TWI671508B - 熱測量器型ＴＨｚ檢測器 - Google Patents

熱測量器型ＴＨｚ檢測器 Download PDF

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TWI671508B
TWI671508B TW105101106A TW105101106A TWI671508B TW I671508 B TWI671508 B TW I671508B TW 105101106 A TW105101106 A TW 105101106A TW 105101106 A TW105101106 A TW 105101106A TW I671508 B TWI671508 B TW I671508B
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山崎理弘
高橋宏典
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Abstract

本發明之熱測量器型THz檢測器具備接收並放射波長λ之THz波之指向性天線1、與指向性天線1對向配置之受信天線2、及檢測由流經受信天線2之電流引起之發熱的熱測量器4，且指向性天線1在平面觀察下係與受信天線2重疊，指向性天線1之長度方向長被設定為較受信天線2之長度方向長為短。

Description

熱測量器型THz檢測器
本發明係關於一種熱測量器型THz檢測器。
熱測量器係利用電阻體(或導體)之電阻值根據溫度變化而變化之性質的熱(紅外線)檢測元件，若電阻體之溫度變化率大時，則被稱為熱阻器。
熱測量器型THz檢測器係檢測兆赫頻率帶(波長λ為30μm以上1mm以下)之電磁波(THz波)的裝置，其被期待應用於物質之解析技術等(參照例如專利文獻1、專利文獻2)。在該等文獻中所記載之檢測器係利用吸收膜吸收THz波、或利用天線接收THz波，並將由此所產生之熱輸入熱測量器而間接地檢測出THz波。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利5109169號公報
[專利文獻2]日本特開2010-261935號公報
然而，期待一種與先前之熱測量器型THz檢測器相比可檢測出更微弱之電磁波的熱測量器型THz檢測器。
本發明係鑒於如此之課題而完成者，其目的在於提供一種亦能夠檢測出微弱之電磁波的熱測量器型THz檢測器。
為解決上述之問題，本發明之熱測量器型THz檢測器之特徵在於：其具備接收並放射THz波之指向性天線、與前述指向性天線對向配置之受信天線、及檢測由流經前述受信天線之電流引起之發熱的熱測量器，其中前述指向性天線在平面觀察下係與前述受信天線重疊，且前述指向性天線之長度方向長較前述受信天線之長度方向長為短。
因指向性天線較受信天線短，故入射至指向性天線之THz波之相位變化後被再放射而由受信天線接收。指向性天線在平面觀察下係與受信天線重疊，且因受信天線經由指向性天線之相位調整而能夠配置於接收大的電場振幅之位置，故對應受信而大的電流流動，而由電阻體(或導體)造成發熱。因發熱量係利用熱測量器而被檢測出，故該裝置作為熱測量器型THz檢測器而發揮機能。在指向性天線之長度方向與受信天線之長度方向為一致時，受信天線能夠接收更大之電場振幅。
又，本發明之特徵在於將前述THz波之波長設為λ，則前述指向性天線與前述受信天線之距離為λ/4(作為相位相當於π/2)以下。該情形下，因入射至受信天線之THz波與自指向性天線再放射之THz波相對於受信天線在入射側成為同相而增強、在反入射側則成為反相而減弱，故在入射側具有強指向性。
又，本發明之特徵在於：其進一步具備反射天線，其配置於與前述指向性天線共同隔著前述受信天線之位置。在THz波入射至反射天線時，因再放射之THz波能夠入射至受信天線，故藉由適當地調整反射天線之位置，能夠增大受信天線所接收之電場振幅。
又，本發明之特徵在於：其具備具有凹部之蓋件、及被前述蓋件封蓋且與前述蓋件共同區劃出密閉空間的支持基板，且前述指向性天線固定於前述凹部之底面，前述指向性天線、前述受信天線、及前 述熱測量器配置於前述密閉空間內。
由於將上述天線群緊湊地收納於密閉空間內，故能夠構成對環境變動之耐性高、且小型之檢測器。
本發明之特徵在於：前述蓋件具備具有前述凹部之矽基板，且前述矽基板之前述凹部之深度d1為10μm以上400μm以下，前述矽基板之周緣部之厚度d2為200μm以上2mm以下，且前述密閉空間內係設定為較大氣壓低之壓力。較大氣壓低之壓力，較佳為真空(0.1Pa以下)，藉此可高感度地進行環境耐性高之檢測，但因在矽基板上設置有凹部，故存在因壓力差而導致矽基板發生變形之可能性。因此，藉由設定為上述數值範圍之下限以上而能夠防止矽基板之變形，並且藉由設定為上限以下而能夠抑制THz波之大幅度衰減。
本發明之特徵在於：具備設置於與前述矽基板之前述凹部相反側之面的抗反射膜、及設置於前述矽基板之前述凹部之內面上之絕緣膜，且前述抗反射膜之材料係SiO2或聚對二甲苯(Parylene(商標))，前述絕緣膜之材料為SiO2或聚對二甲苯，且前述矽基板之比電阻係設定為1kΩcm以上。
該情形下，THz波之反射係由抗反射膜被抑制，且，因矽基板內之雜質少，故THz波之衰減少，從而THz波能夠充分地入射至指向性天線。
因利用本發明之熱測量器型THz檢測器可接收大的電場振幅，故亦能夠檢測出微弱之電磁波。
1‧‧‧指向性天線
