(57)【要約】【課題】テラヘルツ波を用いた検査において、検査対象に含まれる対象成分の検出感度を高める。【解決手段】テラヘルツ波を用いた検査装置１００は、テラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生装置１０と、テラヘルツ波が導入され且つ検査対象を存在させる作用空間７を有する相互作用ユニット２０と、作用空間７において検査対象と相互作用し作用空間７を通過したテラヘルツ波に基づいて検出データを生成するテラヘルツ波検出装置３０とを備える。相互作用ユニット２０は、作用空間７においてテラヘルツ波を反射させる反射面８を有する。テラヘルツ波は、反射面８で反射されることにより、複数回、作用空間７を通過して、作用空間７の外部に位置するテラヘルツ波検出装置３０へ入射するようになっている。【選択図】図１
2020034530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生装置と、
前記テラヘルツ波が導入され且つ検査対象を存在させる作用空間を有する相互作用ユニットと、
前記作用空間において前記検査対象と相互作用し前記作用空間を通過した前記テラヘルツ波に基づいて検出データを生成し、当該検出データを出力するテラヘルツ波検出装置とを備え、
前記相互作用ユニットは、前記作用空間において前記テラヘルツ波を反射させる反射面を有し、前記テラヘルツ波は、前記反射面で反射されることにより、複数回、前記作用空間を通過して、前記作用空間の外部に位置する前記テラヘルツ波検出装置へ入射するようになっている、テラヘルツ波を用いた検査装置。
【請求項２】
テラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生装置と、
前記テラヘルツ波と検査対象ガスが導入され、両者を相互作用させるための作用空間を有する相互作用ユニットと、
前記作用空間を通過した前記テラヘルツ波に基づいて検出データを生成し、当該検出データを出力するテラヘルツ波検出装置とを備え、
前記相互作用ユニットは、前記作用空間を形成する空間形成体を備え、
前記作用空間は、外部へ連通する導入口を有し、外部のガスが検査対象ガスとして前記導入口を通って前記作用空間に流入可能になっている、テラヘルツ波を用いた検査装置。
【請求項３】
前記相互作用ユニットは、外部から前記導入口を通して前記作用空間へ流入するガス流を発生させるガス流発生装置を備える、請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記導入口から延びる導入路を形成する導入路形成体を備え、
前記導入路は、前記導入口と反対側において外部に開口する取込口を有する、請求項２又は３に記載の検査装置。
【請求項５】
前記導入路形成体は、変形可能な管である、請求項４に記載の検査装置。
【請求項６】
前記相互作用ユニットは、前記作用空間において前記テラヘルツ波を反射させる反射面を有し、前記テラヘルツ波は、前記反射面で反射されることにより、複数回、前記作用空間を通過して、前記作用空間の外部に位置する前記テラヘルツ波検出装置へ入射するようになっている、請求項２〜５のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項７】
前記反射面は、前記作用空間を囲むように延びて前記作用空間を区画する内周面であり、前記テラヘルツ波は、前記作用空間において前記内周面における複数位置で順に反射した後に、前記テラヘルツ波検出装置へ入射するようになっている、請求項１又は６に記載の検査装置。
【請求項８】
前記内周面は、前記内周面の中心軸方向から見た場合に円形である、請求項７に記載の検査装置。
【請求項９】
前記作用空間は、排出口を有し、前記作用空間の検査対象ガスが、前記排出口を通って外部に流出可能になっており、
前記導入口と前記排出口は、前記作用空間においてテラヘルツ波が通過する領域を挟むように位置し、
前記相互作用ユニットは、
前記領域と前記導入口との間に設けられ、当該領域の各位置の間で前記検査対象ガスの流量の差を減らす整流部を備える、請求項２〜６のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項１０】
前記テラヘルツ波発生装置は、励起光を生成する励起光源と、前記励起光が発生用の角度位相整合条件を満たすように入射されることによりテラヘルツ波を発生する非線形光学結晶とを備え、
前記テラヘルツ波検出装置は、前記作用空間からの前記テラヘルツ波が検出用の角度位相整合条件を満たすように入射されることにより当該テラヘルツ波と励起光から信号光を生成する前記非線形光学結晶と、前記信号光に基づいて検出データを出力する検出器とを備え、
前記非線形光学結晶は前記テラヘルツ波発生装置と前記テラヘルツ波検出装置に共有される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の検査装置。
【請求項１１】
テラヘルツ波を発生させ検査対象領域に導入するテラヘルツ波発生装置と、
前記検査対象領域を通過した前記テラヘルツ波に基づいて検出データを出力するテラヘルツ波検出装置とを備え、
前記テラヘルツ波発生装置は、励起光を生成する励起光源と、前記励起光が発生用の角度位相整合条件を満たすように入射されることによりテラヘルツ波を発生する非線形光学結晶とを備え、
前記テラヘルツ波検出装置は、前記検査対象領域からの前記テラヘルツ波が検出用の角度位相整合条件を満たすように入射されることにより当該テラヘルツ波と励起光から信号光を生成する前記非線形光学結晶と、前記信号光に基づいて検出データを出力する検出器とを備え、
前記非線形光学結晶は前記テラヘルツ波発生装置と前記テラヘルツ波検出装置に共有される、テラヘルツ波を用いた検査装置。
【請求項１２】
（Ａ）テラヘルツ波を発生させ、
（Ｂ）前記テラヘルツ波を、検査対象が存在している作用空間に導入して、前記作用空間において前記テラヘルツ波と前記検査対象とを相互作用させ、
（Ｃ）前記作用空間からの前記テラヘルツ波に基づいて検出データを生成し、当該検出データを出力し、
前記（Ｂ）において、前記テラヘルツ波は、前記作用空間において、反射面で反射されることにより、複数回、前記作用空間を通過する、テラヘルツ波を用いた検査方法。
【請求項１３】
（Ａ）テラヘルツ波を発生させ、
（Ｂ）前記テラヘルツ波を、検査対象ガスが存在している作用空間に導入して、前記作用空間において前記テラヘルツ波と検査対象ガスとを相互作用させ、
（Ｃ）前記作用空間からの前記テラヘルツ波に基づいて検出データを生成し、当該検出データを出力し、
前記作用空間は、外部へ連通する導入口を有しており、外部のガスが検査対象ガスとして前記導入口を通って前記作用空間に流入する、テラヘルツ波を用いた検査方法。
【請求項１４】
（Ａ）テラヘルツ波を発生させ、
（Ｂ）前記テラヘルツ波を検査対象領域に導入し、
（Ｃ）検査対象領域を通過した前記テラヘルツ波に基づいて検出データを生成し、当該検出データを出力し、
前記（Ａ）では、励起光が発生用の角度位相整合条件を満たすように非線形光学結晶に入射されることにより、前記テラヘルツ波を発生させ、
