JPWO2011013452A1

JPWO2011013452A1 - 被測定物の特性を測定する方法、測定装置およびフィルタ装置

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Publication number: JPWO2011013452A1
Application number: JP2011524702A
Authority: JP
Inventors: 近藤　孝志; 孝志近藤; 和大瀧川; 誠治神波
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2010-06-14
Publication date: 2013-01-07
Also published as: US20120126123A1; WO2011013452A1

Abstract

本発明は、空隙部（１１）が少なくとも１つの配列方向に規則的に配列された空隙配置構造体（１）上に被測定物を保持し、前記被測定物が保持された前記空隙配置構造体（１）に直線偏光の電磁波を照射し、前記空隙配置構造体（１）で散乱した電磁波を検出し、検出された電磁波の周波数特性から前記被測定物の特性を測定する方法であって、前記電磁波の偏光方向と前記空隙配置構造体（１）の主面（１０ａ）が平行でないことを特徴とする方法である。

Description

本発明は、空隙配置構造体に被測定物を配置して、その被測定物が配置された空隙配置構造体に電磁波を照射し、その散乱スペクトルを解析して被測定物の特性を測定する方法、および、それに用いる測定装置に関する。また、電磁波を透過させるフィルタ装置に関する。

従来から、物質の特性を分析するのに、空隙配置構造体に被測定物を配置して、その被測定物が配置された空隙配置構造体に電磁波を照射し、その透過率スペクトルを解析して被測定物の特性を測定する方法が用いられている。具体的には、例えば、被測定物であるタンパク質などが付着した金属メッシュに、テラヘルツ波を照射して透過率スペクトルを解析する手法が挙げられる。

このような電磁波を用いた透過率スペクトルの解析手法の従来技術として、特開２００８−１８５５５２号公報（特許文献１）には、空隙領域を有する空隙配置構造体（例えば、金属メッシュ）と、空隙配置構造体の平面上に保持された被測定物と、被測定物に向かって電磁波を照射する電磁波照射部と、空隙配置構造体を透過した電磁波を測定する電磁波検出部とで構成され、電磁波照射部から空隙配置構造体に向かって投影される電磁波が、空隙領域を含む平面に対して傾斜して入射され、測定値の周波数特性に生じたディップ波形の位置が、被測定物の存在により移動することに基づいて被測定物の特性を測定する方法が開示されている（特開２００８−１８５５５２号公報の図３、図９）。

このとき、ディップ波形を得るためには、電磁波を空隙配置構造体の空隙領域を含む平面に対して傾斜して入射させる必要がある。特開２００８−１８５５５２号公報には、この傾斜の条件として、空隙配置構造体において空隙が配置された平面と直交する直線が光学系の光軸に対して成す角度（入射角α）が１０°までであり、好ましくは数度程度であることが記載される（特開２００８−１８５５５２号公報の図４、段落［００２３］〜［００２５］）。しかし、空隙配置構造体を傾斜させる方向（傾斜させる際の回転軸の方向）と電磁波の偏光方向との位置関係によっては、ディップ波形が生じなかったり、明確に現れなかったりすることがあった。また、微量の被測定物の測定感度を向上させるためには、ディップ波形をよりシャープにする為の最適な条件を設定する必要があった。

特開２００８−１８５５５２号公報

本発明は上記の事情に鑑み、測定感度が向上し再現性の高い被測定物の特性を測定する方法、ならびに、それに用いられる測定装置を提供することを目的とする。

本発明は、空隙部が少なくとも１つの配列方向に規則的に配列された空隙配置構造体上に被測定物を保持し、被測定物が保持された空隙配置構造体に直線偏光の電磁波を照射し、空隙配置構造体で散乱した電磁波を検出し、検出された電磁波の周波数特性から被測定物の特性を測定する方法であって、上記電磁波の偏光方向と上記空隙配置構造体の主面が平行でないことを特徴とする方法である。

上記空隙配置構造体は、その主面が上記電磁波の進行方向に対して垂直となり、かつ、上記空隙部の配列方向の１つと上記電磁波の偏光方向とが一致する状態から、特定の回転軸を中心に一定の角度で回転されて配置されていることが好ましい。

上記回転軸を上記空隙配置構造体の主面に対して投影させた投影線と、上記電磁波の偏光方向との成す角度が０°でないことが好ましい。

上記回転軸は、上記空隙配置構造体の主面に対して平行であることが好ましい。
上記空隙配置構造体が上記回転軸を中心に回転される際の一定の角度は、０°でないことが好ましい。

