JP2021063704A - テラヘルツ磁気光学センサ、これを用いた高性能非破壊検査装置及び方法、並びにこれに用いる磁気光学撮像センサ - Google Patents

Abstract

【課題】テラヘルツ波スピントロニクスエミッタと電気光学検出器から構成される新しいタイプの小型磁気光学センサを提供する。【解決手段】テラヘルツ波のエミッタであるスピントロニクス素子とディテクターである電気光学検出器のペアは、スピントロニクス素子基板（ＭｇＯ基板）層を隔てて積層されており、反射配置における磁気光学センサを構成する場合には、電気光学検出器側にテラヘルツ波とプローブ光を反射するミラーを配置する。当該配置を用いて単純なオンチップ型のテラヘルツ波生成／検出センサを構成し、反射配置のテラヘルツ時間領域分光法により、センサ表明近傍の磁場の強度と方向を検出する。またセンサの位置を試料表面に対してラスタ走査することで、磁場強度と方向の分布をマッピング検出し画像化する。【選択図】図１

Description

本発明は、テラヘルツ波スピントロニクスエミッタと電気光学検出器から構成される新しいタイプの小型磁気光学センサに関し、特に磁束漏洩検知による非破壊検査に用いて好適なテラヘルツ磁気光学センサに関する。
また本発明は、テラヘルツ波を利用した高性能な非破壊評価装置及び方法に関する。
また本発明は、テラヘルツ磁気光学センサに用いて好適な磁気光学撮像センサに関する。

被検査対象材料の表面では、構造欠陥により、面内印加磁場の法線成分の変動を引き起こし、この磁場変動は磁気光学（ＭＯ：magneto-optic）センサによるファラデー効果を介して感知される（非特許文献１参照）。
そこで、強力な希土類磁石は、磁束漏洩検知（ＭＦＬ：Magnetic Flux Leakage Detection）による非破壊検査に最適である。希土類磁石は、磁束漏洩検知試験に必要とされる磁束レベル以上を、検査対象となる材料中に導入することができる。

他方で、特許文献１には、テラヘルツ光の電場強度又は磁場強度の一次元分布又は二次元分布を一度に検出し得る検出装置と、これを用いたイメージ化装置が提案されている。しかしながら、特許文献１では、磁束漏洩検知に用いる場合の言及がない。

また、磁束漏洩検知では、微細な欠陥探知能力が要求されている。磁気光学センサの微細な欠陥探知能力としては、例えば、大面積ファラデー回転子センサを使用することによって、磁気光学撮像で達成された最高の空間分解能は０．５から１００μｍの間である。この空間分解能は磁区の周期性およびセンサ層の厚さによって制限されていた。磁気光学撮像による最大１０μＴの磁場分解能／感度が報告されている。磁気光学Ｋｅｒｒ効果顕微鏡（ＭＯＫＥ：Magneto-Optical Kerr Effect）も最大０．２μｍの空間分解能を提供できるが、強いＫｅｒｒ応答を持つ材料に限られる。ダイヤモンド中の窒素空格子点中心の磁気感度は、０．４４μｍの空間分解能およびμＴ範囲の磁気感度を有する薄い強磁性フィルム中の漂遊磁界の撮像にも使用することができる。

一方、超伝導量子干渉素子（ＳＱＵＩＤ： Superconducting Quantum Interference Device）、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ： Giant Magneto Resistance）、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ： Anisotropic Magnetoresistance Ratio）、巨大磁気インピーダンス（ＧＭＩ：）、トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ： Tunnel Magneto Resistance）、ホール効果、微小電気機械（ＭＥＭＳ： Micro Electro Mechanical System）を使った磁場画像（ＭＦＩ：Magnetic Field Imaging）システムなどのセンサは、１Ｔ範囲までの優れた磁場感度／分解能を提供することができるが、空間分解能が１００μｍ未満に低減される。

特開２００５−３７２１３号公報

Linear magneto-optic imager for non-destructive evaluation; P.-Y. Joubert, et. al., Sensors and Actuators A 129 （2006） 126-130 Enhanced magneto-optic imaging system for nondestructive evaluation; Yu Hua Cheng, et. al., NDT&E International 40 （2007） 374-377 Efficient metallic spintronic emitters of ultrabroadband terahertz radiation; T. Seifert, et. al.,NATURE PHOTONICS, VOL 10, JULY 2016, p.483-488 External magnetic field distribution mapping using terahertz emission from indium antimonide; Valynn Katrine Mag-usara, et. al., Japanese Journal of Applied Physics 56, 028001 （2017）

この点において、試料表面上の磁束漏洩（ＭＦＬ）を検出する非破壊検査（ＮＤＴ：non-destructive testing）用途のための新しいタイプの磁気光学撮像の開発は、磁気光学撮像の空間分解能と軸方向分解能との間、フィールド感度、物理的サイズ、堅牢性、動作条件、コスト、アプリケーションなどの要素間におけるバランスを見出すことに関して依然として重要なトピックである。
本発明は、可視光源およびより小さいサイズの感知ドメインを使用することによってより高い空間分解能を達成することが可能な、磁場画像装置（ＭＦＩ）を超える典型的な磁気光学撮像装置（ＭＯＩ）に用いて好適なテラヘルツ磁気光学センサを提供することを目的とする。

［１］ 本発明のテラヘルツ磁気光学センサは、パルス幅がフェムト秒レベルのレーザパルスを発生するフェムト秒レーザと、前記フェムト秒レーザパルスをポンプパルスとプローブパルスに分割するビームスプリッタと、測定試料に僅かな間隔を隔てて設けられた磁気光学撮像センサと、前記ポンプパルスを前記磁気光学撮像センサに照射するポンプパルス光照射部と、前記ポンプパルスが照射される前記磁気光学撮像センサに、前記プローブパルスを照射するプローブパルス光照射部と、前記ポンプパルスを当ててから、前記プローブパルスを照射するまでの遅延時間を徐々に変えながら測定を繰り返す遅延時間調整部と、前記磁気光学撮像センサに照射するポンプパルスにより発生するテラヘルツ波によって、電気光学効果によって影響を受けた前記プローブパルスの偏光変化の程度を検出する光検出部と、前記磁気光学撮像センサに磁場を印加する磁場発生手段と、を備え、前記光検出部で検出された偏光変化の程度から、前記測定試料の磁場の変化を検出することを特徴とする。
ここで、前記僅かな間隔とは、フェムト秒レーザの波長程度の間隔から、測定試料と磁気光学撮像センサの隙間からノイズとなる信号が侵入しない程度までの間隔をいう。前記遅延時間を徐々に変えるとは、遅延時間をステップ信号状に増減させて、このステップ信号状の間隔程度の解析性能をえることをいう。

