JP6475523B2 - Control circuit and detector - Google Patents

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Description

本発明は、超伝導トンネル接合素子(以下「STJ素子」という。)を用いてテラヘルツ波を検出する技術に関する。   The present invention relates to a technique for detecting terahertz waves using a superconducting tunnel junction element (hereinafter referred to as “STJ element”).

人が着用している衣類や、封筒、容器、荷物等に収容された麻薬等の違法薬物や爆薬等の危険物を、テラヘルツ波を用いて検出する技術が従来から提案されている。特許文献1には、光源からテラヘルツ波を所定の検査対象物に向けて出射し、当該検査対象物を透過したテラヘルツ波を検出する技術が開示されている。   Techniques have been proposed in the past for detecting dangerous substances such as clothes worn by humans, illegal drugs such as narcotics contained in envelopes, containers, luggage, and explosives using terahertz waves. Patent Document 1 discloses a technique for emitting a terahertz wave from a light source toward a predetermined inspection object and detecting the terahertz wave transmitted through the inspection object.

特開2006−71412号公報JP 2006-71412 A

テラヘルツ波を検出する検出器には、テラヘルツ波から生じさせたフォノンを、超伝導トンネル接合(STJ:Superconducting Tunnel Junction)素子によって検出し、検出したテラヘルツ波に応じた信号を出力するように構成されるものがある。この検出器では、STJ素子を流れる微弱な信号の電流値を読み取るため、テラヘルツ波の十分な検出精度を確保するためには、STJ素子に印加するバイアス電圧が適切に設定されていなければならない。しかし、STJ素子の最適なバイアス電圧は個体差等によって異なるため、バイアス電圧の設定に多大な時間を要することがあった。
そこで、本発明は、STJ素子に印加するバイアス電圧の設定を容易にするための技術を提供することを目的とする。
The detector for detecting the terahertz wave is configured to detect a phonon generated from the terahertz wave by a superconducting tunnel junction (STJ) element and output a signal corresponding to the detected terahertz wave. There is something. In this detector, since the current value of a weak signal flowing through the STJ element is read, in order to ensure sufficient detection accuracy of the terahertz wave, the bias voltage applied to the STJ element must be set appropriately. However, since the optimum bias voltage of the STJ element varies depending on individual differences and the like, it may take a long time to set the bias voltage.
Accordingly, an object of the present invention is to provide a technique for facilitating setting of a bias voltage applied to an STJ element.

本発明の制御回路は、超伝導トンネル接合素子により検査対象物からのテラヘルツ波を検出する検出器の受波部に対する、テラヘルツ波の照射時と非照射時との各々に関し、前記超伝導トンネル接合素子に対して複数の電圧値のバイアス電圧を各々印加したときに前記超伝導トンネル接合素子を流れる検出信号電流の電流値に基づき検出用のバイアス電圧を設定する、キャリブレーション処理を行う。
この発明によれば、テラヘルツ波の照射時と非照射時との各々に関し、複数の電圧値のバイアス電圧を各々印加したときに超伝導トンネル接合素子を流れる検出信号電流の電流値に基づき検出用のバイアス電圧を設定するキャリブレーション処理を行うため、STJ素子に印加するバイアス電圧の設定を容易にすることができる。
The control circuit of the present invention relates to the superconducting tunnel junction with respect to each of a terahertz wave irradiation time and a non-irradiation time with respect to the receiving portion of the detector that detects the terahertz wave from the inspection object by the superconducting tunnel junction element A calibration process is performed in which a bias voltage for detection is set based on a current value of a detection signal current flowing through the superconducting tunnel junction element when a plurality of bias voltages having a plurality of voltage values are respectively applied to the element.
According to the present invention, for each of terahertz wave irradiation and non-irradiation, detection is performed based on the current value of the detection signal current flowing through the superconducting tunnel junction element when a plurality of bias voltages are applied. Since the calibration process for setting the bias voltage is performed, the bias voltage applied to the STJ element can be easily set.

本発明の制御回路において、前記検出器に対するテラヘルツ波の照射時と非照射時との各々に関し、前記超伝導トンネル接合素子に対して前記検出用のバイアス電圧を印加したときに前記超伝導トンネル接合素子を流れる検出信号電流の電流値に基づき、前記キャリブレーション処理の再実行の要否を判定してもよい。
この発明によれば、設定した検出用のバイアス電圧を超伝導トンネル接合素子に印加したときの検出信号電流の電流値に基づきキャリブレーション処理の再実行の要否を判定するため、キャリブレーション処理が必要なタイミングを的確に判定することができる。
In the control circuit of the present invention, the superconducting tunnel junction is applied when the detection bias voltage is applied to the superconducting tunnel junction element with respect to each of the terahertz wave irradiation and non-irradiation to the detector. The necessity of re-execution of the calibration process may be determined based on the current value of the detection signal current flowing through the element.
According to the present invention, the calibration process is performed in order to determine the necessity of re-execution of the calibration process based on the current value of the detection signal current when the set detection bias voltage is applied to the superconducting tunnel junction element. Necessary timing can be accurately determined.

本発明の制御回路において、前記検査対象物の検査が行われるタイミングに基づき、前記キャリブレーション処理を行ってもよい。
この発明によれば、検査が行われるときのテラヘルツ波の検出精度を高くしやすい。
In the control circuit of the present invention, the calibration process may be performed based on a timing at which the inspection object is inspected.
According to the present invention, it is easy to increase the detection accuracy of the terahertz wave when the inspection is performed.

本発明の制御回路において、所定の時間間隔で、前記キャリブレーション処理を行ってもよい。
この発明によれば、テラヘルツ波の検出精度の時間変動を小さくすることができる。
In the control circuit of the present invention, the calibration process may be performed at predetermined time intervals.
According to the present invention, it is possible to reduce the time variation of the terahertz wave detection accuracy.

本発明の制御回路において、前記超伝導トンネル接合素子の温度、前記超伝導トンネル接合素子が受ける電気的なノイズ、電磁波によるノイズ、または振動に基づき、前記キャリブレーション処理を行ってもよい。
この発明によれば、テラヘルツ波の検出精度に影響を与えやすい外的要素を原因とした検出精度の変動を小さくすることができる。
In the control circuit of the present invention, the calibration processing may be performed based on the temperature of the superconducting tunnel junction element, electrical noise received by the superconducting tunnel junction element, noise due to electromagnetic waves, or vibration.
According to the present invention, it is possible to reduce fluctuations in detection accuracy caused by an external element that easily affects terahertz wave detection accuracy.

本発明の制御回路において、前記検出用のバイアス電圧を設定できない場合、エラー信号を出力してもよい。
この発明によれば、一定程度のテラヘルツ波の検出精度を確保できないことを示す信号を出力することができる。
In the control circuit of the present invention, an error signal may be output when the detection bias voltage cannot be set.
According to the present invention, it is possible to output a signal indicating that a certain degree of terahertz wave detection accuracy cannot be ensured.

本発明の検出器は、上記構成の制御回路と、前記受波部に対してテラヘルツ波を照射する照射手段と、前記超伝導トンネル接合素子に対して前記複数の電圧値のバイアス電圧を印加する電圧印加手段と、前記超伝導トンネル接合素子を流れる検出信号電流の電流値を計測する計測手段とを備える。
この発明によれば、テラヘルツ波の照射時と非照射時との各々に関し、複数の電圧値のバイアス電圧を各々印加したときに超伝導トンネル接合素子を流れる検出信号電流の電流値に基づき検出用のバイアス電圧を設定するキャリブレーション処理を行うため、STJ素子に印加するバイアス電圧の設定を容易にすることができる。
The detector of the present invention applies a bias voltage having a plurality of voltage values to the control circuit having the above-described configuration, irradiation means for irradiating the receiving unit with terahertz waves, and the superconducting tunnel junction element. Voltage applying means and measuring means for measuring a current value of a detection signal current flowing through the superconducting tunnel junction element.
According to the present invention, for each of terahertz wave irradiation and non-irradiation, detection is performed based on the current value of the detection signal current flowing through the superconducting tunnel junction element when a plurality of bias voltages are applied. Since the calibration process for setting the bias voltage is performed, the bias voltage applied to the STJ element can be easily set.

