JP2009075069A - Apparatus and method for obtaining information related to terahertz wave - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus capable obtaining a temporal waveform of a terahertz wave transmitted through or reflected by a sample in a set region. <P>SOLUTION: A delay unit 14 changes timing at which a detection unit 13 detects a terahertz wave 11 transmitted through a sample 19, which is originated from the terahertz wave 10 generated by a generation unit 12. A waveform obtaining unit 15 obtains a temporal waveform of the transmitted terahertz wave which is obtained by using the delay unit. The delay units 14 and 24 are controlled so that the detection unit 13 detects the transmitted terahertz wave in an area related to the temporal waveform set on the basis of information related to the sample 19 that is stored in the storage unit 16 in advance. Then, a temporal waveform of the transmitted terahertz wave in the area is obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、サンプルを透過あるいは反射したテラヘルツ波に関する情報を取得するための装置及び方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and method for acquiring information related to a terahertz wave transmitted or reflected by a sample.

テラヘルツ波とは、0.03THzから30THzのうち、任意の周波数帯域を有する電磁波である。テラヘルツ波帯域には、生体分子をはじめとして、様々な物質の構造や状態に由来する、特徴的な吸収が存在する。このような特徴を活かして、非破壊にて物質の分析や同定を行う検査技術が開発されている。また、X線に替わる、安全なイメージング技術や、高速な通信技術への応用が期待されている。   A terahertz wave is an electromagnetic wave having an arbitrary frequency band from 0.03 THz to 30 THz. In the terahertz wave band, there are characteristic absorptions originating from structures and states of various substances including biomolecules. Taking advantage of these features, inspection techniques have been developed to analyze and identify substances in a non-destructive manner. In addition, it is expected to be applied to safe imaging technology and high-speed communication technology instead of X-rays.

また、テラヘルツ波の特徴として、サンプルに対する程よい透過性がある。例えば、このような透過性の性質を利用して、多層膜の膜厚を測定する技術が開示されている(特許文献1)。特許文献1は、テラヘルツ波の複数のパルス応答より、多層膜の膜厚を換算するものである。このパルス応答は、テラヘルツ波の時間応答波形を、プローブ光によってサンプリングして取得する。このような取得方法は、すべての測定時間領域に渡ってサンプリングを行うものである。   In addition, as a characteristic of the terahertz wave, there is moderate transparency with respect to the sample. For example, a technique for measuring the film thickness of a multilayer film using such a permeable property is disclosed (Patent Document 1). Patent document 1 converts the film thickness of a multilayer film from a plurality of pulse responses of terahertz waves. This pulse response is obtained by sampling a time response waveform of a terahertz wave with probe light. Such an acquisition method performs sampling over all measurement time regions.

近年、このようなテラヘルツ波の透過性を利用した適用先として、錠剤の品質を非破壊で測定する技術や検査する技術が注目されている。例えば、糖衣錠やフィルムコーティング錠等のコーティング膜厚を測定、検査する技術への適用が期待される。これらのコーティング膜厚は、錠剤の崩壊性や溶解性に影響する。また、錠剤は、粉末状の薬剤と添加剤を混合して成形する。そのため、添加剤に対する薬剤の含有量の均一性を測定、検査する技術への適用が期待される。   In recent years, as an application destination using such terahertz wave permeability, a technique for measuring the quality of a tablet in a non-destructive manner or a technique for inspecting has attracted attention. For example, it is expected to be applied to a technique for measuring and inspecting the coating film thickness of sugar-coated tablets and film-coated tablets. These coating film thicknesses affect the disintegration and solubility of tablets. A tablet is formed by mixing a powdered drug and an additive. Therefore, application to a technique for measuring and inspecting the uniformity of the content of the drug with respect to the additive is expected.

これらの特性は、錠剤の薬効に直接影響する。そのため、錠剤の品質を維持管理する技術が重要となる。現在、この品質を維持管理するため、作製された錠剤の一部を抜き取り、破壊検査を行っている。
特開2004−28618号公報
These properties directly affect the drug efficacy of the tablet. Therefore, a technique for maintaining and managing the quality of tablets is important. Currently, in order to maintain and manage this quality, some of the produced tablets are extracted and subjected to destructive inspection.
Japanese Patent Laid-Open No. 2004-28618

特許文献1において、多層膜の膜厚を測定する時間を短くする手法が求められている。   In Patent Document 1, a method for shortening the time for measuring the thickness of the multilayer film is required.

また、薬剤の品質管理を行う場合、抜き取り検査よりも、作製工程において、この状態を常時検査することが将来的に望まれる。このような工程検査を行うためには、サンプルを非破壊に測定、検査する方法が望ましいが、未だ確立されていない。特に、錠剤の工程検査は、短時間に大量のサンプルを扱うという観点から、より短時間で状態を監視する手法が好ましい。   In addition, when performing quality control of drugs, it is desired in the future to always inspect this state in the production process rather than sampling inspection. In order to perform such a process inspection, a method for measuring and inspecting a sample in a non-destructive manner is desirable, but it has not been established yet. In particular, for the tablet process inspection, a method of monitoring the state in a shorter time is preferable from the viewpoint of handling a large amount of sample in a short time.

本発明の目的は、設定された領域におけるサンプルを透過あるいは反射したテラヘルツ波の時間波形を取得することができる装置の提供である。また、前記領域における前記時間波形を用いることにより、サンプルに関する情報(膜厚など)を取得するまでの時間を、時間波形の全領域を取得する場合に比べて、短くすることのできる装置の提供である。   An object of the present invention is to provide an apparatus capable of acquiring a time waveform of a terahertz wave transmitted or reflected from a sample in a set region. In addition, by using the time waveform in the region, it is possible to provide a device capable of shortening the time required to acquire information (film thickness and the like) on the sample as compared with the case of acquiring the entire region of the time waveform. It is.

上記課題に鑑み、本発明のテラヘルツ波検出装置は、次の構成を有する。サンプルからのテラヘルツ波を検出する検出部と、サンプルの標準となる内部情報を予め記憶する情報記憶部を有する。検出部に入射するプローブ光のポンプ光に対する遅延時間を変化させて検出部が動作するタイミングを調整する遅延光学部を有する。前記情報記憶部の標準となる情報に基づいて測定したい測定領域を定め、前記測定領域に前記遅延時間を調整する遅延時間調整部を有する。前記検出部の出力及び前記遅延時間調整部による前記遅延時間の調整量に基づいてサンプルの内部情報を再構築する処理部を有する。   In view of the above problems, the terahertz wave detection device of the present invention has the following configuration. A detection unit that detects terahertz waves from the sample and an information storage unit that stores in advance internal information serving as a standard for the sample. A delay optical unit that adjusts the timing at which the detection unit operates by changing the delay time of the probe light incident on the detection unit with respect to the pump light. A measurement region to be measured is determined based on information serving as a standard of the information storage unit, and a delay time adjustment unit that adjusts the delay time in the measurement region. A processing unit configured to reconstruct the internal information of the sample based on the output of the detection unit and the adjustment amount of the delay time by the delay time adjustment unit;

本発明のテラヘルツ波検出方法は、以下のステップ(a)から(e)を有する。
(a)サンプルの標準となる内部情報を予め記憶する情報記憶ステップ
(b)検出ステップでテラヘルツ波を検出するタイミングを、プローブ光のポンプ光に対する遅延時間によって調整する遅延光学ステップ
(c)情報記憶ステップの標準となる情報に基づいて測定したい測定領域を定め、前記測定領域に遅延光学ステップにおける遅延時間を調整する遅延時間調整ステップ
(d)サンプルからのテラヘルツ波を検出する検出ステップ
(e)検出ステップにおける出力と遅延時間調整ステップにおける調整量に基づいてサンプルの内部情報を再構築する処理ステップ
The terahertz wave detection method of the present invention includes the following steps (a) to (e).
(A) Information storage step for preliminarily storing internal information as a standard of the sample (b) Delay optical step for adjusting the timing for detecting the terahertz wave in the detection step by the delay time of the probe light with respect to the pump light (c) Information storage A measurement region to be measured is determined based on information serving as a standard for the step, a delay time adjustment step for adjusting a delay time in the delay optical step in the measurement region (d) a detection step for detecting a terahertz wave from the sample (e) detection Processing step for reconstructing internal information of sample based on output in step and adjustment amount in delay time adjustment step

本発明の検査システムは、以下の構成を有する。サンプルからのテラヘルツ波を検出する検出部と、サンプルの標準となる内部情報を予め記憶する情報記憶部を有する。前記検出部に入射するプローブ光のポンプ光に対する遅延時間を調整する遅延光学部を有する。前記情報記憶部の標準となる情報に基づいて測定したい測定領域を定め、前記測定領域にプローブ光の前記遅延時間を調節する遅延時間調整部を有する。前記検出部の出力及び前記遅延時間調整部による前記遅延時間の調節量に基づいてサンプルの内部情報を再構築する処理部を有する。前記処理部によって得られたサンプルの内部情報と、前記情報記憶部に記憶されているサンプルの標準となる内部情報を比較する比較部を有する。前記比較部の比較結果に応じて、前記サンプルのスクリーニングまたは前記サンプルの作製条件の調整を行う機器制御部を有する。   The inspection system of the present invention has the following configuration. A detection unit that detects terahertz waves from the sample and an information storage unit that stores in advance internal information serving as a standard for the sample. A delay optical unit configured to adjust a delay time of the probe light incident on the detection unit with respect to the pump light; A measurement region to be measured is determined based on information serving as a standard of the information storage unit, and a delay time adjustment unit that adjusts the delay time of the probe light is provided in the measurement region. A processing unit configured to reconstruct internal information of the sample based on an output of the detection unit and an adjustment amount of the delay time by the delay time adjustment unit; A comparison unit that compares the internal information of the sample obtained by the processing unit with the internal information that is a standard of the sample stored in the information storage unit; According to the comparison result of the comparison unit, the apparatus has a device control unit that performs screening of the sample or adjustment of production conditions of the sample.

別の本発明に係るサンプルを透過あるいは反射したテラヘルツ波に関する情報を取得するための装置は、
テラヘルツ波を発生させるための発生部と、
前記発生部が発生させたテラヘルツ波がサンプルを透過あるいは反射したテラヘルツ波を検出するための検出部と、
前記検出部が検出するタイミングを変化させるための遅延部と、
サンプルに関する情報を予め記憶する記憶部と、
前記遅延部を用いて得る、前記透過あるいは反射したテラヘルツ波の時間波形を取得するための波形取得部と、を有し、
前記記憶部が予め記憶しているサンプルに関する情報に基づいて設定される前記時間波形に関する領域で、前記検出部が前記テラヘルツ波を検出するように、前記遅延部を制御し、
前記領域における前記透過あるいは反射したテラヘルツ波の時間波形を取得することを特徴とする。
An apparatus for acquiring information related to a terahertz wave transmitted or reflected from another sample according to the present invention,
A generator for generating terahertz waves;
A detection unit for detecting a terahertz wave in which the terahertz wave generated by the generation unit is transmitted or reflected by the sample;
A delay unit for changing the timing detected by the detection unit;
A storage unit for storing information about the sample in advance;
A waveform acquisition unit for acquiring a time waveform of the transmitted or reflected terahertz wave obtained using the delay unit;
The delay unit is controlled so that the detection unit detects the terahertz wave in a region related to the time waveform set based on information about the sample stored in advance in the storage unit,
A time waveform of the transmitted or reflected terahertz wave in the region is acquired.

別の本発明に係るサンプルを透過或いは反射したテラヘルツ波に関する情報を取得するための方法は、
テラヘルツ波を発生し、
前記テラヘルツ波がサンプルを透過あるいは反射したテラヘルツ波を検出し、
前記検出するタイミングを変化させることにより、前記透過あるいは反射したテラヘルツ波の時間波形を取得し、
予め取得したサンプルを透過あるいは反射したテラヘルツ波の時間波形に基づいて設定される前記時間波形に関する領域で、前記透過あるいは反射したテラヘルツ波を検出するように、前記タイミングを変化し、
前記領域における前記透過あるいは反射したテラヘルツ波の時間波形を取得することを特徴とする。
A method for obtaining information on a terahertz wave transmitted or reflected by another sample according to the present invention is as follows:
Generate terahertz waves,
Detecting the terahertz wave transmitted or reflected by the terahertz wave,
By changing the timing to detect, to acquire the time waveform of the transmitted or reflected terahertz wave,
In the region related to the time waveform set based on the time waveform of the terahertz wave that has been transmitted or reflected from the sample acquired in advance, the timing is changed so as to detect the transmitted or reflected terahertz wave,
A time waveform of the transmitted or reflected terahertz wave in the region is acquired.

本発明によれば、サンプルの標準となる内部情報に関する測定基準を予め情報記憶部に記憶させておき、該測定基準に基づいて検出部に到達するテラヘルツ波の到達時間を予測する。本発明では遅延時間調整部が、検出部を動作させるプローブ光の遅延時間をテラヘルツ波の到達時間に対応するように不連続に切り替えて遅延時間を調整する。そのため、サンプルの内部情報取得に必要なテラヘルツ波(例えば、反射テラヘルツ波のパルスのピーク)を効率よく検出できる。検出部の出力と遅延時間調整部の調整量に基づいて、処理部がサンプルの内部情報を演算して再構築する。測定基準に基づき、必要な箇所のみ検出する形態であるため、サンプルの内部情報を効率よく取得することができる。   According to the present invention, a measurement reference relating to internal information serving as a standard for a sample is stored in the information storage unit in advance, and the arrival time of the terahertz wave reaching the detection unit is predicted based on the measurement reference. In the present invention, the delay time adjustment unit adjusts the delay time by switching the delay time of the probe light for operating the detection unit discontinuously so as to correspond to the arrival time of the terahertz wave. Therefore, it is possible to efficiently detect a terahertz wave (for example, a peak of a reflected terahertz wave pulse) necessary for acquiring internal information of the sample. Based on the output of the detection unit and the adjustment amount of the delay time adjustment unit, the processing unit calculates and reconstructs the internal information of the sample. Since it is a form which detects only a required location based on a measurement standard, the internal information of a sample can be acquired efficiently.

本実施形態に係る装置及び方法について、図面を参照して説明する。尚、これらの実施例に限定されるものではなく、本発明の思想を逸脱しない範囲であれば、これを排除するものではない。   An apparatus and method according to this embodiment will be described with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to these embodiments and is not excluded as long as it does not depart from the spirit of the present invention.

