(57)【要約】      （修正有）【課題】測定対象物を置くための計測補助部材をプリズムとは別に設けた構成において測定精度の悪化を抑制することができるテラヘルツ波分光計測装置を提供する。【解決手段】計測補助部材６０はプリズム３０の配置面３０ｃ上に置かれる。計測補助部材６０の上面に測定対象物Ｓが置かれる。計測補助部材６０は、下面から内部へ入力したテラヘルツ波を上面で全反射させ、その全反射させたテラヘルツ波を下面から出力する。テラヘルツ波の光路上にある何れの光学素子においても内部で多重反射せず且つ計測補助部材６０の上面で全反射したテラヘルツ波のメインパルスと、テラヘルツ波の光路上にある何れかの光学素子において内部で多重反射し且つプリズム３０と計測補助部材６０との界面で反射したテラヘルツ波のノイズパルスとが、テラヘルツ波検出素子４０による相関の検出の際に時間的に互いに分離されるようにする。【選択図】図１
2019020293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルスレーザ光を出力する光源と、
前記パルスレーザ光を２分岐してポンプ光およびプローブ光を出力する分岐部と、
前記ポンプ光の入力によってテラヘルツ波を発生し出力するテラヘルツ波発生素子と、
入力面、出力面および配置面を有し、前記テラヘルツ波発生素子から出力されて前記入力面に入力したテラヘルツ波を、前記入力面から前記配置面まで内部で伝搬させ、前記配置面から前記出力面まで内部で伝搬させて、そのテラヘルツ波を前記出力面から外部へ出力するプリズムと、
入出力面および全反射面を有し、前記プリズムの前記配置面に前記入出力面が対向するようにして配置され、前記全反射面上に測定対象物が配置され、前記プリズムの前記配置面から前記入出力面に入力したテラヘルツ波を前記入出力面から前記全反射面まで内部で伝搬させて前記全反射面で全反射させ、その全反射させたテラヘルツ波を前記全反射面から前記入出力面まで内部で伝搬させて前記入出力面から出力して、そのテラヘルツ波を前記配置面から前記プリズムの内部へ入力させる計測補助部材と、
前記プリズムの前記出力面から出力されたテラヘルツ波と、前記分岐部から出力されたプローブ光とを入力し、これら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、
前記テラヘルツ波の光路上にある何れの光学素子においても内部で多重反射せず且つ前記計測補助部材の前記全反射面で全反射したテラヘルツ波のパルス（以下「メインパルス」という。）と、前記テラヘルツ波の光路上にある何れかの光学素子において内部で多重反射し且つ前記プリズムと前記計測補助部材との界面で反射したテラヘルツ波のパルス（以下「ノイズパルス」という。）とが、前記テラヘルツ波検出素子による前記相関の検出の際に時間的に互いに分離されるように、前記計測補助部材の厚さ又は屈折率が設定されている、
テラヘルツ波分光計測装置。
【請求項２】
前記テラヘルツ波検出素子による前記相関の検出の際に時間的に前記ノイズパルスの後に前記メインパルスが位置するように前記計測補助部材の厚さ又は屈折率が設定されている、
請求項１に記載のテラヘルツ波分光計測装置。
【請求項３】
前記テラヘルツ波検出素子による前記相関の検出の際に時間的に前記ノイズパルスの前に前記メインパルスが位置するように前記計測補助部材の厚さ又は屈折率が設定されている、
請求項１に記載のテラヘルツ波分光計測装置。
【請求項４】
前記テラヘルツ波検出素子による前記相関の検出の際に時間的に複数の前記ノイズパルスが互いに分離して存在する場合に、隣り合う２つのノイズパルスの間に前記メインパルスが位置するように前記計測補助部材の厚さ又は屈折率が設定されている、
請求項１に記載のテラヘルツ波分光計測装置。
【請求項５】
前記計測補助部材が前記プリズムと同じ材料からなる、
請求項１〜４の何れか１項に記載のテラヘルツ波分光計測装置。
【請求項６】
前記計測補助部材を前記プリズムに押し付ける押し付け治具を更に備える、
請求項１〜５の何れか１項に記載のテラヘルツ波分光計測装置。
【請求項７】
前記計測補助部材が平板状の部材である、
請求項１〜６の何れか１項に記載のテラヘルツ波分光計測装置。
【請求項８】
前記計測補助部材の前記全反射面に前記測定対象物の密着性を高める層が形成されている、
請求項１〜７の何れか１項に記載のテラヘルツ波分光計測装置。
【請求項９】
前記計測補助部材の前記全反射面に前記測定対象物を流す流路が形成されている、
請求項１〜８の何れか１項に記載のテラヘルツ波分光計測装置。
【請求項１０】
前記計測補助部材が容器の底部を構成する部材である、
請求項１〜９の何れか１項に記載のテラヘルツ波分光計測装置。
【請求項１１】
前記容器の中へ前記測定対象物を供給する供給部と、前記容器の中から前記測定対象物を排出する排出部と、を更に備える、
請求項１０に記載のテラヘルツ波分光計測装置。
【請求項１２】
光源から出力されたパルスレーザ光を分岐部により２分岐してポンプ光およびプローブ光を出力し、前記ポンプ光が入力されたテラヘルツ波発生素子によりテラヘルツ波を発生させて出力し、測定対象物を経た前記テラヘルツ波と前記プローブ光との間の相関をテラヘルツ波検出素子により検出して、前記測定対象物についてテラヘルツ波分光計測を行う方法であって、
入力面、出力面および配置面を有するプリズムと、入出力面および全反射面を有する計測補助部材とを、前記テラヘルツ波の光路上に配置し、前記プリズムの前記配置面に前記計測補助部材の前記入出力面を対向させ、前記計測補助部材の前記全反射面上に前記測定対象物を配置し、
前記テラヘルツ波発生素子から出力されて前記プリズムの前記入力面に入力したテラヘルツ波を前記プリズムの内部で前記入力面から前記配置面まで伝搬させた後、そのテラヘルツ波を前記計測補助部材の内部で前記入出力面から前記全反射面まで伝搬させて、そのテラヘルツ波を前記計測補助部材の前記全反射面で全反射させ、
その全反射させたテラヘルツ波を前記計測補助部材の内部で前記全反射面から前記入出力面まで伝搬させた後、そのテラヘルツ波を前記プリズムの内部で前記配置面から前記出力面まで伝搬させて、そのテラヘルツ波を前記プリズムの前記出力面から前記テラヘルツ波検出素子へ出力し、
このテラヘルツ波分光計測において、前記テラヘルツ波の光路上にある何れの光学素子においても内部で多重反射せず且つ前記計測補助部材の前記全反射面で全反射したテラヘルツ波のパルス（以下「メインパルス」という。）と、前記テラヘルツ波の光路上にある何れかの光学素子において内部で多重反射し且つ前記プリズムと前記計測補助部材との界面で反射したテラヘルツ波のパルス（以下「ノイズパルス」という。）とが、前記テラヘルツ波検出素子による前記相関の検出の際に時間的に互いに分離されるように、厚さ又は屈折率が設定された前記計測補助部材を用いる、