前記（Ｃ）では、前記検査対象領域からの前記テラヘルツ波が検出用の角度位相整合条件を満たすように前記非線形光学結晶に入射されることにより、当該テラヘルツ波と励起光から信号光が生成され、前記信号光に基づいて前記検出データを生成し、
前記非線形光学結晶は前記（Ａ）と（Ｃ）とで共用される、テラヘルツ波を用いた検査方法。
【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て検査対象を検査する装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
テラヘルツ波は、１テラヘルツ（１０１２Ｈｚ）程度の周波数を有する電磁波である。テラヘルツ波は、様々な物質を透過する性質を有する。テラヘルツ波は、励起光を非線形光学結晶へ入射させることにより発生させられる。テラヘルツ波を用いて、物質を検査する装置が、例えば特許文献１に記載されている。
【０００３】
特許文献１では、発生させたテラヘルツ波を測定試料へ入射させ、測定試料を透過したテラヘルツ波に基づいて、測定試料で吸収されたテラヘルツ波のスペクトルを求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−７５５８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
テラヘルツ波を用いて、検査対象（例えばガス、固体等）に対象成分が含まれているかどうかを検査することができる。すなわち、テラヘルツ波を検査対象に導入し、検査対象で吸収されるテラヘルツ波のスペクトルを求め、当該スペクトルに基づいて対象成分の有無を検査することができる。この場合、対象成分の検出精度を高めることが望まれる。
【０００６】
また、検査対象としてのガス（以下で検査対象ガスともいう）に対象成分が含まれているかどうかを検査する場合に、検査したい空間領域にテラヘルツ波を伝播させなくても、当該空間領域のガスをテラヘルツ波で検査できるようにすることが望まれる。例えば、人が通る空間領域（駅の改札、空港やビルのセキュリティーゲート等）にテラヘルツ波を伝播させずに、当該空間領域のガスに対象成分が存在するかを、テラヘルツ波を用いて検査することが望まれる。その際には、通行等を妨げないように、対象成分についての検査や判別を高速で行うことが望まれる。
【０００７】
また、テラヘルツ波を用いて検査対象（ガス、固体等）を検査する装置は、テラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生装置だけでなく、検査対象と相互作用した後のテラヘルツ波を検出するためのテラヘルツ波検出装置を備える。テラヘルツ波発生装置は、励起光源と、励起光源からの励起光によりテラヘルツ波を発生させる非線形光学結晶などを含む。テラヘルツ波検出装置は、検査対象と相互作用した後のテラヘルツ波と励起光により信号光を発生させる非線形光学結晶と、信号光を検出する検出器などを備える。このように、テラヘルツ波を用いて検査対象を検査する装置は、それぞれが複数の構成要素を含むテラヘルツ波発生装置とテラヘルツ波検出装置を備えるので、構成要素の合計数が多くなる。そのため、テラヘルツ波を検査する装置の構成をよりコンパクトにすることが望まれる。
【０００８】
そこで、本発明の第１の目的は、検査対象に含まれる対象成分の検出感度を高めることにある。
本発明の第２の目的は、検査したい空間領域にテラヘルツ波を伝播させなくても、当該空間領域のガスをテラヘルツ波で高速に検査できるようにすることにある。
本発明の第３の目的は、テラヘルツ波を用いて検査する装置の構成をよりコンパクトにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した第１の目的を達成するため、本発明の第１の態様によるテラヘルツ波を用いた検査装置は、
テラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生装置と、
前記テラヘルツ波が導入され且つ検査対象を存在させる作用空間を有する相互作用ユニットと、
前記作用空間において前記検査対象と相互作用（透過、反射、散乱）し前記作用空間を通過した前記テラヘルツ波に基づいて検出データを生成し、当該検出データを出力するテラヘルツ波検出装置とを備え、
前記相互作用ユニットは、前記作用空間において前記テラヘルツ波を反射させる反射面を有し、前記テラヘルツ波は、前記反射面で反射されることにより、複数回、前記作用空間を通過して、前記作用空間の外部に位置する前記テラヘルツ波検出装置へ入射するようになっている。
【００１０】
上述した第１の目的を達成するため、本発明の第１の態様によるテラヘルツ波を用いた検査方法では、
（Ａ）テラヘルツ波を発生させ、
（Ｂ）前記テラヘルツ波を、検査対象が存在している作用空間に導入して、前記作用空間において前記テラヘルツ波と前記検査対象とを相互作用させ、
（Ｃ）前記作用空間からの前記テラヘルツ波に基づいて検出データを生成し、当該検出データを出力し、
前記（Ｂ）において、前記テラヘルツ波は、前記作用空間において、反射面で反射されることにより、複数回、前記作用空間を通過する。
【００１１】
上述した第２の目的を達成するため、本発明の第２の態様によるテラヘルツ波を用いた検査装置は、
テラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生装置と、
前記テラヘルツ波と検査対象ガスが導入され、両者を相互作用させるための作用空間を有する相互作用ユニットと、
前記作用空間を通過した前記テラヘルツ波に基づいて検出データを生成し、当該検出データを出力するテラヘルツ波検出装置とを備え、
前記相互作用ユニットは、前記作用空間を形成する空間形成体を備え、
前記作用空間は、外部へ連通する導入口を有し、外部のガスが検査対象ガスとして前記導入口を通って前記作用空間に流入可能になっている。
【００１２】
上述した第２の目的を達成するため、本発明の第２の態様によるテラヘルツ波を用いた検査方法では、
（Ａ）テラヘルツ波を発生させ、
（Ｂ）前記テラヘルツ波を、検査対象ガスが存在している作用空間に導入して、前記作用空間において前記テラヘルツ波と検査対象ガスとを相互作用させ、
（Ｃ）前記作用空間からの前記テラヘルツ波に基づいて検出データを生成し、当該検出データを出力し、
前記作用空間は、外部へ連通する導入口を有しており、外部のガスが検査対象ガスとして前記導入口を通って前記作用空間に流入する。
【００１３】
上述した第３の目的を達成するため、本発明の第３の態様によるテラヘルツ波を用いた検査装置は、
テラヘルツ波を発生させ検査対象領域に導入するテラヘルツ波発生装置と、
前記検査対象領域を通過した前記テラヘルツ波に基づいて検出データを出力するテラヘルツ波検出装置とを備え、
前記テラヘルツ波発生装置は、励起光を生成する励起光源と、前記励起光が発生用の角度位相整合条件を満たすように入射されることによりテラヘルツ波を発生する非線形光学結晶とを備え、