2‧‧‧受信天線
2a‧‧‧偶極天線
2b‧‧‧電阻體(或導體)
3‧‧‧反射天線
3R‧‧‧反射天線
4‧‧‧熱測量器
4a‧‧‧膜/絕緣體之膜
4b‧‧‧配線
4c‧‧‧電阻層
4d‧‧‧保護層
5‧‧‧支持基板
5a‧‧‧半導體基板
5b‧‧‧讀出電路
5c‧‧‧絕緣膜
5e‧‧‧絕緣膜
6‧‧‧蓋件
6a‧‧‧絕緣膜
6b‧‧‧矽基板
6c‧‧‧抗反射膜
7‧‧‧密封材
7a‧‧‧Au層
7b‧‧‧AuSn層
8‧‧‧被覆膜
10‧‧‧配線
100‧‧‧熱測量器型THz檢測器
200‧‧‧非破壞檢查相機
201‧‧‧旋轉滾子
202‧‧‧搬送皮帶
203‧‧‧光源
204‧‧‧放大透鏡
205‧‧‧對象物
206‧‧‧攝像透鏡
207‧‧‧盒
208‧‧‧控制裝置
209‧‧‧顯示裝置
A‧‧‧位置
A1‧‧‧單位感測器
A2‧‧‧單位感測器
A2’‧‧‧單位感測器
A-A’‧‧‧對角線
AMP1‧‧‧放大器
B1‧‧‧單位感測器
B2‧‧‧單位感測器
C1‧‧‧電容器
d1‧‧‧深度
d2‧‧‧厚度
d3‧‧‧距離
D‧‧‧位置
D1‧‧‧凹部
DET‧‧‧檢測部
E1‧‧‧電極墊
E2‧‧‧電極墊
E3‧‧‧電極
GND‧‧‧接地電位
H‧‧‧熱
IMG‧‧‧攝像區域
M‧‧‧馬達
m1‧‧‧資料
m2‧‧‧資料
m3‧‧‧資料
OUT‧‧‧輸出信號
OUTPUT
LINE‧‧‧輸出線
P1‧‧‧電極插頭
P2‧‧‧電極插頭
PX‧‧‧像素
R‧‧‧位置
R1‧‧‧電阻器
R2‧‧‧電阻器
SW1‧‧‧開關
SW2‧‧‧開關
SW3‧‧‧開關
SW4‧‧‧開關
V‧‧‧電壓計
Vcc‧‧‧電源電位
Vref‧‧‧基準電位
x‧‧‧軸
x1‧‧‧尺寸
X‧‧‧軸
y‧‧‧軸
y1‧‧‧尺寸/長度
y2‧‧‧尺寸/長度
y3‧‧‧尺寸/長度
Y‧‧‧軸
yg‧‧‧間隙
z‧‧‧軸
Z‧‧‧軸
z1‧‧‧距離
Z1‧‧‧電阻器
z2‧‧‧距離
圖1係顯示第1實施形態之熱測量器型THz檢測器之結構的圖。
圖2係讀出電路之電路圖。
圖3(A)及圖3(B)係顯示位置與電場振幅之關係的圖。
圖4(A)及圖4(B)係顯示位置與電場振幅之關係的圖。
圖5係顯示熱測量器型THz檢測器之剖面結構的圖。
圖6係分解熱測量器型THz檢測器而顯示之立體圖。
圖7係熱測量器型THz檢測器之平面圖(除蓋以外)。
圖8係熱測量器型THz檢測器之天線群的平面圖。
圖9係顯示改變x軸方向之位置的天線之放射圖案的圖。
圖10係顯示改變y軸方向之位置的天線之放射圖案的圖。
圖11係顯示熱測量器型THz檢測器之動作原理的圖。
圖12係使用熱測量器型THz檢測器之檢查裝置的立體圖。
圖13係第2實施形態之熱測量器型THz檢測器之平面圖。
圖14係顯示第2實施形態之熱測量器型THz檢測器之剖面結構的圖。
圖15係顯示變化例之熱測量器型THz檢測器之剖面結構的圖。
圖16係第3實施形態之熱測量器型THz檢測器之平面圖。
圖17係顯示第3實施形態之熱測量器型THz檢測器之剖面結構的圖。
圖18(A)-圖18(D)係各種類型之單位感測器之平面圖。
圖19係顯示天線長(μm)與共振頻率(THz)之關係的圖。
圖20係顯示在攝像區域IMG中單位感測器(像素)之配置例的圖。
圖21係顯示在攝像區域IMG中單位感測器(像素)之配置例的圖。
圖22係顯示在攝像區域IMG中單位感測器(像素)之配置例的圖。
圖23係顯示在攝像區域IMG中單位感測器(像素)之配置例的圖。
圖24係顯示在攝像區域IMG中單位感測器(像素)之配置例的圖。
圖25係讀出電路之電路圖。
圖26係單位感測器之電子顯微鏡相片。
圖27係配置為陣列狀之複數個單位感測器之電子顯微鏡相片。
圖28係包含複數個單位感測器之單位像素的平面圖。
圖29係單位像素之電路圖。
圖30係讀出電路之電路圖。
以下，針對實施形態之熱測量器型THz檢測器予以說明。又，針對相同要件係設定為使用相同符號，而省略其重複之說明。
圖1係顯示第1實施形態之熱測量器型THz檢測器100之結構的圖。
該熱測量器型THz檢測器100具備：具有凹部D1之蓋件6、及被蓋件6封蓋且與蓋件6共同區劃出包含凹部D1之密閉空間的支持基板5，且指向性天線1、受信天線2、反射天線3、及熱測量器4配置於該密閉空間內。將指向性天線1如圖5所示固定於凹部D1之底面時，裝置變得緊湊。將天線群緊湊地收納於密閉空間內，從而構成對環境變動之耐性高、且小型之檢測器。密封材7介於蓋件6與支持基板5之間。支持基板5係積體電路基板，在其內部形成有讀出電路5b。支持基板5具備：半導體基板5a、形成於半導體基板5a內之讀出電路5b、及被覆半導體基板5a之表面的絕緣膜5c。
半導體基板5a之材料可使用矽，絕緣膜5c之材料可使用SiO2或SiNx，密封材7之材料可使用從包含銦、銅、錫及金之金屬群所選出之至少任一種者，但亦可使用其他之材料。在本例中，係使用Au/AuSn作為密封材7。
指向性天線1接收並放射THz波，受信天線2與指向性天線1對向配置，反射天線3反射透射受信天線2之THz波，熱測量器4檢測由流經受信天線2之電流引起之發熱。
此處，設定xyz三維正交座標系，以指向性天線1之長度方向為y軸方向、以指向性天線1之寬度方向為x軸方向、以指向性天線1 之厚度方向為z軸方向。在自z軸方向觀察存在於xy平面內之指向性天線1時，亦即，在平面觀察下，指向性天線1與受信天線2重疊，且指向性天線1之長度方向長(y1)較受信天線2之長度方向長(y2)為短。