［２］ 本発明のテラヘルツ磁気光学センサにおいて、好ましくは、さらに、前記ポンプパルスの照射された前記磁気光学撮像センサの位置における磁場強度もしくは磁場変化を表す画像を取得する画像センサを備えることを特徴とする。
［３］ 本発明のテラヘルツ磁気光学センサにおいて、好ましくは、前記磁場発生手段は、静磁場又は交流磁場を生成することを特徴とする。

［４］ 本発明のテラヘルツ磁気光学センサにおいて、好ましくは、前記磁気光学撮像センサは、基板層と、前記基板層の前記ポンプパルスが入射する側に設けられたスピントロニクス層であって、前記ポンプパルスをテラヘルツ光に変換する前記スピントロニクス層と、前記基板層を透過した前記テラヘルツ光を反射する反射鏡層と、前記基板層と前記反射鏡層の間に設けられた電気光学結晶層であって、前記テラヘルツ光と前記プローブパルスとを相互作用させる前記電気光学結晶層と、を備えることを特徴とする。

［５］ 本発明のテラヘルツ磁気光学センサにおいて、好ましくは、前記スピントロニクス層は、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）などから選択される強磁性元素を含む強磁性体層と、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）などから選択される非磁性元素を含む非磁性体層とを有することを特徴とする。
［６］ 本発明のテラヘルツ磁気光学センサにおいて、好ましくは、前記基板層は、ＭｇＯ基板、石英基板、シリコン基板などテラヘルツ波を透過する誘電体材料から選択されることを特徴とする。
［７］ 本発明のテラヘルツ磁気光学センサにおいて、好ましくは、前記電気光学結晶層は、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）、リン化ガリウム（Ｇａｐ）など電気光学効果を有する媒質であることを特徴とする。

［８］ 本発明の被測定試料の磁束漏洩検知による非破壊検査装置は、前記のテラヘルツ磁気光学センサを用いたものである。
［９］ 本発明の被測定試料の磁束漏洩検知による非破壊検査方法は、前記のテラヘルツ磁気光学センサを、被測定試料の磁束漏洩検知による非破壊検査に用いるものである。
［１０］ 本発明の磁気光学撮像センサは、ポンプパルスを用いるものであって、基板層と、前記基板層のポンプパルスが入射する側に設けられ、前記ポンプパルスをテラヘルツ光に変換するスピントロニクス層と、前記基板層を透過した前記テラヘルツ光を反射する反射鏡層と、前記基板層と前記反射鏡層の間に設けられた電気光学結晶層であって、前記テラヘルツ光と前記プローブパルスとを相互作用させる前記電気光学結晶層と、を備えることを特徴とする。

本発明のテラヘルツ磁気光学センサによれば、電気光学（ＥＯ）による磁気光学高感度発光を用いてテラヘルツ時間領域（ＴＨｚ−ＴＤＳ）の磁気光学撮像（ＭＯＩ：Magneto-Optic Imaging）における検出を強化でき、高い空間分解能を有する磁気光学撮像装置（ＭＯＩ）を提供できる。
本発明のテラヘルツ波を利用した高性能な非破壊評価装置及び方法によれば、磁束漏洩検知による非破壊検査に用いることで、被測定試料の微細な欠陥も早期に検出できる。
本発明の磁気光学撮像センサによれば、本発明のテラヘルツ磁気光学センサの基幹となる部品が提供できる。

本発明の一実施形態を示す反射型ＴＨｚ−ＴＤＳ撮像設定器の概略構成図である。 図１に示す反射型ＴＨｚ−ＴＤＳ撮像設定器の光学系を詳細に説明する構成図である。 図２に示す磁気光学撮像センサ近傍を拡大したオンチップセンサの構成断面図である。 図３に示す磁気光学撮像センサのスピントロニクス層近傍の要部拡大側面図である。 本発明の一実施形態を示す、反射型ＴＨｚ−ＴＤＳ撮像設定器に用いて好適な、被測定試料の漏洩磁場検出に電磁石を磁場源として用いた場合の説明図である。 ＴＨｚ波の電気光学サンプリングの説明図である。 電磁石を磁場源として被測定試料の漏洩磁場検出を行う場合を模擬するための、永久磁石の姿勢の説明図である。 図７に示す永久磁石の磁場密度分布の説明図である。 磁気光学撮像センサと永久磁石の装着姿勢の説明図で、磁場ベクトルの向きＢとポンプ／プローブ光の振動電場の向きＥが平行になっている。 図９（Ａ）に図示されている磁気光学設定を使用して収集された画像データを示すもので、（Ｂ）は所定位置での平均処理された画像データ、（Ｃ）は図９（Ｂ）の画像データをＦＦＴで信号処理した画像を示している。 図９（Ａ）に図示されている磁気光学設定を使用して収集された、強度変化として標準的な単極性の波形を示している。 磁気光学撮像センサと永久磁石の他の装着姿勢の説明図である。 図１０（Ａ）に図示されている磁気光学設定を使用して収集された画像データを示すものである。 図１０（Ａ）に図示されている磁気光学設定を使用した空間位置で収集された時間平均波形を示している。 磁気光学撮像センサと永久磁石の他の装着姿勢の説明図である。 図１１（Ａ）に図示されている磁気光学設定を使用して収集された画像データを示すものである。 磁気光学撮像センサと永久磁石の他の装着姿勢の説明図である。 図１２（Ａ）に図示されている磁気光学設定を使用して収集された画像データを示すものである。 図１２（Ａ）に図示されている磁気光学設定を使用した空間位置で収集された時間平均波形を示している。 磁気光学撮像センサと永久磁石の他の装着姿勢の説明図である。 図１３（Ａ）に図示されている磁気光学設定を使用して収集された画像データを示すものである。 図１３（Ａ）に図示されている磁気光学設定を使用した空間位置で収集された時間平均波形を示している。 磁気光学撮像センサと永久磁石の他の装着姿勢の説明図である。 図１４（Ａ）に図示されている磁気光学設定を使用して収集された画像データを示すものである。 図１４（Ａ）に図示されている磁気光学設定を使用した空間位置で収集された時間平均波形を示している。

