JP5710355B2 - Inspection apparatus and inspection method using terahertz waves - Google Patents
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Description
本発明は、テラヘルツ波を用いて検査対象物の物理量や物性等を検査する検査装置及び検査方法に関する。 The present invention relates to an inspection apparatus and an inspection method for inspecting physical quantities and physical properties of an inspection object using a terahertz wave.
近年、電波と光波のちょうど中間領域にあるテラヘルツ波に注目が集まりつつある。テラヘルツ波は、送受信が困難なことから利用が遅れていた。しかし、最近のレーザ及び半導体技術の進歩等によりテラヘルツ波の利用が可能となってきた。学術分野により違いがあるが、テラヘルツ波は、波長で30μm〜3mm、振動数では100GHz〜10THzの領域を指す。 In recent years, attention has been focused on terahertz waves in the middle region between radio waves and light waves. The use of terahertz waves has been delayed because transmission and reception are difficult. However, the use of terahertz waves has become possible due to recent advances in laser and semiconductor technologies. Although there are differences depending on the academic field, the terahertz wave indicates a region of 30 μm to 3 mm in wavelength and 100 GHz to 10 THz in frequency.
このテラヘルツ波を利用することにより、検査対象物の物理量や物性を検査する装置が開示されており、例えば、対象物の粒径を測定する粒径測定装置が存在する。このような従来の粒径測定装置は、対象の粒径を測定するに際して透過率(=(サンプルのFFT結果/リファレンスのFFT結果)*100)を使用するのが一般的であるが、透過率を計算するためにはリファレンスとサンプルとの両方の信号強度を測定し、いずれもフーリエ変換を行った後に周波数毎に算出する必要があり、信号処理に手間がかかるという問題点がある。なお、リファレンスとは、測定対象物を何も設置しない状態で行った測定結果を指す。 An apparatus for inspecting a physical quantity or physical property of an inspection object by using the terahertz wave has been disclosed. For example, there is a particle diameter measuring apparatus for measuring the particle diameter of the object. Such a conventional particle size measuring apparatus generally uses a transmittance (= (FFT result of a sample / FFT result of a reference) * 100) when measuring the particle size of an object. Therefore, it is necessary to measure the signal intensities of both the reference and the sample and calculate them for each frequency after performing Fourier transform, and there is a problem in that it takes time to process the signal. In addition, a reference refers to the measurement result performed in the state in which no measurement object is installed.
図18は、従来の粒径測定装置の動作を示すフローチャート図である。従来の測定装置は、最初にリファレンスの時間波形(時間に対する信号強度)を測定する(ステップS1)。次に、従来の測定装置は、測定対象物(サンプル)を設置した場合における時間波形を測定する(ステップS2)。ここで、図19は、従来の測定装置により測定されたサンプル(粒径110μm)とリファレンスの時間波形図の1例である。
FIG. 18 is a flowchart showing the operation of the conventional particle size measuring apparatus. The conventional measuring apparatus first measures a reference time waveform (signal strength with respect to time) (step S1). Next, the conventional measuring apparatus measures a time waveform when a measurement object (sample) is installed (step S2). Here, FIG. 19 is an example of a time waveform diagram of a sample (
次に、従来の測定装置は、リファレンスとサンプルについてFFT解析を行う(ステップS3)。次に、従来の測定装置は、周波数毎の透過率を計算する(ステップS4)。すなわち、従来の測定装置は、FFT変換結果に基づいて、所定の周波数におけるサンプルとリファレンスの任意強度を抽出し、上述した式に基づいて透過率を算出する。なお、リファレンスのフーリエ変換後における周波数に対する任意強度は、予めデータベースに記憶された値を用いてもよい。 Next, the conventional measuring apparatus performs FFT analysis on the reference and the sample (step S3). Next, the conventional measuring apparatus calculates the transmittance for each frequency (step S4). That is, the conventional measuring apparatus extracts the arbitrary intensity of the sample and reference at a predetermined frequency based on the FFT conversion result, and calculates the transmittance based on the above-described equation. Note that a value stored in advance in a database may be used as the arbitrary intensity with respect to the frequency after the Fourier transform of the reference.
例えば、フーリエ変換後のサンプルの時間波形から、0.183THzの周波数に対する任意強度が127である場合に、データベースに基づいてリファレンスの0.183THzの周波数に対する任意強度が259であったとすると、従来の測定装置は、(127/259)*100=49[%]のように透過率を算出することができる。 For example, if the arbitrary intensity for the 0.183 THz frequency is 127 from the time waveform of the sample after Fourier transform, and the arbitrary intensity for the 0.183 THz frequency of the reference is 259 based on the database, The measuring apparatus can calculate the transmittance as (127/259) * 100 = 49 [%].
次に、従来の測定装置は、算出した透過率をデータベースと照合する(ステップS5)。データベースには、所定の周波数において予め測定した粒径に対する透過率が記憶されており、従来の測定装置は、ステップS4で算出した透過率をデータベースと照合することにより、粒径を導き出すことができる。最後に、従来の測定装置は、導出した粒径を表示装置に表示して処理を終了する(ステップS6)。 Next, the conventional measuring apparatus collates the calculated transmittance with a database (step S5). The database stores the transmittance with respect to the particle diameter measured in advance at a predetermined frequency, and the conventional measuring apparatus can derive the particle diameter by comparing the transmittance calculated in step S4 with the database. . Finally, the conventional measuring device displays the derived particle size on the display device and ends the process (step S6).
しかしながら、従来の測定装置は、リファレンスとサンプルの両方の信号強度に対してフーリエ変換を行う必要があり、さらにデータベースによらずにリファレンスを毎回測定する場合には、測定の度にリファレンスとサンプルの両方についてデータをとる必要があり、手間がかかるという問題点がある。 However, the conventional measuring apparatus needs to perform Fourier transform on the signal intensity of both the reference and the sample. Further, when the reference is measured every time regardless of the database, the reference and the sample are measured each time the measurement is performed. There is a problem in that it is necessary to collect data for both, and it takes time and effort.
特に、従来の測定装置は、データをとる際にロックインアンプを使用してアンテナで受信したテラヘルツ波を増幅するが、ロックインアンプの時定数を1sに設定すると、より正確な値を測定するためには、1点測定するのに時定数の3倍(=3s)の時間を待って測定する必要がある。フーリエ変換を行うために適当な値として1024点測定するとすれば、従来の測定装置は、3×1024=3072s(約50分)かかることとなり、テラヘルツ波時間波形の測定には非常に時間がかかる。また、ロックインアンプの時定数の設定は変更可能であるが、例えば100ms程度に短く変更してしまうと容量が十分ではなく、正確な強度を測定できないという問題がある。 In particular, a conventional measuring apparatus amplifies a terahertz wave received by an antenna using a lock-in amplifier when taking data, but a more accurate value is measured when the time constant of the lock-in amplifier is set to 1 s. Therefore, it is necessary to wait for a time three times the time constant (= 3 s) to measure one point. If 1024 points are measured as appropriate values for performing the Fourier transform, the conventional measuring apparatus takes 3 × 1024 = 3072 s (about 50 minutes), and the measurement of the terahertz time waveform is very time consuming. . Further, the setting of the time constant of the lock-in amplifier can be changed. However, if the time constant is changed as short as about 100 ms, for example, there is a problem that the capacity is not sufficient and an accurate intensity cannot be measured.
本発明は上述した従来技術の問題点を解決するもので、測定精度の低下を招くことなく短時間で測定することができるテラヘルツ波を用いた検査装置及び検査方法を提供することを課題とする。 The present invention solves the above-described problems of the prior art, and an object thereof is to provide an inspection apparatus and an inspection method using a terahertz wave that can be measured in a short time without causing a decrease in measurement accuracy. .
