JP2019100912A - 電磁波を用いた物質の同定装置、同定方法 - Google Patents
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Description
その解析手段は、(i)空洞共振器内の既知の物質の量の変化に対応して測定された電磁波の共振周波数変化、共振周波数での振幅変化、特定周波数での振幅変化を検出し、2つの異なる電磁界モードでの共振周波数変化の相関関係、共振周波数変化と共振周波数での振幅変化の相関関係、特定周波数での振幅変化の相関関係を求め、(ii)検査対象物質について検出した共振周波数変化、共振周波数での振幅変化、または特定周波数での振幅変化を既知の物質についての対応する相関関係の一つに当てはめることにより検査対象物質を同定する。
最初に、被検査対象物の測定に先立って、予め既知の水について、異なる量を入れたチューブ61を順番に図1、2の空洞共振器6の中に設置し、ネットワークアナライザ3によって周波数2〜4GHzの複数の異なる電磁波を照射して透過した電磁波を受信する。図3は、ネットワークアナライザ3によって得られる、水の量を3種類変えたとき((1)水の量1、(2)水の量2、(3)水の量3)の電磁界共振モードTE111の共振特性(周波数vs振幅)の例を示したグラフである。(0)は、水をチューブ61に入れていない場合である。水なしの共振周波数2.628GHzに対して、水の量を1、2、3と増やすにつれて、共振周波数(共振点)、すなわち(1)、(2)、(3)の各波形のピーク(◆印)の周波数が小さくなっていくことがわかる。同時に共振周波数(共振点)での振幅も徐々に小さくなっていることがわかる。
特定周波数での振幅変化の相関関係を用いた物質の同定方法の例を示す。被検査対象物の測定に先立って、予め既知の水について、異なる量を入れたチューブ61を順番に空洞共振器6の中に設置し、ネットワークアナライザ3によって周波数2.628GHzと3.919GHzの電磁波を照射して透過した電磁波を受信する。図3の3つの■印は、水の量を3種類変えたとき((1)水の量1、(2)水の量2、(3)水の量3)の2.628GHzのデータの例を示したグラフである。(0)は、水をチューブ61に入れていない場合である。同様に、図4の3つの■印は、上記と同じ水の量のときの3.919GHzのデータの例を示したグラフである。
共振周波数変化と共振周波数での振幅変化の相関関係を用いた物質の同定方法の例を示す。ここでは、水とエタノールに代えて小麦粉と脱脂粉乳を用いた場合の例を示す。被検査対象物の測定に先立って、予め既知の小麦粉について、異なる量を入れたチューブ61を順番に空洞共振器6の中に設置し、ネットワークアナライザ3によって周波数2〜4GHzの複数の異なる電磁波を照射して透過した電磁波を受信する。
2:ケーブル
3:電磁波測定手段(ネットワークアナライザ)
4、5:同軸ケーブル
6:空洞共振器
7、8:入出力ポート
61:容器(チューブ)
62:物質(試料、非検査対象物)
63、64:アンテナプローブ
100:同定装置
Claims (11)
- 電磁波を用いて物質を同定するための装置であって、
物質を内包可能な空洞共振器と、
前記空洞共振器に複数の周波数の電磁波を送信し、受信する前記空洞共振器からの透過または反射の電磁波の共振周波数と振幅を測定するための電磁波測定手段と、
測定された前記電磁波の共振周波数変化と振幅変化から前記空洞共振器に内包された物質を同定するための解析手段と、を備え、
前記解析手段は、
(i)前記空洞共振器内の既知の物質の量の変化に対応して測定された前記電磁波の共振周波数変化、共振周波数での振幅変化、特定周波数での振幅変化を検出し、2つの異なる電磁界モードでの共振周波数変化の相関関係、共振周波数変化と共振周波数での振幅変化の相関関係、特定周波数での振幅変化の相関関係を求め、
(ii)検査対象物質について検出した共振周波数変化、共振周波数での振幅変化、または特定周波数での振幅変化を前記既知の物質についての対応する前記相関関係の一つに当てはめることにより前記検査対象物質を同定する、装置。 - 前記解析手段は、
前記空洞共振器の2つの異なる電磁界モードにおいて、前記検査対象物質を内包しない状態の前記空洞共振器の共振周波数と、複数の既知の物質の各々についてその量を変えながら測定された前記空洞共振器からの透過または反射の電磁波の共振周波数との周波数差を、前記2つの異なる電磁界モードでの共振周波数変化として、前記共振周波数変化の相関関係を求める、請求項1に記載の装置。 - 前記解析手段は、
