JP2009117492A - テラヘルツ波の発生方法及び発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 装置の小型化及び低コスト化を実現し、汎用性に優れたテラヘルツ波の発生方法及び発生装置を提供する。
【解決手段】 テラヘルツ波発生装置１０を、金属製の円筒体からなる容器１と、容器１内部の長さ方向中央部に設けられ、複数の貫通孔２Ａを有する金属製の円板（吐出圧力及び吐出温度の調節手段）２と、を備えた構成とする。そして、送風ブロア２０から容器１の内部に送り込まれた空気を、所定の吐出圧力（例えば、３０Ｋｐａ以上１５０Ｋｐａ以下）及び吐出温度（４０℃以上２５０℃以下）に調節しつつ、円板２の貫通孔２Ａを通過させることで、テラヘルツ波を発生させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、遠赤外線及びサブミリ波の領域の電磁波（以下、「テラヘルツ波」と称す。）の発生方法及び発生装置に関するものである。

近年、光波と電波との中間領域にあるテラヘルツ波は、通信分野、安全・防犯分野、バイオ・医薬分野、農業分野、工業分野、環境分野、及び宇宙分野といった幅広い範囲での利用が期待されている。

このテラヘルツ波の発生方法及び発生装置としては、光波放射技術や電波放射技術の延長線上での技術開発が進んでおり、以下に示す特許文献１や特許文献２に記載の技術が公知となっている。

特許文献１では、パラメトリック効果によってテラヘルツ波の発生が可能な非線形光学結晶内にポンプ光を入射し、ノンコリニア位相整合条件を満たす方向にアイドラー光とテラヘルツ波を発生させるテラヘルツ波発生方法であって、結晶内での吸収を大幅に低減することで、界面から外部への取出し効率を高めることができ、且つ、ガウス光学系の適用が容易な回転対称に近いテラヘルツ波の出力分布を得るための技術が提案されている。

特許文献２では、ＧａＰバルク結晶に入射する２つの近赤外線を平行からわずかにずらして位相整合条件を満たすように差周波混合し、結晶中に存在するフォノン−ポラリトンを励起することにより、広帯域において周波数可変な周波数純度に優れているテラヘルツ波を高輝度に得るための技術が提案されている。
特開２００６−１６３０２６号公報 特開２００７−１３３３３９号公報

しかしながら、上述した特許文献１及び特許文献２に記載のテラヘルツ波の発生方法及び発生装置においては、発生装置自体が大型で且つ高価であるため、装置の小型化や低コスト化を実現し、汎用性を向上させるという点で更なる改善の余地があった。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、装置の小型化及び低コスト化を実現し、汎用性に優れたテラヘルツ波の発生方法及び発生装置を提供することを課題としている。

このような課題を解決するために、本発明者らは、自ら発明した暖房装置（特願２００６−２９８３１５号公報参照）を用いて空気を圧縮することで発生させた熱風について、サーモグラフィ等により鋭意研究を重ねた結果、この熱風の発生条件を適宜変更することでテラヘルツ波が発生することを見出し、本発明をなすに至った。

すなわち、本発明は、空気の吐出圧力及び吐出温度を調節することにより、テラヘルツ波を発生させることを特徴とするテラヘルツ波の発生方法を提供する。
本発明に係るテラヘルツ波の発生方法によれば、光放射技術や電波放射技術を用いずに、空気の吐出圧力及び吐出温度を調節することでテラヘルツ波を発生させるようにしたため、小型装置を用いて、低コストで効率よくテラヘルツ波を発生させることができる。

ここで、本発明に係るテラヘルツ波の発生方法において、テラヘルツ波を効率よく発生させるためには、前記吐出圧力を、３０Ｋｐａ以上１５０Ｋｐａ以下の範囲に調節するとともに、前記吐出温度を、４０℃以上２５０℃以下の範囲に調節することが好ましい。

本発明はまた、容器内に封入された空気の吐出圧力及び吐出温度を調節する調節手段を備えたことを特徴とするテラヘルツ波の発生装置を提供する。

本発明に係るテラヘルツ波の発生装置によれば、光波放射技術や電波放射技術を用いずに、容器内に封入された空気の吐出圧力及び吐出温度を調節することでテラヘルツ波を発生させることができるため、装置の小型化及び低コスト化を実現でき、優れた汎用性が得られる。