本発明に係るテラヘルツ波を用いた検査装置は、上記課題を解決するために、レーザ光を第1レーザ光と第2レーザ光とに分割する光分割部と、前記光分割部により発せられた第1レーザ光が照射されることによりテラヘルツ波を発振するテラヘルツ波発振部と、前記光分割部により発せられた第2レーザ光に時間遅延を与える時間遅延部と、前記時間遅延部により時間遅延を与えられた第2レーザ光に基づいた検出タイミングで前記テラヘルツ波発振部により発振されたテラヘルツ波を検出し、検出したテラヘルツ波の強度に応じた検出信号を生成するテラヘルツ波検出部と、前記テラヘルツ波発振部と前記テラヘルツ波検出部との間のテラヘルツ波路中に測定対象物を設置し、前記時間遅延部により与えられる時間遅延を変化させた場合の前記テラヘルツ波検出部により生成された検出信号に基づく時系列信号強度データがピーク値を示す位置を予測し、予測した位置に基づいて前記時間遅延部が与える時間遅延の範囲を所定の限定された範囲に制御する制御部と、前記テラヘルツ波発振部と前記テラヘルツ波検出部との間のテラヘルツ波路中に測定対象物を設置した場合の前記テラヘルツ波検出部により生成された検出信号に基づく信号強度データのピーク値に基づいて前記測定対象物の特徴を検査する検査部と、前記テラヘルツ波検出部により生成された検出信号を増幅するロックインアンプを備え、前記制御部は、前記ロックインアンプの時定数が第1所定値を有する場合の前記テラヘルツ波検出部により生成された検出信号に基づいて時系列信号強度データがピーク値を示す位置を予測し、前記検査部は、前記制御部が予測した位置に基づいて前記時間遅延部が与える時間遅延の範囲を所定の限定された範囲に制御するとともに前記ロックインアンプの時定数を第1所定値よりも大きな第2所定値に変更した場合に、前記テラヘルツ波検出部により生成された検出信号に基づく信号強度データのピーク値に基づいて前記測定対象物の特徴を検査することを特徴とする。 In order to solve the above problems, an inspection apparatus using a terahertz wave according to the present invention is generated by a light splitting unit that splits a laser beam into a first laser beam and a second laser beam, and the light splitting unit. A terahertz wave oscillating unit that oscillates a terahertz wave when irradiated with the first laser beam, a time delay unit that gives a time delay to the second laser beam emitted by the light splitting unit, and a time delay by the time delay unit A terahertz wave detecting unit that detects a terahertz wave oscillated by the terahertz wave oscillating unit at a detection timing based on the second laser beam given, and generates a detection signal according to the intensity of the detected terahertz wave; When a measurement object is installed in the terahertz waveguide between the terahertz wave oscillation unit and the terahertz wave detection unit, and the time delay given by the time delay unit is changed The time-series signal intensity data based on the detection signal generated by the terahertz wave detection unit predicts the position where the peak value is shown, and the time delay range given by the time delay unit based on the predicted position is limited to a predetermined range. A signal intensity based on a detection signal generated by the terahertz wave detection unit when a measurement object is installed in a terahertz waveguide between the control unit that controls the range and the terahertz wave oscillation unit and the terahertz wave detection unit An inspection unit that inspects characteristics of the measurement object based on a peak value of data, and a lock-in amplifier that amplifies a detection signal generated by the terahertz wave detection unit, and the control unit includes: The time series signal intensity data has a peak value based on the detection signal generated by the terahertz wave detection unit when the time constant has the first predetermined value. Predicting a position to be indicated, and the inspection unit controls a time delay range provided by the time delay unit based on a position predicted by the control unit to a predetermined limited range and sets a time constant of the lock-in amplifier. Inspecting the characteristics of the measurement object based on the peak value of the signal intensity data based on the detection signal generated by the terahertz wave detection unit when the second predetermined value is larger than the first predetermined value. Features.
以下、本発明のテラヘルツ波を用いた検査装置及び検査方法の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of an inspection apparatus and an inspection method using a terahertz wave according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例1のテラヘルツ波を用いた検査装置の構成を示す図である。図1を参照して、検査装置の構成を説明する。本実施例の検査装置は、レーザダイオード1、ビームスプリッター2、ミラー3、レンズ4、テラヘルツ波発振アンテナ5、放物面ミラー6,7、テラヘルツ波受信アンテナ8、レンズ9、ミラー10、時間遅延機構11、ミラー12、信号発生器50、ロックインアンプ51、データ保持部52、表示装置53、データ処理部56、制御部57、及びデータベース58により構成される。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an inspection apparatus using a terahertz wave according to a first embodiment of the present invention. The configuration of the inspection apparatus will be described with reference to FIG. The inspection apparatus according to this embodiment includes a
なお、レーザダイオード1、ビームスプリッター2、ミラー3,10,12、レンズ4,9、テラヘルツ波発振アンテナ5、テラヘルツ波受信アンテナ8、放物面ミラー6,7、時間遅延機構11、及び後述する測定対象物100は、同一平面状にあるものとする。
レーザダイオード1は、レーザ光を発する。このレーザ光は、数ピコ秒以下で強度が変化している。ただし、レーザダイオード1の代わりにフェムト秒パルスレーザを使用してもよい。また、レーザ光の波長は、後述するテラヘルツ波発振アンテナ5及びテラヘルツ波受信アンテナ8の低温成長ガリウムヒ素基板を励起できる波長であればよく、例えば780nm〜830nm程度である。さらに、レーザダイオード1によるレーザ出力強度は、エミッタ側に約30mW、ディテクタ側に約10mW出力する強度があればよい。
The
ビームスプリッター2は、本発明の光分割部に対応し、レーザダイオード1により発せられたレーザ光を第1レーザ光と第2レーザ光とに分割する。
The
ミラー3は、ビームスプリッター2により発せられた第1レーザ光を所定の方向に反射する。
The
レンズ4は、ミラー3により反射された第1レーザ光を集光する。
The
テラヘルツ波発振アンテナ5は、本発明のテラヘルツ波発振部に対応し、ビームスプリッター2により発せられた第1レーザ光がミラー3及びレンズ4を介して照射されることによりテラヘルツ波を発振する。
The terahertz
図2は、本実施例のテラヘルツ波を用いた粒径測定装置におけるテラヘルツ波発振アンテナ5の詳細な構成を示す図である。図2に示すように、テラヘルツ波発振アンテナ5は、シリコンレンズ25に低温成長ガリウムヒ素基板22が設けられた構成となっており、低温成長ガリウムヒ素基板22上の電極20に信号発生器50が接続されている。電極20は、例えばダイポール、ボウタイ等の形状を有しており、材質として主に金が用いられる。また、シリコンレンズ25は、半球レンズあるいは超半球レンズを用いたものである。さらに、黒丸で示されたレーザ光23は、ギャップ21に照射される第1レーザ光の照射箇所を示したものである。
FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of the terahertz