前記テラヘルツ波検出装置は、前記検査対象領域からの前記テラヘルツ波が検出用の角度位相整合条件を満たすように入射されることにより当該テラヘルツ波と励起光から信号光を生成する前記非線形光学結晶と、前記信号光に基づいて検出データを出力する検出器とを備え、
前記非線形光学結晶は前記テラヘルツ波発生装置と前記テラヘルツ波検出装置に共有される。
【００１４】
上述した第３の目的を達成するため、本発明の第３の態様によるテラヘルツ波を用いた検査方法では、
（Ａ）テラヘルツ波を発生させ、
（Ｂ）前記テラヘルツ波を検査対象領域に導入し、
（Ｃ）検査対象領域を通過した前記テラヘルツ波に基づいて検出データを生成し、当該検出データを出力し、
前記（Ａ）では、励起光が発生用の角度位相整合条件を満たすように非線形光学結晶に入射されることにより、前記テラヘルツ波を発生させ、
前記（Ｃ）では、前記検査対象領域からの前記テラヘルツ波が検出用の角度位相整合条件を満たすように前記非線形光学結晶に入射されることにより、当該テラヘルツ波と励起光から信号光が生成され、前記信号光に基づいて前記検出データを生成し、
前記非線形光学結晶は前記（Ａ）と（Ｃ）とで共用される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の第１の態様によると、作用空間に導入されたテラヘルツ波は反射面で反射することにより作用空間を複数回通過するので、テラヘルツ波が、作用空間において、複数回、検査対象を透過し、又は、検査対象で反射若しくは散乱されることが可能になる。このように検査対象（ガス又は固体等）とより多く相互作用したテラヘルツ波に基づいて、検査対象に含まれる対象成分の有無を検査できる。したがって、対象成分の検出感度が高められる。
【００１６】
本発明の第２の態様によると、外部のガスが、検査対象ガスとして、導入口を通して作用空間に流入可能になっている。したがって、検査したい空間領域にテラヘルツ波を伝播させなくても、外部の当該空間領域のガスを検査対象ガスとして、導入口を通して作用空間に流入させて、当該空間領域のガスをテラヘルツ波で検査できる。また、テラヘルツ波による検査では、当該ガスを前処理しなくてもよいので、高速に検査を行える。
【００１７】
本発明の第２の態様によると、検査対象領域へ導入するテラヘルツ波の発生と、検査対象領域を通過したテラヘルツ波による信号光生成とに、非線形光学結晶が共用される。したがって、テラヘルツ波発生と信号光生成のそれぞれに非線形光学結晶を設けなくてよいので、テラヘルツ波を用いて検査する装置の構成をよりコンパクトにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態による検査装置の構成を示す。
【図２】第１実施形態における波数ベクトル同士の関係を示す。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【図４】作用空間における内周面の作用の説明図である。
【図５】テラヘルツ波のスペクトル特性を示す。
【図６】本発明の第２実施形態による検査装置の構成を示す。
【図７】第２実施形態における波数ベクトル同士の関係を示す。
【図８】共振器を設けた場合の構成を示す。
【図９】変更例による検査装置の構成を示す。
【図１０】図９のＸ−Ｘ矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【００２０】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態による検査装置１００の構成を示す。検査装置１００は、テラヘルツ波Ｌｔを用いて検査対象ガスを検査するための装置である。すなわち、検査装置１００は、テラヘルツ波Ｌｔを発生させて検査対象ガスへ導入し、検査対象ガスを通過したテラヘルツ波Ｌｔに基づいて検出データを生成して出力する装置である。この検出データには、検査対象ガスの成分に関する情報が含まれている。したがって、検出データに基づいて、検査対象ガスの成分を検出することができる。
【００２１】
図１に示すように、検査装置１００は、テラヘルツ波発生装置１０と、相互作用ユニット２０と、テラヘルツ波検出装置３０を備える。
【００２２】
（テラヘルツ波発生装置の構成）
テラヘルツ波発生装置１０は、テラヘルツ波Ｌｔを発生させ、当該テラヘルツ波Ｌｔを相互作用ユニット２０における後述の作用空間７へ導入する。テラヘルツ波発生装置１０は、本実施形態では、励起光源１と非線形光学結晶３と導入光学系５を備える。
を備える。
【００２３】
励起光源１は、励起光Ｌｐを生成して、当該励起光Ｌｐを非線形光学結晶３に入射させる。励起光Ｌｐはポンプ光ともいう。例えば、励起光源１は、励起光Ｌｐとして近赤外線を生成する。励起光源１が生成する励起光Ｌｐは、所定の波長（後述の角周波数ωｐ１に対応）でピークが生じるスペクトルを有していてよく、例えば、単一の波長を有していてよい。また、励起光Ｌｐはパルス光であってよい。このパルス光の時間幅は、サブナノ秒程度（例えば、１×１０−１０秒以上であって１×１０−９秒未満の値）であってよい。励起光源１は、一例ではＱスイッチＮｄ：ＹＡＧレーザーであってよいが、これに限定されない。
【００２４】
非線形光学結晶３は、以下で述べる発生用の角度位相整合条件を満たすように励起光源１から励起光Ｌｐが入射されることにより、テラヘルツ波Ｌｔとアイドラー光Ｌｉを発生させるものである。発生用の角度位相整合条件は、次のエネルギー保存則と運動量保存則からなる。
エネルギー保存則：ωｐ１＝ωｉ１＋ωＴ１
運動量保存則：ｋｐ１＝ｋｉ１＋ｋＴ１
ここで、ωｐ１は、励起光Ｌｐの角周波数であり、ωｉ１は、アイドラー光Ｌｉの角周波数であり、ωＴ１は、テラヘルツ波Ｌｔの角周波数である。また、ｋｐ１は、励起光Ｌｐの波数ベクトルであり、ｋｉ１は、アイドラー光Ｌｉの波数ベクトルであり、ｋＴ１は、テラヘルツ波Ｌｔの波数ベクトルである。
【００２５】
図２は、図１の一部を示す。図２において、波数ベクトルｋｐ１，ｋｉ１，ｋＴ１の関係を示す。図２の例では、アイドラー光Ｌｉの波数ベクトルｋｉ１は、アイドラー光Ｌｉが仮に反射位置Ｐｒで反射したものであるとした場合に、反射する前のアイドラー光Ｌｉの波数ベクトルである。
【００２６】
一例では、図１のように、励起光源１からの励起光Ｌｐは、非線形光学結晶３において側面３ａに入射して端面３ｂ上の反射位置Ｐｒで全反射する。これにより、発生用の角度位相整合条件に従ったテラヘルツ波Ｌｔとアイドラー光Ｌｉが発生する。
【００２７】
非線形光学結晶３は、例えば、ＬｉＮｂＯ３結晶であってよい。また、非線形光学結晶３は、図１の例では、その紙面と垂直な方向から見た場合に台形状である。この場合、図１において、図１の紙面と交差する、非線形光学結晶３の各面は、当該紙面に直交する平面であってよい。
【００２８】