本発明の一実施形態に係るテラヘルツ波検出器の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the terahertz wave detector which concerns on one Embodiment of this invention. 同実施形態に係る基板吸収型STJ素子の構成を示す図。The figure which shows the structure of the board | substrate absorption type STJ element which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る制御装置の電気的構成を示すブロック図。The block diagram which shows the electric constitution of the control apparatus which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係るキャリブレーション処理を示すフローチャート。6 is a flowchart showing calibration processing according to the embodiment. 同実施形態に係るSTJ素子の電圧−電流特性の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the voltage-current characteristic of the STJ element which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る要否判定処理Iを示すフローチャート。The flowchart which shows the necessity determination process I concerning the embodiment. 同実施形態に係るSTJ素子の電圧−電流特性の一例を示すグラフ。The graph which shows an example of the voltage-current characteristic of the STJ element which concerns on the same embodiment. 同実施形態に係る要否判定処理IIが採用される検査システムの一例を示す図。The figure which shows an example of the test | inspection system by which the necessity determination process II concerning the embodiment is employ | adopted. 同実施形態に係る要否判定処理IIを示すフローチャート。6 is a flowchart showing necessity determination processing II according to the embodiment. 同実施形態に係る要否判定処理IIIを示すフローチャート。6 is a flowchart showing necessity determination processing III according to the embodiment. 同実施形態に係る要否判定処理IVを行うテラヘルツ波検出器の構成を示すブロック図。The block diagram which shows the structure of the terahertz wave detector which performs the necessity determination process IV concerning the embodiment. 同実施形態に係る要否判定処理IVを示すフローチャート。6 is a flowchart showing necessity determination processing IV according to the embodiment.

[実施形態]
図1は、本発明の一実施形態に係るテラヘルツ波検出器1の構成を示すブロック図である。テラヘルツ波検出器1は、検査の対象である検査対象物Tからのテラヘルツ波を検出して、物質Sの存在の有無や、物質Sの種類を判定する検出器である。テラヘルツ波は、例えば、0.7THzから30THzまでの周波数帯に属する電磁波である。物質Sは、例えば、麻薬等の違法薬物や、爆薬等の危険物である。検査対象物Tは、例えば、空港や税関等の所定の場所を訪れた人や、その人が所持する物(荷物)、封筒や小包等の郵便物である。
[Embodiment]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a terahertz wave detector 1 according to an embodiment of the present invention. The terahertz wave detector 1 is a detector that detects the presence or absence of the substance S and the type of the substance S by detecting a terahertz wave from the inspection target T that is an inspection target. The terahertz wave is an electromagnetic wave belonging to a frequency band from 0.7 THz to 30 THz, for example. The substance S is, for example, illegal drugs such as narcotics and dangerous materials such as explosives. The inspection object T is, for example, a person who visits a predetermined place such as an airport or customs, an object (luggage) possessed by the person, or a postal item such as an envelope or a parcel.

図1に示すように、テラヘルツ波検出器1は、照射装置10と、集光装置20と、基板吸収型STJ素子30と、冷却装置40と、制御装置50と、物質判定装置60とを備える。図1において実線の矢印は信号の流れを意味し、二点鎖線の矢印はテラヘルツ波が伝搬する方向を意味する。
照射装置10は、例えばテラヘルツ波発生装置を備え、発生させたテラヘルツ波を、テラヘルツ波検出器1の検出領域に存在する検査対象物Tと、テラヘルツ波検出器1の受波部とに選択的に照射する装置である。図2に示すように、テラヘルツ波検出器1の受波部は、本実施形態では集光装置20である。照射装置10は、更にテラヘルツ波の照射方向を変更するための照射方向変更手段を備える。照射方向変更手段は、例えば、発生させたテラヘルツ波を所定の方向に反射するミラーやレンズを含む光学系、及び当該ミラーの向きを変更するモーター等の駆動装置を含む。照射装置10は、キャリブレーション処理時には、図1,2に示すように集光装置20に対してテラヘルツ波を照射し、検査対象物Tの検査時には、図1に示すように検査対象物Tに対してテラヘルツ波を照射する。
As shown in FIG. 1, the terahertz wave detector 1 includes an irradiation device 10, a condensing device 20, a substrate absorption STJ element 30, a cooling device 40, a control device 50, and a substance determination device 60. . In FIG. 1, a solid arrow means a signal flow, and a two-dot chain arrow means a direction in which a terahertz wave propagates.
The irradiation device 10 includes, for example, a terahertz wave generation device, and selectively generates the generated terahertz wave for the inspection target T existing in the detection region of the terahertz wave detector 1 and the receiving unit of the terahertz wave detector 1. It is an apparatus that irradiates. As shown in FIG. 2, the wave receiving unit of the terahertz wave detector 1 is a light collecting device 20 in the present embodiment. The irradiation apparatus 10 further includes irradiation direction changing means for changing the irradiation direction of the terahertz wave. The irradiation direction changing means includes, for example, an optical system including a mirror and a lens that reflects the generated terahertz wave in a predetermined direction, and a driving device such as a motor that changes the direction of the mirror. The irradiation apparatus 10 irradiates the condensing device 20 with terahertz waves as shown in FIGS. 1 and 2 during the calibration process, and when inspecting the inspection target T, the irradiation apparatus 10 applies the inspection target T as shown in FIG. Terahertz waves are irradiated to the target.

集光装置20は、例えば高抵抗シリコンからなる超半球レンズを含み、入射したテラヘルツ波を、基板吸収型STJ素子30の位置に集光する装置である。集光装置20は、ここでは、照射装置10が照射したテラヘルツ波のうち、物質Sが反射したテラヘルツ波を集光する。集光装置20は、テラヘルツ波を受波する受波部に相当する。   The condensing device 20 is a device that includes a super hemispherical lens made of, for example, high-resistance silicon, and condenses incident terahertz waves at the position of the substrate absorption STJ element 30. Here, the condensing device 20 condenses the terahertz wave reflected by the substance S among the terahertz waves irradiated by the irradiation device 10. The condensing device 20 corresponds to a wave receiving unit that receives a terahertz wave.

基板吸収型STJ素子30は、基板吸収型の超伝導トンネル接合素子である。図2は、基板吸収型STJ素子30の構成を示す図である。基板吸収型STJ素子30は、吸収体基板31と、STJ素子32とを備える。吸収体基板31は、テラヘルツ波を受けてフォノンを生じさせる基板である。吸収体基板31は、例えば、テラヘルツ波を吸収しやすいLiNbO3(ニオブ酸リチウム)やLiTaO3(タンタル酸リチウム)等からなる単結晶基板であり、集光装置20が接着等により密着させてある。   The substrate absorption type STJ element 30 is a substrate absorption type superconducting tunnel junction element. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the substrate absorption type STJ element 30. The substrate absorption type STJ element 30 includes an absorber substrate 31 and an STJ element 32. The absorber substrate 31 is a substrate that receives terahertz waves and generates phonons. The absorber substrate 31 is a single crystal substrate made of, for example, LiNbO3 (lithium niobate) or LiTaO3 (lithium tantalate), which easily absorbs terahertz waves, and the light collecting device 20 is adhered by adhesion or the like.

STJ素子32は、吸収体基板31が生じさせたフォノンを検出して、テラヘルツ波に応じた電気信号を出力する素子である。STJ素子32は、吸収体基板31側から順に、下部電極32a、トンネル障壁(トンネルバリア)32b、及び上部電極32cを積層した構造である。下部電極32aは、吸収体基板31の上面に設けられ、超伝導電極材料の単層、または超伝導エネルギーギャップの異なる二層の膜からなる電極である。トンネル障壁32bは、例えばAlOx(酸化アルミニウム)によって構成された絶縁膜からなる。上部電極32cは、超伝導電極材料の単層、または超伝導エネルギーギャップの異なる二層の膜からなる電極である。   The STJ element 32 is an element that detects a phonon generated by the absorber substrate 31 and outputs an electric signal corresponding to the terahertz wave. The STJ element 32 has a structure in which a lower electrode 32a, a tunnel barrier (tunnel barrier) 32b, and an upper electrode 32c are stacked in this order from the absorber substrate 31 side. The lower electrode 32a is an electrode that is provided on the upper surface of the absorber substrate 31 and is made of a single layer of a superconducting electrode material or two layers of films having different superconducting energy gaps. The tunnel barrier 32b is made of an insulating film made of, for example, AlOx (aluminum oxide). The upper electrode 32c is an electrode composed of a single layer of a superconducting electrode material or two layers of films having different superconducting energy gaps.