(テラヘルツ波に関する情報を取得するための装置)
本実施形態に係る装置について、図17を用いて説明する。ここで、図17は、サンプルを透過したテラヘルツ波に関する情報を取得するための装置である。なお、本発明は、反射に限定されるものではなく、実施例1や図1のように、透過したテラヘルツ波に関する情報を取得する装置であってもよい。
(Device for acquiring information about terahertz waves)
An apparatus according to this embodiment will be described with reference to FIG. Here, FIG. 17 is an apparatus for acquiring information related to the terahertz wave transmitted through the sample. The present invention is not limited to reflection, and may be an apparatus that acquires information about transmitted terahertz waves as in the first embodiment and FIG.

12は、テラヘルツ波を発生させるための発生部である。また、13は、前記発生部12が発生させたテラヘルツ波10がサンプル19を透過したテラヘルツ波11を検出するための検出部である。なお、発生部12及び検出部13の詳細については、後述する実施例1で説明する。   Reference numeral 12 denotes a generator for generating terahertz waves. Reference numeral 13 denotes a detection unit for detecting the terahertz wave 11 transmitted through the sample 19 by the terahertz wave 10 generated by the generation unit 12. Details of the generation unit 12 and the detection unit 13 will be described in Example 1 described later.

14は、前記検出部13が検出するタイミングを変化させるための遅延部である。前記遅延部14は、図17(a)のように、発生されたテラヘルツ波10が伝搬する距離を変えるために、発生部12と前記検出部13の間隔を変えるように構成することができる。例えば、前記発生部12を動かすステージを設け、該ステージを動かして前記発生部12と検出部13の間隔を変えることにより、テラヘルツ波10が伝搬する距離を変えることができる。   Reference numeral 14 denotes a delay unit for changing the timing detected by the detection unit 13. As shown in FIG. 17A, the delay unit 14 can be configured to change the interval between the generation unit 12 and the detection unit 13 in order to change the distance that the generated terahertz wave 10 propagates. For example, by providing a stage for moving the generation unit 12 and moving the stage to change the distance between the generation unit 12 and the detection unit 13, the distance that the terahertz wave 10 propagates can be changed.

ここで、図17(b)の遅延部24のように、発生されたテラヘルツ波10が伝搬する速度を変えるために、伝搬する領域の屈折率を変えるように構成することもできる。例えば、サンプルを透過するテラヘルツ波に屈性率を有する部材(誘電体など)を近付けることで、前記伝搬する領域の屈折率を変えることができる。   Here, like the delay unit 24 in FIG. 17B, the refractive index of the propagation region can be changed in order to change the propagation speed of the generated terahertz wave 10. For example, the refractive index of the propagation region can be changed by bringing a member (such as a dielectric) having a refractive index close to a terahertz wave that passes through the sample.

これらにより、テラヘルツ波が前記検出部13に到達する時間を遅延することができる。   Thus, the time for the terahertz wave to reach the detection unit 13 can be delayed.

また、後述するように、遅延部は、テラヘルツ波を発生させるタイミングあるいは検出するタイミングの少なくとも一方を変化させることにより構成することもできる。この一例として、光学的に遅延するための光軸方向に移動するミラー(図1では、遅延光学部104に相当)がある。このとき、発生部12及び検出部13にレーザー(光)を照射するためのレーザー部(図1の101に相当)を用いる。また、レーザー部が照射するレーザーを分割するためのビームスプリッターを用いる。ビームスプリッターで分割されたレーザーはそれぞれ、発生部12と検出部13に照射される。検出部13に照射されるレーザーは遅延部(上記光軸方向に移動するミラー)を通過する。   As will be described later, the delay unit can also be configured by changing at least one of the timing for generating the terahertz wave and the timing for detecting it. As an example of this, there is a mirror (corresponding to the delay optical unit 104 in FIG. 1) that moves in the optical axis direction for optical delay. At this time, a laser unit (corresponding to 101 in FIG. 1) for irradiating the generation unit 12 and the detection unit 13 with laser (light) is used. Further, a beam splitter for dividing the laser irradiated by the laser unit is used. The laser beams divided by the beam splitter are irradiated to the generation unit 12 and the detection unit 13, respectively. The laser irradiated to the detection unit 13 passes through a delay unit (the mirror that moves in the optical axis direction).

さらに、遅延部は、電気的に遅延するように構成することもできる。例えば、検出したテラヘルツ波の信号とのミキシングをするために発生させる信号の時間を遅延することにより構成することができる。   Further, the delay unit can be configured to be electrically delayed. For example, it can be configured by delaying the time of a signal to be generated for mixing with the detected terahertz wave signal.

16は、サンプル19に関する情報を予め記憶する記憶部である。ここで、前記記憶部16が予め記憶しているサンプル19に関する情報は、予め取得したサンプルを透過したテラヘルツ波の時間波形であることが好ましい。また、サンプル19に関する情報とは、例えば、サンプルの大きさ(厚さ)、屈折率、透過率、反射率、吸収率などである。さらに、これらから導出することが可能な、サンプル19の物性、結晶構造、組成などの、例えば水分の含有量でも良い。ただし、こられに限定されるものではなく、実施例で具体的に説明する。   Reference numeral 16 denotes a storage unit that stores information related to the sample 19 in advance. Here, it is preferable that the information regarding the sample 19 stored in advance in the storage unit 16 is a time waveform of a terahertz wave transmitted through the sample acquired in advance. Moreover, the information regarding the sample 19 is a sample size (thickness), a refractive index, a transmittance, a reflectance, an absorptivity, and the like, for example. Furthermore, for example, the moisture content such as the physical properties, crystal structure, and composition of the sample 19 that can be derived from these may be used. However, the present invention is not limited to this, and will be specifically described in Examples.

15は、前記遅延部104を用いて得る、前記テラヘルツ波の時間波形を取得するための波形取得部(図1では、処理部107に相当)である。ここで、前記波形取得部15は、前記検出部13が検出したテラヘルツ波を、前記遅延部14、24が変化させる前記タイミングに基づいてサンプリングすることにより、前記透過したテラヘルツ波の時間波形を取得することができる。   Reference numeral 15 denotes a waveform acquisition unit (corresponding to the processing unit 107 in FIG. 1) for acquiring the time waveform of the terahertz wave obtained using the delay unit 104. Here, the waveform acquisition unit 15 acquires the time waveform of the transmitted terahertz wave by sampling the terahertz wave detected by the detection unit 13 based on the timing changed by the delay units 14 and 24. can do.

前記記憶部16が予め記憶しているサンプル19に関する情報に基づいて設定される前記時間波形に関する領域で、前記検出部13が前記テラヘルツ波を検出するように、前記遅延部14、24を制御する。前記制御は、前記波形取得部15が行っても良い。そして、前記領域における前記透過したテラヘルツ波の時間波形を取得することができる。これにより、サンプル19に関する情報を取得することができる。また、前記領域の時間波形を求めることにより、サンプル19に関する情報を取得するまでの時間を、時間波形の全領域を取得する場合に比べて短くすることができる。   The delay units 14 and 24 are controlled so that the detection unit 13 detects the terahertz wave in a region related to the time waveform set based on information about the sample 19 stored in the storage unit 16 in advance. . The control may be performed by the waveform acquisition unit 15. Then, the time waveform of the transmitted terahertz wave in the region can be acquired. Thereby, the information regarding the sample 19 can be acquired. In addition, by obtaining the time waveform of the region, the time until the information about the sample 19 is acquired can be shortened compared to the case where the entire region of the time waveform is acquired.

ここで、前記時間波形に関する領域として、前記時間波形が有するパルス(例えば、図2の(1)、(2)、(3)、(4))が考えられる。また、前記時間波形に関する領域として、前記パルスが有するピークも考えられる。さらに、パルスの勾配の絶対値が大きい箇所なども考えられる。   Here, as the region related to the time waveform, pulses (for example, (1), (2), (3), and (4) in FIG. 2) of the time waveform can be considered. Moreover, the peak which the said pulse has as the area | region regarding the said time waveform is also considered. Further, a place where the absolute value of the pulse gradient is large is also conceivable.

前記パルスは前記透過したテラヘルツ波の時間波形の中でも特徴的な領域であるため、該パルスを取得することにより、サンプルに関する情報を知ることができる。例えば、パルスどうしの間隔からサンプル19の厚みを導出することができる。ただし、前記領域は、前記パルスに限定されるものではなく、前記透過したテラヘルツ波の時間波形のうち取得したい任意の領域を設定すれば良い。   Since the pulse is a characteristic region in the time waveform of the transmitted terahertz wave, information on the sample can be known by acquiring the pulse. For example, the thickness of the sample 19 can be derived from the interval between pulses. However, the region is not limited to the pulse, and an arbitrary region to be acquired may be set in the time waveform of the transmitted terahertz wave.

(サンプルに関する情報あるいはサンプルの状態を取得)
前記領域における前記透過したテラヘルツ波の時間波形から、サンプルに関する情報を取得することができる。サンプルに関する情報とは、例えば、サンプルの大きさ(厚さ)、屈折率、透過率、反射率、吸収率などである。これらから、サンプルの物性、結晶構造、組成などの、例えば水分の含有量を導出することができる。
(Get sample information or sample status)
Information about the sample can be acquired from the time waveform of the transmitted terahertz wave in the region. The information regarding the sample includes, for example, the size (thickness) of the sample, the refractive index, the transmittance, the reflectance, and the absorption rate. From these, for example, the moisture content such as the physical properties, crystal structure, and composition of the sample can be derived.

また、前記領域における前記透過したテラヘルツ波の時間波形(あるいは前記領域における前記透過したテラヘルツ波の時間波形が有するパルス)と、前記記憶部が予め記憶している情報(例えば、予め取得しておいたサンプルを透過したテラヘルツ波の時間波形が有するパルス)とを比較することが好ましい。これにより、サンプルの状態を導出することができる。   In addition, the time waveform of the transmitted terahertz wave in the region (or the pulse included in the time waveform of the transmitted terahertz wave in the region) and information stored in the storage unit in advance (for example, acquired in advance) It is preferable to compare the pulse with the time waveform of the terahertz wave transmitted through the sample. Thereby, the state of the sample can be derived.

ここで、サンプルの状態とは、予め取得している情報(上記時間波形が有するパルスなど)に対するサンプルの物性、結晶構造、組成などの差異のことである。   Here, the state of the sample is a difference in the physical properties, crystal structure, composition, etc. of the sample with respect to information acquired in advance (such as the pulse included in the time waveform).

なお、サンプルに関する情報やサンプルの状態については、これらに限定されるものではなく、実施例1で具体的に説明する。   Note that the information on the sample and the state of the sample are not limited to these, and will be specifically described in the first embodiment.

(測定回数をカウントして積算処理)
サンプルを測定した回数を計数し、前記測定した前記検出部が検出したテラヘルツ波を積算し、前記積算した値と前記回数とを用いて前記テラヘルツ波の平均的な強度を求めることが好ましい。これらの詳細については、後述する実施例6で説明する。
(Counting the number of measurements and integrating)
It is preferable that the number of times the sample is measured is counted, the terahertz waves detected by the measured detection unit are integrated, and an average intensity of the terahertz wave is obtained using the integrated value and the number of times. Details of these will be described in Example 6 to be described later.

(ファイバレーザ)
パルスレーザを発生するためのファイバレーザを有することが好ましい。レーザの発振媒質に光ファイバを用いることができる。
(Fiber laser)
It is preferable to have a fiber laser for generating a pulsed laser. An optical fiber can be used as a laser oscillation medium.

また、前記発生部が、前記パルスレーザを照射することによりテラヘルツ波を発生するための光伝導素子であることが好ましい。さらに、前記検出部が、前記パルスレーザを照射することによりテラヘルツ波を検出するための光伝導素子であることが好ましい。光伝導素子には、低温成長させたGaAsやInGaAsを用いることができる。   Moreover, it is preferable that the said generation | occurrence | production part is a photoconductive element for generating a terahertz wave by irradiating the said pulse laser. Furthermore, it is preferable that the detection unit is a photoconductive element for detecting a terahertz wave by irradiating the pulse laser. As the photoconductive element, GaAs or InGaAs grown at a low temperature can be used.

なお、前記ファイバレーザの詳細については、後述する実施例7で説明する。   The details of the fiber laser will be described in Example 7 to be described later.

(テラヘルツ波に関する情報を取得するための方法)
別の本実施形態に係るサンプルを透過或いは反射したテラヘルツ波に関する情報を取得するための方法について説明する。
(Method for obtaining information on terahertz waves)
A method for acquiring information related to a terahertz wave transmitted or reflected from a sample according to another embodiment will be described.

まず、テラヘルツ波を発生する。   First, a terahertz wave is generated.

次に、前記テラヘルツ波がサンプルを透過あるいは反射したテラヘルツ波を検出する。ここで、前記反射したテラヘルツ波が、コーティング膜で被膜されたサンプルの屈折率界面で反射したパルスであることが好ましい。なお、前記コーティング膜の詳細については、後述する実施例1や図2などで説明する。   Next, the terahertz wave transmitted or reflected by the terahertz wave is detected. Here, the reflected terahertz wave is preferably a pulse reflected at the refractive index interface of the sample coated with the coating film. The details of the coating film will be described in Example 1 and FIG.

また、前記検出するタイミングを変化させることにより、前記テラヘルツ波の時間波形を取得する。   Further, the time waveform of the terahertz wave is acquired by changing the detection timing.

また、前記時間波形に関する領域が、予め取得したサンプルを透過あるいは反射したテラヘルツ波の時間波形に基づいて設定される。そして、前記領域で、前記透過したテラヘルツ波を検出するように前記タイミングを変化する。これにより、前記領域における前記透過したテラヘルツ波の時間波形を取得することができる。   In addition, the region related to the time waveform is set based on the time waveform of the terahertz wave that has been transmitted or reflected by the sample acquired in advance. Then, the timing is changed so that the transmitted terahertz wave is detected in the region. Thereby, the time waveform of the transmitted terahertz wave in the region can be acquired.

ここで、前記領域における前記透過したテラヘルツ波の時間波形から、サンプルに関する情報を取得することができる。サンプルに関する情報とは、例えば、サンプルの大きさ(厚さ)、屈折率、透過率、反射率、吸収率などである。これらから、サンプルの物性、結晶構造、組成などの、例えば水分の含有量を導出することができる。   Here, information about the sample can be acquired from the time waveform of the transmitted terahertz wave in the region. The information regarding the sample includes, for example, the size (thickness) of the sample, the refractive index, the transmittance, the reflectance, and the absorption rate. From these, for example, the moisture content such as the physical properties, crystal structure, and composition of the sample can be derived.

