(57)【要約】【課題】導電性物質上に測定対象を載せた状態で測定対象の導電率の測定を可能にするとともに、溶かすことができない測定対象の分子量の測定を可能にする【解決手段】非接触測定装置１は、試料を収納する試料収納部２と、試料収納部２にテラヘルツ光を照射するテラヘルツ光照射部３と、試料収納部２から出射するテラヘルツ光を検出する検出部４と、検出部４での検出結果に基づき解析を行う解析部５を備える。試料収納部２は、テラヘルツ光を反射し易い金属で構成されて試料が載置される試料載置板４１を備える。即ち検出部４は、試料を通り抜けて試料載置板４１で反射したテラヘルツ光を検出する。また解析部５は、検出部４での検出結果に基づき試料の透過率を算出する透過率算出部５１と、算出された透過率を用いて試料の導電率を算出する導電率算出部５２と、算出された透過率を用いて試料の分子量を算出する分子量算出部５３とを備える。【選択図】図２
2009287960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
テラヘルツ光を反射する材料で構成され、試料を載せるための載置面が形成された試料載置部と、
前記載置面に載せられた試料に向けてテラヘルツ光を照射するテラヘルツ光照射手段と、
前記載置面で反射したテラヘルツ光を検出するテラヘルツ光検出手段と、
前記テラヘルツ光検出手段による検出結果に基づいて、テラヘルツ光の透過率または反射率を算出する透過率反射率算出手段と
を備えることを特徴とする非接触測定装置。
【請求項２】
前記透過率反射率算出手段による算出結果に基づいて、前記載置面に載せられた試料の導電率を算出する導電率算出手段を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の非接触測定装置。
【請求項３】
前記テラヘルツ光照射手段は、様々な周波数のテラヘルツ光を照射することが可能に構成され、
前記導電率算出手段は、前記テラヘルツ光照射手段により照射されたテラヘルツ光の周波数に応じて、前記載置面に載せられた試料の導電率の周波数特性を算出可能に構成され、
前記導電率算出手段により算出された導電率の周波数特性と、前記導電率算出手段により算出された導電率の試料と同じ材料で構成されてアクリル酸がドープされた試料の導電率の周波数特性との差を算出する差算出手段を備える
ことを特徴とする請求項２に記載の非接触測定装置。
【請求項４】
前記テラヘルツ光照射手段は、様々な周波数のテラヘルツ光を照射することが可能に構成され、
前記導電率算出手段は、前記テラヘルツ光照射手段により照射されたテラヘルツ光の周波数に応じて、前記載置面に載せられた試料の導電率の周波数特性を算出可能に構成され、
前記導電率算出手段により算出された導電率の周波数特性と、前記導電率算出手段により算出された導電率の試料と同じ材料で構成されてアクリル酸がドープされた試料の導電率の周波数特性との比を算出する第１比算出手段を備える
ことを特徴とする請求項２に記載の非接触測定装置。
【請求項５】
前記テラヘルツ光照射手段は、様々な周波数のテラヘルツ光を照射することが可能に構成され、
前記導電率算出手段は、前記テラヘルツ光照射手段により照射されたテラヘルツ光の周波数に応じて、前記載置面に載せられた試料の導電率の周波数特性を算出可能に構成され、
前記導電率算出手段により算出された導電率の周波数特性と、前記導電率算出手段により算出された導電率の試料と同じ材料で構成されてリン酸がドープされた試料の導電率の周波数特性との比を算出する第２比算出手段を備える
ことを特徴とする請求項２に記載の非接触測定装置。
【請求項６】
前記透過率反射率算出手段による算出結果に基づいて、前記載置面に載せられた試料の分子量を算出する分子量算出手段を備える
ことを特徴とする請求項１〜請求項５の何れかに記載の非接触測定装置。
【請求項７】
前記透過率反射率算出手段による算出結果に基づいて、前記載置面に載せられた試料の質量を算出する質量算出手段を備える
ことを特徴とする請求項１〜請求項６の何れかに記載の非接触測定装置。
【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て物性を測定する非接触測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、導電率の測定方法として電極法および四探針法などがある。例えば、導電率の測定対象となる導電性粉体を収容孔に充填して、収容孔に充填された導電性粉体に直流電流を流すとともに、収容孔内の導電性粉体における２点間の電圧を測定することにより導電率を算出する手法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
また、高分子などの分子量の測定方法としては、高分子などの測定対象を溶媒に溶解させた後に光散乱などを用いて測定する手法が知られている（例えば、特許文献２を参照）。
【特許文献１】特開２００３−１４９２７７号公報
【特許文献２】特開２００３−１０７０６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の技術を用いて、導電性粉体などの測定対象の導電率を測定するには、測定対象に電流を与える必要がある。このため、測定対象を導電性物質上に載せた状態で測定対象の導電率を測定する場合には、測定対象に電流を流すと導電性物質にも電流が流れるので、測定対象の導電率の測定が困難になるという問題があった。
