(57)【要約】【課題】テラヘルツ光が水蒸気による吸収の影響を受けず測定精度の高いセンサーユニット、テラヘルツ分光測定装置およびテラヘルツ分光測定方法を提供する。【解決手段】テラヘルツ光を発生させる発光素子を有する発光素子部１１と、前記テラヘルツ光を受光して検出信号を検出する受光素子を有する受光素子部１１と、前記テラヘルツ光を反射する反射面１２２を有する反射素子部１２と、を備え、前記発光素子部１１と前記受光素子部１１と前記反射素子部１２とが一体に接合され、前記発光素子部１１と前記受光素子部１１との光路の間に試料Ｓを流通させるための流路部１３が形成されることを特徴としたセンサーユニット１０。【選択図】図２
2010210543.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テラヘルツ光を発生させる発光素子を有する発光素子部と、前記テラヘルツ光を受光して検出信号を検出する受光素子を有する受光素子部と、前記発光素子部から射出する前記テラヘルツ光を前記受光素子部へと反射する反射面を有する反射素子部と、を備え、
前記発光素子部と前記受光素子部と前記反射素子部とが一体に接合され、
前記発光素子部と前記受光素子部との光路の間に試料を流通させるための流路部が形成されることを特徴としたセンサーユニット。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサーユニットにおいて、
前記発光素子部と前記受光素子部とが、前記発光素子と前記受光素子とを同一面に設けた発光受光素子部であることを特徴としたセンサーユニット。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のセンサーユニットにおいて、
前記流路部が、前記発光素子部、前記受光素子部および前記反射素子部の少なくともいずれか一方に形成されたことを特徴としたセンサーユニット。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載のセンサーユニットにおいて、
前記流路部がスペーサーにより区画されたことを特徴としたセンサーユニット。
【請求項５】
テラヘルツ光を発生させる発光基素子を有する発光素子部と、前記テラヘルツ光を受光して検出信号を検出する受光素子を有する受光素子部と、流路部を有する反射素子部と、を備え、
前記発光素子部と前記受光素子部と前記反射素子部とが一体に接合され、
前記テラヘルツ光は、前記発光素子部から出射され、前記流路部において全反射する角度で入射して全反射し、前記受光素子部へと入射されることを特徴としたセンサーユニット。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のセンサーユニットにおいて、
前記発光受光素子部には、前記発光受光素子部と前記反射素子部との接合面の反対側にレーザー光を発光素子部に導光する光ファイバーが設けられたことを特徴としたセンサーユニット。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載のセンサーユニットと、
前記発光素子部と前記受光素子部に照射するレーザー光を照射するレーザー発振器と、
前記検出信号を用いて分析処理を行う分析手段と、を備えたことを特徴としたテラヘルツ分光測定装置。
【請求項８】
請求項７に記載のテラヘルツ分光測定装置を用いたテラヘルツ分光測定方法であって、
前記流路部に標準試料を流入させて前記検出信号を検出する標準試料検出工程と、
前記流路部から前記標準試料を排出する排出工程と、
前記流路部に前記試料を流入させて前記検出信号を検出する試料検出工程と、