因指向性天線1較受信天線2短，故自圖式之上方之位置經由蓋件6入射至指向性天線1之THz波其相位發生變化，而經指向性天線1再放射而被受信天線2接收。
受信天線2具備包含一對直線狀天線之偶極天線2a、及配置在構成偶極天線2a之直線狀天線之間隙間的電阻體2b。該間隙yg可設定為例如10μm以下。電阻體2b電性連接一對直線狀天線並因流經該等天線之電流而發熱。
指向性天線1在平面觀察下係與受信天線2重疊，又，因受信天線2藉由指向性天線1之相位調整而能夠配置於接收大的電場振幅之位置，故對應於受信而大的電流流動，且因電阻體2b(或導體)而產生發熱。因發熱量係利用接近配置於受信天線2之熱測量器4而被檢測出，故該裝置作為熱測量器型THz檢測器而發揮機能。
又，指向性天線1之長度方向(y軸方向)與受信天線2之長度方向(y軸方向)為一致，受信天線如圖9及圖10所示般能夠接收大的電場振幅。
換言之，圖9係顯示改變x軸方向之位置的天線之放射圖案的圖，圖10係顯示改變y軸方向之位置的天線之放射圖案的圖。周向之刻度係表示角度，圓之中心位置係受信天線2之重心位置，自該中心位置朝向-90°之方向係+x軸方向、自中心位置朝向0°之方向係+z軸方向。徑向之刻度係天線之絕對增益，其單位為dB。又，圖9中之箭頭係顯示相對於受信天線2將指向性天線1自基準狀態朝x軸方向偏移7μm時之指向性最大方向的變化。
在基準狀態下，使指向性天線1之重心位置與受信天線2之重心位置一致(x=0μm)，並使其等之長度方向、寬度方向亦為一致(y=0μm)。
若將指向性天線1自基準狀態(圖9之資料m1(x=0μm))朝x軸方向偏移(m2：x=7μm、m3：x=15μm)，則受信效率降低(圖9)。換言之，在指向性天線1相對於受信天線2朝x軸方向偏移時，該等天線之重心間的距離z1會變為z1’(z1’=(z12+x2)1/2)。藉此，入射至受信天線2之THz波與自指向性天線1經再放射之THz波之相位偏移而使共振效果減小、且因相互阻抗之變化而導致之損失會降低受信效率。
若將指向性天線1自基準狀態(圖10之資料m1(x=0μm))朝y軸方向偏移(m2：y=7μm、m3：y=15μm)，則受信效率降低(圖10)。換言之，在將指向性天線1相對於受信天線2朝y軸方向偏移時，由於因位置關係之變化引起之相互阻抗之變化所導致之損失會降低受信效率。
如上述般，因指向性天線1與受信天線2之位置在自基準狀態偏移位置時會產生受信損失，故使該等之位置關係處於基準狀態為較佳。又，因朝x軸方向之偏移而導致之損失較因朝y軸方向之偏移而導致之損失更大。
又，將THz波之波長設為λ。指向性天線1與受信天線2之距離z1為λ/4(以相位而言相當於π/2)以下。又，距離z1係在基準狀態下重心位置間的距離，而在朝x軸或y軸方向偏移時為重心位置間之z軸方向距離。該情形下，因入射至受信天線2之THz波與自指向性天線1再放射之THz波相對於受信天線2在入射側成為同相而增強、在反入射側則成為反相而減弱，故在入射側具有強指向性。
反射天線3配置於與指向性天線1共同隔著受信天線2之位置。在THz波入射至反射天線3時，因經再放射之THz波能夠入射至受 信天線2，故藉由適當地調整該等天線之間的距離z2、亦即反射天線3之位置，能夠增大受信天線2所接收之電場振幅。
上述之天線群可由在平面觀察下重疊之偶極天線構成，藉由相互效果能夠提高對自感測器上方入射之THz波的指向性、提高受信天線2之受信效率。此處，受信天線2具有饋電點(電阻體)，但指向性天線1與反射天線3則係不具備饋電點之被動元件。
又，若將入射THz波之波長設為λ，則受信天線2之長度y2為λ/2以下。由於對應於入射至受信天線2之THz波之光強度而發生之電動勢，在設置於天線中心之饋電點之電阻體2b，電力被消耗而產生熱。
指向性天線1係形成於受信天線2之上方(THz波入射側)之被動元件，因其長度y1相對於受信天線2之長度y2短(y1<y2)，故y1較λ/2小。
受信天線2與指向性天線1之間的距離為λ/4以下，感應電流因自上方入射之THz波而在指向性天線1中流動，而再放射發生。此時，該再放射波與入射波在配置有受信天線2之膜片之上方成為同相而增強，在膜片之下方成為反相而減弱。因此，對應於自上方入射之THz波之受信天線2的指向性變強，從而能夠提高受信天線之受信效率。
反射天線3係相對於受信天線2在其下方(與THz波入射側相反)形成之被動元件。反射天線3之長度y3相對於受信天線之長度設定為更長(y2<y3)。受信天線2與反射天線3之間之重心位置間的z軸方向之距離z2為λ/4以下。與指向性天線1之情形相同，感應電流因自上方入射之THz波而在反射天線3中流動，而再放射發生。該再放射波與入射波在膜片之上方成為同相而增強，在膜片之下方成為反相而減弱。因此，對應於自上方入射之THz波之受信天線2之指 向性變強，從而能夠進一步提高受信天線之受信效率。
圖2係讀出電路5b之電路圖。又，電路上之連接意味著電性連接。
在受信天線2之電阻體產生的熱H入射至熱測量器4。熱測量器4之主要構成要件為電阻器。熱測量器4之輸出經由開關SW1輸入至放大器AMP1，且輸出信號OUT自放大器AMP1之輸出端子輸出。在放大器AMP1之反轉輸入端子與輸出端子之間，並聯地連接有電容器C1與開關SW3，非反轉輸入端子連接於基準電位Vref。反轉輸入端子係連接於開關SW1與開關SW2之間的連接點，該連接點經由開關SW2及電阻器Z1連接於電源電位Vcc。若閉合開關SW3則變為重設狀態，電容器C1被放電。在斷開開關SW3之後，若閉合開關SW1、SW2，則電流自電源電位Vcc流入熱測量器4，與該電阻值對應之值被輸入至放大器AMP1之非反轉輸入端子，且電荷在電容器C1內蓄積，從而自輸出端子可獲取輸出信號OUT。