冷却装置40は、例えば小型機械式冷凍機を備え、基板吸収型STJ素子30を冷却させる装置である。   The cooling device 40 is a device that includes, for example, a small mechanical refrigerator and cools the substrate absorption type STJ element 30.

制御装置50は、テラヘルツ波検出器1を制御する装置である。制御装置50が行う主な制御として、STJ素子32に印加するバイアス電圧を設定するキャリブレーション処理に関する制御がある。また、制御装置50は、照射装置10によるテラヘルツ波の照射の有無や照射方向を制御する。   The control device 50 is a device that controls the terahertz wave detector 1. As main control performed by the control device 50, there is control related to calibration processing for setting a bias voltage to be applied to the STJ element 32. Further, the control device 50 controls the presence / absence and irradiation direction of the terahertz wave by the irradiation device 10.

物質判定装置60は、STJ素子32により出力された信号に基づいて、テラヘルツ波を放射する物質Sの存在の有無や種類を判定する装置である。   The substance determination device 60 is an apparatus that determines the presence or absence and type of the substance S that emits the terahertz wave based on the signal output from the STJ element 32.

図3は、制御装置50の電気的構成を示すブロック図である。
図3に示すように、STJ素子32は、一端(例えば下部電極32a)が接地点GNDと接続され、他端(上部電極32c)が電流計52の一端と接続される。STJ素子32には、更に、バイアス電源51が並列に接続される。バイアス電源51は、ここでは、正極が接地点GNDと接続され、負極が電流計52の一端と接続される。バイアス電源51は、直流の可変電圧源で、STJ素子32を動作させるためのバイアス電圧を、STJ素子32に印加する。
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the control device 50.
As shown in FIG. 3, one end (for example, the lower electrode 32 a) of the STJ element 32 is connected to the ground point GND, and the other end (upper electrode 32 c) is connected to one end of the ammeter 52. A bias power supply 51 is further connected in parallel to the STJ element 32. Here, the bias power supply 51 has a positive electrode connected to the ground point GND and a negative electrode connected to one end of the ammeter 52. The bias power source 51 is a DC variable voltage source and applies a bias voltage for operating the STJ element 32 to the STJ element 32.

電流計52は、STJ素子32を流れる電流の電流値を計測する計測手段である。電流計52は、計測した電流値を示すアナログ形式の信号を、A/D変換器53に出力する。A/D変換器53は、電流計52からのアナログ形式の信号をデジタル形式に変換する。   The ammeter 52 is a measuring unit that measures the current value of the current flowing through the STJ element 32. The ammeter 52 outputs an analog signal indicating the measured current value to the A / D converter 53. The A / D converter 53 converts an analog signal from the ammeter 52 into a digital format.

データバッファ54は、A/D変換器53からの信号に基づいて電流値のデータをバッファリングする。データ格納部55は、データバッファ54にバッファリングされたデータや、制御回路57の制御に応じたデータが格納されるメモリである。比較部56は、照射装置10によるテラヘルツ波の照射時にSTJ素子32を流れる電流の電流値と、非照射時にSTJ素子32を流れる電流の電流値とを比較して、これらの差を示す検出信号電流の電流値の信号を、制御回路57に出力する。   The data buffer 54 buffers current value data based on the signal from the A / D converter 53. The data storage unit 55 is a memory that stores data buffered in the data buffer 54 and data according to the control of the control circuit 57. The comparison unit 56 compares the current value of the current flowing through the STJ element 32 during irradiation of the terahertz wave by the irradiation device 10 with the current value of the current flowing through the STJ element 32 during non-irradiation, and indicates a detection signal indicating the difference therebetween. A current value signal is output to the control circuit 57.

制御回路57は、例えばCPU(Central Processing Unit)等の演算処理装置やメモリを備え、複数の電圧値のバイアス電圧をSTJ素子32に各々印加したときの検出信号電流の電流値に基づき検出用のバイアス電圧を設定する、キャリブレーション処理を行う。検出用のバイアス電圧とは、検査対象物T(物質S)からのテラヘルツ波を検出するときに使用されるバイアス電圧のことをいう。制御回路57は、バイアス電源51に印加させるバイアス電圧を制御するためのデジタル形式の電圧制御信号を、D/A変換器58に出力する。D/A変換器58は、この電圧制御信号をデジタル形式からアナログ形式に変換し、変換後の電圧によってバイアス電源51を制御することにより、STJ素子32にバイアス電圧を印加する電圧印加手段である。また、制御回路57は、照射装置10に対して、テラヘルツ波の照射または非照射、更にはテラヘルツ波の照射方向を制御するための照射制御信号を出力する。また、制御回路57は、物質Sの検出時においては、電流計52により計測された電流の電流値を示す検出信号を、物質判定装置60に出力する。   The control circuit 57 includes an arithmetic processing unit such as a CPU (Central Processing Unit) and a memory, for example, and is used for detection based on the current value of the detection signal current when bias voltages having a plurality of voltage values are respectively applied to the STJ element 32. A calibration process for setting a bias voltage is performed. The detection bias voltage refers to a bias voltage used when detecting a terahertz wave from the inspection target T (substance S). The control circuit 57 outputs a digital voltage control signal for controlling the bias voltage applied to the bias power supply 51 to the D / A converter 58. The D / A converter 58 is a voltage application unit that applies a bias voltage to the STJ element 32 by converting the voltage control signal from a digital format to an analog format and controlling the bias power source 51 with the converted voltage. . In addition, the control circuit 57 outputs an irradiation control signal for controlling irradiation or non-irradiation of the terahertz wave, and further, an irradiation direction of the terahertz wave to the irradiation apparatus 10. The control circuit 57 outputs a detection signal indicating the current value of the current measured by the ammeter 52 to the substance determination device 60 when the substance S is detected.

図4は、制御回路57が行うキャリブレーション処理を示すフローチャートである。図5は、STJ素子32の電圧−電流特性の一例を示すグラフである。図5のグラフにおいて、横軸がバイアス電圧の電圧値、縦軸が計測された電流値を表す。また、実線は照射時のグラフで、破線は非照射時のグラフである。初回のキャリブレーション処理は、例えば、テラヘルツ波検出器1の製品出荷前のタイミング、またはテラヘルツ波検出器1を使用する場所に設置されたタイミングで行われる。   FIG. 4 is a flowchart showing the calibration process performed by the control circuit 57. FIG. 5 is a graph showing an example of voltage-current characteristics of the STJ element 32. In the graph of FIG. 5, the horizontal axis represents the voltage value of the bias voltage, and the vertical axis represents the measured current value. Moreover, a solid line is a graph at the time of irradiation, and a broken line is a graph at the time of non-irradiation. The first calibration process is performed, for example, at a timing before the terahertz wave detector 1 is shipped or at a timing at which the terahertz wave detector 1 is used.

まず、制御回路57は、バイアス電圧の電圧値Vmを指定する変数mを「1」に設定する(ステップS1)。バイアス電圧の電圧値Vmは、ここでは、0VからSTJ素子32のギャップ電圧の電圧値Vgまでの電圧範囲をn等分し(n=100とする。)、低電圧側から数えてm番目の電圧である。電圧値V1は、ここではVg/100である。
なお、nは100以外の値であってもよいし、電圧範囲は等分割以外で分割されてもよい。
First, the control circuit 57 sets a variable m for designating the voltage value Vm of the bias voltage to “1” (step S1). Here, the voltage value Vm of the bias voltage is divided into n equal parts of the voltage range from 0V to the voltage value Vg of the gap voltage of the STJ element 32 (n = 100), and is the m-th counted from the low voltage side. Voltage. Here, the voltage value V1 is Vg / 100.
Note that n may be a value other than 100, and the voltage range may be divided other than equally divided.