前記標準試料検出工程で得られる前記検出信号と前記試料検出工程で得られる前記検出信号とを比較して前記試料の分析を行う分析処理工程と、を備えることを特徴とするテラへルツ分光測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テラヘルツ光を用いたセンサーユニット、テラヘルツ分光測定装置およびテラヘルツ分光測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、テラヘルツ周波数領域（０．１ＴＨｚ〜１０ＴＨｚ）の光を試料に照射して、試料を透過した透過光又は試料から反射した反射光を検出するテラヘルツ時間領域分光法（ＴＨｚ−ＴＤＳ：ＴＨｚ−ＴｉｍｅＤｏｍａｉｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）が注目されている。このテラヘルツ時間領域分光法は、テラヘルツパルス分光計測装置を用い、テラヘルツ光の時間に依存した試料の電場強度を測定し、その時間に依存した時系列データをフーリエ変換処理することにより、そのパルスを形成する電場強度や位相等の周波数依存性を得ることができる（特許文献１参照）。
【０００３】
テラヘルツ分光測定装置には、装置を小型化する目的で、発光素子と受光素子とを繋ぐテラヘルツ光の導波路が形成され、その中央に試料が流通する流路が形成されたものが知られている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ００/０７９２４８号公報
【特許文献２】特開２００７−１７８１８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されたテラヘルツ分光測定装置では、発光素子と受光素子とが離れており、その間に試料が配置されている。このため、テラヘルツ光は、発光素子から出射してから受光素子に入射するまでの間に、試料由来の吸収だけでなく、受光素子に入射するまでの光路において、大気中に含まれる水蒸気由来の吸収も受けることとなる。この大気による吸収が測定誤差となり、テラヘルツ分光測定装置の測定精度低下の原因となる問題がある。また、この水蒸気による吸収を避ける為に、従来の分光測定装置では、内部を真空にするか、乾燥窒素で満たしていた。従って、真空ポンプや窒素タンクなどが必要になり、装置が大型になっていた。
【０００６】
また、発光素子と受光素子とが離れているので、発光素子から出射されるテラヘルツ光の発散を受光素子への入射において焦点を集中させるために軸外し放物面鏡等によりテラヘルツ光の焦点を調整する必要があり、テラヘルツ分光測定装置の構成が複雑になってしまう問題がある。
【０００７】
特許文献２に記載のテラヘルツ分光測定装置は、発光素子と受光素子との間の空間が密閉されている為、大気中の水蒸気による吸収を免れることが出来る。しかしながら、基板の中に、テラヘルツ光の導波路を作らねばならず、製造が難しく、構造が複雑となってしまうという問題が挙げられる。
【０００８】
本発明の目的は、テラヘルツ光が水蒸気による吸収スペクトルの影響を受けず測定精度の高いセンサーユニット、テラヘルツ分光測定装置およびテラヘルツ分光測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［適用例１］
本適用例に係るセンサーユニットは、テラヘルツ光を発生させる発光素子を有する発光素子部と、前記テラヘルツ光を受光して検出信号を検出する受光素子を有する受光素子部と、前記発光素子部から射出する前記テラヘルツ光を前記受光素子部へと反射する反射面を有する反射素子部と、を備え、前記発光素子部と前記受光素子部と前記反射素子部とが一体に接合され、前記発光素子部と前記受光素子部との光路の間に試料を流通させるための流路部が形成されることを特徴とする。
【００１０】
この構成の本適用例では、発光素子部からのテラヘルツ光を反射素子部により折り返し反射させて受光素子部へと入射させるようにすることで、発光素子部と受光素子部とを接合して一体化させることができる。
さらに、発光素子部と受光素子部と反射素子部とを接合させているので、これらが離し置きされ、その間に試料が配置されるセンサーユニットに比べ、小型化することができる。
【００１１】
また、本適用例では、発光素子部と受光素子部とが一体に接合され、その間の光路上に試料の流路部が形成されているので、光路上にある吸収物体は、発光・受光素子の基板と、反射素子部の基材と、流路部中の試料のみとなる。
このため、テラヘルツ光が大気中の水蒸気によって吸収されることがなく、試料由来の吸収のみを受光素子部にて検出することができる。したがって、本適用例に係るセンサーユニットは、測定精度が高いものとすることができる。
【００１２】
また、発光素子部と受光素子部とが接合され、その間に流路部が形成されているので、光学系にズレが生じることが無く、常に最適な状態で測定することが出来る。