其次，針對電場振幅之關係進行詳細說明。首先，說明因設置指向性天線1所發生之現象。
圖3係顯示位置與電場振幅之關係的圖。將THz波設定為自圖式之右側入射。
圖3(A)係指向性天線1與受信天線2之長度相同時的圖，圖3(B)係指向性天線1較受信天線2短時的圖。圖內之橫軸表示沿z軸方向之位置，縱軸表示電場振幅。又，指向性天線1係配置於圖中之D之位置，且受信天線2配置於A之位置。其等之隔開距離為λ/4，但即便較其短亦可獲得上述之效果。
此乃顯示在使受信天線2與指向性天線1處於水平放置狀態下，入射至受信天線2之THz波(實線)與自指向性天線1再放射之THz波(一點鏈線)之關係的圖。此處，將受信天線2之長度y2設為λ/2、 受信天線2之電抗成分設為0Ω、受信天線2與指向性天線1之間的距離z1設為λ/4。
此外，考量因天線周邊介質、天線配線之電阻成分、天線寬度、2個天線靠近時之相互作用等而導致變化之阻抗的整合，較佳者為將天線長度或天線之間的距離設定為較上述尺寸稍許小。
在圖3(A)之情形下，藉由入射至指向性天線1之THz波的磁場而產生遵循麥斯威爾．安培定律之電動勢，且感應電流流動。此時，因指向性天線1之長度與受信天線相同而電抗成分為0，故電動勢與感應電流之相位為同相，而藉由該感應電流自指向性天線再放射之THz波與入射THz波成為同相。故，如圖3(A)所示，入射至受信天線2之THz波與自指向性天線1再放射之THz波成為偏移π/2相位之狀態。
在圖3(B)之情形下，指向性天線1因長度被設定為較受信天線2短而具有電容性電抗成分，因此藉由入射至指向性天線1之THz波而流動之感應電流相對於電動勢，其相位前進π/2。藉由該感應電流自指向性天線1再放射之THz波相對於入射THz波，其相位前進π/2。進而，藉由將受信天線2與指向性天線1之間的距離z1設定為λ/4(亦即以相位而言相當於π/2)，入射至受信天線2之THz波與自指向性天線1再放射之THz波，相對於受信天線2在入射側成為同相而增強、在反入射側則成為反相而減弱，故形成在入射側具有強指向性之情形。
其次，說明因設置反射天線所發生之現象。
圖4係顯示位置與電場振幅之關係的圖。將THz波設定為自圖面之右側入射。圖中顯示了入射至受信天線2之THz波與自反射天線3再放射之THz波之關係。圖內之橫軸表示沿z軸方向之位置，縱軸表示電場振幅。又，反射天線3係配置於圖中之R之位置，且 受信天線2配置於A之位置。該等之隔開距離為λ/4，但即便較其短亦可獲得上述之效果。
將受信天線2之長度設為λ/2、受信天線2之電抗成分設為0Ω、受信天線2與反射天線3之間的距離z2設為λ/4，將反射天線3之長度在圖4(A)中設定為與受信天線2相同長度、而在圖4(B)中則設定為較受信天線2長。此外，與指向性天線相同，因考量2個天線靠近時之相互作用而導致變化之阻抗的整合，故較佳者為將天線長度或天線之間的距離設定為較上述尺寸稍許小。
在圖4(A)之情形下，藉由入射至反射天線3之THz波的磁場而產生電動勢，感應電流流動。此時，因反射天線3之長度與受信天線2相同而電抗成分為0，故電動勢與感應電流之相位為同相，從而藉由該感應電流自反射天線再放射之THz波與入射THz波為同相。故，如圖4(A)所示，入射至受信天線之THz波與自反射天線3再放射之THz波成為偏移π/2相位之狀態。
在圖4(B)之情形下，反射天線3因長度被設定為較受信天線2長從而具有感應性電抗成分，因此藉由入射至反射天線3之THz波而流動之感應電流相對於電動勢，其相位延遲π/2。藉由該感應電流自反射天線再放射之THz波相對於入射THz波，其相位延遲π/2。進而，藉由將受信天線2與反射天線3之間的距離z2設定為λ/4(亦即以相位而言相當於π/2)，入射至受信天線2之THz波與自反射天線3再放射之THz波，相對於受信天線2在入射側成為同相而增強、在反入射側則成為反相而減弱，故形成在入射側具有強指向性之情形。
藉由將以上之原理組合，能夠形成在指向性天線側具有強指向性的天線結構。又，因天線之厚度薄，故上述之距離z1及z2係設定為各天線之重心位置間的z軸方向距離，但即便其為各天線之對向表面之間的距離，相同之關係亦可成立並可獲得上述之效果。
圖5係顯示第1實施形態之熱測量器型THz檢測器100之具體的剖面結構的圖，其顯示沿圖7之對角線A-A’之剖面結構。因基本的結構已如圖1中所說明，故以下針對詳細之結構予以說明。
上述之蓋件6具備具有凹部D1之矽基板6b，矽基板6b之凹部D1之深度d1係10μm以上400μm以下，較佳為300μm以下，更佳為200μm以下，進而更佳為100μm以下。矽基板6b之周緣部之厚度d2為200μm以上2mm以下，較佳為1mm以下。將熱測量器4之下表面與被覆膜8之露出表面之間的距離設為d3。作為一例，設定d1=13.5μm、d2=600μm、d3=2μm。
將包含凹部D1之密閉空間設定為較大氣壓低之壓力。較大氣壓低之壓力，較佳為真空(0.1Pa以下)，藉此可高感度地進行高環境耐性下之檢測，但因在矽基板6b上設置有凹部D1，故存在因壓力差而導致矽基板6b產生變形之可能性。因此，藉由將矽基板6b之凹部D1之深度d1設定在如上述之淺範圍內而確保基板厚度，從而防止矽基板6b之變形，藉由將周緣部之厚度d2設定在上述範圍內，能夠抑制凹部正下方之矽基板之薄板部的厚度過厚，從而能夠抑制THz波之大幅度衰減。實際而言基板厚度在上述下限以上而凹部深度在上限以下時，基板變形得以抑制，但在範圍外時存在產生基板變形之情形。為使密閉空間減壓，可在減壓環境下(真空)，使蓋構件與支持基板貼合。