上記空隙配置構造体は、空隙部が方形配列されたものであることが好ましい。
また、本発明は、被測定物を保持するための、空隙部が少なくとも１つの配列方向に規則的に配列された空隙配置構造体、上記被測定物が保持された上記空隙配置構造体に対して直線偏光の電磁波を照射する照射部、および、上記空隙配置構造体で散乱した電磁波を検出する検出部を備え、検出された電磁波の周波数特性から上記被測定物の特性を測定する装置であって、上記電磁波の偏光方向と上記空隙配置構造体の主面が平行でないことを特徴とする装置（２）にも関する。

上記空隙配置構造体は、その主面が上記電磁波の進行方向に対して垂直となり、かつ、上記空隙部の配列方向の１つと上記電磁波の偏光方向とが一致する状態から、特定の回転軸を中心にして一定の角度で回転されて配置されていることが好ましい。

上記空隙配置構造体は、空隙部が方形配列されたものであることが好ましい。
また、本発明は、特定の周波数の直線偏光の電磁波を遮断するためのフィルタ装置であって、空隙部が少なくとも１つの配列方向に規則的に配列された空隙配置構造体を備え、上記電磁波の偏光方向と上記空隙配置構造体の主面が平行でないように配置されるフィルタ装置にも関する。

上記空隙配置構造体は、その主面が前記電磁波の進行方向に対して垂直となり、かつ、上記空隙部の配列方向の１つと上記電磁波の偏光方向とが一致する状態から、特定の回転軸を中心にして一定の角度で回転されて配置されていることが好ましい。

上記空隙配置構造体は、空隙部が方形配列されたものであることが好ましい。

本発明においては、空隙配置構造体の傾斜を電磁波の偏光方向に対する一定の方向に設定することにより、透過率スペクトル等におけるディップ波形を確実に生成させ、さらにその形状をシャープにすることで、被測定物の特性を高感度に測定することが出来る。また、測定のばらつきが抑えられることにより再現性の高い測定を行うことができる。

本発明の測定方法および測定装置を説明するための模式図である。（ａ）は本発明で用いられる空隙配置構造体の一例を示す斜視図である。（ｂ）は空隙配置構造体の格子構造を説明するための模式図である。本発明における空隙配置構造体の設置状態の一例を説明するための模式断面図である。（ａ）は、実施例１の透過率スペクトルを示すグラフである。（ｂ）は(ａ）の部分拡大図である。本発明において定義される透過率スペクトルの各変数の説明図である。回転角（θ）が９°の場合の、空隙配置構造体の回転軸を前記空隙配置構造体の主面に対して投影させた投影線と電磁波の偏光方向との成す角度（ψ）と、透過率スペクトルの各変数との関係を示すグラフである。（ａ）は変数Ｄとの関係、（ｂ）は変数ＦＷＨＭとの関係、（ｃ）は変数ｆｘとの関係を示すグラフである。回転角（θ）が５°の場合の、空隙配置構造体の回転軸を前記空隙配置構造体の主面に対して投影させた投影線と電磁波の偏光方向との成す角度（ψ）と、透過率スペクトルの各変数との関係を示すグラフである。（ａ）は変数Ｄとの関係、（ｂ）は変数ＦＷＨＭとの関係、（ｃ）は変数ｆｘとの関係を示すグラフである。回転角（θ）が１２°の場合の、空隙配置構造体の回転軸を前記空隙配置構造体の主面に対して投影させた投影線と電磁波の偏光方向との成す角度（ψ）と、透過率スペクトルの各変数との関係を示すグラフである。（ａ）は変数Ｄとの関係、（ｂ）は変数ＦＷＨＭとの関係、（ｃ）は変数ｆｘとの関係を示すグラフである。実施例２の各透過率スペクトルを示すグラフである。（ａ）はψ＝０°，θ＝０°の場合、（ｂ）はψ＝０°，θ＝９°の場合、（c）はψ＝９０°，θ＝９°の場合の透過率スペクトルである。

本発明の測定方法の一例を図１を用いて説明する。図１は、本発明の測定装置２の全体構造と、測定装置２における空隙配置構造体１の配置を模式的に示す図である。図１に示すように、この測定装置２は、電磁波を発生して照射する照射部２１と、空隙配置構造体１で散乱した電磁波を検出する検出部２２とを備えている。また、照射部２１の動作を制御する照射制御部２３、検出部２２の検出結果を解析する解析処理部２４、および、解析処理部２４の解析結果を表示する表示部２５を備えている。なお、照射制御部２３は、検出のタイミングを同期させる目的で、解析処理部２４にも接続されていても良い。なお、本発明において「散乱」とは、前方散乱の一形態である透過や、後方散乱の一形態である反射などを含む広義の概念を意味し、好ましくは透過や反射である。さらに好ましくは０次方向の透過や０次方向の反射である。