【００１３】
［適用例２］
本適用例に係るセンサーユニットは、前記発光素子部と前記受光素子部とが、前記発光素子と前記受光素子とを同一面に設けた発光受光素子部であることが好ましい。
この構成の本適用例では、発光素子と受光素子とが同一基板上に形成されているので、一括した工程で同時に発光素子と受光素子とを作ることができ、また、より簡易な構成とすることができ、さらに、センサーユニットをより小型化することができる。
【００１４】
［適用例３］
本適用例に係るセンサーユニットは、前記流路部が、前記発光素子部、前記受光素子部および前記反射素子部の少なくともいずれか一方に形成されたことが好ましい。
この構成の本適用例では、試料を流通させる流路部が発光素子部、受光素子部および反射素子部との少なくともいずれか一方に形成されているので、発光素子部と受光素子部と反射素子部とのみで構成でき、これらを接合させるだけで、発光素子部または受光素子部と、反射素子部との間に沿って流路部を形成することができる。
このため、本適用例に係るセンサーユニットは簡易な構成とすることができ、さらに、当該センサーユニットを容易に製造することができる。
【００１５】
［適用例４］
本適用例に係るセンサーユニットは、前記流路部がスペーサーにより区画されたことが好ましい。
この構成の本適用例では、流路部がスペーサーにより区画されるので、発光素子部または受光素子部と、光学素子との間にスペーサーを挟みこんで接合するだけで、発光素子部と受光素子部と光学素子との間に沿って流路を形成することができる。
このため、本適用例に係るセンサーユニットは簡易な構成とすることができ、さらに、当該センサーユニットを容易に製造することができる。
【００１６】
［適用例５］
本適用例に係るセンサーユニットは、テラヘルツ光を発生させる発光素子を有する発光素子部と、前記テラヘルツ光を受光して検出信号を検出する受光素子を有する受光素子部と、流路部を有する反射素子部と、を備え、前記発光素子部と前記受光素子部と前記反射素子部とが一体に接合され、前記テラヘルツ光は、前記発光素子部から出射され、前記流路部において全反射する角度で入射して全反射し、前記受光素子部へと入射されることを特徴とする。
この構成の本適用例では、テラヘルツ光は、流路部において全反射する角度で入射して全反射するので、反射素子部に反射面を設ける必要がない。
このため、より簡易な構成とすることができ、さらに、センサーユニットをより小型化することができる。
【００１７】
［適用例６］
本適用例に係るセンサーユニットでは、前記発光受光素子部には、前記発光受光素子部と前記反射素子部との接合面の反対側にレーザー光を発光素子部に導光する光ファイバーが設けられたことが好ましい。
この構成の本適用例では、電極を被覆する被覆部材に係脱可能とする取付部を有するので、他の部材・部品等をこの取付部に係合させることで、部材・部品等、例えば、光ファイバーを容易に取り付けることができる。この取付部に光ファイバーを取り付けた場合、パルスレーザー光が光ファイバーにより発光素子部または受光素子部へと導光されるので、パルスレーザー光の光路を鏡等の反射により屈曲させる必要がなく、光ファイバーを曲げることにより自在にこのパルスレーザー光の光路を曲げることができる。
【００１８】
［適用例７］
本適用例に係るテラヘルツ分光測定装置は、上記のセンサーユニットと、前記受光素子部に照射するレーザー光を照射するレーザー発振器と、前記検出信号を用いて分析処理を行う分析手段と、を備えたことを特徴とする。
この構成の本適用例では、受光素子部にて検出した信号から分析処理する分析手段を備えているので、得られた検出信号の分析および解析等をテラヘルツ分光測定と同時に行うことができる。従って、テラヘルツ分光測定と、その分析および解析を一度に行うことができるので、短時間で測定結果を得ることができる。
また、上記センサーユニットを導入したテラヘルツ分光測定装置は、軸外し放物面鏡等の集光光学系を省略でき、簡易な構成で小型化した分光測定装置とすることができる。
【００１９】
［適用例８］
