JP5516589B2 - 被測定物の特性を測定する方法、および測定システム - Google Patents
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Description
上記平板状の周期的構造体に直線偏光の電磁波を照射し、
上記平板状の周期的構造体で前方散乱または後方散乱された電磁波を検出し、
上記前方散乱された電磁波の周波数特性に生じるディップ波形、または、上記後方散乱された電磁波の周波数特性に生じるピーク波形が、上記被測定物の存在により変化することに基づいて被測定物の特性を測定する測定方法であって、
上記平板状の周期的構造体は、その主面に垂直な方向に貫通した少なくとも2つの空隙部が、上記主面上の少なくとも一方向に周期的に配置された平板状の構造体であり、
上記電磁波が、上記平板状の周期的構造体の主面に対して垂直な方向から照射されることを特徴とする、測定方法である。
上記空隙部の形状は、上記電磁波の偏光方向と直交する仮想面に対して鏡映対称とならない形状であることが好ましい。
上記平板状の周期的構造体の主面に垂直な方向に貫通した少なくとも2つの空隙部が、上記平板状の周期的構造体の主面上の少なくとも一方向に周期的に配置されており、かつ、
上記測定方法に用いられる際の配置状態において、上記空隙部の形状が、上記電磁波の偏光方向と直交する仮想面に対して鏡映対称とならない形状である、平板状の周期的構造体にも関する。
上記平板状の周期的構造体の主面に垂直な方向に貫通した少なくとも2つの空隙部が、上記平板状の周期的構造体の主面上の少なくとも一方向に周期的に配置されており、かつ、
電磁波のフィルタとして用いられる際に、電磁波の進行方向に対して上記周期的構造体の主面が垂直になるように配置された状態において、上記空隙部の形状が、上記電磁波の偏光方向と直交する仮想面に対して鏡映対称とならない形状である、平板状の周期的構造体にも関する。
d(sin i −sin θ)=nλ …(1)
と表すことができる。上記「0次方向」の0次とは、上記式(1)のnが0の場合を指す。dおよびλは0となり得ないため、n=0が成立するのは、sin i− sin θ=0の場合のみである。従って、上記「0次方向」とは、入射角と回折角が等しいとき、つまり電磁波の進行方向が変わらないような方向を意味する。
本実施例では、平板状の周期的構造体において、空隙部を構成する面の一部に突起部や切欠部を付加した例を示す。
図6(a)〜図11(a)に、6種類の本発明の平板状の周期的構造体の空隙部の構造を示す。図6(a)は、空隙部を構成する空隙部側面の1面の中央部付近に突起部101を配置した周期的構造体1を示す。図7(a)は、図6(a)の突起部101の位置を空隙部側面のうちの1面の中央部付近からずらせた周期的構造体1を示す。図8(a)は、図6(a)の突起部101の大きさを大きくした周期的構造体1を示す。図9(a)は、空隙部側面のうちの1面の端部付近に切欠部102を配置した周期的構造体1を示す。図10(a)は、図9(a)の切欠部102の位置を変えた周期的構造体1を示す。図11(a)は、図9(a)の切欠部の大きさを変えた周期的構造体を示す。なお、これらの図は、周期的構造体1の空隙部を含む単位構造のみを示しており、この単位構造が2次元的に無限に連続してなる周期的構造体がシミュレーションの対象となる。電磁波は、周期的構造体1の主面に垂直な方向(各図の(a)におけるZ方向)が進行方向となり、各図の(a)におけるX方向が電磁波の偏光方向となるように照射されるものとする(以下、同様)。
次に、図6(a)に示す平板状の周期的構造体を実際に作製し、それに電磁波を照射したときの周波数特性を評価した。以下に、その周期的構造体の作製手順を示す。
比較対照として、上記と同様の作製方法で、図6(a)の構造から、突起部101を除いた従来の平板状の周期的構造体(すなわち、図1(b)に示す周期的構造体9)を作製した。さらに、図12に示す装置構成において、図14に示すように周期的構造体9の主面に垂直な方向と電磁波の進行方向とのなす角度αが9°となるように、周期的構造体を傾いた状態で配置し、周期的構造体の透過率の周波数特性を実際に測定した。得られた透過率の周波数特性を図16に示す(図16の実線部)。
さらに、効果を確認するために以下の比較を行った。被測定物として、濃度10μg/mLのチオール基末端を有するポリマー(分子量6000)の水溶液を10mL用意し、上述の[図6(a)に示す周期的構造体についての実測]で作製した図6(a)に示す本発明の周期的構造体と、または、上述の[従来の周期的構造体の実測]で作製した図1(b)に示す従来の周期的構造体の各々を、該水溶液中に配置し約4時間放置することで、チオール基末端を有するポリマー(被測定物)が周期的構造体のAu上に固定化された2種類の試料を作製した。