テラヘルツ波分光計測方法。
【請求項１３】
前記テラヘルツ波検出素子による前記相関の検出の際に時間的に前記ノイズパルスの後に前記メインパルスが位置するように厚さ又は屈折率が設定された前記計測補助部材を用いる、
請求項１２に記載のテラヘルツ波分光計測方法。
【請求項１４】
前記テラヘルツ波検出素子による前記相関の検出の際に時間的に前記ノイズパルスの前に前記メインパルスが位置するように厚さ又は屈折率が設定された前記計測補助部材を用いる、
請求項１２に記載のテラヘルツ波分光計測方法。
【請求項１５】
前記テラヘルツ波検出素子による前記相関の検出の際に時間的に複数の前記ノイズパルスが互いに分離して存在する場合に、隣り合う２つのノイズパルスの間に前記メインパルスが位置するように厚さ又は屈折率が設定された前記計測補助部材を用いる、
請求項１２に記載のテラヘルツ波分光計測方法。
【請求項１６】
前記計測補助部材が前記プリズムと同じ材料からなる、
請求項１２〜１５の何れか１項に記載のテラヘルツ波分光計測方法。
【請求項１７】
前記計測補助部材を前記プリズムに押し付ける押し付け治具を用いる、
請求項１２〜１６の何れか１項に記載のテラヘルツ波分光計測方法。
【請求項１８】
前記計測補助部材が平板状の部材である、
請求項１２〜１７の何れか１項に記載のテラヘルツ波分光計測方法。
【請求項１９】
前記計測補助部材の前記全反射面に前記測定対象物の密着性を高める層が形成されている、
請求項１２〜１８の何れか１項に記載のテラヘルツ波分光計測方法。
【請求項２０】
前記計測補助部材の前記全反射面に前記測定対象物を流す流路が形成されており、その流路を流れる前記測定対象物についてテラヘルツ波分光計測を行う、
請求項１２〜１９の何れか１項に記載のテラヘルツ波分光計測方法。
【請求項２１】
前記計測補助部材が容器の底部を構成する部材である、
請求項１２〜２０の何れか１項に記載のテラヘルツ波分光計測方法。
【請求項２２】
前記容器の中へ前記測定対象物を供給する供給部と、前記容器の中から前記測定対象物を排出する排出部とを用い、前記供給部により前記容器の中へ供給される前記測定対象物についてテラヘルツ波分光計測を行う、
請求項２１に記載のテラヘルツ波分光計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、テラヘルツ波分光計測装置およびテラヘルツ波分光計測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
テラヘルツ波は、光波と電波との中間領域に相当する０.０１ＴＨｚ〜１００ＴＨｚ程度の周波数を有する電磁波であり、光波と電波との間の中間的な性質を有している。このようなテラヘルツ波の応用として、測定対象物で透過または反射したテラヘルツ波の電場振幅の時間波形を測定することで該測定対象物の情報を取得する技術が研究されている。
【０００３】
また、特許文献１，２に開示されているように、プリズムの一平面（測定面）においてテラヘルツ波を全反射させてエバネセント成分を生じさせ、その測定面上の測定対象物に対してテラヘルツ波のエバネセント成分を照射することで、テラヘルツ波による測定対象物の情報の取得が行われる場合がある。このようなテラヘルツ波の全反射を利用する技術では測定対象物は固体に限定されない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２２４４４９号公報
【特許文献２】特許第５６０７５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のようなプリズムの測定面におけるテラヘルツ波の全反射を用いたテラヘルツ波分光計測技術では、プリズムの測定面上に直接に測定対象物を置くことができる。しかし、その場合には、次のような問題がある。プリズムの測定面上の測定対象物を測定後に拭き取る等の清浄化作業が容易でない。プリズムの測定面上の微量な測定対象物を測定後に回収することが困難である。また、粉体の測定対象物をプリズムの測定面に密着するように押し付けたときに測定面に傷がつくことがある。
【０００６】
本発明者は、このような問題を解消する為に、測定対象物を置くための計測補助部材をプリズムとは別に設けることを検討した。すなわち、プリズムの一平面上に計測補助部材を置き、その計測補助部材の上面に測定対象物を置く。プリズムに入力されたテラヘルツ波は、プリズムの内部から計測補助部材の内部へと伝搬し、計測補助部材の上面において全反射される。その全反射されたテラヘルツ波は、計測補助部材の内部から再びプリズムの内部へと伝搬して、プリズムから外部へ出力される。このような構成を採用することにより、プリズムを含む光学系をそのままの状態とした上で、プリズムに対して計測補助部材の着脱および交換を自在とすることができるので、上記の問題を解消することができる。
【０００７】
しかし、本発明者は、このような測定対象物を置くための計測補助部材をプリズムとは別に設けた構成を有するテラヘルツ波分光計測技術について更に研究を進めたところ、測定精度が悪くなる場合があることを見出した。
【０００８】
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、測定対象物を置くための計測補助部材をプリズムとは別に設けた構成において測定精度の悪化を抑制することができるテラヘルツ波分光計測装置およびテラヘルツ波分光計測方法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】
【０００９】