テラヘルツ光は、周波数がおおよそ０．０１ＴＨｚから１００ＴＨｚまでの範囲の電磁波である。従来から、テラヘルツ光等の電磁波の電場強度又は磁場強度の２次元分布を一度に検出し得る検出装置として、特許文献１に開示されたテラヘルツ光検出装置が知られている。このテラヘルツ光検出装置は、例えば、対象物をリアルタイムでイメージ化するためなどに用いられている。

図１は本発明の一実施例を示す反射型ＴＨｚ−ＴＤＳ撮像設定器の概略構成図である。ここで、反射型ＴＨｚ−ＴＤＳ撮像設定器は、例えば株式会社アイスペック・インスツルメンツ（Aispec Instruments）、（福井県、日本）の型式名ａｖｐＩＲＳ−５００−ＳＰとして、入手できる。
反射型ＴＨｚ−ＴＤＳ撮像設定器は、被測定試料１０を載置するＸＹＺ走査ステージ１１、フェムト秒レーザ１２、ビームスプリッタ１３ａ、反射鏡１３ｂ、ビームスプリッタ１３ｃ、ポンプパルス（ポンプビーム）１４、プローブパルス（プローブビーム）１５、遅延時間回路１６、励磁コイル１７、磁気光学撮像センサ１７ｂ、対物光学系１８、差動光検出器１９、ロックインアンプ２０ａ、パルス発生器２０ｂ、コンピュータ２０ｃを備えている。

ＸＹＺ走査ステージ１１は、被測定試料１０を載置するもので、ＸＹＺの三方向に被測定試料１０を移動させて、パルスレーザの照射される位置を調整できる。
フェムト秒レーザ１２は、一定のパルス幅で発振するパルスレーザで、そのパルス幅がフェムト秒レベルのレーザである。フェムト（ｆｅｍｔｏ）は国際単位系（ＳＩ）における接頭辞の一つで、基本単位の１０^−１５倍の量を示す。１フェムト秒では光でさえわずか０．３μｍしか進めないため、電気回路の速度では追従できず、例えばパルス強度の自己相関測定が用いられる。フェムト秒レベルとは、例えば１〜１０００フェムト秒の範囲内の時間幅をいう。
フェムト秒レーザ１２には、例えばチタンサファイアレーザーにおけるカーレンズモード同期現象が用いられる。微小時間内での観察用光源として有益であり、超短時間の発光を利用し、分子の結合や離反といった化学反応の進行状況（遷移状態）をストロボ撮影のように観察する、フェムト化学（femtochemistry）に用いられる。

ビームスプリッタ１３ａは、フェムト秒レーザ１２の発射するパルスレーザをポンプパルス１４とプローブパルス１５に分割する。
反射鏡１３ｂは、ポンプパルス１４と遅延時間回路１６による位相差を持つプローブパルス１５を平行光にして対物光学系１８に送る。
ビームスプリッタ１３ｃは、反射鏡１３ｂから送られたポンプパルス１４を対物光学系１８と差動光検出器１９の二方向に二分割する。
ポンプパルス１４とプローブパルス１５は、ポンプ・プローブ法で用いられる２つのレーザパルスで、強い光照射によって磁気光学撮像センサ１７ｂでＴＨｚ波を発生させる。
遅延時間回路１６は、ポンプパルス１４を当ててからプローブパルス１５で測定するまでの遅延時間を徐々に変えるものである。遅延時間を徐々に変えて測定することで、ＴＨｚ波の偏光状態を変えて見ることができる。

励磁コイル１７は磁気光学撮像センサ１７ｂと被測定試料１０に磁場を印加する。磁気光学撮像センサ１７ｂは、電気光学結晶を有しており、電気光学サンプリングを行うと共に、スピントロニクス層を用いてＴＨｚ波を発生する。この磁気光学撮像センサ１７ｂにおけるＴＨｚ波の発生機構は、後で図３を参照して詳細に説明する。ＴＨｚ波は、磁気光学撮像センサ１７ｂの測定対象である被測定試料１０による磁場の変化に応じて偏光するので、この偏光の様子を磁気光学撮像センサ１７ｂからの反射ＴＨｚ波を使って測定する。

対物光学系１８は、反射鏡１３ｂをへたポンプパルス１４とプローブパルス１５を、磁気光学撮像センサ１７ｂに照準する。対物光学系１８は、反射段階の再度の焦点合わせと操縦（リフォーカス／ステアリング）光学系を構成するもので、例えば作動距離の長い対物レンズを搭載したＣＣＤカメラを用いるとよい。
差動光検出器（balanced photodetector）１９は、入力のコモン変動を大幅に抑制しながら、２つの光入力信号間の光パワーの小さな差を検出するもので、例えば直列に接続された２つのフォトダイオードを使用する。そして、２つのフォトダイオードの光電流が等しい場合、両者の光電流は互いに相殺されると共に、光電流の差はトランスインピーダンスアンプに送られ、その差に比例した出力電圧が生成される。ここでは、差動光検出器１９はウォラストンプリズムを内蔵している。ウォラストンプリズムの詳細は、後で説明する。

ロックインアンプ２０ａは、非常にノイズの多い環境から既知の搬送波を有する信号を抽出できるアンプの一種である。ロックインアンプは本質的にホモダイン検出器で、後段にカットオフ周波数とフィルタ次数が調整可能なローパスフィルタが設けられる。従来のロックインアンプは復調にアナログ周波数ミキサとＲＣフィルタを使用していたが、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの高速デジタル信号処理によって両方のステップを実現するものでもよい。
ロックインアンプ２０ａは、差動光検出器１９から入力信号を取り込み、パルス発生器２０ｂから供給される基準信号と乗算し、指定された時間、通常は数ミリ秒から数秒のオーダーで積分する。得られる信号はＤＣ信号であり、基準信号と異なった周波数の信号からの寄与は減衰しゼロに近づく。基準信号と同じ周波数を有する信号の逆相成分も減衰され、位相感知検出器をロックインする。

パルス発生器２０ｂは、電気回路用素子、電気回路、電気機器、電子システムなどの入出力特性を評価するための信号源として用いられるものである。ここで、パルス信号とは、ごく短時間に生じる、一定の幅を持った電気信号の波（矩形波）をいい、ここではフェムト秒レーザ１２の発射するパルスレーザを一定周期、例えば２．７６ｋＨｚ（約３６２ｍｓ周期）に相当する周期で繰り返す。パルス発生器２０ｂは、励磁コイル１７に励磁信号を供給するタイミング信号となる基準信号を送ると共に、ロックインアンプ２０ａに対して当該基準信号を出力する。