さらに、上述の[図6(a)に示す周期的構造体についての実測]と同様にして、図1(a)に示す本発明の周期的構造体1を作製し、周波数特性を実際に測定した。また、上述の[図6(a)〜図11(a)に示す周期的構造体についてのシミュレーション計算]と同様にして、図1(a)に示す本発明の周期的構造体1についてのシミュレーション計算を行った。ただし、透過率の単位は%とした。両者の結果を併せて図17に示す。
本実施例では、空隙部の全体的形状を、電磁波の偏光方向に対して垂直な仮想面に対して非対称な形状とした例を示す。
さらに、実施例1の[図6(a)に示す周期的構造体についての実測]と同様にして、図18(a)に示す本発明の周期的構造体1を作製し、周波数特性を実際に測定した。また、実施例1の[図6(a)〜図11(a)に示す周期的構造体についてのシミュレーション計算]と同様にして、図18(a)に示す本発明の周期的構造体1についてのシミュレーション計算を行った。ただし、透過率の単位は%とした。両者の結果を併せて図25に示す。
本実施例では、平板状の周期的構造体(材質:Cu)の空隙部を形成する部分の一部のみに、周期的構造体とは異なる物質(誘電体)を付着させた例を示す。図26(a)に示す平板状の周期的構造体1は、空隙部を構成する空隙部側面のうちの1面の中央部付近に誘電体103を付着させた構造体である。
本実施例では、周期的構造体の空隙部を形成する部分の一部のみに被測定物が保持される例を示す。
Claims (11)
- 平板状の周期的構造体に被測定物を保持し、
前記平板状の周期的構造体に直線偏光の電磁波を照射し、
前記平板状の周期的構造体で前方散乱または後方散乱された電磁波を検出し、
前記前方散乱された電磁波の周波数特性に生じるディップ波形、または、前記後方散乱された電磁波の周波数特性に生じるピーク波形が、前記被測定物の存在により変化することに基づいて被測定物の特性を測定する測定方法であって、
前記平板状の周期的構造体は、その主面に垂直な方向に貫通した少なくとも2つの空隙部が、前記主面上の少なくとも一方向に周期的に配置された平板状の構造体であり、
前記電磁波が、前記平板状の周期的構造体の主面に対して垂直な方向から照射され、
前記前方散乱された電磁波の周波数特性に生じるディップ波形、または、前記後方散乱された電磁波の周波数特性に生じるピーク波形が、前記平板状の周期的構造体のTE11モード様共振により生じたものであることを特徴とする、測定方法。 - 前記TE11モード様共振がTE110モード様共振である、請求項1に記載の測定方法。
- 前記空隙部の形状が、前記電磁波の偏光方向と直交する仮想面に対して鏡映対称とならない形状である、請求項1に記載の測定方法。
- 前記周期的構造体の前記空隙部を形成する部分に、突起部または切欠部を有する、請求項1に記載の測定方法。
- 前記周期的構造体の空隙部を形成する部分のうち、TE11モード様共振が生じた際に電界強度が相対的に強くなる位置に前記突起部を有するか、あるいは、電界強度が相対的に弱くなる位置に切欠部を有する、請求項4に記載の測定方法。
- 前記周期的構造体の主面に垂直な方向から見た前記空隙部の形状が、台形、凸型、凹型、多角形、または、星型である、請求項1に記載の測定方法。
- 前記周期的構造体の空隙部を形成する部分の一部のみに前記周期的構造体とは異なる物質を付着させる、請求項1に記載の測定方法。
- 前記周期的構造体の空隙部を形成する部分のうち、TE11モード様共振が生じた際に電界強度が相対的に強くなる位置に、前記周期的構造体とは異なる物質が選択的に保持される、請求項7に記載の測定方法。
- 前記周期的構造体の空隙部を形成する部分の一部のみに前記被測定物を保持する、請求項1に記載の測定方法。
- 前記周期的構造体の空隙部を形成する部分のうち、TE11モード様共振が生じた際に電界強度が相対的に強くなる位置に、前記被測定物が選択的に保持される、請求項9に記載の測定方法。
- 被測定物を保持するための平板状の周期的構造体と、
前記平板状の周期的構造体に直線偏光の電磁波を照射するための照射部と、
前記平板状の周期的構造体で前方散乱または後方散乱された電磁波を検出するための検出部とを備え、
前記前方散乱された電磁波の周波数特性に生じるディップ波形、または、前記後方散乱された電磁波の周波数特性に生じるピーク波形が、前記被測定物の存在により変化することに基づいて被測定物の特性を測定するための測定システムであって、
前記平板状の周期的構造体は、その主面に垂直な方向に貫通した少なくとも2つの空隙部が、前記主面上の少なくとも一方向に周期的に配置された平板状の構造体であり、
前記電磁波が、前記平板状の周期的構造体の主面に対して垂直な方向から照射されるように、前記平板状の周期的構造体および前記照射部が配置され、
前記前方散乱された電磁波の周波数特性に生じるディップ波形、または、前記後方散乱された電磁波の周波数特性に生じるピーク波形が、前記平板状の周期的構造体のTE11モード様共振により生じたものであることを特徴とする、測定システム。
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