本発明のテラヘルツ波分光計測装置は、(1) パルスレーザ光を出力する光源と、(2) パルスレーザ光を２分岐してポンプ光およびプローブ光を出力する分岐部と、(3) ポンプ光の入力によってテラヘルツ波を発生し出力するテラヘルツ波発生素子と、(4) 入力面、出力面および配置面を有し、テラヘルツ波発生素子から出力されて入力面に入力したテラヘルツ波を、入力面から配置面まで内部で伝搬させ、配置面から出力面まで内部で伝搬させて、そのテラヘルツ波を出力面から外部へ出力するプリズムと、(5) 入出力面および全反射面を有し、プリズムの配置面に入出力面が対向するようにして配置され、全反射面上に測定対象物が配置され、プリズムの配置面から入出力面に入力したテラヘルツ波を入出力面から全反射面まで内部で伝搬させて全反射面で全反射させ、その全反射させたテラヘルツ波を全反射面から入出力面まで内部で伝搬させて入出力面から出力して、そのテラヘルツ波を配置面からプリズムの内部へ入力させる計測補助部材と、(6) プリズムの出力面から出力されたテラヘルツ波と、分岐部から出力されたプローブ光とを入力し、これら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、を備える。そして、テラヘルツ波の光路上にある何れの光学素子においても内部で多重反射せず且つ計測補助部材の全反射面で全反射したテラヘルツ波のパルス（メインパルス）と、テラヘルツ波の光路上にある何れかの光学素子において内部で多重反射し且つプリズムと計測補助部材との界面で反射したテラヘルツ波のパルス（ノイズパルス）とが、テラヘルツ波検出素子による相関の検出の際に時間的に互いに分離されるように、計測補助部材の厚さ又は屈折率が設定されている。
【００１０】
本発明のテラヘルツ波分光計測方法は、光源から出力されたパルスレーザ光を分岐部により２分岐してポンプ光およびプローブ光を出力し、ポンプ光が入力されたテラヘルツ波発生素子によりテラヘルツ波を発生させて出力し、測定対象物を経たテラヘルツ波とプローブ光との間の相関をテラヘルツ波検出素子により検出して、測定対象物についてテラヘルツ波分光計測を行う。本発明のテラヘルツ波分光計測方法は、(a) 入力面、出力面および配置面を有するプリズムと、入出力面および全反射面を有する計測補助部材とを、テラヘルツ波の光路上に配置し、プリズムの配置面に計測補助部材の入出力面を対向させ、計測補助部材の全反射面上に測定対象物を配置し、(b) テラヘルツ波発生素子から出力されてプリズムの入力面に入力したテラヘルツ波をプリズムの内部で入力面から配置面まで伝搬させた後、そのテラヘルツ波を計測補助部材の内部で入出力面から全反射面まで伝搬させて、そのテラヘルツ波を計測補助部材の全反射面で全反射させ、(c) その全反射させたテラヘルツ波を計測補助部材の内部で全反射面から入出力面まで伝搬させた後、そのテラヘルツ波をプリズムの内部で配置面から出力面まで伝搬させて、そのテラヘルツ波をプリズムの出力面からテラヘルツ波検出素子へ出力する。そして、本発明のテラヘルツ波分光計測方法は、このテラヘルツ波分光計測において、テラヘルツ波の光路上にある何れの光学素子においても内部で多重反射せず且つ計測補助部材の全反射面で全反射したテラヘルツ波のパルス（メインパルス）と、テラヘルツ波の光路上にある何れかの光学素子において内部で多重反射し且つプリズムと計測補助部材との界面で反射したテラヘルツ波のパルス（ノイズパルス）とが、テラヘルツ波検出素子による相関の検出の際に時間的に互いに分離されるように、厚さ又は屈折率が設定された計測補助部材を用いる。
【００１１】
本発明において、計測補助部材の厚さ又は屈折率は、テラヘルツ波検出素子による相関の検出の際に時間的にノイズパルスの後にメインパルスが位置するように設定されてもよい。計測補助部材の厚さ又は屈折率は、テラヘルツ波検出素子による相関の検出の際に時間的にノイズパルスの前にメインパルスが位置するように設定されてもよい。また、計測補助部材の厚さ又は屈折率は、テラヘルツ波検出素子による相関の検出の際に時間的に複数のノイズパルスが互いに分離して存在する場合に、隣り合う２つのノイズパルスの間にメインパルスが位置するように設定されてもよい。
【００１２】
本発明において、計測補助部材がプリズムと同じ材料からなるのが好適である。計測補助部材をプリズムに押し付ける押し付け治具を用いるのが好適である。計測補助部材が平板状の部材であるのが好適である。計測補助部材の全反射面に測定対象物の密着性を高める層が形成されているのが好適である。計測補助部材の全反射面に測定対象物を流す流路が形成されており、その流路を流れる測定対象物についてテラヘルツ波分光計測を行うのが好適である。また、計測補助部材が容器の底部を構成する部材であるのが好適である。その場合に、容器の中へ測定対象物を供給する供給部と、容器の中から測定対象物を排出する排出部とを用い、供給部により容器の中へ供給される測定対象物についてテラヘルツ波分光計測を行うのが好適である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、測定対象物を置くための計測補助部材をプリズムとは別に設けた構成において測定精度の悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、テラヘルツ波分光計測装置１の構成を示す図である。
【図２】図２は、従来例のプリズム３０の構成を示す図である。
【図３】図３は、実施形態のプリズム３０および計測補助部材６０の詳細構成を示す図である。
【図４】図４は、実施形態のプリズム３０および計測補助部材６０を備える構成において発生するメインパルスＰ１１および界面反射パルスＰ１２それぞれの伝搬経路を説明する図である。
【図５】図５は、プリズム３０の配置面３０ｃ上に計測補助部材６０を置かない場合のテラヘルツ波の電場時間波形の測定結果例を示す図である。
【図６】図６は、プリズム３０の配置面３０ｃ上に計測補助部材６０を置いた場合のテラヘルツ波の電場時間波形の測定結果例を示す図である。
【図７】図７は、測定対象物Ｓとして水を測定した場合に得られた吸収スペクトルの測定結果を示す図である。
【図８】図８は、測定対象物Ｓとして水を測定した場合に得られた吸収スペクトルの測定結果を示す図である。
【図９】図９は、テラヘルツ波検出素子４０による相関の検出の際にメインパルスＰ１１とノイズパルスＰ１４とを時間的に互いに分離する第１態様の例を示す図である。
【図１０】図１０は、テラヘルツ波検出素子４０による相関の検出の際にメインパルスＰ１１とノイズパルスＰ１４とを時間的に互いに分離する第２態様の例を示す図である。
【図１１】図１１は、テラヘルツ波検出素子４０による相関の検出の際にメインパルスＰ１１とノイズパルスＰ１４とを時間的に互いに分離する第３態様の例を示す図である。
【図１２】図１２は、テラヘルツ波発生素子２０、プリズム３０、テラヘルツ波検出素子４０および計測補助部材６０の具体的構成例を説明する図である。
【図１３】図１３は、プリズム３０および計測補助部材６０の構成を示す斜視図である。
【図１４】図１４は、プリズム３０、計測補助部材６０および押し付け治具７０の構成を示す斜視図である。
【図１５】図１５は、押し付け治具７０の斜視図である。図１５（ａ）は、斜め上方から見たときの斜視図である。図１５（ｂ）は、斜め下方から見たときの斜視図である。
【図１６】図１６は、第１変形例の計測補助部材６１の構成を示す図である。
【図１７】図１７は、第２変形例の計測補助部材６２の構成を示す図である。
