テラヘルツ波分光計測装置
【課題】テラヘルツ波発生素子及びテラヘルツ波検出素子が一体に設けられた内部全反射プリズムにおいて、被測定物の加熱・冷却に伴う影響を抑制できるテラヘルツ波分光計測装置を提供する。
【解決手段】本発明に係るテラヘルツ波分光計測装置では、内部全反射プリズム３１は、全反射面３１ｃを含む第１のプリズム部分３１ｆと、テラヘルツ波発生素子３２及びテラヘルツ波検出素子３３が一体に固定される本体部分３１ｇと、を有し、第１のプリズム部分３１ｆと本体部分３１ｇとの嵌合部分に断熱材３１ｈが介在している。これにより、被測定物３４を加熱・冷却する際の温度変化が、第１のプリズム部分３１ｆから本体部分３１ｇに伝わり難くなっている。従って、テラヘルツ波発生素子３２及びテラヘルツ波検出素子３３に温度変化が過剰に伝わることを防止できる。
【解決手段】本発明に係るテラヘルツ波分光計測装置では、内部全反射プリズム３１は、全反射面３１ｃを含む第１のプリズム部分３１ｆと、テラヘルツ波発生素子３２及びテラヘルツ波検出素子３３が一体に固定される本体部分３１ｇと、を有し、第１のプリズム部分３１ｆと本体部分３１ｇとの嵌合部分に断熱材３１ｈが介在している。これにより、被測定物３４を加熱・冷却する際の温度変化が、第１のプリズム部分３１ｆから本体部分３１ｇに伝わり難くなっている。従って、テラヘルツ波発生素子３２及びテラヘルツ波検出素子３３に温度変化が過剰に伝わることを防止できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テラヘルツ波を用いた分光計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、テラヘルツ波を用いた分光計測装置に関する技術として、例えば特許文献１に記載の全反射分光計測装置がある。この全反射分光計測装置では、内部全反射プリズムの入射面にテラヘルツ波発生素子が一体に設けられ、内部全反射プリズムの出射面にテラヘルツ波検出素子が一体に設けられている。このような内部全反射プリズムとテラヘルツ波発生素子とテラヘルツ波検出素子とを一体化した一体型プリズムを用いる場合、全反射分光計測装置を小型化しつつ、高い効率でテラヘルツ波を検出できるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２４４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、テラヘルツ波を用いた分光計測装置の被測定物には、計測中の加熱・冷却を必要とするものがある。特許文献１に記載の全反射分光計測装置では、一体型プリズムが用いられているため、被測定物を加熱・冷却する際の温度変化が、内部全反射プリズムを経てテラヘルツ波発生素子及びテラヘルツ波検出素子に伝わり易い。テラヘルツ波発生素子及びテラヘルツ波検出素子に温度変化が過剰に伝わると、テラヘルツ波発生素子及びテラヘルツ波検出素子の動作不良や剥離等が生じるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、テラヘルツ波発生素子及びテラヘルツ波検出素子が一体に設けられた内部全反射プリズムにおいて、被測定物の加熱・冷却に伴う影響を抑制できるテラヘルツ波分光計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題解決のため、本発明に係るテラヘルツ波分光計測装置は、レーザ光を出射する光源と、光源から出射されたレーザ光をポンプ光とプローブ光とに分岐する分岐部と、分岐部で分岐したポンプ光の入射によってテラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生素子と、テラヘルツ波の入射面・出射面及び被測定物の配置部を有し、入射面から入射したテラヘルツ波を内部で伝播させ、配置部で反射又は透過させて出射面から出射させる内部全反射プリズムと、内部全反射プリズムから出射したテラヘルツ波と、プローブ光とが入射し、テラヘルツ波とプローブ光との間の相関を検出するテラヘルツ波検出素子と、を備え、内部全反射プリズムは、配置部を含む第１のプリズム部分と、テラヘルツ波発生素子が一体に固定される入射面及びテラヘルツ波検出素子が一体に固定される出射面と、第１のプリズム部分が嵌合する凹部とを含む本体部分と、を有し、第１のプリズム部分と本体部分との嵌合部分に断熱材が介在していることを特徴とする。
【０００７】
このテラヘルツ波分光計測装置では、第１のプリズム部分と本体部分との嵌合部分に断熱材が介在している。このため、被測定物を加熱・冷却する際の温度変化が、第１のプリズム部分から本体部分に伝わり難くなっている。従って、テラヘルツ波発生素子及びテラヘルツ波検出素子に温度変化が過剰に伝わることを防止でき、テラヘルツ波発生素子及びテラヘルツ波検出素子の動作不良や剥離等の影響を抑制できる。
【０００８】
ここで、第１のプリズム部分と本体部分との嵌合部分にマッチングオイルが更に介在していることが好ましい。この場合、上記嵌合部分の界面において、テラヘルツ波の多重反射を抑制できる。
【０００９】
また、第１のプリズム部分と本体部分との嵌合部分において、テラヘルツ波が通る光路部分に本体部分と略同等の屈折率を有すると共に第１のプリズム部分を支持する第２のプリズム部分が介在しており、テラヘルツ波が通らない非光路部分に断熱材が介在していることが好ましい。この場合、非光路部分では、断熱材によって第１のプリズム部分から本体部分への熱伝導を抑制でき、光路部分では、第２のプリズム部分によってテラヘルツ波の透過率を十分に確保できる。
【００１０】
また、断熱材は空気であることが好ましい。この場合、空気を断熱材として利用することで、内部全反射プリズムの構成を簡素化できる。
【００１１】
また、非光路部分に第１のプリズム部分を支持する第３のプリズム部分が更に介在していることが好ましい。この場合、第１のプリズム部分が更にしっかりと支持される。
【００１２】
また、第１のプリズム部分と本体部分との嵌合部分において、テラヘルツ波が通る光路部分に空気が介在しており、テラヘルツ波が通らない非光路部分に断熱性を有すると共に第１のプリズム部分を支持する断熱材が介在していることが好ましい。この場合、非光路部分では、断熱材によって第１のプリズム部分から本体部分への熱伝導を抑制でき、光路部分では、空気によって断熱性とテラヘルツ波の透過率の向上とを両立できる。