次に、制御回路57は、バイアス電源51を制御して、電圧値Vmのバイアス電圧をSTJ素子32に印加させる(ステップS2)。次に、制御回路57は、照射装置10を制御して、集光装置20に対してテラヘルツ波を照射させる(ステップS3)。次に、制御回路57は、電流計52を用いて、STJ素子32を流れる電流の電流値を計測する(ステップS4)。ここで計測される電流値をIm1とする。図5に示すように、電流値Im1は、テラヘルツ波の照射時において電圧値Vmのバイアス電圧が印加された場合にSTJ素子32を流れる電流の電流値である。   Next, the control circuit 57 controls the bias power supply 51 to apply a bias voltage having a voltage value Vm to the STJ element 32 (step S2). Next, the control circuit 57 controls the irradiation device 10 to irradiate the condensing device 20 with the terahertz wave (step S3). Next, the control circuit 57 uses the ammeter 52 to measure the current value of the current flowing through the STJ element 32 (step S4). The current value measured here is Im1. As shown in FIG. 5, the current value Im1 is a current value of a current flowing through the STJ element 32 when a bias voltage having a voltage value Vm is applied at the time of irradiation with a terahertz wave.

次に、制御回路57は、照射装置10を制御として、照射装置10にテラヘルツ波を照射させないようにする(つまり非照射とする)制御を行う(ステップS5)。次に、制御回路57は、電流計52を用いて、STJ素子32を流れる電流の電流値を計測する(ステップS6)。ここで計測される電流値をIm2とする。図5に示すように、電流値Im2は、テラヘルツ波の非照射時において電圧値Vmのバイアス電圧が印加された場合にSTJ素子32を流れる電流の電流値である。   Next, the control circuit 57 performs control to prevent the irradiation apparatus 10 from irradiating the terahertz wave (that is, non-irradiation) with the irradiation apparatus 10 as a control (step S5). Next, the control circuit 57 uses the ammeter 52 to measure the current value of the current flowing through the STJ element 32 (step S6). The current value measured here is Im2. As shown in FIG. 5, the current value Im2 is a current value of a current flowing through the STJ element 32 when a bias voltage having a voltage value Vm is applied when no terahertz wave is irradiated.

次に、制御回路57は、比較部56を制御して、電流値Im1と電流値Im2との差であるIm1−Im2を、検出信号電流の電流値Imとして計算する(ステップS7)。制御回路57は、電流値Imのデータを、自身のメモリまたはデータ格納部55に格納する。   Next, the control circuit 57 controls the comparison unit 56 to calculate Im1-Im2, which is the difference between the current value Im1 and the current value Im2, as the current value Im of the detection signal current (step S7). The control circuit 57 stores the data of the current value Im in its own memory or the data storage unit 55.

次に、制御回路57は、n=100かどうかを判定する(ステップS8)。即ち、制御回路57は、電圧値0Vから電圧値Vgまでの電圧範囲の全体で、電流値Imを計算したかどうかを判定する。制御回路57は、ここではステップS8で「NO」と判定し、変数mを「1」だけインクリメントして(ステップS9)、ステップS2の処理に戻す。
制御回路57は、変数m=2から100までの各値とした場合も、ステップS2〜S8の処理を実行して、電流値Imを計算する。STJ素子32の電圧−電流特性が図5のグラフで表される場合、各バイアス電圧の電圧値に対応する電流値Imは、電流値Im1のグラフと電流値Im2のグラフとの差に相当する。
Next, the control circuit 57 determines whether n = 100 (step S8). That is, the control circuit 57 determines whether or not the current value Im has been calculated over the entire voltage range from the voltage value 0 V to the voltage value Vg. Here, the control circuit 57 determines “NO” in step S8, increments the variable m by “1” (step S9), and returns to the process of step S2.
The control circuit 57 calculates the current value Im by executing the processes of steps S2 to S8 even when each value from the variable m = 2 to 100 is set. When the voltage-current characteristic of the STJ element 32 is represented by the graph of FIG. 5, the current value Im corresponding to the voltage value of each bias voltage corresponds to the difference between the graph of the current value Im1 and the graph of the current value Im2. .

制御回路57は、ステップS8で「YES」と判定すると、電流値Imが最大となった変数mを求める(ステップS10)。次に、制御回路57は、最大となった電流値Imが閾値以上であるかどうかを判定する(ステップS11)。ステップS10で「YES」と判定した場合、制御回路57は、この電流値Imを「Ib0」とし、この電流値Imが得られたバイアス電圧の電圧値Vmを「Vb0」として、データ格納部55に格納する(ステップS12)。この処理により、制御回路57は、検出用のバイアス電圧を設定する。
物質判定装置60は、この検出用のバイアス電圧がSTJ素子32に印加されたときにSTJ素子32を流れる電流を示す検出信号に基づいて、物質Sの有無や種類を判定する。
If the determination is “YES” in step S8, the control circuit 57 obtains the variable m having the maximum current value Im (step S10). Next, the control circuit 57 determines whether or not the maximum current value Im is greater than or equal to a threshold value (step S11). If “YES” is determined in step S10, the control circuit 57 sets the current value Im to “Ib0”, sets the voltage value Vm of the bias voltage from which the current value Im is obtained to “Vb0”, and sets the data storage unit 55. (Step S12). By this processing, the control circuit 57 sets a detection bias voltage.
The substance determination device 60 determines the presence and type of the substance S based on a detection signal indicating a current flowing through the STJ element 32 when the detection bias voltage is applied to the STJ element 32.

ステップS8で「NO」と判定した場合、制御回路57は、エラー信号を出力する(ステップS13)。エラー信号は、電流値Imが閾値よりも小さく、テラヘルツ波の検出精度が十分に確保されない場合に出力される信号である。このように制御回路57は、テラヘルツ波検出器1において一定程度のテラヘルツ波の検出精度を確保するためのバイアス電圧を設定できない場合、エラー信号を出力する。エラー信号の形式は特に問わないが、例えば、画像の表示や音声によってエラーを通知するための信号である。
以上がキャリブレーション処理の説明である。このキャリブレーション処理により、手動でバイアス電圧の電圧値を変化させながら、バイアス電圧を最適化する必要がないので、バイアス電圧の設定が容易になる。
If it is determined “NO” in step S8, the control circuit 57 outputs an error signal (step S13). The error signal is a signal that is output when the current value Im is smaller than the threshold value and terahertz wave detection accuracy is not sufficiently ensured. In this way, the control circuit 57 outputs an error signal when the terahertz wave detector 1 cannot set a bias voltage for ensuring a certain degree of terahertz wave detection accuracy. The format of the error signal is not particularly limited. For example, the error signal is a signal for notifying an error by displaying an image or by sound.
The above is the description of the calibration process. This calibration process makes it easy to set the bias voltage because it is not necessary to optimize the bias voltage while manually changing the voltage value of the bias voltage.

制御回路57は、初回のキャリブレーション処理を行った後、キャリブレーション処理の再実行の要否を判定する処理である要否判定処理を行う。即ち、要否判定処理は、キャリブレーション処理の再実行の要否を判定する処理である。以下、要否判定処理として、要否判定処理(I)〜(IV)をそれぞれ説明する。   After performing the initial calibration process, the control circuit 57 performs a necessity determination process which is a process for determining whether the calibration process needs to be re-executed. That is, the necessity determination process is a process for determining whether the calibration process needs to be re-executed. Hereinafter, necessity determination processes (I) to (IV) will be described as necessity determination processes.