【図１８】図１８は、第３変形例の計測補助部材６３の構成を示す図である。
【図１９】図１９は、プリズム３０、容器８０、供給部８１および排出部８２の構成を示す図である。
【図２０】図２０は、第４変形例の計測補助部材６４の構成を示す図である。図２０（ａ）は斜め下方から見たときの斜視図である。図２０（ｂ）は断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。本発明は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００１６】
図１は、テラヘルツ波分光計測装置１の構成を示す図である。テラヘルツ波分光計測装置１は、テラヘルツ波を用いて全反射測定法により測定対象物Ｓの情報（例えば、吸収係数、屈折率）を取得するものであって、光源１１、分岐部１２、チョッパ１３、光路長差調整部１４、偏光子１５、合波部１６、テラヘルツ波発生素子２０、プリズム３０、テラヘルツ波検出素子４０、１／４波長板５１、偏光分離素子５２、光検出器５３ａ、光検出器５３ｂ、差動増幅器５４、ロックイン増幅器５５および計測補助部材６０を備える。
【００１７】
光源１１は、一定の繰返し周期でパルスレーザ光を出力する。光源１１は好適にはフェムト秒パルスレーザ光源である。フェムト秒パルスレーザ光源は、パルス幅がフェムト秒程度であるパルスレーザ光を出力することができる。分岐部１２は、例えばビームスプリッタであり、光源１１から出力されたパルスレーザ光を２分岐する。分岐部１２は、その２分岐したパルスレーザ光のうち一方をポンプ光としてミラーＭ１へ出力し、他方をプローブ光としてミラーＭ４へ出力する。
【００１８】
チョッパ１３は、分岐部１２とミラーＭ１との間のポンプ光の光路上に設けられている。チョッパ１３は、一定の周期でポンプ光の通過および遮断を交互に繰り返す。分岐部１２から出力されチョッパ１３を通過したポンプ光は、ミラーＭ１〜Ｍ３により順次に反射されて、テラヘルツ波発生素子２０に入力される。なお、分岐部１２からテラヘルツ波発生素子２０に到るまでのポンプ光の光学系を、以下では「ポンプ光学系」という。
【００１９】
テラヘルツ波発生素子２０は、ポンプ光を入力することでパルステラヘルツ波を発生し出力する。テラヘルツ波発生素子２０は、例えば、非線形光学結晶（例えばＺｎＴｅ）、光導電アンテナ素子（例えばＧａＡｓを用いた光スイッチ）、半導体（例えばＩｎＡｓ）および超伝導体の何れかを含んで構成される。テラヘルツ波発生素子２０が非線形光学結晶を含む場合、このテラヘルツ波発生素子２０は、ポンプ光入射に伴って発現する非線形光学現象によりテラヘルツ波を発生することができる。
【００２０】
テラヘルツ波は、光波と電波との中間領域に相当する０.０１ＴＨｚ〜１００ＴＨｚ程度の周波数を有する電磁波であり、光波と電波との間の中間的な性質を有している。また、パルステラヘルツ波は、一定の繰返し周期で発生し、パルス幅が数ピコ秒程度である。テラヘルツ波発生素子２０から出力されたテラヘルツ波は、プリズム３０に入力される。
【００２１】
プリズム３０は、入力面３０ａ、出力面３０ｂおよび配置面３０ｃを有する。プリズム３０は、テラヘルツ波発生素子２０から出力されたテラヘルツ波を入力面３０ａに入力する。プリズム３０は、テラヘルツ波を内部で伝搬させ、テラヘルツ波を出力面３０ｂから外部へ出力する。この出力面３０ｂから出力されたテラヘルツ波は合波部１６に入力される。なお、テラヘルツ波発生素子２０から合波部１６に到るまでのテラヘルツ波の光学系を、以下では「テラヘルツ波光学系」という。
【００２２】
計測補助部材６０は、プリズム３０の配置面３０ｃ上に置かれる。この計測補助部材６０の上面に測定対象物Ｓが置かれる。計測補助部材６０は、下面から内部へ入力したテラヘルツ波を上面で全反射させ、その全反射させたテラヘルツ波を下面から出力する。プリズム３０および計測補助部材６０の詳細については後述する。
【００２３】
分岐部１２から出力されたプローブ光は、ミラーＭ４〜Ｍ８により順次に反射され、偏光子１５を通過して、合波部１６に入力される。なお、分岐部１２から合波部１６に到るまでのプローブ光の光学系を、以下では「プローブ光学系」という。４個のミラーＭ４〜Ｍ７は光路長差調整部１４を構成している。すなわち、ミラーＭ５およびＭ６が移動することで、ミラーＭ４およびＭ７とミラーＭ５およびＭ６との間の光路長が調整され、プローブ光学系の光路長が調整される。これにより、光路長差調整部１４は、分岐部１２からテラヘルツ波発生素子２０を経て合波部１６に到るまでのポンプ光学系およびテラヘルツ波光学系の光路長と、分岐部１２から合波部１６に到るまでのプローブ光学系の光路長との差を、調整することができる。
【００２４】
合波部１６は、プリズム３０の出力面３０ｂから出力されたテラヘルツ波と、分岐部１２から出力されて到達したプローブ光とを入力する。そして、合波部１６は、これら入力したテラヘルツ波およびプローブ光を互いに同軸となるように合波してテラヘルツ波検出素子４０へ出力する。この合波部１６は、堅固な支持枠に接着され薄く引き伸ばされたフィルム状のミラーであるペリクルであるのが好適である。
【００２５】
テラヘルツ波検出素子４０は、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４０は、例えば、非線形光学結晶（例えばＺｎＴｅ）および光導電アンテナ素子（例えばＧａＡｓを用いた光スイッチ）の何れかを含んで構成される。テラヘルツ波検出素子４０が非線形光学結晶を含む場合、このテラヘルツ波検出素子４０は、合波部１６から出力されたテラヘルツ波およびプローブ光を入力し、テラヘルツ波の伝搬に伴いポッケルス効果により誘起された複屈折によりプローブ光の偏光状態を変化させて、そのプローブ光を出力する。このときの複屈折量はテラヘルツ波の電場強度に依存するので、テラヘルツ波検出素子４０におけるプローブ光の偏光状態の変化量はテラヘルツ波の電場強度に依存する。
【００２６】
偏光分離素子５２は、例えばウォラストンプリズムである。偏光分離素子５２は、テラヘルツ波検出素子４０から出力され１／４波長板５１を経たプローブ光を入力し、この入力したプローブ光を互いに直交する２つの偏光成分に分離して出力する。光検出器５３ａ，５３ｂは、例えばフォトダイオードを含み、偏光分離素子５２により偏光分離されたプローブ光の２つの偏光成分のパワーを検出して、その検出したパワーに応じた値の電気信号を差動増幅器５４へ出力する。
【００２７】
