JP2012149930A - Analyzer and analysis method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、テラヘルツ波を使用する分析装置および分析方法に関するものである。 The present invention relates to an analysis apparatus and an analysis method that use terahertz waves.
近年、フェムト秒パルスレーザを利用した、テラヘルツ波時間領域分光法（terahertz time-domain spectroscopy, ＴＨｚ−ＴＤＳ）が確立されたことで、テラヘルツ波の分光測定が簡易に、かつ高いＳ／Ｎで行えるようになった。テラヘルツ波は、波長が数百μｍ程度（１ＴＨｚの場合、波長３００μｍ）の赤外光であり、その周波数帯に半導体材料や巨大生体高分子、超伝導材料などに特異な吸収スペクトルを有することから、これらのセンシングへの応用が期待されている。 In recent years, terahertz time-domain spectroscopy (THz-TDS) using a femtosecond pulse laser has been established, so that terahertz wave spectroscopic measurement can be easily performed with high S / N. It became so. Terahertz waves are infrared light having a wavelength of about several hundreds of micrometers (in the case of 1 THz, the wavelength is 300 μm), and have a specific absorption spectrum in the frequency band of semiconductor materials, giant biopolymers, superconducting materials, and the like. These are expected to be applied to sensing.
このＴＨｚ−ＴＤＳでは、フェムト秒レーザパルスをポンプ光とプローブ光とに分岐し、ポンプ光を非線形光学結晶などのテラヘルツ波発生素子に照射することでパルス状のテラヘルツ波を発生させる。発生したテラヘルツ波は、試料に照射され、試料を透過または試料で反射されたテラヘルツ波は電気光学結晶などのテラヘルツ波センサに導光される。 In this THz-TDS, a femtosecond laser pulse is branched into pump light and probe light, and a pulsed terahertz wave is generated by irradiating a terahertz wave generating element such as a nonlinear optical crystal with the pump light. The generated terahertz wave is irradiated onto the sample, and the terahertz wave transmitted through the sample or reflected by the sample is guided to a terahertz wave sensor such as an electro-optic crystal.
テラヘルツ波が電気光学結晶に入射すると、ポッケルス効果によって結晶内に複屈折が誘起される。これと同時に、プローブ光が電気光学結晶を透過すると、テラヘルツ波電場で誘起された複屈折によってプローブ光の偏光状態が変化する。この偏光の変化を検出することでテラヘルツ波電場を検出し、試料の情報を得ることができる。 When the terahertz wave is incident on the electro-optic crystal, birefringence is induced in the crystal by the Pockels effect. At the same time, when the probe light passes through the electro-optic crystal, the polarization state of the probe light changes due to birefringence induced by the terahertz wave electric field. By detecting this change in polarization, a terahertz wave electric field can be detected, and sample information can be obtained.
ここで、テラヘルツ波電場のパルス幅は、一般に数ピコ秒程度であり、プローブ光は１００フェムト秒程度である。そのため、テラヘルツ波パルスの結晶内でプローブ光と時間的に重なっている時間領域のみが検出されることになる。したがって、テラヘルツ波パルスの全ての時間領域を検出するためには、電気光学結晶に入射するテラヘルツ波パルスとプローブ光との相対的時間差を変化させる必要がある。その方法として、例えば遅延光路にプローブ光を通し、それを走査するという方法が知られている。これによりテラヘルツ波電場の時間波形を取得すれば、その時間波形をフーリエ変換することにより、位相や振幅の周波数情報、すなわち分光情報を得ることができる。 Here, the pulse width of the terahertz wave electric field is generally about several picoseconds, and the probe light is about 100 femtoseconds. For this reason, only the time region overlapping with the probe light in time within the crystal of the terahertz wave pulse is detected. Therefore, in order to detect the entire time region of the terahertz wave pulse, it is necessary to change the relative time difference between the terahertz wave pulse incident on the electro-optic crystal and the probe light. As such a method, for example, a method of passing probe light through a delay optical path and scanning it is known. Thus, if a time waveform of a terahertz wave electric field is acquired, frequency information of phase and amplitude, that is, spectral information can be obtained by Fourier transforming the time waveform.
しかし、上記の遅延光路を使用する方法は、走査に時間を要することになる。その解決策として、例えば、プローブ光とテラヘルツ波とを非同軸に電気光学結晶に入射させる方法や、テラヘルツ波もしくはプローブ光のパルス面を傾斜させて両者を同軸に電気光学結晶に入射させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。 However, the method using the delay optical path requires time for scanning. As a solution, for example, a method in which the probe light and the terahertz wave are incident on the electro-optic crystal non-coaxially, or a method in which the pulse surface of the terahertz wave or the probe light is inclined and the both are incident on the electro-optic crystal coaxially. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
前者の方法では、ビーム径が拡大されたプローブ光とテラヘルツ波とを非同軸に電気光学結晶に入射させ、プローブ光とテラヘルツ波との時間的重なり位置が、プローブ光の空間位置によって異なるようにしている。すなわち、テラヘルツ波の時間情報を、プローブ光の空間情報に変換している。そして、このプローブ光を１次元光検出器で検出することにより、テラヘルツ波電場の時間波形をワンショットで検出するようにしている。 In the former method, probe light with an enlarged beam diameter and terahertz wave are incident on the electro-optic crystal non-coaxially so that the temporal overlap position of the probe light and terahertz wave differs depending on the spatial position of the probe light. ing. That is, the time information of the terahertz wave is converted into the spatial information of the probe light. Then, by detecting this probe light with a one-dimensional photodetector, the time waveform of the terahertz wave electric field is detected in one shot.
また、後者の方法では、テラヘルツ波もしくはプローブ光で、そのパルス面を傾斜させるようにしている。すなわち、ビーム内で空間的に遅延を持たせるようにしている。これにより、上記の前者の方法の場合と同様に、プローブ光とテラヘルツ波との時間的重なり位置がプローブ光の空間位置によって異なるようにして、ワンショットでテラヘルツ波電場波形を検出可能としている。このような方法を採用することにより、走査機構を必要とせず、短時間でテラヘルツ波電場の時間波形を検出することが可能となる。 In the latter method, the pulse surface is tilted with terahertz waves or probe light. That is, a spatial delay is provided in the beam. Thus, as in the case of the former method, the temporal overlap position of the probe light and the terahertz wave is made different depending on the spatial position of the probe light, and the terahertz wave electric field waveform can be detected in one shot. By adopting such a method, it is possible to detect the time waveform of the terahertz electric field in a short time without requiring a scanning mechanism.