【０００５】
また、特許文献２に記載の技術を用いて、高分子などの測定対象の分子量を測定するには、測定対象を溶媒に溶解させる必要があるため、溶かすことができない測定対象の分子量を測定することができないという問題があった。
【０００６】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、導電性物質上に測定対象を載せた状態で測定対象の導電率の測定を可能にするとともに、溶かすことができない測定対象の分子量の測定を可能にする技術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】
【０００７】
上記目的を達成するためになされた請求項１に記載の非接触測定装置では、テラヘルツ光照射手段が、テラヘルツ光を反射する材料で構成された試料載置部の載置面に載せられた試料に向けてテラヘルツ光を照射し、さらにテラヘルツ光検出手段が、載置面で反射したテラヘルツ光を検出する。そして透過率反射率算出手段が、テラヘルツ光検出手段による検出結果に基づいて、テラヘルツ光の透過率または反射率を算出する。
【０００８】
ここで、試料載置部に載せられた試料にテラヘルツ光が入射した際に、このテラヘルツ光の周波数が、試料に吸収されない周波数である場合には、テラヘルツ光は試料を通り抜けて試料載置部で反射し、試料から抜け出る。このためテラヘルツ光検出手段は、試料を通り抜けて試料載置部で反射して試料から抜け出たテラヘルツ光を検出する。一方、試料載置部に載せられた試料にテラヘルツ光が入射した際に、このテラヘルツ光の周波数が、試料に吸収される周波数である場合には、テラヘルツ光は試料を通り抜けることなく、試料内に吸収される。このため、透過率反射率算出手段により算出される透過率または反射率は、試料載置部に載せられた試料に応じて異なる。
【０００９】
なお透過率は、試料に入射したテラヘルツ光のうちで、試料に吸収されたテラヘルツ光の割合を示すものである。また反射率は、試料に入射したテラヘルツ光のうちで、試料に吸収されずに試料載置部で反射したテラヘルツ光の割合を示すものである。したがって、透過率および反射率のいずれを算出した場合でも、試料に吸収されたテラヘルツ光の割合を知ることができる。
【００１０】
図４は、アクリル酸、硫酸、およびリン酸がそれぞれドープされたポリアリニンの透過率の周波数特性を示すグラフである。図４の実線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３はそれぞれ、アクリル酸、硫酸、およびリン酸がそれぞれドープされたポリアリニンの透過率の周波数特性である。
【００１１】
図４に示すように、硫酸がドープされたポリアリニンの透過率の周波数特性（以下、硫酸ドープ透過率特性Ｌ２という）は、リン酸がドープされたポリアリニンの透過率の周波数特性（以下、リン酸ドープ透過率特性Ｌ３という）に近似している。また、アクリル酸がドープされたポリアリニンの透過率の周波数特性（以下、アクリル酸ドープ透過率特性Ｌ１という）は、硫酸ドープ透過率特性およびリン酸ドープ透過率特性と大きく異なる。
【００１２】
そして、アクリル酸、硫酸、およびリン酸がドープされたポリアリニンの導電率はそれぞれ、１．０×１０-6、５．５×１０-5、４．９×１０-5［Ｓ／ｃｍ］である。すなわち、導電率が大きくなるほど透過率が小さくなるという対応関係がある。
【００１３】
したがって、試料に入射したテラヘルツ光の透過率または反射率を算出することにより、試料の導電率を算出することができる。
次に図５は、分子量が１万、６．５万、３０万であるポリアリニンの透過率の周波数特性を示すグラフである。図５の実線Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６はそれぞれ、分子量が１万、６．５万、３０万であるポリアリニンの透過率の周波数特性である。
【００１４】
図５に示すように、分子量が大きくなるほど透過率が小さくなるという対応関係がある。
したがって、試料に入射したテラヘルツ光の透過率または反射率を算出することにより、試料の分子量を算出することができる。
【００１５】
以上より、請求項１に記載の非接触測定装置によれば、試料載置部で反射したテラヘルツ光を検出することにより試料の導電率を測定することができる。すなわち、テラヘルツ光が通り抜けることができる試料であれば、試料に電流を流すことなく導電率を測定することができる。このため、試料載置部が導電性物質で構成されている場合であっても、その試料載置部に載せられた試料の導電率を容易に測定することができる。
【００１６】
また請求項１に記載の非接触測定装置によれば、試料載置部で反射したテラヘルツ光を検出することにより試料の分子量を測定することができる。すなわち、テラヘルツ光が通り抜けることができる試料であれば、試料が溶媒に溶解するか否かに関係なく、分子量の導電率を測定することができる。
【００１７】
また請求項１に記載の非接触測定装置では、請求項２に記載のように、導電率算出手段が、透過率反射率算出手段による算出結果に基づいて、載置面に載せられた試料の導電率を算出するようにするとよい。
【００１８】
このように構成された非接触測定装置によれば、透過率反射率算出手段が算出した透過率または反射率をもとにして試料の導電率を人間が算出する手間を省略することができる。
【００１９】