また、前記領域における前記透過したテラヘルツ波の時間波形(あるいは前記領域における前記透過したテラヘルツ波の時間波形が有するパルス)と、予め取得したサンプルを透過したテラヘルツ波の時間波形が有するパルスとを比較することが好ましい。これにより、サンプルの状態を導出することができる。   Further, the time waveform of the transmitted terahertz wave in the region (or the pulse included in the time waveform of the transmitted terahertz wave in the region) is compared with the pulse included in the time waveform of the terahertz wave transmitted through the sample acquired in advance. It is preferable to do. Thereby, the state of the sample can be derived.

ここで、サンプルの状態とは、予め取得している情報(上記時間波形が有するパルスなど)に対するサンプルの物性、結晶構造、組成などの差異のことである。   Here, the state of the sample is a difference in the physical properties, crystal structure, composition, etc. of the sample with respect to information acquired in advance (such as the pulse included in the time waveform).

なお、サンプルに関する情報やサンプルの状態については、これらに限定されるものではなく、また、実施例1で更に具体的に説明する。   Note that the information about the sample and the state of the sample are not limited to these, and will be described more specifically in the first embodiment.

本発明では、内部情報が推測できるサンプルを対象としている。そして、この内部情報を標準情報とし、測定基準としている。例えば、この標準情報に基づいた測定基準を参照し、サンプルの深さ方向の測定領域(例えば屈折率界面近傍、コンタミが発生しやすい領域、所望の物性を有する材料など)を選択する。この選択した領域のみ測定を行い、測定箇所について標準情報を更新して、再構築を行うものである。   In the present invention, a sample from which internal information can be estimated is targeted. This internal information is used as standard information and is used as a measurement standard. For example, referring to a measurement standard based on the standard information, a measurement region in the depth direction of the sample (for example, the vicinity of the refractive index interface, a region where contamination easily occurs, a material having desired physical properties, etc.) is selected. Only the selected area is measured, the standard information is updated for the measurement location, and reconstruction is performed.

本発明では、これらの測定結果と、選択した測定領域の標準情報より、テラヘルツ波の時間応答波形を再構築することもできる。この応答波形を用いて、サンプルの分光分析やイメージングを行う。また、この応答波形と、基準となるサンプルの標準情報を比較することで、サンプルのスクリーニングや装置の調整を行うものである。   In the present invention, the time response waveform of the terahertz wave can be reconstructed from these measurement results and the standard information of the selected measurement region. Using this response waveform, spectroscopic analysis and imaging of the sample are performed. Further, by comparing this response waveform with the standard information of the reference sample, sample screening and device adjustment are performed.

以下、より具体的な実施例について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, more specific embodiments will be described with reference to the drawings.

(実施例1:反射型)
本実施例は、本発明のテラヘルツ波検出装置に関する一形態を示したものである。図1は、本発明のテラヘルツ波検出装置に関する一構成例を示したものである。図1のように、本実施例のテラヘルツ波検出装置は、レーザ部101、発生部102、検出部103、遅延光学部104、遅延時間調整部105、情報記憶部106、処理部107で構成する。また、図1では、サンプル109は、搬送部108によって搬送されている態様を示している。ただし、サンプル109は、搬送されている必要は必ずしもない。
(Example 1: Reflective type)
The present embodiment shows an embodiment relating to the terahertz wave detection device of the present invention. FIG. 1 shows an example of the configuration relating to the terahertz wave detection device of the present invention. As shown in FIG. 1, the terahertz wave detection apparatus according to this embodiment includes a laser unit 101, a generation unit 102, a detection unit 103, a delay optical unit 104, a delay time adjustment unit 105, an information storage unit 106, and a processing unit 107. . In FIG. 1, the sample 109 is illustrated as being transported by the transport unit 108. However, the sample 109 is not necessarily transported.

レーザ部101は、発生部102及び検出部103をレーザ光によって駆動する部分である。以後、発生部102を駆動するレーザ光をポンプ光、検出部103を駆動するレーザ光をプローブ光と呼ぶこともある。本実施例では、レーザ部101は、パルス幅50fsec、中心波長800nm、繰り返し周波数76MHzのチタンサファイアレーザを用いる。   The laser unit 101 is a part that drives the generation unit 102 and the detection unit 103 with laser light. Hereinafter, the laser light that drives the generation unit 102 may be referred to as pump light, and the laser light that drives the detection unit 103 may be referred to as probe light. In this embodiment, the laser unit 101 uses a titanium sapphire laser having a pulse width of 50 fsec, a center wavelength of 800 nm, and a repetition frequency of 76 MHz.

発生部102は、レーザ部101から入射されるポンプ光によって、テラヘルツ波を発生する部分である。本実施例では、発生部102として、半導体薄膜上に、アンテナパターンを形成した光伝導素子を用いる。具体的には、半導体薄膜として、半絶縁性のガリウムヒ素(SI−GaAs)基板(比抵抗;>1×107Ω・cm)に対し、分子ビーム低温エピタキシャル成長(250°C)によって形成した低温成長GaAs(LT−GaAs)を用いる。そして、金(Au)からなる中心に5μmのギャップを有するダイポールアンテナ(アンテナ長30μm、導体幅10μm)を、LT−GaAs上に形成する。テラヘルツ波を発生する場合は、このギャップ間に10Vのバイアスを印加した状態で、ポンプ光を照射する。この結果、半値幅200fsec程度のパルス状のテラヘルツ波が発生する。尚、アンテナ形状はこれに限定されない。例えば、広帯域アンテナとして一般的なボウタイアンテナやスパイラルアンテナを用いてもよい。また、半導体薄膜もこれに限るものではなく、例えば、インジウムガリウムヒ素(InGaAs)等の半導体材料を用いてもよい。また、半導体材料そのものを発生部102として用いてもよい。例えば、鏡面研磨したGaAs表面にポンプ光を照射し、この時発生する瞬時電流の時間変化によってテラヘルツ波を発生する。また、DAST(4−dimethylamino−N−methyl−4−stilbazolium Tosylate)結晶などの有機結晶を用いてもよい。   The generation unit 102 is a part that generates terahertz waves by pump light incident from the laser unit 101. In this embodiment, a photoconductive element in which an antenna pattern is formed on a semiconductor thin film is used as the generation unit 102. Specifically, as a semiconductor thin film, a low-temperature grown GaAs formed by molecular beam low-temperature epitaxial growth (250 ° C.) on a semi-insulating gallium arsenide (SI-GaAs) substrate (specific resistance;> 1 × 10 7 Ω · cm). (LT-GaAs) is used. Then, a dipole antenna (antenna length 30 μm, conductor width 10 μm) having a 5 μm gap at the center made of gold (Au) is formed on LT-GaAs. When terahertz waves are generated, pump light is irradiated with a 10 V bias applied between the gaps. As a result, a pulsed terahertz wave having a half width of about 200 fsec is generated. The antenna shape is not limited to this. For example, a general bow tie antenna or a spiral antenna may be used as the broadband antenna. Further, the semiconductor thin film is not limited to this, and for example, a semiconductor material such as indium gallium arsenide (InGaAs) may be used. Further, the semiconductor material itself may be used as the generation unit 102. For example, a mirror-polished GaAs surface is irradiated with pump light, and a terahertz wave is generated by a temporal change of instantaneous current generated at this time. Alternatively, an organic crystal such as a DAST (4-dimethylamino-N-methyl-4-stilbazolium Tosylate) crystal may be used.

検出部103は、レーザ部101から入射されるプローブ光によって、テラヘルツ波を検出する部分である。検出部103では、テラヘルツ波が入射するタイミングで、プローブ光を照射し、発生する電流を検出する。このような構成によって、テラヘルツ波が得られる。検出部103としては、発生部102と同様の半導体薄膜上にアンテナパターンを形成した光伝導素子等が使用される。   The detection unit 103 is a part that detects a terahertz wave using probe light incident from the laser unit 101. The detection unit 103 irradiates the probe light at the timing when the terahertz wave enters, and detects the generated current. With such a configuration, a terahertz wave is obtained. As the detection unit 103, a photoconductive element or the like in which an antenna pattern is formed on the same semiconductor thin film as the generation unit 102 is used.

遅延光学部104は、上記ポンプ光に対するプローブ光の遅延間隔(遅延時間)を、光学的に調整する部分である。遅延時間を変更しながら検出部103で検出されるテラヘルツ波を測定することにより、いわゆるテラヘルツ時間領域分光法(THz−TDS,Terahertz Time Domain Spectroscopy)が行われる。遅延時間を変化させ、処理部107によって遅延間隔毎の検出部103から得られるテラヘルツ波の応答をプロットすることで、テラヘルツ波の時間応答を取得することができる。図1では、簡略化のため、THz−TDSに必要なチョッパーなどの記載は省略している。本実施例では、図1のように、サンプル109に対し、反射型の光学系を有している。   The delay optical unit 104 is a part that optically adjusts the delay interval (delay time) of the probe light with respect to the pump light. By measuring the terahertz wave detected by the detection unit 103 while changing the delay time, so-called terahertz time domain spectroscopy (THz-TDS, Terahertz Time Domain Spectroscopy) is performed. By changing the delay time and plotting the response of the terahertz wave obtained from the detection unit 103 for each delay interval by the processing unit 107, the time response of the terahertz wave can be acquired. In FIG. 1, for simplification, description of a chopper necessary for THz-TDS is omitted. In this embodiment, as shown in FIG. 1, the sample 109 has a reflective optical system.

本実施例では、このTHz−TDSに対し、遅延時間調整部105及び情報記憶部106をさらに有していることが特徴である。   The present embodiment is characterized in that the THz-TDS further includes a delay time adjustment unit 105 and an information storage unit 106.

情報記憶部106は、サンプル109の内部情報を標準情報として、予め記憶しておく部分である。例えば、サンプル109内部に関する屈折率界面の位置や、テラヘルツ波の応答波形が記憶されている。ここで記憶されている情報は、サンプル109を作製する際の仕様から得られるものである。また、標準となるサンプルや、サンプル群から任意に選択されたサンプルの時間応答波形を事前に測定(プレ測定とも呼ぶ)し、この測定結果を標準情報としてもよい。例えば、この時間応答波形の反射波形から屈折率界面の位置を割り出し、物性を取得する。   The information storage unit 106 is a part that stores in advance the internal information of the sample 109 as standard information. For example, the position of the refractive index interface with respect to the inside of the sample 109 and the response waveform of the terahertz wave are stored. The information stored here is obtained from the specifications when the sample 109 is manufactured. Further, a time response waveform of a standard sample or a sample arbitrarily selected from a sample group may be measured in advance (also referred to as pre-measurement), and the measurement result may be used as standard information. For example, the position of the refractive index interface is determined from the reflected waveform of this time response waveform, and the physical properties are acquired.

遅延時間調整部105は、遅延光学部104の制御を担う部分である。ここでは、情報記憶部106に記憶されたサンプルの内部の標準情報を参照し、屈折率界面など、深さ方向の所定の測定領域からのテラヘルツ波を検出するためにプローブ光の遅延時間を調整する。検出したい測定領域が、非連続的に存在する場合、プローブ光の遅延時間は非連続的に変化させられる。そして、非連続的に存在する測定領域においてのみ遅延時間を連続的に変化させることで、測定領域に関するテラヘルツ波を検出する。すなわち、既知のサンプルの内部情報に基づいてテラヘルツ波が検出部103に到達する時間を予測し、検出部103を動作させるプローブ光の遅延時間の調整を行っている。   The delay time adjustment unit 105 is a part responsible for controlling the delay optical unit 104. Here, referring to the standard information inside the sample stored in the information storage unit 106, the delay time of the probe light is adjusted in order to detect the terahertz wave from a predetermined measurement region in the depth direction such as the refractive index interface. To do. When the measurement region to be detected exists discontinuously, the delay time of the probe light is changed discontinuously. And the terahertz wave regarding a measurement area | region is detected by changing delay time continuously only in the measurement area | region which exists discontinuously. That is, the time for the terahertz wave to reach the detection unit 103 is predicted based on the internal information of a known sample, and the delay time of the probe light for operating the detection unit 103 is adjusted.

このようにして検出部103から得られたテラヘルツ波の信号は、遅延光学部104を非連続的に変化させたために、時間軸の概念が一部失われている(図2(検出部の信号))。例えば、図2のように、遅延光学部104の遅延時間を、遅延時間調整部によってt1→t2→t3→t4と非連続に選択し、各遅延時間におけるテラヘルツ波の応答(1)(2)(3)(4)を取得する。そのため、測定領域間の時間情報が欠落している。本実施例では、この欠落部分を補正するために、処理部107を用いる。例えば、処理部107では、遅延時間調整部105によって行った遅延時間の調整量を参照し、検出部103から得られたテラヘルツ波の応答を、実際のテラヘルツ波の時間応答に再構築する(図2(処理部の動作))。より具体的には、各遅延時間におけるテラヘルツ波の応答(1)(2)(3)(4)の時間間隔を調整し、サンプルの内部情報に対応したテラヘルツ波の応答を取得する。   In the terahertz wave signal obtained from the detection unit 103 in this way, the concept of the time axis is partially lost because the delay optical unit 104 is discontinuously changed (see FIG. 2 (signal of the detection unit). )). For example, as shown in FIG. 2, the delay time of the delay optical unit 104 is discontinuously selected by the delay time adjustment unit as t1 → t2 → t3 → t4, and the response of the terahertz wave at each delay time (1) (2) (3) Obtain (4). Therefore, time information between measurement areas is missing. In the present embodiment, the processing unit 107 is used to correct this missing portion. For example, the processing unit 107 refers to the adjustment amount of the delay time performed by the delay time adjustment unit 105 and reconstructs the response of the terahertz wave obtained from the detection unit 103 into an actual time response of the terahertz wave (see FIG. 2 (Operation of processing unit)). More specifically, the time interval of the terahertz wave responses (1), (2), (3), and (4) in each delay time is adjusted, and a terahertz wave response corresponding to the internal information of the sample is acquired.