本適用例に係るテラへルツ分光測定方法は、上記のテラヘルツ分光測定装置を用いたテラヘルツ分光測定方法であって、前記流路部に標準試料を流入させて検出信号を検出する標準試料検出工程と、前記流路部から前記標準試料を排出する排出工程と、前記流路部に試料を流入させて検出信号を検出する試料検出工程と、前記標準試料検出工程で得られる前記検出信号と前記試料検出工程で得られる前記検出信号とを比較して試料の分析を行う分析処理工程と、を備えることを特徴とする。
この構成の本適用例では、標準試料による吸収スペクトルを検出し、その後、試料による吸収スペクトルを検出する。そして、試料による吸収スペクトルの検出信号を標準試料による吸収スペクトルの検出信号で割ることで測定評価するので、標準試料の吸収スペクトルを基準とした測定ができる。よって、安定した測定精度を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態におけるテラヘルツ分光測定装置の構成図。
【図２】本発明の第１実施形態におけるセンサーユニットの拡大断面図。
【図３】本発明の第１実施形態における凹面鏡の斜視図。
【図４】本発明の第１実施形態におけるセンサーユニットの製造方法を表す模式図。
【図５】本発明の第１実施形態における流路での試料の流通状態を表す模式図。
【図６】本発明の第２実施形態におけるセンサーユニットの製造方法を表す模式図。
【図７】本発明の第３実施形態におけるセンサーユニットを表す模式図。
【図８】本発明の第４実施形態におけるセンサーユニットを表す模式図。
【図９】本発明の第４実施形態におけるエバネッセント波の光路を表す模式図。
【図１０】本発明の変形例におけるセンサーユニットを表す模式図。
【図１１】本発明の変形例におけるセンサーユニットを表す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。ここで、各実施形態において、同一構成については同一符号を付して説明を省略もしくは簡略する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態であるテラヘルツ分光測定装置を図１に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態におけるテラヘルツ分光測定装置の構成図が示されている。
図１に示すように、本実施形態のテラヘルツ分光測定装置１は、所定周期でレーザー光３０を発生するレーザー発振器としてのパルス光源１００と、このパルス光源１００から発生するレーザー光３０を励起光とプローブ光とに分離するためのビームスプリッタ２１と、この励起光を導くための励起光学系３１と、励起光学系３１によって導かれた励起光が照射されるセンサーユニット１０と、プローブ光を導くためのプローブ光学系３２と、このプローブ光の励起光に対するタイミング差を調整および設定する可変光遅延器４０と、センサーユニット１０からの検出信号を処理するための分析手段としての分光処理部５０とを備えている。
【００２２】
ここで、パルス光源１００としては、例えば、フェムト秒パルスレーザーなどのパルスレーザー装置を用いることができる。
センサーユニット１０は、発光受光素子部１１と凹面鏡１２とを備えている。この発光受光素子部１１は、励起光学系３１の励起光が照射されることによりテラヘルツ光を発生させるとともに、流路部１３内の試料Ｓを透過したテラヘルツ光を受光する。
【００２３】
励起光学系３１は、レーザー光３０をビームスプリッタ２１によりセンサーユニット１０まで導く光路である。
可変光遅延器４０は、プローブ光の光軸と平行な方向に自在に移動可能な可動反射鏡４１と、この可動反射鏡４１の位置を移動制御する光遅延制御装置４２と、プローブ光学系３２をセンサーユニット１０へと導く固定反射鏡４３とを備えている。
また、光遅延制御装置４２は、可動反射鏡４１の位置を駆動制御するためのものである。可動反射鏡４１の位置を駆動制御することによって、プローブ光の光路長の設定・変更を制御し、もって、励起光とプローブ光の照射タイミング差（テラヘルツ光の発生・検出タイミング差）の設定・変更を制御する。
【００２４】
分光処理部５０は、Ａ／Ｄ変換器５１、スペクトル分析装置５２、及び、解析装置５３を備えている。
Ａ／Ｄ変換器５１は、発光受光素子部１１から供給された電流のアナログ信号をデジタル信号に変換するためのものである。