次に図７（ａ）は、図４のアクリル酸ドープ透過率特性Ｌ１、硫酸ドープ透過率特性Ｌ２、及びリン酸ドープ透過率特性Ｌ３を用いて算出された、硫酸ドープ透過率特性Ｌ２とアクリル酸ドープ透過率特性Ｌ１との差（以下、硫酸・アクリル酸特性差Ｌ２１という）と、リン酸ドープ透過率特性Ｌ３とアクリル酸ドープ透過率特性Ｌ１との差（以下、リン酸・アクリル酸特性差Ｌ２２という）を示すグラフである。
【００２０】
図７（ａ）に示すように、硫酸・アクリル酸特性差Ｌ２１は周波数２．７ＴＨｚ付近にピークを有しているのに対し、リン酸・アクリル酸特性差Ｌ２２は周波数２．７ＴＨｚ付近にピークを有していない（矢印Ｙ２１を参照）。なお、硫酸・アクリル酸特性差Ｌ２１における周波数２．７ＴＨｚ付近のピークは、分子量の違い、つまり架橋した分子間における振動によるものと考えられる。
【００２１】
そこで請求項２に記載の非接触測定装置では、請求項３に記載のように、テラヘルツ光照射手段は、様々な周波数のテラヘルツ光を照射することが可能に構成され、導電率算出手段は、テラヘルツ光照射手段により照射されたテラヘルツ光の周波数に応じて、載置面に載せられた試料の導電率の周波数特性を算出可能に構成され、差算出手段は、導電率算出手段により算出された導電率の周波数特性と、導電率算出手段により算出された導電率の試料と同じ材料で構成されてアクリル酸がドープされた試料の導電率の周波数特性との差（以下、対アクリル酸特性差という）を算出するようにしてもよい。
【００２２】
このように構成された非接触測定装置によれば、硫酸またはリン酸のどちらがドープされたか不明である試料の透過率または反射率の周波数特性を導電率算出手段で算出した場合に、差算出手段で算出された対アクリル酸特性差が周波数２．７ＴＨｚ付近でピークを有するか否かに基づいて、硫酸がドープされているか否かを判別することができる。
【００２３】
また図７（ｂ）は、図４のアクリル酸ドープ透過率特性Ｌ１、硫酸ドープ透過率特性Ｌ２、及びリン酸ドープ透過率特性Ｌ３を用いて算出された、硫酸ドープ透過率特性Ｌ２とアクリル酸ドープ透過率特性Ｌ１との比（以下、硫酸・アクリル酸特性比Ｌ２３という）と、リン酸ドープ透過率特性Ｌ２とアクリル酸ドープ透過率特性Ｌ１との比（以下、リン酸・アクリル酸特性比Ｌ２４という）を示すグラフである。
【００２４】
図７（ｂ）に示すように、硫酸・アクリル酸特性比Ｌ２３は周波数２．７ＴＨｚ付近にピークを有しているのに対し、リン酸・アクリル酸特性比Ｌ２４は周波数２．７ＴＨｚ付近にピークを有していない（矢印Ｙ２２を参照）。
【００２５】
そこで請求項２に記載の非接触測定装置では、請求項４に記載のように、テラヘルツ光照射手段は、様々な周波数のテラヘルツ光を照射することが可能に構成され、導電率算出手段は、テラヘルツ光照射手段により照射されたテラヘルツ光の周波数に応じて、載置面に載せられた試料の導電率の周波数特性を算出可能に構成され、第１比算出手段は、導電率算出手段により算出された導電率の周波数特性と、導電率算出手段により算出された導電率の試料と同じ材料で構成されてアクリル酸がドープされた試料の導電率の周波数特性との比（以下、対アクリル酸特性比という）を算出するようにしてもよい。
【００２６】
このように構成された非接触測定装置によれば、硫酸またはリン酸のどちらがドープされたか不明である試料の透過率または反射率の周波数特性を導電率算出手段で算出した場合に、第１比算出手段で算出された対アクリル酸特性比が周波数２．７ＴＨｚ付近でピークを有するか否かに基づいて、硫酸がドープされているか否かを判別することができる。
【００２７】
また図７（ｃ）は、図４の硫酸ドープ透過率特性Ｌ２、及びリン酸ドープ透過率特性Ｌ３を用いて算出された、硫酸ドープ透過率特性Ｌ２とリン酸ドープ透過率特性Ｌ３との比（以下、硫酸・リン酸特性比Ｌ２５という）を示すグラフである。なお、硫酸・リン酸特性比Ｌ２５は、リン酸ドープ透過率特性Ｌ３を分子、硫酸ドープ透過率特性Ｌ２を分母とした比である。
【００２８】
図７（ｃ）に示すように、硫酸・リン酸特性比Ｌ２５は、周波数２．７ＴＨｚ付近で極小になっている（矢印Ｙ２３を参照）。なお、硫酸・リン酸特性比を、リン酸ドープ透過率特性Ｌ３を分母、硫酸ドープ透過率特性Ｌ２を分子とした比にした場合には、周波数２．７ＴＨｚ付近で極大になる。
【００２９】
そこで請求項２に記載の非接触測定装置では、請求項５に記載のように、テラヘルツ光照射手段は、様々な周波数のテラヘルツ光を照射することが可能に構成され、導電率算出手段は、テラヘルツ光照射手段により照射されたテラヘルツ光の周波数に応じて、載置面に載せられた試料の導電率の周波数特性を算出可能に構成され、第２比算出手段は、導電率算出手段により算出された導電率の周波数特性と、導電率算出手段により算出された導電率の試料と同じ材料で構成されてリン酸がドープされた試料の導電率の周波数特性との比（以下、対リン酸特性比という）を算出するようにしてもよい。
【００３０】
このように構成された非接触測定装置によれば、硫酸またはリン酸のどちらがドープされたか不明である試料の透過率または反射率の周波数特性を導電率算出手段で算出した場合に、第２比算出手段で算出された対リン酸特性比が周波数２．７ＴＨｚ付近で極小または極大になっているか否かに基づいて、硫酸がドープされているか否かを判別することができる。
【００３１】
また請求項１〜請求項５の何れかに記載の非接触測定装置では、請求項６に記載のように、分子量算出手段が、透過率反射率算出手段による算出結果に基づいて、載置面に載せられた試料の分子量を算出するようにするとよい。