コンピュータ２０ｃは、ロックインアンプ２０ａから送られる、基準信号と同じ周波数を有する、信号成分を入力する。また、図示しないＣＣＤ（Charge-Coupled Device）センサを用いて、フェムト秒レーザ１２を用いた反射型ＴＨｚ−ＴＤＳ撮像設定器による被測定試料１０の画像データを得ることができる。

このように構成された反射型ＴＨｚ−ＴＤＳ撮像設定器では、フェムト秒レーザ１２の発射するパルスレーザは、ビームスプリッタ１３ａによって、ポンプパルス１４とプローブパルス１５に分割される。ポンプパルス１４は、ビームスプリッタ１３ａ、反射鏡１３ｂ、ビームスプリッタ１３ｃをへて、対物光学系１８に送られ、磁気光学撮像センサ１７ｂに照準される。
一方、プローブパルス１５は、遅延時間回路１６のビーム経路長に対応する遅延時間が付加されて、ビームスプリッタ１３ａ、反射鏡１３ｂをへて、対物光学系１８に送られ、磁気光学撮像センサ１７ｂに照準される。
磁気光学撮像センサ１７ｂに照準されたポンプパルス１４とプローブパルス１５は、磁気光学撮像センサ１７ｂでＴＨｚ波を発生させる。このＴＨｚ波は、励磁コイル１７で生成された磁場が被測定試料１０の漏洩磁場の影響を受けて、この漏洩磁場に応じた偏光をして磁気光学撮像センサ１７ｂから反射される。反射したＴＨｚ波は、ビームスプリッタ１３ｃをへて、差動光検出器１９に送られる。

差動光検出器１９では、内蔵されたウォラストンプリズムによって反射したＴＨｚ波が、左右の２つの偏光ビームに分割されて、直列に接続された２つのフォトダイオードにそれぞれ入射する。内蔵されたウォラストンプリズムで発散する光は、プリズムの角と端、および光の波長によって決定される偏向角で、左右の２つの偏光ビームに分割される。
ロックインアンプ２０ａは、差動光検出器１９の検出信号を入力して、パルス発生器２０ｂから送られる基準信号と同じ周波数を有する信号成分を出力する。コンピュータ２０ｃは、ロックインアンプ２０ａから送られる信号成分を入力する。また、コンピュータ２０ｃは、ＣＣＤカメラ（図示せず）を用いて、フェムト秒レーザ１２を用いた反射型ＴＨｚ−ＴＤＳ撮像設定器による被測定試料１０の画像データを得る。ＸＹＺ走査ステージ１１の位置制御をすることで、被測定試料１０の任意の三次元的な位置での画像データが得られる。
パルス発生器２０ｂは、励磁コイル１７に励磁信号を供給するタイミング信号となる基準信号を送ると共に、ロックインアンプ２０ａに対して当該基準信号を出力する。この基準信号は、例えば２〜５ｋＨｚであり、フェムト秒レーザ１２のパルス幅と比較して非常に長い周期を有していると共に、コンピュータ２０ｃによる演算処理も可能としている。

図２は、図１に示す反射型ＴＨｚ−ＴＤＳ撮像設定器の光学系を詳細に説明する構成図である。
反射型ＴＨｚ−ＴＤＳ撮像設定器の光学系は、フェムト秒レーザ２１、反射鏡２２、ビームスプリッタ２３、ポンプパルス光学系、プローブパルス光学系、磁気光学撮像チップ３５、永久磁石３６、ＸＹＺ走査ステージ３７、ＣＣＤカメラ３８を有している。フェムト秒レーザ２１には、例えばIntegral Element PRO 400（Spectra-Physics社製）を用いるとよい。

ポンプパルス光学系は、光チョッパー２４、半波長板２５、凸レンズ２６、楕円鏡２７、ビームスプリッタ２８、反射鏡２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄ、偏光電場３０を有している。
プローブパルス光学系は、反射鏡３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇ、３１ｈ、３１ｉ、凸レンズ３２、楕円鏡３３、反射鏡３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄを有している。このうち、遅延時間回路１６に相当する光学経路は、反射鏡３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ、３１ｅ、３１ｆ、３１ｇが対応している。
磁気光学撮像チップ３５は、図３に示すように、Ａｕミラー５１、ＺｎＴｅウェーハ５２、ＭｇＯ基板５３、スピントロニクス層５４の四層構造になっている。永久磁石６０（３６）は、図１に示す励磁コイル１７と漏洩磁場を有する被測定試料１０に代えて設けられるもので、磁気光学撮像チップ３５のポンプパルス１４とプローブパルス１５の入射面と反対側に位置している。

ポンプパルス光学系から分岐する参照光学系は、反射鏡４０、凸レンズ４１、四半波長板４２、ウォラストンプリズム４３、差動光検出器４４を有している。この参照光学系は、磁気光学撮像チップ３５で反射されたＴＨｚ波の偏光量を測定する。このＴＨｚ波の偏光量は、被測定試料１０の漏洩磁場に相当する永久磁石３６の姿勢に応じた磁場に依存する。この詳細は、後で図５を参照して詳細に説明する。
ウォラストンプリズム（Wollaston prism）は、底部で接合された２つの複屈折方解石プリズムで構成され（通常はカナダバルサムまたは別の低屈折率材料）、垂直光軸を持つ２つの直角三角形を形成する。発散する光は、プリズムの角と端、および光の波長によって決定される偏向角で、２つの偏光ビームでプリズムから発散する。市販のプリズムは１５°〜４５°の角度で使用できる。

フェムト秒レーザ２１から出射されるポンプパルスとプローブパルスは、波長λが７８０ｎｍの近赤外光領域で、パルス幅１０ｆｓ程度である。ポンプパルスとプローブパルスは、図３に示すように、反射段階の再度の焦点合わせと操縦（リフォーカス／ステアリング）光学系に向かい側方向から入射し、ＺｎＴｅ／Ａｕミラー界面で交差した状態で焦点を合致される（クロスフォーカス）。ＴＨｚ信号検出には良好なクロスフォーカスが非常に重要であるため、Ａｕミラーを取り外して、作動距離の長い対物レンズを搭載したＣＣＤカメラを使用して、ＺｎＴｅ／空気界面での初期アライメント／フォーカシングを行なうとよい。