しかし、上記のようなワンショットのテラヘルツ波検出方法は、試料を透過または試料で反射されたテラヘルツ波を検出するため、試料がテラヘルツ波の波長と同程度もしくはそれよりも小さい場合、その検出が困難である。例えば、アミノ酸結晶であるチロシン結晶は、大きさが数百μｍ程度であり、テラヘルツ波の波長と同程度、もしくはそれより小さい場合もある。 However, since the one-shot terahertz wave detection method as described above detects a terahertz wave that is transmitted through or reflected by the sample, if the sample is the same as or smaller than the wavelength of the terahertz wave, the detection is performed. Have difficulty. For example, a tyrosine crystal, which is an amino acid crystal, has a size of about several hundred μm, and may be the same as or smaller than the wavelength of a terahertz wave.
一方、テラヘルツ波を用いて微小な試料を測定する方法として、試料をパウダー状に粉砕してテフロン(登録商標)またはポリエチレンのパウダーと混合してペレット状に加工し、その加工物にテラヘルツ波を照射して測定する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。この測定法によれば、チロシン結晶のような微小な試料においてもテラヘルツ波を試料に透過もしくは反射させて測定を行うことが可能となる。 On the other hand, as a method of measuring a minute sample using terahertz waves, the sample is pulverized into powder, mixed with Teflon (registered trademark) or polyethylene powder, processed into pellets, and terahertz waves are applied to the processed product. A method of measuring by irradiation is known (for example, see Patent Document 2). According to this measurement method, even a minute sample such as a tyrosine crystal can be measured by transmitting or reflecting the terahertz wave to the sample.
しかしながら、特許文献２に開示のペレットを作製する方法では、微小な結晶を単結晶で測定して、その偏光特性を調べるなどの場合は、測定が困難となる。また、開発段階の微小な半導体材料や超伝導材料などを測定する場合は、材料の個数を多く準備できず、ペレットの作製自体が難しくなって、ペレットを使用した測定方法を採用できないことも想定される。 However, in the method for producing a pellet disclosed in Patent Document 2, it is difficult to measure a minute crystal by measuring it with a single crystal and examining its polarization characteristics. Also, when measuring small semiconductor materials and superconducting materials at the development stage, it is assumed that the number of materials cannot be prepared in large numbers, making it difficult to produce pellets, and it is not possible to adopt a measurement method using pellets. Is done.
したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、テラヘルツ波の波長以下の微小な試料でも、ペレットを使用することなくテラヘルツ波を用いて短時間で分光情報を得ることが可能な分析装置および分析方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention made in view of such circumstances is an analyzer capable of obtaining spectroscopic information in a short time using a terahertz wave without using a pellet even for a minute sample having a wavelength of terahertz wave or less. And providing an analytical method.
上記目的を達成する本発明に係る分析装置の発明は、
パルス状のテラヘルツ波からなる第１の電磁波を試料に照射する第１の照射系と、
前記第１の電磁波の照射により前記試料から放射される第２の電磁波を伝播する電気光学結晶と、
該電気光学結晶における前記第２の電磁波の伝播領域に、該伝播領域における前記第２の電磁波の伝播タイミングに合わせて、前記第１の電磁波よりも波長が短いパルス状の第３の電磁波を照射する第２の照射系と、
前記電気光学結晶と相互作用した前記伝播領域における前記第３の電磁波の偏光状態を検出する検出部と、
該検出部の出力に基づいて前記試料の分光情報を取得する処理部と、
を備えることを特徴とするものである。
The invention of the analyzer according to the present invention for achieving the above object is as follows:
A first irradiation system for irradiating the sample with a first electromagnetic wave composed of a pulsed terahertz wave;
An electro-optic crystal that propagates a second electromagnetic wave emitted from the sample by irradiation of the first electromagnetic wave;
Irradiating the propagation region of the second electromagnetic wave in the electro-optic crystal with a pulsed third electromagnetic wave having a wavelength shorter than that of the first electromagnetic wave in accordance with the propagation timing of the second electromagnetic wave in the propagation region. A second irradiation system to
A detection unit for detecting a polarization state of the third electromagnetic wave in the propagation region interacting with the electro-optic crystal;
A processing unit for obtaining spectral information of the sample based on an output of the detection unit;
It is characterized by providing.
前記電気光学結晶は、前記第２の電磁波として、前記第１の電磁波の照射により前記試料から自由誘導減衰によって再放射される電磁波を伝播する、
ことを特徴とするものである。
The electro-optic crystal propagates, as the second electromagnetic wave, an electromagnetic wave re-radiated from the sample by free induction attenuation upon irradiation with the first electromagnetic wave.
It is characterized by this.
前記検出部は固体撮像カメラを備え、該固体撮像カメラにより前記第３の電磁波の偏光状態を前記伝播領域の２次元画像として検出する、
ことを特徴するものである。
The detection unit includes a solid-state imaging camera, and detects the polarization state of the third electromagnetic wave as a two-dimensional image of the propagation region by the solid-state imaging camera.
It is characterized by that.
前記処理部は、前記試料の分光情報として、前記検出部の出力を前記電気光学結晶の屈折率に基づいて時間領域情報に変換した後、該時間領域情報をフーリエ変換して周波数情報を取得する、
ことを特徴するものである。
The processing unit converts the output of the detection unit into time domain information based on the refractive index of the electro-optic crystal as spectral information of the sample, and then obtains frequency information by Fourier transforming the time domain information. ,
It is characterized by that.
前記電気光学結晶は、前記第３の電磁波の振動面において複屈折が生じるように配置されている、
ことを特徴するものである。
The electro-optic crystal is disposed so that birefringence occurs in the vibration surface of the third electromagnetic wave.
It is characterized by that.
前記電気光学結晶は、前記第２の電磁波が前記第１の電磁波の振動面と直交する面内で振動することにより、前記第３の電磁波の振動面において複屈折が生じるように配置されている、
ことを特徴するものである。
The electro-optic crystal is arranged such that birefringence is generated on the vibration surface of the third electromagnetic wave when the second electromagnetic wave vibrates in a plane orthogonal to the vibration surface of the first electromagnetic wave. ,
It is characterized by that.