【００３２】
このように構成された非接触測定装置によれば、透過率反射率算出手段が算出した透過率または反射率をもとにして試料の分子量を人間が算出する手間を省略することができる。
【００３３】
次に図９は、質量が１ｍｇ、６ｍｇであるアデノシン粉末の反射率の周波数特性を示すグラフである。図９の実線Ｌ７，Ｌ８はそれぞれ、質量が１ｍｇ、６ｍｇであるアデノシン粉末の反射率の周波数特性である。
【００３４】
図９に示すように、質量が大きくなるほど周波数１．８ＴＨｚ付近における反射率の極小値が小さくなるという対応関係がある。
したがって、請求項１に記載の非接触測定装置によれば、テラヘルツ光が通り抜けることができる試料であれば、試料に入射したテラヘルツ光の透過率または反射率を算出することにより、試料の質量を算出することができる。
【００３５】
そこで請求項１〜請求項６の何れかに記載の非接触測定装置では、請求項７に記載のように、質量算出手段が、透過率反射率算出手段による算出結果に基づいて、載置面に載せられた試料の質量を算出するようにするとよい。
【００３６】
このように構成された非接触測定装置によれば、透過率反射率算出手段が算出した透過率または反射率をもとにして試料の質量を人間が算出する手間を省略することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
（第１実施形態）
以下に本発明の第１実施形態について図面とともに説明する。
図１は本発明が適用された第１実施形態の非接触測定装置１の構成を示すブロック図、図２は試料収納部２の構成を示す図である。
【００３８】
非接触測定装置１は、図１に示すように、試料を収納する試料収納部２と、試料収納部２に向けてテラヘルツ光を照射するテラヘルツ光照射部３と、試料収納部２から出射するテラヘルツ光を検出する検出部４と、検出部４による検出結果に基づいて試料の解析を行う解析部５とを備える。
【００３９】
そしてテラヘルツ光照射部３は、テラヘルツ光を発生するテラヘルツ光発生部１０と、テラヘルツ光発生部１０で発生したテラヘルツ光が収納部２に向けて照射されるようにテラヘルツ光の照射方向を調整する照射方向調整部２０と、テラヘルツ光発生部１０と照射方向調整部２０を制御する制御部３０とを備える。
【００４０】
これらのうちテラヘルツ光発生部１０は、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ照射部１１と、Ｃｒ：Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅレーザ照射部１２，１３と、減衰器１４，１５と、ビームコンバイナ１６と、ＧａＰ結晶１７とを備える。なお、テラヘルツ光発生部１０は３０ｃｍのサイズに小型化することができる。
【００４１】
そしてＮｄ：ＹＡＧレーザ照射部１１は、２つのＮｄ：ＹＡＧレーザ（波長１０６４ｎｍ）をそれぞれＣｒ：Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅレーザ照射部１２とＣｒ：Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅレーザ照射部１３に向けて照射する。
【００４２】
またＣｒ：Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅレーザ照射部１２，１３は、Ｃｒを含有するＦｏｒｓｔｅｒｉｔｅ（Ｍｇ2ＳｉＯ4）の結晶（不図示。以下、Ｃｒ：Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅ結晶という）を備える。このＣｒ：Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅ結晶にＮｄ：ＹＡＧレーザ（波長１０６４ｎｍ）が入射すると、Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅ中に含まれるＣｒイオンにより、入射したレーザ光より長い波長のレーザ光が発生する。なお、Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅ中に含まれるＣｒ4+の遷移エネルギー帯における発振波長に応じて、発生させるレーザ光の波長を変えることができる。本実施形態では、Ｃｒ：Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅレーザ照射部１２は、波長が１２１０ｎｍのレーザ光を発生させる。
【００４３】
さらにＣｒ：Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅレーザ照射部１３は、波長制御部３１（後述）からの制御（矢印Ｙ１を参照）によりＣｒ：Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅレーザ照射部１３が備えるグレーティングの向きを変えることが出来る機構（不図示。以下、Ｃｒ：Ｆレーザ移動機構という）を有する。これによりＣｒ：Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅレーザ照射部１３は、波長制御部３１（後述）からの制御により、グレーティングに対するＮｄ：ＹＡＧレーザの入射角度を変化させ、この入射角度に応じた波長のレーザ光を発生させる。本実施形態では、Ｃｒ：Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅレーザ照射部１３は、１２１０〜１２５０ｎｍのレーザ光を発生させる。