なお、一般的に、回折格子の格子間隔をｄ（本明細書では空隙部の間隔）、入射角をｉ、回折角をθ、波長をλとしたとき、回折格子によって回折されたスペクトルは、
ｄ（ｓｉｎｉ −ｓｉｎ θ）＝ｎλ …（１）
と表すことができる。上記「０次方向」の０次とは、上記式（１）のｎが０の場合を指す。ｄおよびλは０となり得ないため、ｎ＝０が成立するのは、ｓｉｎｉ− ｓｉｎ θ＝０の場合のみである。従って、上記「０次方向」とは、入射角と回折角が等しい、つまり電磁波の進行方向が変わらないような方向を意味する。

上記のような測定装置２において、照射部２１は、照射制御部２３の制御の下、電磁波を発生・放射する。照射部２１から放射された電磁波は、空隙配置構造体１に照射され、空隙配置構造体１で散乱した電磁波が検出部２２で検出される。検出部２２において検波された電磁波は、電気信号として解析処理部２４に転送され、例えば透過率の周波数特性（透過率スペクトル）として目視できる形式で表示部２５に表示される。

このような、本発明の測定方法および測定装置で用いられる電磁波は、特に限定されないが、好ましくは２０ＧＨｚ〜１２０ＴＨｚの周波数を有するテラヘルツ波である。具体的な電磁波としては、例えば、短光パルスレーザを光源として、ＺｎＴｅ等の電気光学結晶の光整流効果により発生するテラヘルツ波が挙げられる。また、例えば、短光パルスレーザを光源として、光伝導アンテナに自由電子を励起し、光伝導アンテナに印加した電圧によって瞬時に電流が発生することによって生じるテラヘルツ波が挙げられる。

本発明において、被測定物の特性を測定するとは、被測定物となる化合物の定量や各種の定性などを行うことであり、例えば、溶液中等の微量の被測定物の含有量を測定する場合や、被測定物の同定を行う場合が挙げられる。具体的には、例えば、被測定物の溶解した溶液に空隙配置構造体を浸漬し、被測定物を空隙配置構造体の表面に付着させた後に溶媒や余分な被測定物を洗浄し、空隙配置構造体を乾燥してから、上述のような測定装置を用いて被測定物の特性を測定する方法が挙げられる。

本発明において用いられる空隙配置構造体は、少なくとも１つの配列方向に配列された空隙部を有する構造体であり、電磁波を照射したときに散乱を生じるような構造体である。好ましくは準周期構造体や周期構造体である。準周期構造体とは、並進対称性は持たないが配列には秩序性が保たれている構造体のことである。準周期構造体としては、例えば、１次元準周期構造体としてフィボナッチ構造、２次元準周期構造体としてペンローズ構造が挙げられる。周期構造体とは、並進対称性に代表される様な空間対称性を持つ構造体のことであり、その対称の次元に応じて１次元周期構造体、２次元周期構造体、３次元周期構造体に分類される。１次元周期構造体は、例えば、ワイヤーグリッド構造、１次元回折格子などが挙げられる。２次元周期構造体は、例えば、メッシュフィルタ、２次元回折格子などが挙げられる。これらの周期構造体のうちでも、２次元周期構造体が好適に用いられ、より好ましくは空隙部が縦方向および横方向に規則的に配列（方形配列）された２次元周期構造体が用いられる。

空隙部が方形配列された２次元周期構造体としては、例えば、図２（ａ），（ｂ）に示すようなマトリックス状に一定の間隔で空隙部が配置された板状構造体（格子状構造体）が挙げられる。図２（ａ）に示す空隙配置構造体１は、その主面１０ａ側からみて正方形の空隙部１１が、該正方形の各辺と平行な２つの配列方向（図中の縦方向と横方向）に等しい間隔で設けられた板状構造体である。空隙部は正方形に限定されず、例えば長方形や円や楕円などでもよい。また方形配列であれば、２つの配列方向の間隔は等しくなくてもよく、例えば長方形配列でもよい。

空隙配置構造体の空隙部の形状や寸法は、測定方法や、空隙配置構造体の材質特性、使用する電磁波の周波数等に応じて適宜設計されるものであり、その範囲を一般化するのは難しいが、前方散乱した電磁波を検出する場合、図２（ａ）に示す空隙配置構造体１では、図２（ｂ）にｓで示される空隙部の格子間隔が、測定に用いる電磁波の波長の１０分の１以上、１０倍以下であることが好ましい。空隙部の格子間隔ｓがこの範囲以外になると、散乱が生じにくくなる場合がある。また、空隙部の孔サイズとしては、図２（ｂ）にｄで示される空隙部の孔サイズが、測定に用いる電磁波の波長の１０分の１以上、１０倍以下であることが好ましい。空隙部の孔サイズがこの範囲以外になると、前方散乱する電磁波の強度が弱くなって信号を検出することが難しくなる場合がある。

