(57)【要約】【課題】所望位置のガス分析を簡便に行うことが可能な測定装置を提供する。【解決手段】測定装置（１、２、３）は、外部の気体を通過させる複数の細孔が設けられた側面を有する管部（１１、１１ａ、１１ｂ）と、管部の一端から管部の内部に所定周波数帯の電磁波を入射させる入射部（１２）と、管部の他端において、入射された電磁波を受信する受信部（１３）と、受信部の受信結果に基づいて、電磁波の周波数毎の強度を測定する測定部（３１）と、を備える。管部の複数の細孔の孔径は電磁波の波長より短い。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の気体を通過させる複数の細孔が設けられた側面を有する管部と、
前記管部の一端から前記管部の内部に所定周波数帯の電磁波を入射させる入射部と、
前記管部の他端において、前記入射された電磁波を受信する受信部と、
前記受信部の受信結果に基づいて、前記電磁波の周波数毎の強度を測定する測定部と、
を備え、
前記複数の細孔の孔径は前記電磁波の波長より短い
ことを特徴とする測定装置。
【請求項２】
前記管部は、多孔質素材により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の測定装置。
【請求項３】
前記測定部により測定された前記電磁波の周波数毎の強度を含む測定結果に基づいて、前記気体の種類及び濃度の少なくとも一方を特定する特定部を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の測定装置。
【請求項４】
前記特定部は、前記電磁波の一の周波数の強度と、前記電磁波の他の周波数の強度との強度比から前記気体の種類及び濃度の少なくとも一方を特定することを特徴とする請求項３に記載の測定装置。
【請求項５】
前記孔径は、λ／１０ｎ以下（ここで、λは前記電磁波の波長であり、ｎは前記管部の屈折率である）であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の測定装置。
【請求項６】
前記管部を複数備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定装置の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の装置として、例えば、管路内に導入されたガスに、管路の一端から光を照射し、管路の他端の光検出器で光を受光することにより、ガスの種類の特定やガスの濃度の測定を行う装置が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３３７８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の背景技術によれば、所定の導入口から管路内部にガスを封入しなければならず、ガスの封入のために他の装置又は器具が必要である。加えて、測定の度に管路内部のガスを入れ替える必要があり、例えば所定位置のガスの時間変化の測定には不適切である。
【０００５】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、所望位置のガス分析を簡便に行うことができる測定装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の測定装置は、上記課題を解決するために、外部の気体を通過させる複数の細孔が設けられた側面を有する管部と、前記管部の一端から前記管部の内部に所定周波数帯の電磁波を入射させる入射部と、前記管部の他端において、前記入射された電磁波を受信する受信部と、前記受信部の受信結果に基づいて、前記電磁波の周波数毎の強度を測定する測定部と、を備え、前記複数の細孔の孔径は前記電磁波の波長より短い。
【０００７】
本発明の作用及び他の利得は次に説明する実施するための形態から明らかにされる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施例に係る測定装置の構成を示す概念図である。
【図２】第２実施例に係る測定装置の構成を示す概念図である。
【図３】第３実施例に係る測定装置の構成を示す概念図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の測定装置に係る実施形態について説明する。
【００１０】
実施形態に係る測定装置は、外部の気体を通過させる複数の細孔が設けられた側面を有する管部と、管部の一端から管部の内部に所定周波数帯の電磁波を入射させる入射部と、管部の他端において、入射された電磁波を受信する受信部と、受信部の受信結果に基づいて、電磁波の周波数毎の強度を測定する測定部と、を備える。ここで、複数の細孔の孔径は電磁波の波長より短い。
【００１１】
管部の側面に複数の細孔が設けられているので、管部は通気性を有する。このため、特別な装置や器具を用いることなく、管部の内部に、管部の周囲に存在する気体が流入する。当該測定装置の管部を所望位置に設置すれば、所望位置の気体の時間変化に応じて、管部内部の気体も変化することとなる。従って、当該測定装置によれば、所望位置のガス分析を簡便に行うことができる。複数の細孔の孔径を電磁波の波長より短くすることにより、電磁波が管部内部を適切に伝搬することができる。