差動増幅器５４は、光検出器５３ａ，５３ｂそれぞれから出力された電気信号を入力し、両電気信号の値の差に応じた値を有する電気信号をロックイン増幅器５５へ出力する。ロックイン増幅器５５は、チョッパ１３におけるポンプ光の通過および遮断の繰返し周波数で、差動増幅器５４から出力される電気信号を同期検出する。このロックイン増幅器５５から出力される信号は、テラヘルツ波検出素子４０に入力されたテラヘルツ波の電場強度に依存する値を有する。
【００２８】
光路長差調整部１４においてミラーＭ４およびＭ７とミラーＭ５およびＭ６との間の光路長が調整されて、プローブ光学系の光路長が調整されることで、テラヘルツ波検出素子４０に入力されるテラヘルツ波およびプローブ光それぞれのタイミングの時間差が調整される。前述したように、一般に、テラヘルツ波のパルス幅はピコ秒程度であるのに対して、プローブ光のパルス幅はフェムト秒程度であり、テラヘルツ波と比べてプローブ光のパルス幅は数桁狭い。このことから、光路長差調整部１４によりテラヘルツ波検出素子４０へのプローブ光の入射タイミングが掃引されることで、パルステラヘルツ波の電場振幅の時間波形が得られる。このテラヘルツ波の電場振幅の時間波形から、測定対象物Ｓの情報（例えば、吸収係数、屈折率）を得ることができる。
【００２９】
図２は、従来例のプリズム３０の構成を示す図である。図３は、実施形態のプリズム３０および計測補助部材６０の詳細構成を示す図である。これらの図には、テラヘルツ波発生素子２０およびテラヘルツ波検出素子４０も示されている。
【００３０】
従来例（図２）では、プリズム３０の配置面３０ｃ上に直接に測定対象物Ｓが置かれる。プリズム３０の入力面３０ａから内部へ入力されたテラヘルツ波は、配置面３０ｃにおいて全反射された後、出力面３０ｂから外部へ出力される。配置面３０ｃでのテラヘルツ波の全反射の際に生じたエバネセント成分は、配置面３０ｃ上に直接に置かれた測定対象物Ｓに照射される。これにより、テラヘルツ波による測定対象物Ｓの情報の取得が行われる。
【００３１】
しかし、この従来例では、プリズム３０の配置面３０ｃ上の測定対象物Ｓを測定後に拭き取る等の清浄化作業が容易でない。プリズム３０の配置面３０ｃ上の微量な測定対象物Ｓを測定後に回収することが困難である。また、粉体の測定対象物Ｓをプリズム３０の配置面３０ｃ面に密着するように押し付けたときに配置面３０ｃに傷がつくことがある。
【００３２】
これに対して、実施形態（図３）では、測定対象物Ｓを置くための計測補助部材６０がプリズム３０とは別に設けられる。
【００３３】
プリズム３０は、テラヘルツ波発生素子から出力されて入力面３０ａに入力したテラヘルツ波を、入力面３０ａから配置面３０ｃまで内部で伝搬させる。また、プリズム３０は、テラヘルツ波を配置面３０ｃから出力面３０ｂまで内部で伝搬させ、そのテラヘルツ波を出力面３０ｂから外部へ出力する。
【００３４】
計測補助部材６０は、好適には、平板状の部材であって、互いに平行な入出力面６０ａおよび全反射面６０ｂを有する。計測補助部材６０は、プリズム３０の配置面３０ｃに入出力面６０ａが対向するよう配置される。計測補助部材６０の全反射面６０ｂ上に測定対象物Ｓが置かれる。
【００３５】
計測補助部材６０は、プリズム３０の配置面３０ｃから入出力面６０ａに入力したテラヘルツ波を入出力面６０ａから全反射面６０ｂまで内部で伝搬させて、そのテラヘルツ波を全反射面６０ｂで全反射させる。計測補助部材６０は、その全反射させたテラヘルツ波を全反射面６０ｂから入出力面６０ａまで内部で伝搬させて、そのテラヘルツ波を入出力面６０ａから出力する。計測補助部材６０は、そのテラヘルツ波を配置面３０ｃからプリズム３０の内部へ再び入力させる。
【００３６】
プリズム３０および計測補助部材６０は、テラヘルツ波の波長域において透明である。計測補助部材６０は、プリズム３０と同じ材料であるのが好ましいが、プリズム３０と異なる材料であってもよい。
【００３７】
計測補助部材６０の材料として、例えば、サファイア、オレフィン系材料（例えばポリメチルペンテン）、ＰＥ（ポリエチレン）、ＳｉＯ２、Ｓｉ、Ｇｅ、ＧａＡｓなどが用いられ得る。計測補助部材６０は、プリズム３０と同じ屈折率を有する材料であるのが好ましい。また、全反射面６０ｂへのテラヘルツ波の入射角および計測補助部材６０の屈折率は、全反射面６０ｂにおいてテラヘルツ波が全反射するよう設定される。
【００３８】
テラヘルツ波発生素子２０から出力されてプリズム３０の入力面３０ａに入力したテラヘルツ波は、プリズム３０の内部で入力面３０ａから配置面３０ｃまで伝搬した後、計測補助部材６０の内部で入出力面６０ａから全反射面６０ｂまで伝搬して、計測補助部材６０の全反射面６０ｂで全反射する。その全反射したテラヘルツ波は、計測補助部材６０の内部で全反射面６０ｂから入出力面６０ａまで伝搬した後、プリズム３０の内部で配置面３０ｃから出力面３０ｂまで伝搬して、プリズム３０の出力面３０ｂからテラヘルツ波検出素子４０へ出力される。
【００３９】
計測補助部材６０の全反射面６０ｂでのテラヘルツ波の全反射の際に生じたエバネセント成分は、全反射面６０ｂ上に置かれた測定対象物Ｓに照射される。これにより、テラヘルツ波による測定対象物Ｓの情報の取得が行われる。
【００４０】
この実施形態では、プリズム３０を含む光学系をそのままの状態とした上で、プリズム３０に対して計測補助部材６０の着脱および交換を自在とすることができるので、上記の従来例の問題を解消することができる。特に、プリズム３０の入力面３０ａにテラヘルツ波発生素子２０が一体に設けられている場合、および／または、プリズム３０の出力面３０ｂにテラヘルツ波検出素子４０が一体に設けられている場合に、上記の従来例の問題を解消することができる効果は大きい。
【００４１】
ただし、図１および図３に示されるようにプリズム３０の配置面３０ｃ上に計測補助部材６０を置いた場合、図４に示されるように、計測補助部材６０の全反射面６０ｂで全反射されたテラヘルツ波のパルス（メインパルスＰ１１）だけでなく、プリズム３０と計測補助部材６０との界面（配置面３０ｃまたは入出力面６０ａ）で反射されたテラヘルツ波のパルス（界面反射パルスＰ１２）も、テラヘルツ波検出素子４０に到達する。
【００４２】
図４は、実施形態のプリズム３０および計測補助部材６０を備える構成において発生するメインパルスＰ１１および界面反射パルスＰ１２それぞれの伝搬経路を説明する図である。テラヘルツ波のパルス幅がピコ秒程度であるので、テラヘルツ波検出素子４０に到達するまでのメインパルスＰ１１および界面反射パルスＰ１２それぞれの光路長の差がパルス幅相当長（パルス幅の時間にテラヘルツ波が伝搬する光路長）より十分に大きければ、テラヘルツ波検出素子４０において両パルスは時間的に互いに分離され得る。メインパルスＰ１１と界面反射パルスＰ１２とが時間的に互いに分離されていれば、メインパルスＰ１１の電場時間波形に基づく測定対象物Ｓについてのテラヘルツ波分光計測の際に、界面反射パルスＰ１２による測定精度の悪化が抑制される。