在與矽基板6b之凹部D1相反側之面上設置有抗反射膜6c，在矽基板6b之凹部D1之內面上設置有絕緣膜6a。抗反射膜6c之材料係SiO2或聚對二甲苯(Parylene(注冊商標))，絕緣膜6a之材料係SiO2或聚對二甲苯，且矽基板6b之比電阻係設定為1kΩcm以上。該情形下，THz波之反射藉由抗反射膜被抑制，且，因基板內之雜質少，故THz波之衰減少，從而THz波能夠充分地入射至指向性天線 1。
又，上述之密封材7包含Au層7a與AuSn層7b之2層。密封材7介於絕緣膜6a與包含絕緣體之被覆膜8之間。被覆膜8覆蓋支持基板5之表面，反射天線3之表面亦由被覆膜8被覆。另外，在構成支持基板5之半導體基板5a之背面，設置有保護用之絕緣膜5e。
在支持基板5之表面側之絕緣膜5c上，連接有與熱測量器4之兩端電性連接之配線10，配線10係連接於讀出電路5b。在讀出電路5b之位置位於反射天線3之正下方時，讀出電路5b可得到保護免受電磁波之害。配線10亦可根據需要連接於位於蓋件之外側的電路。
指向性天線1包含鋁等之金屬，且固定於凹部D1之底面。
受信天線2包含鋁等之金屬，且固定於熱測量器4上。
反射天線3係反射板，包含鋁等之金屬。
熱測量器4具備包含SiO2或SiNx等之絕緣體之膜片4a、形成於膜片4a上之包含高熔點金屬(包含W、Ti或Mo之矽化物等)之配線4b、電性連接配線4b之隔開區域且被覆膜片4a及配線4b之電阻層4c、及包含被覆電阻層4c之絕緣體(SiO2或SiNx等)的保護層4d。受信天線2係固定於保護層4d上。電阻層4c包含非晶矽。
圖6係分解熱測量器型THz檢測器而顯示之立體圖、圖7係熱測量器型THz檢測器之平面圖(除蓋以外)，圖8係熱測量器型THz檢測器之天線群的平面圖。
反射天線3係在XYZ正交座標系中於XY平面內延伸之長方形的反射板，其2個角部有缺口，在缺口之位置配置有電極墊E1及E2。各個電極插頭P1及P2分別連接於該等電極墊E1及E2，且與形成於膜片4a之上表面之配線4b電性連接。在膜片4a上設置有圓形之接觸孔，電極插頭P1及P2經由該接觸孔連接於配線4b之兩端。
絕緣體之膜片4a在平面觀察下具有沿反射天線3之外周延伸之 樑之部分，及呈與樑之部分連續之大致四邊形且其2個角部被切取之形狀的中央部。一對配線4b攀爬在膜片4a上且沿膜片4a之中央部之對角線(x軸方向)延伸，但在y軸方向上隔開。電阻層4c位於該隔開之部位之間，為便於說明未在圖6中顯示。配線4b之膜片中央部之長度方向(x軸方向)與受信天線2之長度方向(y軸方向)正交。受信天線2與指向性天線1之長度方向(y軸方向)為一致。
如上述般，指向性天線1之尺寸y1、受信天線2之尺寸y2、沿具有2個角部被切有缺口之四邊形形狀之反射天線3之對角線的尺寸y3滿足y1<y2<y3(參照圖7)。指向性天線1與構成受信天線2之一對直線狀天線之平面形狀之任一者皆呈大致長方形，且其等之寬度方向的尺寸x1相同。
例如，可設定y1=14μm、y2=43μm、x1=5.4μm，但能夠獲取良好之特性的y1、y2、x1之較佳值為10μm≦y1≦100μm、20μmm≦y2≦250m、x1≦10μm。入射至熱測量器型THz檢測器之能量線(光、電磁波)可具有0.5THz~3THz之頻率。
又，反射天線3在平面觀察下具有與熱測量器4之膜片4a相同之圖案。膜片4a之中央部在平面觀察下與反射天線3完全地重疊。又，反射天線3之與受信天線2在平面觀察下重疊之方向之對角長度相對於受信天線2之長度為長。如此般，因將反射天線3設定為與膜片相同之圖案，故源自天線效果之THz波的受信效率提高，自藉此產生之熱而被加溫之膜片放射之輻射熱經反射板反射，而被膜片有效地再吸收。此外，反射天線3可設為與受信天線2相同之形狀，亦可設為與其相比將長度加長之長方形等之形狀。
另外，除上述之結構以外，可考量下述變化：將複數個天線配置於膜片上；為提高感度而多段地設置指向性天線；將受信天線設為摺疊偶極天線而使阻抗調整變得容易；將受信天線設為蜿蜒型偶極天 線，相對於波長採用較半波長直線型偶極天線長度可更短之構成；採用蝴蝶結型天線並使其重合之結構等。
圖11係顯示熱測量器型THz檢測器之動作原理的圖。
能量線(光、電磁波)經由指向性天線1被受信天線2接收，且其一部分由反射天線3反射而被受信天線2接收。該能量線係THz波。受信天線2具備包含一對直線狀天線之偶極天線2a、及配置於天線之間隙間的電阻體2b，與受信之能量之強度相對應，電流流經電阻體2b而產生熱。
在電阻體2b處所產生之熱被傳遞至設置於電阻體2b之附近的電阻層4c(熱測量器4)。電阻層4c之兩端分別與電極墊E1、E2電性連接，流經電阻層4c之電流之大小根據電阻層4c之電阻值而變化。因電阻層4c之電阻值係依存於溫度，故流經電阻層4c之電流之大小係根據所接收之能量之強度而變化。流經電阻層4c之電流由讀出電路5b檢測出，且檢測輸出被輸入於控制裝置。
上述之指向性天線1、受信天線2、反射天線3及電阻層4c構成單一之像素PX。在上述之例中，係顯示在1個攝像區域內包含1個像素PX，且在1個像素內具有1個受信天線之例。然而，在1個攝像區域內亦可包含複數個像素，又，在1個像素內亦可包含複數個受信天線。此外，亦可使各天線之受信特性(頻率或偏光方位)不同，而獲取來自包含該等天線之像素之輸出，或進行像素輸出間的差分等之演算。以下予以詳細說明。