第１実施形態では、後述するシード光や共振器を用いないので、アイドラー光Ｌｉの波長は、ある程度の幅を有している。アイドラー光Ｌｉの進行方向は、その波長毎に発生用の角度位相整合条件に従うので、図１に示すように、アイドラー光Ｌｉは、ある程度の広がりを有する。また、アイドラー光Ｌｉの各波長に応じて、発生用の角度位相整合条件に従ったテラヘルツ波Ｌｔの波長は、ある程度の幅を有している。テラヘルツ波Ｌｔが端面３ｂから射出される方向は、その波長毎に発生用の角度位相整合条件に従うので、図１に示すように、テラヘルツ波Ｌｔは、ある程度の広がりを有する。テラヘルツ波Ｌｔの波長幅における中心波長を有するテラヘルツ波成分は、端面３ｂとほぼ直交する方向に端面３ｂから射出されてよい。
【００２９】
導入光学系５は、非線形光学結晶３から射出されたテラヘルツ波Ｌｔを作用空間７へ導入する。導入光学系５は、図１の例では、反射ミラー５ａとレンズ５ｂを備える。反射ミラー５ａは、非線形光学結晶３からのテラヘルツ波Ｌｔを作用空間７へ案内するように反射させる。レンズ５ｂは、テラヘルツ波Ｌｔの収束度（広がり）を調節する。レンズ５ｂは、集光レンズであってよい。
【００３０】
（相互作用ユニットの構成）
相互作用ユニット２０について、図１と図３を参照して説明する。図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。
【００３１】
相互作用ユニット２０は、テラヘルツ波Ｌｔと検査対象ガスが導入される作用空間７を有する。作用空間７においてテラヘルツ波Ｌｔと検査対象ガスとを相互作用させる。本実施形態では、相互作用ユニット２０は、作用空間７においてテラヘルツ波Ｌｔを反射させる反射面８を有する。作用空間７に導入されたテラヘルツ波Ｌｔは、反射面８で反射されることにより、複数回、作用空間７を通過して、作用空間７の外部に位置するテラヘルツ波検出装置３０へ入射するようになっている。反射面８（後述の内周面８）は、テラヘルツ波を反射する材料（例えば金属）で形成されている。
【００３２】
相互作用ユニット２０は、本実施形態では、空間形成体９と導入路形成体１１と排出路形成体１３とガス流発生装置１５と整流部１６を備える。
【００３３】
空間形成体９は、内部に作用空間７を形成している。また、空間形成体９は、テラヘルツ波Ｌｔが導入される導入部９ａを有する。導入部９ａは、テラヘルツ波Ｌｔが透過する材料で形成されている。作用空間７は、外部へ連通する導入口７ａと排出口７ｂを有する。外部のガスが検査対象ガスとして導入口７ａを通って作用空間７に流入可能になっている。また、作用空間７のガスが、排出口７ｂを通って外部に流出可能になっている。導入口７ａと排出口７ｂは、例えば、作用空間７においてテラヘルツ波Ｌｔが通過する領域を挟むように位置している。作用空間７は、導入口７ａと排出口７ｂの部分を除いて外部に対して密閉されていてよい。
【００３４】
空間形成体９は、上述の反射面８として内周面を有する。内周面８は、作用空間７を囲むように延びて作用空間７を区画する。本実施形態では、内周面８は、内周面８の中心軸方向（図１の紙面と垂直な方向）から見た場合に円形であり、円筒形の領域を区画している。テラヘルツ波Ｌｔは、作用空間７において内周面８における複数位置（図１の例では位置Ｐ１〜Ｐ８）で順に反射した後に、テラヘルツ波検出装置３０へ入射するようになっている。本実施形態では、作用空間７を複数回通過したテラヘルツ波Ｌｔは、導入部９ａを透過することで、作用空間７の外部に位置するテラヘルツ波検出装置３０へ伝播していく。なお、本願において、「作用空間７を複数回通過する」とは、作用空間７を区画する面（内周面８及び導入部９ａ）上の１つの位置から当該面上の別の位置へテラヘルツ波Ｌｔが伝播することが２回以上行われることを意味する。
【００３５】
導入路形成体１１は、導入口７ａから延びる導入路１１ａを形成する。導入路１１ａは、導入口７ａと反対側において外部に開口する取込口１１ｂを有する。導入路形成体１１は、変形可能（例えば変形自在）な管であってよい。この場合、管１１は、空間形成体９に接続される。ただし、導入路形成体１１は、これに限定されず、内部に導入路１１ａを形成したものであればよい。
【００３６】
排出路形成体１３は、排出口７ｂから延びる排出路１３ａを形成する。排出路１３ａは、排出口７ｂと反対側において外部に開口する送出口１３ｂを有する。排出路形成体１３は、変形可能（例えば変形自在）な管であってよい。この場合、管１３は、空間形成体９に接続される。ただし、排出路形成体１３は、これに限定されず、内部に排出路１３ａを形成したものであればよい。
【００３７】
ガス流発生装置１５は、外部から導入口７ａを通して作用空間７へ流入するガス流を発生させる。ガス流発生装置１５は、例えば送風機（ファン）であってよい。図３の例では、送風機１５は、排出路形成体１３に設けられている。この場合、送風機１５は、作用空間７のガスを排出口７ｂと排出路１３ａを通して送出口１３ｂから外部へ送出することにより、外部からのガスを導入口７ａを通して作用空間７へ吸引する吸引装置として機能する。なお、図示を省略するが、送風機１５は、導入路形成体１１（例えば取込口１１ｂ）に設けられてもよいし、作用空間７において、テラヘルツ波Ｌｔに干渉しない領域（例えば導入口７ａ又は排出口７ｂの近傍）に設けられてもよい。
【００３８】
整流部１６は、作用空間７において、テラヘルツ波Ｌｔが通過する領域（以下で、単に通過領域という）と導入口７ａとの間に設けられている。整流部１６は、通過領域の各位置の間で検査対象ガスの流量の差を減らす。整流部１６は、例えば、多数の孔が形成された板状またはメッシュ状の部材（例えば金属メッシュ）であってよい。このような板状またはメッシュ状の部材は、作用空間７におけるテラヘルツ波Ｌｔの伝播方向と平行に２次元的に延びて、通過領域と導入口７ａ側の領域とを区切るように配置されている。
【００３９】
なお、相互作用ユニット２０は、整流部１６に加えて、整流部１７を備えていてもよい。この整流部１７は、作用空間７において、通過領域と排出口７ｂとの間に設けられている。整流部１７は、通過領域の各位置の間で検査対象ガスの流量の差を減らす。このような整流部１７は、整流部１６と同じ構成を有していてよい。すなわち、整流部１７は、例えば、多数の孔が形成された板状またはメッシュ状の部材であり。作用空間７におけるテラヘルツ波Ｌｔの伝播方向と平行に２次元的に延びて、通過領域と排出口７ｂ側の領域とを区切るように配置されていてよい。
【００４０】
図４は、上述した内周面８の作用の説明図である。図４における左右方向は、テラヘルツ波Ｌｔの伝播方向に対応する。また、図４において、破線は、テラヘルツ波Ｌｔの伝播方向における各位置Ｐ０〜Ｐ９を示す。すなわち、Ｐ０は図１における集光レンズ５ｂの位置を示し、Ｐ１〜Ｐ８は、図１に示すように内周面８の位置（局所領域）を示し、Ｐ９は、後述する集光レンズ１８ｅの位置を示す。また、図４において、実線で示す折れ線は、テラヘルツ波Ｌｔの伝播路を示す。
【００４１】
図４に示すように、非線形光学結晶３から射出されたテラヘルツ波Ｌｔは、位置Ｐ１〜Ｐ９のうち隣接する各対の位置同士の中間で焦点を結ぶように伝播していく。従って、テラヘルツ波Ｌｔは、その広がりが調節されながら内周面８で反射するので、内周面８で多数回反射しても、安定してテラヘルツ波検出装置３０へ案内される。
【００４２】