さらに、上記目的を達成する本発明に係る分析方法の発明は、
パルス状のテラヘルツ波からなる第１の電磁波を試料に照射して、該試料から放射される第２の電磁波を電気光学結晶に伝播させるステップと、
該電気光学結晶における前記第２の電磁波の伝播領域に、該伝播領域における前記第２の電磁波の伝播タイミングに合わせて、前記第１の電磁波よりも波長が短いパルス状の第３の電磁波を照射するステップと、
前記電気光学結晶と相互作用した前記伝播領域における前記第３の電磁波の偏光状態を検出して、該偏光状態に基づいて前記試料の分光情報を取得するステップと、
を含むことを特徴とするものである。
Furthermore, the invention of the analysis method according to the present invention that achieves the above object is as follows:
Irradiating the sample with a first electromagnetic wave composed of a pulsed terahertz wave and propagating the second electromagnetic wave radiated from the sample to the electro-optic crystal;
Irradiating the propagation region of the second electromagnetic wave in the electro-optic crystal with a pulsed third electromagnetic wave having a wavelength shorter than that of the first electromagnetic wave in accordance with the propagation timing of the second electromagnetic wave in the propagation region. And steps to
Detecting a polarization state of the third electromagnetic wave in the propagation region interacting with the electro-optic crystal, and obtaining spectral information of the sample based on the polarization state;
It is characterized by including.
本発明によれば、テラヘルツ波の波長以下の微小な試料でも、ペレットを使用することなくテラヘルツ波を用いて短時間で分光情報を得ることができる。 According to the present invention, spectral information can be obtained in a short time using a terahertz wave without using a pellet, even for a very small sample having a wavelength of terahertz wave or less.
以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る分析装置の全体の概略構成図である。この分析装置は、近赤外のフェムト秒レーザパルス（第３の電磁波）を射出するレーザ光源１１と、該レーザ光源１１からのフェムト秒レーザパルスを２つの光束に分岐するビームスプリッタ１２と、該ビームスプリッタ１２で分離された一方のフェムト秒レーザパルスをポンプ光としてテラヘルツ波（第１の電磁波）を発生するテラヘルツ波発生部１３と、電気光学結晶１４とを備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the entire analyzer according to the first embodiment of the present invention. The analyzer includes a laser light source 11 that emits a near-infrared femtosecond laser pulse (third electromagnetic wave), a beam splitter 12 that branches the femtosecond laser pulse from the laser light source 11 into two light beams, A terahertz wave generation unit 13 that generates a terahertz wave (first electromagnetic wave) using one femtosecond laser pulse separated by the beam splitter 12 as pump light, and an electro-optic crystal 14 are provided.
さらに、分析装置は、テラヘルツ波発生部１３で発生したテラヘルツ波を試料１５に照射する第１の照射系２１と、ビームスプリッタ１２で分離された他方のフェムト秒レーザパルスをプローブ光として電気光学結晶１４に照射する第２の照射系２２と、電気光学結晶１４におけるフェムト秒レーザパルスの偏光状態を検出する検出部２３と、検出部２３の出力に基づいて試料１５の分光情報を取得する処理部２４と、全体の動作を制御する制御部２５とを備える。試料１５は、電気光学結晶１４上に載置される。 Further, the analyzer uses the first irradiation system 21 that irradiates the sample 15 with the terahertz wave generated by the terahertz wave generation unit 13 and the other femtosecond laser pulse separated by the beam splitter 12 as an electro-optic crystal. 14, a second irradiation system 22 that irradiates 14, a detection unit 23 that detects the polarization state of the femtosecond laser pulse in the electro-optic crystal 14, and a processing unit that acquires spectral information of the sample 15 based on the output of the detection unit 23. 24 and a control unit 25 for controlling the overall operation. The sample 15 is placed on the electro-optic crystal 14.
テラヘルツ波発生部１３は、反射ミラー３１，３２，３３と、集光レンズ３４と、テラヘルツ波発生素子３５とを備える。そして、テラヘルツ波発生部１３は、ビームスプリッタ１２で分岐されたフェムト秒レーザパルスを、反射ミラー３１，３２，３３で順次反射させて、集光レンズ３４によりテラヘルツ波発生素子３５に集光し、これによりテラヘルツ波発生素子３５からテラヘルツ波パルスを放射させる。テラヘルツ波発生素子３５は、公知の非線形光学結晶や光伝導アンテナ等から構成される。なお、図１では、３枚の反射ミラー３１，３２，３３を用いているが、光学素子のレイアウトによっては、省略あるいは適宜の枚数とすることができる。 The terahertz wave generation unit 13 includes reflection mirrors 31, 32, 33, a condenser lens 34, and a terahertz wave generation element 35. Then, the terahertz wave generation unit 13 sequentially reflects the femtosecond laser pulses branched by the beam splitter 12 by the reflection mirrors 31, 32, and 33, and condenses the terahertz wave generation element 35 by the condenser lens 34. Thereby, a terahertz wave pulse is emitted from the terahertz wave generating element 35. The terahertz wave generating element 35 is configured by a known nonlinear optical crystal, a photoconductive antenna, or the like. In FIG. 1, three reflection mirrors 31, 32, and 33 are used. However, depending on the layout of the optical element, the number may be omitted or may be an appropriate number.
第１の照射系２１は、照射レンズ系４１およびダイクロイックミラー４２を備え、テラヘルツ波発生素子３５から放射されるテラヘルツ波を、照射レンズ系４１によりダイクロイックミラー４２を透過させて試料１５に照射する。 The first irradiation system 21 includes an irradiation lens system 41 and a dichroic mirror 42, and irradiates the sample 15 with the terahertz wave emitted from the terahertz wave generating element 35 through the dichroic mirror 42 through the irradiation lens system 41.
第２の照射系２２は、１／２波長板５１と、光路長調整光学系５２と、反射ミラー５３と、ビームエキスパンダ５４とを備える。光路長調整光学系５２は、光路を平行に折り返す２つの反射ミラーを有し、制御部２５による制御のもとに両矢印方向に移動可能に構成される。そして、第２の照射系２２は、ビームスプリッタ１２で分岐されたフェムト秒レーザパルスを、１／２波長板５１、光路長調整光学系５２および反射ミラー５３を経てビームエキスパンダ５４によりビーム径を拡大し、その後、ダイクロイックミラー４２で反射させて、試料１５の極近傍の電気光学結晶１４の領域に照射する。 The second irradiation system 22 includes a half-wave plate 51, an optical path length adjustment optical system 52, a reflection mirror 53, and a beam expander 54. The optical path length adjusting optical system 52 includes two reflecting mirrors that fold back the optical path in parallel, and is configured to be movable in the direction of the double arrow under the control of the control unit 25. Then, the second irradiation system 22 converts the beam diameter of the femtosecond laser pulse branched by the beam splitter 12 by the beam expander 54 through the half-wave plate 51, the optical path length adjusting optical system 52, and the reflection mirror 53. Then, the light is reflected by the dichroic mirror 42 and irradiated onto the region of the electro-optic crystal 14 in the vicinity of the sample 15.