<要否判定処理I>
図6は、制御回路57が行う要否判定処理Iを示すフローチャートである。図7は、STJ素子32の電圧−電流特性の一例を示すグラフである。要否判定処理Iは、初回のキャリブレーション処理の後の任意のタイミングで行われる。
まず、制御回路57は、バイアス電圧の電圧値Vb0と、検出信号電流の電流値Ib0とを、データ格納部55から読み出す(ステップS21)。次に、制御回路57は、バイアス電源51を制御して、電圧値Vb0のバイアス電圧をSTJ素子32に印加させる(ステップS22)。次に、制御回路57は、照射装置10を制御して、集光装置20に対してテラヘルツ波を照射させる(ステップS23)。次に、制御回路57は、電流計52を用いて、STJ素子32を流れる電流の電流値を計測する(ステップS24)。ここで計測される電流値をIb1とする。図7に示すように、電流値Ib1は、テラヘルツ波の照射時において電圧値Vb0のバイアス電圧が印加された場合に、STJ素子32を流れる電流の電流値である。
<Necessity determination processing I>
FIG. 6 is a flowchart showing the necessity determination process I performed by the control circuit 57. FIG. 7 is a graph showing an example of voltage-current characteristics of the STJ element 32. The necessity determination process I is performed at an arbitrary timing after the initial calibration process.
First, the control circuit 57 reads the voltage value Vb0 of the bias voltage and the current value Ib0 of the detection signal current from the data storage unit 55 (step S21). Next, the control circuit 57 controls the bias power supply 51 to apply the bias voltage having the voltage value Vb0 to the STJ element 32 (step S22). Next, the control circuit 57 controls the irradiation device 10 to irradiate the condensing device 20 with the terahertz wave (step S23). Next, the control circuit 57 uses the ammeter 52 to measure the current value of the current flowing through the STJ element 32 (step S24). The current value measured here is Ib1. As shown in FIG. 7, the current value Ib1 is a current value of a current flowing through the STJ element 32 when a bias voltage having a voltage value Vb0 is applied during irradiation with terahertz waves.

次に、制御回路57は、照射装置10を制御として、照射装置10にテラヘルツ波を照射させないようにする(つまり非照射とする)制御を行う(ステップS25)。次に、制御回路57は、電流計52を用いて、STJ素子32を流れる電流の電流値を計測する(ステップS26)。ここで計測される電流値をIb2とする。図7に示すように、電流値Ib2は、テラヘルツ波の非照射時において電圧値Vb0のバイアス電圧が印加された場合に、STJ素子32を流れる電流の電流値である。   Next, the control circuit 57 performs control to prevent the irradiation apparatus 10 from irradiating the terahertz wave (that is, non-irradiation) with the irradiation apparatus 10 as a control (step S25). Next, the control circuit 57 uses the ammeter 52 to measure the current value of the current flowing through the STJ element 32 (step S26). The current value measured here is Ib2. As shown in FIG. 7, the current value Ib2 is the current value of the current flowing through the STJ element 32 when a bias voltage having the voltage value Vb0 is applied when no terahertz wave is irradiated.

次に、制御回路57は、比較部56を制御して、電流値Ib1と電流値Ib2との差であるIb1−Ib2を、検出信号電流の電流値Ibとして計算する(ステップS27)。   Next, the control circuit 57 controls the comparison unit 56 to calculate Ib1-Ib2, which is the difference between the current value Ib1 and the current value Ib2, as the current value Ib of the detection signal current (step S27).

次に、制御回路57は、電流値Ibに基づき、キャリブレーション処理の再実行が必要かどうかを判定する(ステップS28)。制御回路57は、キャリブレーション処理の再実行が不要と判定した場合は(ステップS28;NO)、要否判定処理Iを終了する。制御回路57は、キャリブレーション処理の再実行が必要と判定した場合は(ステップS28;YES)、キャリブレーション処理を行う(ステップS29)。このキャリブレーション処理は、図4で説明したキャリブレーション処理と同じでよい。   Next, the control circuit 57 determines whether or not it is necessary to re-execute calibration processing based on the current value Ib (step S28). When it is determined that the re-execution of the calibration process is not necessary (step S28; NO), the control circuit 57 ends the necessity determination process I. When it is determined that the calibration process needs to be re-executed (step S28; YES), the control circuit 57 performs the calibration process (step S29). This calibration process may be the same as the calibration process described in FIG.

初回のキャリブレーション処理時から、STJ素子32の電圧−電流特性が変わっていない場合は、バイアス電圧は電圧値Vb0で最適化されているため、検出信号電流の電流値Ibは十分大きな値となっているはずである。しかし、テラヘルツ波検出器1が使用される場所や周辺の環境等を原因として、STJ素子32の電圧−電流特性が変化する場合がある。これにより、検出信号電流がピークとなるバイアス電圧も変化する可能性がある。   If the voltage-current characteristics of the STJ element 32 have not changed since the first calibration process, the bias voltage is optimized with the voltage value Vb0, and therefore the current value Ib of the detection signal current is a sufficiently large value. Should be. However, the voltage-current characteristics of the STJ element 32 may change due to the location where the terahertz wave detector 1 is used, the surrounding environment, or the like. As a result, the bias voltage at which the detection signal current peaks may also change.

そこで、制御回路57は、ステップS28では、電流値Ibが閾値以上である場合は、キャリブレーション処理の再実行が不要と判定し、閾値未満である場合は、キャリブレーション処理の再実行が必要と判定する。再実行の要否の判定の条件は、これ以外の条件でもよい。例えば、制御回路57は、電流値Ibが、前回のキャリブレーション処理時の検出信号電流の電流値Ib0と比べて閾値未満の差異である場合は、キャリブレーション処理の再実行が不要と判定し、閾値以上である場合は、キャリブレーション処理の再実行が必要と判定してもよい。このように、制御回路57は、電流値Ibが、テラヘルツ波の検出精度が十分に確保されるかどうかを示す所定の条件に基づいて、キャリブレーション処理の再実行の要否を判定すればよい。   Therefore, in step S28, the control circuit 57 determines that re-execution of the calibration process is unnecessary when the current value Ib is equal to or greater than the threshold value, and re-executes the calibration process when the current value Ib is less than the threshold value. judge. The condition for determining whether re-execution is necessary may be other conditions. For example, when the current value Ib is less than the threshold value compared to the current value Ib0 of the detection signal current at the time of the previous calibration process, the control circuit 57 determines that re-execution of the calibration process is unnecessary, If it is greater than or equal to the threshold value, it may be determined that re-execution of the calibration process is necessary. As described above, the control circuit 57 may determine whether or not the calibration process needs to be re-executed based on the predetermined condition indicating whether or not the current value Ib sufficiently secures the terahertz wave detection accuracy. .

図7に示す例の場合、キャリブレーション処理の再実行により、バイアス電圧の電圧値Vb0は、低電位側に再設定されている。テラヘルツ波検出器1では、少なくとも次のキャリブレーション処理時までは、この再設定された電圧値Vb0のバイアス電圧が使用される。   In the example shown in FIG. 7, the voltage value Vb0 of the bias voltage is reset to the low potential side by re-execution of the calibration process. In the terahertz wave detector 1, the reset bias voltage of the voltage value Vb0 is used at least until the next calibration process.

<要否判定処理II>
要否判定処理IIは、検査対象物Tの検査が行われるタイミングかどうかに基づいてキャリブレーション処理の要否を判定する処理である。図8は、要否判定処理IIが採用される検査システムの一例を示す図である。図8に示すように、この検査システムは、郵便物である検査対象物Tを検査するシステムである。この検査システムでは、テラヘルツ波検出器1が検出対象とする検出領域Dに検査対象物Tを搬送する搬送ベルト81と、搬送された検査対象物Tが内部を通過するゲート装置82とを含む。テラヘルツ波検出器1は、ゲート装置82の内部に配置される。更に、この検査システムでは、検出領域Dから見て検査対象物Tの搬送方向における上流側に、搬送ベルト81上の検査対象物Tの存在の有無を検出する物体検出センサ80が固定して設けられている。物体検出センサ80は、例えば赤外線センサであるが、他方式のセンサであってもよい。物体検出センサ80は、検査対象物Tの存在を検出すると、検出した旨を通知する信号を制御回路57に出力する。制御回路57は、この信号に基づいて、検査のタイミングを判定する。
<Necessity determination process II>
The necessity determination process II is a process for determining whether or not the calibration process is necessary based on whether or not the inspection target T is inspected. FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an inspection system in which the necessity determination process II is employed. As shown in FIG. 8, this inspection system is a system for inspecting an inspection target T that is a mail. This inspection system includes a conveyance belt 81 that conveys the inspection target T to a detection region D that is a detection target of the terahertz wave detector 1, and a gate device 82 through which the inspection target T that has been conveyed passes. The terahertz wave detector 1 is disposed inside the gate device 82. Further, in this inspection system, an object detection sensor 80 for detecting the presence / absence of the inspection target T on the transport belt 81 is fixedly provided on the upstream side in the transport direction of the inspection target T as viewed from the detection region D. It has been. The object detection sensor 80 is, for example, an infrared sensor, but may be another type of sensor. When the object detection sensor 80 detects the presence of the inspection target T, the object detection sensor 80 outputs a signal notifying the detection to the control circuit 57. The control circuit 57 determines the inspection timing based on this signal.

