態。
図３：本発明の実施形態の部分。
【００４１】
図１ａは、本発明に従う較正標準の概略図を示す。較正標準１は、筐体９に含まれる。この特定の実施形態において、それは、主要吸収体７および二次吸収体６、ならびに主要反射体５を備える。主要吸収体７は、本実施形態において、円底面（直円錐の形状を伴う空洞）を伴う円筒円錐形状の空洞２に含まれる。二次吸収体は、空洞３に含まれる。二次反射体４は、それらが、この特定の場合において、吸収体に向かって輻射を反射することができるように、配設される。較正標準のエンベロープは、好ましくは６００ミリメートル未満である長さｄ３を有し、具体的には、それは、約２９０ミリメートルであってもよい。エンベロープの直径ｄ２は、好ましくは６００ミリメートル未満であり、具体的には、それは、約２００ミリメートルであってもよい。主要吸収体の直径ｄ１は、好ましくは３００ミリメートル未満、具体的には１５０ミリメートル未満、および具体的には約１００ミリメートルであってもよい。
【００４２】
図１ｂは、外側からの較正標準の概略図を示す。較正標準は、筐体９内にあり、外側から見える二次反射体４、ならびに主要反射体５および主要吸収体７が相互に最も近い領域において、好ましくは鋭利な縁部１０を備える。具体的には、鋭利な縁部１０は、図面に示されるように、主要吸収体や主要反射体、またはその両方が途切れる、あるいは既に途切れた領域内にあってもよい。
【００４３】
図２ａは、好ましくは、ヒーターと組み合わせて、高温較正標準として使用される、本発明に従う較正標準の特定の実施形態を示す。本発明に従う較正標準は、主要吸収体７、二次吸収体６、主要反射体５、および二次反射体４を備える、例えば、好ましくは薄い、アロジン処理されたアルミニウムでできていてもよい、筐体９を備える。主要吸収体７は、この特定の実施形態において、主要円筒円錐空洞２において、円筒円錐構造に配設され、二次吸収体は、輻射のための入口の直径を通る、および主要吸収体の頂点を通る、較正標準の断面が考慮される時、ここで示されるように、一部の実施形態において、三角形の断面領域を有してもよい、空洞３に配設される。
【００４４】
本実施形態において、二次吸収体は、具体的にはほぼ円筒構造を有する、筐体の壁にほぼ平行に配設される。主要吸収体は、支持構造１２によって支持される。
【００４５】
他の実施形態において、二次吸収体は、非円筒構造を有する筐体の壁にほぼ平行、または円筒もしくは非円筒であってもよい筐体の壁に非平行であってもよい。支持構造１２は、この特定の実施形態において、主要吸収体を備える空洞の円筒円錐の頂点周囲に配設される。他の実施形態において、主要吸収体は、円筒円錐の形状にはない空洞に含まれてもよい。
【００４６】
円筒円錐形状の頂点は、本実施形態において、鋭角である。この角度は、円錐の頂点の角度に対する、上で説明される領域内にあってもよく、具体的には、円筒円錐角度は、約２４度であってもよい。
【００４７】
図２ａに示される、特定の円筒の実施形態において、主要吸収体７および主要反射体５が交差する、または主要吸収体７および主要反射体５によって成される、あるいはその両方による２つの直線の延長上が、表面に垂直かつ２つの線を含む平面において交差し、主要吸収体７と主要反射体５との間の角をなす。この角度は、好ましくは、円筒円錐の頂点において、主要吸収体によって含まれるものとほぼ同じ角度である。主要反射体と二次吸収体との間の角度は、この特定の実施形態において、円筒円錐の頂点によって包囲される角度の約半分であってもよい。
【００４８】
図２ａの実施形態において、主要反射体５は、反射体部分１１に延長され、これは、主要反射体部分５と鋭角を形成してもよい。２つの部分間の角度は、それらの交点で２つの直線によって形成される角度であってもよく、一方の線は、その部分のうちの１つによって成される線の延長上にあるか、またはその部分のうちの１つによる線の延長上であり、第２の線は、他方の部分によって成される線の延長上にあるか、または他方の部分によって成される線の延長上である。２つの部分間の角度はまた、２つのほぼ直線間の角度であってもよく、一方のほぼ直線が第１の部分の表面に沿い、第２のほぼ直線が第２の部分の表面に沿い、両方のほぼ直線が、２つの部分の交点を起点とする。反射体部分１１は、輻射を主要吸収体７に向かって導くことができるように、配設される。主要反射体５と主要吸収体７との間の領域は、鋭利な縁部領域１０を備えてもよい。この鋭利な縁部領域は、この特定の実施形態において、主要反射体の２つの部分５および１１の交差部によって形成される。この鋭利な縁部は、較正標準から輻射の後方散乱を回避でき、また、熱安定性を高めることができる。円錐が延伸される例示的な較正標準であって、図示される較正標準の場合、円錐が２倍の長さになることを意味する、延伸される円錐よりも、折り畳まれた円錐では、対流が重大ではない場合があるため、図示される較正標準の折り畳まれた円錐構造において熱安定性が高まる。加えて、より短い（折り畳まれた）円錐において、較正標準全体にわたる熱勾配は、より小さくなり得る。吸収体、空洞、エンベロープの何れか、または全ての内側の反射体の貫入は（もまた）、対流を抑え、気流による吸収体における熱勾配を低減する、あるいはその両方をもたらす。