【００４４】
また減衰器１４，１５はそれぞれ、Ｃｒ：Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅレーザ照射部１２，１３から照射されたレーザ光の光強度を減衰させる。なお、Ｃｒ：Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅレーザ照射部１２，１３で発生したレーザ光の光強度は等しくない。このため、ビームコンバイナ１６に入射する２つのレーザ光の光強度が等しくなるように、減衰器１４，１５によるレーザ光の減衰量が設定されている。
【００４５】
またビームコンバイナ１６は、減衰器１４からのレーザ光と減衰器１５からのレーザ光を合成して照射する。このビームコンバイナ１６は、ハーフミラー１６ａで構成されている。すなわち、減衰器１４からのレーザ光をハーフミラー１６ａで透過し、減衰器１５からのレーザ光をハーフミラー１６ａで反射することにより、２つのレーザ光を合成する。
【００４６】
なおビームコンバイナ１６は、ステージ制御部３２（後述）からの制御（矢印Ｙ２を参照）によりビームコンバイナ１６の向きを変えることができる機構（不図示。以下、ビームコンバイナ移動機構という）を備える。これによりビームコンバイナ１６は、ビームコンバイナ１６の向きに応じて、減衰器１５からのレーザ光がハーフミラー１６ａで反射した際の反射光の進行方向を変えることができる。一方、減衰器１４からのレーザ光はハーフミラー１６ａを透過するため、ビームコンバイナ１６の向きが変わっても、減衰器１４からのレーザ光の進行方向は変わらない。したがってビームコンバイナ１６は、ステージ制御部３２からの制御によりビームコンバイナ１６の向きを変化させ（矢印Ｙ１２を参照）、ビームコンバイナ１６の向きに応じて２つのレーザ光がそれぞれ異なる方向に向かって照射されるように、２つのレーザ光を合成する。
【００４７】
そしてＧａＰ結晶１７は、ビームコンバイナ１６で合成されたレーザ光が照射される位置に配置される。このＧａＰ結晶１７は、入射方向が異なる２つのレーザ光が入射することで、この２つのレーザ光の周波数差の格子振動ラマン効果により単色のテラヘルツ光を発生させる。なおＧａＰ結晶１７は、ＧａＰ結晶１７へ入射するレーザ光の入射角度に応じて、発生させるテラヘルツ光の周波数が変化する特性を有する。そしてＧａＰ結晶１７は、ステージ制御部３２（後述）からの制御（矢印Ｙ３を参照）によりＧａＰ結晶１７の向きを変えることができる機構（不図示。以下、ＧａＰ結晶移動機構という）を備える。このためＧａＰ結晶１７は、ステージ制御部３２からの制御によりＧａＰ結晶１７の向きを変化させ（矢印Ｙ１３を参照）、ＧａＰ結晶１７へ入射するレーザ光の入射角度を変化させることにより、発生させるテラヘルツ光の周波数を変化させることができる。本実施形態では、テラヘルツ光照射部３は、周波数範囲が例えば０．６〜６ＴＨｚのテラヘルツ光を照射する。
【００４８】
さらに照射方向調整部２０は、放物面反射鏡２１と、平面反射鏡２２とを備える。
これらのうち放物面反射鏡２１は、ＧａＰ結晶１７の向きに応じた様々な照射方向でＧａＰ結晶１７から照射されるテラヘルツ光（テラヘルツ光ＴＩＬ１，２を参照）を反射させて平行にする（テラヘルツ光ＴＲＬ１，２を参照）。
【００４９】
また平面反射鏡２２は、ステージ制御部３２（後述）からの制御により（矢印Ｙ４を参照）、平面反射鏡２２の位置を変える（矢印Ｙ１４を参照）ことができる機構（不図示。以下、反射鏡移動機構という）を備える。このため平面反射鏡２２は、ＧａＰ結晶１７の向きに応じて平面反射鏡２２の位置を変えることにより（実線および破線で描かれた平面反射鏡２２を参照）、放物面反射鏡２１で反射されたテラヘルツ光をさらに反射して試料収納部２へ導く。
【００５０】
さらに制御部３０は、前述のＣｒ：Ｆレーザ移動機構を制御する波長制御部３１と、前述のビームコンバイナ移動機構、ＧａＰ結晶移動機構および反射鏡移動機構を制御するステージ制御部３２と、波長制御部３１及びステージ制御部３２を制御するシステム制御部３３とを備える。
【００５１】
また試料収納部２は、図２に示すように、テラヘルツ光を反射し易い金属（例えば、アルミニウム、銀、金）で構成されて、試料ＳＰを載せる載置面４１ａが形成された試料載置板４１と、試料載置板４１で反射したテラヘルツ光を更に試料載置板４１に向けて反射させる反射板４２とを備える。
【００５２】
このように構成された試料収納部２は、図３（ａ），（ｂ）に示すように、テラヘルツ光照射部３から照射されたテラヘルツ光が、試料載置板４１に載せられた試料ＳＰに入射するように配置される。
【００５３】
まず図３（ａ）に示すように、試料載置板４１に載せられた試料ＳＰにテラヘルツ光ＴＨＬ１が入射した際に、このテラヘルツ光ＴＨＬ１の周波数が、試料ＳＰに吸収されない周波数である場合には、テラヘルツ光ＴＨＬ１は試料ＳＰを通り抜けて試料載置板４１で反射し、試料ＳＰから抜け出る（テラヘルツ光ＴＨＬ２を参照）。
【００５４】
したがって検出部４は、試料ＳＰを通り抜けて試料載置板４１で反射して試料ＳＰから抜け出たテラヘルツ光を検出する。
一方、図３（ｂ）に示すように、試料載置板４１に載せられた試料ＳＰにテラヘルツ光ＴＨＬ３が入射した際に、このテラヘルツ光ＴＨＬ３の周波数が、試料ＳＰに吸収される周波数である場合には、テラヘルツ光ＴＨＬ１は試料ＳＰを通り抜けることなく、試料ＳＰ内に吸収される（テラヘルツ光ＴＨＬ３を示す矢印の破線部分を参照）。