前記空洞共振器の第1の電磁界モードにおいて、前記検査対象物質を内包しない状態の前記空洞共振器の共振周波数と、複数の既知の物質の各々についてその量を変えながら測定された前記空洞共振器からの透過または反射の電磁波の共振周波数との周波数差と、前記空洞共振器の第2の電磁界モードにおいて、前記検査対象物質を内包しない状態の前記空洞共振器の共振周波数での振幅と、前記複数の既知の物質の各々についてその量を変えながら測定された前記空洞共振器からの透過または反射の電磁波の共振周波数での振幅との振幅差を、前記共振周波数変化と共振周波数での振幅変化として、前記共振周波数変化と共振周波数での振幅変化の相関関係を求める、請求項1に記載の装置。 - 前記解析手段は、
前記空洞共振器に2つの異なる周波数の電磁波を照射した際の、前記検査対象物質を内包しない状態の前記空洞共振器からの透過または反射の電磁波の振幅と、複数の既知の物質の各々についてその量を変えながら測定された前記空洞共振器からの透過または反射の電磁波の振幅との振幅差を、前記特定周波数での振幅変化として、前記特定周波数での振幅変化の相関関係を求める、請求項1に記載の装置。 - 前記2つの異なる電磁界モードは、TE111モードとTE211モードを含む、請求項1または2に記載の装置。
- 前記第1の電磁界モードはTE111モードを含み、前記第2の電磁界モードはTE211モードを含む、請求項3に記載の装置。
- 電磁波を用いた物質の同定方法であって、
(a)未知の物質が内包された空洞共振器に複数の周波数の電磁波を照射して、透過または反射する電磁波を受信するステップと、
(b)受信された前記電磁波の共振周波数を検出するステップと、
(c)前記空洞共振器の2つの異なる電磁界モードにおいて、予め得られた前記未知の物質を内包しない状態の前記空洞共振器の共振周波数と、検出された前記電磁波の共振周波数との周波数差を求めるステップと、
(d)前記2つの異なる電磁界モードにおける前記周波数差を、複数の既知の物質の各々についてその量を変えながら前記ステップ(a)〜(c)により予め得られた複数の前記2つの異なる電磁界モードにおける前記周波数差の相関関係に当てはめることにより、前記未知の物質を同定するステップと、を含む同定方法。 - 電磁波を用いた物質の同定方法であって、
(a)未知の物質が内包された空洞共振器に2つの異なる周波数の電磁波を照射して、透過または反射する電磁波を受信するステップと、
(b)受信された前記電磁波の共振周波数での振幅を検出するステップと、
(c)前記2つの異なる周波数の各々での、予め得られた前記未知の物質を内包しない状態の前記空洞共振器の共振周波数での振幅と、検出された前記電磁波の共振周波数での振幅との振幅差を求めるステップと、
(d)前記2つの異なる周波数の各々での前記振幅差を、複数の既知の物質の各々についてその量を変えながら前記ステップ(a)〜(c)により予め得られた複数の前記2つの異なる周波数での前記振幅差の相関関係に当てはめることにより、前記未知の物質を同定するステップと、を含む同定方法。 - 電磁波を用いた物質の同定方法であって、
(a)未知の物質が内包された空洞共振器に複数の周波数の電磁波を照射して、透過または反射する電磁波を受信するステップと、
(b)受信された前記電磁波の共振周波数での振幅を検出するステップと、
(c)前記空洞共振器の第1の電磁界モードにおいて、予め得られた前記未知の物質を内包しない状態の前記空洞共振器の共振周波数と、前記電磁波の共振周波数との周波数差を求めるステップと、
(d)前記空洞共振器の第2の電磁界モードにおいて、予め得られた前記未知の物質を内包しない状態の前記空洞共振器の共振周波数での振幅と、検出された前記電磁波の共振周波数での振幅との振幅差を求めるステップと、
(e)前記第1の電磁界モードでの前記周波数差と、前記第2の電磁界モードでの前記振幅差を、複数の既知の物質の各々についてその量を変えながら前記ステップ(a)〜(d)により予め得られた複数の前記第1の電磁界モードでの前記周波数差と前記第2の電磁界モードでの前記振幅差との相関関係に当てはめることにより、前記未知の物質を同定するステップと、を含む同定方法。 - 前記2つの異なる電磁界モードは、TE111モードとTE211モードを含む、請求項7または8に記載の方法。
- 前記第1の電磁界モードはTE111モードを含み、前記第2の電磁界モードはTE211モードを含む、請求項9に記載の方法。
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