【００１３】
また、第１のプリズム部分には、温度を調整する温度調整手段が接続されていることが好ましい。この場合、温度調整手段により第１のプリズム部分の温度を調整することで、被測定物の温度を効率よく調整できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るテラヘルツ波分光計測装置によれば、テラヘルツ波発生素子及びテラヘルツ波検出素子が一体に設けられた内部全反射プリズムにおいて、被測定物の加熱・冷却に伴う影響を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るテラヘルツ波分光計測装置の一実施形態を示す図である。
【図２】内部全反射プリズムの断面図である。
【図３】被測定物に関する光学定数を計測する手順を示すフローチャートである。
【図４】内部全反射プリズムの変形例を示す図である。
【図５】内部全反射プリズムの別の変形例を示す図である。
【図６】内部全反射プリズムの更に別の変形例を示す断面図である。
【図７】内部全反射プリズムの更に別の変形例を示す断面図である。
【図８】内部全反射プリズムの更に別の変形例を示す断面図である。
【図９】内部全反射プリズムの更に別の変形例を示す断面図である。
【図１０】内部全反射プリズムの更に別の変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明に係るテラヘルツ波分光計測装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係るテラヘルツ波分光計測装置の一実施形態を示す図である。同図に示すように、テラヘルツ波分光計測装置１は、レーザ光を出射するレーザ光源２と、テラヘルツ波発生素子３２・内部全反射プリズム３１・テラヘルツ波検出素子３３が一体となった一体型プリズム３と、テラヘルツ波を検出する検出部４とを備えた全反射分光計測装置である。また、テラヘルツ波分光計測装置１は、上記構成要素の動作を制御する制御部５と、検出部４からの出力に基づいてデータ解析を行うデータ解析部６と、データ解析部６における処理結果を表示する表示部７とを備えている。
【００１８】
レーザ光源２は、フェムト秒パルスレーザを発生させる光源である。レーザ光源２からは、例えば平均パワー１２０ｍＷ、繰り返しレート７７ＭＨｚのフェムト秒パルスレーザが出力される。レーザ光源２から出射したフェムト秒パルスレーザは、ミラー１１，１２を経て、ビームスプリッター１３によってポンプ光４８とプローブ光４９とに二分される（図２参照）。プローブ光４９が伝播するプローブ光用光路Ｃ１には、ミラー１４，１５及びレンズ１６が設けられており、プローブ光４９は、レンズ１６で集光されて後述のテラヘルツ波検出素子３３に入射する。
【００１９】
一方、ポンプ光４８が伝播するポンプ光用光路Ｃ２には、遅延部２１と、変調器２２とが設けられている。遅延部２１は、一対のミラー２３，２４と、可動ステージ２６上に設置された反射プリズム２５によって構成され、反射プリズム２５の位置を一対のミラー２３，２４に対して前後させることで、ポンプ光４８の遅延調節が可能となっている。また、変調器２２は、例えば光チョッパによってポンプ光４８の透過と遮断を切り替える部分である。変調器２２は、制御部５からの信号に基づいて、例えば１ｋＨｚでポンプ光４８の透過と遮断の変調を行う。
【００２０】
ポンプ光用光路Ｃ２を伝播したポンプ光４８は、ミラー２８を経てレンズ２７で集光され、一体型プリズム３に入射する。一体型プリズム３を構成する内部全反射プリズム３１は、例えばＳｉやＭｇＯ等によって形成されている。図２に示すように、内部全反射プリズム３１の入射面３１ａ側にはテラヘルツ波発生素子３２が一体に固定され、出射面３１ｂ側にはテラヘルツ波検出素子３３が一体に固定されている。内部全反射プリズム３１は、上部に平坦な全反射面３１ｃを有し、入射面３１ａから入射したテラヘルツ波を内部で伝播させ、全反射面３１ｃで全反射させ、出射面３１ｂから出射させる。全反射面３１ｃには、屈折率、誘電率、吸収係数といった各種の光学定数を計測する対象となる被測定物３４が配置される。即ち、本実施形態では、全反射面３１ｃが被測定物３４の配置部をなしている。また、本実施形態では、被測定物３４には、例えば医薬品等、計測中の加熱・冷却を必要とするものが想定される。
【００２１】
入射面３１ａと全反射面３１ｃとの間には、テラヘルツ波発生素子３２で発生したテラヘルツ波Ｔを全反射面３１ｃに向けて平行光化する第１光学面３１ｄが設けられている。更に、全反射面３１ｃと出射面３１ｂとの間には、全反射面３１ｃで全反射したテラヘルツ波Ｔを出射面３１ｂに向けて集光する第２光学面３１ｅが設けられている。これらの第１光学面３１ｄ及び第２光学面３１ｅは、内部全反射プリズム３１の底面を所定の形状に曲面加工することによって形成されている。
【００２２】
テラヘルツ波発生素子３２としては、例えばＺｎＴｅなどの非線形光学結晶、ＧａＡｓを用いた光スイッチなどのアンテナ素子、ＩｎＡｓなどの半導体、超伝導体などを用いることができる。これらの素子から発生するテラヘルツ波のパルスは、一般的には数ピコ秒程度である。テラヘルツ波発生素子３２として非線形光学結晶を用いた場合、テラヘルツ波発生素子３２にポンプ光４８が入射すると、非線形光学効果によってテラヘルツ波Ｔに変換される。発生したテラヘルツ波Ｔは、内部全反射プリズム３１の全反射面３１ｃで全反射し、テラヘルツ波検出素子３３に入射する。
【００２３】
テラヘルツ波検出素子３３としては、例えばＺｎＴｅなどの電気光学結晶、ＧａＡｓを用いた光スイッチなどのアンテナ素子を用いることができる。テラヘルツ波検出素子３３として、電気光学結晶を用いた場合、テラヘルツ波検出素子３３にテラヘルツ波Ｔとプローブ光４９とが同時に入射すると、プローブ光４９がポッケルス効果によって複屈折を受ける。プローブ光４９の複屈折量は、テラヘルツ波Ｔの電場強度に比例する。従って、プローブ光４９の複屈折量を検出することで、テラヘルツ波Ｔを検出できる。
【００２４】