なお、図１では、ダイクロイックミラー４２が、第１の照射系２１のテラヘルツ波パルスは透過させ、第２の照射系２２のフェムト秒レーザパルスは反射させるように構成されているが、光学系のレイアウトによっては、反射と透過とが逆であってもよい。また、反射ミラー５３は、光学素子のレイアウトに応じて、省略あるいは適宜の枚数とすることできる。 In FIG. 1, the dichroic mirror 42 is configured to transmit the terahertz wave pulse of the first irradiation system 21 and reflect the femtosecond laser pulse of the second irradiation system 22. Depending on the layout, reflection and transmission may be reversed. Further, the number of reflection mirrors 53 can be omitted or an appropriate number depending on the layout of the optical element.
検出部２３は、反射ミラー６１、結像レンズ系６２、１／４波長板６３、偏光子６４および固体撮像カメラ６５を備える。そして、検出部２３は、電気光学結晶１４と相互作用して電気光学結晶１４を透過したフェムト秒レーザパルスを、反射ミラー６１、結像レンズ系６２、１／４波長板６３および偏光子６４を経て固体撮像カメラ６５に入射させる。これにより、電気光学結晶１４内の面の２次元画像を撮像して、電気光学結晶１４によるフェムト秒レーザパルスの偏光状態を検出する。なお、固体撮像カメラ６５は、制御部２５によって撮影動作が制御される。 The detection unit 23 includes a reflection mirror 61, an imaging lens system 62, a ¼ wavelength plate 63, a polarizer 64, and a solid-state imaging camera 65. Then, the detection unit 23 causes the femtosecond laser pulse that has interacted with the electro-optic crystal 14 and transmitted through the electro-optic crystal 14 to pass through the reflection mirror 61, the imaging lens system 62, the quarter-wave plate 63, and the polarizer 64. Then, the light enters the solid-state imaging camera 65. As a result, a two-dimensional image of the surface in the electro-optic crystal 14 is taken, and the polarization state of the femtosecond laser pulse by the electro-optic crystal 14 is detected. Note that the imaging operation of the solid-state imaging camera 65 is controlled by the control unit 25.
処理部２４は、固体撮像カメラ６５からの画像信号を入力し、その画像信号に基づく空間領域情報を電気光学結晶１４の屈折率に基づいて時間領域情報に変換した後、該時間領域情報をフーリエ変換して、試料１５の分光情報である周波数情報を取得する。 The processing unit 24 receives an image signal from the solid-state imaging camera 65, converts the spatial domain information based on the image signal into time domain information based on the refractive index of the electro-optic crystal 14, and then converts the time domain information to Fourier transform. The frequency information which is the spectral information of the sample 15 is acquired by conversion.
以下、本実施の形態に係る分析装置の動作について更に詳細に説明する。 Hereinafter, the operation of the analyzer according to the present embodiment will be described in more detail.
図２は、図１の破線部分の拡大図である。上述したように、電気光学結晶１４上に試料１５を載置して、その上方からテラヘルツ波パルス（第１の電磁波）を試料１５に照射する。また、試料１５の近傍の領域において、フェムト秒レーザパルス（第３の電磁波）を電気光学結晶１４に照射する。なお、フェムト秒レーザパルスの照射領域は、試料１５を含んでいても良い。そして、電気光学結晶１４を透過したフェムト秒レーザパルスを、反射ミラー６１、結像レンズ系６２、１／４波長板６３および偏光子６４を経て固体撮像カメラ６５に入射させる。そして、結像レンズ系６２により、図２に破線で示すように、電気光学結晶１４内の面を固体撮像カメラ６５で撮像する。 FIG. 2 is an enlarged view of a broken line portion of FIG. As described above, the sample 15 is placed on the electro-optic crystal 14 and the sample 15 is irradiated with a terahertz wave pulse (first electromagnetic wave) from above. Further, a femtosecond laser pulse (third electromagnetic wave) is applied to the electro-optic crystal 14 in a region near the sample 15. Note that the irradiation area of the femtosecond laser pulse may include the sample 15. Then, the femtosecond laser pulse transmitted through the electro-optic crystal 14 is incident on the solid-state imaging camera 65 through the reflection mirror 61, the imaging lens system 62, the quarter wavelength plate 63, and the polarizer 64. Then, as shown by a broken line in FIG. 2, the imaging lens system 62 images the surface in the electro-optic crystal 14 with the solid-state imaging camera 65.
ここで、試料１５がテラヘルツ波周波数帯に吸収ピークを有している場合、試料１５にテラヘルツ波パルスが照射されると、吸収ピークに応じた分極が誘起され、テラヘルツ波パルスが吸収を受ける。この際、試料１５内に誘起された分極が振動することで、試料１５から新たに微弱なテラヘルツ波（第２の電磁波）が再放射される。この現象は、自由誘導減衰と呼ばれる。この再放射されるテラヘルツ波の周波数は、試料１５の分極振動の周波数、つまり吸収ピークに一致する。例えば、アミノ酸のチロシン結晶は、０．９７ＴＨｚに吸収ピークを有しているので、この場合、プローブ光の照射後に自由誘導減衰によって０．９７ＴＨｚのテラヘルツ波が再放射される。 Here, when the sample 15 has an absorption peak in the terahertz wave frequency band, when the sample 15 is irradiated with the terahertz wave pulse, polarization according to the absorption peak is induced and the terahertz wave pulse is absorbed. At this time, a weak terahertz wave (second electromagnetic wave) is re-radiated from the sample 15 because the polarization induced in the sample 15 vibrates. This phenomenon is called free induction decay. The frequency of the re-radiated terahertz wave matches the frequency of polarization oscillation of the sample 15, that is, the absorption peak. For example, since an amino acid tyrosine crystal has an absorption peak at 0.97 THz, in this case, a 0.97 THz wave is re-radiated by free induction attenuation after irradiation with the probe light.