スペクトル分析装置５２は、Ａ／Ｄ変換器５１で変換されたデジタル信号を記録し、フーリエ変換することによって、テラヘルツ光の周波数毎の強度分布を求めるためのものである。
【００２５】
解析装置５３は、スペクトル分析装置５２にて得られた強度スペクトルに基づき、流路部１３内にある試料Ｓの分光特性を求めるためのものである。解析装置５３は、パーソナルコンピュータ等からなり、スペクトル分析装置５２で得られた振幅スペクトラムのデータに基づき、試料Ｓのテラヘルツ光分光特性を得るために必要な演算処理を行い、試料Ｓのテラヘルツ光分光特性を得る。
【００２６】
図２は、本発明の第１実施形態におけるセンサーユニットの拡大断面図が示されている。
図２に示すように、センサーユニット１０は、平板形状の発光受光素子部１１と反射素子部としての半楕円状の凹面鏡１２とを備えている。そして、センサーユニット１０は、これら発光受光素子部１１と凹面鏡１２とが平面を合わせて接合されて形成されている。
発光受光素子部１１は、平板形状のガリウム砒素基板（以下ＧａＡｓ基板という）１１１を有している。このＧａＡｓ基板１１１は、凹面鏡１２との接合面とは反対側に低温成長ガリウム砒素基板（以下ＬＴ−ＧａＡｓ基板という）１１２が設けられている。このＬＴ−ＧａＡｓ基板１１２は、分子線エピタキシャル法により、具体的には、２００℃〜４００℃程度の温度範囲でガリウム砒素をＧａＡｓ基板１１１上に堆積させたものである。
そして、このＬＴ−ＧａＡｓ基板１１２上に電極１１３を形成し、さらに、この電極１１３の上に被覆部材としての透光性部材１１４が形成されて、電極１１３が被覆されている。これらは発光素子あるいは受光素子として用いられる。
また、この電極１１３には、テラヘルツ光が励起光学系３１より入射する箇所に間隙１１３Ａが形成されている。
凹面鏡１２は半楕円状の本体部１２１を備えており、この本体部１２１は、その楕円球面に反射面１２２を有している。また、本体部１２１は、その平面部１２３の形状が発光受光素子部１１の接合される平面形状と略同じになっている。さらに、平面部１２３には、断面が矩形状の流路部１３が形成されている。
【００２７】
図３には、本発明の第１実施形態における凹面鏡の斜視図が示されている。
図３に示すように、本体部１２１には、流路部１３が形成されており、この流路部１３は、流入口１３１と、排出口１３２と、滞留部１３３とを有している。
本体部１２１は、平面部１２３に立方体状に窪んだ滞留部１３３が形成されている。この滞留部１３３は、その深さは５０ないし３００μｍ程度が好ましい。これは、深すぎると滞留部１３３を透過する際のテラヘルツ光の吸収が大きくなり、薄すぎると滞留部１３３を流通する試料による吸収スペクトルが十分行えず測定不十分となるからである。
また、流路部１３は、滞留部１３３から本体部１２１の平面方向に延設された２つの円筒形状の穿孔部である流入口１３１と、排出口１３２とを有している。
【００２８】
図４には、本発明の第１実施形態におけるセンサーユニットの製造方法を表す模式図が示されている。
図４に示すように、ＬＴ−ＧａＡｓ基板１１２等が形成された発光受光素子部１１と、凹面鏡１２とを用意する（図４（Ａ）参照）。そして、本体部１２１において、平面部１２３をエッチング等により加工し、流路部１３を形成する（図３，図４（Ｂ）参照）。
【００２９】
次に、ＧａＡｓ基板１１１と、流路部１３が形成された本体部１２１とは、ＬＴ−ＧａＡｓ基板１１２が形成されていない側のＧａＡｓ基板１１１の平面と、平面部１２３とが対向するよう配置される（図４（Ｂ）参照）。
そして、ＧａＡｓ基板１１１の平面と平面部１２３とを接合することにより、流路部１３を有するセンサーユニット１０が得られる（図４（Ｃ）参照）。
【００３０】
図５には、本発明の第１実施形態における流路での試料の流通状態を表す模式図が示されている。
図５に示すように、試料Ｓは、流入口１３１から流入し、排出口１３２から排出される。このとき、滞留部１３３に試料Ｓが滞留する。滞留部１３３には、図示しない間隙１１３Ａ（図２参照）から入射するテラヘルツ光が照射される第一光照射部１３４Ａと図示しない反射面１２２（図２参照）により反射されたテラヘルツ光が照射される第二光照射部１３４Ｂとが存在しており、これら第一光照射部１３４Ａと第二光照射部１３４Ｂとにおいて、試料Ｓにテラヘルツ光が照射される。