また、空隙配置構造体の厚みは、測定方法や、空隙配置構造体の材質特性、使用する電磁波の周波数等に応じて適宜設計されるものであり、その範囲を一般化するのは難しいが、前方散乱した電磁波を検出する場合、測定に用いる電磁波の波長の数倍以下であることが好ましい。構造体の厚みがこの範囲よりも大きくなると、前方散乱する電磁波の強度が弱くなって信号を検出することが難しくなる場合がある。

上記空隙配置構造体は、その主面が電磁波の進行方向に対して垂直となり、かつ、空隙部の配列方向の１つと電磁波の偏光方向とが一致する状態から、特定の回転軸を中心にして一定の角度で回転されて配置されていることが好ましい。また、回転軸を空隙配置構造体の主面に対して投影させた投影線と、電磁波の偏光方向との成す角度が０°でないことが好ましい。また、回転軸は、空隙配置構造体の主面に対して平行であることが好ましい。このような本発明の特徴について、図２を用いて説明する。

図２（ａ）に例示する空隙配置構造体１には、空隙部１１が縦横に一定の間隔で配列（正方形配列）されている。図２（ａ）において、空隙部１１の横の配列方向をＸ軸とし、縦の配列方向をＹ軸とする。また、Ｘ−Ｙ平面に垂直な方向をＺ軸とする。空隙配置構造体１に照射される電磁波の進行方向は、図２（ａ）に示されるＺ軸方向であり、電磁波の偏光方向は、図２（ａ）に示されるＹ軸方向である。

図２（ａ）は、空隙配置構造体１の主面１０ａが電磁波の進行方向（Ｚ軸方向）に対して垂直となり、かつ、空隙部１１の配列方向の１つであるＹ軸方向が電磁波の偏光方向とが一致する状態を示している。本発明においては、空隙配置構造体１が、この状態から特定の回転軸１２を中心にして一定の角度θで回転されて配置される。このとき、回転軸１２を空隙配置構造体１の主面１０ａに対して投影させた投影線１２ａと、電磁波の偏光方向（Ｙ軸方向）との成す角度ψは、０°でないことが好ましい。また、回転軸１２は、空隙配置構造体１と離れた位置にあってもよく、図２（ａ）では、この回転軸１２が空隙配置構造体１の主面１０ａに対してねじれの位置にある場合を示しているが、回転軸１２は空隙配置構造体１の主面１０ａに対して平行であることが好ましい。

このとき、θ＝９°とすると、透過率スペクトル等の周波数特性に現れるディップの鋭さは角度ψに依存性を示し、ディップ波形が最も鋭くなる角度ψが存在する。空隙配置構造体１が空隙部１１の方形配列で構成されている場合には、角度ψが０°以外の場合に、透過率スペクトルにディップ波形が生じる（ψ＝０ではディップが生じない）。角度ψが９０°に近付く程ディップ波形はシャープとなり、角度ψが９０°のときに最もシャープとなる。すなわち、回転軸１２と電磁波の偏光方向（Ｙ軸方向）との成す角度ψは、好ましくは１°〜９０°であり、より好ましくは３０°〜９０°、さらに好ましくは６０°〜９０°、最も好ましくは８５°〜９０°である。

また、θ＝５°とすると、透過率スペクトル等の周波数特性に現れるディップの鋭さは角度ψに依存性を示し、ディップ波形が最も鋭くなる角度ψが存在する。空隙配置構造体１が空隙部１１の方形配列で構成されている場合には、角度ψが０°以外の場合に、透過率スペクトルにディップ波形が生じる（ψ＝０ではディップが生じない）。角度ψが９０°に近付く程ディップ波形はシャープとなり、角度ψが９０°のときに最もシャープとなる。

また、θ＝１２°とすると、透過率スペクトル等の周波数特性に現れるディップの鋭さは角度ψに依存性を示し、ディップ波形が最も鋭くなる角度ψが存在する。空隙配置構造体１が空隙部１１の方形配列で構成されている場合には、角度ψが０°以外の場合に、透過率スペクトルにディップ波形が生じる（ψ＝０ではディップが生じない）。角度ψが９０°に近付く程ディップ波形はシャープとなり、角度ψが９０°のときに最もシャープとなる。

図３は、上記回転軸１２の投影線１２ａと電磁波の偏光方向（Ｙ軸方向）との成す角度ψが９０°の場合における、空隙配置構造体の設置状態の一例を示す模式断面図である。図３では、紙面に垂直な方向であるＸ軸方向を回転軸１２として空隙配置構造体が角度θで回転された状態を示している。