信号発生器50は、テラヘルツ波発振アンテナ5に電圧を印加し、繰り返し周波数として、例えば11kHz、±10Vでテラヘルツ波を変調する。
The
放物面ミラー6,7は、テラヘルツ波発振アンテナ5により発振されたテラヘルツ波をテラヘルツ波受信アンテナ8に導くためのミラーである。この放物面ミラー6,7は、テラヘルツ波の減衰がないものであればよく、例えば金属(鉄、アルミ等)が挙げられる。可動ステージは20μm以下でステップするステージであればよい。
The
ミラー12は、ビームスプリッター2により発せられた第2レーザ光を所定の方向に反射し、時間遅延機構11内部に導く。
The mirror 12 reflects the second laser light emitted by the
時間遅延機構11は、本発明の時間遅延部に対応し、ビームスプリッター2により発せられミラー12を介して入射された第2レーザ光に時間遅延を与える。時間遅延機構11に要求される仕様の1例を挙げると、時間遅延機構11は、内部ミラーの移動範囲が2cm以上5cm以下あればよい。その移動速度は、最大で20kpps(Pulse per second)、最小で1kppsであればよい。また、移動ピッチは10μm毎に動作すればよく、移動精度は0.015mmであればよい。
The time delay mechanism 11 corresponds to the time delay unit of the present invention, and gives a time delay to the second laser light emitted from the
ミラー10は、時間遅延機構11により発せられた第2レーザ光を所定の方向に反射する。
The
レンズ9は、ミラー10により反射された第2レーザ光を集光する。なお、ビームスプリッター2、ミラー3,10,12、及びレンズ4,9は、レーザダイオード1によるレーザ光の出力強度に耐えることができ、且つレーザ光の強度に変化を与えないものがよい。
The lens 9 condenses the second laser light reflected by the
テラヘルツ波受信アンテナ8は、本発明のテラヘルツ波検出部に対応し、時間遅延機構11により時間遅延を与えられた第2レーザ光に基づいた検出タイミングでテラヘルツ波発振アンテナ5により発振されたテラヘルツ波を検出し、検出したテラヘルツ波の強度に応じた検出信号を生成する。テラヘルツ波受信アンテナ8は、テラヘルツ波を受信できる装置であればよく、例えばシリコンボロメータ等が挙げられる。
The terahertz
図3は、本実施例のテラヘルツ波を用いた粒径測定装置におけるテラヘルツ波受信アンテナ8の詳細な構成を示す図である。図3に示すように、テラヘルツ波受信アンテナ8は、テラヘルツ波発振アンテナ5と同様の構成を有しており、シリコンレンズ25に低温成長ガリウムヒ素基板22が設けられている。ただし、テラヘルツ波受信アンテナ8の低温成長ガリウムヒ素基板22上の電極20には、信号発生器50の代わりにロックインアンプ51が接続されている。
FIG. 3 is a diagram showing a detailed configuration of the terahertz
ロックインアンプ51は、信号発生器50の参照信号に同期して、テラヘルツ波受信アンテナ8により生成された検出信号を増幅する。なお、ロックインアンプ51は、電流増幅が108程あればよい。また、電圧電源は50V以下を印加できるものであればよい。
The lock-in
データ保持部52及びデータ処理部56は、本発明の検査部に対応し、テラヘルツ波発振アンテナ5とテラヘルツ波受信アンテナ8との間のテラヘルツ波路中に測定対象物100を設置した場合のテラヘルツ波受信アンテナ8により生成された検出信号に基づく信号強度データのピーク値に基づいて測定対象物100の特徴を検査する。例えば、この検査部は、信号強度データのピーク値に対応する粒径のデータを保持するデータベース58を参照することにより、測定対象物100の粒径を推定する。
The
個々の構成について述べると、データ保持部52は、テラヘルツ波受信アンテナ8により生成された検出信号に基づく信号強度データを保持する。また、データ処理部56は、データ保持部52に保持された信号強度データが示すピーク値に基づいて測定対象物100の特徴を検査すべく、データ保持部52を介してデータベース58を参照することにより測定対象物100の物理量(例えば粒径)や物性等を推定する。
To describe each configuration, the
データベース58は、予め調べたピーク強度に対応する物理量(例えば粒径)や物性等のデータを保持する。このデータベース58に保持されたデータは、例えば粒径が既知のガラスビーズ等を使用して予め測定を行い、ピーク強度と粒径との関係を調べて作成したものである。
The
表示装置53は、ロックインアンプ51による出力された検出信号に基づく信号強度データや、検査部(データ保持部52及びデータ処理部56)が検査した結果を表示するための装置である。
The
また、制御部57は、時間遅延機構11内部のミラーを移動させることにより、時間遅延量を制御することができる。ここで、制御部57は、テラヘルツ波発振アンテナ5とテラヘルツ波受信アンテナ8との間のテラヘルツ波路中に測定対象物100を設置し、時間遅延機構11により与えられる時間遅延を変化させた場合のテラヘルツ波受信アンテナ8により生成された検出信号に基づく時系列信号強度データがピーク値を示す位置を予測する。さらに、制御部57は、予測した位置に基づいて時間遅延機構11が与える時間遅延の範囲を所定の限定された範囲に制御する。この制御部57は、表示装置53と一体的に設置されていてもよい。
Further, the
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。ここでは、本実施例の検査装置は、測定対象物100の粒径を測定するものとする。なお、データベース58には、既にピーク強度とそれに対応する粒径のデータが保持されているものとする。
Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described. Here, it is assumed that the inspection apparatus of this embodiment measures the particle size of the
最初に、本実施例のテラヘルツ波を用いた粒径測定装置は、図4に示すようなサンプルの時間波形を測定する。具体的に説明すると、ユーザは、測定対象物100をテラヘルツ波路中に設置する。測定対象物100は、粒状物や粉体物であり、ポリカーボネイト等のケースに収納されている。
First, the particle size measuring apparatus using the terahertz wave of the present embodiment measures the time waveform of the sample as shown in FIG. Specifically, the user installs the measuring
レーザダイオード1は、レーザ光を発する。ビームスプリッター2は、レーザダイオード1により発せられたレーザ光を第1レーザ光と第2レーザ光とに分割する(光分割ステップ)。ここで、第1レーザ光は、テラヘルツ波発振アンテナ2に向かうエミッタ側のレーザ光である。第2レーザ光は、テラヘルツ波受信アンテナ8に向かうディテクタ側のレーザ光である。
The
エミッタ側のレーザ光(第1レーザ光)は、レンズ4により集光され、テラヘルツ波発振アンテナ5に照射される。第1レーザ光が照射されたテラヘルツ波発振アンテナ5は、信号発生器50により電圧を印加されることで、テラヘルツ波を発振する(テラヘルツ波発振ステップ)。
The laser light (first laser light) on the emitter side is collected by the
発振したテラヘルツ波は、放物面ミラー6,7で反射し、テラヘルツ波受信アンテナ8に照射される。一方、ディテクタ側のレーザ光(第2レーザ光)は、エミッタ側と同様にテラヘルツ波受信アンテナ8に照射される。
The oscillated terahertz wave is reflected by the
このとき、ビームスプリッター2からテラヘルツ波発振アンテナ5を経てテラヘルツ波受信アンテナ8までの光学距離と、ビームスプリッター2からテラヘルツ波受信アンテナ8までの距離が一致するように光学部品を設置する。
At this time, the optical components are installed so that the optical distance from the
テラヘルツ波発振アンテナ5から発振するテラヘルツ波はパルスであり、パルス幅は数ピコ秒のため一つのパルスを一回で受信することはできない。そこで、本実施例の検査装置は、テラヘルツ波発振アンテナ5にテラヘルツ波を繰り返し送信させておき、時間遅延機構11の光学距離を変えることで時間遅延を発生させ、テラヘルツ波の各箇所を順に測定することでテラヘルツ波を測定する。
The terahertz wave oscillated from the terahertz
すなわち、時間遅延機構11は、ビームスプリッター2により発せられミラー12を介して入射された第2レーザ光に時間遅延を与える(時間遅延ステップ)。
That is, the time delay mechanism 11 gives a time delay to the second laser light emitted from the
テラヘルツ波受信アンテナ8は、時間遅延機構11により時間遅延を与えられた第2レーザ光に基づいた検出タイミングでテラヘルツ波発振アンテナ5により発振されたテラヘルツ波を検出し、検出したテラヘルツ波の強度に応じた検出信号を生成する(テラヘルツ波検出ステップ)。
The terahertz
具体的には、第2レーザ光がテラヘルツ波受信アンテナ8のギャップ21に照射されることで電子が励起し、そこにテラヘルツ波が照射されることで、電極20に微小電流が流れる。ロックインアンプ51は、信号発生器50と同期をとるとともに、この微小電流を検出信号として検出して増幅する。
Specifically, the second laser light is applied to the
一方、制御部57は、テラヘルツ波発振アンテナ5とテラヘルツ波受信アンテナ8との間のテラヘルツ波路中に測定対象物100を設置し、時間遅延機構11により与えられる時間遅延を変化させた場合のテラヘルツ波受信アンテナ8により生成された検出信号に基づく時系列信号強度データがピーク値を示す位置を予測する。さらに、制御部57は、予測した位置に基づいて時間遅延機構11が与える時間遅延の範囲を所定の限定された範囲に制御する(制御ステップ)。
On the other hand, the
ここで、時間遅延の範囲を所定の限定された範囲に制御せず、レーザダイオードを用い、放物面ミラー6,7の間に何も放置しない状態での時間波形(リファレンス)と放物面ミラー6,7の間に粒(中心粒径110μm)を測定対象物100として設置した状態での測定結果は、上述した図19のようになる。粒はガラスビーズを用い、ケースはポリカーボネイトを用いている。