この自由誘導減衰によって再放射されるテラヘルツ波の放射方向は、試料１５内の分極振動の方向に依存し、図２に示すように、入射するテラヘルツ波（第１の電磁波）とは異なる方向にも出射される。なお、図２に示す３次元座標軸Ｘ，Ｙ，ＺにおけるＺ軸は、試料１５に対する第１の照射系２１および第２の照射系２２の光軸方向を示している。そして、再放射されたテラヘルツ波が電気光学結晶１４に入射すると、その電場による電気光学効果によって電気光学結晶１４内に複屈折が生じる。その結果、再放射されたテラヘルツ波（第２の電磁波）が電気光学結晶１４を伝播する領域を、フェムト秒レーザパルス（第３の電磁波）が透過すると、その偏光が変化する。この偏光の変化は、１／４波長板６３および偏光子６４を経て固体撮像カメラ６５により２次元画像として検出される。これにより、フェムト秒レーザパルスが電気光学結晶１４を透過した領域のテラヘルツ波電場振幅分布を画像として得ることができる。 The radiation direction of the terahertz wave re-radiated by this free induction attenuation depends on the direction of the polarization oscillation in the sample 15 and is different from the incident terahertz wave (first electromagnetic wave) as shown in FIG. Is also emitted. 2 indicates the optical axis directions of the first irradiation system 21 and the second irradiation system 22 with respect to the sample 15. The three-dimensional coordinate axes X, Y, and Z shown in FIG. When the re-radiated terahertz wave enters the electro-optic crystal 14, birefringence occurs in the electro-optic crystal 14 due to the electro-optic effect caused by the electric field. As a result, when the femtosecond laser pulse (third electromagnetic wave) passes through the region where the re-radiated terahertz wave (second electromagnetic wave) propagates through the electro-optic crystal 14, the polarization changes. This change in polarization is detected as a two-dimensional image by the solid-state imaging camera 65 via the quarter-wave plate 63 and the polarizer 64. Thereby, the terahertz electric field amplitude distribution in the region where the femtosecond laser pulse has passed through the electro-optic crystal 14 can be obtained as an image.
なお、図１に示した第２の照射系２２に配置された１／２波長板５１は、電気光学結晶１４内に生じる複屈折によってフェムト秒レーザパルスの偏光が変化するように、予めフェムト秒レーザパルスの偏光状態を設定するために使用される。また、ビームエキスパンダ５４は、フェムト秒レーザパルスの光束径を適切な大きさに調整するために使用される。 Note that the half-wave plate 51 arranged in the second irradiation system 22 shown in FIG. 1 is previously femtosecond so that the polarization of the femtosecond laser pulse changes due to the birefringence generated in the electro-optic crystal 14. Used to set the polarization state of the laser pulse. The beam expander 54 is used to adjust the beam diameter of the femtosecond laser pulse to an appropriate size.
図３は、図１に示した固体撮像カメラ６５により取得されるテラヘルツ波電場振幅分布画像を模式的に示す図である。図３に示す画像は、取得画像の領域外の左側に試料が位置して、該試料からテラヘルツ波が放射されてＸ＋方向に伝播している中の、ある時間におけるテラヘルツ波電場分布を示している。ここで、図１に示した第２の照射系２２に配置された光路長調整光学系５２によりフェムト秒レーザパルスの光路長を調整して、フェムト秒レーザパルスとテラヘルツ波（第２の電磁波）とが電気光学結晶１４に入射する際の相対的時間差を変化させると、異なる時間でのテラヘルツ波の空間分布画像を取得することができる。つまり、試料１５から再放射されるテラヘルツ波が観測されるように光路調整光学系５２を調節すれば、図３に示すような画像を得ることができる。 FIG. 3 is a diagram schematically illustrating a terahertz wave electric field amplitude distribution image acquired by the solid-state imaging camera 65 illustrated in FIG. 1. The image shown in FIG. 3 shows the terahertz wave electric field distribution at a certain time while the sample is located on the left side outside the area of the acquired image and the terahertz wave is radiated from the sample and propagates in the X + direction. Yes. Here, the optical path length of the femtosecond laser pulse is adjusted by the optical path length adjusting optical system 52 disposed in the second irradiation system 22 shown in FIG. 1, and the femtosecond laser pulse and the terahertz wave (second electromagnetic wave) are adjusted. When the relative time difference when the light enters the electro-optic crystal 14 is changed, spatial distribution images of terahertz waves at different times can be acquired. That is, if the optical path adjustment optical system 52 is adjusted so that the terahertz wave re-radiated from the sample 15 is observed, an image as shown in FIG. 3 can be obtained.
図４は、図３に示したテラヘルツ波電場振幅分布画像の破線位置におけるラインプロファイルを示すものである。横軸はＸ方向の空間座標位置を示し、縦軸は信号強度を示す。つまり、図４は、空間座標位置でのある時間におけるテラヘルツ波電場振幅の空間分布を示している。 FIG. 4 shows a line profile at a broken line position of the terahertz wave electric field amplitude distribution image shown in FIG. The horizontal axis indicates the spatial coordinate position in the X direction, and the vertical axis indicates the signal intensity. That is, FIG. 4 shows the spatial distribution of the terahertz wave electric field amplitude at a certain time at the spatial coordinate position.
したがって、処理部２４において、固体撮像カメラ６５からのテラヘルツ波電場振幅分布画像（空間座標）を、電気光学結晶１４のテラヘルツ波帯の屈折率および光速に基づいて時間領域情報に変換し、その時間領域情報をフーリエ変換すれば、図５に示すようなスペクトルを得ることができる。このスペクトルのピーク周波数は、試料１５から自由誘導減衰によって再放射されるテラヘルツ波の周波数を表している。つまり、このピーク周波数は、試料１５のテラヘルツ波吸収ピークに一致し、試料１５の分光情報を示している。 Therefore, the processing unit 24 converts the terahertz wave electric field amplitude distribution image (spatial coordinates) from the solid-state imaging camera 65 into time domain information based on the refractive index and the speed of light of the terahertz wave band of the electro-optic crystal 14, and the time If the region information is Fourier transformed, a spectrum as shown in FIG. 5 can be obtained. The peak frequency of this spectrum represents the frequency of the terahertz wave re-radiated from the sample 15 by free induction attenuation. That is, this peak frequency coincides with the terahertz wave absorption peak of the sample 15 and indicates the spectral information of the sample 15.
