CN102792136A - 时域太赫波测量装置中校准时间轴的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供能够改善获得的频谱信息的定量性的太赫波测量装置和测量方法。在使用太赫波测量装置的测量方法中，太赫波测量装置测量与已获知校准谱形状的校准样品有关的太赫波的时间波形，并通过变换时间波形来获得测量谱。比较校准谱和测量谱，并基于比较结果来调整形成时间波形的测量数据的时间间隔，以便校准太赫波测量装置。
Description
技术领域
本发明涉及太赫波（terahertz wave）的测量装置和测量方法，更特别地，涉及测量时域中的太赫波的太赫波测量装置（THz-时域波谱法（spectroscopy）（THz-TDS）装置）和测量方法。更具体地，本发明涉及通过校准通过傅立叶变换从太赫波的时间波形获得的频谱来改善装置的定量性（测量值的可靠性程度）的技术。
背景技术
太赫波是具有0.03THz至30THz的频带中的任意成分的电磁波。在这种频带内常常出现源自生物分子以及源自各种物质的结构和状态的特征吸收（特定频谱的吸收）。通过利用这种性能，正在开发以非破坏的方式分析和识别物质的检查技术。另外，希望这些技术作为可替代x射线的更安全的成像技术并作为高速通信技术而应用。这种应用常常利用物质特有的且作为频谱观察的吸收。在利用频谱的装置的配置的情况下，测量的频谱的定量性是重要的。该要求不限于太赫波区域。关于红外区域，例如，已经公开了通过计算从用于校准的物质的光学参数估计的理论波形和用于校准的物质的测量波形之间的偏离来校准装置的技术（PTL 1）。
另一方面，许多THz-TDS装置为了获得具有亚皮秒（sub-picosecond）量级的脉冲持续时间的波形，通过使用具有飞秒（femtosecond）量级的脉冲宽度的超短脉冲光（以下可称为激励光）来执行采样测量。可通过调整分别到达产生太赫波的产生单元与检测太赫波的检测单元的激励光束之间的时间差，来实现太赫波的这种采样。例如，通过用具有反射光学系统并被插入激励光的传播路径中的台架（stage）（这里可被称为延迟光学单元）调整激励光的反射量，来获得时间差。测量频谱的精度受该台架的行为的影响。因此，公开了通过适当地监视台架的位置并获得确切的激励光的反射量来改善测量精度的技术（PTL 2）。
引文列表
专利文献
PTL 1：日本专利公开No.2002-139420
PTL 2：日本专利公开No.2007-101370
发明内容
技术问题
已经介绍了的太赫波区域中的频谱数据不希望地明显（more thana little）反映装置配置和测量方法的影响，并且包含模拟的对其的谱分析不令人满意。出于这种原因，如果PTL 1中公开的技术被应用于太赫波的测量，那么难以通过单纯地使用太赫波区域的光学参数获得关于已知物质的信息，这因此使得难以定义理论波形。因此，不容易改善太赫波区域中的测量频谱的定量性。
PTL 2中公开的技术是用于通过在时间波形的数据中确切地反映包含于延迟光学单元中的台架的位置数据来改善测量精度的提案。在这种情况下，预期改善个体（individual）装置的测量精度。但是，难以校正具有不同配置的装置之间的频谱的定量性的变动，所述不同配置具有不同的台架位置偏离以及不同的位置数据读取精度。
鉴于上述的技术情形，考虑到诸如包含于上述的延迟光学单元中的台架的能力的装置配置的差异和诸如围绕测量系统的气氛（atmosphere）、温度和湿度的测量环境的差异，要在太赫波的测量中注意以下的要点。即，由于这些差异，可在激励光的光路长度的预期变化与光路长度的测量变化之间导致偏离。结果，即使测量同一样品，也在测量装置之间导致测量结果的变动，这引起对获得的频谱信息的定量性低的关注。因此，在太赫波的测量中，希望改善获得的频谱信息的定量性。