図9は、制御回路57が行う要否判定処理IIを示すフローチャートである。
まず、制御回路57は、物体検出センサ80により、検査対象物Tの存在が検出されたかどうかを判定する(ステップS31)。ステップS31で「NO」と判定した場合、制御回路57は、キャリブレーション処理の再実行が不要と判定する。
FIG. 9 is a flowchart showing the necessity determination process II performed by the control circuit 57.
First, the control circuit 57 determines whether or not the presence of the inspection target T is detected by the object detection sensor 80 (step S31). If “NO” is determined in the step S31, the control circuit 57 determines that the re-execution of the calibration process is unnecessary.

ステップS31で「YES」と判定した場合、制御回路57は、キャリブレーション処理を行う(ステップS32)。このキャリブレーション処理は、図4で説明した処理と同じでよい。検出領域Dと物体検出センサ80との間の距離は、物体検出センサ80により検査対象物Tの存在が検出されてから検出領域Dに到達するまでに、キャリブレーション処理が完了するように決められている。また、検査システムでは、エラー信号が出力された場合は搬送ベルト81を停止させ、その後バイアス電圧が設定されると搬送ベルト81を再び動作させてもよい。
要否判定処理IIによれば、制御回路57は、例えば、検査対象物Tの1つ1つが検査される前にキャリブレーション処理を行うため、検査が行われるときのテラヘルツ波の検出精度を高くしやすい。
If “YES” is determined in the step S31, the control circuit 57 performs a calibration process (step S32). This calibration process may be the same as the process described in FIG. The distance between the detection area D and the object detection sensor 80 is determined so that the calibration process is completed after the presence of the inspection target T is detected by the object detection sensor 80 until the detection area D is reached. ing. In the inspection system, the conveyor belt 81 may be stopped when an error signal is output, and then the conveyor belt 81 may be operated again when a bias voltage is set.
According to the necessity determination process II, for example, the control circuit 57 performs the calibration process before each of the inspection objects T is inspected. Therefore, the terahertz wave detection accuracy when the inspection is performed is increased. It's easy to do.

以上、郵便物である検査対象物Tを検査するシステムを例に挙げて説明したが、空港や税関における荷物を検査するシステムや、人を検査する検査システムにも、要否判定処理IIを採用することができる。また、検査のタイミングの判定は、物体検出センサ80を用いる方法に限られず、例えば、手動の操作に応じて制御回路57が検査のタイミングを判定してもよい。   The system for inspecting the inspection object T, which is a postal item, has been described as an example, but the necessity determination process II is also adopted in the system for inspecting luggage at airports and customs and the inspection system for inspecting people. can do. The determination of the inspection timing is not limited to the method using the object detection sensor 80. For example, the control circuit 57 may determine the inspection timing in accordance with a manual operation.

<要否判定処理III>
要否判定処理IIIは、所定の時間間隔でキャリブレーション処理の要否を判定する処理である。図10は、制御回路57が行う要否判定処理IIIを示すフローチャートである。
制御回路57は、タイマーを用いて、前回のキャリブレーション処理を実行した時点からの経過時間を計測する(ステップS41)。次に、制御回路57は、計測した経過時間が所定時間に達したかどうかを判定する(ステップS42)。ステップS42で「NO」と判定した場合、制御回路57は、キャリブレーション処理の再実行が不要と判定し、タイマーによる時間の計測を継続する。
<Necessity determination process III>
The necessity determination process III is a process for determining whether or not the calibration process is necessary at predetermined time intervals. FIG. 10 is a flowchart showing the necessity determination process III performed by the control circuit 57.
The control circuit 57 measures the elapsed time from the time when the previous calibration process was executed using a timer (step S41). Next, the control circuit 57 determines whether or not the measured elapsed time has reached a predetermined time (step S42). If “NO” is determined in the step S42, the control circuit 57 determines that the re-execution of the calibration process is unnecessary, and continues the time measurement by the timer.

ステップS42で「YES」と判定した場合、制御回路57は、キャリブレーション処理を行う(ステップS43)。このキャリブレーション処理は、図4で説明した処理と同じでよい。
キャリブレーション処理を実行する時間間隔は、例えば、テラヘルツ波検出器1の製品出荷前、またはユーザの設定により設定されればよい。テラヘルツ波検出器1におけるテラヘルツ波の検出精度に変動が現われ得る時間が、経験則や実験等により既知であれば、その時間に基づいて時間間隔が設定されてもよい。
要否判定処理IIIによれば、テラヘルツ波検出器1のテラヘルツ波の検出精度の時間変動を小さくすることができる。
If “YES” is determined in the step S42, the control circuit 57 performs a calibration process (step S43). This calibration process may be the same as the process described in FIG.
The time interval for executing the calibration process may be set, for example, before product shipment of the terahertz wave detector 1 or by user settings. If the time during which the terahertz wave detection accuracy in the terahertz wave detector 1 can vary is known from an empirical rule or experiment, the time interval may be set based on that time.
According to the necessity determination process III, the time variation of the terahertz wave detection accuracy of the terahertz wave detector 1 can be reduced.

<要否判定処理IV>
要否判定処理IVは、テラヘルツ波の検出精度に影響を与えやすい外的要素に基づき、キャリブレーション処理の要否を判定する処理である。図11は、要否判定処理IVを行うテラヘルツ波検出器1の構成を示すブロック図である。このテラヘルツ波検出器1は、図1で説明した各装置に加え、計測装置90を備える。計測装置90は、テラヘルツ波の検出精度に影響を与えやすい外的要素を計測する装置である。計測装置90は、具体的には、温度計測部91と、電気的ノイズ計測部92と、電磁波ノイズ計測部93と、振動計測部94とを備える。
<Necessity determination process IV>
The necessity determination process IV is a process for determining whether or not the calibration process is necessary based on an external element that easily affects the terahertz wave detection accuracy. FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of the terahertz wave detector 1 that performs the necessity determination process IV. The terahertz wave detector 1 includes a measuring device 90 in addition to the devices described in FIG. The measuring device 90 is a device that measures an external element that easily affects the terahertz wave detection accuracy. Specifically, the measurement device 90 includes a temperature measurement unit 91, an electrical noise measurement unit 92, an electromagnetic wave noise measurement unit 93, and a vibration measurement unit 94.

温度計測部91は、例えば温度センサを備え、STJ素子32の温度を計測する。電気的ノイズ計測部92は、例えば電圧プローブによるノイズ電圧測定回路を備え、STJ素子32が受ける電気的なノイズの強度を計測する。電気的なノイズは、例えば、テラヘルツ波検出器1の電源を原因としたノイズである。このノイズは、電源線を介して到来する。電磁波ノイズ計測部93は、例えばEMIノイズセンサを備え、STJ素子32が受ける電磁波のノイズの強度を計測する。このノイズは、例えばテラヘルツ波検出器1の周辺に存在する電子機器から発生した空間を伝搬する電界・磁界のノイズである。振動計測部94は、例えば振動センサを備え、STJ素子32が受ける振動の強度を計測する。
なお、計測装置90に含まれる一部または全ての計測部は、テラヘルツ波検出器1の外部構成であってもよい。
The temperature measurement unit 91 includes a temperature sensor, for example, and measures the temperature of the STJ element 32. The electrical noise measurement unit 92 includes a noise voltage measurement circuit using, for example, a voltage probe, and measures the intensity of electrical noise received by the STJ element 32. The electrical noise is, for example, noise caused by the power source of the terahertz wave detector 1. This noise comes through the power line. The electromagnetic wave noise measurement unit 93 includes, for example, an EMI noise sensor, and measures the intensity of electromagnetic wave noise received by the STJ element 32. This noise is, for example, electric field / magnetic field noise propagating in a space generated from an electronic device existing around the terahertz wave detector 1. The vibration measuring unit 94 includes, for example, a vibration sensor, and measures the strength of vibration received by the STJ element 32.
Note that some or all of the measurement units included in the measurement device 90 may have an external configuration of the terahertz wave detector 1.