図３に示すように、ポンプパルス６２はスピントロニクス層５４側から磁気光学撮像チップ５０に入射し、薄膜ファブリーペロー共振器内で垂直方向に電子流を発生させる。図４に示すように、強磁性（ＦＭ）Ｆｅ層５４１が磁化されている場合、多数スピンアップ電子の移動度は少数スピンダウン電子の移動度と比較してはるかに高い。強いスピン−軌道相互作用を持つ非磁性のＰｔ層５４２では、スピンアップとスピンダウンの電子は反対方向に偏向し、テラヘルツ放射源として作用する逆スピンホール効果（ＩＳＨＥ：Inverse Spin Hall effect）によって超高速の横方向電荷電流を生成する。そのようなＴＨｚ放射の直線偏光は磁化ベクトルに直交し、このＴＨｚ放射の直線偏光は１０ｍＴ未満の磁場振幅で変調／変化させることができると共に、ポンプ偏光とは無関係である。

図３に戻り、スピントロニクス層５４からのＴＨｚ放射は、ＭｇＯ基板５３および電気光学ＺｎＴｅウェーハ５２を通って伝播し、Ａｕミラー５１から反射し、そしてＺｎＴｅ層５２の内側をＡｕミラー５１から反射されたプローブパルス６４と一緒に伝播する。ＴＨｚ／プローブの前面間の発散角は、約１５°である。この段階では、プローブパルス６４の直線偏光は、電気光学結晶内のＴＨｚ電界によって乱される。

最後に、プローブ偏光の誘導楕円率成分は、ＴＨｚ-ＴＤＳ設定における標準電気光学サンプリングアセンブリを用いて分析され、それはＴＨｚ波形または／および画像の記録をもたらす。初期のポンプ／プローブ直線偏光は、スピントロニクス層５４／空気界面と直交し面内であることに留意されたい。磁気光学撮像チップはまた、クロスフォーカシング設定での適度な０．２ｍＪ／ｃｍ^２程度のポンプ／プローブ流速に起因する光学整流（ＯＲ：optical rectification）によって、電気光学結晶の内部で生成される寄生ＴＨｚ放射を抑制するために、ポンプパルスの偏光がＺｎＴｅ結晶の＜１１０＞軸に直交するように回転ホルダ内で整列された。なお、画像後処理は、米国の国立衛生研究所（ＮＩＨ：National Institutes of Health）提供のＦＩＪＩソフトウェアパッケージを用いて行われた。

図３は、図２に示す磁気光学撮像センサ近傍を拡大したオンチップセンサの構成断面図である。
磁気光学撮像チップ５０は、４層構造になっており、Ａｕミラー５１、電気光学結晶層５２、基板層５３、スピントロニクス層５４で構成されている。
Ａｕミラー５１は、電気光学結晶層５２を覆う状態で設けられるもので、スピントロニクス層５４に入射したポンプパルス６２とプローブパルス６４を反射する。Ａｕミラー５１の近傍には、磁場を形成する磁石６０が設けられている。
電気光学結晶層５２は、例えばテルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）またはリン化ガリウム（ＧａＰ）を用いるとよい。ＺｎＴｅの場合は、例えば厚さ１ｍｍであり、屈折率は近赤外線に相当する波長８００ｎｍで２．８５、１ＴＨｚに相当する波長３００μｍで３．１７となっている。

基板層５３は、例えばＭｇＯ基板で厚さ０．１ｍｍであり、屈折率は近赤外線に相当する波長８００ｎｍで１．７３、１ＴＨｚに相当する波長３００μｍで３．１１となっている。
スピントロニクス層５４は、ポンプパルス６２とプローブパルス６４の入射側であると共に、Ａｕミラー５１で反射した反射光の出射側でもある。
磁石６０は、サマリウムコバルト磁石やネオジム磁石のような永久磁石でもよく、また電磁石でもよい。

図４は、図３に示す磁気光学撮像センサのスピントロニクス層近傍の要部拡大側面図である。スピントロニクス層５４は、基板層５３側に位置するＦｅ層５４１と、ポンプパルス６２とプローブパルス６４の入射側に位置するＰｔ層５４２の二層構造になっている。Ｆｅ層５４１の厚さは３ｎｍ程度であり、Ｐｔ層５４２の厚さは２ｎｍ程度となっている。
Ｆｅ層５４１は、磁石６０による磁場で磁化されている場合、多数スピンアップ電子の移動度は少数スピンダウン電子の移動度と比較してはるかに高い。

図５は、本発明の一実施形態を示す、反射型ＴＨｚ−ＴＤＳ撮像設定器に用いて好適な、被測定試料の漏洩磁場検出に電磁石を磁場源として用いた場合の説明図である。希土類磁石と比較すると、電磁石はかさばって重いという性質がある。しかしながら、電磁石は、磁束レベルを容易に調整することができ、必要ならば磁束を「オフにする」ことができるという利点を有する。
同図において、被測定試料７０は鉄やニッケルのような磁性材料で、表面近傍の一部に割れやボイドのような欠陥７１を有している。
ポンプパルス７２とプローブパルス７４は、磁気光学撮像チップ７５の被測定試料７０側の面と反対側から入射する。
磁気光学撮像チップ７５は、検出層７５２、エミッタ層７５４、保護層７５６の三層構造になっている。検出層７５２は、図３に示す磁気光学撮像チップ５０の、電気光学結晶層５２とスピントロニクス層５４が対応している。エミッタ層７５４は、電気光学結晶層Ａｕミラー５１と基板層５３が対応している。保護層７５６はエミッタ層７５４の被測定試料７０対向面に設けられたもので、硬質の非磁性材料、例えばＡｌ_２Ｏ_３が用いられるが、これに限定されない。

電磁石は、磁性材料よりなるコの字形状のコア７６と、コア７６に巻装された巻き線７７ａ、７７ｂ、７７ｃを有している。巻き線７７ａ、７７ｂ、７７ｃは、これに流される交流電流に応じた磁場をコア７６に発生する。交流電流が商用電源であれば、商用周波数は例えば５０Ｈｚや６０Ｈｚである。コア７６は磁路を形成しており、磁気光学撮像チップ７５に磁場を印加する。磁気光学撮像チップ７５はＴＨｚ放射なので、商用周波数と比較して格段に高周波数であり、電磁石により発生する磁場も静磁場と同視できる状況で、被測定試料の漏洩磁場検出が可能である。
スペーサ７８は、コア７６と被測定試料７０の隙間を確保するように設けられるもので、磁気光学撮像チップ７５の保護層７５６が被測定試料７０と接触するのを防止する。