问题的解决方案
本发明提供一种使用太赫波测量装置的测量方法，所述太赫波测量装置通过使用时域波谱法测量太赫波的时间波形作为测量数据，所述测量数据是通过包含强度数据流以及强度数据流的元素之间的时间间隔而形成的，所述测量方法包括以下的步骤：通过使用太赫波测量装置来测量与已获知校准谱形状的校准样品有关的太赫波的时间波形的步骤；通过变换时间波形获得测量谱的步骤；比较校准谱和测量谱的步骤；以及通过基于比较结果调整形成时间波形的测量数据的时间间隔来校准太赫波测量装置的步骤。
另外，本发明提供一种太赫波测量装置，所述太赫波测量装置通过使用时域波谱法测量太赫波的时间波形，所述太赫波测量装置包括以下的元件：产生单元，被配置为产生太赫波；检测单元，被配置为检测已由产生单元产生并已通过样品传播的太赫波；延迟单元，被配置为调整由产生单元产生太赫波时的时间与由检测单元检测太赫波时的时间之间的延迟时间；处理单元，被配置为参照检测单元和延迟单元的输出，并被配置为获得太赫波的时间波形，作为通过包含强度数据流以及强度数据流的元素之间的时间间隔而形成的测量数据；以及存储单元，被配置为存储与时间间隔的调整有关的信息。处理单元获得与已获知校准谱形状的校准样品有关的太赫波的时间波形，还通过变换时间波形获得测量谱，基于校准谱和测量谱之间的比较结果来调整形成时间波形的测量数据的时间间隔，并在存储单元中存储与调整有关的信息。
发明的有利效果
根据本发明的各方面，比较获得的测量谱和校准谱，并且，基于比较结果，调整形成测量的时间波形的测量数据的时间间隔。结果，已使用的装置和已测量校准谱的装置（可能存在装置相同而测量环境不同的情况）被相互校准，这改善了要从已使用的装置的输出的谱信息的定量性。
附图说明
图1是根据本发明实施例的测量装置的例子的示意性配置图。
图2是根据本发明实施例的测量装置和测量方法的例子的操作流程图。
图3A是示出根据本发明实施例的测量装置和测量方法的操作的例子的示图。
图3B是示出根据本发明实施例的测量装置和测量方法的操作的例子的示图。
图4A是示出本发明实施例中的例子1的校准操作的示图。
图4B是示出本发明实施例中的例子1的校准操作的示图。
图5A是示出本发明实施例中的例子2的校准操作的示图。
图5B是示出本发明实施例中的例子2的校准操作的示图。
图6是示出本发明实施例中的例子3的校准操作的示图。
具体实施方式
在本发明中，通过基于校准谱和测量谱之间的比较结果调整形成测量的时间波形的测量数据的时间间隔，来校准测量装置，其中，所述校准谱和测量谱已通过使用时域波谱法而获得。基于这种意图，根据本发明实施例的太赫波测量装置和测量方法具有上述的配置作为其基本配置。这里，典型地例如通过比较形成校准谱的形状的特征频率的位置和测量谱的特征频率的相应位置，来执行比较。特征频率的位置可以如将在后面描述的例子中那样是吸收谱的位置，或者可以是透射率等最高的频率的位置、或沿谱的大致平坦部分的线和沿谱的倾斜部分的线相交的点的频率的位置。特征频率的位置可以为任何位置，只要该位置值得关注即可，并且特征频率的位置可对于各情况被适当地确定。要比较的内容可以如将在后面描述的例子中那样是频率的位置的有效数字或偏差（variance）（特征频率的位置之间的差或特征频率的位置的和），或者可以是根据一定的表达式由差计算的值，诸如作为差的绝对值的和或者差的平方和获得的偏差。典型地通过用回归分析方法等计算延伸或缩短时间间隔的比例系数来调整时间间隔。