Here, the time waveform (reference) and paraboloid in a state where nothing is left between the
しかしながら、本実施例の制御部57は、上述したように、時間遅延の範囲を所定の限定された範囲に制御する。具体的には、本実施例の検査装置は、測定時間を短縮するためにロックインアンプ51の時定数を短くし(例えば100ms)、測定時間を短縮してテラヘルツ波形を測定し、テラヘルツピークの位置をいったん測定し、ピーク位置を洗い出す。ここで洗い出されるピーク位置は、おおまかな位置であるため、本来の時定数(例えば1s)で測定した場合におけるピークの予測位置であるといえる。
However, as described above, the
すなわち、制御部57は、ロックインアンプ51の時定数を制御し、ロックインアンプ51の時定数が第1所定値(ここでは100ms)を有する場合のテラヘルツ波受信アンテナ8により生成された検出信号に基づいて、時系列信号強度データがピーク値を示す位置を予測する。
That is, the
次に、制御部57は、予測した位置に基づいて、時間遅延機構11が与える時間遅延の範囲を所定の限定された範囲に制御する。すなわち、制御部57は、時定数を適正値(ここでは1s)に戻し、所定の時間遅延範囲で強度ピーク値を再度測定する。
Next, the
通常、この種のテラヘルツ波送受信装置は、ロックインアンプ51の時定数を1sに設定し、測定するまでの時間は3倍の3s待ってから測定する。フーリエ変換するために1024点測定するとして、測定には1024×3=3072s(約50分)かかる。
Normally, this type of terahertz wave transmission / reception apparatus sets the time constant of the lock-in
ところが、本実施例の検査装置は、ロックインアンプ51の時定数を第1所定値(ここでは100ms)に設定して測定するため、1024×0.3=307.2s(約5分)で時系列データを測定し、ピーク強度付近を洗い出す。さらに、本実施例の検査装置における制御部57は、ロックインアンプ51の時定数を第2所定値(ここでは1s)に戻し、時間遅延機構11が与える時間遅延の範囲を所定の限定された範囲に制御し、洗い出したピーク強度付近を測定する。ここで、例えばピーク強度付近を10点測定するとすれば、測定にかかる時間は、10×3=30s(0.5分)である。すなわち、トータルの測定時間は5.5分であり、本実施例の検査装置は、従来装置の測定時間に比して1/10に短縮することができる。
However, since the inspection apparatus of the present embodiment sets and measures the time constant of the lock-in
図4は、本実施例のテラヘルツ波を用いた検査装置においてロックインアンプ51の時定数を変化させた場合の時間波形図である。図4に示すように、時定数を1sに設定した場合と100msに設定した場合とでピーク位置の違いが1〜2点であるため、本実施例の検査装置は、例えば洗い出したピーク強度付近を時定数1sで5点測定するとしてもよい。
FIG. 4 is a time waveform diagram when the time constant of the lock-in
次に、本実施例のテラヘルツ波を用いた検査装置は、ロックインアンプ51による検出信号のピーク強度を計算し、データベースと照合する。具体的には、検査部(データ保持部52及びデータ処理部56)は、テラヘルツ波発振アンテナ5とテラヘルツ波受信アンテナ8との間のテラヘルツ波路中に測定対象物100を設置した場合のテラヘルツ波受信アンテナ8により生成された検出信号に基づく信号強度データのピーク値に基づいて測定対象物100の特徴を検査する(検査ステップ)。
Next, the inspection apparatus using the terahertz wave according to the present embodiment calculates the peak intensity of the detection signal by the lock-in
本実施例における検査部(データ保持部52及びデータ処理部56)は、制御部57が予測した位置に基づいて時間遅延機構11が与える時間遅延の範囲を所定の限定された範囲に制御するとともにロックインアンプ51の時定数を第1所定値(ここでは100ms)よりも大きな第2所定値(ここでは1s)に変更した場合に、テラヘルツ波受信アンテナ8により生成された検出信号に基づく信号強度データのピーク値に基づいて、測定対象物100の特徴を検査する。
The inspection unit (
一方、上述したように、ユーザは、予め粒径とピーク値との関係を測定しておき、データベース58を作成しておく。サンプル(測定対象物100)の測定が終了すると、データ処理部56は、データ保持部52に保持された信号強度データから上述したピーク値を算出し、算出したピーク値とデータベース58とを照合して粒径を推定する。
On the other hand, as described above, the user previously measures the relationship between the particle size and the peak value, and creates the
最後に、表示装置53は、検査部(データ保持部52及びデータ処理部56)が検査することにより判明した測定対象物100の物理量や物性等(本実施例においては粒径)をディスプレイ等に表示する。
Finally, the
上述のとおり、本発明の実施例1の形態に係るテラヘルツ波を用いた検査装置及び検査方法によれば、測定精度の低下を招くことなく短時間で測定することができる。 As described above, according to the inspection apparatus and the inspection method using the terahertz wave according to the form of the first embodiment of the present invention, measurement can be performed in a short time without causing a decrease in measurement accuracy.
すなわち、本実施例の検査装置及び検査方法は、単純にピーク強度に基づいてサンプルの物理量や物性を検査するため従来装置のようにフーリエ変換を行う必要が無く、さらにピーク強度を示す位置を迅速に測定するために、時定数を100msに設定しておおまかなピーク強度付近を洗い出し(制御部57によるピーク位置予測)、その後、時間遅延機構11による時間遅延の範囲を予測したピーク位置付近に限定し、時定数を1sに戻して正確なピーク強度を測定するので、測定精度の低下を招くことなく短時間で測定することができる。 That is, the inspection apparatus and inspection method of this embodiment simply inspects the physical quantity and physical properties of the sample based on the peak intensity, so that it is not necessary to perform Fourier transform as in the conventional apparatus, and the position indicating the peak intensity can be quickly displayed. Therefore, the time constant is set to 100 ms and the vicinity of the approximate peak intensity is identified (peak position prediction by the control unit 57), and then the time delay range by the time delay mechanism 11 is limited to the predicted peak position. In addition, since the accurate peak intensity is measured by returning the time constant to 1 s, the measurement can be performed in a short time without causing a decrease in measurement accuracy.
なお、変形例として、制御部57は、リファレンス(測定対象物を何も設置しない状態で行った測定)の測定結果を利用して、ピーク位置の予測を行ってもよい。すなわち、制御部57は、予め測定されたリファレンスの時系列信号強度データがピーク値を示す位置に基づいて、テラヘルツ波発振アンテナ5とテラヘルツ波受信アンテナ8との間のテラヘルツ波路中に測定対象物100を設置し、時間遅延機構11により与えられる時間遅延を変化させた場合のテラヘルツ波受信アンテナ8により生成された検出信号に基づく時系列信号強度データがピーク値を示す位置を予測する。
As a modification, the
具体的には、テラヘルツ波路中に測定対象物100を設置した場合には、何も設置しない場合に比してテラヘルツ波の伝搬が遅れることを考慮すれば、サンプルのピーク強度を測定する際には、時系列的にリファレンスより前にサンプルのピーク強度が測定されることはない。したがって、制御部57は、サンプルの時系列信号強度データがピーク値を示す位置は、リファレンスの時系列信号強度データがピーク値を示す位置よりも後であると予測し、予測した位置に基づいて時間遅延機構11が与える時間遅延の範囲を所定の限定された範囲に制御する。また、検査部は、リファレンスの強度ピークとサンプルの強度ピーク値とを比較することで、測定対象物100の物理量や物性等を推定してもよい。
Specifically, when the
また、測定対象物100を入れるサンプルケースの厚さや屈折率が既知の場合には、制御部57は、それらの情報を利用して、ピーク位置の予測を行ってもよい。すなわち、制御部57は、測定対象物100を入れるサンプルケースが有する屈折率と厚みとに基づいて、テラヘルツ波発振アンテナ5とテラヘルツ波受信アンテナ8との間のテラヘルツ波路中に測定対象物100を設置し、時間遅延機構11により与えられる時間遅延を変化させた場合のテラヘルツ波受信アンテナ8により生成された検出信号に基づく時系列信号強度データがピーク値を示す位置を予測する。
When the thickness or refractive index of the sample case into which the
物質中を進む電磁波は、物質中の電磁波の速度をV(m/s)とし、光速をC(m/s)とし、物質の屈折率をnとすると、V=C/nの関係式により遅れる。例えば、ポリカーボネイトの屈折率n:1.59、厚み1mmの場合、物質中の電磁波の速度は約1.9×10^8m/sとなり、厚み1mmを進むのに5.3psかかる。したがって、ピークの位置は、リファレンスと比べてサンプルケースの厚さ2枚分である10.6ps後にあることが予想できる。距離で示すと、3×10^8×10.6ps=3.18mmであるので、制御部57は、時間遅延機構11を1.59mmずらし、時系列データの測定を実施する。