本実施例に係るテラヘルツ検出装置の動作について説明する。図1において、発生部102から発生したテラヘルツ波パルスは、サンプル109に照射する。この時のサンプル109の構造は、図2の構造と仮定する。尚、動作説明の都合上、ここでは、サンプル109の構造は、コーティング膜202の厚みを300μm(d1及びd3)、粉体201の厚みを3mm(d2)と仮定して説明する。また、動作説明を簡略化するため各材料の屈折率は1と仮定し、これらの材料の屈折率による波長短縮効果(伝搬長変化)は考慮していない。サンプル109に入射したテラヘルツ波は、例えば、サンプル109に存在する屈折率界面で反射する。図2のサンプル109では、サンプル109を構成するコーティング膜202の表面と、コーティング膜202と粉体201の屈折率界面でテラヘルツ波が反射する。これらの反射波は、テラヘルツ波が反射位置に応じて、ある時間差でもって検出部103に入射する。図1では、コーティング膜202の表面からの反射パルスを(1)、コーティング膜202と粉体201の界面からの反射パルスを(2)とする。ここで、説明を簡単にするために、コーティング膜202と粉体201の界面からの反射パルス(3)とコーティング膜202と外部との界面からの反射パルス(4)の記載は省略している。上述したように、コーティング膜202の膜厚を300μmと仮定すると、反射パルス(1)と(2)の時間差は、およそ2ピコ秒(psec)となる。   The operation of the terahertz detection device according to this embodiment will be described. In FIG. 1, the terahertz wave pulse generated from the generation unit 102 is applied to the sample 109. The structure of the sample 109 at this time is assumed to be the structure of FIG. For convenience of explanation of the operation, the structure of the sample 109 is described here assuming that the thickness of the coating film 202 is 300 μm (d1 and d3) and the thickness of the powder 201 is 3 mm (d2). Further, in order to simplify the explanation of the operation, the refractive index of each material is assumed to be 1, and the wavelength shortening effect (propagation length change) due to the refractive index of these materials is not considered. The terahertz wave incident on the sample 109 is reflected, for example, at the refractive index interface existing in the sample 109. In the sample 109 of FIG. 2, terahertz waves are reflected on the surface of the coating film 202 constituting the sample 109 and the refractive index interface between the coating film 202 and the powder 201. These reflected waves are incident on the detection unit 103 with a certain time difference according to the reflection position of the terahertz wave. In FIG. 1, the reflection pulse from the surface of the coating film 202 is (1), and the reflection pulse from the interface between the coating film 202 and the powder 201 is (2). Here, in order to simplify the description, the description of the reflection pulse (3) from the interface between the coating film 202 and the powder 201 and the reflection pulse (4) from the interface between the coating film 202 and the outside is omitted. . As described above, assuming that the film thickness of the coating film 202 is 300 μm, the time difference between the reflected pulses (1) and (2) is approximately 2 picoseconds (psec).

情報記憶部106には、サンプル109内部に関する情報が標準情報として、予め記憶されている。上述したように、この標準情報は、サンプルを作製する際の仕様や、任意に選択されたサンプルのプレ測定から得られている。例えば、反射パルス(1)及び反射パルス(2)が発生する時間軸上の位置や、各反射パルスの強度やパルス幅などが記憶されている。例えば、情報記憶部106に、反射パルスが発生する時間軸上の位置が記憶されている場合、次のように設定される。尚、反射パルス(1)の位置は、装置の測定系の設定で変化するが、ここでは5psecと仮定している。
反射パルス(1)・・・t1=5psec
反射パルス(2)・・・t2=7psec
反射パルス(3)・・・t3=27psec
反射パルス(4)・・・t4=29psec
そして、各反射パルスの時間軸上の位置は、遅延時間調整部105の遅延時間を決定する測定基準として用いる。また、後述するように、本装置を、サンプル109のスクリーニングに用いる場合、これらの標準情報を比較のための情報として用いることもある。
Information relating to the inside of the sample 109 is stored in advance in the information storage unit 106 as standard information. As described above, this standard information is obtained from specifications for producing a sample and pre-measurement of an arbitrarily selected sample. For example, the position on the time axis where the reflected pulse (1) and the reflected pulse (2) are generated, and the intensity and pulse width of each reflected pulse are stored. For example, when the position on the time axis where the reflected pulse is generated is stored in the information storage unit 106, the following setting is made. The position of the reflected pulse (1) varies depending on the setting of the measurement system of the apparatus, but here it is assumed to be 5 psec.
Reflected pulse (1) ... t1 = 5 psec
Reflected pulse (2) ... t2 = 7 psec
Reflection pulse (3) ... t3 = 27 psec
Reflection pulse (4) ... t4 = 29 psec
The position on the time axis of each reflected pulse is used as a measurement standard for determining the delay time of the delay time adjustment unit 105. Further, as will be described later, when this apparatus is used for screening of the sample 109, the standard information may be used as information for comparison.

従来のTHz−TDSでは、これらの反射パルス(1)から(4)に至る応答波形を連続的に取得するものである。しかし、本実施例では、遅延時間調整部105が、情報記憶部106に標準情報として記憶されている反射パルス(1)及び(2)の時間間隔を参照し、遅延光学部104を制御する。例えば、反射パルス(1)と(2)の時間間隔は2psecの場合、遅延光学部104は、光学長を0.6mm調整する。同様に、反射パルス(2)と(3)は、6.0mm、反射パルス(3)と(4)は、0.6mm調整する。   In the conventional THz-TDS, response waveforms from these reflection pulses (1) to (4) are continuously acquired. However, in this embodiment, the delay time adjustment unit 105 controls the delay optical unit 104 with reference to the time intervals of the reflected pulses (1) and (2) stored as standard information in the information storage unit 106. For example, when the time interval between the reflected pulses (1) and (2) is 2 psec, the delay optical unit 104 adjusts the optical length by 0.6 mm. Similarly, the reflection pulses (2) and (3) are adjusted to 6.0 mm, and the reflection pulses (3) and (4) are adjusted to 0.6 mm.

例えば、まず、遅延時間調整部105は、情報記憶部106に記憶される標準情報より得られる測定基準を参照し、反射パルス(1)が発生する遅延時間を取得する。ここでは、遅延時間調整部105は、情報記憶部106より反射パルス(1)の遅延時間として5psecを取得する。そして、遅延時間調整部105は、遅延光学部104を動かすことで、プローブ光が検出部103に到達する距離を変え、所望の遅延時間を装置に与える。この測定位置において、反射パルス(1)を測定するために、遅延光学部104は、プローブ光の遅延時間を連続的に変化させる。例えば、パルス幅1psecの波形を取得したい場合、およそ0.3mm遅延光学部104を移動する。尚、ここで連続的とは、遅延光学部104を所定間隔で、目的の距離まで動かすことをいう。例えば、所定間隔を100μmとした時、遅延光学部104は、0.3mm移動するまで一定の速度で動く。処理部107は、この連続的に変化する遅延時間に対する、検出部103の信号をプロットし、反射パルス(1)に相当する応答波形を取得する。   For example, first, the delay time adjustment unit 105 refers to the measurement standard obtained from the standard information stored in the information storage unit 106, and acquires the delay time at which the reflected pulse (1) occurs. Here, the delay time adjustment unit 105 acquires 5 psec as the delay time of the reflected pulse (1) from the information storage unit 106. The delay time adjustment unit 105 moves the delay optical unit 104 to change the distance that the probe light reaches the detection unit 103, and gives a desired delay time to the apparatus. In this measurement position, in order to measure the reflected pulse (1), the delay optical unit 104 continuously changes the delay time of the probe light. For example, when it is desired to acquire a waveform having a pulse width of 1 psec, the delay optical unit 104 is moved by about 0.3 mm. Here, “continuous” means that the delay optical unit 104 is moved to a target distance at a predetermined interval. For example, when the predetermined interval is 100 μm, the delay optical unit 104 moves at a constant speed until it moves 0.3 mm. The processing unit 107 plots the signal of the detection unit 103 with respect to the continuously changing delay time, and obtains a response waveform corresponding to the reflected pulse (1).

その後、遅延時間調整部105は、情報記憶部106に記憶される標準情報より得られる測定基準を参照し、反射パルス(2)が発生する遅延時間を取得する。ここでは、遅延時間調整部105は、情報記憶部106より反射パルス(2)の遅延時間として7psecを取得する。そして、遅延時間調整部105は、再び反射パルス(2)が発生する遅延時間となるように、遅延光学部104を0.6mm動かし、反射パルス(2)の測定動作を開始する。   Thereafter, the delay time adjustment unit 105 refers to the measurement standard obtained from the standard information stored in the information storage unit 106, and acquires the delay time at which the reflected pulse (2) occurs. Here, the delay time adjustment unit 105 acquires 7 psec as the delay time of the reflected pulse (2) from the information storage unit 106. Then, the delay time adjustment unit 105 moves the delay optical unit 104 by 0.6 mm so that the reflection pulse (2) is generated again, and starts the measurement operation of the reflection pulse (2).

このように、本実施例では、遅延光学部104が、遅延時間調整部105によって、非連続的に調整される工程を含む。処理部107で得られるテラヘルツ波の応答波形は、図15(a)のように、反射パルス(1)及び(2)が連続的に出現している時間波形となる。上述したように、この応答波形は、各反射パルスのパルス間隔の情報が欠落している。そのため、図15(b)のように、処理部107は、遅延時間調整部105が行った非連続的な遅延時間の測定基準を参照し、各測定基準の時間差を、反射パルス(1)と反射パルス(2)に与え、応答波形を再構築する。ここでは、反射パルス(1)と反射パルス(2)の間に、遅延光学部104の移動分にあたる2psecの時間間隔を与える。   As described above, in the present embodiment, the delay optical unit 104 includes a process in which the delay time adjustment unit 105 adjusts discontinuously. The response waveform of the terahertz wave obtained by the processing unit 107 is a time waveform in which the reflected pulses (1) and (2) appear continuously as shown in FIG. As described above, this response waveform lacks information on the pulse interval of each reflected pulse. Therefore, as shown in FIG. 15B, the processing unit 107 refers to the measurement criteria for the non-continuous delay time performed by the delay time adjustment unit 105, and determines the time difference between the measurement criteria as the reflected pulse (1). Apply to reflected pulse (2) to reconstruct the response waveform. Here, a time interval of 2 psec corresponding to the movement of the delay optical unit 104 is given between the reflected pulse (1) and the reflected pulse (2).

このように、本実施例では、情報記憶部106によって、大まかな測定位置を指定し、所定の測定位置のみテラヘルツ波の応答を取得する手法を用いている。このことによって、従来のTHz−TDSで行われているように全測定時間に渡って連続的にテラヘルツ波の測定を行う必要がないため、各測定基準の時間差分の測定時間を短縮することが容易となる。   As described above, in this embodiment, the information storage unit 106 is used to specify a rough measurement position and acquire a terahertz wave response only at a predetermined measurement position. As a result, it is not necessary to continuously measure the terahertz wave over the entire measurement time as in the conventional THz-TDS, so that the measurement time of the time difference of each measurement reference can be shortened. It becomes easy.

図2は、サンプル109として、錠剤を想定した時の、サンプル109の断面図と、動作を示したものである。図2のように、サンプル109は、粉体201を固めたもののまわりに、コーティング膜202で被膜された形態である。粉体201は、粉末状の薬剤と添加剤を混合し、固めたものである。コーティング膜202として、例えば白糖、水溶性高分子や不溶性高分子などがある。場合によっては、コーティング膜202がない形態(裸錠)もある。本実施例では糖でコーティングした糖衣錠を想定する。この時、コーティング膜202の厚みd1及びd3は数10〜数100μm、粉体の厚みd2は数mmである場合が多い。図2のように、サンプル109に照射したテラヘルツ波は、コーティング膜202の表面で反射した反射パルス(1)となる。また、コーティング膜202と粉体201の界面で反射した反射パルス(2)及び(3)、そして再びコーティング膜202の表面で反射した反射パルス(4)といった屈折率界面で反射する。一般的に、可視光やX線等の短波長による測定では、この屈折率界面は、明瞭に区別することが難しい。一般的に薬剤の粒径は数10μmであり、屈折率界面の粉体201の粒径分布に従って界面の形状が複雑に変化するためである。ところが、この粒径の値はテラヘルツ波の波長に比べ、等価か或いは十分小さい。つまり、テラヘルツ波の波長が適度に大きいため、短波長の測定程、界面の形状を明確に検出することはない。つまり、短波長にとって、不明瞭な界面の形状も、テラヘルツ波にとっては、比較的明瞭な界面の形状として認識できる。また、テラヘルツ波は、粉体201に対して適度な透過性を有しているため、短波長による測定に比べ粉体の界面の情報を取得するのに適している。   FIG. 2 shows a cross-sectional view and operation of the sample 109 when a tablet is assumed as the sample 109. As shown in FIG. 2, the sample 109 has a form in which a powder 201 is hardened and coated with a coating film 202. The powder 201 is obtained by mixing and solidifying a powdery drug and an additive. Examples of the coating film 202 include sucrose, a water-soluble polymer, and an insoluble polymer. Depending on the case, there is a form without the coating film 202 (bare tablet). In this example, a sugar-coated tablet coated with sugar is assumed. At this time, the thicknesses d1 and d3 of the coating film 202 are often several 10 to several 100 μm, and the thickness d2 of the powder is often several mm. As shown in FIG. 2, the terahertz wave irradiated to the sample 109 becomes a reflected pulse (1) reflected from the surface of the coating film 202. Further, the light is reflected at the refractive index interface such as the reflection pulses (2) and (3) reflected at the interface between the coating film 202 and the powder 201 and the reflection pulse (4) reflected again at the surface of the coating film 202. In general, it is difficult to clearly distinguish this refractive index interface in measurement using a short wavelength such as visible light or X-ray. This is because the particle size of the drug is generally several tens of μm, and the shape of the interface changes in a complicated manner according to the particle size distribution of the powder 201 at the refractive index interface. However, the value of the particle size is equivalent or sufficiently smaller than the wavelength of the terahertz wave. That is, since the wavelength of the terahertz wave is reasonably large, the shape of the interface is not detected as clearly as the measurement of a short wavelength. That is, an unclear interface shape for a short wavelength can be recognized as a relatively clear interface shape for a terahertz wave. Further, since the terahertz wave has an appropriate permeability with respect to the powder 201, it is suitable for acquiring information on the interface of the powder as compared with measurement using a short wavelength.