テラヘルツ波発生素子３２及びテラヘルツ波検出素子３３の固定には、例えば熱硬化型の接着剤が用いられる。このとき用いられる接着剤は、テラヘルツ波Ｔの波長において透明なものであって、テラヘルツ波発生素子３２及びテラヘルツ波検出素子３３それぞれの屈折率と内部全反射プリズム３１の屈折率との間の屈折率、又はいずれかと同等の屈折率を有していることが好ましい。
【００２５】
また、接着剤のほか、テラヘルツ波Ｔの波長において透明なワックスを溶融・凝固させて固定する方法や、テラヘルツ波発生素子３２及びテラヘルツ波検出素子３３を入射面３１ａ及び出射面３１ｂにそれぞれ直接接触させた状態で、テラヘルツ波発生素子３２及びテラヘルツ波検出素子３３の縁部を接着剤で固めるようにしてもよい。
【００２６】
テラヘルツ波Ｔを検出する検出部４は、テラヘルツ波検出素子３３が電気光学結晶の場合、図１に示すように、例えばλ／４波長板４１と、偏光素子４２と、一対のフォトダイオード４３，４３と、差動増幅器４４と、ロックイン増幅器４７とによって構成されている。テラヘルツ波検出素子３３で反射したプローブ光４９は、ミラー４５によって検出部４側に導かれ、レンズ４６で集光されてλ／４波長板４１を経由した後、ウォラストンプリズムなどの偏光素子４２によって垂直直線偏光成分と水平直線偏光成分とに分離される。このプローブ光４９の垂直直線偏光成分と水平直線偏光成分とは、一対のフォトダイオード４３，４３によってそれぞれ電気信号に変換され、差動増幅器４４によってその差分が検出される。差動増幅器４４からの出力信号は、ロックイン増幅器４７によって増幅された後、データ解析部６に入力される。
【００２７】
テラヘルツ波検出素子３３にテラヘルツ波Ｔとプローブ光４９とが同時に入射した場合、差動増幅器４４からはテラヘルツ波Ｔの電場強度に比例した強度の信号が出力され、テラヘルツ波検出素子３３にテラヘルツ波Ｔとプローブ光４９とが同時に入射しなかった場合、差動増幅器４４からは信号が出力されないこととなる。また、テラヘルツ波Ｔが内部全反射プリズム３１の全反射面３１ｃで反射するときに放射されるエバネッセント成分は、内部全反射プリズム３１の全反射面３１ｃに配置される被測定物３４と相互作用を起こし、被測定物３４が配置されていない場合に比べてテラヘルツ波Ｔの反射率が変化する。従って、このテラヘルツ波Ｔの反射率の変化を計測することで、被測定物３４の分光特性を評価できる。
【００２８】
データ解析部６は、例えばテラヘルツ波分光計測装置１の専用の解析プログラムに基づいて全反射分光計測のデータ解析処理を行う部分であり、物理的には、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ、入力装置、及び表示部７などを有するコンピュータシステムである。データ解析部６は、ロックイン増幅器４７から入力された信号に基づいてデータ解析処理を実行し、解析結果を表示部７に表示させる。
【００２９】
図３は、被測定物３４に関する光学定数を計測する手順を示すフローチャートである。なお、以下の説明では、テラヘルツ波Ｔが内部全反射プリズム３１の全反射面３１ｃに対しＰ偏光で入射した場合を仮定する。
【００３０】
図３に示すように、まず、テラヘルツ波分光計測装置１を用いてリファレンス計測及びサンプル計測を実施する（ステップＳ０１，Ｓ０２）。リファレンス計測では、被測定物３４が配置されていない全反射面３１ｃで全反射したテラヘルツ波Ｔｒｅｆを計測する。また、サンプル計測では、被測定物３４が配置されている全反射面３１ｃで全反射したテラヘルツ波Ｔｓｉｇを計測する。なお、リファレンス計測は、光学定数の計測の度に行わなくても良い。例えば、一度のリファレンス計測結果を記憶しておき、記憶したリファレンス計測結果を以後の光学定数の計測で繰り返し用いてもよい。
【００３１】
次に、テラヘルツ波Ｔｒｅｆとテラヘルツ波Ｔｓｉｇとをそれぞれフーリエ変換することによって、振幅Ｒｒｅｆ及び位相Φｒｅｆと、振幅Ｒｓｉｇ及び位相Φｓｉｇと、をそれぞれ求める（ステップＳ０３）。
【００３２】
次に、振幅Ｒｒｅｆと振幅Ｒｓｉｇとの比Ｐを式（１）によって求め、位相Φｒｅｆと位相Φｓｉｇとの位相差Δを式（２）によって求める（ステップＳ０４）。
【数１】
【数２】
さらに、上述した比Ｐと位相差Δとを用いて値ｑを式（３）のように定める（ステップＳ０５）。
【数３】
【００３３】
ここで、内部全反射プリズム３１に対するテラヘルツ波Ｔの入射角をθｉ（図２参照）とし、テラヘルツ波Ｔｒｅｆ及びテラヘルツ波Ｔｓｉｇについてスネルの法則より求められる屈折角をそれぞれθｒｅｆ，θｓｉｇとする。更に、フレネルの反射式を用いると、式（３）におけるＰｅ−ｉΔは、以下の式（４）で表すことができる。
【数４】
【００３４】
上記式（４）を式（３）に代入し、式の変形を行うと、以下の式（５）が得られる。
【数５】
【００３５】
また、内部全反射プリズム３１を構成する物質の複素屈折率をｎｐｒｉｓｍとし、被測定物３４の複素屈折率をｎｓａｍｐｌｅとした場合、スネルの法則は以下の式（６）のようになり、被測定物３４の複素屈折率の２乗は、式（７）で表される。従って、式（５）を式（７）に代入することで、被測定物３４の複素屈折率を求めることができ、これにより、被測定物３４の所望の光学定数が計測される（ステップＳ０６）。
【数６】
【数７】
【００３６】
続いて、本発明の要部である内部全反射プリズム３１について、更に詳細に説明する。
【００３７】
図２に示すように、内部全反射プリズム３１では、配置面３１ｃを上面とする断面三角形状の第１のプリズム部分３１ｆが本体部分３１ｇに対して別体となっている。第１のプリズム部分３１ｆは、本体部分３１ｇと同様にＳｉやＭｇＯ等によって形成されている。
【００３８】
一方、本体部分３１ｇの上部には、第１のプリズム部分３１ｆの形状に対応する断面三角状の凹部３１ｉが形成されている。そして、第１のプリズム部分３１ｆは、本体部分３１ｇの凹部３１ｉに嵌め込まれている。
【００３９】
また、第１のプリズム部分３１ｆと本体部分３１ｇとの嵌合部分には、テラヘルツ波Ｔが通る光路部分と、テラヘルツ波Ｔが通らない非光路部分とを含む全体に、断熱性を有する断熱材３１ｈが介在している。断熱材３１ｈは、例えばセラミックス等、テラヘルツ波Ｔの波長において透明なものであることが好ましい。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態では、第１のプリズム部分３１ｆと本体部分３１ｇとの嵌合部分に断熱材３１ｈが介在している。このため、被測定物３４を加熱・冷却する際の温度変化が、第１のプリズム部分３１ｆから本体部分３１ｇに伝わり難くなっている。従って、テラヘルツ波発生素子３２及びテラヘルツ波検出素子３３に温度変化が過剰に伝わることを防止でき、テラヘルツ波発生素子３２及びテラヘルツ波検出素子３３の動作不良や剥離等の影響を抑制できる。