なお、各局所領域Ｐ１〜Ｐ８は、内周面８の中心軸方向に見た場合、円弧の形状を有している。ただし、各局所領域Ｐ１〜Ｐ８は、上述のように隣接する各対の局所領域の同士の中間で焦点をテラヘルツが結ぶようにテラヘルツを反射する他の形状を有していてもよい。この場合、内周面８は、その中心軸方向に見た場合、円形でなくてもよい。
なお、テラヘルツ波Ｌｔが平行光として作用空間７に導入される場合には、各局所領域Ｐ１〜Ｐ８は平面であってよい。この場合、内周面８は、その中心軸方向に見た場合、各平面Ｐ１〜Ｐ８を含む多角形であってよい。
【００４３】
なお、導入部９ａから作用空間７へ導入されたテラヘルツ波が、作用空間７を複数回通過した後に、導入部９ａを通して作用空間７の外部へ伝播するように、内周面８の形状が設定されていればよい。
【００４４】
（テラヘルツ波検出装置の構成）
テラヘルツ波検出装置３０は、テラヘルツ波発生装置１０により発生させられ作用空間７を複数回通過したテラヘルツ波Ｌｔに基づいて検出データを出力する。テラヘルツ波検出装置３０は、本実施形態では、励起光源１と非線形光学結晶３と入射光学系１８と検出器１９とを備える。
【００４５】
励起光源１と非線形光学結晶３は、テラヘルツ波発生装置１０とテラヘルツ波検出装置３０に共有されるものであり、上述した構成を有する。作用空間７からのテラヘルツ波Ｌｔが検出用の角度位相整合条件を満たすように非線形光学結晶３に入射されることにより、非線形光学結晶３は、当該テラヘルツ波Ｌｔと励起光源１が発生した励起光Ｌｐとから信号光Ｌｓを生成する。
【００４６】
検出用の角度位相整合条件は、次のエネルギー保存則と運動量保存則からなる。
エネルギー保存則：ωｐ２＝ωｓ２＋ωＴ２
運動量保存則：ｋｐ２＝ｋｓ２＋ｋＴ２
ここで、ωｐ２は、励起光Ｌｐの角周波数であり上述のωｐ１に等しい。当該励起光Ｌｐは、図１の例では、反射ミラー２１で反射された励起光Ｌｐである。ωｓ２は、信号光Ｌｓの角周波数であり、ωＴ２は、テラヘルツ波Ｌｔの角周波数であり上述のωＴ１に等しい。また、ｋｐ２は、励起光Ｌｐの波数ベクトルであり、ｋｓ２は、信号光Ｌｓの波数ベクトルであり、ｋＴ２は、非線形光学結晶３へ入射するテラヘルツ波Ｌｔの波数ベクトルである。これらの波数ベクトルｋｐ２，ｋｓ２，ｋＴ２の関係を、図２に示す。
【００４７】
反射ミラー２１は、テラヘルツ波検出装置３０の構成要素であり、励起光源１から射出され反射位置Ｐｒで反射した励起光Ｌｐを、再び反射位置Ｐｒへ反射する。反射ミラー２１で反射された励起光Ｌｐは、反射位置Ｐｒで再び反射してアイソレータ２３に吸収される。なお、アイソレータ２３は、励起光源１から反射位置Ｐｒへ向かう励起光Ｌｐを透過させる。
【００４８】
入射光学系１８は、作用空間７からのテラヘルツ波Ｌｔを非線形光学結晶３へ案内し、検出用の角度位相整合条件が満たされるように当該テラヘルツ波Ｌｔを非線形光学結晶３に入射させる。
【００４９】
図１の例では、入射光学系１８は、作用空間７からのテラヘルツ波Ｌｔを非線形光学結晶３における反射位置Ｐｒへ入射させる。この時、入射光学系１８が当該テラヘルツ波Ｌｔを非線形光学結晶３に入射させる方向は、非線形光学結晶３で発生したテラヘルツ波Ｌｔが非線形光学結晶３から射出される方向と逆（正反対）である。
【００５０】
入射光学系１８は、例えば、図１のように、複数の反射ミラー１８ａ〜１８ｃと、ビームスプリッタ１８ｄとを有するように構成されてよい。複数の反射ミラー１８ａ〜１８ｃは、作用空間７からのテラヘルツ波Ｌｔを順に反射してビームスプリッタ１８ｄに入射させる。ビームスプリッタ１８ｄは、反射ミラー１８ｃから入射したテラヘルツ波Ｌｔの一部を反射ミラー５ａに入射させ、テラヘルツ波Ｌｔの残りを透過させる。反射ミラー５ａは、ビームスプリッタ１８ｄからのテラヘルツ波Ｌｔを非線形光学結晶３に入射させる。反射ミラー５ａは、導入光学系５と入射光学系１８に共有される。なお、入射光学系１８は、テラヘルツ波Ｌｔの収束度（広がり）を調節するレンズ１８ｅを更に有してよい。レンズ１８ｅは、集光レンズであってよい。
【００５１】
なお、非線形光学結晶３から射出され作用空間７へ向かって反射ミラー５ａで反射したテラヘルツ波Ｌｔは、その一部がビームスプリッタ１８ｄを透過して作用空間７へ導入され、その残りがビームスプリッタ１８ｄで反射してアイソレータ２５に吸収される。なお、アイソレータ２５は、反射ミラー１８ｃからビームスプリッタ１８ｄへ向かうテラヘルツ波Ｌｔを透過させる。
【００５２】
検出器１９は、信号光Ｌｓに基づいて検出データを出力する。検出データは、テラヘルツ波Ｌｔのスペクトルデータであってよい。当該スペクトルデータは、テラヘルツ波Ｌｔの各波長成分の強度を表わす。テラヘルツ波Ｌｔの各波長は、信号光Ｌｓの各波長と１対１で対応する。信号光Ｌｓが非線形光学結晶３から放出される方向は、信号光Ｌｓの波長成分に応じて異なる。そこで、検出器１９は、図１のように、検出面に配列された多数の光検出素子１９ａを有する。光検出素子１９ａは、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）であってよい。多数の光検出素子１９ａの位置は、それぞれ、テラヘルツ波Ｌｔの多数の波長に対応し、この対応関係は、予め求められ検出器１９に設定されている。検出器１９は、各光検出素子１９ａが検出した信号光Ｌｓの強度と、当該光検出素子１９ａに対応するテラヘルツ波Ｌｔの波長とに基づいて、テラヘルツ波Ｌｔのスペクトルデータを生成する。検出器１９から出力された当該スペクトルデータは、例えば図示しないディスプレイに表示されてよい。
【００５３】
図５は、テラヘルツ波のスペクトル特性を示す。図５において、横軸は、テラヘルツ波の周波数を示し、縦軸は、テラヘルツ波の強度を示す。図５におけるスペクトルＡは、水蒸気が存在する空中を通過した後のテラヘルツ波のスペクトルを示し、横軸から（すなわち強度がゼロの位置）から縦軸方向に延びている細い各線分は、空気中の水蒸気によるテラヘルツ波Ｌｔの吸収スペクトルを示す。各吸収スペクトルに対応する周波数で、スペクトルＡの強度が低下している。
【００５４】
図５のようなスペクトルＡに対応する、水蒸気を通過する前のスペクトルは、連続する広い周波数範囲にわたって強度を有している。このような広い周波数範囲にわたって、図１のテラヘルツ波発生装置１０は、発生するテラヘルツ波Ｌｔの周波数を変更することができる。この周波数の変更は、例えば、励起光Ｌｐの周波数を調整することにより行われる。なお、第１実施形態では、テラヘルツ波発生装置１０が発生するテラヘルツ波Ｌｔのスペクトルは、上述のようにある程度の波長幅を有しているが、励起光源１が発生する励起光Ｌｐの波長を変えることにより、複数回にわたって、それぞれ、中心波長が互いに異なる波長幅のテラヘルツ波Ｌｔを発生させてよい。これらの波長幅を合わせた範囲を広い波長範囲（すなわち上記広い周波数範囲）とすることができる。
【００５５】
これに対し、対象成分は、例えば、テラヘルツ波Ｌｔのスペクトルのうち、複数（例えば多数）の特定周波数でテラヘルツ波Ｌｔを吸収する。したがって、検出したテラヘルツ波Ｌｔのスペクトルデータに基づいて、吸収された波長の組み合わせを検出し、当該組み合わせに基づいて、対象成分の有無を検査することができる。