【００１２】
実施形態に係る測定装置の一態様では、管部は、多孔質素材により構成されている。この態様によれば、比較的容易にして、複数の細孔が設けられた管部を実現することができる。
【００１３】
実施形態に係る測定装置の他の態様では、当該測定装置は、測定部により測定された電磁波の周波数毎の強度を含む測定結果に基づいて、気体の種類及び濃度の少なくとも一方を特定する特定部を更に備える。この態様によれば、比較的容易にして、気体の種類及び濃度の少なくとも一方を特定することができる。
【００１４】
この態様では、特定部は、電磁波の一の周波数の強度と、電磁波の他の周波数の強度との強度比から気体の種類及び濃度の少なくとも一方を特定してよい。このように構成すれば、例えば２種類以上の気体の種類及び濃度の少なくとも一方を特定することができる。
【００１５】
実施形態に係る測定装置の他の態様では、複数の細孔の孔径は、λ／１０ｎ以下（ここで、λは電磁波の波長であり、ｎは管部の屈折率である）である。この態様によれば、電磁波をより適切に伝搬させることができる。
【００１６】
実施形態に係る測定装置の他の態様では、当該測定装置は、管部を複数備える。この態様によれば、複数箇所のガス分析を同時に行うことができ、実用上非常に有利である。
【実施例】
【００１７】
本発明の測定装置に係る実施例を図面に基づいて説明する。以下の実施例では、本発明に係る「電磁波」の一例として、「テラヘルツ波」を挙げる。
【００１８】
＜第１実施例＞
本発明の測定装置に係る第１実施例について、図１を参照して説明する。図１は、第１実施例に係る測定装置の構成を示す概念図である。
【００１９】
図１（ａ）において、測定装置１は、多孔質素材により構成された管部１１と、テラヘルツ発振機１２と、テラヘルツ受信機１３と、テラヘルツ発振機１２を管部１１の一端にカップリングするレンズ１４と、テラヘルツ受信機１３を管部１１の他端にカップリングするレンズ１５と、測定部３０とを備えて構成されている。尚、管部１１は、その一部が環状に形成されていなくてもよく、図１（ｂ）に示すように、直線状に形成されていてもよい。
【００２０】
管部１１を構成する多孔質素材は、例えばフッ素樹脂等を含んでなる多孔質樹脂であってもよいし（図１（ｃ）参照）、多孔質金属であってもよいし（図１（ｄ）参照）、或いは、多孔質樹脂を多孔質金属で覆ったものであってもよい（図１（ｅ）参照）。尚、図１（ｃ）〜（ｅ）は、管部１１の断面を示している。
【００２１】
管部１１を構成する多孔質素材の複数の細孔の孔径は、テラヘルツ波の伝搬の観点から、テラヘルツ波の波長より短くされている。上記複数の細孔の孔径は、λ／１０ｎ以下であることが望ましい（ここで、λはテラヘルツ波の波長であり、ｎは多孔質素材の屈折率である）。
【００２２】
テラヘルツ発振機１２は、テラヘルツ波を発振する。テラヘルツ発振機１２は、例えばガン・ダイオード、共鳴トンネルダイオード、ＵＴＣ−ＰＤ（Ｕｎｉ−Ｔｒａｖｅｌｉｎｇ  Ｃａｒ−ｒｉｅｒ  Ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ：単一走行キャリアフォトダイオード）、光伝導アンテナ等を有する。テラヘルツ発振機１２には、既存の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は省略する。
【００２３】
テラヘルツ受信機１３は、テラヘルツ波を受信する。テラヘルツ受信機１３は、例えばショットキーバリアダイオード、共鳴トンネルダイオード、光伝導アンテナ等を有する。テラヘルツ受信機１３には、既存の各種態様を適用可能であるので、その詳細についての説明は省略する。
【００２４】
ガス（物質）は、その種類に応じて吸収するテラヘルツ波の周波数が異なる。例えば一酸化二窒素（Ｎ２Ｏ）の場合、周波数０．４５２ＴＨｚ（テラヘルツ）のテラヘルツ波を吸収する。従って、テラヘルツ発振機１２から発振されたテラヘルツ波と比べて、強度の低下している周波数を検出することによって、ガスの種類及び濃度を特定することができる。
【００２５】
例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる測定部３１は、テラヘルツ受信機１３からの出力信号（即ち、受信結果）に対し、例えばフーリエ変換等を施すことにより、テラヘルツ波の周波数毎の強度を測定する。
【００２６】
例えばメモリ、プロセッサ等を備えてなる特定部３２は、測定部３１から出力された、テラヘルツ波の周波数毎の強度を含む測定結果に基づいて、ガスの種類及び濃度の少なくとも一方を特定する。具体的には例えば、特定部３２は、一の周波数の強度と他の周波数の強度との強度比から強度の低下した周波数を検出する。特定部３２は、周波数とガス（物質）との対応関係を示すテーブルを参照して、強度の低下した周波数に対応するガスを特定する。特定部３２は、強度比の変化（又は強度の低下）の程度から、ガスの濃度を特定する。尚、ガスの種類及び濃度の特定方法は、これに限らず、既存の各種態様を適用可能である。
【００２７】
（技術的効果）