【００４１】
また、本実施形態では、全反射面３１ｃを含む第１のプリズム部分３１ｆを、本体部分３１ｇから取り外すことができる。このため、被測定物３４に関する光学定数を計測した後に、全反射面３１ｃを容易に洗浄できる。
【００４２】
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
【００４３】
例えば、図４に示すように、第１のプリズム部分３１ｆと本体部分３１ｇとの嵌合部分の界面にマッチングオイル３１ｋを塗布してもよい。この場合、上記界面において、テラヘルツ波の多重反射を抑制できる。
【００４４】
また、第１のプリズム部分３１ｆ及び凹部３１ｉの断面形状は三角形状に限られない。例えば、第１のプリズム部分３１ｆ及び凹部３１ｉの断面形状は、図５に示すように矩形状であってもよいし、図６に示すように、上広がりの台形状であってもよい。
【００４５】
また、図６に示すように、第１のプリズム部分３１ｆと本体部分３１ｇとの嵌合部分において、テラヘルツ波Ｔが通る光路部分に、本体部分３１ｇと略同等の屈折率を有すると共に第１のプリズム部分３１ｆを支持する第２のプリズム部分３１ｍを介在させ、テラヘルツ波が通らない非光路部分に断熱材３１ｈを介在させてもよい。第２のプリズム部分３１ｍは、例えば本体部分３１ｇと同様にＳｉやＭｇＯ等によって形成される。この場合、非光路部分では、断熱材３１ｈによって第１のプリズム部分３１ｆから本体部分３１ｇへの熱伝導を抑制でき、光路部分では、第２のプリズム部分３１ｍによってテラヘルツ波Ｔの透過率を十分に確保できる。
【００４６】
また、図７に示すように、図６の断熱材３１ｈをなくし、非光路部分に形成される空隙３１ｎの空気を断熱材としてもよい。この場合、空気を断熱材として利用することで、内部全反射プリズムの構成を簡素化できる。
【００４７】
また、図８に示すように、非光路部分に、第１のプリズム部分３１ｆを支持する第３のプリズム部分３１ｐを更に介在させてもよい。第３のプリズム部分３１ｐは、例えば本体部分３１ｇと同様にＳｉやＭｇＯ等によって形成される。この場合、第１のプリズム部分３１ｆが更にしっかりと支持される。
【００４８】
また、図９に示すように、第１のプリズム部分３１ｆと本体部分３１ｇとの嵌合部分において、テラヘルツ波Ｔが通る光路部分に空隙３１ｑを形成し、テラヘルツ波Ｔが通らない非光路部分に、断熱性を有すると共に第１のプリズム部分３１ｆを支持する断熱材３１ｒを介在させてもよい。断熱材３１ｒは、例えばセラミックス等である。この場合、非光路部分では、断熱材３１ｒによって第１のプリズム部分３１ｆから本体部分３１ｇへの熱伝導を抑制でき、光路部分では、空気によって断熱性とテラヘルツ波Ｔの透過率の向上とを両立できる。
【００４９】
また、図１０に示すように、第１のプリズム部分３１ｆには、温度を調整する温度調整手段３１ｓが接続されていることが好ましい。温度調整手段３１ｓは、例えば、ペルチェ素子である。この場合、温度調整手段３１ｓにより第１のプリズム部分３１ｆの温度を調整することで、被測定物３４の温度を効率よく調整できる。
【符号の説明】
【００５０】
１…テラヘルツ波分光計測装置、３１…内部全反射プリズム、３１ａ…入射面、３１ｂ…出射面、３１ｃ…全反射面（配置部）、３１ｆ…第１のプリズム部分、３１ｇ…本体部分、３１ｈ…断熱材、３１ｉ…凹部、３１ｋ…マッチングオイル、３１ｍ…第２のプリズム部分、３１ｐ…第３のプリズム部分、３１ｒ…断熱材、３１ｓ…温度調整手段、３２…テラヘルツ波発生素子、３３…テラヘルツ波検出素子、３４…被測定物。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テラヘルツ波を用いた分光計測装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、テラヘルツ波を用いた分光計測装置に関する技術として、例えば特許文献１に記載の全反射分光計測装置がある。この全反射分光計測装置では、内部全反射プリズムの入射面にテラヘルツ波発生素子が一体に設けられ、内部全反射プリズムの出射面にテラヘルツ波検出素子が一体に設けられている。このような内部全反射プリズムとテラヘルツ波発生素子とテラヘルツ波検出素子とを一体化した一体型プリズムを用いる場合、全反射分光計測装置を小型化しつつ、高い効率でテラヘルツ波を検出できるという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２４４４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、テラヘルツ波を用いた分光計測装置の被測定物には、計測中の加熱・冷却を必要とするものがある。特許文献１に記載の全反射分光計測装置では、一体型プリズムが用いられているため、被測定物を加熱・冷却する際の温度変化が、内部全反射プリズムを経てテラヘルツ波発生素子及びテラヘルツ波検出素子に伝わり易い。テラヘルツ波発生素子及びテラヘルツ波検出素子に温度変化が過剰に伝わると、テラヘルツ波発生素子及びテラヘルツ波検出素子の動作不良や剥離等が生じるおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記課題の解決のためになされたものであり、テラヘルツ波発生素子及びテラヘルツ波検出素子が一体に設けられた内部全反射プリズムにおいて、被測定物の加熱・冷却に伴う影響を抑制できるテラヘルツ波分光計測装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題解決のため、本発明に係るテラヘルツ波分光計測装置は、レーザ光を出射する光源と、光源から出射されたレーザ光をポンプ光とプローブ光とに分岐する分岐部と、分岐部で分岐したポンプ光の入射によってテラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生素子と、テラヘルツ波の入射面・出射面及び被測定物の配置部を有し、入射面から入射したテラヘルツ波を内部で伝播させ、配置部で反射又は透過させて出射面から出射させる内部全反射プリズムと、内部全反射プリズムから出射したテラヘルツ波と、プローブ光とが入射し、テラヘルツ波とプローブ光との間の相関を検出するテラヘルツ波検出素子と、を備え、内部全反射プリズムは、配置部を含む第１のプリズム部分と、テラヘルツ波発生素子が一体に固定される入射面及びテラヘルツ波検出素子が一体に固定される出射面と、第１のプリズム部分が嵌合する凹部とを含む本体部分と、を有し、第１のプリズム部分と本体部分との嵌合部分に断熱材が介在していることを特徴とする。