【００５６】
対象成分は、検査対象ガス中に浮遊している粒子の固体成分であってもよいし、気体成分であってもよい。例えば、対象成分は、爆発性成分（ＮＨ３，ＮＯ，Ｎ２Ｏなど）、神経ガス（サリン，ＶＸなど）、毒性や劇物の成分（ＴＢＭ，ＣＨＣＨ３ＯＨ，Ｈ２Ｓ，ＨＣｌ，ＨＣＮ，ＮＨ３，ＳＯ２，ＵＦ６）、薬物犯罪に関する成分（麻薬、脱法ハーブ、シンナーなど）、自然災害に関する成分（例えば火山性ガス：Ｈ２Ｓ，ＣＯ２，ＳＯ２など）、環境問題に関する成分（フロンガスや温室効果ガス：ＨＦＣｓ，ＰＦＣｓ，ＣＯ２，ＣＨ４，Ｎ２Ｏ，ＳＦ６など）であってよい。
【００５７】
（第１実施形態の効果）
上述した第１実施形態によると、作用空間７に導入されたテラヘルツ波Ｌｔは反射面８で反射することにより作用空間７を複数回通過するので、作用空間７においてテラヘルツ波Ｌｔが伝播する距離の合計を大きくすることができる。これにより、検査対象ガスに含まれる対象成分の検出感度を高めることができる。例えば、上述のように、テラヘルツ波Ｌｔを内周面８の複数箇所（多数箇所）で反射させることにより、対象成分の高感度検出が可能となる。
【００５８】
テラヘルツ波を用いた検査では、検査対象ガスが多種多様な成分を含んでいても、また、対象成分が微量であっても、検査対象ガスを前処理する必要が無いので、対象成分の有無を高速に（リアルタイムに）検査することができる。
更に、例えば、導入口７ａから作用空間７へ大量の検査対象ガスを導入することにより、大量の検査対象ガスに対して対象成分の有無を検査することができる。
また、導入口７ａは、取込口１１ｂを介して間接的に外部へ連通しているので、取込口１１ｂを、検査したい空間領域Ｒ（図３）に配置することにより、当該空間領域Ｒのガスを、検査対象ガスとして作用空間７へ導入することができる。
【００５９】
例えば、対象成分が、爆発性成分や毒性や劇物の成分や薬物犯罪に関する成分である場合には、ガス検出装置の取込口１１ｂを、電車の駅における人の出入口である改札に配置したり、空港、ビル、又はビルのセキュリティーゲートに配置することができる。これにより、改札やセキュリティーゲートを通過する人やその人の衣服や持ち物からの対象成分（浮遊粒子やガス）を含む検査対象ガスを、取込口１１ｂから作用空間７に導入して高速に検査することができる。対象成分が、自然災害に関する成分である場合には、監視が必要とされる火山（火口）の近傍に取込口１１ｂを配置して、当該成分の有無を検査することにより火山の活動状況を監視できる。対象成分が、環境問題に関する成分である場合には、取込口１１ｂを、当該成分の監視場所に配置することができる。
【００６０】
導入路形成体１１が変形可能（例えば変形自在）な管である場合には、検査を行いたい空間領域Ｒに合わせて当該管１１を変形させることにより、管１１の先端にある取込口１１ｂを当該空間領域Ｒに容易に配置することができる。例えば、当該空間領域Ｒが、人が持ち運ぶ鞄やスーツケースの内部である場合に、セキュリティーゲートにおいて、鞄やスーツケースを開けて、その内部に管１１の取込口１１ｂを容易に配置させることができる。次いで、ガス流発生装置１５により、鞄やスーツケースの内部のガスを、検査対象ガスとして作用空間７に導入できる。
【００６１】
非線形光学結晶３は、テラヘルツ波発生装置１０とテラヘルツ波検出装置３０に共有されるので、検査装置１００の構成をコンパクトにすることができる。
【００６２】
［第２実施形態］
図６は、本発明の第２実施形態による検査装置１００の構成を示す。第２実施形態では、テラヘルツ波発生装置１０は、単一波長のテラヘルツ波Ｌｔを発生して作用空間７へ導入するように構成されてよい。そのため、第２実施形態では、テラヘルツ波発生装置１０は、第１実施形態の場合の構成に加えて、更にシード光源２９を備える。第２実施形態において、説明しない点は、第１実施形態と同じであるので、その説明を省略する。
【００６３】
第２実施形態では、例えば励起光源１が発生する励起光Ｌｐの波長を一定にして、シード光源２９が発生するシード光Ｌｓｅｅｄの波長を連続的に変化させることにより、非線形光学結晶３において発生するテラヘルツ波Ｌｔの波長を連続的に変化させることができる。テラヘルツ波Ｌｔの当該各波長を合わせた波長範囲を、広い波長範囲（例えば図４の上記広い周波数範囲）にすることができる。このような波長範囲にわたって検査を行うために、当該波長範囲における各波長毎に、当該波長のテラヘルツ波Ｌｔをテラヘルツ波発生装置１０により作用空間７に導入し、作用空間７を複数回通過した当該テラヘルツ波Ｌｔに基づいて、当該テラヘルツ波Ｌｔの検出強度が検出データとしてテラヘルツ波検出装置３０により生成されて出力される。このような構成を、以下において、より詳しく説明する。
【００６４】
シード光源２９は、単一波長のシード光Ｌｓｅｅｄを生成し、当該シード光Ｌｓｅｅｄを非線形光学結晶３へ入射させる。図６の例では、シード光源２９からのシード光Ｌｓｅｅｄは、その一部がビームスプリッタ３１により反射されて、非線形光学結晶３へ入射する。
【００６５】
シード光源２９は、例えば、励起光Ｌｐの周波数よりも１〜３ＴＨｚ程度低い単一の周波数のシード光Ｌｓｅｅｄを発生させる。シード光源２９は、発生させるシード光Ｌｓｅｅｄの単一周波数が可変に構成されている。例えば、シード光源２９に設けた適宜の操作部を人が操作することにより、シード光源２９が発生するシード光Ｌｓｅｅｄの単一周波数が変更される。シード光源２９は、例えば、波長可変半導体レーザーであってよいが、これに限定されない。
【００６６】
この場合、非線形光学結晶３は、次の発生用の角度位相整合条件が満たされることにより、テラヘルツ波Ｌｔを発生させる。この発生用の角度位相整合条件は、次のエネルギー保存則と運動量保存則からなる。
エネルギー保存則：ωｐ１＝ωｓｅｅｄ＋ωＴ１
運動量保存則：ｋｐ１＝ｋｓｅｅｄ＋ｋＴ１
ここで、ωｐ１，ωＴ１，ｋｐ１，ｋＴ１は、第１実施形態の場合と同じである。ωｓｅｅｄは、シード光Ｌｓｅｅｄの角周波数であり、ｋｓｅｅｄは、シード光Ｌｓｅｅｄの波数ベクトルである。
【００６７】
図７は、図６の一部を示す。図７において、波数ベクトルｋｐ１，ｋｓｅｅｄ，ｋＴ１の関係を示す。図７の例では、ｋｓｅｅｄは、シード光Ｌｓｅｅｄが反射位置Ｐｒで反射する直前での波数ベクトルである。
【００６８】
第２実施形態では、非線形光学結晶３は、発生用の角度位相整合条件を満たす励起光Ｌｐとシード光Ｌｓｅｅｄにより、単一の波長のテラヘルツ波Ｌｔを発生させ、当該テラヘルツ波Ｌｔを射出する。テラヘルツ波Ｌｔは、図６のように、非線形光学結晶３の端面３ｂとほぼ直交する方向に端面３ｂから射出されてよい。
【００６９】
非線形光学結晶３から射出されたテラヘルツ波Ｌｔは、第１実施形態の場合と同様に、導入光学系５により作用空間７へ導入され、内周面８における複数位置Ｐ１〜Ｐ８で複数回反射され作用空間７を複数回通過し、入射光学系１８により再び非線形光学結晶３へ入射させられる。これにより、検出用の角度位相整合条件に従って、第１実施形態と同様に、信号光Ｌｓが生成されて、当該信号光Ｌｓが検出器１９に入射する。この場合、検出用の角度位相整合条件は、第１実施形態の場合と同じであり、その運動量保存則における励起光Ｌｐと信号光Ｌｓとテラヘルツ波Ｌｔの波数ベクトルｋｐ２，ｋｓ２，ｋＴ２の関係を、図７に示す。