当該測定装置１では、管部１１が多孔質素材により構成されている。管部１１は通気性を有するので、測定を行うべき所望位置に管部１１を配置すれば、自然に、管部１１の周囲のガスが管部１１の内部に流入する。つまり、当該測定装置１では、特別な装置や器具を使用することなく、管部１１の内部に測定対象のガスを導入することができる。
【００２８】
テラヘルツ発振機１２からは、２種類以上の周波数を含む所定周波数帯のテラヘルツ波が発振される。そして、特定部３２により強度比から強度が低下した周波数が検出されるように構成すれば、何らかの外乱により本来検出されるべきテラヘルツ波の強度よりも、検出されたテラヘルツ波の強度が低い場合であっても誤検出を防止することができる。つまり、当該測定装置１の測定結果の安定性を向上させることができる。
【００２９】
当該測定装置１は、管部１１が配置された位置（空間）のガスの種類及び濃度の少なくとも一方を、比較的簡便な構成で安定的に測定することができる。
【００３０】
本実施例に係る「テラヘルツ発振機１２」及び「テラヘルツ受信機１３」は、夫々、本発明に係る「入射部」及び「受信部」乃一例である。
【００３１】
（変形例）
上述の実施例では、テラヘルツ発振機１２と管部１１の一端とのカップリング、及びテラヘルツ受信機１３と管部１１の他端とのカップリングにレンズ１４、１５が用いられている。カップリングは、これに限らず、例えば、テラヘルツ発振機１２と管部１１の一端とをろう材により接合したり、ねじにより締め付けたりすることで行われてもよい。
【００３２】
＜第２実施例＞
本発明の測定装置に係る第２実施例について、図２を参照して説明する。第２実施例では、構成が一部異なっている以外は、上述した第１実施例と同様である。よって、第２実施例について、第１実施例と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図２を参照して説明する。
【００３３】
図２において、測定装置２は、管部１１と、テラヘルツ発振機１２と、テラヘルツ受信機１３と、導波管２１及び２２と、テラヘルツ発振機１２と導波管２１の一端とをカップリングするレンズ１６と、導波管２１の他端と管部１１の一端とをカップリングするレンズ１７と、テラヘルツ受信機１３と導波管２２の一端とをカップリングするレンズ１８と、導波管２２の他端と管部１１の他端とをカップリングするレンズ１９とを備えて構成されている。導波管２１及び２２各々の両端は、内部にガスが流入しないように、例えばフッ素樹脂、ボールレンズ等により封止されている。
【００３４】
このように構成すれば、ガスの種類及び濃度の少なくとも一方を特定する位置（空間）をより限定することができる。
【００３５】
＜第３実施例＞
本発明の測定装置に係る第２実施例について、図３を参照して説明する。第３実施例では、構成が一部異なっている以外は、上述した第１実施例と同様である。よって、第３実施例について、第１実施例と重複する説明を省略すると共に、図面上における共通箇所には同一符号を付して示し、基本的に異なる点についてのみ、図３を参照して説明する。
【００３６】
図３において、測定装置３は、管部１１ａ及び管部１１ｂと、テラヘルツ発振機１２と、テラヘルツ受信機１３と、導波管２６とを備えて構成されている。導波管２６の一端と管部１１ａの一端とのカップリング及び管部１１ａの他端と管部１１ｂの一端とのカップリングには、レンズが用いられている。管部１１ａの他端と管部１１ｂの一端との間、及び管部１１ｂの他端には、ハーフミラー２７ａ及び２７ｂが夫々配置されている。
【００３７】
テラヘルツ発振機１２から発振されたテラヘルツ波は、シリコンビームスプリッタ２５及び導波管２６を介して、管部１１ａに入射する。管部１１ａに入射したテラヘルツ波の一部は、ハーフミラー２７ａにより反射され、導波管２６及びシリコンビームスプリッタ２５を介して、テラヘルツ受信機１３に入射する。管部１１ａに入射したテラヘルツ波の他の部分は、ハーフミラー２７ａを透過して管部１１ｂに入射する。
【００３８】
管部１１ｂに入射したテラヘルツ波の一部は、ハーフミラー２７ｂにより反射され、管部１１ａ、導波管２６及びシリコンビームスプリッタ２５を介して、テラヘルツ受信機１３に入射する。管部１１ｂに入射したテラヘルツ波の他の部分は、ハーフミラー２７ｂを透過する（管部１１ｂの後段に他の管部が存在する場合は、該他の管部に入射する）。
【００３９】
このように構成すれば、複数の位置（空間）各々におけるガスの種類及び濃度の少なくとも一方を同時に特定することができる。
【００４０】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う測定装置もまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４１】
１、２、３…測定装置、１１、１１ａ、１１ｂ…管部、１２…テラヘルツ発振機、１３…テラヘルツ受信機、２１、２２、２６…導波管、３１…測定部、３２…特定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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