なお、本実施の形態においては、処理部２４によりテラヘルツ波電場をフーリエ変換してスペクトル情報を得るため、検出部２３の固体撮像カメラ６５からテラヘルツ波電場振幅強度に比例した画像信号を得るのが望ましい。そのため、図１では、偏光子６４の入射側に１／４波長板６３を配置して光ヘテロダイン検出を行うように検出部２３を構成している（T. Hattori, and M. Sakamoto, “Deformation corrected real-time terahertz imaging,” Appl. Phys. Lett. 90, 261106 (2007).参照）。しかし、検出部２３は、テラヘルツ波電場振幅強度に比例した画像信号が取得できれば、光ヘテロダイン検出以外の公知の構成とすることができる。 In the present embodiment, since the terahertz wave electric field is Fourier-transformed by the processing unit 24 to obtain spectral information, an image signal proportional to the terahertz wave electric field amplitude intensity is obtained from the solid-state imaging camera 65 of the detection unit 23. desirable. Therefore, in FIG. 1, the detection unit 23 is configured so as to perform optical heterodyne detection by arranging a quarter-wave plate 63 on the incident side of the polarizer 64 (T. Hattori, and M. Sakamoto, “Deformation”). corrected real-time terahertz imaging, "Appl. Phys. Lett. 90, 261106 (2007).). However, the detection unit 23 may have a known configuration other than optical heterodyne detection as long as an image signal proportional to the terahertz wave electric field amplitude intensity can be acquired.
また、電気光学結晶１４は、図２に示すように、Ｘ方向に振動するテラヘルツ波を入射し、Ｚ方向に振動するテラヘルツ波を検出する場合、Ｚ方向に感度を持つＺｎＴｅ結晶（１００面）やＬｉＮｂＯ３結晶（Ｚ−ｃｕｔ）などを使用することが望ましい。また、Ｘ方向もしくはＹ方向に振動するテラヘルツ波を検出する場合は、ＺｎＴｅ結晶（１１０面）やＬｉＮｂＯ３結晶（Ｘ−ｃｕｔ）などを使用することが望ましい。この場合、検出するテラヘルツ波に感度が最適となるように結晶のＸＹ面内での回転角を調整することが望ましい。 In addition, as shown in FIG. 2, when the terahertz wave oscillating in the X direction is incident and the terahertz wave oscillating in the Z direction is detected, the electro-optic crystal 14 is a ZnTe crystal (100 plane) having sensitivity in the Z direction. It is desirable to use LiNbO 3 crystal (Z-cut) or the like. In addition, when detecting a terahertz wave oscillating in the X direction or the Y direction, it is desirable to use a ZnTe crystal (110 plane), a LiNbO 3 crystal (X-cut), or the like. In this case, it is desirable to adjust the rotation angle of the crystal in the XY plane so that the sensitivity is optimal for the terahertz wave to be detected.
また、試料１５から放射されるテラヘルツ波は、伝播方向がＸＹ平面上で伝播するものだけではなく、Ｚ方向に成分を有するものもある。つまり、ＸＹ平面からＺ方向にある角度を有して出射されて検出される成分もある。そのため、ＸＹ平面のテラヘルツ波電場振幅分布画像を取得すると、ＸＹ平面からＺ方向にある角度を有して出射された成分は、ＸＹ平面への投影として検出されることになる。したがって、この場合は、光路長に誤差が生じて、フーリエ変換したスペクトルに誤差が生じることになるが、このような誤差は、電気光学結晶１４を薄くすることで無視できる程度に低減することができる。また、図２において、試料１５をＸＹ平面で回転させる、もしくは照射するテラヘルツ波の偏光を変化させれば、試料１５のテラヘルツ波に対する偏光特性を調べることもできる。 In addition, the terahertz wave radiated from the sample 15 has not only a propagation direction propagating on the XY plane but also a component having a component in the Z direction. That is, there is also a component that is emitted and detected at an angle in the Z direction from the XY plane. Therefore, when a terahertz wave electric field amplitude distribution image on the XY plane is acquired, a component emitted with an angle in the Z direction from the XY plane is detected as a projection onto the XY plane. Therefore, in this case, an error occurs in the optical path length, and an error occurs in the Fourier-transformed spectrum. Such an error can be reduced to a negligible level by making the electro-optic crystal 14 thinner. it can. In FIG. 2, if the sample 15 is rotated on the XY plane or the polarization of the terahertz wave to be irradiated is changed, the polarization characteristic of the sample 15 with respect to the terahertz wave can be examined.
図６は、図１に示した固体撮像カメラ６５により取得されたテラヘルツ波電場振幅分布画像の一例を示す写真である。この例では、中心周波数が約０．８ＴＨｚ、スペクトル幅が０．１ＴＨｚ〜２ＴＨｚでＹ方向に偏光したテラヘルツ波を試料１５に照射した。また、電気光学結晶１４は、厚さ（Ｚ方向）が２０μｍのＬｉＮｂＯ３結晶（Ｘ−ｃｕｔ）を使用し、図６のＹ方向に偏光したテラヘルツ波を検出するようにＸＹ平面での回転角が調整されている。試料１５は、２０μｍ×１５０μｍのチロシン結晶であり、中央の黒い破線で囲まれた部分に配置されている。図６の画像から、チロシン結晶から自由誘導減衰によってテラヘルツ波が放射されていることが分かる。 FIG. 6 is a photograph showing an example of a terahertz wave electric field amplitude distribution image acquired by the solid-state imaging camera 65 shown in FIG. In this example, the sample 15 was irradiated with a terahertz wave polarized in the Y direction at a center frequency of about 0.8 THz and a spectrum width of 0.1 THz to 2 THz. The electro-optic crystal 14 uses a LiNbO 3 crystal (X-cut) having a thickness (Z direction) of 20 μm, and a rotation angle on the XY plane so as to detect a terahertz wave polarized in the Y direction of FIG. Has been adjusted. Sample 15 is a tyrosine crystal having a size of 20 μm × 150 μm, and is arranged in a portion surrounded by a black broken line at the center. From the image of FIG. 6, it can be seen that terahertz waves are radiated from the tyrosine crystal by free induction decay.
ここで、処理部２４において、図６の白い破線で示した範囲でのラインプロファイルを取り、電気光学結晶１４の屈折率と光速とに基づいて空間軸を時間軸に変換すると、図７に示すような信号強度の時間波形が得られる。このラインプロファイルの時間ステップは、固体撮像カメラ６５で取得された画像の空間座標の画素ステップに依存し、画素ステップが小さいほど時間分解能が高くなり、高周波成分を検出できる。そして、図７のテラヘルツ波の時間波形をフーリエ変換すると、図８に示すようなパワースペクトルが得られる。このスペクトルからチロシン結晶の自由誘導減衰の周波数、すなわちテラヘルツ波吸収ピークである０．９７ＴＨｚでピークが得られていることが分かる。これにより、固体撮像カメラ６５で取得された一枚の画像から、テラヘルツ波波長よりも十分小さい試料１５の分光情報が得られることが分かる。 Here, when the processing unit 24 takes a line profile in the range indicated by the white broken line in FIG. 6 and converts the spatial axis to the time axis based on the refractive index and the speed of light of the electro-optic crystal 14, it is shown in FIG. A time waveform with such a signal strength is obtained. The time step of the line profile depends on the pixel step of the spatial coordinates of the image acquired by the solid-state imaging camera 65, and the smaller the pixel step, the higher the time resolution and the higher frequency component can be detected. Then, when the time waveform of the terahertz wave in FIG. 7 is Fourier transformed, a power spectrum as shown in FIG. 8 is obtained. From this spectrum, it can be seen that a peak is obtained at the frequency of free induction attenuation of the tyrosine crystal, that is, 0.97 THz which is a terahertz wave absorption peak. Thereby, it can be seen that the spectral information of the sample 15 sufficiently smaller than the terahertz wave wavelength can be obtained from one image acquired by the solid-state imaging camera 65.