【００４３】
図５は、プリズム３０の配置面３０ｃ上に計測補助部材６０を置かない場合（図２）のテラヘルツ波の電場時間波形の測定結果例を示す図である。プリズム３０の配置面３０ｃ上に計測補助部材６０を置かない場合、テラヘルツ波検出素子４０による相関の検出の際のテラヘルツ波の電場時間波形は、プリズム３０の配置面３０ｃでの反射によるパルスＰ２１と、このパルスＰ２１の後に存在するパルスＰ２３と、を含む。
【００４４】
パルスＰ２１は、テラヘルツ波の光路上にある何れの光学素子においても内部で多重反射していないのに対して、パルスＰ２３は、テラヘルツ波の光路上にある何れかの光学素子において内部でパルスＰ２１の一部が多重反射したことにより生じたものであると考えられる。
【００４５】
テラヘルツ波の光路上にあって内部で多重反射を生じさせ得る光学素子には、テラヘルツ波発生素子２０およびテラヘルツ波検出素子４０が含まれる。また、ポンプ光を選択的に遮断しテラヘルツ波を選択的に透過させるフィルタがテラヘルツ波発生素子２０とプリズム３０との間の光路上に設けられる場合には、このフィルタも含まれる。
【００４６】
図６は、プリズム３０の配置面３０ｃ上に計測補助部材６０を置いた場合（図３）のテラヘルツ波の電場時間波形の測定結果例を示す図である。プリズム３０の配置面３０ｃ上に計測補助部材６０を置いた場合、テラヘルツ波検出素子４０による相関の検出の際のテラヘルツ波の電場時間波形は、計測補助部材６０の全反射面６０ｂでの全反射によるメインパルスＰ１１と、プリズム３０と計測補助部材６０との界面での反射による界面反射パルスＰ１２と、メインパルスＰ１１の後に存在するパルスＰ１３と、を含む。
【００４７】
メインパルスＰ１１と界面反射パルスＰ１２とは時間的に互いに分離されている。メインパルスＰ１１および界面反射パルスＰ１２は、テラヘルツ波の光路上にある何れの光学素子においても内部で多重反射していないのに対して、パルスＰ１３は、テラヘルツ波の光路上にある何れかの光学素子において内部でメインパルスＰ１１の一部が多重反射したことにより生じたものであると考えられる。
【００４８】
パルスＰ１３の発生と同様の要因により、テラヘルツ波の光路上にある何れかの光学素子において内部で界面反射パルスＰ１２の一部が多重反射したことにより生じるパルス（ノイズパルスＰ１４）も存在すると考えられる。テラヘルツ波検出素子４０による相関の検出の際にメインパルスＰ１１とノイズパルスＰ１４とが時間的に互いに重なっていると、測定精度が悪化することになる。このことを確認するために本発明者が行った実験の結果を次に説明する。
【００４９】
図７および図８は、測定対象物Ｓとして水を測定した場合に得られた吸収スペクトルの測定結果を示す図である。それぞれの図において、計測補助部材６０を用いない場合（図２）の吸収スペクトルが破線で示され、計測補助部材６０を用いる場合（図３）の吸収スペクトルが実線で示されている。プリズム３０および計測補助部材６０それぞれの材料はシリコンである。図７で用いた計測補助部材６０と比べて図８で用いた計測補助部材６０は厚い。
【００５０】
図７に示されるように、或る厚さの計測補助部材６０を用いた場合に得られた吸収スペクトル（実線）は、計測補助部材６０を用いない場合に得られた吸収スペクトル（破線）と比較して、略同様の傾向を有しているものの、変調が乗っている。これは、テラヘルツ波検出素子４０による相関の検出の際にメインパルスＰ１１とノイズパルスＰ１４とが時間的に互いに重なっているからである。
【００５１】
これに対して、図８に示されるように、より厚い計測補助部材６０を用いた場合に得られた吸収スペクトル（実線）は、計測補助部材６０を用いない場合に得られた吸収スペクトル（破線）と略一致しており、変調が抑制されている。これは、テラヘルツ波検出素子４０による相関の検出の際にメインパルスＰ１１とノイズパルスＰ１４とが時間的に互いに分離されているからである。
【００５２】
そこで、本実施形態のテラヘルツ波分光計測装置またはテラヘルツ波分光計測方法では、テラヘルツ波の光路上にある何れの光学素子においても内部で多重反射せず且つ計測補助部材６０の全反射面６０ｂで全反射したテラヘルツ波のメインパルスＰ１１と、テラヘルツ波の光路上にある何れかの光学素子において内部で多重反射し且つプリズム３０と計測補助部材６０との界面で反射したテラヘルツ波のノイズパルスＰ１４とが、テラヘルツ波検出素子４０による相関の検出の際に時間的に互いに分離されるようにする。メインパルスＰ１１とノイズパルスＰ１４とが時間的に互いに分離されていれば、メインパルスＰ１１の電場時間波形に基づく測定対象物Ｓについてのテラヘルツ波分光計測の際に、ノイズパルスＰ１４による測定精度の悪化が抑制される。
【００５３】
このようなパルス分離は、計測補助部材６０の厚さ又は屈折率を適切に設定して、メインパルスＰ１１とノイズパルスＰ１４との間の光路長差をパルス幅相当長より大きくすることで実現される。この光路長差はパルス幅相当長の２倍より大きいのが好ましい。パルス幅は、テラヘルツ波の電場時間波形の包絡線で描かれるパルスの半値全幅である。複数のノイズパルスＰ１４が存在する場合には、メインパルスＰ１１と全てのノイズパルスＰ１４との間の光路長差をパルス幅相当長より大きくする。計測補助部材６０の厚さ又は屈折率の設定に際しては、テラヘルツ波発生素子２０の厚さ及び屈折率、テラヘルツ波検出素子４０の厚さ及び屈折率、プリズム３０の形状、大きさ及び屈折率、ならびに、これらにおけるテラヘルツ波の伝搬経路等が考慮される。
【００５４】
図９〜図１１は、テラヘルツ波検出素子４０による相関の検出の際にメインパルスＰ１１とノイズパルスＰ１４とを時間的に互いに分離する態様の例を示す図である。これらの図は、テラヘルツ波検出素子４０による相関の検出の際の界面反射パルスＰ１２およびノイズパルスＰ１４の電場時間波形を模式的に示している。また、これらの図は、メインパルスＰ１１の位置を矢印で示している。
【００５５】
図９は、テラヘルツ波検出素子４０による相関の検出の際に時間的にノイズパルスＰ１４の後にメインパルスＰ１１を位置させる第１態様を示す。これは、ノイズパルスＰ１４が界面反射パルスＰ１２に近い場合に有効であり、例えば厚い計測補助部材６０を用いることで実現される。テラヘルツ波発生素子２０およびテラヘルツ波検出素子４０それぞれの厚さ又は屈折率が互いに異なる場合には２つのノイズパルスＰ１４が存在することになるが、その場合には２つのノイズパルスＰ１４の後にメインパルスＰ１１を位置させる。