The electromagnetic wave traveling in the substance is expressed by the relation V = C / n, where the speed of the electromagnetic wave in the substance is V (m / s), the speed of light is C (m / s), and the refractive index of the substance is n. Be late. For example, when the refractive index n of polycarbonate is 1.59 and the thickness is 1 mm, the speed of the electromagnetic wave in the substance is about 1.9 × 10 ^ 8 m / s, and it takes 5.3 ps to advance the thickness of 1 mm. Therefore, the peak position can be expected to be after 10.6 ps, which is the thickness of two sample cases compared to the reference. In terms of distance, since 3 × 10 ^ 8 × 10.6 ps = 3.18 mm, the
なお、サンプルケース内の測定対象物100の粒径による厚みについては、テラヘルツ波の透過量が減衰するだけであるためピーク位置に影響が無く、制御部57は、ピーク位置の予測をする際に考慮に入れる必要はない。
Note that the thickness depending on the particle size of the
次に、本発明の実施例2のテラヘルツ波を用いた検査装置の構成について説明する。図5は、本発明の実施例2のテラヘルツ波を用いた検査装置の構成を示す図である。図1に示す実施例1の検査装置と異なる点は、ビームスプリッター2とテラヘルツ波受信アンテナ8との間に光路調整部60を備えている点である。本発明の光路調整部60は、第1レーザ光と第2レーザ光との少なくとも一方の光路上に、光路長の異なる複数の光路を有するものであり、本実施例においては第2レーザ光の光路上にある。
Next, the configuration of the inspection apparatus using the terahertz wave according to the second embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of an inspection apparatus using a terahertz wave according to the second embodiment of the present invention. The difference from the inspection apparatus of the first embodiment shown in FIG. 1 is that an optical
具体的には、光路調整部60は、光路1から光路5までの0.87mmずつ光路長が異なる5つの光路を有しており、光路1の光路長が最も短く、光路5が最も長い光路長を有している。さらに、1つの光路のレーザ強度は、約5mWとなるように調整されている。
Specifically, the optical
なお、光路調整部60は、予め測定されたリファレンスの信号強度データをフーリエ変換した場合に、最も強い強度を示した周波数に基づいて各光路の光路長差が決められている。これにより、光路調整部60は、フィルタのような役割を果たし、テラヘルツ波受信アンテナ8において特定の周波数のテラヘルツ波が検出されるように作用する。
The optical
その他の構成は、実施例1と同様であり、重複した説明を省略する。 Other configurations are the same as those of the first embodiment, and redundant description is omitted.
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。図6は、本実施例のテラヘルツ波を用いた検査装置において異なる光路長を有する複数の光路の各々に基づくテラヘルツ波の時間波形図である。光路調整部60が第2レーザ光を5つの光路に分割するので、各光路に基づくテラヘルツ波は、それぞれ本来のテラヘルツ波形の1/5の強度を有する。
Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described. FIG. 6 is a time waveform diagram of a terahertz wave based on each of a plurality of optical paths having different optical path lengths in the inspection apparatus using the terahertz wave of the present embodiment. Since the optical
図7は、本実施例のテラヘルツ波を用いた検査装置においてテラヘルツ波受信アンテナ8により生成される検出信号の時間波形図であり、いわば図6に示す光路1〜光路5に基づくテラヘルツ波形の合計である。すなわち、テラヘルツ波受信アンテナ8は、光路1〜光路5の各光路を通過した第2レーザ光に基づいた検出タイミングでテラヘルツ波発振アンテナ5により発振されたテラヘルツ波を検出するので、図6に示す5つの点を同時に測定することとなる。
FIG. 7 is a time waveform diagram of a detection signal generated by the terahertz
したがって、本実施例の検査装置は、図7に示すように一周期分のみ測定すればよく、時間遅延機構11が与える時間遅延の範囲を所定の範囲に限定することができる。言い換えると、制御部57は、一周期内にピーク位置が入っていることを予測でき、予測した位置に基づいて時間遅延機構11が与える時間遅延の範囲を所定の限定された範囲に制御していると言える。
Therefore, the inspection apparatus of the present embodiment only needs to measure for one period as shown in FIG. 7, and the range of the time delay provided by the time delay mechanism 11 can be limited to a predetermined range. In other words, the
その他の作用は、実施例1と同様であり、重複した説明を省略する。 Other operations are the same as those in the first embodiment, and redundant description is omitted.
上述のとおり、本発明の実施例2の形態に係る検査装置によれば、光路調整部60を備えることにより、図6に示すように5点を同時に測定することができ、時間遅延機構11の制御範囲を限定できるため、実施例1と同様に短時間の測定で測定対象物100の物理量や物性等を推定することができる。
As described above, according to the inspection apparatus according to the second embodiment of the present invention, by providing the optical
なお、変形例として、光路調整部60の代わりに多層膜ミラーを使用することも考えられる。図8は、本発明の実施例2のテラヘルツ波を用いた検査装置の別の構成例を示す図である。図8に示す検査装置においては、ビームスプリッター2とテラヘルツ波受信アンテナ8との間に光路調整部60の代わりに多層膜ミラー13が設置されている。
As a modification, it is also conceivable to use a multilayer mirror instead of the optical
すなわち、多層膜ミラー13は、本発明の光路調整部に対応し、第2レーザ光の光路上に、光路長の異なる複数の光路を有するものである。ここで、図9は、図8に示す検査装置における多層膜ミラー13の各層における反射率を示す図である。第2レーザ光は、多層膜ミラー13の各層を通過するにつれて減衰するため、各層の反射率を調整することで各光路のレーザ光強度を適切に制御する。例えば、多層膜ミラー13へのレーザ照射強度を55mWとし、一層目の反射率:10%、二層目の反射率:15%、三層目の反射率:20%、四層目の反射率:30%、五層目の反射率:60%とすれば、反射してくるレーザ強度はそれぞれ、5.5mW、6,7mW、6.4mW、6.2mW、6.1mWとなる。 In other words, the multilayer mirror 13 corresponds to the optical path adjusting unit of the present invention, and has a plurality of optical paths having different optical path lengths on the optical path of the second laser light. Here, FIG. 9 is a diagram showing the reflectance in each layer of the multilayer mirror 13 in the inspection apparatus shown in FIG. Since the second laser light attenuates as it passes through each layer of the multilayer mirror 13, the laser light intensity in each optical path is appropriately controlled by adjusting the reflectance of each layer. For example, the laser irradiation intensity to the multilayer mirror 13 is 55 mW, the first layer reflectance: 10%, the second layer reflectance: 15%, the third layer reflectance: 20%, and the fourth layer reflectance. If the reflectance of the fifth layer is 60%, the reflected laser intensity is 5.5 mW, 6, 7 mW, 6.4 mW, 6.2 mW, and 6.1 mW, respectively.