本発明において、空隙配置構造体に被測定物を保持する方法としては、種々公知の方法を使用することができ、例えば、空隙配置構造体に直接付着させてもよく、支持膜等を介して付着させてもよい。測定感度を向上させ、測定のばらつきを抑えることにより再現性の高い測定を行う観点からは、空隙配置構造体の表面に直接被測定物を付着させることが好ましい。

空隙配置構造体に被測定物を直接付着させる場合としては、空隙配置構造体の表面と被測定物との間で直接的に化学結合等が形成される場合だけでなく、予め表面にホスト分子が結合された空隙配置構造体に対して、該ホスト分子に被測定物が結合されるような場合も含まれる。化学結合としては、共有結合（例えば、金属―チオール基間の共有結合など）、ファンデルワールス結合、イオン結合、金属結合、水素結合などが挙げられ、好ましくは共有結合である。また、ホスト分子とは、被測定物を特異的に結合させることのできる分子などであり、ホスト分子と被測定物の組み合わせとしては、例えば、抗原と抗体、糖鎖とタンパク質、脂質とタンパク質、低分子化合物（リガンド）とタンパク質、タンパク質とタンパク質、一本鎖ＤＮＡと一本鎖ＤＮＡなどが挙げられる。

空隙配置構造体に被測定物を直接付着させる場合、少なくとも一部の表面が導体で形成された空隙配置構造体を用いることが好ましい。空隙配置構造体１の少なくとも一部の表面とは、例えば、図２（ａ）に示す主面１０ａ、側面１０ｂ、空隙部側面１１ａのうちいずれかの一部の表面である。

ここで、導体とは、電気を通す物体（物質）のことであり、金属だけでなく半導体も含まれる。金属としては、ヒドロキシ基、チオール基、カルボキシル基などの官能基を有する化合物の官能基と結合することのできる金属や、ヒドロキシ基、アミノ基などの官能基を表面にコーティングできる金属、ならびに、これらの金属の合金を挙げることができる。具体的には、金、銀、銅、鉄、ニッケル、クロム、シリコン、ゲルマニウムなどが挙げられ、好ましくは金、銀、銅、ニッケル、クロムであり、さらに好ましくは金である。金、ニッケルを用いた場合、特に被測定物がチオール基（−ＳＨ基）を有する場合に該チオール基を空隙配置構造体の表面に結合させることができるため有利である。また、ニッケルを用いた場合、特に被測定物がヒドロキシ基（―ＯＨ）やカルボキシル基（―ＣＯＯＨ）を有する場合に該官能基を空隙配置構造体の表面に結合させることができるため有利である。また、半導体としては、例えば、ＩＶ族半導体（Ｓｉ、Ｇｅなど）や、ＩＩ−ＶＩ族半導体（ＺｎＳｅ、ＣｄＳ、ＺｎＯなど）、ＩＩＩ−Ｖ族半導体（ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＮなど）、ＩＶ族化合物半導体（ＳｉＣ、ＳｉＧｅなど）、Ｉ−ＩＩＩ−ＶＩ族半導体（ＣｕＩｎＳｅ₂など）などの化合物半導体、有機半導体が挙げられる。

また、支持膜等を介して付着させる場合としては、具体的には、空隙配置構造体の表面にポリアミド樹脂等の支持膜を貼付して被測定物を該支持膜に付着させる方法や、支持膜に換えて、気密または液密な容器を用いて、流体または流体に分散させた物質を測定する方法が挙げられる。

また、空隙部が少なくとも１つの配列方向に規則的に配列された空隙配置構造体は、特定の周波数の直線偏光の電磁波を遮断するためのフィルタ装置の部品としても用いることができる。このようなフィルタ装置は、例えば、ある電磁波発生装置から被対象物に照射される直線偏光の電磁波から、特定の周波数の電磁波を除くことを目的として用いられる。

該フィルタ装置において、空隙配置構造体は、その主面が電磁波の進行方向に対して垂直となり、かつ、空隙部の配列方向の１つと電磁波の偏光方向とが一致する状態から、特定の回転軸を中心にして一定の角度で回転されて配置されていることが好ましい。さらに、該回転軸について、回転軸を空隙配置構造体の主面に対して投影させた投影線と、電磁波の偏光方向との成す角度が０°でないことが好ましい。このように空隙配置構造体を配置することによって、例えば、ある一定範囲の周波数範囲において特定の周波数（例えば、上述の測定方法および測定装置における透過率スペクトルのディップ波形に相当する周波数）の直線偏光の電磁波のみを透過しない（遮断できる）フィルタ装置を得ることができる。