ここで、本発明に係るテラヘルツ波の発生装置において、前記調節手段は、複数の貫通孔を有する平板を、その貫通方向が前記空気の流出方向と同一になるように前記容器の内部及び外部の少なくとも一部に設けることで構成されたものとしてもよい。
この構成によれば、装置の小型化及び低コスト化を実現しつつ、効率よくテラヘルツ波を発生させることができる。

この時、前記平板を前記容器の内部に設けて、前記容器の内部に前記平板で仕切られた二つの空間を形成するとともに、前記二つの空間を連結させる配管を前記容器の外部に設け、前記配管の一部に、前記空気の吐出圧力及び吐出温度を調節する補助調節手段を備えた構成としてもよい。
この構成によれば、空気の吐出圧力及び吐出温度をより効率よく微調節することが可能となるため、より効率よくテラヘルツ波を発生させることができる。

さらに、本発明に係るテラヘルツ波の発生装置においては、前記容器の内部又は外部に、防音手段を備えた構成としてもよい。
この構成によれば、空気の送風により発生する運転音を吸収することが可能となるため、優れた汎用性が得られる。

本発明に係るテラヘルツ波の発生方法によれば、小型装置を用いて、低コストで効率よくテラヘルツ波を発生させることができる。

また、本発明に係るテラヘルツ波の発生装置によれば、装置の小型化及び低コスト化を実現でき、優れた汎用性が得られる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係るテラヘルツ波発生装置の一例を示し、（ａ）は一部断面概略図、（ｂ）は図１（ａ）の円板を示す平面図である。

このテラヘルツ波発生装置１０は、図１（ａ）に示すように、公知の送風ブロア２０から空気を取り込み、この空気の吐出圧力及び吐出温度を調節することで、テラヘルツ波を発生させるように構成されている。
すなわち、テラヘルツ波発生装置１０は、金属製の円筒体からなる容器１と、容器１の内部であって、長さ方向中央部に設けられた金属製の円板（吐出圧力及び吐出温度の調節手段）２と、容器１の外部に設けられ、円板２により容器１の内部に形成された二つの空間１１，１２を連結させる配管３と、を備えている。

容器１をなす円筒体は、その長さ方向一端部に送風ブロア２０から空気が送り込まれる入口１Ａが設けられ、その長さ方向他端部に容器１の外部にテラヘルツ波を放出する出口１Ｂが設けられている。そして、入口１Ａと送風ブロア２０との間は配管３０で接続されているとともに、出口１Ｂには、容器１の外部にテラヘルツ波を放出させるための配管４０が接続されている。

ここで、各配管３０，４０には、それぞれ調節バルブ３０Ａ，４０Ａが設けられており、空気の流入量やテラヘルツ波の放出量が調節できるように構成されている。
また、容器１の内部には、金属製の線状部材が巻きつけられてなるサイレンサー（防音手段）４が充填されている。
さらに、容器１の長さ方向両端部には、容器１の外径よりも大きな円筒状で且つ金属製のフランジ部１３が一体成形により設けられている。

円板２は、図１（ｃ）に示すように、その厚さ方向に貫通する複数の貫通孔２Ａを有し、その貫通孔２Ａの貫通方向と空気の流出方向とが同一となるように、容器１内部の長さ方向中央部に立てて配置されている。なお、円板２に形成する貫通孔２Ａの個数や孔径は、容器１の寸法や、空気の吐出圧力及び吐出温度の調節範囲に応じて、適宜変更可能である。
そして、この円板２の貫通孔２Ａを通過する空気の吐出圧力及び吐出温度を調節することで、テラヘルツ波を発生させるように構成されている。

配管３の一部には、容器１の内部に形成された二つの空間１１，１２に封入された空気の温度や圧力を調節し、円板２の貫通孔２Ａを通過する空気の吐出圧力及び吐出温度を微調節するための調節バルブ（補助調節手段）３Ａを備えている。

次に、このテラヘルツ波発生装置１０を用いて、テラヘルツ波を発生させる方法について説明する。
まず、送風ブロア２０から、配管３０及び入口１Ａを経て、テラヘルツ波発生装置１０をなす容器１の内部に送り込む。

次に、容器１の内部に封入された空気を、所定の吐出圧力（例えば、３０Ｋｐａ以上１５０Ｋｐａ以下）及び吐出温度（４０℃以上２５０℃以下）に調節しつつ、円板２の貫通孔２Ａを通過させることで、テラヘルツ波を発生させる。つまり、円板２の貫通孔２Ａを通過した後の空気が封入される空間１２には、テラヘルツ波が存在する。