【０００７】
このテラヘルツ波分光計測装置では、第１のプリズム部分と本体部分との嵌合部分に断熱材が介在している。このため、被測定物を加熱・冷却する際の温度変化が、第１のプリズム部分から本体部分に伝わり難くなっている。従って、テラヘルツ波発生素子及びテラヘルツ波検出素子に温度変化が過剰に伝わることを防止でき、テラヘルツ波発生素子及びテラヘルツ波検出素子の動作不良や剥離等の影響を抑制できる。
【０００８】
ここで、第１のプリズム部分と本体部分との嵌合部分にマッチングオイルが更に介在していることが好ましい。この場合、上記嵌合部分の界面において、テラヘルツ波の多重反射を抑制できる。
【０００９】
また、第１のプリズム部分と本体部分との嵌合部分において、テラヘルツ波が通る光路部分に本体部分と略同等の屈折率を有すると共に第１のプリズム部分を支持する第２のプリズム部分が介在しており、テラヘルツ波が通らない非光路部分に断熱材が介在していることが好ましい。この場合、非光路部分では、断熱材によって第１のプリズム部分から本体部分への熱伝導を抑制でき、光路部分では、第２のプリズム部分によってテラヘルツ波の透過率を十分に確保できる。
【００１０】
また、断熱材は空気であることが好ましい。この場合、空気を断熱材として利用することで、内部全反射プリズムの構成を簡素化できる。
【００１１】
また、非光路部分に第１のプリズム部分を支持する第３のプリズム部分が更に介在していることが好ましい。この場合、第１のプリズム部分が更にしっかりと支持される。
【００１２】
また、第１のプリズム部分と本体部分との嵌合部分において、テラヘルツ波が通る光路部分に空気が介在しており、テラヘルツ波が通らない非光路部分に断熱性を有すると共に第１のプリズム部分を支持する断熱材が介在していることが好ましい。この場合、非光路部分では、断熱材によって第１のプリズム部分から本体部分への熱伝導を抑制でき、光路部分では、空気によって断熱性とテラヘルツ波の透過率の向上とを両立できる。
【００１３】
また、第１のプリズム部分には、温度を調整する温度調整手段が接続されていることが好ましい。この場合、温度調整手段により第１のプリズム部分の温度を調整することで、被測定物の温度を効率よく調整できる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るテラヘルツ波分光計測装置によれば、テラヘルツ波発生素子及びテラヘルツ波検出素子が一体に設けられた内部全反射プリズムにおいて、被測定物の加熱・冷却に伴う影響を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係るテラヘルツ波分光計測装置の一実施形態を示す図である。
【図２】内部全反射プリズムの断面図である。
【図３】被測定物に関する光学定数を計測する手順を示すフローチャートである。
【図４】内部全反射プリズムの変形例を示す図である。
【図５】内部全反射プリズムの別の変形例を示す図である。
【図６】内部全反射プリズムの更に別の変形例を示す断面図である。
【図７】内部全反射プリズムの更に別の変形例を示す断面図である。
【図８】内部全反射プリズムの更に別の変形例を示す断面図である。
【図９】内部全反射プリズムの更に別の変形例を示す断面図である。
【図１０】内部全反射プリズムの更に別の変形例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら、本発明に係るテラヘルツ波分光計測装置の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係るテラヘルツ波分光計測装置の一実施形態を示す図である。同図に示すように、テラヘルツ波分光計測装置１は、レーザ光を出射するレーザ光源２と、テラヘルツ波発生素子３２・内部全反射プリズム３１・テラヘルツ波検出素子３３が一体となった一体型プリズム３と、テラヘルツ波を検出する検出部４とを備えた全反射分光計測装置である。また、テラヘルツ波分光計測装置１は、上記構成要素の動作を制御する制御部５と、検出部４からの出力に基づいてデータ解析を行うデータ解析部６と、データ解析部６における処理結果を表示する表示部７とを備えている。
【００１８】
レーザ光源２は、フェムト秒パルスレーザを発生させる光源である。レーザ光源２からは、例えば平均パワー１２０ｍＷ、繰り返しレート７７ＭＨｚのフェムト秒パルスレーザが出力される。レーザ光源２から出射したフェムト秒パルスレーザは、ミラー１１，１２を経て、ビームスプリッター１３によってポンプ光４８とプローブ光４９とに二分される（図２参照）。プローブ光４９が伝播するプローブ光用光路Ｃ１には、ミラー１４，１５及びレンズ１６が設けられており、プローブ光４９は、レンズ１６で集光されて後述のテラヘルツ波検出素子３３に入射する。
【００１９】
一方、ポンプ光４８が伝播するポンプ光用光路Ｃ２には、遅延部２１と、変調器２２とが設けられている。遅延部２１は、一対のミラー２３，２４と、可動ステージ２６上に設置された反射プリズム２５によって構成され、反射プリズム２５の位置を一対のミラー２３，２４に対して前後させることで、ポンプ光４８の遅延調節が可能となっている。また、変調器２２は、例えば光チョッパによってポンプ光４８の透過と遮断を切り替える部分である。変調器２２は、制御部５からの信号に基づいて、例えば１ｋＨｚでポンプ光４８の透過と遮断の変調を行う。
【００２０】