次に、図６を参酌して、ＴＨｚ波の電気光学サンプリングの原理を説明する。電気光学サンプリングではプローブ光の偏光が電界に比例して変化するので、その偏光変化を検出している。
（ｉ）まず、電気光学結晶層５２にテラヘルツ波とプローブ光が同時に入射する。ここで、テラヘルツ波とプローブ光も直線偏光である。
（ｉｉ）テラヘルツ波の電場（Ｅ＿ＴＨｚ）が電気光学結晶層５２に作用することにより、電気光学効果を通じて、電気光学結晶層５２の屈折率が非等方的に変化し、過渡的な複屈折(ｄｎ)を生じる。
（ｉｉｉ）プローブ光は上記電気光学効果による複屈折により、直線偏光がわずかに楕円偏光に変化する。

（ｉｖ）プローブ光は１／４波長板４２を透過することで、円偏光に近い偏光状態に変化する。もしテラヘルツ波がない場合は、完全に円偏光になるので円偏光からのずれが、テラヘルツ波の電場Ｅ＿ＴＨｚに比例している。
（ｖ）次のウォラストンプリズム（Wollaston prism）４３はプローブ光を縦偏光と横偏光に分離する。
（ｖｉ）バランス型光検出器４４（フォトダイオードを対にしたもの）で縦偏光と横偏光強度の差を検出する。この差は円偏光からのずれ、すなわち、テラヘルツ波の電場Ｅ＿ＴＨｚに比例している。

（ｖｉｉ）この差分信号をテラヘルツ波（すなわちポンプ光）とプローブ光の時間差を自動ステージで走査することにより、テラヘルツ波の電界振幅に相当する時間波形を取得する。時間波形をフーリエ変換することで、テラヘルツ波のスペクトル分布が得られる。なお、応用によってはフーリエ変換によるスペクトル解析は不要である。これが電気光学サンプリングを用いた、テラヘルツ時間領域分光法の原理である。通常電気光学信号という場合、縦偏光と横偏光強度の差分ｄＩをプローブ光の全強度Ｉで規格化したｄＩ／Ｉを指す。ｄＩ／Ｉは複屈折率変化ｄｎ、およびテラヘルツ波の電界振幅Ｅ＿ＴＨｚに比例する。

図７は、電磁石を磁場源として被測定試料の漏洩磁場検出を行う場合（図１、図５参照）を模擬するための、永久磁石の姿勢の構成斜視図で、（Ａ）は正面、平面、側面の説明図、（Ｂ）は磁束線の説明図である。永久磁石の形状は高さ×幅×奥行きが２０×１０×２０［ｍｍ］で、永久磁石材料としてはネオジム磁石を用いた。
図８は、図７に示す永久磁石の磁場密度分布の説明図である。永久磁石表面の磁束密度は概ね１００ｍＴから−１０３ｍＴの範囲であった。

図９Ａは、磁気光学撮像センサと永久磁石の装着姿勢の説明図で、磁場ベクトルの向きＢとポンプ／プローブ光の振動電場の向きＥが平行になっている。
図９ＢＣは、図９Ａに図示されている磁気光学設定を使用して収集された画像データを示すもので、（Ｂ）は所定位置での平均処理された画像データ、（Ｃ）は図９（Ｂ）の画像データをＦＦＴで信号処理した画像を示している。図９（Ｂ）では、永久磁石がスピントロニクス層表面から約５ｍｍ上にあると共に、遅延時間は主ピークから＋２．７５ｐｓで、プリスキャンモードで、１ｘ１［ｍｍ］の画素について１６回平均したものである。各画像データは１２４×５３画素又は１２３×５３画素であるので、画像の大きさは１２４×５３［ｍｍ^２］又は１２３×５３［ｍｍ^２］である。
観察されたコントラストは、磁場方向に対して直交して偏光されている（ＺｎＴｅの＜１１０＞から平行｜｜）スピントロニクス放射の畳み込みであり、プローブパルスの偏光および結晶配向（ＺｎＴｅの＜１１０＞から平行｜｜）によるＺｎＴｅ中の検出効率である。すなわち、検出効率は、スピントロニクス放射およびプローブパルスの偏光がＺｎＴｅの＜１１０＞軸と平行であるときに最大になる。図９（Ｂ）の白抜き黒丸と図９（Ｃ）の中央の白い領域が永久磁石の装着位置に対応している。

図９Ｄは、図９（Ａ）に図示されている磁気光学設定を使用して収集された、強度変化として標準的な単極性の波形を示している。なお、図９（Ａ）に図示されている磁気光学設定の利点として、オンチップＴＨｚ発生／検出方式による測定信号に対する大気中の水蒸気の影響はなかった。
主なＴＨｚピークはＺｎＴｅ結晶におけるポンプパルスの寄生光学整流（ＯＲ）から生じたもので、磁石の位置に敏感ではなかった。最も弱い信号は、ＺｎＯ／ＺｎＴｅウェーハにおける光ポンプとスピントロニクスエミッタによって生成されたＴＨｚ波面の屈折率の差のために、ＺｎＴｅ／Ａｕ界面への伝搬後、光学整流（ＯＲ）から約＋２．８ｐｓ遅延した（図９Ｄ参照）。
光学整流（ＯＲ）ピークから十分に離れていたので、磁気光学撮像測定に寄生的な影響を与えるたに過ぎなかった。このピーク振幅および位相は、一定のポンプ／プローブ電力での外部磁場の強度およびそのベクトルによってのみ影響された（以下で論じる）。磁石を除去した後、この信号は、Ｆｅ層５４１のゆっくりした減磁のために、完全に消失する前の数日間記録することができた。

遅延時間９．５ｐｓでの中程度の波形ピークは、ＺｎＴｅ／ＭｇＯ界面での光学整流（ＯＲ）生成ＴＨｚ面の反射および入射プローブパルスとのＺｎＴｅ中の部分的な同時伝搬によるものである（図３を参照）。このように、この波形のピークはまた磁場に鈍感であった。本発明者による磁気光学撮像設定における現在利用可能なポンプ／プローブパワーでは信号対雑音比（ＳＮＲ）が低かったので、信号対雑音比を改善するために多重波形または信号平均化を使用した。