【００５６】
図１０は、テラヘルツ波検出素子４０による相関の検出の際に時間的にノイズパルスＰ１４の前（界面反射パルスＰ１２とノイズパルスＰ１４との間）にメインパルスＰ１１を位置させる第２態様を示す。これは、ノイズパルスＰ１４が界面反射パルスＰ１２から遠い場合に有効であり、例えば薄い計測補助部材６０を用いることで実現される。テラヘルツ波発生素子２０およびテラヘルツ波検出素子４０それぞれの厚さ又は屈折率が互いに異なる場合には２つのノイズパルスＰ１４が存在することになるが、その場合には界面反射パルスＰ１２と２つのノイズパルスＰ１４との間にメインパルスＰ１１を位置させる。
【００５７】
図１１は、テラヘルツ波検出素子４０による相関の検出の際に時間的に複数のノイズパルスＰ１４が互いに分離して存在する場合に、隣り合う２つのノイズパルスＰ１４の間にメインパルスＰ１１を位置させる第３態様を示す。これは、例えば、テラヘルツ波発生素子２０およびテラヘルツ波検出素子４０それぞれの厚さ又は屈折率が互いに大きく異なり、２つのノイズパルスＰ１４が互いに大きく離間している場合に有効である。
【００５８】
図１２を用いて上記第１〜第３の態様の数値例について説明する。図１２は、テラヘルツ波発生素子２０、プリズム３０、テラヘルツ波検出素子４０および計測補助部材６０の具体的構成例を説明する図である。ここでは、テラヘルツ波発生素子２０は厚さ０.３ｍｍで屈折率２.４のＺｎＴｅ結晶であるとする。テラヘルツ波検出素子４０は厚さ０.５ｍｍで屈折率２.４のＺｎＴｅ結晶であるとする。プリズム３０および計測補助部材６０は屈折率３.４２のシリコンからなるとする。プリズム３０の出力面３０ｂと配置面３０ｃとがなす角度を４２.５度とする。計測補助部材６０の全反射面６０ｂへのテラヘルツ波の入射角を５５度とする。また、テラヘルツ波発生素子２０およびテラヘルツ波検出素子４０の他に、テラヘルツ波の多重反射を生じさせ得る光学素子は存在しないとする。
【００５９】
このとき、テラヘルツ波発生素子２０におけるテラヘルツ波の多重反射による光路長の増分Δｐｅは１.４４ｍｍ（＝0.3×2×2.4）である。テラヘルツ波検出素子４０におけるテラヘルツ波の多重反射による光路長の増分Δｐｄは２.４０ｍｍ（＝0.5×2×2.4）である。界面反射パルスＰ１２に対するメインパルスＰ１１の光路長の増分Δｐは、計測補助部材６０におけるメインパルスＰ１１の光路長２ｘ、プリズム３０の内部における両パルスの光路長差ｙ、および、プリズム３０の出力面３０ｂとテラヘルツ波検出素子４０との間における両パルスの光路長差ｚにより、下記式で表される。この式において、ｄｓは計測補助部材６０の厚さである。
【００６０】
【数１】
2019020293.tif 000003
【００６１】
テラヘルツ波のパルス幅相当長をｄｗとすると、第１態様では、Δｐは、ΔｐｅおよびΔｐｄのうち大きい値（２.４０ｍｍ）にｄｗを加えた値より大きければよい。すなわち、第１態様では、計測補助部材６０の厚さｄｓは、４.０ｍｍ＋ｄｗ／０.６（＝(2.40＋ｄｗ)／0.6）より大きければよい。第２態様では、Δｐは、ΔｐｅおよびΔｐｄのうち小さい値（１.４４ｍｍ）からｄｗを減じた値より小さければよい。すなわち、第２態様では、計測補助部材６０の厚さｄｓは、２.４ｍｍ−ｄｗ／０.６（＝(1.44−ｄｗ)／0.6）より小さければよい。また、第３態様では、計測補助部材６０の厚さｄｓは、２.４ｍｍ＋ｄｗ／０.６ より大きく、且つ、４.０ｍｍ−ｄｗ／０.６ より小さければよい。
【００６２】
なお、テラヘルツ波のパルスの一部は、テラヘルツ波発生素子２０の内部において繰り返し多重反射する場合があり、テラヘルツ波検出素子４０の内部においても繰り返し多重反射する場合がある。また、テラヘルツ波のパルスの一部は、テラヘルツ波発生素子２０およびテラヘルツ波検出素子４０の双方の内部において多重反射する場合がある。これらのテラヘルツ波のパルスについてもメインパルスＰ１１と重ならないようにするのが好ましいが、これらのテラヘルツ波のパルスはピークが小さいので無視することができる。
【００６３】
図１３は、プリズム３０および計測補助部材６０の構成を示す斜視図である。プリズム３０から計測補助部材６０へテラヘルツ波が高効率に伝搬し、計測補助部材６０からプリズム３０へテラヘルツ波が高効率に伝搬する為には、計測補助部材６０の入出力面６０ａとプリズム３０の配置面３０ｃとは互いに密着しているのが好ましい。両者間の密着性を高めるために、図１４および図１５に示されるような押し付け治具７０を用いるのが好ましい。
【００６４】
図１４は、プリズム３０、計測補助部材６０および押し付け治具７０の構成を示す斜視図である。図１５は、押し付け治具７０の斜視図である。図１５（ａ）は、斜め上方から見たときの斜視図である。図１５（ｂ）は、斜め下方から見たときの斜視図である。押し付け治具７０は、計測補助部材６０をプリズム３０に押し付けるための治具である。押し付け治具７０は、上方または下方から見たとき中央領域に開口７０ａを有する。また、図１５（ｂ）に示されるように、押し付け治具７０は、下面側に、開口７０ａの周囲に第１領域７０ｂを有し、第１領域７０ｂの周囲に第２領域７０ｃを有し、第２領域７０ｃの周囲に第３領域７０ｄを有する。第１領域７０ｂの外枠は計測補助部材６０のサイズの程度またはこれより幾らか大きい。第２領域７０ｃの外枠はプリズム３０の配置面３０ｃのサイズの程度またはこれより幾らか大きい。第１領域７０ｂと第２領域７０ｃとの間に、計測補助部材６０の厚さの程度またはこれより幾らか小さい段差が設けられている。第２領域７０ｃと第３領域７０ｄとの間にも段差が設けられている。
【００６５】
図１４に示されるようにプリズム３０の配置面３０ｃ上に計測補助部材６０が置かれ更に押し付け治具７０が被された状態では、押し付け治具７０の第３領域７０ｄに囲われた第２領域７０ｃにプリズム３０の配置面３０ｃが嵌め込まれ、押し付け治具７０の第２領域７０ｃに囲われた第１領域７０ｂに計測補助部材６０が嵌め込まれる。押し付け治具７０の開口７０ａにおいて露出している計測補助部材６０の全反射面６０ｂの領域に測定対象物Ｓが置かれる。そして、この押し付け治具７０をプリズム３０に押し付けることで、計測補助部材６０の入出力面６０ａとプリズム３０の配置面３０ｃとの間の密着性を高めることができる。
【００６６】
押し付け治具７０の材料は任意である。押し付け治具７０が金属およびセラミックス等の硬い材料からなる場合には、押し付け治具７０の下面側の第１領域７０ｂと計測補助部材６０との間、および、第２領域７０ｃとプリズム３０との間に、弾性を有する樹脂等からなる膜を挿入するのが好ましい。これにより、プリズム３０および計測補助部材６０を保護することができる。