以下将参照附图描述能够实现本发明的思想的实施例。本发明适用于测量时域中的太赫波的装置（THz-TDS装置）。时域中的信号由强度数据流和强度数据流的元素（element）之间的时间间隔t形成。这里，形成时域中的信号的强度数据流和时间间隔t可被统称为“测量数据”。可通过将时域中的信号变换成频域中的信号，来获得测量谱。在本实施例中，通过使用已知的校准谱信息事先校正测量数据的时间间隔t，使得测量谱信息匹配校准谱信息。这里“匹配”意味着满足匹配条件，将在后面描述其例子。但是，需要从改善要从使用的测量装置输出的谱信息的定量性的观点定义匹配条件。这里，通过改变用于校正时间间隔t的系数的值直到满足匹配条件来计算该系数可被称为“校准”。当用于校正时间间隔t的比例系数由a表示时，通过由表达式a×t表示的时间间隔来测量本实施例中的样品。在这种情况下，也可通过适当地将时域分成多个时间范围并且对于所述时间范围获得系数a1、a2等来执行校准。但是，从改善要从测量装置输出的谱信息的定量性的观点，也需要执行时域到时间范围的分割。
图1是根据本发明实施例的太赫波测量装置的例子的一般配置图。图1所示的装置采用THz-TDS装置的基本配置并且测量时域中的太赫波的时间波形。在图1中，采用相关技术的测量装置的配置的单元包含产生单元101、检测单元102、延迟光学单元103、电流检测单元104、处理单元105、偏置（bias）施加单元106和激光源108。处理单元105用作计算作为本发明特征的用于校正测量数据的时间间隔t的系数a的单元，并且，结果被存储于存储单元107中。存储单元107可替代地执行计算用于校正测量数据的时间间隔t的系数a的功能。在校准之后的样品的测量期间，测量装置参照存储于存储单元107中的用于校正的系数a以调整样品的测量数据的时间间隔t，并然后执行测量。
首先，将描述采用相关技术的测量装置的配置的单元。
产生单元101是产生太赫波的单元。产生单元101采用的产生原理可以是利用瞬时电流的方法或利用载流子的带间跃迁的方法。利用瞬时电流的方法包括通过用激励光照射半导体或有机晶体的表面来产生太赫波的方法。该方法可以是在向通过用金属电极在半导体薄膜上形成天线图案而已获得的元件（光电导元件）施加电场的状态下用激励光照射该元件的方法。另外，可以应用PIN二极管。作为利用增益结构中的载流子的带间跃迁的方法，可以应用使用半导体量子阱结构的方法。
检测单元102是检测太赫波的场强度的单元。检测单元102采用的检测原理可以是基于激励光辐射时的光电导率的变化来检测与太赫波的场强度对应的电流的方法。对于这种用于检测电流的方法，可以应用上述的光电导元件。另外，还存在用于利用电光效应检测电场的方法和用于利用磁光效应检测磁场的方法。作为用于利用电光效应检测电场的方法，可以应用使用偏振分离器和电光晶体的方法。作为用于利用磁光效应检测磁场的方法，可以应用使用偏振分离器和磁光晶体的方法。这里将描述使用光电导元件作为产生单元101和检测单元102的例子。
激光源108是输出超短脉冲激光的单元。当通过超短脉冲激光的辐射将载流子激励到半导体薄膜中时，以上已描述的产生单元101和检测单元102操作。出于这种原因，超短脉冲激光在这里被称为“激励光”。如图1所示，激励光分叉成沿两个光路L1和L2传播的两个光束。这里，产生单元101被沿光路L1传播的激励光束照射。检测单元102通过后面将描述的延迟光学单元103被沿光路L2传播的激励光束照射。
太赫波的时间波形在许多情况下是比1皮秒短的脉冲波形，并因此难以实时获得。出于这种原因，使用上述的激励光来执行太赫波的时间波形的采样测量。作为调整由产生单元101执行的太赫波的产生与由检测单元102执行的太赫波的检测之间的延迟时间的延迟单元的延迟光学单元103是在形成太赫波的时间波形的数据中调整执行采样的位置的单元。更具体而言，延迟光学单元103相对于照射产生单元101的激励光的到达时间来延迟照射检测单元102的激励光的到达时间。用于调整分别到达产生单元101和检测单元102的两个激励光束之间的时间差的方法可以是直接调整激励光束传播所沿光路的长度的方法或调整有效光路长度的方法。作为直接调整光路长度的方法，存在使用反射激励光的反射光学系统和沿反射方向移动反射光学系统的可动单元的方法。作为调整有效光路长度的方法，存在改变激励光束传播所沿光路的时间常数（折射率）的方法。图1示出使用单台架反射光学系统和作为可动单元的平移台架的例子。通过用可动单元调整反射光学系统的位置，改变从激光源108延伸到检测单元102的光路L2的长度。通过利用光路长度的变化，由光路L2与L1的长度之间的差计算并调整分别到达产生单元101和检测单元102的两个激励光束之间的时间差。可动单元的驱动速度越快，则获得太赫波的时间波形所花费的时间越短。