圖12係使用熱測量器型THz檢測器之檢查裝置的立體圖。
在複數個旋轉滾子201上配置搬送皮帶202，且利用馬達M使旋轉滾子201旋轉。皮帶輸送機藉由該等之馬達M、旋轉滾子201、搬送皮帶202而構成，藉由驅動馬達M，可沿Y軸方向搬送配置於搬送皮帶202上之對象物205。
在搬送皮帶202之上方配置有用於朝對象物205照射作為能量線之THz波的光源203及放大透鏡204。光源203並無特別之限定，只要係發生THz波之能量線者即可，可使用量子級聯雷射(Quantum Cascade Laser；QCL)或氣體雷射。量子級聯雷射係利用形成於半導體量子井中之利用量子能階(次能帶)間之光學躍遷的半導體雷射，能夠輸出THz區域之雷射光。自光源203出射之雷射光沿Z軸方向行進，且其直徑經由放大透鏡204擴徑而入射至對象物205。對象物205係成為非破壞檢查之對象者，其包含各種產品。
搬送皮帶202或者由透射雷射光之材料構成或者具有通過雷射光之孔。透射對象物205且進而通過或透射搬送皮帶202之雷射光係入射至非破壞檢查相機200。非破壞檢查相機200具備攝像透鏡206、及收納於盒207內之熱測量器型THz檢測器100。入射至非破壞檢查相機200之雷射光利用攝像透鏡206成像並入射至熱測量器型THz檢測器100。
攝像透鏡206或者使入射之雷射光聚光於熱測量器型THz檢測器100之受信天線2上、或者使其成像。入射至熱測量器型THz檢測器100之雷射作為檢測結果，根據入射其之雷射光的入射強度將電流輸出至控制裝置208。控制裝置208可將來自熱測量器型THz檢測器100之檢測結果顯示於顯示裝置209上。
又，控制裝置208亦能夠控制皮帶輸送機之馬達M而使搬送皮帶202移動、從而使對象物205一直移動至非破壞檢查相機200之上方，並使對象物205停止在非破壞檢查相機200之上方位置。控制裝置208亦控制光源203之發光，在對象物205停止時，可進行自光源203朝對象物205照射雷射光等之控制。
如上述般，熱測量器型THz檢測器100可在1個攝像區域內包含複數個像素，且亦可在1個像素內包含複數個受信天線。以下予以 詳細說明。
圖13係第2實施形態之熱測量器型THz檢測器100之平面圖。
該熱測量器型THz檢測器100具備：具有凹部D1之蓋件6、被蓋件6封蓋且與蓋件6共同區劃出包含凹部D1之密閉空間的支持基板5。第2實施形態之熱測量器型THz檢測器100除在密閉空間內具備配置為矩陣狀之複數個像素PX之點、及在支持基板5上具備信號取出電極E3之點與第1實施形態之檢測器不同外，其他之構成皆相同。像素PX係沿X軸方向及Y軸方向排列，但像素排列方向並非限定於此，亦可採用一維排列或蜂巢狀排列等之各種排列。此外，配置於1個攝像區域內(密閉空間內)之像素數亦並非限定於該圖之數目。
另外，各像素PX具備上述之指向性天線1、受信天線2、反射天線3、及熱測量器4，且能夠感應入射之THz波而將電流分別輸出。自各像素PX輸出之電流能夠經由信號取出電極取出至外部。
圖14係顯示第2實施形態之熱測量器型THz檢測器100之剖面結構的圖。
第2實施形態之熱測量器型THz檢測器100與圖5所示之第1實施形態之熱測量器型THz檢測器100之相異點係如上述所說明般，僅為像素數與複數個信號取出電極E3之有無。因此，該熱測量器型THz檢測器100具備：支持基板5、經由密封材7貼合於支持基板5之蓋件6、配置於在蓋件6之凹部D1與支持基板5之間所區劃成之密閉空間內的複數個像素PX。
像素PX具備指向性天線1、受信天線2、反射天線3、及熱測量器4，但若將包含受信天線2與熱測量器4之結構體作為檢測部DET，則熱測量器型THz檢測器100具備複數個檢測部DET。指向性天線1、反射天線3、受信天線2及熱測量器4之結構與如圖5~圖8所示之指向性天線1、反射天線3、受信天線2及熱測量器4之結構相同。
熱測量器4之輸出係藉由形成於半導體基板5a即矽基板之讀出電路5b讀出，經由與其連接之配線10及電極E3讀出至外部。
反射天線3及配線10之表面係由被覆膜8而被覆，配線10係一直延伸至蓋件6之外部。被覆膜8在蓋件之外部具有複數個開口，信號取出電極E3係配置於該等開口內。換言之，信號取出電極E3與配線10之表面接觸、且與其電性連接，配線10經由讀出電路5b連接於各像素PX之輸出。讀出電路5b具有放大器，來自複數個像素PX之輸出依次輸入該放大器，被其放大後取出至外部。
第2實施形態之其他之構成與作用和第1實施形態之構成與作用相同。
圖15係顯示變化例之熱測量器型THz檢測器100之剖面結構的圖。
在圖14所示之熱測量器型THz檢測器100中，在每個像素PX中之反射天線3係成分離，而在圖15所顯示之變化例中，反射天線3不分離，而是以橫貫各像素PX之方式延伸。若反射天線3具有對入射之THz波之反射機能，則上述結構之情形，亦能夠發揮一定之效果。
圖16係第3實施形態之熱測量器型THz檢測器之平面圖，圖17係顯示第3實施形態之熱測量器型THz檢測器之剖面結構的圖。
第3實施形態之熱測量器型THz檢測器100與圖13及圖14所示之第2實施形態之熱測量器型THz檢測器100之相異點僅為讀出電路5b之位置不同，其他之結構及作用效果皆相同。第3實施形態中之讀出電路5b係配置於包含複數個像素PX之攝像區域與電極E3之間的區域。