図12は、制御回路57が行う要否判定処理IVを示すフローチャートである。
制御回路57は、温度計測部91、電気的ノイズ計測部92、電磁波ノイズ計測部93、及び振動計測部94の各々を用いて、STJ素子32の温度、STJ素子32が受ける電気的なノイズの強度、電磁波によるノイズの強度、及び振動の強度をそれぞれ計測する(ステップS51〜S54)。温度計測部91、電気的ノイズ計測部92、電磁波ノイズ計測部93、及び振動計測部94の各々は、例えば所定間隔で、繰り返し計測を行う。電気的なノイズ、及び電磁波によるノイズについては、例えば、テラヘルツ波と同じ周波数帯のノイズが計測される。
FIG. 12 is a flowchart showing the necessity determination process IV performed by the control circuit 57.
The control circuit 57 uses each of the temperature measurement unit 91, the electrical noise measurement unit 92, the electromagnetic wave noise measurement unit 93, and the vibration measurement unit 94 to control the temperature of the STJ element 32 and the electrical noise received by the STJ element 32. The intensity, the intensity of noise due to electromagnetic waves, and the intensity of vibration are measured (steps S51 to S54). Each of the temperature measurement unit 91, the electrical noise measurement unit 92, the electromagnetic wave noise measurement unit 93, and the vibration measurement unit 94 repeatedly performs measurement at a predetermined interval, for example. As for electrical noise and noise due to electromagnetic waves, for example, noise in the same frequency band as the terahertz wave is measured.

次に、制御回路57は、温度計測部91、電気的ノイズ計測部92、電磁波ノイズ計測部93、及び振動計測部94の各計測値に基づいて、キャリブレーション処理の再実行の要否を判定する(ステップS55)。制御回路57は、キャリブレーション処理の再実行が不要と判定した場合は(ステップS55;NO)、ステップS51〜S54の処理に戻す。一方、制御回路57は、キャリブレーション処理の再実行が必要と判定した場合は(ステップS55;YES)、キャリブレーション処理を行う(ステップS56)。このキャリブレーション処理は、図4で説明したキャリブレーション処理と同じでよい。   Next, the control circuit 57 determines whether it is necessary to re-execute the calibration process based on the measurement values of the temperature measurement unit 91, the electrical noise measurement unit 92, the electromagnetic wave noise measurement unit 93, and the vibration measurement unit 94. (Step S55). When the control circuit 57 determines that the re-execution of the calibration process is not necessary (step S55; NO), the control circuit 57 returns to the process of steps S51 to S54. On the other hand, when it is determined that the calibration process needs to be re-executed (step S55; YES), the control circuit 57 performs the calibration process (step S56). This calibration process may be the same as the calibration process described in FIG.

ステップS55において、制御回路57は、STJ素子32の温度、STJ素子32が受ける電気的なノイズ、電磁波によるノイズ、及び振動のうちの1つの計測値、または2つ以上の計測値が、キャリブレーション処理が必要であることを示す条件を満たした場合に、キャリブレーション処理の再実行が必要と判定する。この際に、制御回路57は、計測値が所定値になったことを条件としてもよいし、所定期間内における変動の大きさが閾値以上になったことを条件としてもよい。
要否判定処理IVによれば、テラヘルツ波の検出精度に影響を与えやすい外的要素を原因とした検出精度の変動を小さくすることができる。
In step S55, the control circuit 57 calibrates one measured value or two or more measured values of the temperature of the STJ element 32, electrical noise received by the STJ element 32, noise due to electromagnetic waves, and vibration. When the condition indicating that the process is necessary is satisfied, it is determined that the calibration process needs to be re-executed. At this time, the control circuit 57 may use a condition that the measurement value becomes a predetermined value, or may use a condition that the magnitude of the fluctuation within the predetermined period is equal to or greater than a threshold value.
According to the necessity determination process IV, it is possible to reduce the fluctuation of the detection accuracy caused by an external element that easily affects the detection accuracy of the terahertz wave.

なお、要否判定処理IVにおいて、STJ素子32の温度、STJ素子32が受ける電気的なノイズ、電磁波によるノイズ、及び振動のうちの1つ以上の計測値に基づく判定が省略されてもよい
また、テラヘルツ波検出器1は、<要否判定処理I>〜<要否判定処理IV>のうちの2つ以上を組み合わせて、キャリブレーション処理の再実行の要否を判定してもよい。
In the necessity determination process IV, determination based on one or more measurement values of the temperature of the STJ element 32, electrical noise received by the STJ element 32, noise due to electromagnetic waves, and vibration may be omitted. The terahertz wave detector 1 may determine the necessity of re-execution of the calibration process by combining two or more of <necessity determination process I> to <necessity determination process IV>.

[変形例]
本発明は、上述した実施形態と異なる形態で実施してもよい。また、以下に示す変形例は、各々を組み合わせてもよい。
制御回路57は、初回のキャリブレーション処理と、再実行するキャリブレーション処理とを異ならせてもよい。再実行するキャリブレーション処理において、制御回路57は、0Vから電圧値Vgまでの電圧範囲のうち、電圧値Vb0に応じた一部の電圧範囲(例えば、電圧値Vb0を中心とした所定幅の電圧範囲)に基づいて、キャリブレーション処理を行ってもよい。また、制御回路57は、再実行するキャリブレーション処理における電圧値VmとVm+1との間隔を、初回のキャリブレーション処理における電圧値VmとVm+1との間隔よりも広くしてもよい。更に、制御回路57は、この広い間隔で検出信号電流の電流値を計算した後、この電流値が相対的に大きいバイアス電圧の電圧値に応じた一部の電圧範囲(例えば、この電圧値を中心とした所定幅の電圧範囲)に関し、これよりも狭い幅で検出信号電流の電流値を計算してもよい。
[Modification]
The present invention may be implemented in a form different from the above-described embodiment. Moreover, you may combine each of the modification shown below.
The control circuit 57 may make the initial calibration process different from the calibration process to be re-executed. In the calibration process to be re-executed, the control circuit 57 selects a voltage range corresponding to the voltage value Vb0 in the voltage range from 0 V to the voltage value Vg (for example, a voltage having a predetermined width centered on the voltage value Vb0). Calibration processing may be performed based on (range). Further, the control circuit 57 may make the interval between the voltage values Vm and Vm + 1 in the calibration process to be re-executed wider than the interval between the voltage values Vm and Vm + 1 in the initial calibration process. Further, the control circuit 57 calculates the current value of the detection signal current at this wide interval, and then selects a voltage range corresponding to the voltage value of the bias voltage for which the current value is relatively large (for example, the voltage value is The current value of the detection signal current may be calculated with a width narrower than this with respect to the voltage range having a predetermined width at the center.

上述した実施形態のテラヘルツ波検出器1の構成または動作の一部が省略されてもよい。
テラヘルツ波検出器1は、例えば、エラー信号を出力する構成を備えなくてもよい。また、テラヘルツ波検出器1は、キャリブレーション処理の再実行の要否を判定するための要否判定処理を行わない構成であってもよい。また、テラヘルツ波検出器1は、集光装置20を備えない構成であってもよい。この場合、吸収体基板31がテラヘルツ波検出器1の受波部に相当する。また、テラヘルツ波検出器1は、STJ素子32が冷却可能な状態にある場合は、冷却装置40を備えなくてもよい。
A part of the configuration or operation of the terahertz wave detector 1 of the above-described embodiment may be omitted.
For example, the terahertz wave detector 1 may not include a configuration for outputting an error signal. Further, the terahertz wave detector 1 may be configured not to perform necessity determination processing for determining whether re-execution of calibration processing is necessary. Further, the terahertz wave detector 1 may be configured not to include the light collecting device 20. In this case, the absorber substrate 31 corresponds to the wave receiving portion of the terahertz wave detector 1. In addition, the terahertz wave detector 1 may not include the cooling device 40 when the STJ element 32 is in a coolable state.