5つの反射率が異なる境界を多層膜ミラー13に設けることで光路調整部60と同様の動作を行うため、図8に示す検査装置は、図5に示す検査装置の場合と同様に図6の5点を同時に測定することができ、短時間の測定で測定対象物100の物理量や物性等を推定することができる。
Since the boundary having five different reflectivities is provided in the multilayer mirror 13, the operation similar to that of the optical
さらに、別の変形例として、光路調整部60の代わりに固定遅延反射ミラーを使用することも考えられる。図10は、本発明の実施例2のテラヘルツ波を用いた検査装置の別の構成例を示す図である。図10に示す検査装置においては、ビームスプリッター2とテラヘルツ波受信アンテナ8との間に光路調整部60の代わりに固定遅延反射ミラー14が設置されている。
Furthermore, as another modification, it is conceivable to use a fixed delay reflection mirror instead of the optical
すなわち、固定遅延反射ミラー14は、本発明の光路調整部に対応し、厚みの異なる複数のミラーを組み合わせてなり、第2レーザ光の光路上に光路長の異なる複数の光路を有するものである。ここで、図11は、図10に示す検査装置における固定遅延反射ミラー14の構成例を示す図である。図11に示すように、固定遅延反射ミラー14は、レーザ光に遅延を発生させるために階段状になっており、段の幅はそれぞれ0.435mmずつ異なる。このように0.435mmずつ異なる幅のミラーを組み合わせた固定遅延反射ミラー14を回転させることで、光路調整部60と同様の動作を行うため、図10に示す検査装置は、図5に示す検査装置の場合と同様に図6の5点を同時に測定することができ、短時間の測定で測定対象物100の物理量や物性等を推定することができる。
That is, the fixed
固定遅延反射ミラー14の回転周期は、3.3×NHzとする。時定数を100msとすると、測定間隔は実施例1と同様に300msとなり、この間に必ず固定遅延反射ミラー14を1周回転させる必要がある。すなわち、固定遅延反射ミラー14は、1/300ms=3.3Hz以上で回転する必要がある。これは、3.3Hz未満で回転すると、固定遅延反射ミラー14が1周する前に次の測定が始まってしまうからである。なお、固定遅延反射ミラー14の回転数は3.3×NHzでもよい。
The rotation period of the fixed
また、時間遅延機構11の代わりに固定遅延反射ミラーを使用することも考えられる。図12は、本発明の実施例2のテラヘルツ波を用いた検査装置の別の構成例を示す図である。図12に示す検査装置においては、ビームスプリッター2とテラヘルツ波受信アンテナ8との間に時間遅延機構11及び光路調整部60の代わりに固定遅延反射ミラー14−1,14−2が設置されている。
It is also conceivable to use a fixed delay reflecting mirror instead of the time delay mechanism 11. FIG. 12 is a diagram illustrating another configuration example of the inspection apparatus using the terahertz wave according to the second embodiment of the present invention. In the inspection apparatus shown in FIG. 12, fixed delay reflecting mirrors 14-1 and 14-2 are installed between the
ここで、図13は、図12に示す検査装置における固定遅延反射ミラー14−1,14−2の構成例を示す図である。固定遅延反射ミラー14−1は、本発明の時間遅延部に対応し、厚みの異なる複数のミラーを組み合わせてなり、ビームスプリッター2により発せられた第2レーザ光に時間遅延を与える。
Here, FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration example of the fixed delay reflection mirrors 14-1 and 14-2 in the inspection apparatus illustrated in FIG. The fixed delay reflection mirror 14-1 corresponds to the time delay unit of the present invention, and is formed by combining a plurality of mirrors having different thicknesses, and gives a time delay to the second laser light emitted from the
すなわち、固定遅延反射ミラー14−1は、図13(a)に示すように、第2レーザ光に遅延を発生させるために階段状に構成されており、図6のように測定間隔を26.7psとして測定するために、段差の幅が40μmずつ異なる。ただし、段差の幅は、必ずしも40μmに限らず、40μm以下であることが望ましい。また、固定遅延反射ミラー14−1は、少なくとも1024箇所の段差を有している。これにより、1024点以上の測定が可能である。例えばロックインアンプ51の時定数を1sとし、各点の測定に3sかかるとすると、固定遅延反射ミラー14−1は、回転する際に各段において3s待つ必要があるため、非常にゆっくりとした速度で回転することになる。
That is, as shown in FIG. 13A, the fixed delay reflection mirror 14-1 is configured in a step shape so as to generate a delay in the second laser light. In order to measure as 7 ps, the width of the step differs by 40 μm. However, the width of the step is not necessarily 40 μm, and is preferably 40 μm or less. Further, the fixed delay reflection mirror 14-1 has at least 1024 steps. Thereby, 1024 points or more can be measured. For example, assuming that the time constant of the lock-in
このような固定遅延反射ミラー14−1を回転させることで、時間遅延機構11と同様の動作を行うため、図12に示す検査装置は、後述する固定遅延反射ミラー14−2と合わせて使用することにより、図5に示す検査装置の場合と同様に図6の5点を同時に測定することができ、短時間の測定で測定対象物100の物理量や物性等を推定することができる。
Since the fixed delay reflecting mirror 14-1 is rotated to perform the same operation as the time delay mechanism 11, the inspection apparatus shown in FIG. 12 is used in combination with the fixed delay reflecting mirror 14-2 described later. As a result, as in the case of the inspection apparatus shown in FIG. 5, the five points in FIG. 6 can be measured simultaneously, and the physical quantity, physical properties, etc. of the
一方、固定遅延反射ミラー14−2は、本発明の光路調整部に対応し、厚みの異なる複数のミラーを組み合わせてなり、第2レーザ光の光路上に光路長の異なる複数の光路を有するものである。固定遅延反射ミラー14−2は、図13(b)に示すように、レーザ光に遅延を発生させるために階段状になっており、段差の幅がそれぞれ0.435mmずつ異なる。 On the other hand, the fixed delay reflection mirror 14-2 corresponds to the optical path adjustment unit of the present invention, and is formed by combining a plurality of mirrors having different thicknesses, and having a plurality of optical paths having different optical path lengths on the optical path of the second laser light. It is. As shown in FIG. 13B, the fixed delay reflection mirror 14-2 has a step shape for generating a delay in the laser light, and the width of the step differs by 0.435 mm.
このように0.435mmずつ異なる幅のミラーを組み合わせた固定遅延反射ミラー14−2を回転させることで、光路調整部60と同様の動作を行うため、図12に示す検査装置は、図5に示す検査装置の場合と同様に図6の5点を同時に測定することができ、短時間の測定で測定対象物100の物理量や物性等を推定することができる。
In this way, the fixed delay reflection mirror 14-2, which is a combination of mirrors having different widths by 0.435 mm, is rotated to perform the same operation as the optical
図14は、本発明の実施例3のテラヘルツ波を用いた検査装置の構成を示す図である。図5に示す実施例2の構成と異なる点は、光路調整部60の代わりに連続遅延反射ミラー15を備えている点である。
FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration of an inspection apparatus using a terahertz wave according to the third embodiment of the present invention. A difference from the configuration of the second embodiment illustrated in FIG. 5 is that a continuous
図15は、図14に示す検査装置における連続遅延反射ミラー15の構成を示す図である。ただし、図14には図示されていないが、実際には連続遅延反射ミラー15の前にはフィルタ24が設置されている。これらの連続遅延反射ミラー15とフィルタ24とは、本発明の光路調整部に対応し、第2レーザ光の光路上に、光路長の異なる複数の光路を有するものであり、ビームスプリッター2とテラヘルツ波受信アンテナ8との間に設置されている。
FIG. 15 is a diagram showing a configuration of the continuous
具体的には、連続遅延反射ミラー15は、図15に示すように、厚みが連続的に変化するミラーであり、言い換えると、第2レーザ光に遅延を発生させるためにスロープ状に構成されている。また、フィルタ24は、第2レーザ光が通過するための箇所と、第2レーザ光を遮断するための箇所とを有している。
Specifically, as shown in FIG. 15, the continuous
その他の構成は、実施例2と同様であり、重複した説明を省略する。 Other configurations are the same as those in the second embodiment, and a duplicate description is omitted.
次に、上述のように構成された本実施の形態の作用を説明する。基本的には、実施例2の検査装置の動作と同様である。例えば、図11で説明した固定遅延反射ミラー14と同様に0.435mmずつ距離が異なる箇所を測定する場合には、本実施例の検査装置は、連続遅延反射ミラー15とフィルタ24とを回転させ、0.435mmずつ距離が異なる箇所だけにレーザを照射し、反射光を得ることができるように制御する。これにより、連続遅延反射ミラー15とフィルタ24とは、図11で説明した固定遅延反射ミラー14と同様の動作を行う。
Next, the operation of the present embodiment configured as described above will be described. Basically, the operation is the same as that of the inspection apparatus according to the second embodiment. For example, as in the case of the fixed
その他の作用は実施例2と同様であり、重複した説明を省略する。 Other operations are the same as those in the second embodiment, and redundant description is omitted.
