［岡山発］
テラヘルツ計測システム
開発プロジェクト
岡山大学大学院

自然科学研究科生命医用工学専攻
紀和 利彦
kiwa@okayama-u.ac.jp

テラヘルツ波技術
電波
100 km

超長波

1 km

長波

中波

10 m

短波

1m

超短波

放射線

光
1 cm

マイ
ク
ロ
波

超超短波

ミリ
波

応用分野

テ
ラ
ヘル
ツ波
非破壊
検査

• 宇宙背景放射1 mm

0.1 mm

遠
赤外
線

赤外
線

1 pm

10 nm

可視
光

紫外
線

Ｘ
線

ガン
マ線

• 塗装膜検査• 太陽電池検査

電波

材料

天文作製

• 高分子結晶改質• アブレーション

Tera
高速• 非圧縮画像無線伝送• 情報ＫＩＯＳＫ
通信
••
•

分光
分子振動
半導体物性
分析
カーボン物性セキュリ • 空港セキュリティーゲートティー • 麻薬・爆弾探知Hertz
医用分析• 生体分子間相互作用計測• 細胞組織検査1

岡山発！テラヘルツ波計測システム開発
協和ファインテック株式会社（岡山県岡山市東区金岡西町948-9 ）超短パルスレーザー技術を用いた光テクノロジーブランド“FEMOTOWAVW ® ”を立ち上げ，産業・医療・エネルギー分野の新しい製品を開発．
http://www.kyowa-ft.co.jp
http://www.femtowave.com/index.html
フェムトディプロイメンツ株式会社（岡山県岡山市北区津島中1-1-1岡山大インキュベータ 213号）
フェムト秒レーザー技術を核に，ユニークな製品を開発するベンチャー企業．
http://femto-dp.com
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テラヘルツ波時間領域分光 (THz-TDS)

１兆分の１秒の超高速電磁波パルス

光サンプリング方によるテラヘルツ検出

時間領域テラヘルツ波

周波数成分

時間領域波形を計測することで，「振幅変化」と「位相変化」の２つの情報を同時に計測することが可能

複素誘電率をダイレクトに算出可能3

岡山発！テラヘルツ波計測システム開発
協和ファインテック株式会社（岡山県岡山市東区金岡西町948-9 ）超短パルスレーザー技術を用いた光テクノロジーブランド“FEMOTOWAVW ® ”を立ち上げ，産業・医療・エネルギー分野の新しい製品を開発．
http://www.kyowa-ft.co.jp
http://www.femtowave.com/index.html
フェムトディプロイメンツ株式会社（岡山県岡山市北区津島中1-1-1岡山大インキュベータ 213号）
フェムト秒レーザー技術を核に，ユニークな製品を開発するベンチャー企業．
http://femto-dp.com
4協和ファインテック製分光装置
フェムト秒レーザー光源（テラヘルツ励起光源）
アクティブミラー微動装置

fsパルス
光学遅延装置

試料M

D/A

THz
自動光軸調整ソフトウェア

A/D

光検出器

真空容器

THz用プリアンプ

テラヘルツ時間領域分光システム

THz-TDS装置 「IZANGY」の特徴
Fs レーザー光源，光学遅延装置，THz用プリアンプ及びアクティブミラー微動装置 ，システム制御プログラムまで貫自社開発している．
上記システムの各モジュールは自社開発であるが故，システムに最適化した設計になっている．
ロックインアンプを使用しない独自のTDSシステム．
測定における水蒸気の影響を排除するための真空容器を装備．
図・写真：小林正樹様（協和ファンテック（株））提供

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装置を支える先端技術
フェムト秒レーザ光源 「AMTERAS」

光学遅延装置 「OROCHI」

主な仕様
パスス幅＜30fs
繰返周波数≒100MHz
出力：500mW

主な仕様スキャンレンジ：160ps
スキャン周波数：10Hz（最大）遅延時間分解能：≦10fs

特徴•自動光軸調整システム→調整必要無•温度・振動に耐性がある（高スタビリティ）→共焦点顕微鏡などに応用可能

特徴•振動を発生しない→周り光学系に影響与えない。
•コーナーリフレクタの位置情報を出力する•位置情報と同期したA/Dコンバータ内蔵•従って，Lock-inアンプ不要