そして、容器１の出口１Ｂから配管４０を経て、適宜テラヘルツ波を放出させる。なお、得られたテラヘルツ波は、例えば、金属、水、合成樹脂等の種々の物質に放射することで、これらの物質にテラヘルツ波を転写して利用することができる。

すなわち、本実施形態のテラヘルツ波発生方法によれば、光波放射技術や電波放射技術を用いずに、空気の吐出圧力及び吐出温度を調節することでテラヘルツ波を発生させることができるため、小型装置を用いて、低コストで効率よくテラヘルツ波を発生させることができる。

また、本実施形態のテラヘルツ波発生装置１０によれば、装置の小型化及び低コスト化を実現でき、優れた汎用性が得られる。
さらに、本実施形態のテラヘルツ波発生装置１０によれば、空気の吐出圧力及び吐出温度の調節手段として、複数の貫通孔２Ａを有する円板２を用いたことにより、装置の小型化及び低コスト化を実現しつつ、効率よくテラヘルツ波を発生させることができる。

さらに、本実施形態のテラヘルツ波発生装置１０によれば、円板２を容器１の内部に設けて、容器１の内部に円板２で仕切られた二つの空間を形成するとともに、二つの空間を連結させる配管３を容器１の外部に設け、この配管３の一部に、空気の吐出圧力及び吐出温度を調節する調節バルブ３Ａを設けたことにより、空気の吐出圧力及び吐出温度をより効率よく微調節することが可能となるため、より効率よくテラヘルツ波を発生させることができる。

さらに、本実施形態のテラヘルツ波発生装置１０によれば、容器１の内部に金属製の線状部材からなるサイレンサー４を充填させたことにより、空気の送風による運転音を吸収できるため、より優れた汎用性が得られる。

なお、本実施形態においては、空気の吐出圧力及び吐出温度を調節するための調節手段として、複数の貫通孔２Ａを有する円板２を容器１の長さ方向中央部に設けた場合について説明したが、円板２の設置場所はこれに限らず、適宜変更可能である。例えば、円板２を、容器１の入口１Ａ近傍に設けてもよいし、容器１の出口１Ｂ近傍に設けてもよいし、或いは、容器１の外部に設けてもよい。

また、本実施形態においては、防音手段として、金属製の線状部材からなるサイレンサー４を容器１の内部に充填した場合について説明したが、防音手段はこれに限らず、適宜変更可能である。例えば、容器１の内部又は外部に、公知の発砲スチロール材等の吸音素材からなる防音壁を形成してもよい。

本発明に係るテラヘルツ波発生装置の一例であり、（ａ）は一部断面概略図、（ｂ）は図１（ａ）の円板を示す平面図である。

符号の説明

１ 容器
２ 円板（空気の吐出圧力及び吐出温度の調節手段）
３ 配管
３Ａ 調節バルブ（補助調節手段）
４ サイレンサー（防音手段）
１０ テラヘルツ波発生装置
２０ 送風ブロア
３０，４０ 配管

Claims (6)

1. 空気の吐出圧力及び吐出温度を調節することにより、テラヘルツ波を発生させることを特徴とするテラヘルツ波の発生方法。
2. 前記吐出圧力は、３０Ｋｐａ以上１５０Ｋｐａ以下の範囲に調節するとともに、
   前記吐出温度は、４０℃以上２５０℃以下の範囲に調節することを特徴とする請求項１に記載のテラヘルツ波の発生方法。
3. 容器内に封入させた空気の吐出圧力及び吐出温度を調節する調節手段を備えたことを特徴とするテラヘルツ波の発生装置。
4. 前記調節手段は、複数の貫通孔を有する平板を、その貫通方向が前記空気の流出方向と同一になるように前記容器の内部及び外部の少なくとも一部に設けることで構成されていることを特徴とする請求項３に記載のテラヘルツ波の発生装置。
5. 前記平板を前記容器の内部に設けて、前記容器の内部に前記平板で仕切られた二つの空間を形成するとともに、
   前記二つの空間を連結させる配管を前記容器の外部に設け、前記配管の一部に、前記空気の吐出圧力及び吐出温度を調節する補助調節手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載のテラヘルツ波の発生装置。
6. 前記容器の内部又は外部に、防音手段を備えたことを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載のテラヘルツ波の発生装置。

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