偏置施加单元106是供给用于驱动产生单元101的偏置的单元。当使用光电导元件作为产生单元101时，向包含天线图案的金属电极施加电压。特别地，当后面将描述的电流检测单元104包含锁定（lock-in）检测系统时，以与锁定检测系统的参照信号的频率相等的频率调制通过偏置施加单元106供给的电压。当执行锁定检测时，在调制方法中，不仅可采用由偏置施加单元106供给的偏置，而且可采用截光器（light chopper）。在这种情况下，偏置施加单元106向光电导元件施加直流偏置。
电流检测单元104是将电流信号转换成具有可测量的水平的电压信号的单元。当使用光电导元件作为检测单元102时，电流检测单元104将从检测单元102输出的电流信号转换成电压信号。将电流信号转换成电压信号的转换率被称为“电流-电压转换率”。电流-电压转换率相对于输入到电流检测单元104的电流信号选自一定的范围，使得电流检测单元104的输出不超出电路的额定值并且不饱和。为了改善测量装置的信噪比，优选使得电流-电压转换率较大。如上所述，当从检测单元102输出的信号小时，电流检测单元104可包含锁定检测系统。更具体而言，锁定检测系统被布置在执行电流-电压转换的电路的后级。当包括锁定检测系统时，在一定的范围中调整执行电流-电压转换的电路的输出，使得该输出不超出锁定检测系统的输入额定值。
处理单元105是构建太赫波的时间波形并创建测量数据的单元。通过参照由延迟光学单元103导致的光路长度的变化量和电流检测单元104的输出，构建时间波形。更具体而言，通过对于依次改变一定量的各光路长度绘制电流检测单元104的输出，来构建时间波形。光路长度的变化量与测量数据的时间间隔t对应。绘制的数据然后被存储为测量数据的强度数据流。为了改善测量装置的信噪比，存在用于通过在各测量点处停止包含于延迟光学单元103中的平移台架的移动（或者以慢得足以被视为静止的速度驱动平移台架）并将电流检测单元104的输出平均化来构建时间波形的方法。该方法也被称为“步进扫描方法”。另外，存在以高速驱动包含于延迟光学单元103中的平移台架的方法，其中多于一次地获得时间波形，以及其中通过处理单元105将测量数据的强度数据流的各元素平均化。该方法也被称为“快速扫描方法”。
在输出频域中的谱数据的情况下，处理单元105参照测量数据并且对于太赫波的时间波形执行傅立叶变换，以便获得谱数据。当使用THz-TDS装置作为分析装置时，计算用太赫波照射样品时的时间波形的变化。另外，处理单元105可通过监视样品与照射样品的太赫波之间的相对位置来获得图像。通过上述的配置，THz-TDS装置监视由延迟光学单元103导致的激励光的光路长度的变化和电流检测单元104的输出的相应变化，以便构建照射检测单元102的太赫波的时间波形。
除了上述的配置以外，根据本实施例的太赫波测量装置具有计算用于校正测量数据的时间间隔t的系数a并存储系数a的存储单元107。通过比较通过装置获得的校准样品的测量结果与关于事先添附于校准样品的校准谱的信息，来计算系数a。将参照图2、图3A和图3B描述直到获得用于校正时间间隔t的系数a为止所执行的操作。图2是直到获得用于校正时间间隔t的系数a为止所执行的操作的流程图。图3A和图3B示出该时间期间的装置的操作。要注意，用于获得用以校正时间间隔t的系数a的步骤不限于所示的例子中的步骤。只要实现获得用于校正时间间隔t的系数a的目的，就可根据装置的配置来切换、增加或删除步骤。