【００４９】
図２ｂは、主要吸収体７と主要反射体５との間の領域の鋭利な縁部１０が反射材料ではなく吸収体７の吸収体材料でできていることを除き、図２ａの実施形態と類似の実施形態を示す。かかる較正標準は、例えば、全く加熱せずに、周辺温度で使用されてもよい。
【００５０】
本文において説明される、具体的には、例えば、図２ａおよび２ｂにおいて示される較正標準はまた、較正標準を使用するために必要な電力消費を最適化するために使用されてもよい。よりコンパクトな較正標準は、通常、加熱することが容易である。加えて、全ての内側部分（吸収体、反射体等）は、加熱のための電力消費を減らすように、筐体から熱的に隔離されてもよい。ヒーターは、例えば、ヒーターフォイルからできていてもよい。加えて、よりコンパクトな較正標準はまた、対流による影響を少なくすることができる。または、較正標準が、例えば、非実験室条件下で使用される時に存在する場合、外部から引き起こされた気流による影響を少なくすることもできる。あるいはこの両方の影響を軽減できる
【００５１】
図３ａは、加熱された較正標準として使用され得る較正標準の半分に関する断面の概略図を示す。反射体および吸収体において、センサが取設される。各吸収体および反射体において、熱温度制御電子装置によって使用される、温度センサ１３や（追加の）温度センサ１４、またはその両方が取設または採用（またはその両方が）されてもよい。加えて、較正標準はまた、例えば、フォイルヒーターなどのヒーター１７を備えてもよい。吸収体は断熱材１６により、反射体と筐体のような周辺のビルディングブロックから熱的に隔離される。加えて、筐体は、断熱材１５によって断熱される。筐体の内側の部分もまた、断熱されてもよく、例えば、反射体は、主要吸収体の部分から断熱材１８によって断熱されてもよく、ヒーターおよび吸収体等が筐体等に固設される部分もまた、例えば、断熱材１６によって、断熱されてもよい。加えて、筐体は、外側からも断熱されてもよい。主要吸収体、二次吸収体、および主要反射体は、熱勾配を減らすために、ほぼ同じ温度（±５℃もしくは±２℃もしくは±１℃）に加熱されてもよく、加熱することができる、またはその両方が可能である。二次反射体もまた加熱されてもよいが、同じまたは異なる温度、例えば、主要反射体、主要吸収体、および二次吸収体よりも低い温度に加熱されてもよい。例えば、それは、主要反射体、主要吸収体、および二次吸収体の温度より低い１０℃または２０℃の温度に加熱されてもよい。
【００５２】
図３ｂは、図３ａで示す較正標準の半分の断面と類似の概略図を示す。ただし、図３ｂの較正標準が、好ましくは、周辺温度で使用されるように設計される場合を除く。この場合、筐体は、断熱材１６、ならびに断熱材１５によって、吸収体から断熱される。しかしながら、図３ａに示される実施例よりもはるかに少ない断熱となる。図３ｂの実施形態は、図３ａに示される実施例のようなヒーターや熱制御電子装置を備えない。その代わり、吸収体の隣や吸収体上、またはその両方に温度センサを備える。例えば、図２ａおよび３ａに示される、例えば高温用較正標準として設計される実施形態が、周辺温度測定および較正のためにも使用可能であるが、一方で、図２ｂおよび３ｂに示されるヒーターのない実施形態では、加熱を必要とする周辺温度以外での較正のために使用することはできない。
【００５３】
以上で説明される実施形態は、重力ベクトルが、較正標準に対して、異なる位置において異なる方向を指す、実験室以外の条件で使用される時、例えば、異なる位置において使用されている時に、特に有用である。かかる場合、対流等の熱の影響は、異なる方向を指し、例えば、温度分布において不均質な影響を及ぼす。これは、例えば、全ての位置で異なる対流や熱勾配、またはその両方をもたらし、その結果、較正標準精度に影響を及ぼす可能性がある。この場合、前述のコンパクトな構造の較正標準が特に好ましい。温度や対流の影響は、より小さい体積、具体的には長さ、直径、直径に対する長さの比率の何れか、または全てがより小さいものに対して、制御されればよいからである。したがって、熱効果はより小さくなり得る。この種の較正標準が設計される領域では、本発明に従う較正標準は、合理的に安定していることが証明されている。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明に従う較正標準の実施形態。
【図２】本発明の実施形態。