ポンプ光用光路Ｃ２を伝播したポンプ光４８は、ミラー２８を経てレンズ２７で集光され、一体型プリズム３に入射する。一体型プリズム３を構成する内部全反射プリズム３１は、例えばＳｉやＭｇＯ等によって形成されている。図２に示すように、内部全反射プリズム３１の入射面３１ａ側にはテラヘルツ波発生素子３２が一体に固定され、出射面３１ｂ側にはテラヘルツ波検出素子３３が一体に固定されている。内部全反射プリズム３１は、上部に平坦な全反射面３１ｃを有し、入射面３１ａから入射したテラヘルツ波を内部で伝播させ、全反射面３１ｃで全反射させ、出射面３１ｂから出射させる。全反射面３１ｃには、屈折率、誘電率、吸収係数といった各種の光学定数を計測する対象となる被測定物３４が配置される。即ち、本実施形態では、全反射面３１ｃが被測定物３４の配置部をなしている。また、本実施形態では、被測定物３４には、例えば医薬品等、計測中の加熱・冷却を必要とするものが想定される。
【００２１】
入射面３１ａと全反射面３１ｃとの間には、テラヘルツ波発生素子３２で発生したテラヘルツ波Ｔを全反射面３１ｃに向けて平行光化する第１光学面３１ｄが設けられている。更に、全反射面３１ｃと出射面３１ｂとの間には、全反射面３１ｃで全反射したテラヘルツ波Ｔを出射面３１ｂに向けて集光する第２光学面３１ｅが設けられている。これらの第１光学面３１ｄ及び第２光学面３１ｅは、内部全反射プリズム３１の底面を所定の形状に曲面加工することによって形成されている。
【００２２】
テラヘルツ波発生素子３２としては、例えばＺｎＴｅなどの非線形光学結晶、ＧａＡｓを用いた光スイッチなどのアンテナ素子、ＩｎＡｓなどの半導体、超伝導体などを用いることができる。これらの素子から発生するテラヘルツ波のパルスは、一般的には数ピコ秒程度である。テラヘルツ波発生素子３２として非線形光学結晶を用いた場合、テラヘルツ波発生素子３２にポンプ光４８が入射すると、非線形光学効果によってテラヘルツ波Ｔに変換される。発生したテラヘルツ波Ｔは、内部全反射プリズム３１の全反射面３１ｃで全反射し、テラヘルツ波検出素子３３に入射する。
【００２３】
テラヘルツ波検出素子３３としては、例えばＺｎＴｅなどの電気光学結晶、ＧａＡｓを用いた光スイッチなどのアンテナ素子を用いることができる。テラヘルツ波検出素子３３として、電気光学結晶を用いた場合、テラヘルツ波検出素子３３にテラヘルツ波Ｔとプローブ光４９とが同時に入射すると、プローブ光４９がポッケルス効果によって複屈折を受ける。プローブ光４９の複屈折量は、テラヘルツ波Ｔの電場強度に比例する。従って、プローブ光４９の複屈折量を検出することで、テラヘルツ波Ｔを検出できる。
【００２４】
テラヘルツ波発生素子３２及びテラヘルツ波検出素子３３の固定には、例えば熱硬化型の接着剤が用いられる。このとき用いられる接着剤は、テラヘルツ波Ｔの波長において透明なものであって、テラヘルツ波発生素子３２及びテラヘルツ波検出素子３３それぞれの屈折率と内部全反射プリズム３１の屈折率との間の屈折率、又はいずれかと同等の屈折率を有していることが好ましい。
【００２５】
また、接着剤のほか、テラヘルツ波Ｔの波長において透明なワックスを溶融・凝固させて固定する方法や、テラヘルツ波発生素子３２及びテラヘルツ波検出素子３３を入射面３１ａ及び出射面３１ｂにそれぞれ直接接触させた状態で、テラヘルツ波発生素子３２及びテラヘルツ波検出素子３３の縁部を接着剤で固めるようにしてもよい。
【００２６】
テラヘルツ波Ｔを検出する検出部４は、テラヘルツ波検出素子３３が電気光学結晶の場合、図１に示すように、例えばλ／４波長板４１と、偏光素子４２と、一対のフォトダイオード４３，４３と、差動増幅器４４と、ロックイン増幅器４７とによって構成されている。テラヘルツ波検出素子３３で反射したプローブ光４９は、ミラー４５によって検出部４側に導かれ、レンズ４６で集光されてλ／４波長板４１を経由した後、ウォラストンプリズムなどの偏光素子４２によって垂直直線偏光成分と水平直線偏光成分とに分離される。このプローブ光４９の垂直直線偏光成分と水平直線偏光成分とは、一対のフォトダイオード４３，４３によってそれぞれ電気信号に変換され、差動増幅器４４によってその差分が検出される。差動増幅器４４からの出力信号は、ロックイン増幅器４７によって増幅された後、データ解析部６に入力される。
【００２７】
テラヘルツ波検出素子３３にテラヘルツ波Ｔとプローブ光４９とが同時に入射した場合、差動増幅器４４からはテラヘルツ波Ｔの電場強度に比例した強度の信号が出力され、テラヘルツ波検出素子３３にテラヘルツ波Ｔとプローブ光４９とが同時に入射しなかった場合、差動増幅器４４からは信号が出力されないこととなる。また、テラヘルツ波Ｔが内部全反射プリズム３１の全反射面３１ｃで反射するときに放射されるエバネッセント成分は、内部全反射プリズム３１の全反射面３１ｃに配置される被測定物３４と相互作用を起こし、被測定物３４が配置されていない場合に比べてテラヘルツ波Ｔの反射率が変化する。従って、このテラヘルツ波Ｔの反射率の変化を計測することで、被測定物３４の分光特性を評価できる。
【００２８】
データ解析部６は、例えばテラヘルツ波分光計測装置１の専用の解析プログラムに基づいて全反射分光計測のデータ解析処理を行う部分であり、物理的には、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ、入力装置、及び表示部７などを有するコンピュータシステムである。データ解析部６は、ロックイン増幅器４７から入力された信号に基づいてデータ解析処理を実行し、解析結果を表示部７に表示させる。
【００２９】
図３は、被測定物３４に関する光学定数を計測する手順を示すフローチャートである。なお、以下の説明では、テラヘルツ波Ｔが内部全反射プリズム３１の全反射面３１ｃに対しＰ偏光で入射した場合を仮定する。
【００３０】
図３に示すように、まず、テラヘルツ波分光計測装置１を用いてリファレンス計測及びサンプル計測を実施する（ステップＳ０１，Ｓ０２）。リファレンス計測では、被測定物３４が配置されていない全反射面３１ｃで全反射したテラヘルツ波Ｔｒｅｆを計測する。また、サンプル計測では、被測定物３４が配置されている全反射面３１ｃで全反射したテラヘルツ波Ｔｓｉｇを計測する。なお、リファレンス計測は、光学定数の計測の度に行わなくても良い。例えば、一度のリファレンス計測結果を記憶しておき、記憶したリファレンス計測結果を以後の光学定数の計測で繰り返し用いてもよい。
【００３１】