本実施例では、これらの界面の情報が情報記憶部106に記憶されており、遅延時間調整部105では、(1)、(2)、(3)、(4)の箇所を選択し、順次測定を行う。例えば、各パルスを、時間軸に換算して2psec分の波形を取得する場合、合計で8psec分の測定時間が必要となる。ただし、検出部103によって検出された応答は、図2のように、界面の情報を逐次測定しているため、厚みの情報は正確に反映されていない。本実施例では、処理部107によって、遅延時間調整部105により調整されたプローブ光の遅延時間の調整量を換算し、応答波形に反映させる。この結果、正確な膜厚(d1’、d2’、d3’)を計測することができる。   In the present embodiment, information on these interfaces is stored in the information storage unit 106, and the delay time adjustment unit 105 selects the locations (1), (2), (3), and (4), and sequentially Measure. For example, when each pulse is converted to a time axis and a waveform corresponding to 2 psec is acquired, a total measurement time of 8 psec is required. However, since the response detected by the detection unit 103 sequentially measures the interface information as shown in FIG. 2, the thickness information is not accurately reflected. In the present embodiment, the processing unit 107 converts the adjustment amount of the delay time of the probe light adjusted by the delay time adjustment unit 105 and reflects it in the response waveform. As a result, accurate film thicknesses (d1 ', d2', d3 ') can be measured.

以上の動作を、従来のTHz−TDSで行った場合、およそ数100psec分の測定時間が必要となる。これに対し、本実施例の構成では、おおまかな測定位置を指定し、その位置での波形応答のみを取得し、再構築するという構成であるため、数psec分の測定時間で糖衣錠(サンプル)の内部情報を取得することができる。そのため、従来の方式に比べ、測定の高速化が容易となる。   When the above operation is performed with a conventional THz-TDS, a measurement time of about several hundred psec is required. On the other hand, in the configuration of the present embodiment, a rough measurement position is designated, and only the waveform response at that position is acquired and reconstructed. Therefore, a sugar-coated tablet (sample) is obtained in a measurement time of several psec. Internal information can be acquired. Therefore, it is easy to increase the measurement speed as compared with the conventional method.

尚、本実施例では、サンプル109の深さ方向の膜厚に関して述べたがこれに限らない。従来のTHz−TDSで示されているように、選択された測定位置における、テラヘルツ波の強度や遅延情報を利用して、物性の変化、結晶構造の違い、混合比率、組成、粉体の密度、所望の物性を有する材料なども測定できる。例えば、物性の取得方法として、反射パルスの強度と遅延時間より、複素屈折率を求め、そこから所望の物性を換算する。この物性の変化を測定する態様も可能である。また、テラヘルツ波領域の指紋スペクトルの違いを検証することで、結晶構造の違いを判定することも可能である。また、取得された指紋スペクトルが、複数の物質に関する指紋スペクトルから構成されると仮定し、スペクトルを分離するような演算、もしくは各スペクトルの強度や広がりから混合比率を予測することも可能である。または、サンプルの厚みや濃度に従う各スペクトルの検量線を用いて判断する形態でもよい。透過率や反射率、またはこれらのスペクトル情報によって、粉体の密度を検証することも可能である。同様の方法によって、物質がどのような分子の集合体であるかといった組成の検証も可能である。これらの方法は、目的に従って適宜組み合わせたり、選択したりする。   In this embodiment, the film thickness in the depth direction of the sample 109 has been described, but the present invention is not limited to this. As shown in conventional THz-TDS, using terahertz wave intensity and delay information at selected measurement positions, changes in physical properties, differences in crystal structure, mixing ratio, composition, powder density A material having desired physical properties can also be measured. For example, as a method for obtaining physical properties, a complex refractive index is obtained from the intensity of the reflected pulse and the delay time, and desired physical properties are converted therefrom. An embodiment for measuring the change in physical properties is also possible. It is also possible to determine the difference in crystal structure by verifying the difference in fingerprint spectrum in the terahertz wave region. In addition, assuming that the acquired fingerprint spectrum is composed of fingerprint spectra related to a plurality of substances, it is also possible to predict the mixture ratio from an operation for separating the spectra or the intensity and spread of each spectrum. Alternatively, the determination may be made using a calibration curve of each spectrum according to the thickness and concentration of the sample. It is also possible to verify the density of the powder based on the transmittance and reflectance, or the spectral information thereof. By the same method, it is possible to verify the composition of what kind of molecule the substance is. These methods are appropriately combined or selected according to the purpose.

尚、本実施例では、サンプル109として錠剤を示したが、この限りでない。物質の内部情報を効率的に取得し得るサンプルであればよい。   In the present embodiment, a tablet is shown as the sample 109, but this is not restrictive. Any sample may be used as long as the internal information of the substance can be acquired efficiently.

(実施例2:透過型)
本実施例は、本発明のテラヘルツ波検出装置に関する一形態を示したものである。より具体的には、実施例1のテラヘルツ波検出装置に関する変形例である。尚、上記実施例と共通する部分の説明は省略する。
(Example 2: Transmission type)
The present embodiment shows an embodiment relating to the terahertz wave detection device of the present invention. More specifically, this is a modification of the terahertz wave detection apparatus according to the first embodiment. In addition, description of the part which is common in the said Example is abbreviate | omitted.

図3は、本実施例におけるテラヘルツ波検出装置に関する一構成例を示したものである。図3のように、本実施例のテラヘルツ波検出装置は、テラヘルツ波の伝播経路が、サンプル109に対して、透過型の光学配置となっている。   FIG. 3 shows an example of a configuration related to the terahertz wave detection device according to the present embodiment. As shown in FIG. 3, in the terahertz wave detection device according to the present embodiment, the propagation path of the terahertz wave is a transmissive optical arrangement with respect to the sample 109.

本実施例に係るテラヘルツ波検出装置の動作について説明する。尚、動作の説明において、共通する部分の説明は省略する。ここで、サンプル109は、実施例1と同じものを仮定する。すなわち、サンプル109の構造は、コーティング膜202の厚みを300μm、粉体201の厚みを3mmと仮定している。また、また、動作説明を簡略化するため各材料の屈折率は1と仮定し、これらの材料の屈折率による波長短縮効果(伝搬長変化)は考慮していない。ここで、検出部103で検出する透過パルスは、図16で示した透過パルスを想定する。図16のように、透過パルス(1)は、サンプル109を透過するパルスである。透過パルス(2)と透過パルス(3)は、コーティング膜202の表面と、コーティング膜202と粉体201の界面で一度反射したパルスである。透過パルス(4)は、コーティング膜202の表面間で一度反射したパルスである。   The operation of the terahertz wave detection device according to the present embodiment will be described. In the description of the operation, description of common parts is omitted. Here, the sample 109 is assumed to be the same as in the first embodiment. That is, the structure of the sample 109 assumes that the thickness of the coating film 202 is 300 μm and the thickness of the powder 201 is 3 mm. Further, in order to simplify the explanation of the operation, it is assumed that the refractive index of each material is 1, and the wavelength shortening effect (propagation length change) due to the refractive index of these materials is not taken into consideration. Here, the transmission pulse detected by the detection unit 103 is assumed to be the transmission pulse shown in FIG. As shown in FIG. 16, the transmission pulse (1) is a pulse that passes through the sample 109. The transmission pulse (2) and the transmission pulse (3) are pulses that are once reflected at the surface of the coating film 202 and at the interface between the coating film 202 and the powder 201. The transmitted pulse (4) is a pulse that is once reflected between the surfaces of the coating film 202.

例えば、情報記憶部106は、これらの透過パルスが発生する時間軸上の位置が記憶されている。尚、透過パルスには、上述した以外のパルスも存在する。例えば、界面で2回反射した透過パルスや上述した界面と異なる界面で反射した透過パルス等がある。検出部103は、検査に必要とした透過パルスに加え、これらのパルスが時間軸上で混ざった形で羅列して検出する。本実施例では、情報記憶部106で予め記憶する時間軸上の位置を限定することで、検査に用いないパルスをフィルタリングして検査を行うことができるので、検査効率があがる。   For example, the information storage unit 106 stores a position on the time axis at which these transmission pulses are generated. Note that the transmitted pulse includes pulses other than those described above. For example, there are a transmission pulse reflected twice at the interface and a transmission pulse reflected at an interface different from the above-described interface. In addition to the transmission pulses necessary for the inspection, the detection unit 103 arranges and detects these pulses mixed in the time axis. In this embodiment, by limiting the positions on the time axis stored in advance in the information storage unit 106, it is possible to perform inspection by filtering pulses that are not used for inspection, so that inspection efficiency is improved.

本実施例では、透過パルスの時間軸上の位置を次のように設定している。尚、透過パルス(1)の位置は、装置の測定系の設定で変化するが、ここでは5psecと仮定している。
透過パルス(1)・・・t1=5psec
透過パルス(2)・・・t2=7psec
透過パルス(3)・・・t3=27psec
透過パルス(4)・・・t4=29psec
各透過パルスの時間軸上の位置は、遅延時間調整部105の遅延時間を決定する測定基準として用いる。これらの遅延時間に対する遅延光学部104の調整量は、次のようになる。
透過パルス(1)から(2)・・・0.6mm
透過パルス(2)から(3)・・・6.0mm
透過パルス(3)から(4)・・・0.6mm
このような光学配置をとることによって、テラヘルツ波は、サンプル109内部を透過する形態となる。そのため、サンプル109を伝播するテラヘルツ波は、サンプル109の深さ方向の大まかな特性が反映された応答となる。例えば、サンプル109として、図2に示した薬剤を仮定すると、最初の透過パルス(1)の吸光度より、サンプル109全体の密度、テラヘルツ波の吸収量、組成などを見積もることができる。また、位相シフト量(もしくは時間遅延量)をモニタすることで、サンプル109全体の厚みを見積もることができる。
In this embodiment, the position of the transmission pulse on the time axis is set as follows. Although the position of the transmission pulse (1) varies depending on the setting of the measurement system of the apparatus, it is assumed here to be 5 psec.
Transmission pulse (1) ... t1 = 5 psec
Transmission pulse (2) ... t2 = 7 psec
Transmission pulse (3) ... t3 = 27 psec
Transmission pulse (4) ... t4 = 29 psec
The position on the time axis of each transmitted pulse is used as a measurement standard for determining the delay time of the delay time adjustment unit 105. The adjustment amount of the delay optical unit 104 for these delay times is as follows.
Transmitted pulses (1) to (2) ... 0.6mm
Transmitted pulses (2) to (3) ... 6.0mm
Transmitted pulses (3) to (4) ... 0.6mm
By taking such an optical arrangement, the terahertz wave is transmitted through the sample 109. Therefore, the terahertz wave propagating through the sample 109 has a response reflecting the rough characteristics of the sample 109 in the depth direction. For example, assuming the drug shown in FIG. 2 as the sample 109, the density of the entire sample 109, the absorption amount of the terahertz wave, the composition, and the like can be estimated from the absorbance of the first transmission pulse (1). Further, by monitoring the phase shift amount (or time delay amount), the thickness of the entire sample 109 can be estimated.

このように、透過型の配置をとることで、被測定物の全体的な特性を簡易に見積もることが可能となる。   In this way, by adopting the transmission type arrangement, it is possible to easily estimate the overall characteristics of the object to be measured.

(実施例3:比較部)
図4は、本発明の検査システムに関する形態を示したものである。図4のように、本実施例の検査システムは、実施例1に係るテラヘルツ波検出装置の構成に、比較部410及び機器制御部411を加えた構成となる。尚、実施例1と共通する部分の説明は省略する。
(Example 3: Comparison part)
FIG. 4 shows an embodiment relating to the inspection system of the present invention. As illustrated in FIG. 4, the inspection system according to the present embodiment has a configuration in which a comparison unit 410 and a device control unit 411 are added to the configuration of the terahertz wave detection device according to the first embodiment. The description of the parts common to the first embodiment is omitted.

比較部410は、処理部107によって取得されたサンプル109の内部情報と、情報記憶部106に予め記憶されているサンプル109の標準となる内部情報を参照する。そして、実測によって得られた処理部107の信号と、情報記憶部106の情報との差異を監視し、所望の状態のサンプル109が得られているか判断する。   The comparison unit 410 refers to the internal information of the sample 109 acquired by the processing unit 107 and the internal information that is the standard of the sample 109 stored in advance in the information storage unit 106. Then, the difference between the signal of the processing unit 107 obtained by actual measurement and the information of the information storage unit 106 is monitored to determine whether a sample 109 in a desired state is obtained.

例えば、サンプル109として、糖衣錠を想定した場合、情報記憶部106には、糖衣錠の厚みと、コーティング膜と錠剤の界面の情報(厚みなど)が記憶されている。この情報は、サンプル109の作製条件から取得する。また、リファレンスとなるサンプル109を選択し、このサンプル109に対するテラヘルツ波による測定データを標準となる内部情報として用いてもよい。比較部410では、この情報記憶部106の情報に対し、誤差の許容範囲を設定する。比較部410が、サンプル109のコーティング膜厚の監視を行う場合、対象となる患部に所望量の薬効成分が到達する範囲で、コーティング膜厚の許容誤差範囲を設定する。尚、本実施例では、この許容誤差範囲を比較部410で設定しているが、設定する場所はここに限らない。例えば、情報記憶部106において、サンプル109の情報と共に、この許容誤差範囲を提供する形態でも構わない。   For example, when a sugar-coated tablet is assumed as the sample 109, the information storage unit 106 stores information on the thickness of the sugar-coated tablet and information on the interface between the coating film and the tablet (thickness, etc.). This information is acquired from the manufacturing conditions of the sample 109. Alternatively, a sample 109 serving as a reference may be selected, and measurement data using a terahertz wave for the sample 109 may be used as standard internal information. The comparison unit 410 sets an allowable error range for the information stored in the information storage unit 106. When the comparison unit 410 monitors the coating film thickness of the sample 109, an allowable error range of the coating film thickness is set in a range in which a desired amount of the medicinal component reaches the target affected part. In this embodiment, the allowable error range is set by the comparison unit 410, but the setting place is not limited to this. For example, the information storage unit 106 may provide the allowable error range together with the information of the sample 109.

また、本実施例では、比較する情報は、必ずしもテラヘルツ波の応答波形である必要はない。例えば、所定の測定領域のテラヘルツ波の強度だけを比較対照とすることもでき、測定箇所の強度が設定した許容誤差範囲に収まっているかを監視する形態も可能である。より具体的には、図2における各パルスの頂点の信号強度を測定するものである。この測定箇所の信号強度の変化より、テラヘルツ波の応答波形の時間的な位置を推定するものである。このように測定箇所の強度のみ、測定及び検査対象とする形態は、これまで述べた実施例にも適用できる。   In the present embodiment, the information to be compared does not necessarily need to be a response waveform of a terahertz wave. For example, it is possible to use only the intensity of the terahertz wave in a predetermined measurement region as a comparison reference, and it is possible to monitor whether the intensity of the measurement location is within the set allowable error range. More specifically, the signal intensity at the apex of each pulse in FIG. 2 is measured. The temporal position of the response waveform of the terahertz wave is estimated from the change in signal intensity at the measurement location. As described above, the embodiment in which only the intensity of the measurement location is measured and inspected can be applied to the embodiments described above.