上述のとおり、本発明の実施例3の形態に係る検査装置によれば、連続遅延反射ミラー15とフィルタ24とを備えることにより、図6に示すように5点を同時に測定することができ、時間遅延機構11の制御範囲を限定できるため、実施例2と同様に短時間の測定で測定対象物100の物理量や物性等を推定することができる。
As described above, according to the inspection apparatus according to the third embodiment of the present invention, by including the continuous
なお、変形例として、時間遅延機構11の代わりに固定遅延透過板を使用することも考えられる。図16は、本発明の実施例3のテラヘルツ波を用いた検査装置の別の構成例を示す図である。図16に示す検査装置は、ビームスプリッター2とテラヘルツ波受信アンテナ8との間に、時間遅延機構11の代わりに固定遅延透過板16を備えている。
As a modification, it is also conceivable to use a fixed delay transmission plate instead of the time delay mechanism 11. FIG. 16 is a diagram illustrating another configuration example of the inspection apparatus using the terahertz wave according to the third embodiment of the present invention. The inspection apparatus shown in FIG. 16 includes a fixed
ここで、図17は、図16に示す検査装置における固定遅延透過板16の構成を示す図である。固定遅延透過板16は、本発明の時間遅延部に対応し、厚みの異なる複数の透過板を組み合わせることで構成され、ビームスプリッター2により発せられた第2レーザ光に時間遅延を与える。具体的には、固定遅延透過板16は、レーザ光に遅延を発生させるために、図17に示すように各箇所厚みが異なり階段状となっている。
Here, FIG. 17 is a diagram showing a configuration of the fixed
例えば、固定遅延透過板16の屈折率が1.5で、図6と同じように26.7psずつ測定する場合を考える。屈折率が1.5より、レーザ光が固定遅延透過板16を透過する物質中の速度は、V=c/nより2×108m/sとなる(V:物質中の光速、c:光速、n:屈折率)。26.7psずつ測定するには、2×108m/s×26.7×10−14s/2=26.7μmずつ厚さを変えればよい。
For example, consider a case where the fixed
ただし、図16に示す検査装置は、本発明の光路調整部に対応する構成を有しないため、時間遅延機構11を固定遅延透過板16に置き換えて実施例1で説明したような動作を行うことにより、実施例1と同様の効果を得ることができる。
However, since the inspection apparatus shown in FIG. 16 does not have a configuration corresponding to the optical path adjustment unit of the present invention, the time delay mechanism 11 is replaced with the fixed
また、図16に示す検査装置に対して、固定遅延反射ミラー14や連続遅延反射ミラー15等の光路調整部に対応する構成を取り入れてもよい。
In addition, a configuration corresponding to the optical path adjustment unit such as the fixed
このように26.7μmずつ厚さが異なる透過板を複数(例えば1024枚)組み合わせた固定遅延透過板16を回転させることで、時間遅延機構11と同様の動作を行うため、図16に示す検査装置は、短時間の測定で測定対象物100の物理量や物性等を推定することができるとともに、装置の小型化を可能とする。
The operation similar to that of the time delay mechanism 11 is performed by rotating the fixed
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1 レーザダイオード
2 ビームスプリッター
3 ミラー
4 レンズ
5 テラヘルツ波発振アンテナ
6,7 放物面ミラー
8 テラヘルツ波受信アンテナ
9 レンズ
10 ミラー
11 時間遅延機構
12 ミラー
13 多層膜ミラー
14,14−1,14−2 固定遅延反射ミラー
15 連続遅延反射ミラー
16 固定遅延透過板
20 電極
21 ギャップ
22 低温成長ガリウムヒ素基板
23 レーザ光
24 フィルタ
25 シリコンレンズ
50 信号発生器
51 ロックインアンプ
52 データ保持部
53 表示装置
56 データ処理部
57 制御部
58 データベース
60 光路調整部
100 測定対象物
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記光分割部により発せられた第1レーザ光が照射されることによりテラヘルツ波を発振するテラヘルツ波発振部と、
前記光分割部により発せられた第2レーザ光に時間遅延を与える時間遅延部と、
前記時間遅延部により時間遅延を与えられた第2レーザ光に基づいた検出タイミングで前記テラヘルツ波発振部により発振されたテラヘルツ波を検出し、検出したテラヘルツ波の強度に応じた検出信号を生成するテラヘルツ波検出部と、
前記テラヘルツ波発振部と前記テラヘルツ波検出部との間のテラヘルツ波路中に測定対象物を設置し、前記時間遅延部により与えられる時間遅延を変化させた場合の前記テラヘルツ波検出部により生成された検出信号に基づく時系列信号強度データがピーク値を示す位置を予測し、予測した位置に基づいて前記時間遅延部が与える時間遅延の範囲を所定の限定された範囲に制御する制御部と、
前記テラヘルツ波発振部と前記テラヘルツ波検出部との間のテラヘルツ波路中に測定対象物を設置した場合の前記テラヘルツ波検出部により生成された検出信号に基づく信号強度データのピーク値に基づいて前記測定対象物の特徴を検査する検査部と、
前記テラヘルツ波検出部により生成された検出信号を増幅するロックインアンプを備え、
前記制御部は、前記ロックインアンプの時定数が第1所定値を有する場合の前記テラヘルツ波検出部により生成された検出信号に基づいて時系列信号強度データがピーク値を示す位置を予測し、
前記検査部は、前記制御部が予測した位置に基づいて前記時間遅延部が与える時間遅延の範囲を所定の限定された範囲に制御するとともに前記ロックインアンプの時定数を第1所定値よりも大きな第2所定値に変更した場合に、前記テラヘルツ波検出部により生成された検出信号に基づく信号強度データのピーク値に基づいて前記測定対象物の特徴を検査することを特徴とするテラヘルツ波を用いた検査装置。 A light splitting section for splitting the laser light into a first laser light and a second laser light;
A terahertz wave oscillating unit that oscillates a terahertz wave by being irradiated with the first laser light emitted by the light splitting unit;
A time delay unit that gives a time delay to the second laser light emitted by the light splitting unit;
A terahertz wave oscillated by the terahertz wave oscillating unit is detected at a detection timing based on the second laser beam given a time delay by the time delay unit, and a detection signal corresponding to the intensity of the detected terahertz wave is generated. A terahertz wave detection unit;
Generated by the terahertz wave detection unit when a measurement object is installed in the terahertz waveguide between the terahertz wave oscillation unit and the terahertz wave detection unit, and the time delay given by the time delay unit is changed A control unit that predicts a position where time-series signal intensity data based on a detection signal indicates a peak value, and controls a time delay range provided by the time delay unit based on the predicted position to a predetermined limited range;
Based on the peak value of the signal intensity data based on the detection signal generated by the terahertz wave detection unit when a measurement object is installed in the terahertz waveguide between the terahertz wave oscillation unit and the terahertz wave detection unit An inspection unit for inspecting the characteristics of the measurement object;
A lock-in amplifier that amplifies the detection signal generated by the terahertz wave detection unit;
The control unit predicts a position where time-series signal intensity data shows a peak value based on a detection signal generated by the terahertz wave detection unit when a time constant of the lock-in amplifier has a first predetermined value,
The inspection unit controls the time delay range provided by the time delay unit to a predetermined limited range based on the position predicted by the control unit, and sets the time constant of the lock-in amplifier to a first predetermined value. When the terahertz wave is changed to a large second predetermined value, the characteristic of the measurement object is inspected based on the peak value of the signal intensity data based on the detection signal generated by the terahertz wave detection unit. Inspection device used.