このように、本実施の形態に係る分析装置は、試料１５にテラヘルツ波を照射することによって、試料１５から自由誘導減衰によって再放射されるテラヘルツ波を検出するので、試料１５がテラヘルツ波の波長程度もしくはそれ以下の微小なものであっても、その分光情報を取得することができる。しかも、固体撮像カメラ６５で取得される一枚のテラヘルツ波電場振幅分布画像を解析して分光情報を取得するので、測定に要する時間が非常に短くて済む。これにより、チロシン結晶のような微小な試料でも、ペレットを作製することなく、短時間で分光情報を得ることができる。 Thus, the analyzer according to the present embodiment detects the terahertz wave re-radiated from the sample 15 by free induction attenuation by irradiating the sample 15 with the terahertz wave. The spectral information can be acquired even if it is a minute one or less. In addition, since spectral information is acquired by analyzing a single terahertz wave electric field amplitude distribution image acquired by the solid-state imaging camera 65, the time required for measurement can be very short. As a result, spectral information can be obtained in a short time without producing pellets even with a minute sample such as a tyrosine crystal.
また、光路長調整光学系５２を固定し、固体撮像カメラ６５から得られるテラヘルツ波電場振幅分布画像に基づいて、上記のラインプロファイルの取得処理、時間領域への変換処理、フーリエ変換処理をリアルタイムで実行すれば、試料１５の自由誘導減衰の放射のスペクトルをリアルタイムで取得することができる。これにより、時間とともに変化する試料における変化の様子をリアルタイムで検出することができる。 In addition, the optical path length adjusting optical system 52 is fixed, and based on the terahertz wave electric field amplitude distribution image obtained from the solid-state imaging camera 65, the above-described line profile acquisition processing, time domain conversion processing, and Fourier transform processing are performed in real time. If executed, the spectrum of free induction decay radiation of the sample 15 can be obtained in real time. Thereby, it is possible to detect in real time how the sample changes with time.
（第２実施の形態）
図９および図１０は、本発明の第２実施の形態に係る分析装置を示すもので、図９は全体の概略構成図であり、図１０は図９の破線部分の拡大図である。この分析装置は、図１に示した構成において、電気光学結晶１４に対して、第３の電磁波であるフェムト秒レーザパルス（プローブ光）を試料１５の載置面とは反対側の面から照射し、電気光学結晶１４で反射されるフェムト秒レーザパルスにより、検出部２３においてテラヘルツ波電場振幅分布画像を取得するようにしたものである。
(Second Embodiment)
9 and 10 show an analyzer according to the second embodiment of the present invention. FIG. 9 is an overall schematic configuration diagram, and FIG. 10 is an enlarged view of a broken line portion of FIG. In the configuration shown in FIG. 1, the analyzer irradiates the electro-optic crystal 14 with a femtosecond laser pulse (probe light) that is a third electromagnetic wave from a surface opposite to the surface on which the sample 15 is placed. The terahertz wave electric field amplitude distribution image is acquired in the detection unit 23 by the femtosecond laser pulse reflected by the electro-optic crystal 14.
そのため、第１の照射系２１では、テラヘルツ波発生素子３５から放射されるテラヘルツ波を照射レンズ系４１により試料１５に照射する。また、第２の照射系２２では、１／２波長板５１を透過したフェムト秒レーザパルスを、反射ミラー７１で反射させた後、光路長調整光学系５２、ビームエキスパンダ５４および反射ミラー７２を経てビームスプリッタ７３に入射させ、該ビームスプリッタ７３を透過したフェムト秒レーザパルスを試料１５の極近傍の電気光学結晶１４の領域に照射する。 Therefore, in the first irradiation system 21, the sample 15 is irradiated by the irradiation lens system 41 with the terahertz wave emitted from the terahertz wave generating element 35. In the second irradiation system 22, after the femtosecond laser pulse transmitted through the half-wave plate 51 is reflected by the reflection mirror 71, the optical path length adjusting optical system 52, the beam expander 54, and the reflection mirror 72 are changed. Then, it is incident on the beam splitter 73, and the femtosecond laser pulse transmitted through the beam splitter 73 is irradiated to the region of the electro-optic crystal 14 in the very vicinity of the sample 15.
そして、電気光学結晶１４と相互作用して電気光学結晶１４で反射されたフェムト秒レーザパルスを、ビームスプリッタ７３で反射させて、検出部２３により電気光学結晶１４内の面を撮像し、これにより電気光学結晶１４によるフェムト秒レーザパルスの偏光状態を検出する。なお、電気光学結晶１４の試料１５の載置面には、フェムト秒レーザパルスを反射させる多層膜等からなる反射膜７５がコートされている。その他の構成および動作は、第１実施の形態と同様なので、同一作用を成す構成要素には同一参照符号を付して説明を省略する。 Then, the femtosecond laser pulse that interacts with the electro-optic crystal 14 and is reflected by the electro-optic crystal 14 is reflected by the beam splitter 73, and the surface within the electro-optic crystal 14 is imaged by the detector 23, thereby The polarization state of the femtosecond laser pulse by the electro-optic crystal 14 is detected. The mounting surface of the sample 15 of the electro-optic crystal 14 is coated with a reflective film 75 made of a multilayer film or the like that reflects femtosecond laser pulses. Since other configurations and operations are the same as those in the first embodiment, the same reference numerals are assigned to components having the same actions, and the description thereof is omitted.