【００７０】
なお、非線形光学結晶３からの信号光Ｌｓは、その一部がビームスプリッタ３１を透過して検出器１９に入射し、その残りがビームスプリッタ３１で反射してアイソレータ３３に吸収される。なお、アイソレータ３３は、シード光源２９からビームスプリッタ３１へ向かうシード光Ｌｓｅｅｄを透過させる。
【００７１】
第２実施形態では、検出器１９は、受けた信号光Ｌｓの強度を示す大きさの電気信号を検出データとして生成して、当該電気信号を出力してよい。この検出データは、テラヘルツ波Ｌｔの強度を表わしている。
【００７２】
第２実施形態によると、シード光源２９が発生するシード光Ｌｓｅｅｄの単一の周波数を連続的に変化させ、シード光Ｌｓｅｅｄの各周波数について、検出器１９は上述の電気信号を出力する。すなわち、シード光Ｌｓｅｅｄの周波数毎に、当該周波数に対応する単一の周波数のテラヘルツ波Ｌｔが、非線形光学結晶３から射出されて、作用空間７を複数回通過し、その後、非線形光学結晶３に入射し、これにより、信号光Ｌｓが生成され、当該信号光Ｌｓの強度を示す大きさの電気信号が検出器１９から出力される。信号光Ｌｓの各周波数は、既知であり、発生するテラヘルツ波Ｌｔの周波数とは、１対１で対応し、この対応関係は、予め分かっている。したがって、この対応関係と、シード光Ｌｓｅｅｄの各周波数について検出器１９から出力された電気信号に基づいて、検出されたテラヘルツ波Ｌｔのスペクトルデータを生成できる。
【００７３】
上述した第２実施形態でも、第１実施形態と同様の効果が得られる。例えば、第２実施形態においても、上述した図４のように、テラヘルツ波Ｌｔは、その広がりが調節されながら内周面８で反射するので、内周面８で多数回反射しても、安定してテラヘルツ波検出装置３０へ案内される。
【００７４】
また、対象成分は、例えば、テラヘルツ波Ｌｔのスペクトルのうち、複数の特定周波数でテラヘルツ波Ｌｔを吸収し、且つ、これらの特定周波数でのテラヘルツ波Ｌｔの吸収量の互いに対する比率は、特定の比率になる。
これに対して、励起光源１が発生する励起光Ｌｐとシード光源２９が発生するシード光Ｌｓｅｅｄの強度を一定にして、シード光Ｌｓｅｅｄ又は励起光Ｌｐの波長を変化させることにより、テラヘルツ波Ｌｔの強度を一定にしつつ、その波長を変化させることができる。これにより、テラヘルツ波Ｌｔの周波数毎に検出器１９が出力した出力データに基づくスペクトルデータから、吸収された波長の組み合わせを検出し、且つ、当該各波長での吸収量の互いに対する比率を求めることができる。したがって、当該組み合わせと比率に基づいて、対象成分を検出できる。
【００７５】
本発明は上述した実施の形態に限定されず、本発明の技術的思想の範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、本発明の第１実施形態または第２実施形態による検査装置１００は、上述した複数の事項の全て有していなくてもよく、上述した複数の事項のうち一部のみを有していてもよい。
【００７６】
また、以下の変更例１〜１２のいずれかを単独で採用してもよいし、変更例１〜１２の２つ以上の適切な組み合わせを任意に採用してもよい。この場合、以下で述べない点は、上述と同じである。
【００７７】
（変更例１）
上述した第２実施形態において、励起光源１からの励起光Ｌｐを非線形光学結晶３へ入射させる角度を変えることにより、非線形光学結晶３から射出されるテラヘルツ波Ｌｔの単一周波数を変えてもよい。例えば、励起光源１からの励起光Ｌｐを反射して非線形光学結晶３へ入射させる反射ミラー（図示せず）の角度を変えることにより、非線形光学結晶３に対する励起光Ｌｐの入射角度を変えてよい。
【００７８】
（変更例２）
上述した第２実施形態において、シード光源２９の代わりに、アイドラー光Ｌｉを増幅する共振器を設けてもよい。この共振器は、例えば、図８に示すように、アイドラー光Ｌｉを反射する第１および第２の反射ミラー２７ａ，２７ｂを有する。なお、図８では、非線形光学結晶３と反射ミラー２７ａ，２７ｂ等を図示しているが、検査装置１００の他の構成要素の図示を省略している。
【００７９】
非線形光学結晶３において励起光Ｌｐにより生じるアイドラー光Ｌｉのうち、特定方向に伝播するアイドラー光Ｌｉが、第１および第２の反射ミラー２７ａ，２７ｂで繰り返し反射されることにより増幅される。これにより、増幅されたアイドラー光Ｌｉに対応する単一周波数のテラヘルツ波Ｌｔが、上述した発生用の角度位相整合条件に従って、非線形光学結晶３において発生し非線形光学結晶３から射出される。
【００８０】
この場合、例えば、励起光源１からの励起光Ｌｐを非線形光学結晶３へ入射させる角度を変えることにより、非線形光学結晶３から射出されるテラヘルツ波Ｌｔの単一周波数の変えてもよい。あるいは、励起光源１が発生する励起光Ｌｐの波長を変化させることにより、非線形光学結晶３から射出されるテラヘルツ波Ｌｔの波長を変えてもよい。
【００８１】
（変更例３）
上述した本発明の第１又は第２の目的を達成するための検査装置１００において、テラヘルツ波発生装置１０は、各図に示した構成に限定されず、テラヘルツ波Ｌｔを発生でき、当該テラヘルツ波Ｌｔの波長を変化させることができる装置であればよい。
【００８２】
（変更例４）
上述した本発明の第１の目的を達成するための検査装置１００において、テラヘルツ波Ｌｔが透過する検査対象は、上述のように検査対象ガスであってもよいし、固体、粉体、又は液体であってもよい。検査対象が固体、粉体、又は液体である場合、相互作用ユニット２０は、検査対象を存在させる作用空間７を形成する空間形成体９を有しているが、上述した他の各構成要素は有していなくてもよい。また、作用空間７には、導入口７ａと排出口７ｂが設けられていないが、例えば、空間形成体９には、作用空間７と外部とを連通する開口が形成されていてよい。この開口を通して検査対象を作用空間７に配置してよい。検査対象が、粉体又は液体である場合には、粉体又は液体を容器にいれて作用空間７に配置してよい。検査対象は、例えば、作用空間７において、テラヘルツ波Ｌｔが反射面（内周面）８で反射して複数回通過する領域に配置されてよい。なお、上記開口は、内周面８以外の箇所に形成されていてよい。
【００８３】
（変更例５）
上述した第１実施形態または第２実施形態において、テラヘルツ波Ｌｔは、導入部９ａを通して作用空間７へ導入され、同じ導入部９ａを通して作用空間７の外部へ伝播するが、本発明はこれに限定されない。すなわち、空間形成体９は、導入部９ａに加えて、テラヘルツ波Ｌｔを作用空間７の外部へ伝播させる退出部を有していてもよい。退出部は、テラヘルツ波Ｌｔが透過する材料で形成されている。この場合、テラヘルツ波Ｌｔは、導入部９ａを通して作用空間７へ導入され、作用空間７を複数回通過し、その後、退出部を通して作用空間７の外部のテラヘルツ波検出装置３０へ入射する。
【００８４】
