JP5684487B2 - 赤外からテラヘルツ周波数帯域の電磁放射を検出するボロメータ検出器、およびかかる検出器を備えたアレイ検出装置 - Google Patents
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Description
・テラヘルツ検出が解剖学的構造およびその内部で起こる化学反応の詳細にアクセスを提供する医療診断;X線、超音波のいずれもこの情報は提供しない;
・軍事および航空安全、例えば、対ステルスレーダーシステムまたは目標物識別に優れた高精度レーダーへの適用;
・大気汚染の調査および検出;サブミリ波観測は大気の化学的性質に関して重要な情報を提供するので、例えば遠赤外領域に強い吸収線を有するため従来技術では検出が難しかった三酸化二窒素のような大気汚染物質の監視に極めて高い効果を発揮する;
・化学種の識別;熟した果実から発せられるある種の化合物や産業用燃焼設備から放出される化合物など、多くの複合化合物はテラヘルツ帯域に非常にユニークな特徴を有しており、例えば爆薬や毒生産物の検出などを確実に行うことができる;
・分子または原子レベルの現象の分析;テラヘルツ分光法は、光励起、光解離、溶媒和などの仕組みについて新発見を可能にする;(例えば水素結合や分子振動)分子間相互作用、凝縮相システム、ペプチドやプロテインのような巨大分子の動力学過程、およびテラヘルツ放出に基づく技術を用いた高分子の観測と定位、の分析にも同様に適用される;
・半導体などの材料特性を調査し、その移動度、例えば超高速キャリア、キャリアフォノン相互作用、超導体、重合体、セラミックス、有機材料、および多孔質材の変遷を非破壊的に決定すること。更に、テラヘルツ帯域において、プラスチック、紙、繊維のような材料は透明であり、金属は完全反射体であり、水は高い吸収性を示す。そのため、この帯域での検出は、例えば、パッケージ製品の検査または製造工程の現場リアルタイム監視に特に適している。
米国特許文献第6,329,655号には、ミリメートル周波数帯で動作し2個の交差ボウタイアンテナ32、34を有するアンテナベースボロメータ30が記載されている。このボロメータの概略上面図を図2に、概略断面図を図3に示す。
・電磁放射を収集するための第1および第2の交差ボウタイアンテナ;
・収集された電磁力を熱量に変換するため前記アンテナに結合される抵抗負荷;および
・サポートと熱的分離アームとによって基板の上に支持されるボロメータマイクロブリッジ構造であって、以下を備える:
・前記抵抗負荷;および
・生成された熱量によって温度上昇可能に抵抗負荷に結合されるボロメータまたは熱測定素子。
ボウタイアンテナが減結合され、同一平面、同一サポートへの堆積を必要としない;
ウィングレットの恩恵により最適なインピーダンス整合が得られ、また各アンテナについて独立したインピーダンス整合が得られる;
抵抗負荷の表面積を非常に小さくできるので、初期近似としては負荷の表面積に比例する検出器と赤外照射との結合を減少させることができる。
Claims (7)
- 赤外からテラヘルツ周波数帯域の電磁放射を検出するボロメータ検出器であって:
電磁放射を収集するための、交差する第1および第2のボウタイアンテナと;
収集された電磁力を熱量に変換するため前記アンテナに結合される抵抗負荷と;
サポートと、マイクロブリッジを熱的に分離するアームとによって基板の上に支持されるボロメータマイクロブリッジ構造であって:
前記抵抗負荷と;
生成された熱量によって温度上昇可能に抵抗負荷に結合される熱測定素子と;を備える、ボロメータマイクロブリッジ構造と;を備え、
前記第1ボウタイアンテナがマイクロブリッジの外側にあって前記抵抗負荷と容量性結合し、
前記第2ボウタイアンテナがマイクロブリッジの中にあって前記抵抗負荷と抵抗結合し、
前記抵抗負荷が、金属フィルムを備え、
前記マイクロブリッジが、前記第1ボウタイアンテナを向いて配置された部材であって、前記第1ボウタイアンテナと容量性結合する部材を、前記金属フィルム上に備え、
前記部材によって、前記第1ボウタイアンテナと前記金属フィルムの間のインピーダンスマッチングを得るように構成されたボロメータ検出器。 - 請求項1のボロメータ検出器であって、前記部材は、第1ボウタイアンテナの2個のウイングを跨ぐ長方形の第1中央部材と、第1ボウタイアンテナの一部分と実質的に等しい形状とサイズを有する横方向部材とを備えたことを特徴とするボロメータ検出器。
- 請求項2のボロメータ検出器であって、前記部材が電気的絶縁体に覆われ、前記熱測定素子が少なくとも部分的に前記絶縁体の上に位置し少なくとも部分的に金属フィルムと接触することを特徴とするボロメータ検出器。
- 請求項1、請求項2、または請求項3に記載のボロメータ検出器であって、前記抵抗負荷が金属フィルムを備え、前記第2ボウタイアンテナが少なくとも部分的にこの金属フィルムの上に位置することを特徴とするボロメータ検出器。
- 請求項1〜4のいずれかのボロメータ検出器であって、前記第1ボウタイアンテナが基板の上に位置することを特徴とするボロメータ検出器。
- 請求項1〜3のいずれかのボロメータ検出器であって、前記第1ボウタイアンテナが少なくとも部分的にマイクロブリッジの上に形成されることを特徴とするボロメータ検出器。
- 赤外からテラヘルツ周波数帯域の電磁放射を検出するためのアレイ検出装置であって、請求項1〜6のいずれかに係るボロメータ検出器の1または2次元アレイを備えることを特徴とするアレイ検出装置。
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