図１０Ａ〜図１４Ａは、磁気光学撮像センサと永久磁石の他の装着姿勢の説明図である。図１０Ａでは、磁場ベクトルの向きＢとポンプ／プローブ光の振動電場の向きＥが反平行で、永久磁石がスピントロニクス層表面から約５ｍｍ上にある。図１１Ａでは、磁場ベクトルの向きＢとポンプ／プローブ光の振動電場の向きＥが平行で、永久磁石がスピントロニクス層表面から約９ｍｍ上にある。図１２Ａでは、磁場ベクトルの向きＢとポンプ／プローブ光の振動電場の向きＥが紙面斜め上方向で直交すると共に、Ａｕミラーの面内に位置し、永久磁石がスピントロニクス層表面から約５ｍｍ上にある。図１３Ａでは、磁場ベクトルの向きＢとポンプ／プローブ光の振動電場の向きＥが紙面斜め下方向で直交すると共に、Ａｕミラーの面内に位置し、永久磁石がスピントロニクス層表面から約５ｍｍ上にある。図１４Ａでは、磁場ベクトルの向きＢとポンプ／プローブ光の振動電場の向きＥがＡｕミラーの面内で斜めに交差し、永久磁石がスピントロニクス層表面から約５ｍｍ上にある。

図１０ＢＣ〜図１４ＢＣは、夫々図１０Ａ〜図１４Ａに図示されている磁気光学設定を使用して収集された画像データを示すもので、（Ｂ）は所定位置での平均処理された画像データ、（Ｃ）は対応する（Ｂ）の画像データをＦＦＴで信号処理した画像を示している。この磁気光学設定は、永久磁石／磁気光学撮像チップ構成における指示された磁場ベクトル（Ｂ）方向およびポンプ／プローブ光の振動電場ベクトル／分極（Ｅ）の画像を示す。
図１０ＢＣ（Ｂ）〜図１４ＢＣ（Ｂ）において、プローブパルスは、光学整流（ＯＲ）ピーク最大値から約＋２．８ｐｓにおける磁場感受性波形最大値に対応する固定遅延段位置で収集された。連続した０．５秒／ピクセルのＸスキャンステージ（磁石を取り付けた状態）の移動中、この遅延ステージ位置での波形振幅は、各１±１ｍｍピクセル内で平均化するために１６回サンプリングされた。図１０ＢＣ（Ｂ）〜図１４ＢＣ（Ｂ）の各原画像の収集には約１時間かかった。また図１０ＢＣ〜図１４ＢＣの各画像データは、図９ＢＣと同様に、１２４×５３画素又は１２３×５３画素であり、画像の大きさは１２４×５３［ｍｍ^２］又は１２３×５３［ｍｍ^２］である。

図１０ＢＣ（Ｃ）〜図１４ＢＣ（Ｃ）は、図１０ＢＣ（Ｂ）〜図１４ＢＣ（Ｂ）の画像のコントラストを向上させるために、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を用いたバンドパスフィルタリングが適用された。図１０ＢＣ（Ｃ）〜図１４ＢＣ（Ｃ）に示されるように、ライン毎の画像収集時間にわたる弱い信号に関して、テラヘルツ時間領域（ＴＨｚ−ＴＤＳ）システムによって、水平方向の縞が抑制された。また、４０ピクセル以上の明るいパッチと暗いパッチのサイズでイメージの変化を滑らかにし、３ピクセル以下のオブジェクトを強く減衰させた。

図１０Ｄ、図１２Ｄ〜図１４Ｄは、夫々図１０Ａ、図１２Ａ〜図１４Ａに図示されている磁気光学設定を使用して、異なる空間位置で収集された３２個の時間平均波形を示している。それらは、磁場感受性ピークに対する信号が、磁気光学撮像チップ対磁石の位置／配向に依存してその強度だけでなくその位相にも依存し得ることを実証している。これは、磁場ベクトルの方向に依存する画像コントラストの反転を説明する（図９Ｄと図１０Ｄならびに図１２Ｄと図１３Ｄを比較）。なお、図１１Ａに図示されている磁気光学設定を使用した時間平均波形については、図示を省略している。

図６に戻り、ＴＨｚ波の電気光学サンプリングの原理に基づき、追加的な説明をする。
αがＺｎＴｅ結晶の（１１０）軸に対するＴＨｚビーム偏光の角度である場合、電気光学サンプリング信号は√（１＋３・ｃｏｓ^２α）係数でＴＨｚビーム偏光の角度に依存する。スピントロニクス層５４からのＴＨｚ放射の偏光は、磁気光学撮像センサ表面と面内にあるＢベクトルの成分に対して常に直交していることに留意されたい。この面内のＢベクトル成分は、このスポットでのスピントロニクス層５４の再磁化による撮像中に、磁気光学撮像センサ上のポンプパルススポットに対する磁石の位置および向きと共に変化している。結果として、電気光学サンプリングは、そのような再磁化によってもたらされるＴＨｚ信号の振幅および位相変動を検出し、それは磁気光学撮像センサチップでの磁気光学撮像の可能性につながる。言い換えれば、磁気光学撮像センサは常にスピントロニクス層５４上の集束ポンプパルスのスポット内の現在の磁化状態を検出する。

原則として、磁気光学撮像センサの横方向の空間分解能は、ポンプ／プローブ集束光学系の光学分解能によって支配される。軸方向の分解能は電気光学サンプリングによる磁場感度に依存し、空間分解能に影響を与える。これは本実施例に示すＴＨｚ-ＴＤＳ設定の場合であり、すなわち横方向解像度は劣った画像コントラストのために、言い換えると低い磁場感度のために低かった。ＳＮＲを改善するためには、実施例に示す５ｍＷ（〜０．２ｍＪ／ｃｍ^２（フル−エンス：単位面積当たりのエネルギー密度））のものと比較して、はるかに高いポンプ出力が必要である。本実施例に示すスピントロニクス層５４は、励起パワーとＴＨｚ出力振幅との間に線形関係（傾斜度は概ね１である）で８００ｎｍと１５５０ｎｍで少なくとも４倍高い入射パワーに耐えることができる。電気光学信号もまたＴＨｚ振幅に対して線形であるので、電気光学能力信号対ノイズ比（ＳＮＲ：signal-to-noise ratio）はそれに応じて改善されると予想される。