図4のように、本実施例では、サンプル109は複数あり、各サンプルは搬送部108によって次々と搬送される。比較部410では、これらのサンプル109に対し、処理部107から得られるサンプル109の測定データと、情報記憶部106の標準となる情報を比較し、測定データが、許容誤差範囲に収まっているか監視する。そして、比較部410は、この許容誤差範囲からはずれる特性を示したサンプル109を不良品として判断する。機器制御部411は、比較部410の比較結果を受けて、装置の制御を行う部分である。例えば、搬送部108によって搬送されるサンプル109のスクリーニングを行う場合、不良品と判断されたサンプル109を排除する動作を行うように制御する。排除するサンプル109は、不良品と判断されたサンプル109だけでもよいし、不良品と判断された近傍のサンプル109群であってもよい。また、機器制御部411は、比較部410の結果を受けて、サンプル109の作製工程の作製条件を望ましい条件にフィードバックさせる形態でもよい。例えば、サンプル109として糖衣錠を想定した場合、コーティング膜厚の膜厚の調整を行う。また、コーティング膜と錠剤の界面の物性が、薬剤と添加剤の混合比率が変化する、或いは薬剤の結晶構造が変化するなどして、許容誤差を超える場合、これらの作製条件の調整を行う。   As shown in FIG. 4, in this embodiment, there are a plurality of samples 109, and each sample is transported one after another by the transport unit 108. The comparison unit 410 compares the measurement data of the sample 109 obtained from the processing unit 107 with the standard information in the information storage unit 106 for these samples 109, and monitors whether the measurement data is within the allowable error range. To do. Then, the comparison unit 410 determines that the sample 109 that exhibits characteristics deviating from the allowable error range is a defective product. The device control unit 411 is a part that receives the comparison result of the comparison unit 410 and controls the apparatus. For example, when the sample 109 transported by the transport unit 108 is screened, control is performed so as to perform an operation of removing the sample 109 determined to be defective. The sample 109 to be excluded may be only the sample 109 determined to be a defective product, or may be a group of nearby samples 109 determined to be defective. Further, the device control unit 411 may receive the result of the comparison unit 410 and feed back the manufacturing conditions of the manufacturing process of the sample 109 to desirable conditions. For example, when a sugar-coated tablet is assumed as the sample 109, the coating film thickness is adjusted. In addition, when the physical properties of the interface between the coating film and the tablet exceed an allowable error due to a change in the mixing ratio of the drug and the additive or a change in the crystal structure of the drug, these production conditions are adjusted.

このような構成を有することで、非破壊に被測定物内部の検査を行うことができる。また、実施例1と同様に、基準となるサンプル内部の情報を参照して、測定範囲を限定して、テラヘルツ波の応答を再構成する形態であるため、高速な測定が容易となる。特に、薬剤の検査システムとして好適に用いられる。   By having such a configuration, the inside of the object to be measured can be inspected nondestructively. Further, similarly to the first embodiment, the measurement range is limited with reference to information inside the reference sample, and the response of the terahertz wave is reconfigured. Therefore, high-speed measurement is facilitated. In particular, it is suitably used as a medicine inspection system.

また、本実施例では、テラヘルツ波による検査部分は、反射型の構成であるが、これに限らない。例えば、実施例2で示した透過型の構成でもよい。この構成では、上述したようにサンプルの全体的な特性を簡易に見積もることができる。そのため、例えば、テラヘルツ波の吸収量や位相シフトより、サンプルの異物の混入やクラックの有無を調べるといった、1次スクリーニングの機能を付加することもできる。その後、マクロな構造欠陥がないことが確認されたサンプルのみ、内部の検査を行えばよいので、より効率良く検査を行うことが可能となる。   In the present embodiment, the inspection portion using the terahertz wave has a reflection type configuration, but is not limited thereto. For example, the transmissive configuration shown in the second embodiment may be used. With this configuration, as described above, the overall characteristics of the sample can be easily estimated. Therefore, for example, it is possible to add a primary screening function such as examining the presence or absence of foreign matter in the sample or the presence or absence of cracks from the amount of terahertz wave absorption or phase shift. Thereafter, only the sample confirmed to have no macro structural defect needs to be inspected inside, so that the inspection can be performed more efficiently.

(実施例4:複数の遅延光学部)
本実施例は、上述したテラヘルツ波検出装置に関する一変形例を示したものである。具体的には、テラヘルツ波を取得するための光学系に関するものである。尚、上記実施例と共通する部分の説明は省略する。
(Example 4: a plurality of delay optical units)
The present embodiment shows a modification of the above-described terahertz wave detection device. Specifically, the present invention relates to an optical system for acquiring a terahertz wave. In addition, description of the part which is common in the said Example is abbreviate | omitted.

図5は、これまで説明してきた装置に関し、遅延光学部104の別の形態を示した図である。図5のように、本実施例の遅延光学部104は、複数の遅延光学部504a、504bから構成される。そして、各遅延光学部は、遅延時間調整部105によって選択された、測定位置に、それぞれ調整されている。   FIG. 5 is a diagram showing another form of the delay optical unit 104 for the apparatus described so far. As shown in FIG. 5, the delay optical unit 104 of this embodiment includes a plurality of delay optical units 504 a and 504 b. Each delay optical unit is adjusted to the measurement position selected by the delay time adjustment unit 105.

例えば、上記実施例で述べたように、サンプル109から伝搬するテラヘルツ波が、パルス(1)及び(2)を有している場合を考える。これまでの実施例では、遅延時間調整部105によって、各パルスに対応する位置に遅延光学部104を順次移動していた。本実施例では、図5のように、反射パルス(1)に対応する位置に遅延光学部504a、及び反射パルス(2)に対応する位置に遅延光学部504bをそれぞれ割り当ててテラヘルツ波の応答を計測するものである。   For example, consider the case where the terahertz wave propagating from the sample 109 has pulses (1) and (2) as described in the above embodiment. In the embodiments so far, the delay optical unit 104 is sequentially moved to the position corresponding to each pulse by the delay time adjusting unit 105. In this embodiment, as shown in FIG. 5, the delay optical unit 504a is assigned to the position corresponding to the reflected pulse (1), and the delay optical unit 504b is assigned to the position corresponding to the reflected pulse (2), and the response of the terahertz wave is obtained. It is to be measured.

ここで、2つの遅延光学部は、定められた光学長を確保できればよく、前記2つの遅延光学部の位置関係に関しては、特に限定されるものではない。   Here, the two delay optical units need only have a predetermined optical length, and the positional relationship between the two delay optical units is not particularly limited.

尚、本実施例では、サンプル109から伝搬するテラヘルツ波の各反射パルスに、それぞれ遅延光学部を対応させていたが、この形態に限らない。例えば、テラヘルツ波のパルスを、複数のパルス群として設定し、各反射パルス群に対して、遅延光学部を割り当てる形態でもよい。この場合、遅延時間調整部105は、各反射パルス群に対し、観測位置を設定し、割り当てられた遅延光学部を順次移動する動作を行う。   In this embodiment, the delay optical unit is associated with each reflected pulse of the terahertz wave propagating from the sample 109. However, the present invention is not limited to this configuration. For example, terahertz wave pulses may be set as a plurality of pulse groups, and a delay optical unit may be assigned to each reflected pulse group. In this case, the delay time adjustment unit 105 performs an operation of setting an observation position for each reflected pulse group and sequentially moving the assigned delay optical unit.

このように、複数の遅延光学部を用い、並列して動作させることによって、テラヘルツ波の応答を測定する時間を短縮することができる。そのため、本発明の装置を、より高速に動作することが可能となる。また、図10のように、各遅延光学部に対し、複数の検出部を割り当てる構成も可能である。この場合、単一の検出部で処理する形態に比べ、各反射パルスを測定するための待機時間が軽減するため、装置の高速化が容易となる。   Thus, by using a plurality of delay optical units and operating them in parallel, the time for measuring the response of the terahertz wave can be shortened. Therefore, the apparatus of the present invention can be operated at higher speed. Further, as shown in FIG. 10, a configuration in which a plurality of detection units are assigned to each delay optical unit is also possible. In this case, since the waiting time for measuring each reflected pulse is reduced as compared with the case where processing is performed by a single detection unit, it is easy to increase the speed of the apparatus.

(実施例5:複数の検出部)
本実施例は、上述したテラヘルツ波検出装置に関する一変形例を示す。具体的には、検出部103の配置に関するものである。尚、上記実施例と共通する部分の説明は省略する。
(Example 5: Multiple detection units)
The present embodiment shows a modification regarding the above-described terahertz wave detection device. Specifically, it relates to the arrangement of the detection unit 103. In addition, description of the part which is common in the said Example is abbreviate | omitted.

図9は、これまで説明してきた装置に関し、検出部103の別の形態を示した図である。図9のように、本実施例の検出部103が複数であることを特徴とする。   FIG. 9 is a diagram showing another form of the detection unit 103 for the apparatus described so far. As shown in FIG. 9, the present embodiment is characterized in that a plurality of detection units 103 are provided.

例えば、サンプル109内部の状態によって、サンプル109を伝搬するテラヘルツ波の各パルスの伝搬方向が異なる場合を想定する。具体的には、テラヘルツ波のパルス(1)と(2)の伝搬方向が異なる場合を想定する。サンプル109の複数の屈折率界面が、テラヘルツ波の入射方向に対して異なる角度を有する場合、テラヘルツ波のパルス(1)と(2)の伝搬方向が異なる。検出部103にとって、最も感度よくテラヘルツ波を取得できる配置は、テラヘルツ波の伝搬経路中に検出部103を配置する構成である。ここで、感度のよい配置とは、検出部103が検出するテラヘルツ波の強度が最も強くなる配置のことをいう。伝搬方向が異なるパルスが存在すると、例えば、パルス(1)に対しては感度がよいが、パルス(2)に対しては検出部103に到達するテラヘルツ波の強度が小さくなり、検出感度が低下するという現象が生じることがある。そのため、各パルスにとって、最も感度よくテラヘルツ波を取得できる位置に、複数の検出部903a、903bを配置する。本実施例では、パルス(1)に検出部903aを割り当て、パルス(2)に検出部903bを割り当てる。そして、遅延光学部104によって選択された観測位置に対応して、光路切替部914によって、プローブ光(1)と(2)を検出部903aと903bにそれぞれ割り当てるものである。そして、各パルスにとって、最も感度のよい配置で、測定及び検査を行うものである。   For example, it is assumed that the propagation direction of each pulse of the terahertz wave propagating through the sample 109 differs depending on the state inside the sample 109. Specifically, it is assumed that the propagation directions of the terahertz wave pulses (1) and (2) are different. When the plurality of refractive index interfaces of the sample 109 have different angles with respect to the incident direction of the terahertz wave, the propagation directions of the terahertz wave pulses (1) and (2) are different. For the detection unit 103, an arrangement that can acquire the terahertz wave with the highest sensitivity is a configuration in which the detection unit 103 is arranged in the propagation path of the terahertz wave. Here, the arrangement with good sensitivity means an arrangement in which the intensity of the terahertz wave detected by the detection unit 103 is the strongest. If there are pulses with different propagation directions, for example, the sensitivity to the pulse (1) is good, but the intensity of the terahertz wave that reaches the detection unit 103 is small for the pulse (2), and the detection sensitivity is lowered. May occur. Therefore, for each pulse, a plurality of detection units 903a and 903b are arranged at positions where the terahertz wave can be acquired with the highest sensitivity. In this embodiment, the detector 903a is assigned to the pulse (1), and the detector 903b is assigned to the pulse (2). Then, corresponding to the observation position selected by the delay optical unit 104, the probe light (1) and (2) are allocated to the detection units 903a and 903b by the optical path switching unit 914, respectively. For each pulse, measurement and inspection are performed with the most sensitive arrangement.

尚、実施例4でも述べたが、本実施例では、サンプル109から伝搬するテラヘルツ波の各パルスに、それぞれ検出部を対応させていたが、この形態に限らない。例えば、テラヘルツ波のパルスについて、伝搬方向がほぼ同じパルスを、一つのパルス群として設定してもよい。この時、各検出部は、各パルス群に割り当てられる。   As described in the fourth embodiment, the detection unit is associated with each pulse of the terahertz wave propagating from the sample 109 in the present embodiment, but the present invention is not limited to this configuration. For example, for a terahertz wave pulse, pulses having substantially the same propagation direction may be set as one pulse group. At this time, each detection unit is assigned to each pulse group.

このような構成をとることで、各パルスの伝搬方向に対し、検出部を最適化できるので、検出感度の向上が期待できる。また、図10のように、光路切替部914の替わりに、実施例4で述べた複数の遅延光学部を使用する形態でもよい。この時、各遅延光学部は、伝搬方向がほぼ同じパルスが割り当てられている。この場合、単一の遅延光学部104で処理する形態に比べ、各パルスを測定するための待機時間が軽減するため、装置の高速化が容易となる。   By adopting such a configuration, the detection unit can be optimized with respect to the propagation direction of each pulse, so that an improvement in detection sensitivity can be expected. Further, as shown in FIG. 10, instead of the optical path switching unit 914, a plurality of delay optical units described in the fourth embodiment may be used. At this time, each delay optical unit is assigned a pulse having substantially the same propagation direction. In this case, since the standby time for measuring each pulse is reduced as compared with the case where processing is performed by the single delay optical unit 104, it is easy to increase the speed of the apparatus.

(実施例6:測定回数をカウントして積算処理)
本実施例は、上述したテラヘルツ波検出装置に関する一変形例を示す。具体的には、テラヘルツ波の取得方法に関するものである。尚、上記実施例と共通する部分の説明は省略する。
(Example 6: Counting the number of measurements and integration processing)
The present embodiment shows a modification regarding the above-described terahertz wave detection device. Specifically, the present invention relates to a method for acquiring a terahertz wave. In addition, description of the part which is common in the said Example is abbreviate | omitted.