以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

（実施例１）
以下の空隙配置構造体をモデルとして、ＣＳＴ社製の電磁界シミュレーターＭｉｃｒｏＳｔｒｉｐｅｓ（登録商標）を用いて透過率のシミュレーション計算を行った。

本実施例において、モデルとした空隙配置構造体は、図２（ａ）の模式図に示すような正方格子状に配列された正方形の孔を有し、全体が銅で形成された板状の構造体である。この空隙配置構造体の格子間隔（図２（ｂ）に示されるｓ）は２６０μｍ、孔サイズ（図２（ｂ）に示されるｄ）は１８０μｍ、厚みは６０μｍであり、全体の形状は１．３ｍｍ四方の板状体である。

また、本実施例における空隙配置構造体１は、その主面１０ａが電磁波の進行方向（Ｚ軸方向）に対して垂直となり、かつ、空隙部１１の配列方向の１つが電磁波の偏光方向と一致するように配置されている。

このような空隙配置構造体１が、図３に示すように、４６０μｍの間隔を空けて配置された２枚のポート３１，３２の間に設置されたモデルについてのシミュレーションを行った。ポート３１と空隙配置構造体１の重心との距離は２３０μｍである。また、ポート３２と空隙配置構造体１の重心との距離は２３０μｍである。ポート３１は電磁波を発生させる光源である。ポート３１，３２は、１．３ｍｍ四方の主面を有する厚さ６０μｍの板状体であり、空隙配置構造体１を透過した光量の測定部材である。

回転軸１２は、空隙配置構造体１の重心を通り空隙配置構造体１の主面１０ａに平行な直線とし、回転軸１２を空隙配置構造体１の主面１０ａに対して投影させた投影線１２ａと、電磁波の偏光方向（Ｙ軸方向）との成す角度（図２（ａ）に示されるψ）を０から９０°まで変化させ、回転軸１２を中心に空隙配置構造体１を回転させる角度（図２（ａ）に示されるθ）は９°に設定した。なお、入射する電磁波の偏光方向は図２（ａ）におけるＹ軸方向であり、各ポートで検出される電磁波の偏光方向もＹ軸方向に設定した。

計算により得られた透過率スペクトルの一部を、図４（ａ）に示す。なお、図４（ｂ）は、図４（ａ）における周波数０．８〜１．３ＴＨｚの部分の透過率スペクトルを横方向に拡大したスペクトルである。

図４（ａ）、（ｂ）に示される透過率スペクトルの形状からみて、回転軸１２の投影線１２ａと電磁波の偏光方向との成す角度ψが小さいときには、透過率スペクトル上には明確なディップ波形は現れず、角度ψが大きくなるに従ってディップ波形がシャープとなり、角度ψが９０°のときにディップ波形は最もシャープとなることが分かる。なお、ディップ波形とは、通常、透過率スペクトルなどにおいて電磁波の透過率が高い周波数領域（バンドパス領域）に見られる局部的な逆ピークであり、図４においては、約０．８〜１．３ＴＨｚのバンドパス領域において０．９５ＴＨｚ付近に見られる逆ピークがディップ波形である。

ここで、図４の結果を定量的に分析するために、図５を用いて透過率スペクトルの形状特性に関するいくつかの変数を定義する。まず、ディップよりも低周波側のピークにおける周波数ｆ_peak1での透過率（極大値）をＴ_peak1、ディップより高周波側のピークにおける周波数ｆ_peak2での透過率（極大値）をＴ_peak2、ディップにおける周波数ｆｘでの透過率（極小値）をＴ_dipとする。また、Ｔ_peak1とＴ_peak2を結ぶ直線とｆｘの交点をＴ’とし、Ｔ’とＴ_dipの中間値［（Ｔ’＋Ｔ_dip）／２］をＴ_FWHMとする。そして、Ｔ’とＴ_dipの差［Ｔ’−Ｔ_dip］をディップ波形の深さ（Ｄ）とする。さらに、透過率スペクトルにおけるＴ_FWHMでのディップの幅をディップの半値幅（ＦＷＨＭ）とする。

図４に示す各透過率スペクトルについて、上記Ｄと角度ψ（３０〜９０°）との関係を図６（ａ）に、上記ＦＷＨＭと角度ψとの関係を図６（ｂ）に、上記ｆｘと角度ψとの関係を図６（ｃ）に示す。図６（ａ）に示すように、角度ψが大きくなるに従ってディップ波形の深さ（Ｄ）が大きくなることが分かる。また、図６（ｂ）に示すように、ディップの半値幅（ＦＷＨＭ）は、全体的に角度ψが大きくなるに従って小さくなることが分かる。なお、図６（ａ），（ｂ）では、角度ψ＝７０°付近に変曲点が見られるが理由は不明である。また、図６（ｃ）に示すように、角度ψが変化しても、ディップの逆ピークの位置を示すｆｘは一定範囲内にあり、変化率が小さいことが分かる。