【００３１】
本発明の第１実施形態におけるテラヘルツ分光測定方法は、標準試料としての純水を流路部１３（図５参照）に流通させて得られる吸収スペクトルを検出する標準試料検出工程の後、流路部１３から完全に純水を排出する排出工程を行う。
その後、流路部１３に試料Ｓを流通させて吸収スペクトルを検出する試料検出工程を行う。そして、スペクトル分析装置５２（図１参照）において試料Ｓによる吸収スペクトルの検出信号を水による吸収スペクトルの検出信号で割ってスペクトル分析をする分析処理工程を行っている。
なお、水溶液の測定を行う場合は、上記の様に、標準試料として純水を用いるが、その他の溶媒（アルコールやケトンなど）を用いる場合には、純粋な溶媒を標準試料として測定し、その後、測定対象物が含まれる溶液を測定して、スペクトル分析を行う。
【００３２】
以上の構成の本実施形態では次の作用効果を奏することができる。
（１）本実施形態におけるセンサーユニット１０では、反射面１２２を有する凹面鏡１２が発光受光素子部１１からのテラヘルツ光を発光受光素子部１１へと反射するので、発光素子と受光素子とが同一面に設けられるＬＴ−ＧａＡｓ基板１１２とすることができるので、センサーユニット１０を簡易な構成とすることができ、さらに、センサーユニット１０を小型化することができる。
さらに、発光受光素子部１１と凹面鏡１２とを接合させているので、これらが離し置きされ、その間に試料Ｓが流通または配置されるセンサーユニット１０に比べ、より小型化することができる。
【００３３】
（２）本実施形態のセンサーユニット１０では、発光受光素子部１１と凹面鏡１２とが互いに接合され、その間に試料Ｓの流路部１３が形成されているので、試料Ｓを当該流路部１３に流しながらＬＴ−ＧａＡｓ基板１１２よりテラヘルツ光を出射させ試料Ｓを透過させてＬＴ−ＧａＡｓ基板１１２へと入射させることができる。
つまり、ＬＴ−ＧａＡｓ基板１１２から出射してＬＴ−ＧａＡｓ基板１１２に入射するまでのテラヘルツ光の光路上には、ＧａＡｓ基板１１１、本体部１２１および流路部１３中の試料Ｓのみがあることとなる。
このため、テラヘルツ光が大気や空間によって吸収スペクトルされることがない。よって、試料Ｓ由来の吸収スペクトルのみを発光受光素子部１１にて検出することができ、本実施形態のセンサーユニット１０を測定精度の高いものとすることができる。
【００３４】
（３）センサーユニット１０は、凹面鏡１２において、平面部１２３をエッチング等により加工、流路部１３を形成する。
このため、平面部１２３をエッチングするだけで、発光受光素子部１１と凹面鏡１２との間に流路部１３を形成することができる。
よって、センサーユニット１０を簡易な構成とすることができ、容易に製造することができる。
【００３５】
（４）ＬＴ−ＧａＡｓ基板１１２上に電極１１３を形成し、さらに、この電極１１３の上に透光性部材１１４が形成されて、電極１１３が被覆されている。
このため、電極１１３の短絡を防止することができる。また、外気に触れることによる電極１１３の劣化を防止することもできる。
【００３６】
（５）流路部１３には流入口１３１と排出口１３２とが対角に設けられており、滞留部１３３を試料Ｓで満たすことができる。
第一光照射部１３４Ａおよび第二光照射部１３４Ｂに試料Ｓを常に流通させることができるので、試料Ｓ由来の吸収スペクトルを安定して検出することができる。
【００３７】
（６）テラヘルツ分光測定装置１では、ＬＴ−ＧａＡｓ基板１１２にて検出した信号から分析処理する分光処理部５０を備えているので、得られた検出信号の分析および解析等をテラヘルツ分光測定と同時に行うことができる。
従って、テラヘルツ分光測定と、その分析および解析を一度に行うことができるので、短時間で測定結果を得ることができる。
【００３８】
（７）本実施例のテラヘルツ分光測定においては、純水を流路部１３に流通させて、吸収スペクトルを検出した後、流路部１３から完全に純水を排出する。その後、流路部１３に試料Ｓを流通させて吸収スペクトルを検出する。そして、試料Ｓによる吸収スペクトルの検出信号を純水による吸収スペクトルの検出信号で割ってスペクトル分析を行っている。
【００３９】