前記光分割部により発せられた第1レーザ光が照射されることによりテラヘルツ波を発振するテラヘルツ波発振部と、 A terahertz wave oscillating unit that oscillates a terahertz wave by being irradiated with the first laser light emitted by the light splitting unit;
前記光分割部により発せられた第2レーザ光に時間遅延を与える時間遅延部と、 A time delay unit that gives a time delay to the second laser light emitted by the light splitting unit;
前記時間遅延部により時間遅延を与えられた第2レーザ光に基づいた検出タイミングで前記テラヘルツ波発振部により発振されたテラヘルツ波を検出し、検出したテラヘルツ波の強度に応じた検出信号を生成するテラヘルツ波検出部と、 A terahertz wave oscillated by the terahertz wave oscillating unit is detected at a detection timing based on the second laser beam given a time delay by the time delay unit, and a detection signal corresponding to the intensity of the detected terahertz wave is generated. A terahertz wave detection unit;
前記テラヘルツ波発振部と前記テラヘルツ波検出部との間のテラヘルツ波路中に測定対象物を設置し、前記時間遅延部により与えられる時間遅延を変化させた場合の前記テラヘルツ波検出部により生成された検出信号に基づく時系列信号強度データがピーク値を示す位置を予測し、予測した位置に基づいて前記時間遅延部が与える時間遅延の範囲を所定の限定された範囲に制御する制御部と、 Generated by the terahertz wave detection unit when a measurement object is installed in the terahertz waveguide between the terahertz wave oscillation unit and the terahertz wave detection unit, and the time delay given by the time delay unit is changed A control unit that predicts a position where time-series signal intensity data based on a detection signal indicates a peak value, and controls a time delay range provided by the time delay unit based on the predicted position to a predetermined limited range;
前記テラヘルツ波発振部と前記テラヘルツ波検出部との間のテラヘルツ波路中に測定対象物を設置した場合の前記テラヘルツ波検出部により生成された検出信号に基づく信号強度データのピーク値に基づいて前記測定対象物の特徴を検査する検査部とを備え、 Based on the peak value of the signal intensity data based on the detection signal generated by the terahertz wave detection unit when a measurement object is installed in the terahertz waveguide between the terahertz wave oscillation unit and the terahertz wave detection unit An inspection unit for inspecting the characteristics of the measurement object,
前記制御部は、予め測定されたリファレンスの時系列信号強度データがピーク値を示す位置に基づいて、前記テラヘルツ波発振部と前記テラヘルツ波検出部との間のテラヘルツ波路中に測定対象物を設置し、前記時間遅延部により与えられる時間遅延を変化させた場合の前記テラヘルツ波検出部により生成された検出信号に基づく時系列信号強度データがピーク値を示す位置を予測することを特徴とするテラヘルツ波を用いた検査装置。 The control unit installs a measurement object in the terahertz waveguide between the terahertz wave oscillating unit and the terahertz wave detecting unit based on a position where the time series signal intensity data of the reference measured in advance shows a peak value. Terahertz, wherein the time-series signal intensity data based on the detection signal generated by the terahertz wave detection unit when the time delay given by the time delay unit is changed predicts a position where the peak value is shown. Inspection equipment using waves.
前記光分割部により発せられた第1レーザ光が照射されることによりテラヘルツ波を発振するテラヘルツ波発振部と、 A terahertz wave oscillating unit that oscillates a terahertz wave by being irradiated with the first laser light emitted by the light splitting unit;
前記光分割部により発せられた第2レーザ光に時間遅延を与える時間遅延部と、 A time delay unit that gives a time delay to the second laser light emitted by the light splitting unit;
前記時間遅延部により時間遅延を与えられた第2レーザ光に基づいた検出タイミングで前記テラヘルツ波発振部により発振されたテラヘルツ波を検出し、検出したテラヘルツ波の強度に応じた検出信号を生成するテラヘルツ波検出部と、 A terahertz wave oscillated by the terahertz wave oscillating unit is detected at a detection timing based on the second laser beam given a time delay by the time delay unit, and a detection signal corresponding to the intensity of the detected terahertz wave is generated. A terahertz wave detection unit;
前記テラヘルツ波発振部と前記テラヘルツ波検出部との間のテラヘルツ波路中に測定対象物を設置し、前記時間遅延部により与えられる時間遅延を変化させた場合の前記テラヘルツ波検出部により生成された検出信号に基づく時系列信号強度データがピーク値を示す位置を予測し、予測した位置に基づいて前記時間遅延部が与える時間遅延の範囲を所定の限定された範囲に制御する制御部と、 Generated by the terahertz wave detection unit when a measurement object is installed in the terahertz waveguide between the terahertz wave oscillation unit and the terahertz wave detection unit, and the time delay given by the time delay unit is changed A control unit that predicts a position where time-series signal intensity data based on a detection signal indicates a peak value, and controls a time delay range provided by the time delay unit based on the predicted position to a predetermined limited range;
前記テラヘルツ波発振部と前記テラヘルツ波検出部との間のテラヘルツ波路中に測定対象物を設置した場合の前記テラヘルツ波検出部により生成された検出信号に基づく信号強度データのピーク値に基づいて前記測定対象物の特徴を検査する検査部とを備え、 Based on the peak value of the signal intensity data based on the detection signal generated by the terahertz wave detection unit when a measurement object is installed in the terahertz waveguide between the terahertz wave oscillation unit and the terahertz wave detection unit An inspection unit for inspecting the characteristics of the measurement object,
前記制御部は、前記測定対象物を入れるサンプルケースが有する屈折率と厚みとに基づいて、前記テラヘルツ波発振部と前記テラヘルツ波検出部との間のテラヘルツ波路中に測定対象物を設置し、前記時間遅延部により与えられる時間遅延を変化させた場合の前記テラヘルツ波検出部により生成された検出信号に基づく時系列信号強度データがピーク値を示す位置を予測することを特徴とするテラヘルツ波を用いた検査装置。The control unit, based on the refractive index and thickness of the sample case into which the measurement object is placed, installs the measurement object in the terahertz waveguide between the terahertz wave oscillation unit and the terahertz wave detection unit, A terahertz wave characterized by predicting a position where time-series signal intensity data based on a detection signal generated by the terahertz wave detection unit when the time delay given by the time delay unit is changed shows a peak value. Inspection device used.
前記光分割ステップにより発せられた第1レーザ光が照射されることによりテラヘルツ波を発振するテラヘルツ波発振ステップと、 A terahertz wave oscillating step of oscillating a terahertz wave by being irradiated with the first laser light emitted by the light splitting step;
前記光分割ステップにより発せられた第2レーザ光に時間遅延を与える時間遅延ステップと、 A time delay step of giving a time delay to the second laser light emitted by the light splitting step;
前記時間遅延ステップにより時間遅延を与えられた第2レーザ光に基づいた検出タイミングで前記テラヘルツ波発振ステップにより発振されたテラヘルツ波を検出し、検出したテラヘルツ波の強度に応じた検出信号を生成するテラヘルツ波検出ステップと、 The terahertz wave oscillated by the terahertz wave oscillating step is detected at a detection timing based on the second laser beam given the time delay by the time delay step, and a detection signal corresponding to the intensity of the detected terahertz wave is generated. Terahertz wave detection step;
テラヘルツ波路中に測定対象物を設置し、前記時間遅延ステップにより与えられる時間遅延を変化させた場合の前記テラヘルツ波検出ステップにより生成された検出信号に基づく時系列信号強度データがピーク値を示す位置を予測し、予測した位置に基づいて前記時間遅延ステップが与える時間遅延の範囲を所定の限定された範囲に制御する制御ステップと、 Position where the measurement object is placed in the terahertz waveguide and the time-series signal intensity data based on the detection signal generated by the terahertz wave detection step when the time delay given by the time delay step is changed shows the peak value A control step for controlling the range of the time delay given by the time delay step to a predetermined limited range based on the predicted position;
テラヘルツ波路中に測定対象物を設置した場合の前記テラヘルツ波検出ステップにより生成された検出信号に基づく信号強度データのピーク値に基づいて前記測定対象物の特徴を検査する検査ステップと、 An inspection step of inspecting characteristics of the measurement object based on a peak value of signal intensity data based on the detection signal generated by the terahertz wave detection step when the measurement object is installed in the terahertz waveguide;
前記テラヘルツ波検出ステップにより生成された検出信号を増幅するロックインアンプを備え、 A lock-in amplifier that amplifies the detection signal generated by the terahertz wave detection step;
前記制御ステップは、前記ロックインアンプの時定数が第1所定値を有する場合の前記テラヘルツ波検出ステップにより生成された検出信号に基づいて時系列信号強度データがピーク値を示す位置を予測し、 The control step predicts a position where the time-series signal intensity data shows a peak value based on the detection signal generated by the terahertz wave detection step when the time constant of the lock-in amplifier has a first predetermined value;
前記検査ステップは、前記制御ステップが予測した位置に基づいて前記時間遅延ステップが与える時間遅延の範囲を所定の限定された範囲に制御するとともに前記ロックインアンプの時定数を第1所定値よりも大きな第2所定値に変更した場合に、前記テラヘルツ波検出ステップにより生成された検出信号に基づく信号強度データのピーク値に基づいて前記測定対象物の特徴を検査することを特徴とするテラヘルツ波を用いた検査方法。 The inspection step controls the time delay range given by the time delay step to a predetermined limited range based on the position predicted by the control step, and sets the time constant of the lock-in amplifier to be less than a first predetermined value. When the terahertz wave is changed to a large second predetermined value, the characteristic of the measurement object is inspected based on the peak value of the signal intensity data based on the detection signal generated by the terahertz wave detection step. Inspection method used.
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