なお、本実施例においては、空隙配置構造体１を、その主面１０ａが電磁波の進行方向（Ｚ軸方向）に対して垂直となり、かつ、空隙部１１の配列方向の１つであるＹ軸方向が電磁波の偏光方向とが一致する状態に配置しているが、ディップ波形のシャープさに大きく影響を及ぼさない範囲で、空隙部１１の配列方向と電磁波の偏光方向がある値の角度を成していても構わない。

（実施例２）
上記角度θを５°とし、上記角度ψを３０°から９０°まで変化させた以外は、実施例１と同様にして透過率のシミュレーション計算を行った。計算により得られた各透過率スペクトルについて、上記で定義したＤと角度ψとの関係を図７（ａ）に、上記ＦＷＨＭと角度ψとの関係を図７（ｂ）に、上記ｆｘと角度ψとの関係を図７（ｃ）に示す。図７（ａ）に示すように、角度ψが大きくなるに従ってディップ波形の深さ（Ｄ）が大きくなることが分かる。また、図７（ｂ）に示すように、ディップの半値幅（ＦＷＨＭ）は、全体的に角度ψが大きくなるに従って小さくなることが分かる。また、図７（ｃ）に示すように、角度ψが変化しても、ディップの逆ピークの位置を示すｆｘは一定範囲内にあり、変化率が小さいことが分かる。

（実施例３）
上記角度θを１２°とし、上記角度ψを３０°から９０°まで変化させた以外は、実施例１と同様にして透過率のシミュレーション計算を行った。計算により得られた各透過率スペクトルについて、上記で定義したＤと角度ψとの関係を図８（ａ）に、上記ＦＷＨＭと角度ψとの関係を図８（ｂ）に、上記ｆｘと角度ψとの関係を図８（ｃ）に示す。図８（ａ）に示すように、角度ψが大きくなるに従ってディップ波形の深さ（Ｄ）が大きくなることが分かる。また、図８（ｂ）に示すように、ディップの半値幅（ＦＷＨＭ）は、全体的に角度ψが大きくなるに従って小さくなることが分かる。また、図８（ｃ）に示すように、角度ψが変化しても、ディップの逆ピークの位置を示すｆｘは一定範囲内にあり、変化率が小さいことが分かる。

以上の結果から、角度ψが大きくなるに従ってディップ波形がシャープとなることが分かる。角度ψ＝９０°のとき、すなわち図３に示すように空隙配置構造体１をＸ軸を中心に回転させたときに、ディップ波形は最もシャープとなることが、定量的にも示された。

（比較例）
比較例として、実施例１と同様にして、上記角度θを０°とした場合および上記角度ψを０°とした場合のシミュレーション計算を行った。計算により得られた各透過率スペクトルを図９（ａ）〜（ｃ）に示す。図９（ａ）は、空隙配置構造体の主面が電磁波の進行方向に対して垂直となるように配置した場合（θ＝０°の場合）の透過率スペクトルであるが、この場合は後述する図９（ｃ）のようなディップ波形がみられない。図９（ｂ）は、空隙配置構造体を図２（ａ）の状態から、空隙配置構造体１の重心を通り電磁波の偏光方向と平行な方向（図２のＹ軸方向）を回転軸として９°回転させた場合（ψ＝０°，θ＝９°）の透過率スペクトルであるが、この場合にも後述する図９（ｃ）のようなディップ波形はみられない。

これに対して、図９（ｃ）は、空隙配置構造体を図２（ａ）の状態から、空隙配置構造体１の重心を通り電磁波の偏光面に垂直な方向（図２のＸ軸方向）を回転軸として９°回転させた場合（実施例１でψ＝９０°の場合）の透過率スペクトルであるが、この場合には周波数１ＴＨｚ付近にシャープなディップ波形が出現することが分かる。なお、図９においては、約１．０ＴＨｚ付近に見られる逆ピークがディップ波形である。

なお、上述のような本発明の効果は、照射する電磁波の波面に対して、金属メッシュの主面を傾斜させて配置すると、特定の周波数帯の電磁波が回折されるためであると考えられる。また、回折される電磁波の周波数は金属メッシュの表面近傍の誘電率で決定されている。従って、回折波を生じさせる為の配置、好ましくは回折波を高効率に生じさせる為の配置によって、ディップ波形の形状をシャープにし、被測定物の特性を高感度に測定出来るという効果が得られると考えられる。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１空隙配置構造体、１０ａ主面、１０ｂ側面、１１空隙部、１１ａ空隙部側面、１２回転軸、１２ａ投影線、２測定装置、２１照射部、２２検出部、２３照射制御部、２４解析処理部、２５表示部、３１，３２ポート。