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、当業者に自明な範囲内で、各種の設計変更が可能である。例えば、本発明の実施例においては電気光学サンプリングの場合を示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、適切なオンチップ光伝導アンテナまたはスピントロニクス検出器を用いても、ＴＨｚ磁気光学撮像感度を改善することができる。画像収集速度に関しては、より高いポンプ／プローブ変調速度の使用はより高い画像走査速度を可能にし得る。

本発明のテラヘルツ磁気光学センサは、特に磁束漏洩検知による非破壊検査に用いて好適である。
本発明のテラヘルツ波を利用した高性能非破壊評価装置及び方法は、磁束漏洩検知による従来型の非破壊検査に用いて好適である。
本発明者の知る限りでは、ＴＨｚ−ＴＤＳ用のエミッタ／検出器センサを内蔵した最初の磁気光学撮像装置を提案している。そのＳＮＲを改善することによって、本発明は、ＮＤＴ用途のための非常に限られた数の報告された磁気光学撮像方式への価値ある貢献となり得る。潜在的に、本発明の方式は、潜在的に達成可能な空間分解能および様々な材料への適用性に関して、それぞれファラデーおよびカー効果に基づく方式よりも有利である。

１０ 被測定試料
１１ ＸＹＺ走査ステージ
１２、２１ フェムト秒レーザ
１３ａ、１３ｃ ビームスプリッタ
１３ｂ 反射鏡
１４、６２ ポンプパルス
１５、６４ プローブパルス
１６ 遅延時間回路
１７ 励磁コイル
１７ｂ 磁気光学撮像センサ
１９、４４ 差動光検出器（balanced photodetector）
２０ａ ロックインアンプ
２４ チョッパー
２７ 楕円鏡（ポンプパルス）
２９（２９ａ〜２９ｄ） ポンプパルス反射光学系
３１（３１ａ〜３１ｉ） 遅延時間調整部
３３ 楕円鏡（プローブパルス）
３４（３４ａ〜３４ｄ） プローブパルス反射光学系
３５ 磁気光学撮像チップ
３６ 永久磁石
３７ 三次元走査ステージ
３８ ＣＣＤカメラ
４３ ウォラストンプリズム（Wollaston prism）
５０ 磁気光学撮像チップ（磁気光学撮像センサ）
５１ Ａｕミラー
５２ 電気光学結晶層（ＺｎＴｅ）
５３ 基板層（ＭｇＯ）
５４ スピントロニクス層
６０ 永久磁石

Claims (12)

1. パルス幅がフェムト秒のレーザパルスを発生するフェムト秒レーザと、
   前記フェムト秒レーザパルスをポンプパルスとプローブパルスに分割するビームスプリッタと、
   測定試料と間隔を隔てて設けられた磁気光学撮像センサと、
   前記ポンプパルスを前記磁気光学撮像センサに照射するポンプパルス光照射部と、
   前記ポンプパルスが照射される前記磁気光学撮像センサに、前記プローブパルスを照射するプローブパルス光照射部と、
   前記ポンプパルスを当ててから、前記プローブパルスを照射するまでの遅延時間を変えながら測定を繰り返す遅延時間調整部と、
   前記磁気光学撮像センサに照射するポンプパルスにより発生するテラヘルツ波によって、電気光学効果によって影響を受けた前記プローブパルスの偏光変化を検出する光検出部と、
   前記磁気光学撮像センサに磁場を印加する磁場発生手段と、
   を備え、前記光検出部で検出された偏光変化から、前記測定試料の磁場の変化を検出することを特徴とするテラヘルツ磁気光学センサ。
2. さらに、前記ポンプパルスの照射された前記磁気光学撮像センサの位置における磁場強度もしくは磁場変化を表す画像を取得する画像センサを備えることを特徴とする請求項１に記載のテラヘルツ磁気光学センサ。
3. 前記磁場発生手段は、静磁場又は交流磁場を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載のテラヘルツ磁気光学センサ。
4. 前記磁気光学撮像センサは、
   基板層と、
   前記基板層の前記ポンプパルスが入射する側に設けられたスピントロニクス層であって、前記ポンプパルスをテラヘルツ光に変換する前記スピントロニクス層と、
   前記基板層を透過した前記テラヘルツ光を反射する反射鏡層と、
   前記基板層と前記反射鏡層の間に設けられ、前記テラヘルツ光と前記プローブパルスとを相互作用させる電気光学結晶層と、
   を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のテラヘルツ磁気光学センサ。
5. 前記スピントロニクス層は、
   鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）から選択される強磁性元素を含む強磁性体層と、
   ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）から選択される非磁性元素を含む非磁性体層と、
   を有することを特徴とする請求項４に記載のテラヘルツ磁気光学センサ。
6. 前記基板層は、テラヘルツ波を透過する誘電体材料から選択されることを特徴とする請求項４又は５に記載のテラヘルツ磁気光学センサ。
7. 前記テラヘルツ波を透過する誘電体材料は、ＭｇＯ基板、石英基板又はシリコン基板から選択されることを特徴とする請求項６に記載のテラヘルツ磁気光学センサ。
8. 前記電気光学結晶層は、電気光学効果を有する媒質であることを特徴とする請求項４乃至７の何れか１項に記載のテラヘルツ磁気光学センサ。
9. 前記電気光学効果を有する媒質は、テルル化亜鉛（ＺｎＴｅ）又はリン化ガリウム（ＧａＰ）から選択されることを特徴とする請求項８に記載のテラヘルツ磁気光学センサ。
10. 請求項１乃至９の何れか１項に記載のテラヘルツ磁気光学センサを用いた、被測定試料の磁束漏洩検知による非破壊検査装置。
11. 請求項１乃至９の何れか１項に記載のテラヘルツ磁気光学センサを、被測定試料の磁束漏洩検知による非破壊検査に用いる方法。
12. ポンプパルスを用いる磁気光学撮像センサであって、
    基板層と、
    前記基板層のポンプパルスが入射する側に設けられたスピントロニクス層であって、前記ポンプパルスをテラヘルツ光に変換する前記スピントロニクス層と、
    前記基板層を透過した前記テラヘルツ光を反射する反射鏡層と、
    前記基板層と前記反射鏡層の間に設けられた電気光学結晶層であって、前記テラヘルツ光と前記プローブパルスとを相互作用させる前記電気光学結晶層と、
    を備えることを特徴とする磁気光学撮像センサ。
    

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