このため、純水による吸収スペクトルを検出し、その後、試料Ｓによる吸収スペクトルを検出する。そして、試料Ｓによる吸収スペクトルの検出信号を標準試料による吸収スペクトルの検出信号で割ることで測定評価するので、安定した測定精度を確保することができる。
【００４０】
次に、本発明の第２実施形態を図６に基づいて説明する。
図６には、本発明の第２実施形態におけるセンサーユニットの製造方法を表す模式図が示されている。
第２実施形態は、第１実施形態とは、本体部１２１に流路部１３を設ける替わりに、スペーサー１４を用いている点が異なるものであり、その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００４１】
図６に示すように、ＬＴ−ＧａＡｓ基板１１２等が形成された発光受光素子部１１と、凹面鏡１２とを用意する。
そして、発光受光素子部１１と凹面鏡１２との間にスペーサー１４を配置し、発光受光素子部１１と凹面鏡１２とでスペーサー１４を挟み込むことで流路部１３を有するセンサーユニット１０が得られる。
【００４２】
従って、第２実施形態では、第１実施形態の効果（１），（２），（４）〜（７）と同様な作用効果を奏することができる。さらに、以下のような作用効果を奏することができる。
（８）本実施例のセンサーユニット１０は、流路部１３がスペーサー１４を用いることにより区画されている。
このため、流路部１３がスペーサー１４により区画されるので、発光受光素子部１１と凹面鏡１２との間にスペーサー１４を挟みこんで接合するだけで、発光受光素子部１１と凹面鏡１２との間に流路部１３を区画することができる。
よって、第２実施形態では、センサーユニット１０を簡易な構成とすることができ、さらに、当該センサーユニット１０を容易に製造することができる。
【００４３】
本発明の第３実施形態を図７に基づいて説明する。
図７には、本発明の第３実施形態におけるセンサーユニットを表す模式図が示されている。
第３実施形態は、第１実施形態とは励起光学系３１およびプローブ光学系３２の構成が異なるものであり、その他の構成は第１実施形態と同様である。
透光性部材１１４には、可撓性を有する光ファイバーＦが取り付けられる取付部１１４Ａが設けられている。この取付部１１４Ａは透光性部材１１４の厚さ方向に貫通する穴であり、この穴に光ファイバーＦの先端を導通することで光ファイバーＦを係脱可能に取り付け固定する。
【００４４】
従って、第３実施形態では、第１実施形態の効果（１）〜（７）と同様な作用効果を奏することができる。さらに、以下のような作用効果を奏することができる。
（９）本実施例では、透光性部材１１４には、可撓性を有する光ファイバーＦが取り付けられる取付部１１４Ａが設けられており、これら取付部１１４Ａに可撓性を有する光ファイバーＦの先端を導通して光ファイバーＦを係脱可能に取り付け固定している。
【００４５】
このため、簡易な構成により光ファイバーＦを容易に取り付けることができる。この取付部１１４Ａに光ファイバーＦを取り付けることで、励起光またはプローブ光が光ファイバーＦにより発光受光素子部１１または凹面鏡１２へと導光されるので、励起光学系３１またはプローブ光学系３２を鏡等の反射により屈曲させる必要がなく、光ファイバーＦを曲げることによりこれらの光路を自在に曲げることができる。
よって、第３実施形態では、固定反射鏡４３のような光路を変えるための構成が必要なく、パルス光源１００（図１参照）とセンサーユニット１０との位置関係を自由に設定することができる。従って、テラヘルツ分光測定装置１（図１参照）を簡易な構成とすることができ、さらに、容易に小型化することができる。
【００４６】
図８には、本発明の第４実施形態におけるセンサーユニットを表す模式図が示されている。
第４実施形態では、第１実施形態とは流路部の構成が異なるものであり、その他の構成は第１実施形態と同様である。
反射素子部としての第一凹面体１５は第一凹面部１５２を有する透光性の半楕円体であって、第一凹面部１５２と対向する位置に第一平面部１５３を有している。この第一平面部１５３が発光受光素子部１１と接合されることで、発光受光素子部１１と第一凹面体１５とが一体に形成されている。