本実施の形態によれば、第１実施の形態と同様の効果が得られる。特に、本実施の形態では、フェムト秒レーザパルスが試料１５に入射しないので、試料１５によりフェムト秒レーザパルスが変化したり、フェムト秒レーザパルスにより試料１５が変化したりすることがない。したがって、試料１５に何ら影響を与えることなく、試料１５のより高精度の分光情報を取得することが可能となる。 According to the present embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained. In particular, in this embodiment, since the femtosecond laser pulse is not incident on the sample 15, the femtosecond laser pulse is not changed by the sample 15, and the sample 15 is not changed by the femtosecond laser pulse. Therefore, it is possible to acquire more accurate spectral information of the sample 15 without affecting the sample 15.
なお、本発明は、上記実施の形態にのみ限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、試料と電気光学結晶との配置関係は、電気光学結晶上に試料を載置する配置関係に限らず、試料から放射されるテラヘルツ波が電気光学結晶を伝播する配置関係であれば任意の態様で配置することができる。したがって、例えば、電気光学結晶の横に試料を配置し、試料に対して任意の角度からテラヘルツ波を照射して、試料から放射されるテラヘルツ波を電気光学結晶に伝播させる構成も可能である。 In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, Many deformation | transformation or a change is possible. For example, the arrangement relationship between the sample and the electro-optic crystal is not limited to the arrangement relationship in which the sample is placed on the electro-optic crystal, and any arrangement relationship can be used as long as the terahertz wave emitted from the sample propagates through the electro-optic crystal. Can be arranged in a manner. Therefore, for example, a configuration in which a sample is arranged beside the electro-optic crystal, a terahertz wave is irradiated on the sample from an arbitrary angle, and the terahertz wave emitted from the sample is propagated to the electro-optic crystal is also possible.
１１ レーザ光源
１２ ビームスプリッタ
１３ テラヘルツ波発生部
１４ 電気光学結晶
１５ 試料
２１ 第１の照射系
２２ 第２の照射系
２３ 検出部
２４ 処理部
２５ 制御部
３４ 集光レンズ
３５ テラヘルツ波発生素子
４１ 照射レンズ系
４２ ダイクロイックミラー
５１ １／２波長板
５２ 光路長調整光学系
５４ ビームエキスパンダ
６２ 結像レンズ系
６３ １／４波長板
６４ 偏光子
６５ 固体撮像カメラ
７３ ビームスプリッタ
７５ 反射膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Laser light source 12 Beam splitter 13 Terahertz wave generation part 14 Electro-optic crystal 15 Sample 21 1st irradiation system 22 2nd irradiation system 23 Detection part 24 Processing part 25 Control part 34 Condensing lens 35 Terahertz wave generation element 41 Irradiation lens System 42 Dichroic mirror 51 1/2 wavelength plate 52 Optical path length adjusting optical system 54 Beam expander 62 Imaging lens system 63 1/4 wavelength plate 64 Polarizer 65 Solid-state imaging camera 73 Beam splitter 75 Reflecting film
Claims (7)
前記第１の電磁波の照射により前記試料から放射される第２の電磁波を伝播する電気光学結晶と、
該電気光学結晶における前記第２の電磁波の伝播領域に、該伝播領域における前記第２の電磁波の伝播タイミングに合わせて、前記第１の電磁波よりも波長が短いパルス状の第３の電磁波を照射する第２の照射系と、
前記電気光学結晶と相互作用した前記伝播領域における前記第３の電磁波の偏光状態を検出する検出部と、
該検出部の出力に基づいて前記試料の分光情報を取得する処理部と、
を備えることを特徴とする分析装置。 A first irradiation system for irradiating the sample with a first electromagnetic wave composed of a pulsed terahertz wave;
An electro-optic crystal that propagates a second electromagnetic wave emitted from the sample by irradiation of the first electromagnetic wave;
Irradiating the propagation region of the second electromagnetic wave in the electro-optic crystal with a pulsed third electromagnetic wave having a wavelength shorter than that of the first electromagnetic wave in accordance with the propagation timing of the second electromagnetic wave in the propagation region. A second irradiation system to
A detection unit for detecting a polarization state of the third electromagnetic wave in the propagation region interacting with the electro-optic crystal;
A processing unit for obtaining spectral information of the sample based on an output of the detection unit;
An analysis apparatus comprising:
ことを特徴とする請求項１に記載の分析装置。 The electro-optic crystal propagates, as the second electromagnetic wave, an electromagnetic wave re-radiated from the sample by free induction attenuation upon irradiation with the first electromagnetic wave.
The analyzer according to claim 1.
ことを特徴する請求項１または２に記載の分析装置。 The detection unit includes a solid-state imaging camera, and detects the polarization state of the third electromagnetic wave as a two-dimensional image of the propagation region by the solid-state imaging camera.
The analyzer according to claim 1 or 2, wherein
ことを特徴する請求項１−３のいずれかに記載の分析装置。 The processing unit converts the output of the detection unit into time domain information based on the refractive index of the electro-optic crystal as spectral information of the sample, and then obtains frequency information by Fourier transforming the time domain information. ,
The analyzer according to any one of claims 1-3.
ことを特徴する請求項１−４のいずれかに記載の分析装置。 The electro-optic crystal is disposed so that birefringence occurs in the vibration surface of the third electromagnetic wave.
The analyzer according to any one of claims 1 to 4.
ことを特徴する請求項１−４のいずれかに記載の分析装置。 The electro-optic crystal is arranged such that birefringence is generated on the vibration surface of the third electromagnetic wave when the second electromagnetic wave vibrates in a plane orthogonal to the vibration surface of the first electromagnetic wave. ,
The analyzer according to any one of claims 1 to 4.
該電気光学結晶における前記第２の電磁波の伝播領域に、該伝播領域における前記第２の電磁波の伝播タイミングに合わせて、前記第１の電磁波よりも波長が短いパルス状の第３の電磁波を照射するステップと、
前記電気光学結晶と相互作用した前記伝播領域における前記第３の電磁波の偏光状態を検出して、該偏光状態に基づいて前記試料の分光情報を取得するステップと、
を含むことを特徴とする分析方法。
Irradiating the sample with a first electromagnetic wave composed of a pulsed terahertz wave and propagating the second electromagnetic wave radiated from the sample to the electro-optic crystal;
Irradiating the propagation region of the second electromagnetic wave in the electro-optic crystal with a pulsed third electromagnetic wave having a wavelength shorter than that of the first electromagnetic wave in accordance with the propagation timing of the second electromagnetic wave in the propagation region. And steps to
Detecting a polarization state of the third electromagnetic wave in the propagation region interacting with the electro-optic crystal, and obtaining spectral information of the sample based on the polarization state;
The analysis method characterized by including.
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