次に、テラヘルツ波Ｔｒｅｆとテラヘルツ波Ｔｓｉｇとをそれぞれフーリエ変換することによって、振幅Ｒｒｅｆ及び位相Φｒｅｆと、振幅Ｒｓｉｇ及び位相Φｓｉｇと、をそれぞれ求める（ステップＳ０３）。
【００３２】
次に、振幅Ｒｒｅｆと振幅Ｒｓｉｇとの比Ｐを式（１）によって求め、位相Φｒｅｆと位相Φｓｉｇとの位相差Δを式（２）によって求める（ステップＳ０４）。
【数１】
【数２】
さらに、上述した比Ｐと位相差Δとを用いて値ｑを式（３）のように定める（ステップＳ０５）。
【数３】
【００３３】
ここで、内部全反射プリズム３１に対するテラヘルツ波Ｔの入射角をθｉ（図２参照）とし、テラヘルツ波Ｔｒｅｆ及びテラヘルツ波Ｔｓｉｇについてスネルの法則より求められる屈折角をそれぞれθｒｅｆ，θｓｉｇとする。更に、フレネルの反射式を用いると、式（３）におけるＰｅ−ｉΔは、以下の式（４）で表すことができる。
【数４】
【００３４】
上記式（４）を式（３）に代入し、式の変形を行うと、以下の式（５）が得られる。
【数５】
【００３５】
また、内部全反射プリズム３１を構成する物質の複素屈折率をｎｐｒｉｓｍとし、被測定物３４の複素屈折率をｎｓａｍｐｌｅとした場合、スネルの法則は以下の式（６）のようになり、被測定物３４の複素屈折率の２乗は、式（７）で表される。従って、式（５）を式（７）に代入することで、被測定物３４の複素屈折率を求めることができ、これにより、被測定物３４の所望の光学定数が計測される（ステップＳ０６）。
【数６】
【数７】
【００３６】
続いて、本発明の要部である内部全反射プリズム３１について、更に詳細に説明する。
【００３７】
図２に示すように、内部全反射プリズム３１では、配置面３１ｃを上面とする断面三角形状の第１のプリズム部分３１ｆが本体部分３１ｇに対して別体となっている。第１のプリズム部分３１ｆは、本体部分３１ｇと同様にＳｉやＭｇＯ等によって形成されている。
【００３８】
一方、本体部分３１ｇの上部には、第１のプリズム部分３１ｆの形状に対応する断面三角状の凹部３１ｉが形成されている。そして、第１のプリズム部分３１ｆは、本体部分３１ｇの凹部３１ｉに嵌め込まれている。
【００３９】
また、第１のプリズム部分３１ｆと本体部分３１ｇとの嵌合部分には、テラヘルツ波Ｔが通る光路部分と、テラヘルツ波Ｔが通らない非光路部分とを含む全体に、断熱性を有する断熱材３１ｈが介在している。断熱材３１ｈは、例えばセラミックス等、テラヘルツ波Ｔの波長において透明なものであることが好ましい。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態では、第１のプリズム部分３１ｆと本体部分３１ｇとの嵌合部分に断熱材３１ｈが介在している。このため、被測定物３４を加熱・冷却する際の温度変化が、第１のプリズム部分３１ｆから本体部分３１ｇに伝わり難くなっている。従って、テラヘルツ波発生素子３２及びテラヘルツ波検出素子３３に温度変化が過剰に伝わることを防止でき、テラヘルツ波発生素子３２及びテラヘルツ波検出素子３３の動作不良や剥離等の影響を抑制できる。
【００４１】
また、本実施形態では、全反射面３１ｃを含む第１のプリズム部分３１ｆを、本体部分３１ｇから取り外すことができる。このため、被測定物３４に関する光学定数を計測した後に、全反射面３１ｃを容易に洗浄できる。
【００４２】
以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
【００４３】
例えば、図４に示すように、第１のプリズム部分３１ｆと本体部分３１ｇとの嵌合部分の界面にマッチングオイル３１ｋを塗布してもよい。この場合、上記界面において、テラヘルツ波の多重反射を抑制できる。
【００４４】
また、第１のプリズム部分３１ｆ及び凹部３１ｉの断面形状は三角形状に限られない。例えば、第１のプリズム部分３１ｆ及び凹部３１ｉの断面形状は、図５に示すように矩形状であってもよいし、図６に示すように、上広がりの台形状であってもよい。
【００４５】
また、図６に示すように、第１のプリズム部分３１ｆと本体部分３１ｇとの嵌合部分において、テラヘルツ波Ｔが通る光路部分に、本体部分３１ｇと略同等の屈折率を有すると共に第１のプリズム部分３１ｆを支持する第２のプリズム部分３１ｍを介在させ、テラヘルツ波が通らない非光路部分に断熱材３１ｈを介在させてもよい。第２のプリズム部分３１ｍは、例えば本体部分３１ｇと同様にＳｉやＭｇＯ等によって形成される。この場合、非光路部分では、断熱材３１ｈによって第１のプリズム部分３１ｆから本体部分３１ｇへの熱伝導を抑制でき、光路部分では、第２のプリズム部分３１ｍによってテラヘルツ波Ｔの透過率を十分に確保できる。
【００４６】
また、図７に示すように、図６の断熱材３１ｈをなくし、非光路部分に形成される空隙３１ｎの空気を断熱材としてもよい。この場合、空気を断熱材として利用することで、内部全反射プリズムの構成を簡素化できる。
【００４７】
また、図８に示すように、非光路部分に、第１のプリズム部分３１ｆを支持する第３のプリズム部分３１ｐを更に介在させてもよい。第３のプリズム部分３１ｐは、例えば本体部分３１ｇと同様にＳｉやＭｇＯ等によって形成される。この場合、第１のプリズム部分３１ｆが更にしっかりと支持される。
【００４８】
また、図９に示すように、第１のプリズム部分３１ｆと本体部分３１ｇとの嵌合部分において、テラヘルツ波Ｔが通る光路部分に空隙３１ｑを形成し、テラヘルツ波Ｔが通らない非光路部分に、断熱性を有すると共に第１のプリズム部分３１ｆを支持する断熱材３１ｒを介在させてもよい。断熱材３１ｒは、例えばセラミックス等である。この場合、非光路部分では、断熱材３１ｒによって第１のプリズム部分３１ｆから本体部分３１ｇへの熱伝導を抑制でき、光路部分では、空気によって断熱性とテラヘルツ波Ｔの透過率の向上とを両立できる。
【００４９】
また、図１０に示すように、第１のプリズム部分３１ｆには、温度を調整する温度調整手段３１ｓが接続されていることが好ましい。温度調整手段３１ｓは、例えば、ペルチェ素子である。この場合、温度調整手段３１ｓにより第１のプリズム部分３１ｆの温度を調整することで、被測定物３４の温度を効率よく調整できる。
【符号の説明】
【００５０】