テラヘルツ波検出器1は、検査対象物Tが透過したテラヘルツ波、または物質Sが自然放射するテラヘルツ波を検出する検出器であってもよい。
テラヘルツ波検出器1は、物質Sからのテラヘルツ波を検出するための照射装置と、キャリブレーション用の照射装置とを個別に備えてもよい。この場合、各照射装置がテラヘルツ波の照射方向を変更するための照射方向変更手段を備えない構成とすることも可能である。
The terahertz wave detector 1 may be a detector that detects a terahertz wave transmitted through the inspection target T or a terahertz wave naturally emitted from the substance S.
The terahertz wave detector 1 may individually include an irradiation device for detecting the terahertz wave from the substance S and an irradiation device for calibration. In this case, it is possible to adopt a configuration in which each irradiation apparatus does not include an irradiation direction changing unit for changing the irradiation direction of the terahertz wave.

本発明の制御回路は、テラヘルツ波を検出する検出器に内蔵された制御回路に限られない。本発明の制御回路は、例えば、製品出荷前において複数のテラヘルツ波検出器のバイアス電圧を設定するバイアス電圧設定装置に内蔵されてもよい。
また、本発明の制御回路は、テラヘルツ波の照射時と非照射時とにおけるSTJ素子32を流れる電流の電流値の差に基づいてバイアス電圧を設定しない構成であってもよく、例えば、テラヘルツ波の照射時と非照射時とにおけるSTJ素子32を流れる電流の電流値の比に基づいてバイアス電圧を設定してもよい。
The control circuit of the present invention is not limited to a control circuit built in a detector that detects terahertz waves. The control circuit of the present invention may be incorporated in, for example, a bias voltage setting device that sets bias voltages of a plurality of terahertz wave detectors before product shipment.
In addition, the control circuit of the present invention may be configured not to set a bias voltage based on the difference in the current value of the current flowing through the STJ element 32 when the terahertz wave is irradiated and when the terahertz wave is not irradiated. The bias voltage may be set based on the ratio of the current values of the currents flowing through the STJ element 32 at the time of non-irradiation.

上述した各実施形態の制御回路57が実現する各機能は、それぞれ、1または複数のハードウェア回路により実現されてもよいし、コンピュータに同機能を実現させるための1または複数のプログラムを実行することにより実現されてもよいし、これらの組み合わせにより実現されてもよい。制御回路57の機能がプログラムを用いて実現される場合、このプログラムは、磁気記録媒体(磁気テープ、磁気ディスク(HDD(Hard Disk Drive)、FD(Flexible Disk))等)、光記録媒体(光ディスク等)、光磁気記録媒体、半導体メモリ等のコンピュータに読み取り可能な記録媒体に記憶した状態で提供されてもよいし、インターネット等の通信回線を介して配信されてもよい。   Each function realized by the control circuit 57 of each embodiment described above may be realized by one or more hardware circuits, or executes one or more programs for causing a computer to realize the same function. It may be realized by this, or may be realized by a combination thereof. When the function of the control circuit 57 is realized by using a program, this program includes a magnetic recording medium (magnetic tape, magnetic disk (HDD (Hard Disk Drive), FD (Flexible Disk)), etc.), optical recording medium (optical disk). Etc.), may be provided in a state stored in a computer-readable recording medium such as a magneto-optical recording medium or a semiconductor memory, or may be distributed via a communication line such as the Internet.

上述した実施形態及び変形例で説明された構成、形状、大きさ、配置関係、数量等については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎない。したがって、本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。   The configurations, shapes, sizes, arrangement relationships, quantities, and the like described in the above-described embodiments and modifications are merely schematically shown to the extent that the present invention can be understood and implemented. Therefore, the present invention is not limited to the described embodiments, and can be modified in various forms without departing from the scope of the technical idea shown in the claims.

1…テラヘルツ波検出器、10…照射装置、20…集光装置、30…基板吸収型STJ素子、31…吸収体基板、32…STJ素子、40…冷却装置、50…制御装置、51…バイアス電源、52…電流計、53…A/D変換器、54…データバッファ、55…データ格納部、56…比較部、57…制御回路、58…D/A変換器、60…物質判定装置、80…物体検出センサ、81…搬送ベルト、82…ゲート装置、90…計測装置、91…温度計測部、92…電気的ノイズ計測部、93…電磁波ノイズ計測部、94…振動計測部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Terahertz wave detector, 10 ... Irradiation device, 20 ... Condensing device, 30 ... Substrate absorption type STJ element, 31 ... Absorber substrate, 32 ... STJ element, 40 ... Cooling device, 50 ... Control device, 51 ... Bias Power source, 52 ... ammeter, 53 ... A / D converter, 54 ... data buffer, 55 ... data storage unit, 56 ... comparison unit, 57 ... control circuit, 58 ... D / A converter, 60 ... substance determination device, DESCRIPTION OF SYMBOLS 80 ... Object detection sensor, 81 ... Conveyance belt, 82 ... Gate apparatus, 90 ... Measurement apparatus, 91 ... Temperature measurement part, 92 ... Electrical noise measurement part, 93 ... Electromagnetic noise measurement part, 94 ... Vibration measurement part

Claims (7)

超伝導トンネル接合素子により検査対象物からのテラヘルツ波を検出する検出器の受波部に対する、テラヘルツ波の照射時と非照射時との各々に関し、前記超伝導トンネル接合素子に対して複数の電圧値のバイアス電圧を各々印加したときに前記超伝導トンネル接合素子を流れる検出信号電流の電流値に基づき検出用のバイアス電圧を設定する、キャリブレーション処理を行う制御回路。   A plurality of voltages are applied to the superconducting tunnel junction element with respect to the receiving part of the detector for detecting the terahertz wave from the inspection object by the superconducting tunnel junction element, when the terahertz wave is irradiated or not. A control circuit for performing a calibration process for setting a bias voltage for detection based on a current value of a detection signal current flowing through the superconducting tunnel junction element when a bias voltage of a value is applied. 前記検出器に対するテラヘルツ波の照射時と非照射時との各々に関し、前記超伝導トンネル接合素子に対して前記検出用のバイアス電圧を印加したときに前記超伝導トンネル接合素子を流れる検出信号電流の電流値に基づき、前記キャリブレーション処理の再実行の要否を判定する
請求項1に記載の制御回路。
The detection signal current flowing through the superconducting tunnel junction element when the detection bias voltage is applied to the superconducting tunnel junction element with respect to each of the irradiation with the terahertz wave and the non-irradiation to the detector. The control circuit according to claim 1, wherein the necessity of re-execution of the calibration process is determined based on a current value.
前記検査対象物の検査が行われるタイミングに基づき、前記キャリブレーション処理を行う
請求項1または請求項2に記載の制御回路。
The control circuit according to claim 1, wherein the calibration process is performed based on a timing at which the inspection object is inspected.
所定の時間間隔で、前記キャリブレーション処理を行う
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の制御回路。
The control circuit according to any one of claims 1 to 3, wherein the calibration process is performed at a predetermined time interval.
前記超伝導トンネル接合素子の温度、前記超伝導トンネル接合素子が受ける電気的なノイズ、電磁波によるノイズ、または振動に基づき、前記キャリブレーション処理を行う
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の制御回路。
The calibration process is performed based on the temperature of the superconducting tunnel junction element, electrical noise received by the superconducting tunnel junction element, noise due to electromagnetic waves, or vibration. The control circuit described.
前記検出用のバイアス電圧を設定できない場合、エラー信号を出力する
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の制御回路。
The control circuit according to any one of claims 1 to 5, wherein an error signal is output when the bias voltage for detection cannot be set.
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の制御回路と、
前記受波部に対してテラヘルツ波を照射する照射手段と、
前記超伝導トンネル接合素子に対して前記複数の電圧値のバイアス電圧を印加する電圧印加手段と、
前記超伝導トンネル接合素子を流れる検出信号電流の電流値を計測する計測手段と
を備える検出器。
A control circuit according to any one of claims 1 to 6,
Irradiating means for irradiating the wave receiving portion with terahertz waves;
Voltage applying means for applying a bias voltage of the plurality of voltage values to the superconducting tunnel junction element;
And a measuring means for measuring a current value of a detection signal current flowing through the superconducting tunnel junction element.
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