当开始装置的校准时，在太赫波传播所沿路径中设置校准样品（图2的S201）。如图3A和图3B所示，校准谱311被事先添附于校准样品，并因此可识别形成校准谱311的特征位置（F1和F2）。作为要使用的校准样品，在太赫波区域中存在诸如吸收谱的特征谱的诸如葡萄糖或麦芽糖的样品是合适的。谱在宽的范围之上延伸并且作为校准样品具有宽的应用范围的物质的例子是水蒸汽。另外，作为校准样品，可以采用诸如过滤器（filter）或光子晶体的在结构上产生谱的结构。
当校准样品被设置在一定的位置处时，测量装置执行太赫波的时间波形的测量（图2的S202）。如在图3A的测量波形309中可以观察到的那样，作为由与恒定的时间间隔t 312对应的n条数据形成的强度数据流来获得太赫波的时间波形。在本实施例中，该信息作为测量数据被存储在处理单元105中。当已获得太赫波的时间波形时，处理单元105参照存储的测量数据以获得频域中的图3A的测量谱310（图2的S203）。测量数据中的时间间隔t 312确定测量谱310的最大频率。强度数据流的元素的个数n确定测量谱310的频率分辨率。如图3A所示，在测量谱310中存在形成测量谱310的特征位置（f1和f2）。
处理单元105获得测量谱310，并调用存储于存储单元107中的校准样品的校准谱311。校准谱311和测量谱310两者均在示出校准之前的状态的图3A中被示出。处理单元105根据校准谱311和测量谱310的形状选择要校准的谱（图2的S204）。关于谱的选择，可以选择所有的特征谱，或者，可从多个谱之中选择要关注的一个或更多个谱。理想地，希望对于所有的特征谱执行校准；但是，取决于装置的能力（例如，频率分辨率或频率测量范围）的差异，可能存在难以校准的位置。因此，通过根据要使用的装置的能力灵活地选择要用于校准的谱，可以改善装置的通用性（versatility）。这里，选择位置F1和F2作为要用于校准的谱的位置。
如图3A所示，与校准谱311的位置F1对应的测量谱310的位置是位置f1。类似地，与校准谱311的位置F2对应的测量谱310的位置是位置f2。在选择要用于校准的谱之后，处理单元105执行比较两者的沿频率轴的位置的谱比较（图2的S205）。通过该比较，确定两个谱是否满足匹配条件。这里，匹配条件是指谱在按照沿频率轴的位置确定的有效数字内完全（perfectly）相互匹配的条件。但是，匹配条件不限于如这种情况中的完全匹配。匹配条件可以是指已计算相对于校准谱311的偏差的测量谱310位于预期区域内的条件。例如，如果选择谱的五个特征位置，那么匹配条件是指所有的五个位置的偏差处于一定的值范围内的条件。另外，预定比率的谱的位置的偏差为最小的条件可被视为匹配条件。例如，如果80%或更多的谱的位置的偏差需要处于一定的值范围内，那么匹配条件是指四个位置的偏差为最小或者四个位置完全匹配相应位置（偏差为零）的条件。因此，由测量者确定匹配条件。如图3A所示，测量谱310的位置f1和f2相对于校准谱311在较高频率侧偏离，这将在以下的描述中被视为不满足匹配条件。
如果不满足匹配条件，那么处理单元105改变测量数据的时间间隔t 312（图2的S206）。在该处理中，为了便于描述，改变之前的时间间隔被称为“第一时间间隔”，并且，改变之后的时间间隔被称为“第二时间间隔”。用于校正时间间隔t 312的系数a与通过将改变的时间间隔除以测量波形309的时间间隔t 312获得的值对应。因此，第一时间间隔和第二时间间隔两者均可由表达式a×t表达，但是，系数a的值在第一时间间隔与第二时间间隔之间是不同的。另外，在测量波形309的时间间隔t 312的情况下，系数a是1。