Claims

空隙部（１１）が少なくとも１つの配列方向に規則的に配列された空隙配置構造体（１）上に被測定物を保持し、
前記被測定物が保持された前記空隙配置構造体（１）に直線偏光の電磁波を照射し、
前記空隙配置構造体（１）で散乱した電磁波を検出し、
検出された電磁波の周波数特性から前記被測定物の特性を測定する方法であって、
前記電磁波の偏光方向と前記空隙配置構造体（１）の主面（１０ａ）が平行でないことを特徴とする方法。
前記空隙配置構造体（１）は、その主面（１０ａ）が前記電磁波の進行方向に対して垂直となり、かつ、前記空隙部（１１）の配列方向の１つと前記電磁波の偏光方向とが一致する状態から、特定の回転軸（１２）を中心に一定の角度で回転されて配置されている、請求の範囲１に記載の方法。
前記回転軸（１２）を前記空隙配置構造体（１）の主面（１０ａ）に対して投影させた投影線（１２ａ）と、前記電磁波の偏光方向との成す角度が０°でない、請求の範囲２に記載の方法。
前記回転軸（１２）は、前記空隙配置構造体（１）の主面（１０ａ）に対して平行である、請求の範囲２に記載の方法。
前記空隙配置構造体（１）が前記回転軸（１２）を中心に回転される際の一定の角度が０°でない、請求の範囲２に記載の方法。
前記空隙配置構造体（１）は、空隙部（１１）が方形配列されたものである、請求の範囲１に記載の方法。
被測定物を保持するための、空隙部（１１）が少なくとも１つの配列方向に規則的に配列された空隙配置構造体（１）、
前記被測定物が保持された前記空隙配置構造体（１）に対して直線偏光の電磁波を照射する照射部（２１）、および、
前記空隙配置構造体（１）で散乱した電磁波を検出する検出部（２２）を備え、
検出された電磁波の周波数特性から前記被測定物の特性を測定する装置（２）であって、
前記電磁波の偏光方向と前記空隙配置構造体の主面が平行でないことを特徴とする装置（２）。
前記空隙配置構造体（１）は、その主面（１０ａ）が前記電磁波の進行方向に対して垂直となり、かつ、前記空隙部（１１）の配列方向の１つと前記電磁波の偏光方向とが一致する状態から、特定の回転軸（１２）を中心にして一定の角度で回転されて配置されている、請求の範囲７に記載の装置（２）。
前記回転軸（１２）を前記空隙配置構造体（１）の主面（１０ａ）に対して投影させた投影線（１２ａ）と、前記電磁波の偏光方向との成す角度が０°でない、請求の範囲８に記載の装置（２）。
前記回転軸（１２）は、前記空隙配置構造体（１）の主面（１０ａ）に対して平行である、請求の範囲８に記載の装置（２）。
前記空隙配置構造体（１）が前記回転軸（１２）を中心に回転される際の一定の角度が０°でない、請求の範囲８に記載の装置（２）。
前記空隙配置構造体（１）は、空隙部（１１）が方形配列されたものである、請求の範囲７に記載の装置（２）。
特定の周波数の直線偏光の電磁波を遮断するためのフィルタ装置であって、
空隙部（１１）が少なくとも１つの配列方向に規則的に配列された空隙配置構造体（１）を備え、
前記電磁波の偏光方向と前記空隙配置構造体の主面が平行でないように配置される、フィルタ装置。
前記空隙配置構造体（１）は、その主面（１０ａ）が前記電磁波の進行方向に対して垂直となり、かつ、前記空隙部（１１）の配列方向の１つと前記電磁波の偏光方向とが一致する状態から、特定の回転軸（１２）を中心にして一定の角度で回転されて配置されている、請求の範囲１３に記載のフィルタ装置。
前記回転軸（１２）を前記空隙配置構造体（１）の主面（１０ａ）に対して投影させた投影線（１２ａ）と、前記電磁波の偏光方向との成す角度が０°でない、請求の範囲１４に記載のフィルタ装置。
前記回転軸（１２）は、前記空隙配置構造体（１）の主面（１０ａ）に対して平行である、請求の範囲１４に記載のフィルタ装置。
前記空隙配置構造体（１）が前記回転軸（１２）を中心に回転される際の一定の角度が０°でない、請求の範囲１４に記載のフィルタ装置。
前記空隙配置構造体（１）は、空隙部（１１）が方形配列されたものである、請求の範囲１３に記載のフィルタ装置。