讀出電路5b係與包含矽之半導體基板5a分別地形成。換言之，在被覆半導體基板5a之絕緣膜5c上，配置有包含讀出電路5b之積 體電路晶片。又，讀出電路5b亦可形成於半導體基板5a內。
圖18係各種類型之單位感測器之平面圖。
單位感測器係具有與圖6或圖11所示之像素PX相同之基本結構者，其具備圖6或圖11所示之指向性天線1(在圖18中未圖示)、受信天線2、反射天線3R、及熱測量器4(在圖18中未圖示)，各天線所滿足之條件與上述之條件相同，即指向性天線1與受信天線2之長度方向(y軸方向)為一致。反射天線3R之形狀係單純化為正方形，且構成正方形之鄰接之2邊係與X軸方向及Y軸方向一致地延伸。
受信天線2之長度方向(y軸方向)係與供接收之THz波之偏光方向一致，且其長度係對應於所感應之頻率。因此，藉由改變受信天線2(指向性天線1)之長度方向與長度，能夠檢測具有各種偏光或頻率之THz波。
圖18(A)顯示單位感測器A1、圖18(B)顯示單位感測器B1、圖18(C)顯示單位感測器A2、圖18(D)顯示單位感測器B2。又，xy座標系係將XY座標系旋轉45°者。
單位感測器A1包含受信天線2(一對偶極天線2a與電阻體2b)，且受信天線2之長度方向與y軸方向一致。單位感測器B1包含受信天線2(一對偶極天線2a與電阻體2b)，且受信天線2之長度方向與x軸方向一致。換言之，單位感測器A1之受信天線2之長度方向與單位感測器B1之受信天線2之長度方向正交，且長度方向之長度相同。因此，每個單位感測器A1及單位感測器B1能夠接收彼此相同之頻率且具有正交之偏光方位的THz波。
又，單位感測器A2包含受信天線2(一對偶極天線2a與電阻體2b)，且受信天線2之長度方向與y軸方向一致。單位感測器B2包含受信天線2(一對偶極天線2a與電阻體2b)，且受信天線2之長度方向與x軸方向一致。單位感測器A2之受信天線2之長度方向與單位 感測器B2之受信天線2之長度方向正交，但長度方向之長度相同。
單位感測器A1之受信天線2之長度方向與單位感測器A2之受信天線2之長度方向雖為一致，但長度方向之長度不同。因此，每個單位感測器A1及單位感測器A2能夠接收彼此不同之頻率且具有相同之偏光方位的THz波。
單位感測器A1之受信天線2之長度方向與單位感測器B2之受信天線2之長度方向正交，長度方向之長度亦不同。因此，各個單位感測器A1及單位感測器B2能夠接收彼此不同之頻率且具有不同之偏光方位的THz波。
藉由在攝像區域內配置複數個上述之單位感測器，能夠檢測出對應於單位感測器之受信特性之THz波。
圖19係顯示構成受信天線之偶極天線2a之長度方向的天線長(μm)與其共振頻率(THz)之關係的圖。
若天線長變長，則受信天線之共振頻率(THz)減少。具體而言，若將對於天線長y2(μm)之共振頻率f(THz)之變化做線形近似，則滿足f=-0.115×y2+4.9217。換言之，在天線長y2為18(μm)時，共振頻率f為2.86(THz)，而在天線長y2為24(μm)時，共振頻率f為2.16(THz)。
如上述般，在實施形態之熱測量器型THz檢測器中，藉由變更受信天線之天線長能夠選擇性地接收所期望之THz波。
上述之像素PX具有單位感測器，且位於蓋件之凹部內之密閉空間內。配置有單位感測器之凹部內的區域在平面觀察下係區劃成攝像區域IMG。
圖20係顯示在攝像區域IMG中單位感測器(像素)之配置例(單一頻率檢測型)的圖。
本例係顯示在上述實施形態之熱測量器型THz檢測器中，將單 位感測器A1沿X軸及Y軸配置為矩陣狀之例。因在攝像區域IMG內僅配置有1種單位感測器A1，故該熱測量器型THz檢測器能夠檢測出單一頻率之THz波。
圖21係顯示在攝像區域IMG中單位感測器(像素)之配置例(複數個頻率檢測型)的圖。
本例係顯示在上述實施形態之熱測量器型THz檢測器中，將單位感測器A1與單位感測器A2沿X軸交替地配置、且沿Y軸交替地配置之例。因在攝像區域IMG內配置有對不同之頻率具有感度之2種單位感測器A1及單位感測器A2，故該熱測量器型THz檢測器能夠檢測出2種頻率之THz波。此外，亦可配置對不同之頻率具有感度之3種以上的單位感測器，在該情形下，能夠檢測出3種以上之頻率的THz波。
圖22係顯示在攝像區域IMG中單位感測器(像素)之配置例(複數種偏光檢測型)的圖。
本例係顯示在上述實施形態之熱測量器型THz檢測器中，將單位感測器A1與單位感測器B1沿X軸交替地配置、且沿Y軸交替地配置之例。因在攝像區域IMG內配置有對具有不同之方位之偏光具有感度之2種單位感測器A1及單位感測器B1，故該熱測量器型THz檢測器能夠檢測出2種偏光之THz波。此外，亦可配置對不同之偏光具有感度之3種以上的單位感測器，在該情形下，能夠檢測出3種以上之偏光的THz波。
圖23係顯示在攝像區域IMG中單位感測器(像素)之配置例(頻率、偏光皆不同時之檢測型)的圖。
本例係顯示在上述實施形態之熱測量器型THz檢測器中，將單位感測器A1與單位感測器B2沿X軸交替地配置、且沿Y軸交替地配置之例。因在攝像區域IMG內配置有對頻率、偏光皆不同之THz 波具有感度之2種單位感測器A1及單位感測器B2，故該熱測量器型THz檢測器能夠檢測2種類型之THz波。此外，亦可配置對頻率與偏光方位皆不同之THz波具有感度之3種以上的單位感測器，在該情形下，能夠檢測出3種以上類型之THz波。
圖24係顯示在攝像區域IMG中之單位感測器(像素)之配置例(複數個頻率、複數種偏光檢測型)的圖。