【００５５】
さらに解析部５は、図１に示すように、検出部４による検出結果に基づいて試料ＳＰの透過率を算出する透過率算出部５１と、透過率算出部５１で算出された透過率を用いて試料ＳＰの導電率を算出する導電率算出部５２と、透過率算出部５１で算出された透過率を用いて試料ＳＰの分子量を算出する分子量算出部５３と、導電率算出部５２で算出された導電率を用いて試料ＳＰに硫酸がドープされているか否かを検出する硫酸ドープ検出部５４とを備える。
【００５６】
これらのうち透過率算出部５１は、テラヘルツ光照射部３が照射可能な周波数範囲（本実施形態では、例えば０．６〜６ＴＨｚ）における試料ＳＰの透過率を算出する。
次に、導電率算出部５２における導電率の算出方法を説明する。
【００５７】
図４は、アクリル酸、硫酸、およびリン酸がそれぞれドープされたポリアリニンの透過率の周波数特性を示すグラフである。図４の実線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３はそれぞれ、アクリル酸、硫酸、およびリン酸がそれぞれドープされたポリアリニンの透過率の周波数特性である。
【００５８】
図４に示すように、硫酸がドープされたポリアリニンの透過率の周波数特性（以下、硫酸ドープ透過率特性Ｌ２という）は、リン酸がドープされたポリアリニンの透過率の周波数特性（以下、リン酸ドープ透過率特性Ｌ３という）に近似している。また、アクリル酸がドープされたポリアリニンの透過率の周波数特性（以下、アクリル酸ドープ透過率特性Ｌ１という）は、硫酸ドープ透過率特性およびリン酸ドープ透過率特性と大きく異なる。
【００５９】
そして、アクリル酸、硫酸、およびリン酸がドープされたポリアリニンの導電率はそれぞれ、１．０×１０-6、５．５×１０-5、４．９×１０-5［Ｓ／ｃｍ］である。すなわち、導電率が大きくなるほど透過率が小さくなるという対応関係がある。
【００６０】
つまり導電率算出部５２は、透過率と導電率との対応関係を示す情報を備え、この対応関係に基づいて、透過率算出部５１で算出された透過率から試料ＳＰの導電率を算出する。
【００６１】
次に、分子量算出部５３における分子量の算出方法を説明する。
図５は、分子量が１万、６．５万、３０万であるポリアリニンの透過率の周波数特性を示すグラフである。図５の実線Ｌ４，Ｌ５，Ｌ６はそれぞれ、分子量が１万、６．５万、３０万であるポリアリニンの透過率の周波数特性である。
【００６２】
図５に示すように、分子量が大きくなるほど透過率が小さくなるという対応関係がある。
つまり分子量算出部５３は、透過率と分子量との対応関係を示す情報を備え、この対応関係に基づいて、透過率算出部５１で算出された透過率から試料ＳＰの分子量を算出する。
【００６３】
次に硫酸ドープ検出部５４は、図６に示すように、差算出部５４ａと第１比算出部５４ｂと第２比算出部５４ｃとを備える。
これらのうち差算出部５４ａは、導電率算出部５２で算出された透過率の周波数特性と、アクリル酸がドープされたポリアリニンの透過率の周波数特性（アクリル酸ドープ透過率特性Ｌ１）との差（以下、対アクリル酸特性差Ｌ１１という）を算出する。なお、アクリル酸ドープ透過率特性Ｌ１は予め算出されている。
【００６４】
また第１比算出部５４ｂは、導電率算出部５２で算出された透過率の周波数特性と、アクリル酸がドープされたポリアリニンの透過率の周波数特性（アクリル酸ドープ透過率特性Ｌ１）との比（以下、対アクリル酸特性比Ｌ１２という）を算出する。なお、アクリル酸ドープ透過率特性Ｌ１は予め算出されている。
【００６５】
また第２比算出部５４ｃは、導電率算出部５２で算出された透過率の周波数特性と、リン酸がドープされたポリアリニンの透過率の周波数特性（リン酸ドープ透過率特性Ｌ３）との比（以下、対リン酸特性比Ｌ１３という）を算出する。なお、リン酸ドープ透過率特性Ｌ３は予め算出されている。
【００６６】
図７（ａ）は、図４のアクリル酸ドープ透過率特性Ｌ１、硫酸ドープ透過率特性Ｌ２、及びリン酸ドープ透過率特性Ｌ３を用いて算出された、硫酸ドープ透過率特性Ｌ２とアクリル酸ドープ透過率特性Ｌ１との差（以下、硫酸・アクリル酸特性差Ｌ２１という）と、リン酸ドープ透過率特性Ｌ３とアクリル酸ドープ透過率特性Ｌ１との差（以下、リン酸・アクリル酸特性差Ｌ２２という）を示すグラフである。
【００６７】
図７（ａ）に示すように、硫酸・アクリル酸特性差Ｌ２１は周波数２．７ＴＨｚ付近にピークを有しているのに対し、リン酸・アクリル酸特性差Ｌ２２は周波数２．７ＴＨｚ付近にピークを有していない（矢印Ｙ２１を参照）。なお、硫酸・アクリル酸特性差Ｌ２１における周波数２．７ＴＨｚ付近のピークは、分子量の違い、つまり架橋した分子間における振動によるものと考えられる。
【００６８】
したがって、硫酸またはリン酸のどちらがドープされたか不明であるポリアリニンの透過率の周波数特性を導電率算出部５２で算出した場合に、差算出部５４ａで算出された対アクリル酸特性差Ｌ１１が周波数２．７ＴＨｚ付近でピークを有するか否かに基づいて、硫酸がドープされているか否かを判別することができる。
【００６９】
また図７（ｂ）は、図４のアクリル酸ドープ透過率特性Ｌ１、硫酸ドープ透過率特性Ｌ２、及びリン酸ドープ透過率特性Ｌ３を用いて算出された、硫酸ドープ透過率特性Ｌ２とアクリル酸ドープ透過率特性Ｌ１との比（以下、硫酸・アクリル酸特性比Ｌ２３という）と、リン酸ドープ透過率特性Ｌ３とアクリル酸ドープ透過率特性Ｌ１との比（以下、リン酸・アクリル酸特性比Ｌ２４という）を示すグラフである。