図6のように、本実施例の装置は、テラヘルツ波の応答を測定した回数を記録するカウンタ部612をさらに有している構成である。本実施例では、カウンタ部612は、測定する回数を設定し、この測定回数に至るまで測定したサンプル109の数をカウントする。これまで述べた構成では、搬送部108を搬送されるサンプル109について、一つのサンプル109に対し1回の測定を行っている。仮に、搬送部108で搬送される複数のサンプル109が、同じものである場合、各サンプル109から得られる測定結果は、ほぼ同じものである。本実施例では、処理部107は、これらの複数の測定結果に対し、カウンタ部612に記録する測定回数分だけ積算処理を行い、平均的な測定結果を取得する。つまり、ここでは、サンプル109個々の測定結果ではなく、複数のサンプル109群の平均的な測定結果を取得している。測定形態は、隣り合うサンプル109を連続的に測定する形態でもよいし、ある個数間隔毎に離散的に測定する形態でもよい。   As shown in FIG. 6, the apparatus according to the present embodiment is configured to further include a counter unit 612 that records the number of times the terahertz wave response is measured. In the present embodiment, the counter unit 612 sets the number of times of measurement, and counts the number of samples 109 measured until the number of times of measurement is reached. In the configuration described so far, one measurement is performed for one sample 109 with respect to the sample 109 transported by the transport unit 108. If a plurality of samples 109 transported by the transport unit 108 are the same, the measurement results obtained from each sample 109 are substantially the same. In the present embodiment, the processing unit 107 performs an integration process on the plurality of measurement results as many times as the number of measurements recorded in the counter unit 612, and acquires an average measurement result. That is, here, not the measurement results of the individual samples 109 but the average measurement results of the plurality of sample 109 groups are acquired. The measurement form may be a form in which adjacent samples 109 are continuously measured, or a form in which measurements are made discretely at certain number intervals.

尚、図6では、処理部107は、測定するサンプル109の個数によって積算処理を行っているが、この形態に限らない。例えば、図7のように、測定時間を区切るカウンタ部712によって、定められた測定時間内に検出部103で測定されたデータを積算する形態でもよい。   In FIG. 6, the processing unit 107 performs integration processing according to the number of samples 109 to be measured, but is not limited to this form. For example, as shown in FIG. 7, the counter unit 712 that divides the measurement time may integrate data measured by the detection unit 103 within a predetermined measurement time.

また、これまでの述べた実施例では、個々のサンプル109に対し、テラヘルツ波を順次照射する形態を示してきたが、この限りではない。例えば、図8のように、テラヘルツ波の照射領域を広げ、複数のサンプル109に対し、一括して照射する形態でもよい。   In the embodiments described so far, the mode in which the individual samples 109 are sequentially irradiated with the terahertz waves has been shown, but this is not restrictive. For example, as shown in FIG. 8, the irradiation region of the terahertz wave may be expanded and the plurality of samples 109 may be irradiated in a lump.

このように、複数の被測定物の応答を積算する構成を有することで、測定系や測定環境に依存するノイズの影響を軽減でき、信号の検出精度の向上が期待できる。   Thus, by having the structure which integrate | accumulates the response of a several to-be-measured object, the influence of the noise depending on a measurement system or measurement environment can be reduced, and the improvement of the detection accuracy of a signal can be anticipated.

(実施例7:ファイバレーザ)
本実施例は、本発明のテラヘルツ波検出装置に関する一形態を示したものである。具体的には、レーザ部101の変形例に関するものである。尚、上記実施例と共通する部分の説明は省略する。
(Example 7: Fiber laser)
The present embodiment shows an embodiment relating to the terahertz wave detection device of the present invention. Specifically, the present invention relates to a modification of the laser unit 101. The description of the parts common to the above embodiment is omitted.

これまでの実施例では、レーザ部101としてチタンサファイアレーザを用いていたが、本実施例ではファイバレーザを用いる。   In the embodiments so far, a titanium sapphire laser is used as the laser unit 101, but in this embodiment, a fiber laser is used.

ファイバレーザは、ほぼ光ファイバによって構成される、小型で安定な超短パルスレーザ源である。ファイバレーザの構成例を図11に示す。図11のように、ファイバレーザは、以下の構成要素を含み実現される。
フェムト秒ファイバレーザ1101
1/2波長板1102及び1106
増幅部1103
アイソレータ1104
分散補償部1105
偏光ビームスプリッタ1107
高効率波長変換素子であるPPLN(Periodically Poled Lit
hium Niobate)1108
グリーンカットフィルタ1109
ダイクロイックミラー1110
フェムト秒ファイバレーザ1101は、レーザの発振媒質に光ファイバーを使用したものである。中心波長1558nm、平均強度5mW、パルス幅300fsec、繰り返し周波数48MHzである。このようなファイバ型のフェムト秒ファイバレーザ1101は、固体レーザに比べ、小型で安定である。1/2波長板1102及び1106は、偏光を調節するために用いる。増幅部1103は、フェムト秒ファイバレーザ1101の光パルスの強度を増幅する部分である。増幅部1103において強度が増幅された光パルスは、分散補償部1105において短パルス化される。PPLN1108は、短パルス化された光パルスに関し、2次高調波成分である780nmの成分を発生させる部分である。その後、グリーンカットフィルタ1109及びダイクロイックミラー1110を用いて、基準波成分1550nmとともに、高調波成分780nmを所望の分岐比において出力する。この高調波成分は、LT−GaAsの吸収波長に相当し、本実施例では、光伝導素子の励起光として使用する。尚、光伝導素子に用いる半導体薄膜としてInGaAsを用いる場合、キャリヤを励起する励起光として基準波成分を用いることもできる。この場合、高調波を生成、取り出す光学系は省略することも可能である。
A fiber laser is a small and stable ultrashort pulse laser source composed almost of an optical fiber. A configuration example of the fiber laser is shown in FIG. As shown in FIG. 11, the fiber laser is implemented by including the following components.
Femtosecond fiber laser 1101
Half-wave plates 1102 and 1106
Amplifier 1103
Isolator 1104
Dispersion compensation unit 1105
Polarizing beam splitter 1107
PPLN (Periodically Polled Lit), a highly efficient wavelength conversion element
high Niobate) 1108
Green cut filter 1109
Dichroic mirror 1110
The femtosecond fiber laser 1101 uses an optical fiber as a laser oscillation medium. The center wavelength is 1558 nm, the average intensity is 5 mW, the pulse width is 300 fsec, and the repetition frequency is 48 MHz. Such a fiber type femtosecond fiber laser 1101 is smaller and more stable than a solid-state laser. The half-wave plates 1102 and 1106 are used to adjust the polarization. The amplification unit 1103 is a part that amplifies the intensity of the optical pulse of the femtosecond fiber laser 1101. The optical pulse whose intensity has been amplified by the amplifier 1103 is shortened by the dispersion compensator 1105. The PPLN 1108 is a part that generates a 780 nm component, which is a second harmonic component, for an optical pulse that has been shortened. Thereafter, the green cut filter 1109 and the dichroic mirror 1110 are used to output the harmonic component 780 nm together with the reference wave component 1550 nm at a desired branching ratio. This harmonic component corresponds to the absorption wavelength of LT-GaAs, and is used as excitation light for the photoconductive element in this embodiment. When InGaAs is used as a semiconductor thin film used for the photoconductive element, a reference wave component can be used as excitation light for exciting carriers. In this case, an optical system that generates and extracts harmonics can be omitted.

以下に、増幅部1103及び分散補償部1105に関するより詳細な説明をする。   Hereinafter, a more detailed description of the amplification unit 1103 and the dispersion compensation unit 1105 will be given.

図12に、増幅部1103の一構成例を示す。図12のように、増幅部1103は、以下の構成要素により実現される。
3つのレーザダイオード(図中LDと記載)
シングルモードファイバ1201
WDM(Wavelength Division Multiplexing:波長分割多重方式)カプラ1202及び1205
偏波コントローラ1203
Er(エルビウム)添加ファイバ1204
偏光ビームコンバイナ1206
シングルモードファイバ1201は、波長1.56μmに対し、2次群速度分散−21.4ps2/km、モードフィールド径9.3μm、非線形係数1.89W−1km−1であり、ファイバの長さは4.5mである。Er添加ファイバ1204は、波長1.56μmに対し、2次群速度分散6.44ps2/km、モードフィールド径8.0μm、非線形係数2.55W−1km−1であり、ファイバの長さは6.0mである。3つのLDは、波長1480nm、強度400mWとする。図12のように、LDの一つを前方励起用、二つを後方励起用に用いる。
FIG. 12 shows a configuration example of the amplifying unit 1103. As shown in FIG. 12, the amplification unit 1103 is realized by the following components.
Three laser diodes (denoted LD in the figure)
Single mode fiber 1201
WDM (Wavelength Division Multiplexing) couplers 1202 and 1205
Polarization controller 1203
Er (erbium) doped fiber 1204
Polarized beam combiner 1206
The single mode fiber 1201 has a second-order group velocity dispersion of −21.4 ps 2 / km, a mode field diameter of 9.3 μm, a nonlinear coefficient of 1.89 W−1 km−1, and a fiber length of 4 for a wavelength of 1.56 μm. .5m. The Er-doped fiber 1204 has a second-order group velocity dispersion of 6.44 ps2 / km, a mode field diameter of 8.0 μm, and a nonlinear coefficient of 2.55 W-1 km−1 with respect to a wavelength of 1.56 μm. 0 m. The three LDs have a wavelength of 1480 nm and an intensity of 400 mW. As shown in FIG. 12, one of the LDs is used for forward excitation and two are used for backward excitation.

フェムト秒ファイバレーザ1101から入射した光パルスのパルス幅は、シングルモードファイバ1201内で、群速度分散の影響により、伸張される。これにより、光パルスのピーク強度が一時的に抑える。その結果、光パルスが、Er添加ファイバ1204中を伝搬する際の過剰な非線形効果を抑制することができるため、効率的なエネルギー増幅が可能になる。この構成によれば、光パルスの平均強度は、約20dBを見込むことができる。   The pulse width of the optical pulse incident from the femtosecond fiber laser 1101 is expanded in the single mode fiber 1201 due to the influence of group velocity dispersion. Thereby, the peak intensity of the light pulse is temporarily suppressed. As a result, an excessive nonlinear effect when an optical pulse propagates through the Er-doped fiber 1204 can be suppressed, so that efficient energy amplification is possible. According to this configuration, the average intensity of the light pulse can be expected to be about 20 dB.

図13に、分散補償部1105の一構成例を示す。分散補償部1105は、増幅部1103で生じた分散特性とは、逆の分散特性を有している。増幅部1103から出力される光パルスは、Er添加ファイバ1204中で生じる自己位相変調の影響で帯域が大きく広がる傾向がある。そこで、分散補償部1105では、各波長における分散を補償することにより、フェムト秒ファイバレーザ1101のパルス幅よりも短いパルスを取得する。図13のように、本実施例では、分散保証部1105として、分散補償用ファイバ1301を用いる。具体的には、分散補償用ファイバ1301として、大口径フォトニッククリスタルファイバを用いる。本実施例で用いる分散補償用ファイバ1301は、波長1.56μmに対し、2次群速度分散−30.3ps2/km、モードフィールド径26μm、非線形係数0.182W−1km−1であり、ファイバの長さは0.42mである。この構成によれば、得られる光パルスのパルス幅は約55fsec、平均強度は約280mWを見込むことができる。   FIG. 13 shows a configuration example of the dispersion compensation unit 1105. The dispersion compensation unit 1105 has a dispersion characteristic opposite to the dispersion characteristic generated in the amplification unit 1103. The optical pulse output from the amplifying unit 1103 tends to have a wide band due to the influence of self-phase modulation generated in the Er-doped fiber 1204. Therefore, the dispersion compensation unit 1105 acquires a pulse shorter than the pulse width of the femtosecond fiber laser 1101 by compensating for dispersion at each wavelength. As shown in FIG. 13, in this embodiment, a dispersion compensating fiber 1301 is used as the dispersion guarantee unit 1105. Specifically, a large-diameter photonic crystal fiber is used as the dispersion compensation fiber 1301. The dispersion compensating fiber 1301 used in this example has a second-order group velocity dispersion of −30.3 ps 2 / km, a mode field diameter of 26 μm, and a nonlinear coefficient of 0.182 W−1 km−1 for a wavelength of 1.56 μm. The length is 0.42 m. According to this configuration, it is possible to expect a pulse width of the obtained optical pulse of about 55 fsec and an average intensity of about 280 mW.

上述したように、光伝導素子の半導体薄膜としてLT−GaAsを用いる場合、PPLN1108によって第2高調波を生成し、励起光とする。PPLN1108では、この高調波成分(780nm)に加え、基準波成分(1550nm)が出力されるため、ダイクロイックミラー1110を用いて分離する。また、PPLN1108では、第2高調波に加え、第3高調波である緑色光もわずかに生成さえるため、グリーンカットフィルタ1109によって除去する構成とする。このような構成によれば、780nm帯の光パルスのパルス幅は約58fsec、平均強度は約60mWを見込むことができる。また、1550nm帯の光パルスのパルス幅は約64fsec、平均強度は約170mWを見込むことができる。   As described above, when LT-GaAs is used as the semiconductor thin film of the photoconductive element, the second harmonic is generated by the PPLN 1108 and used as excitation light. In PPLN 1108, since a reference wave component (1550 nm) is output in addition to the harmonic component (780 nm), separation is performed using dichroic mirror 1110. Further, the PPLN 1108 is configured to be removed by the green cut filter 1109 because the green light that is the third harmonic is slightly generated in addition to the second harmonic. According to such a configuration, it is possible to expect a pulse width of an optical pulse in the 780 nm band of about 58 fsec and an average intensity of about 60 mW. Further, the pulse width of the optical pulse in the 1550 nm band can be expected to be about 64 fsec, and the average intensity can be expected to be about 170 mW.

場合によっては、図14に示すような、高非線形ファイバを用いたパルス圧縮を行うことも可能である。図14(a)は、1550nm帯の光パルスを圧縮する構成図を示している。また、図14(b)は、780nm帯の光パルスを圧縮する構成図を示している。尚、これらの構成はあくまで一形態であり、パルス圧縮を行う手法はこれに限定されない。   In some cases, it is possible to perform pulse compression using a highly nonlinear fiber as shown in FIG. FIG. 14A shows a configuration diagram for compressing an optical pulse in the 1550 nm band. FIG. 14B shows a configuration diagram for compressing a light pulse in the 780 nm band. In addition, these structures are only one form, and the method of performing pulse compression is not limited to this.