【００６７】
次に、本実施形態のテラヘルツ波分光計測装置またはテラヘルツ波分光計測方法で用いることができる計測補助部材の様々な変形例について説明する。
【００６８】
図１６は、第１変形例の計測補助部材６１の構成を示す図である。計測補助部材６１は、テラヘルツ波の波長域において透明である平板状の部材であって、互いに平行な入出力面６１ａおよび全反射面６１ｂを有する。計測補助部材６１は、プリズム３０の配置面３０ｃに入出力面６１ａが対向するよう配置される。計測補助部材６１の全反射面６１ｂ上に測定対象物が置かれる。テラヘルツ波検出素子４０による相関の検出の際にメインパルスＰ１１とノイズパルスＰ１４とが時間的に互いに分離されるように、計測補助部材６１の厚さ又は屈折率が設定されている。
【００６９】
計測補助部材６１の全反射面６１ｂに測定対象物の密着性を高める層６１ｃが形成されている。例えば層６１ｃがハードコーティング層であれば、計測補助部材６１に測定対象物を強く押し付けることができるので、計測補助部材６１の全反射面６１ｂに対して測定対象物の密着性を高めることができる。また、層６１ｃが測定対象物に適した表面処理層（例えば親水化処理層）であれば、測定対象物が液体である場合、および、測定対象物が培養液中の細胞である場合などにおいて、計測補助部材６１の全反射面６１ｂに対して測定対象物の密着性を高めることができる。
【００７０】
図１７は、第２変形例の計測補助部材６２の構成を示す図である。計測補助部材６２は、テラヘルツ波の波長域において透明である平板状の部材であって、互いに平行な入出力面６２ａおよび全反射面６２ｂを有する。計測補助部材６２は、プリズム３０の配置面３０ｃに入出力面６２ａが対向するよう配置される。計測補助部材６２の全反射面６２ｂ上に測定対象物が置かれる。テラヘルツ波検出素子４０による相関の検出の際にメインパルスＰ１１とノイズパルスＰ１４とが時間的に互いに分離されるように、計測補助部材６２の厚さ又は屈折率が設定されている。
【００７１】
計測補助部材６２の全反射面６２ｂに測定対象物を流す流路６２ｃが形成されている。流路６２ｃの底面が全反射面６２ｂである。流路６２ｃの深さは、計測補助部材６２の上面でのテラヘルツ波の反射がメインパルスに対しノイズとして重畳しない程度とされる。この変形例では、流路の底面でテラヘルツ波が全反射する。計測補助部材６２の流路を流れる測定対象物についてテラヘルツ波分光計測を行うことができる。
【００７２】
図１８は、第３変形例の計測補助部材６３の構成を示す図である。計測補助部材６３は、テラヘルツ波の波長域において透明である平板状の部材であって、容器８０の底部を構成している。計測補助部材６３は、互いに平行な入出力面（容器８０の底部の外側の面）および全反射面（容器８０の底部の内側の面）を有する。容器８０は、プリズム３０の配置面３０ｃに配置され、その中に測定対象物が入れられる。テラヘルツ波検出素子４０による相関の検出の際にメインパルスＰ１１とノイズパルスＰ１４とが時間的に互いに分離されるように、計測補助部材６３の厚さ又は屈折率が設定されている。この変形例は、液体の測定対象物についてテラヘルツ波分光計測を行うのに好適である。容器８０が封止されていれば、液体だけでなく気体の測定対象物についてもテラヘルツ波分光計測を行うのに好適である。
【００７３】
図１９に示されるように、容器８０に対し測定対象物を供給および排出する機構を設けるのも好適である。図１９は、プリズム３０、容器８０、供給部８１および排出部８２の構成を示す図である。供給部８１は、配管８３を介して容器８０と接続されており、容器８０の中へ測定対象物を供給することができる。排出部８２は、配管８４を介して容器８０と接続されており、容器８０の中から測定対象物を排出することができる。この変形例では、供給部８１により容器８０の中へ供給される測定対象物についてテラヘルツ波分光計測を行うことができるので、測定対象物の性質の変化を測定することができる。例えば、反応中の液体から一部を採取して測定対象物として反応の進み具合を判断し、その後に測定対象物を廃棄することなく元に戻すことができる。
【００７４】
図２０は、第４変形例の計測補助部材６４の構成を示す図である。図２０（ａ）は斜め下方から見たときの斜視図である。図２０（ｂ）は断面図である。計測補助部材６４は、テラヘルツ波の波長域において透明である平板状の部材である。計測補助部材６４は、容器９０の底部の中央領域に設けられた開口９１を外側から覆うように底部に接合されており、容器９０の底部の一部を構成している。計測補助部材６４は、互いに平行な入出力面（容器９０の底部の外側の面）および全反射面（容器９０の底部の内側の面）を有する。容器９０は、プリズム３０の配置面３０ｃに配置され、その中に測定対象物Ｓが入れられる。容器９０に入れられた測定対象物Ｓは、容器９０の底部のうち計測補助部材６４上に選択的に配置される。テラヘルツ波検出素子４０による相関の検出の際にメインパルスＰ１１とノイズパルスＰ１４とが時間的に互いに分離されるように、計測補助部材６４の厚さ又は屈折率が設定されている。また、容器９０の上部を覆う蓋９２が設けられる。
【００７５】
この変形例は、測定対象物Ｓが培養液中の細胞である場合にテラヘルツ波分光計測を行うのに好適である。すなわち、培養液中の細胞は容器９０の底部のうち計測補助部材６４上に選択的に配置されるので、その細胞について容易にテラヘルツ波分光計測を行うことができる。また、容器９０の上部を蓋９２で覆うことにより、培養液の蒸発を抑制することができるので、培養液中の細胞について安定したテラヘルツ波分光計測を行うことができる。
【符号の説明】
【００７６】
１…テラヘルツ波分光計測装置、１１…光源、１２…分岐部、１３…チョッパ、１４…光路長差調整部、１５…偏光子、１６…合波部、２０…テラヘルツ波発生素子、３０…プリズム、３０ａ…入力面、３０ｂ…出力面、３０ｃ…配置面、４０…テラヘルツ波検出素子、５１…１／４波長板、５２…偏光分離素子、５３ａ，５３ｂ…光検出器、５４…差動増幅器、５５…ロックイン増幅器、６０…計測補助部材、６０ａ…入出力面、６０ｂ…全反射面、６１〜６４…計測補助部材、７０…押し付け治具、８０…容器、９０…容器、Ｍ１〜Ｍ８…ミラー、Ｓ…測定対象物。
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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