在测量数据的第一时间间隔变为第二时间间隔之后，图3B的校正的波形313被重构（图2的S207）。如图3B所示，此时的时间间隔315由表达式a×t表达。处理单元105然后由校正的波形313获得校正谱314（图2的S208）。如图3A和图3B所示，如果校正的波形313沿时间轴延伸得比测量波形309宽，那么测量谱310在较低范围侧被压缩为校正谱314。在该情形下，比较校准谱311（F1和F2）与校正谱314（fr1和fr2）的所选位置。重复执行步骤S205至S208，直到满足谱的匹配条件为止。如果确定满足匹配条件，那么此时的用于校正时间间隔t 312的系数a被存储于存储单元107中（图2的S209）。
如上所述，在本实施例中，比较获得的测量谱310和校准谱311，以便计算校正形成测量波形309的测量数据的时间间隔t 312的系数a，使得两个谱的所选位置相互匹配。结果，由于在已使用的装置和已测量校准谱311的装置被相互校准之后执行太赫波的测量，因此，改善了要从已使用的装置输出的谱信息的定量性。
当测量未知的样品时，通过参照存储于存储单元107中的用于校正的系数a并将时间间隔t校正为时间间隔a×t，执行测量。该校正与根据用于校正时间间隔t的系数a调整最初包含于测量装置中的时间轴对应。例如，如果太赫波的时间波形沿时间轴扩展，那么通过变换该时间波形获得的频谱收缩到较低范围侧。这是由于形成时间波形的各频率成分（frequency element）的周期扩展。相反，如果太赫波的时间波形沿时间轴收缩，那么通过变换该时间波形获得的频谱向较高范围侧扩展。通过由时间轴的这种调整来使获得的谱信息匹配校准谱信息，已测量校准样品的装置和根据本发明实施例的装置被相互校准。如已看到的那样，由于在使用的装置和已测量校准谱的装置已被相互校准的状态中测量太赫波，因此，可以恒定地提供改善了谱信息的定量性的装置。
在样品的测量期间，测量装置参照存储于存储单元107中的用于校正时间间隔的系数a，以便使得处理单元105校正并输出作为测量结果的测量数据的时间间隔。即，通过根据系数a对于获得的测量数据的时间间隔执行后处理，来调整时间轴。通过使用该方法，可在不大大改变已构建的测量装置的配置的情况下容易地引入根据本发明实施例的配置。另外，不是作为后处理而是在测量期间，可根据存储于存储单元107中的用于校正时间间隔的系数a，直接改变延迟光学单元103需要在测量数据的元素之间行进的距离。即，可通过调整由延迟光学单元103导致以及与强度数据流的元素的时间间隔对应的光路长度差的变化量，执行测量数据的时间间隔的调整。在这种情况下，可以省略用于校准的后处理步骤，这简化了装置。换句话说，在前一种情况下，作为处理单元105中的处理执行校准，而在后一种情况下，通过控制延迟光学单元103即通过控制硬件，执行校准。
要注意，虽然在上述的校准方法中装置之间的差异被视为主要对象（target）并且计算装置的系数，但是，校准的对象不限于此。例如，即使使用同一装置，测量环境的差异也可被视为主要对象，并且可以计算环境的系数。另外，在样品的测量期间，可通过根据要使用的装置和测量期间的测量环境乘以装置的系数和环境的系数来调整时间间隔t。
在根据本发明实施例的校准中，与已用于校准的样品有关的信息是重要的。更具体而言，诸如制造条件和出售者的与校准样品有关的详细信息以及诸如测量校准谱311的气氛和系统配置的环境信息是重要的。因此，当测量装置的数据被输出到外部设备时，优选添附与已由用于测量的太赫波测量装置使用的校准谱311和校准样品有关的信息。即，测量装置优选包含输出测量数据（校正谱314）以及用于装置校准的信息的输出单元。通过采用这种使用方法，更准确的校准是可能的，这使得信息的接收体（recipient）在减小了装置之间的数据变动的状态下易于验证测量数据。结果，可以更广泛地共享信息并且可以改善数据的可靠性。