なお、導入部９ａから作用空間７へ導入されたテラヘルツ波が、作用空間７を複数回通過した後に、上記退出部を通して作用空間７の外部へ伝播するように、内周面８の形状が設定されていればよい。
【００８５】
（変更例６）
上述した本発明の第３の目的を達成するための検査装置１００において、相互作用ユニット２０は、設けられていなくてもよい。すなわち、テラヘルツ波発生装置１０で発生したテラヘルツ波Ｌｔが、検査対象（ガス、固体、粉体、又は液体）と相互作用し、その後、同じ非線形光学結晶３に入射するようになっていればよい。このように非線形光学結晶３に入射するテラヘルツ波Ｌｔは、検査対象領域における検査対象を透過し、又は、検査対象で反射若しくは散乱したものであってよい。テラヘルツ波Ｌｔは、検査対象を透過し、又は、検査対象で反射若しくは散乱する時に、検査対象と相互作用する。すなわち、テラヘルツ波Ｌｔの一部の周波数成分が検査対象に吸収される。
【００８６】
（変更例７）
上述した第１実施形態または第２実施形態において、非線形光学結晶３と励起光源１一方または両方は、テラヘルツ波発生装置１０とテラヘルツ波検出装置３０に共有されていなくてもよい。例えば、テラヘルツ波発生装置１０とテラヘルツ波検出装置３０は、それぞれ別々の非線形光学結晶を有していてもよい。この場合、テラヘルツ波検出装置３０の当該非線形光学結晶には、テラヘルツ波発生装置１０の励起光源１からの励起光Ｌｐが適宜の光学系により案内されて入射されてもよいし、励起光源１とは別に設けた励起光源からの励起光Ｌｐが入射されてもよい。これにより、テラヘルツ波検出装置３０において信号光Ｌｓを発生させる。
【００８７】
（変更例８）
上述した第１実施形態または第２実施形態において、導入路形成体１１と排出路形成体１３の一方または両方が省略されてもよい。導入路形成体１１と排出路形成体１３の両方を省略する場合、送風機１５は、導入口７ａ又は排出口７ｂに設けられてもよいし、作用空間７において、テラヘルツ波Ｌｔに干渉しない領域に設けられてもよい。
【００８８】
（変更例９）
上述した第１実施形態または第２実施形態において、テラヘルツ波Ｌｔが、作用空間７において反射面（内周面）８で反射する回数は、１回であっても複数回（多数回）であってもよい。また、テラヘルツ波Ｌｔが、内周面８で１回又は複数回反射して作用空間７を複数回通過し、テラヘルツ波検出装置３０で検出されれば、内周面８の形状は上述の形状に限定されない。
【００８９】
（変更例１０）
ガス流発生装置１５は設けられなくてもよい。すなわち、検査対象ガス（例えば火山性ガス）が、自然に、導入口７ａを通して作用空間７へ流入し、排出口７ｂを通して外部へ流出する場所（例えば屋外）に相互作用ユニット２０を設置する場合には、ガス流発生装置１５は設けられなくてもよい。
【００９０】
（変更例１１）
上述した第２実施形態において、テラヘルツ波検出装置３０は、非線形光学結晶３を有していなくてもよい。この場合、作用空間７からのテラヘルツ波Ｌｔは、検出器１９に入射される。検出器１９は、入射したテラヘルツ波Ｌｔの強度を示す電気信号を生成して出力する。このような検出器１９は、例えば、吸収体と熱電変換素子を備える。吸収体は、テラヘルツ波Ｌｔを吸収することにより発熱する。熱電変換素子は、吸収体に取り付けられ吸収体で発生した熱量に応じた大きさの上記電気信号を検出データとして生成して出力する。
【００９１】
（変更例１２）
図９は、変更例１２による検査装置１００の構成を示す。図１０は、図９のＸ−Ｘ矢視図である。図９のように、空間形成体９には、外部から作用空間７へ検査対象Ｔが入る入口９ｂと、作用空間７から外部へ検査対象Ｔが出る出口９ｃとが形成されている。入口９ｂと出口９ｃは、内周面８においてテラヘルツ波Ｌｔが反射する各位置Ｐ１〜Ｐ８からずれて位置している。また、図１０に示すように、空間形成体９は、作用空間７を区画する面１２を有し、この面１２は水平面であってよい。変更例１２では、ガス流発生装置１５は設けられなくてよい。
【００９２】
変更例１２では、作用空間７に存在させる検査対象Ｔは、ガス以外のものであってよく、例えば、人又は物体である。検査対象Ｔは、図９の破線矢印Ａが示すように、入口９ｂから作用空間７に入り、その後、出口９ｃから作用空間７の外部へ出ていく。例えば、検査対象Ｔは、搬送装置（例えばベルトコンベア）により、入口９ｂから作用空間７に入り出口９ｃから作用空間７の外部へ出ていくように搬送されてもよい。この搬送装置は、作用空間７内におけるテラヘルツ波Ｌｔの伝播経路に干渉しないように設けられる。検査対象Ｔが人である場合には、人は、歩いて、入口９ｂから作用空間７に入り出口９ｃから作用空間７の外部へ出てよい。人は図１２の水平面１２を歩行してよい。
【００９３】
また、例えば、検査対象Ｔは、作用空間７に入った後、作用空間７の中央部で一旦停止する。この中央部は、図９において円形である内周面８の中心軸上に位置する。検査対象Ｔが作用空間７の中心部で停止した状態で、テラヘルツ波発生装置１０によりテラヘルツ波Ｌｔを発生させることにより、当該テラヘルツ波Ｌｔが、（検査対象Ｔを透過せずに）検査対象Ｔの近傍を、多数回（図９では９回）通過する。したがって、検査対象Ｔを取り巻く空気に、対象成分（浮遊粒子やガス）が含まれていないかを高感度に検査できる。すなわち、検査対象Ｔを取り巻く空気には、検査対象Ｔから生じた成分が含まれているので、当該成分が対象成分であるかを高感度に検査できる。
【００９４】
なお、入口９ｂと出口９ｃの両方を兼ねる１つの出入口が空間形成体９に形成されていてもよい。この場合、変更例１２の他の点は、上述と同じである。また、図９は、第１実施形態の検査装置１００に対して変更例１２を採用した構成を示すが、第２実施形態の検査装置１００に対して、上述した変更例１２を採用してもよい。
【符号の説明】
【００９５】
１  励起光源、３  非線形光学結晶、３ａ  側面、３ｂ  端面、５  導入光学系、５ａ  反射ミラー、５ｂ  レンズ、７  作用空間、７ａ  導入口、７ｂ  排出口、８  反射面（内周面）、９  空間形成体、９ａ  導入部、９ｂ  入口、９ｃ  出口、１０  テラヘルツ波発生装置、１１  導入路形成体（管）、１１ａ  導入路、１１ｂ  取込口、１３  排出路形成体（管）、１３ａ  排出路、１３ｂ  送出口、１５  ガス流発生装置（送風機）、１６  整流部、１７  整流部、１８  入射光学系、１８ａ〜１８ｃ  反射ミラー、１８ｄ  ビームスプリッタ、１８ｅ  集光レンズ、１９  検出器、１９ａ  光検出素子、２０  相互作用ユニット、２１  反射ミラー、２３  アイソレータ、２５  アイソレータ、２７ａ，２７ｂ  反射ミラー、２９  シード光源、３０  テラヘルツ波検出装置、３１    ビームスプリッタ、３３  アイソレータ、１００  検査装置、Ｐｒ  反射位置、Ｌｉ  アイドラー光、Ｌｐ  励起光、Ｌｔ  テラヘルツ波、Ｌｓ  信号光、Ｔ  検査対象
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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