THz用プリアンプ 「NINIGY」
主な仕様変換係数：100×106V/A
ノイズ：3.2nV/Hz1/2
温度ドリフト：0.5μV/℃
広帯域：100kHz
特徴•独自の実装で高入力インピーダンス回路のstray currentを抑制•位相特性も考慮した設計図・写真：小林正樹様（協和ファンテック（株））提供

アクティブミラー微動装置
主な仕様
対応ミラー径： 12.5mm,25.4mm
分解能 ： 0.1μrad/step
調整範囲 ： ±3 °特徴
•ステッピングモーターで微動装置を操作する事が可能•電気的な手法（μステップ）と組合わせることで機構の単純化に成功

THz-TDS高速計測デモンストレーション

7岡山大学との共同研究
様々な化学反応を計測するテラヘルツ波ケミカル顕微鏡
Solution, Gas

Sensing plate

Femtosecond laser
wavelength ~800 nm

SiO2 Film (275 nm)
Si Film (150 nm)
Sapphire Substrate (600 µm)

THz radiation

HEPESバッファー液
D-マンノース
PDBj ID：MDM

コンカナバリンＡ（固定）PDBj ID：3CNA

センシングプレート
フェムト秒
レーザー

テラヘルツ
パルス

PDBj ID：3CNA and MDM

レクチンー糖相互作用のラベルフリー相互作用計測8

岡山発！テラヘルツ波計測システム開発
協和ファインテック株式会社（岡山県岡山市東区金岡西町948-9 ）超短パルスレーザー技術を用いた光テクノロジーブランド“FEMOTOWAVW ® ”を立ち上げ，産業・医療・エネルギー分野の新しい製品を開発．
http://www.kyowa-ft.co.jp
http://www.femtowave.com/index.html
フェムトディプロイメンツ株式会社（岡山県岡山市北区津島中1-1-1岡山大インキュベータ 213号）
フェムト秒レーザー技術を核に，ユニークな製品を開発するベンチャー企業．
http://femto-dp.com
9テラヘルツ波液体検査システム

飲料

液体医薬

酒類

高精度の液膜作製技術・データ解析技術により，液状物質のテラヘルツ波分光を実現

図・写真：渡部明様（フェムトデプロイメンツ（株））提供

毒物検査

医療

瞬時計測

癌検査（ 尿・ 血液）会合・ 熟成経時変化
ト ラ ッ キン グ

薬の劣化

コ ーヒ ー牛乳

混合状態
モ ニタ リ ン グ

D D S製造人工血液製造

品質検査

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製品を支える先端技術

セルレスで高精度の液膜を生成しする
ディスポカートリッジ

スペクトルの特徴抽出を行い，グラフ化する独自アルゴリズム

図・写真：渡部明様（フェムトデプロイメンツ（株））提供

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まとめ
• テラヘルツ波は，技術の発展とともに，様々な分野での応用が期待されている．
• 協和ファインテック株式会社• 高速高機能テラヘルツ波分光システム• 生体関連物質分析システム（テラヘルツ波ケミカル顕微鏡）• フェムトデプロイメンツ株式会社• 溶液計測に特化したテラヘルツ波分光システム• テラヘルツ波スペクトル解析技術• 岡山発！先端技術企業が世界に勝てるユニークなものづくりをしている．

謝辞：
本講演資料を作成するに当たり，資料提供，ご協力を頂きました．
お礼を申し上げます．
・協和ファインテック株式会社：橋本明典様，小林正樹様・フェムトデプロイメンツ株式会社：渡部明様（フェムトデプロイメンツ株式会社は，会長を務める傳田アソシエイツの傳田信行社長がエンジェル投資家として設立したベンチャー企業です．）
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