以下将描述更具体的例子。
例子1
将描述装置校准的例子1。更具体而言，将描述计算测量装置的系数并减小由装置之间的差异导致的数据变动的校准例子。对于校准谱，使用已由另一装置测量的样品的测量数据。此时已使用的样品是包含聚乙烯作为粘接剂（binder）（10%的含量）的葡萄糖。
作为校准样品，使用包含聚乙烯作为粘接剂（5%的含量）的葡萄糖。由执行校准的工人准备用于获得测量谱的校准样品，以便使用执行校准的装置来执行测量。
图4A和图4B示出校准之前的频谱和校准之后的频谱。校准谱311由虚线表示。作为形成校准谱311的形状的特征位置，选择1.27679THz的位置F1、1.88306THz的位置F2和2.39861THz的位置F3。通过对于通过变换测量数据获得的频谱数据用Savitzky-Golay方法执行五点平滑化，来计算测量谱310。虽然沿图4A和图4B的垂直轴绘制通过使用粘接剂作为参照获得的透射率，但是，可以替代地使用校准样品的强度谱。与位置F1至F3对应的测量谱310的频率的位置分别为1.27317THz的位置f1、1.88082THz的位置f2和2.40167THz的位置f3。
在本例子中校准位置F2。此时的匹配条件被确定为位置在五个小数位的频率的有效数字内完全相互匹配的条件。在这些匹配条件下执行的校准中，如图4B所示，当用于校正时间间隔的系数a为0.99881时，校准谱311的频率中的位置F2和校正的频率314的频率中的位置fr2相互匹配。因此，在本例子中，即使测量装置不同，也改善了至少位置F2周围的谱数据的定量性。
例子2
将描述装置校准的例子2。更具体而言，将描述计算环境的系数并减小由测量环境之间的差异导致的数据变动的校准例子。关于测量环境，在测量装置周围的气氛被氮替代的情形下以及在测量装置周围的气氛为真空的情形下校准谱数据。已在测量装置的气氛已被氮替代的情形下测量的样品的测量数据被用于校准谱。此时已使用的样品为麦芽糖（100%）。
作为校准样品，使用包含聚乙烯作为粘接剂（5%的含量）的麦芽糖。在执行校准之前已单独地准备校准样品。通过在测量装置的气氛为真空的情形下测量校准样品，获得测量谱。
图5A和图5B示出校准之前的频谱和校准之后的频谱。校准谱311由虚线表示。作为形成校准谱311的形状的特征位置，选择1.11394THz的位置F1、1.60581THz的位置F2、2.01811THz的位置F3和2.40871THz的位置F4。通过对于由变换测量数据获得的频谱数据用Savitzky-Golay方法执行五点平滑化，来计算测量谱310。虽然沿图5A和图5B的垂直轴绘制通过使用粘接剂作为参照获得的透射率，但是，可以替代地使用校准样品的强度谱。与位置F1至F4对应的测量谱310的频率的位置分别为1.09956THz的位置f1、1.59147THz的位置f2、2.02250THz的位置f3和2.40167THz的位置f4。
在本例子中校准位置F2。此时的匹配条件被确定为位置在五个小数位的频率的有效数字内完全相互匹配的条件。在这些匹配条件下执行的校准中，如图5B所示，当用于校正时间间隔的系数a为0.99107时，校准谱311的频率中的位置F2和校正的频率314的频率中的位置fr2相互匹配。因此，在本例子中，即使测量环境不同，也改善了至少位置F2周围的谱数据的定量性。
例子3
例子3是例子1的变型。更具体而言，匹配条件不同。此时的匹配条件是校准谱和校正谱的偏差（差的和）在特征谱的频率的多个位置处为最小的条件。
图6示出校准结果。图6示出由用于校正时间间隔的系数a的差异导致的、图4B的1.27679THz的位置F1和1.88306THz的位置F2处的、由表达式F-fr表达的谱的差值df。根据图6，当用于校正时间间隔的系数a为0.99814时，在校正谱314中，频率中的位置fr1为1.27554THz且频率中的位置fr2为1.88432THz，它们最接近于校准谱（差值df的和近似为零）。因此，通过对于多个位置执行校准，改善了从位置F1延伸到位置F2的区域的定量性。