【００７０】
図７（ｂ）に示すように、硫酸・アクリル酸特性比Ｌ２３は周波数２．７ＴＨｚ付近にピークを有しているのに対し、リン酸・アクリル酸特性比Ｌ２４は周波数２．７ＴＨｚ付近にピークを有していない（矢印Ｙ２２を参照）。
【００７１】
したがって、硫酸またはリン酸のどちらがドープされたか不明であるポリアリニンの透過率の周波数特性を導電率算出部５２で算出した場合に、第１比算出部５４ｂで算出された対アクリル酸特性比Ｌ１２が周波数２．７ＴＨｚ付近でピークを有するか否かに基づいて、硫酸がドープされているか否かを判別することができる。
【００７２】
また図７（ｃ）は、図４の硫酸ドープ透過率特性Ｌ２、及びリン酸ドープ透過率特性Ｌ３を用いて算出された、硫酸ドープ透過率特性Ｌ２とリン酸ドープ透過率特性Ｌ３との比（以下、硫酸・リン酸特性比Ｌ２５という）を示すグラフである。なお、硫酸・リン酸特性比Ｌ２５は、リン酸ドープ透過率特性Ｌ３を分子、硫酸ドープ透過率特性Ｌ２を分母とした比である。
【００７３】
図７（ｃ）に示すように、硫酸・リン酸特性比Ｌ２５は、周波数２．７ＴＨｚ付近で極小になっている（矢印Ｙ２３を参照）。
したがって、硫酸またはリン酸のどちらがドープされたか不明であるポリアリニンの透過率の周波数特性を導電率算出部５２で算出した場合に、第２比算出部５４ｃで算出された対リン酸特性比Ｌ１３が周波数２．７ＴＨｚ付近で極小になっているか否かに基づいて、硫酸がドープされているか否かを判別することができる。
【００７４】
このように構成された非接触測定装置１では、テラヘルツ光照射部３が、テラヘルツ光を反射する材料で構成された試料載置板４１の載置面４１ａに載せられた試料ＳＰに向けてテラヘルツ光を照射し、さらに検出部４が、載置面４１ａで反射したテラヘルツ光を検出する。そして解析部５の透過率算出部５１が、検出部４による検出結果に基づいて、テラヘルツ光の透過率を算出する。
【００７５】
また導電率算出部５２が、透過率算出部５１による算出結果に基づいて試料ＳＰの導電率を算出するとともに、分子量算出部５３が、透過率算出部５１による算出結果に基づいて試料ＳＰの分子量を算出する。
【００７６】
したがって、試料載置板４１で反射したテラヘルツ光を検出することにより試料ＳＰの導電率および分子量を測定することができる。すなわち、テラヘルツ光が通り抜けることができる試料であれば、試料に電流を流すことなく導電率を測定することができる。このため、試料載置板４１が導電性物質で構成されている場合であっても、その試料載置板４１に載せられた試料の導電率を容易に測定することができる。また、テラヘルツ光が通り抜けることができる試料であれば、試料が溶媒に溶解するか否かに関係なく、分子量の導電率を測定することができる。
【００７７】
以上説明した実施形態において、試料載置板４１は本発明における試料載置部、テラヘルツ光照射部３は本発明におけるテラヘルツ光照射手段、検出部４は本発明におけるテラヘルツ光検出手段、透過率算出部５１は本発明における透過率反射率算出手段、導電率算出部５２は本発明における導電率算出手段、差算出部５４ａは本発明における差算出手段、第１比算出部５４ｂは本発明における第１比算出手段、第２比算出部５４ｃは本発明における第２比算出手段である。
【００７８】
（第２実施形態）
以下に本発明の第２実施形態について図面とともに説明する。尚、第２実施形態では、第１実施形態と異なる部分のみを説明する。
【００７９】
第２実施形態の非接触測定装置１は、非接触測定装置１の構成の一部が変更された点以外は第１実施形態と同じである。
図８は第２実施形態の非接触測定装置１の構成を示すブロック図である。
【００８０】
第２実施形態の非接触測定装置１は、図８に示すように、解析部５の代わりに解析部６を設けた点が第１実施形態と異なる。
解析部６は、検出部４による検出結果に基づいて試料ＳＰの反射率を算出する反射率算出部６１と、反射率算出部６１で算出された反射率を用いて試料ＳＰの質量を算出する質量算出部６２とを備える。
【００８１】
これらのうち反射率算出部６１は、テラヘルツ光照射部３が照射可能な周波数範囲（本実施形態では、例えば０．６〜６ＴＨｚ）における試料ＳＰの反射率を算出する。
次に、質量算出部６２における質量の算出方法を説明する。
【００８２】
図９は、質量が１ｍｇ、６ｍｇであるアデノシン粉末の反射率の周波数特性を示すグラフである。図９の実線Ｌ７，Ｌ８はそれぞれ、質量が１ｍｇ、６ｍｇであるアデノシン粉末の反射率の周波数特性である。
【００８３】
図９に示すように、質量が大きくなるほど周波数１．８ＴＨｚ付近における反射率の極小値が小さくなるという対応関係がある。
つまり質量算出部６２は、反射率と質量との対応関係を示す情報を備え、この対応関係に基づいて、反射率算出部６１で算出された反射率から試料ＳＰの質量を算出する。
【００８４】
このように構成された非接触測定装置１によれば、テラヘルツ光が通り抜けることができる試料であれば、試料に入射したテラヘルツ光の反射率を算出することにより、試料の質量を算出することができる。
【００８５】
以上説明した実施形態において、反射率算出部６１は本発明における透過率反射率算出手段、質量算出部６２は本発明における質量算出手段である。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採ることができる。