【図３】本発明の実施形態の部分。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主要吸収体と、二次吸収体とを備える、較正標準であって、前記主要吸収体は、空洞に含まれ、前記二次吸収体が、空洞に含まれ、かつ前記二次吸収体が、前記主要吸収体を備える前記空洞を囲繞するように配設されることを特徴とする、較正標準。
【請求項２】
前記二次吸収体が配設される前記空洞は、それが前記主要および／または二次吸収体に向かって輻射を導くことができるように、配設されてもよいか、または配設することができる、主要反射体を備える、請求項１に記載の較正標準。
【請求項３】
前記較正標準は、前記主要吸収体および前記二次吸収体のうちの少なくとも一方に向かって輻射を導くことができるように、配設されてもよいか、または配設することができる、二次反射体を備える、請求項１から２のうちのいずれかに記載の較正標準。
【請求項４】
前記主要吸収体は、随意で鋭角を包囲する、尖端部を備える、請求項１から３のうちのいずれかに記載の較正標準。
【請求項５】
前記主要吸収体は、直円錐等の円錐形状であり、随意で、前記二次吸収体は、前記円錐の周囲に配設されているほぼ円筒の形状である、請求項１から４のうちのいずれかに記載の較正標準。
【請求項６】
前記円錐は、２°超および／または９０°未満の頂角を有する、および／または前記二次吸収体は、前記主要反射体で、１°超および／または４５°未満の角度を包囲する、請求項５に記載の較正標準。
【請求項７】
前記較正標準における前記主要吸収体および前記二次吸収体のうちの少なくとも一方は、輻射吸収材料で部分的または完全に被覆される、請求項１から６のうちのいずれかに記載の較正標準。
【請求項８】
前記較正標準は、筐体であって、前記主要および二次吸収体を備える前記空洞を包囲する、筐体を備え、前記筐体は、随意で、円筒形状である、請求項１から７のうちのいずれかに記載の較正標準。
【請求項９】
前記二次吸収体は、前記筐体の境界とほぼ平行であり、随意で、前記二次吸収体を備える前記空洞の１つ以上の境界またはその延在部は、前記第１の吸収体で、鋭角を包囲する、請求項１から８のうちのいずれかに記載の較正標準。
【請求項１０】
前記主要吸収体は、支持構造によって、少なくとも部分的に支持される、請求項１から９のうちのいずれかに記載の較正標準。
【請求項１１】
前記較正標準は、前記較正標準を加熱するための加熱要素を備え、かつ／または、熱センサおよび／または熱コントローラを備える、請求項１から１０のうちのいずれかに記載の較正標準。
【請求項１２】
前記較正標準エンベロープは、６００ｍｍ未満の長さおよび／または６００ｍｍ未満の直径を有する、および／または、前記較正標準は、１００ｍｍ超の長さおよび／または５０ｍｍ超の直径を有する、請求項１から１１のうちのいずれかに記載の較正標準。
【請求項１３】
前記較正標準エンベロープの前記直径に対する、前記較正標準エンベロープの前記長さの比率は、３または１．５未満である、請求項１から１２のうちのいずれかに記載の較正標準。
【請求項１４】
前記主要吸収体および前記二次吸収体の前記空洞の一部分が相互に最も近い領域中または前記領域の近傍において、好ましくは反射材料または吸収材料でできている鋭利な縁部が含まれる、請求項１から１３のうちのいずれかに記載の較正標準。
【請求項１５】
サブミリ周波数帯域内の一または複数の周波数で稼働する、分光計、干渉計、放射計、他の検出器のための振幅スケールを較正するように、請求項１から１４のうちのいずれかに記載の較正標準を使用する方法であって、随意で、前記較正標準を、周辺温度を上回る温度に加熱するステップを含む、および／または随意で、前記較正標準を、周辺温度を下回る温度に冷却するステップを含む、方法。
【請求項１】
主要吸収体と、二次吸収体とを備える、較正標準であって、前記主要吸収体は、空洞に含まれ、前記二次吸収体が、空洞に含まれ、かつ前記二次吸収体が、前記主要吸収体を備える前記空洞を囲繞するように配設されることを特徴とする、較正標準。
【請求項２】
前記二次吸収体が配設される前記空洞は、それが前記主要および／または二次吸収体に向かって輻射を導くことができるように、配設されてもよいか、または配設することができる、主要反射体を備える、請求項１に記載の較正標準。
【請求項３】
前記較正標準は、前記主要吸収体および前記二次吸収体のうちの少なくとも一方に向かって輻射を導くことができるように、配設されてもよいか、または配設することができる、二次反射体を備える、請求項１から２のうちのいずれかに記載の較正標準。
【請求項４】
前記主要吸収体は、随意で鋭角を包囲する、尖端部を備える、請求項１から３のうちのいずれかに記載の較正標準。
【請求項５】
前記主要吸収体は、直円錐等の円錐形状であり、随意で、前記二次吸収体は、前記円錐の周囲に配設されているほぼ円筒の形状である、請求項１から４のうちのいずれかに記載の較正標準。
【請求項６】