虽然已参照示例性实施例描述了本发明，但要理解，本发明不限于公开的示例性实施例。以下的权利要求的范围要被赋予最宽的解释，以包含所有这样的修改以及等同的结构和功能。
本申请要求2010年3月12日提交的日本专利申请No.2010-056197的权益，在此通过引用而并入其全部内容。
Claims (9)
1.一种使用太赫波测量装置的测量方法，所述太赫波测量装置通过使用时域波谱法测量太赫波的时间波形作为测量数据，所述测量数据是通过包含强度数据流以及强度数据流的元素之间的时间间隔而形成的，所述测量方法包括以下的步骤：
通过使用太赫波测量装置，测量与已获知校准谱形状的校准样品有关的太赫波的时间波形；
通过变换时间波形获得测量谱；
比较校准谱和测量谱；以及
通过基于比较结果调整形成时间波形的测量数据的时间间隔，校准太赫波测量装置。
2.根据权利要求1的测量方法，
其中，在比较的步骤中，比较形成校准谱形状的特征频率的位置和与上述位置对应的测量谱的特征频率的位置，以及
其中，在校准的步骤中，比例系数，所述比例系数将形成测量的时间波形的测量数据的第一时间间隔校正为第二时间间隔，使得测量谱的特征频率的位置与校准谱的特征频率的位置之间的比较结果满足一定的匹配条件。
3.根据权利要求2的测量方法，
其中，在比较的步骤中，从形成校准谱形状的特征频率的多个位置之中选择要关注的位置，并将所述要关注的位置与测量谱中的对应位置相比较。
4.根据权利要求1至3中任一项的测量方法，
其中，通过获得形成校准谱形状的特征频率的位置和与上述位置对应的测量谱的特征频率的位置之间的差，或者通过获得根据一定的表达式由所述差计算的值，执行比较，以及
其中，通过采用使用了比较结果的回归分析方法，调整时间间隔。
5.一种太赫波测量装置，所述太赫波测量装置通过使用时域波谱法测量太赫波的时间波形，所述太赫波测量装置包括：
产生单元，被配置为产生太赫波；
检测单元，被配置为检测已由产生单元产生并已通过样品传播的太赫波；
延迟单元，被配置为调整由产生单元产生太赫波时的时间与由检测单元检测太赫波时的时间之间的延迟时间；
处理单元，被配置为参照检测单元和延迟单元的输出，并被配置为获得太赫波的时间波形，作为通过包含强度数据流以及强度数据流的元素之间的时间间隔而形成的测量数据；以及
存储单元，被配置为存储与时间间隔的调整有关的信息，
其中，处理单元获得与已获知校准谱形状的校准样品有关的太赫波的时间波形，还通过变换时间波形获得测量谱，基于校准谱和测量谱之间的比较结果来调整形成时间波形的测量数据的时间间隔，并在存储单元中存储与调整有关的信息。
6.根据权利要求5的太赫波测量装置，
其中，当测量未知样品时，处理单元参照存储于存储单元中的与时间间隔的调整有关的信息，并获得与未知样品有关的太赫波的时间波形，作为通过包含根据所述信息调整的时间间隔所形成的测量数据。
7.根据权利要求5或6的太赫波测量装置，
其中，测量数据的时间间隔通过由处理单元执行的处理而被调整。
8.根据权利要求5或6的太赫波测量装置，
其中，延迟单元是被配置为通过使用激励光束传播所沿光路的长度之间的差来调整分别到达产生单元和检测单元的激励光束之间的时间差的延迟光学单元，以及
其中，通过调整与强度数据流的元素之间的时间间隔对应的光路长度之间的差的由延迟光学单元导致的变化量，调整测量数据的时间间隔。
9.根据权利要求5至8中任一项的太赫波测量装置，还包括：
输出单元，被配置为将测量数据与和校准谱有关的信息一起输出。
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