【００８６】
例えば、上記実施形態においては、非接触測定装置１内に設置された試料載置板４１に載せられた試料ＳＰに向けてテラヘルツ光を照射するものを示した。しかし図１０に示すように、試料ＳＰが載せられた試料載置板４１を非接触測定装置１の筺体１ａ外に設置し、テラヘルツ光照射部３からのテラヘルツ光を光ファイバー７を介して試料ＳＰに向けて照射するとともに、試料載置板４１で反射したテラヘルツ光を再び光ファイバー７を介して検出部４に導くようにしてもよい。これにより、非接触測定装置１の外に設置されている  試料ＳＰの測定を行うことができる。
【００８７】
また上記実施形態においては、試料載置板４１で反射したテラヘルツ光を検出部４に導くために、試料載置板４１で反射したテラヘルツ光を更に反射させる反射板４２を備えたものを示した。しかし図１１に示すように、試料載置板４１で反射したテラヘルツ光がさらに試料ＳＰの表面で反射するように、プリズムＰＲ１を用いて所定の入射角度でテラヘルツ光を入射させるようにしてもよい。これにより、試料ＳＰの上方に障害物ＣＶが配置されているために反射板４２を設置できない場合であっても、試料載置板４１で反射したテラヘルツ光を検出部４に導くことができる。例えば、障害物ＣＶを挟んでプリズムＰＲ１と反対側に設置されたプリズムＰＲ２を用いて、試料載置板４１で反射したテラヘルツ光を検出部４に導くようにしてもよい。
【００８８】
また図１２に示すように、試料ＳＰの塗布された２つの金属基板７１が試料ＳＰの塗布された面７１ａを対向させて配置されている場合には、２つの金属基板７１で挟まれている空間にテラヘルツ光を導入するようにしてもよい。この場合にテラヘルツ光は、２つの金属基板７１の間で反射を繰り返し、テラヘルツ光が導入されたのとは反対側から出射する。この出射したテラヘルツ光を検出することにより、対向する２つの金属基板７１に塗布された試料ＳＰの透過率または反射率を算出することができる。
【００８９】
また上記第１実施形態では透過率を算出するものを示したが、反射率を算出するようにしてもよい。また上記第２実施形態では反射率を算出するものを示したが、透過率を算出するようにしてもよい。
【００９０】
また上記第１実施形態では、リン酸がドープされたポリアリニンの透過率の周波数特性を分子とする対リン酸特性比Ｌ１３を算出するものを示したが、リン酸がドープされたポリアリニンの透過率の周波数特性を分母とする対リン酸特性比Ｌ１３を算出するようにしてもよい。この場合、対リン酸特性比Ｌ１３が周波数２．７ＴＨｚ付近で極大になっているか否かに基づいて、硫酸がドープされているか否かを判別することができる。
【００９１】
また上記実施形態では、ポリアリニン及びアデノシンを試料としたものを示したが、これに限られるものではなく、テラヘルツ光が通り抜けることができる試料であればよい。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】第１実施形態の非接触測定装置１の構成を示すブロック図である。
【図２】試料収納部２の構成を示す図である。
【図３】テラヘルツ光の特性を説明する図である。
【図４】アクリル酸、硫酸、およびリン酸がそれぞれドープされたポリアリニンの透過率の周波数特性を示すグラフである。
【図５】分子量が１万、６．５万、３０万であるポリアリニンの透過率の周波数特性を示すグラフである。
【図６】硫酸ドープ検出部５４の構成を示すブロック図である。
【図７】硫酸ドープ検出部５４での検出方法を説明するグラフである。
【図８】第２実施形態の非接触測定装置１の構成を示すブロック図である。
【図９】質量が１ｍｇ、６ｍｇであるアデノシン粉末の反射率の周波数特性を示すグラフである。
【図１０】別の実施形態の非接触測定装置１の構成を示すブロック図である。
【図１１】ダブルプリズム方式を説明する図である。
【図１２】多重反射方式を説明する図である。
【符号の説明】
【００９３】
１…非接触測定装置、２…試料収納部、３…テラヘルツ光照射部、４…検出部、５，６…解析部、７…光ファイバー、１０…テラヘルツ光発生部、１１…ＹＡＧレーザ照射部、１２，１３…Ｃｒ：Ｆｏｒｓｔｅｒｉｔｅレーザ照射部、１４，１５…減衰器、１６…ビームコンバイナ、１７…ＧａＰ結晶、２０…照射方向調整部、２１…放物面反射鏡、２２…平面反射鏡、３０…制御部、３１…波長制御部、３２…ステージ制御部、３３…システム制御部、４１…試料載置板、４１ａ…載置面、４２…反射板、５１…透過率算出部、５２…導電率算出部、５３…分子量算出部、５４…硫酸ドープ検出部、５４ａ…差算出部、５４ｂ…第１比算出部、５４ｃ…第２比算出部、６１…反射率算出部、６２…質量算出部
【図４】
2009287960.tif 000003
【図５】
2009287960.tif 000004
【図６】
2009287960.tif 000005
【図７】
2009287960.tif 000006
【図９】
2009287960.tif 000007
【図１】
2009287960.tif 000008
【図２】
2009287960.tif 000009
【図３】
2009287960.tif 000010
【図８】
2009287960.tif 000011
【図１０】
2009287960.tif 000012
【図１１】
2009287960.tif 000013
【図１２】
2009287960.tif 000014