前記円錐は、２°超および／または９０°未満の頂角を有する、および／または前記二次吸収体は、前記主要反射体で、１°超および／または４５°未満の角度を包囲する、請求項５に記載の較正標準。
【請求項７】
前記較正標準における前記主要吸収体および前記二次吸収体のうちの少なくとも一方は、輻射吸収材料で部分的または完全に被覆される、請求項１から６のうちのいずれかに記載の較正標準。
【請求項８】
前記較正標準は、筐体であって、前記主要および二次吸収体を備える前記空洞を包囲する、筐体を備え、前記筐体は、随意で、円筒形状である、請求項１から７のうちのいずれかに記載の較正標準。
【請求項９】
前記二次吸収体は、前記筐体の境界とほぼ平行であり、随意で、前記二次吸収体を備える前記空洞の１つ以上の境界またはその延在部は、前記第１の吸収体で、鋭角を包囲する、請求項１から８のうちのいずれかに記載の較正標準。
【請求項１０】
前記主要吸収体は、支持構造によって、少なくとも部分的に支持される、請求項１から９のうちのいずれかに記載の較正標準。
【請求項１１】
前記較正標準は、前記較正標準を加熱するための加熱要素を備え、かつ／または、熱センサおよび／または熱コントローラを備える、請求項１から１０のうちのいずれかに記載の較正標準。
【請求項１２】
前記較正標準エンベロープは、６００ｍｍ未満の長さおよび／または６００ｍｍ未満の直径を有する、および／または、前記較正標準は、１００ｍｍ超の長さおよび／または５０ｍｍ超の直径を有する、請求項１から１１のうちのいずれかに記載の較正標準。
【請求項１３】
前記較正標準エンベロープの前記直径に対する、前記較正標準エンベロープの前記長さの比率は、３または１．５未満である、請求項１から１２のうちのいずれかに記載の較正標準。
【請求項１４】
前記主要吸収体および前記二次吸収体の前記空洞の一部分が相互に最も近い領域中または前記領域の近傍において、好ましくは反射材料または吸収材料でできている鋭利な縁部が含まれる、請求項１から１３のうちのいずれかに記載の較正標準。
【請求項１５】
サブミリ周波数帯域内の一または複数の周波数で稼働する、分光計、干渉計、放射計、他の検出器のための振幅スケールを較正するように、請求項１から１４のうちのいずれかに記載の較正標準を使用する方法であって、随意で、前記較正標準を、周辺温度を上回る温度に加熱するステップを含む、および／または随意で、前記較正標準を、周辺温度を下回る温度に冷却するステップを含む、方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−６８６１１（Ｐ２０１３−６８６１１Ａ）
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１２−１８９７２３（Ｐ２０１２−１８９７２３）
【出願日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【出願人】（５１０１９４０７９）
【氏名又は名称原語表記】Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｏｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ａｓｔｒｏｎｏｍｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎ ｔｈｅ Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｅ
【住所又は居所原語表記】Ｋａｒｌ−Ｓｃｈｗａｒｚｓｃｈｉｌｄ−Ｓｔｒａｓｓｅ ２ ８５７４８ Ｇａｒｃｈｉｎｇ ｂｅｉ Ｍｕｎｃｈｅｎ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１８日（２０１３．４．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１８９７２３（Ｐ２０１２−１８９７２３）
【出願日】平成２４年８月３０日（２０１２．８．３０）
【出願人】（５１０１９４０７９）
【氏名又は名称原語表記】Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｏｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ａｓｔｒｏｎｏｍｉｃａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎ ｔｈｅ Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｈｅｍｉｓｐｈｅｒｅ
【住所又は居所原語表記】Ｋａｒｌ−Ｓｃｈｗａｒｚｓｃｈｉｌｄ−Ｓｔｒａｓｓｅ ２ ８５７４８ Ｇａｒｃｈｉｎｇ ｂｅｉ Ｍｕｎｃｈｅｎ
【Ｆターム（参考）】
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