１…テラヘルツ波分光計測装置、３１…内部全反射プリズム、３１ａ…入射面、３１ｂ…出射面、３１ｃ…全反射面（配置部）、３１ｆ…第１のプリズム部分、３１ｇ…本体部分、３１ｈ…断熱材、３１ｉ…凹部、３１ｋ…マッチングオイル、３１ｍ…第２のプリズム部分、３１ｐ…第３のプリズム部分、３１ｒ…断熱材、３１ｓ…温度調整手段、３２…テラヘルツ波発生素子、３３…テラヘルツ波検出素子、３４…被測定物。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射されたレーザ光をポンプ光とプローブ光とに分岐する分岐部と、
前記分岐部で分岐した前記ポンプ光の入射によってテラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生素子と、
前記テラヘルツ波の入射面・出射面及び被測定物の配置部を有し、前記入射面から入射した前記テラヘルツ波を内部で伝播させ、前記配置部で反射又は透過させて前記出射面から出射させる内部全反射プリズムと、
前記内部全反射プリズムから出射した前記テラヘルツ波と、前記プローブ光とが入射し、前記テラヘルツ波と前記プローブ光との間の相関を検出するテラヘルツ波検出素子と、を備え、
前記内部全反射プリズムは、
前記配置部を含む第１のプリズム部分と、
前記テラヘルツ波発生素子が一体に固定される前記入射面及び前記テラヘルツ波検出素子が一体に固定される前記出射面と、前記第１のプリズム部分が嵌合する凹部とを含む本体部分と、を有し、
前記第１のプリズム部分と前記本体部分との嵌合部分に断熱材が介在していることを特徴とするテラヘルツ波分光計測装置。
【請求項２】
前記第１のプリズム部分と前記本体部分との嵌合部分にマッチングオイルが更に介在していることを特徴とする請求項１記載のテラヘルツ波分光計測装置。
【請求項３】
前記第１のプリズム部分と前記本体部分との嵌合部分において、前記テラヘルツ波が通る光路部分に前記本体部分と略同等の屈折率を有すると共に前記第１のプリズム部分を支持する第２のプリズム部分が介在しており、前記テラヘルツ波が通らない非光路部分に前記断熱材が介在していることを特徴とする請求項１又は２記載のテラヘルツ波分光計測装置。
【請求項４】
前記断熱材は空気であることを特徴とする請求項３記載のテラヘルツ波分光計測装置。
【請求項５】
前記非光路部分に前記第１のプリズム部分を支持する第３のプリズム部分が更に介在していることを特徴とする請求項３又は４記載のテラヘルツ波分光計測装置。
【請求項６】
前記第１のプリズム部分と前記本体部分との嵌合部分において、前記テラヘルツ波が通る光路部分に空気が介在しており、前記テラヘルツ波が通らない非光路部分に断熱性を有すると共に前記第１のプリズム部分を支持する断熱材が介在していることを特徴とする請求項１又は２記載のテラヘルツ波分光計測装置。
【請求項７】
前記第１のプリズム部分には、温度を調整する温度調整手段が接続されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載のテラヘルツ波分光計測装置。
【請求項１】
レーザ光を出射する光源と、
前記光源から出射されたレーザ光をポンプ光とプローブ光とに分岐する分岐部と、
前記分岐部で分岐した前記ポンプ光の入射によってテラヘルツ波を発生するテラヘルツ波発生素子と、
前記テラヘルツ波の入射面・出射面及び被測定物の配置部を有し、前記入射面から入射した前記テラヘルツ波を内部で伝播させ、前記配置部で反射又は透過させて前記出射面から出射させる内部全反射プリズムと、
前記内部全反射プリズムから出射した前記テラヘルツ波と、前記プローブ光とが入射し、前記テラヘルツ波と前記プローブ光との間の相関を検出するテラヘルツ波検出素子と、を備え、
前記内部全反射プリズムは、
前記配置部を含む第１のプリズム部分と、
前記テラヘルツ波発生素子が一体に固定される前記入射面及び前記テラヘルツ波検出素子が一体に固定される前記出射面と、前記第１のプリズム部分が嵌合する凹部とを含む本体部分と、を有し、
前記第１のプリズム部分と前記本体部分との嵌合部分に断熱材が介在していることを特徴とするテラヘルツ波分光計測装置。
【請求項２】
前記第１のプリズム部分と前記本体部分との嵌合部分にマッチングオイルが更に介在していることを特徴とする請求項１記載のテラヘルツ波分光計測装置。
【請求項３】
前記第１のプリズム部分と前記本体部分との嵌合部分において、前記テラヘルツ波が通る光路部分に前記本体部分と略同等の屈折率を有すると共に前記第１のプリズム部分を支持する第２のプリズム部分が介在しており、前記テラヘルツ波が通らない非光路部分に前記断熱材が介在していることを特徴とする請求項１又は２記載のテラヘルツ波分光計測装置。
【請求項４】
前記断熱材は空気であることを特徴とする請求項３記載のテラヘルツ波分光計測装置。
【請求項５】
前記非光路部分に前記第１のプリズム部分を支持する第３のプリズム部分が更に介在していることを特徴とする請求項３又は４記載のテラヘルツ波分光計測装置。
【請求項６】
前記第１のプリズム部分と前記本体部分との嵌合部分において、前記テラヘルツ波が通る光路部分に空気が介在しており、前記テラヘルツ波が通らない非光路部分に断熱性を有すると共に前記第１のプリズム部分を支持する断熱材が介在していることを特徴とする請求項１又は２記載のテラヘルツ波分光計測装置。
【請求項７】
前記第１のプリズム部分には、温度を調整する温度調整手段が接続されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項記載のテラヘルツ波分光計測装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−２０７９７５（Ｐ２０１２−２０７９７５Ａ）
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７２７９４（Ｐ２０１１−７２７９４）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月２５日（２０１２．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【出願人】（０００２３６４３６）浜松ホトニクス株式会社 (1,479)
【Ｆターム（参考）】
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