図14(a)では、1550nm帯のパルス圧縮を行うために、シングルモードファイバ1401及び高非線形ファイバ1402を用いる。シングルモードファイバ1401は、波長1.56μmに対し、2次群速度分散−21.4ps2/km、非線形係数1.89W−1km−1であり、ファイバの長さは0.115mである。高非線形ファイバ1402は、波長1.56μmに対し、2次群速度分散−14.6ps2/km、非線形係数4.53W−1km−1であり、ファイバの長さは0.04mである。また、ファイバから出力された光パルスは、レンズ中での分散によるパルス広がりを避けるために法物面鏡を用いてコリメートする。このような構成によれば、得られる光パルスのパルス幅は約22fsec、平均強度は約120mWを見込むことができる。   In FIG. 14A, a single mode fiber 1401 and a highly nonlinear fiber 1402 are used to perform pulse compression in the 1550 nm band. The single mode fiber 1401 has a second-order group velocity dispersion of −21.4 ps 2 / km, a nonlinear coefficient of 1.89 W−1 km−1, and a fiber length of 0.115 m for a wavelength of 1.56 μm. The highly nonlinear fiber 1402 has a second-order group velocity dispersion of −14.6 ps 2 / km, a nonlinear coefficient of 4.53 W−1 km−1, and a fiber length of 0.04 m for a wavelength of 1.56 μm. In addition, the optical pulse output from the fiber is collimated using a normal mirror to avoid pulse spread due to dispersion in the lens. According to such a configuration, it is possible to expect a pulse width of the obtained optical pulse of about 22 fsec and an average intensity of about 120 mW.

図14(b)では、780nm帯のパルス圧縮を行うために、高非線形ファイバ1402とチャープミラー1403を用いる。チャープミラー1403は負分散のチャープミラーであり、ミラーを1回反射する毎に、およそ−35fs2の分散が加えられる。光パルスを、チャープミラー1403間に複数回反射させることで、パルス圧縮を行う。ここでは、高非線形ファイバ1402を1m用いる。このような構成によれば、得られる光パルスのパルス幅は約37fsec、平均強度は約30mWを見込むことができる。本実施例では、この光パルスを光伝導素子の励起光として使用する。尚、ファイバレーザの具体的な構成や各パラメータは、これに限るものではなく、種々の目的に則して、適宜選択される。   In FIG. 14B, a highly nonlinear fiber 1402 and a chirped mirror 1403 are used to perform pulse compression in the 780 nm band. The chirp mirror 1403 is a negative dispersion chirp mirror, and a dispersion of approximately −35 fs 2 is added each time the mirror is reflected once. The pulse compression is performed by reflecting the light pulse between the chirp mirror 1403 a plurality of times. Here, 1 m of highly nonlinear fiber 1402 is used. According to such a configuration, the pulse width of the obtained optical pulse can be expected to be about 37 fsec, and the average intensity can be expected to be about 30 mW. In this embodiment, this light pulse is used as excitation light for the photoconductive element. The specific configuration and parameters of the fiber laser are not limited to this, and are appropriately selected according to various purposes.

また、本実施例では、発生部102として光伝導素子を用いている。上述したように、電極を有しない半導体基板や有機結晶を用いることで、電極構造によるテラヘルツ波の帯域の制限を抑制でき、より広帯域(狭パルス幅)の応答波形が期待できる。具体的には、発生部102として、DAST結晶(4−dimethylamino−N−methyl−4−stilbazolium Tosylate)と、検出部103としてLT−GaAsによる光伝導素子を用いる。この時、ファイバレーザからプローブ光として1550nm帯の光、及びプローブ光として780nmの光を照射することで、半値幅200fs程度(帯域〜7.5THz程度)のテラヘルツ波を発生できる。   In this embodiment, a photoconductive element is used as the generation unit 102. As described above, by using a semiconductor substrate or an organic crystal having no electrode, it is possible to suppress the limitation of the band of the terahertz wave due to the electrode structure, and a wider response waveform (narrow pulse width) can be expected. Specifically, a DAST crystal (4-dimethylamino-N-methyl-4-stilbazolium Tosylate) is used as the generation unit 102, and a photoconductive element using LT-GaAs is used as the detection unit 103. At this time, by irradiating the fiber laser with 1550 nm band light as the probe light and 780 nm light as the probe light, a terahertz wave with a half width of about 200 fs (band to about 7.5 THz) can be generated.

このように、レーザ部101として、ファイバレーザを用いることで、装置の安定化、小型化、低価格が期待できる。   As described above, by using a fiber laser as the laser unit 101, stabilization, downsizing, and low cost of the apparatus can be expected.

実施例1における装置の概略構成図。1 is a schematic configuration diagram of an apparatus according to Embodiment 1. FIG. 錠剤を例とした内部情報を取得する動作を説明する図。The figure explaining the operation | movement which acquires the internal information which made the tablet an example. 実施例2における装置の概略構成図。FIG. 3 is a schematic configuration diagram of an apparatus according to a second embodiment. 実施例3における装置の概略構成図。FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an apparatus according to a third embodiment. 本発明における装置の遅延光学部の一形態例。An example of the delay optical part of the apparatus in the present invention. 実施例6における装置の一部の概略構成図。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a part of an apparatus according to a sixth embodiment. 実施例6における装置の一部の概略構成図。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a part of an apparatus according to a sixth embodiment. テラヘルツ波の照射形態例を説明する図。The figure explaining the example of the irradiation form of a terahertz wave. 実施例5における装置の一部の概略構成図。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a part of an apparatus according to a fifth embodiment. 実施例5における装置の一部の概略構成図。FIG. 10 is a schematic configuration diagram of a part of an apparatus according to a fifth embodiment. ファイバレーザの構成を説明する図。The figure explaining the structure of a fiber laser. ファイバレーザの増幅部を説明する図。The figure explaining the amplification part of a fiber laser. ファイバレーザの分散補償部を説明する図。The figure explaining the dispersion compensation part of a fiber laser. パルス圧縮を行う構成を説明する図。The figure explaining the structure which performs pulse compression. 実施例1の装置の動作を説明する図。FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the apparatus according to the first embodiment. 実施例2における透過パルス波の伝搬経路の一例を示した図。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a propagation path of a transmitted pulse wave in the second embodiment. 本実施形態に係る装置を説明するための模式図。The schematic diagram for demonstrating the apparatus which concerns on this embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

101 レーザ部
102 発生部
103 903a 903b 1003a 1003b 検出部
104 504a 504b 遅延光学部
105 遅延時間調整部
106 情報記憶部
107 処理部
108 搬送部
109 サンプル
201 粉体
202 コーティング膜
410 比較部
411 機器制御部
612 712 カウンタ部
813 照射領域
1101 フェムト秒ファイバレーザ
1102 1106 1/2波長板
1103 増幅部
1104 アイソレータ
1105 分散補償部
1107 偏光ビームスプリッタ
1108 PPLN
1109 グリーンカットフィルタ
1110 ダイクロイックミラー
1201 シングルモードファイバ
1202 1205 WDMカップラ
1203 偏光コントローラ
1204 Er添加ファイバ
1206 偏光ビームコンバイナ
1301 分散補償用ファイバ
1401 シングルモードファイバ
1402 高非線形ファイバ
1403 チャープミラー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Laser part 102 Generation | occurrence | production part 103 903a 903b 1003a 1003b Detection part 104 504a 504b Delay optical part 105 Delay time adjustment part 106 Information storage part 107 Processing part 108 Transport part 109 Sample 201 Powder 202 Coating film 410 Comparison part 411 Equipment control part 612 712 Counter unit 813 Irradiation region 1101 Femtosecond fiber laser 1102 1106 Half wave plate 1103 Amplifying unit 1104 Isolator 1105 Dispersion compensation unit 1107 Polarizing beam splitter 1108 PPLN
1109 Green Cut Filter 1110 Dichroic Mirror 1201 Single Mode Fiber 1202 1205 WDM Coupler 1203 Polarization Controller 1204 Er-Doped Fiber 1206 Polarization Beam Combiner 1301 Dispersion Compensation Fiber 1401 Single Mode Fiber 1402 Highly Nonlinear Fiber 1403 Chirped Mirror

Claims (12)

サンプルを透過あるいは反射したテラヘルツ波に関する情報を取得するための装置であって、
テラヘルツ波を発生させるための発生部と、
前記発生部が発生させたテラヘルツ波がサンプルを透過あるいは反射したテラヘルツ波を検出するための検出部と、
前記検出部が検出するタイミングを変化させるための遅延部と、
サンプルに関する情報を予め記憶する記憶部と、
前記遅延部を用いて得る、前記透過あるいは反射したテラヘルツ波の時間波形を取得するための波形取得部と、を有し、
前記記憶部が予め記憶しているサンプルに関する情報に基づいて設定される前記時間波形に関する領域で、前記検出部が前記テラヘルツ波を検出するように、前記遅延部を制御し、
前記領域における前記透過あるいは反射したテラヘルツ波の時間波形を取得することを特徴とする装置。
An apparatus for acquiring information about a terahertz wave transmitted or reflected from a sample,
A generator for generating terahertz waves;
A detection unit for detecting a terahertz wave in which the terahertz wave generated by the generation unit is transmitted or reflected by the sample;
A delay unit for changing the timing detected by the detection unit;
A storage unit for storing information about the sample in advance;
A waveform acquisition unit for acquiring a time waveform of the transmitted or reflected terahertz wave obtained using the delay unit;
The delay unit is controlled so that the detection unit detects the terahertz wave in a region related to the time waveform set based on information about the sample stored in advance in the storage unit,
An apparatus for acquiring a time waveform of the transmitted or reflected terahertz wave in the region.
前記記憶部が予め記憶しているサンプルに関する情報は、予め前記波形取得部が取得したサンプルを透過あるいは反射したテラヘルツ波の時間波形であることを特徴とする請求項1に記載の装置。   The apparatus according to claim 1, wherein the information related to the sample stored in advance in the storage unit is a time waveform of a terahertz wave transmitted or reflected from the sample acquired in advance by the waveform acquisition unit. 前記領域は、前記時間波形が有するパルスであることを特徴とする請求項1あるいは2に記載の装置。   The apparatus according to claim 1, wherein the region is a pulse included in the time waveform. 前記波形取得部は、前記検出部が検出したテラヘルツ波を、前記遅延部が変化させる前記タイミングに基づいてサンプリングすることにより、前記透過あるいは反射したテラヘルツ波の時間波形を取得することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の装置。   The waveform acquisition unit acquires a time waveform of the transmitted or reflected terahertz wave by sampling the terahertz wave detected by the detection unit based on the timing changed by the delay unit. The apparatus according to any one of claims 1 to 3. 前記遅延部は、前記テラヘルツ波を発生させるタイミングあるいは検出するタイミングの少なくとも一方を変化させることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の装置。   5. The apparatus according to claim 1, wherein the delay unit changes at least one of a timing for generating the terahertz wave and a timing for detecting the terahertz wave. 6. 前記領域における前記透過あるいは反射したテラヘルツ波の時間波形から、サンプルに関する情報を取得することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の装置。   6. The apparatus according to claim 1, wherein information related to a sample is acquired from a time waveform of the transmitted or reflected terahertz wave in the region. 前記領域における前記透過あるいは反射したテラヘルツ波の時間波形と、前記記憶部が予め記憶している情報とを比較し、サンプルの状態を導出することを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の装置。   6. The sample state is derived by comparing a time waveform of the transmitted or reflected terahertz wave in the region with information stored in the storage unit in advance. The device according to item. サンプルを測定した回数を計数し、前記測定した前記検出部が検出したテラヘルツ波を積算し、前記積算した値と前記回数とを用いて前記テラヘルツ波の平均的な強度を求めることを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の装置。   Counting the number of times the sample has been measured, integrating the measured terahertz waves detected by the detection unit, and using the integrated value and the number of times to obtain an average intensity of the terahertz waves The device according to any one of claims 1 to 7. パルスレーザを発生するためのファイバレーザを有し、
前記発生部が、前記パルスレーザを照射することによりテラヘルツ波を発生するための光伝導素子で、
前記検出部が、前記パルスレーザを照射することによりテラヘルツ波を検出するための光伝導素子であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の装置。
Having a fiber laser for generating a pulsed laser;
The generator is a photoconductive element for generating a terahertz wave by irradiating the pulse laser,
The apparatus according to claim 1, wherein the detection unit is a photoconductive element for detecting a terahertz wave by irradiating the pulse laser.
サンプルを透過或いは反射したテラヘルツ波に関する情報を取得するための方法であって、
テラヘルツ波を発生し、
前記テラヘルツ波がサンプルを透過あるいは反射したテラヘルツ波を検出し、
前記検出するタイミングを変化させることにより、前記透過あるいは反射したテラヘルツ波の時間波形を取得し、
予め取得したサンプルを透過あるいは反射したテラヘルツ波の時間波形に基づいて設定される前記時間波形に関する領域で、前記透過あるいは反射したテラヘルツ波を検出するように、前記タイミングを変化し、
前記領域における前記透過あるいは反射したテラヘルツ波の時間波形を取得することを特徴とする方法。
A method for obtaining information about a terahertz wave transmitted or reflected from a sample,
Generate terahertz waves,
Detecting the terahertz wave transmitted or reflected by the terahertz wave,
By changing the timing to detect, to acquire the time waveform of the transmitted or reflected terahertz wave,
In the region related to the time waveform set based on the time waveform of the terahertz wave that has been transmitted or reflected from the sample acquired in advance, the timing is changed so as to detect the transmitted or reflected terahertz wave,
A method of obtaining a time waveform of the transmitted or reflected terahertz wave in the region.
前記領域で検出したテラヘルツ波が有するパルスと、予め取得したサンプルを透過あるいは反射したテラヘルツ波の時間波形が有するパルスとを比較し、サンプルの状態を導出することを特徴とする請求項10に記載の方法。   11. The state of the sample is derived by comparing the pulse of the terahertz wave detected in the region with the pulse of the time waveform of the terahertz wave that has been transmitted or reflected through the sample acquired in advance. the method of. 前記反射したテラヘルツ波が、コーティング膜で被膜されたサンプルの屈折率界面で反射したパルスであることを特徴とする請求項10あるいは11に記載の方法。   The method according to claim 10 or 11, wherein the reflected terahertz wave is a pulse reflected at a refractive index interface of a sample coated with a coating film.
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