そして、第一凹面部１５２の外側に第二凹面体１６が設けられている。この第二凹面体１６は、直方体状であって、その１つの平面が半楕円状に削られた透光性の部材である。この半楕円状に削られた第二凹面部１６２の球面は、第一凹面部１５２よりも半径が大きく形成されている。このため、第一凹面体１５と第二凹面体１６とを一体に接合した際、第一凹面部１５２と第二凹面部１６２との間に隙間ができる。この隙間が流路部１３として利用できるようになっている。
【００４７】
図９は、本発明の第４実施形態におけるエバネッセント波の光路を表す模式図である。
図９に示すように、テラヘルツ光は、全反射する角度で流路部１３へ入射する。このとき、流路部の界面において、エバネッセント効果によってテラヘルツ光は全反射している。流路部１３において、エバネッセント波ＥＷは試料Ｓ中を透過しながら再び第一凹面体１５へと反射する。このため、全反射した後のテラヘルツ光が、ＬＴ−ＧａＡｓ基板１１２に入射することによって、吸収スペクトルを検出する。
なお、図９（Ｂ）に示すように、テラヘルツ光が流路部１３へ同一角度で入射するほうが、試料Sに浸入するエバネッセント波の深さが一定になる為、好ましい。
【００４８】
従って、第４実施形態では、第１実施形態の効果（１），（２），（４）〜（７）と同様な作用効果を奏することができる。さらに、以下のような作用効果を奏することができる。
【００４９】
（１０）本実施形態のセンサーユニット１０では、第二凹面体１６を設けることで流路部１３を形成している。このため、第一凹面体１５の第一平面部１５３において流路部１３を形成するためにエッチング等を施す必要がない。よって、本実施形態のセンサーユニットの製造を容易に行うことができる。
さらに、本実施形態では、テラヘルツ光は、流路部１３において全反射する角度で第一凹面体から入射して全反射するので、第二凹面体１６に反射面を設ける必要がない。このため、第一凹面体１５を簡易な構成とすることができる。
【００５０】
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
第４実施形態では、第一凹面体１５と第二凹面体１６とを用いたがこれに限らない。例えば、図１０および図１１のような形態のセンサーユニット１０としてもよく、流路部１３において、テラヘルツ光が全反射し、エバネッセント波ＥＷにより試料Ｓ由来の吸収スペクトルを検出できる構成であれば、いずれでもよい。
なお、図１０および図１１のセンサーユニット１０（本図）では、テラヘルツ光が流路部１３へ同一角度で入射するため、試料Ｓを透過するエバネッセント波ＥＷの浸入深さが一定となる。
このため、試料Ｓ由来の吸収スペクトルが安定するので、精度よく測定することができる。
また、本実施形態では、試料Sをセンサーユニットの上に滴下して測定する為、流路中に試料Sを注入する必要が無い。この為、非常に使い勝手の良い測定装置となる。
【００５１】
また、例えば、凹面鏡１２に流路部１３を形成したが、これに限らず、発光受光素子部に流路部１３を形成してもよいし、発光受光素子部および凹面鏡１２の両方に流路部１３を形成してもよい。
【００５２】
光ファイバーＦを透光性部材１１４の取付部１１４Ａに取り付けるとしたが、これに限らず、励起光およびプローブ光が導光孔１１３Ａに入射するように、光ファイバーＦの先端を導光孔１１３Ａに向けて離し置いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、テラヘルツ分光測定装置のほか、様々な光学測定装置に利用できる。
【符号の説明】
【００５４】
１…テラヘルツ分光測定装置、１０…センサーユニット、１１…発光受光素子部、１２…凹面鏡、１２２…反射面、１３…流路部、１４…スペーサー、１５…第一凹面体（反射素子部）、１６…第二凹面体（反射素子部）、３０…レーザー光、５０…分光処理部（分析手段）、１００…パルス光源（レーザー発振器）、１１２…ＬＴ−ＧａＡｓ基板（発光素子，受光素子）、１１３…電極、１１４…透光性部材（被覆部材）、１１４Ａ…取付部、Ｆ…光ファイバー、Ｓ…試料
【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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【図１１】
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