本例係顯示在上述實施形態之熱測量器型THz檢測器中，將單位感測器A1與單位感測器A2沿X軸交替地配置、將單位感測器B1與單位感測器B2沿X軸交替地配置、將單位感測器A1與單位感測器B2沿Y軸交替地配置、且將單位感測器A2與單位感測器B1沿Y軸交替地配置之例。
因在攝像區域IMG內配置有對4種THz波具有感度之單位感測器A1、A2、B1、B2，故該熱測量器型THz檢測器能夠檢測出4種類型之THz波。換言之，自單位感測器A1、A2、B1、B2中所選擇之任意之2種，作為能夠檢測出THz之種類，滿足(1)頻率不同而偏光方位相同(A1與A2、或B1與B2之關係)、(2)頻率相同而偏光方位不同(A1與B1、或A2與B2之關係)、(3)頻率不同且偏光方位亦不同(A1與B2、或A2B1之關係)之任一者之關係，整體而言，能夠分離並檢測出包含複數個頻率與複數個偏光方位之4種THz波。此外，亦可配置複數個對包含3種以上之頻率與3種以上之偏光方位之THz波之各自之成分具有感度之單位感測器。
圖25係在攝像區域IMG內具有複數個像素PX(單位感測器)之情形之讀出電路5b的電路圖。又，電路上之連接意味著電性連接。
在各像素PX之受信天線之電阻體處所產生之熱被輸入於具有電阻層之熱測量器4。各熱測量器4經由分別與其連接之開關SW1而連接於放大器AMP1之反轉輸入端子。各像素PX之熱測量器4經由 開關SW1及開關SW2與電阻器Z1連接，且電阻器Z1連接於電源電位Vcc。在沿1個行方向排列之像素PX中，在開關SW2閉合(ON)時、若將所期望之列之開關SW1閉合(ON)，則來自位於該位址之像素PX之熱測量器4的輸出電流被輸入至放大器AMP1，且輸出信號OUT自放大器AMP1之輸出端子被輸出。
在放大器AMP1之反轉輸入端子與輸出端子之間，並聯地連接有電容器C1與開關SW3，且非反轉輸入端子連接於基準電位Vref。反轉輸入端子連接於各像素PX之開關SW1與開關SW2之間的連接點處，該連接點經由開關SW2及電阻器Z1與電源電位Vcc連接。若閉合開關SW3，則成為重設狀態，電容器C1被放電。在斷開開關SW3後，若閉合位於目的位置之開關SW1與連接於該開關SW1之開關SW2，則電流自電源電位Vcc經由熱測量器4流入接地電位GND，對應於該電阻值之值被輸入至放大器AMP1之非反轉輸入端子，且電荷在電容器C1內蓄積，自輸出端子可獲取輸出信號OUT。
在閉合第n行之開關SW2後，若將屬該行之第m列、第m+1列、第m+2列…之開關SW1依次閉合，則屬第n行之像素PX之信號被依次讀出(其中m、n為自然數)。在閉合第n+1行之開關SW2後，若將屬該行之第m列、第m+1列、第m+2列…之開關SW1依次閉合，則屬第n+1行之像素PX之信號被依次讀出。藉由如此般重複讀出，能夠將攝像區域整體之像素PX之資料經由放大器AMP1朝外部輸出。
像素PX之資料能夠經由1個放大器AMP1串列讀出，例如若就每一行配置放大器，則像素PX之資料也能夠就每個像素行同時並行讀出。
圖26係顯示單位感測器之電子顯微鏡相片(Scanning Electron Microscope(SEM)像)的圖。又，在該圖中未顯示指向性天線。單位感測器之形狀係整體之形狀為正方形，且一邊之長度為30μm左右。單 位感測器可利用光微影技術形成。
圖27係顯示配置為陣列狀之單位感測器之電子顯微鏡相片(SEM像)的圖。在1個像素內配置有1個單位感測器，複數個像素係排列為矩陣狀。該等單位感測器係形成於構成支持基板之半導體基板上者在本例中，在平面觀察下信號傳遞用之配線係形成為格子狀，在配線所包圍之區域內形成構成像素之1個單位感測器。
圖28係包含複數個單位感測器之單位像素的平面圖。
在上述之例中，係在1個像素內形成有1個單位感測器，但亦可在1個像素內具有複數個單位感測器。該等單位感測器所感應並接收之THz波之頻率及/或偏光方位不同。作為一例，在該圖中係顯示THz波之偏光方位相同、但頻率不同之單位感測器A1，A2’。
單位感測器A1及單位感測器A2’係具有與圖6或圖11所示之像素PX相同之基本結構者，其具備圖6或圖11所示之指向性天線1(在圖28中未圖示)、受信天線2、反射天線3R，各天線所滿足之條件與上述之條件相同，即指向性天線1與受信天線2之長度方向為一致。反射天線3R之形狀單純化顯示為正方形，且構成正方形之鄰接之2邊係與X軸方向及Y軸方向一致地延伸。
受信天線2具備包含一對直線狀天線之偶極天線2a、及配置在構成偶極天線2a之直線狀天線之間隙間的電阻體2b。電阻體2b電性連接一對直線狀天線並藉由流經該等天線之電流而發熱。
又，單位感測器A1及單位感測器A2’之受信天線2的長度方向皆與y軸方向一致，但y軸方向之尺寸不同。因此，在接收不同頻率之THz波時，各個單位感測器A1，A2’之受信天線與所接收之THz波共振，從而使電流流入天線。亦可使該等受信天線2之x軸方向之尺寸不同。
該圖所顯示之單位像素也可在攝像區域內單獨地配置，亦可配 置為矩陣狀。在任一者之情形下，攝像區域皆被設為在支持基板與蓋件之間的密閉空間。
圖29係圖28所示之單位像素之電路圖的一例。
在1個像素PX內配置有單位感測器A1與單位感測器A2’，將各自之熱測量器4(電阻層4c：參照圖11)之電阻器設為R1及R2。電阻器R1係連接於電源電位Vcc與輸出線OUTPUT之間，電阻R2則連接於電阻器R1與接地電位GND之間。因此，電阻器R1與電阻R2之間之節點之電位經由開關SW4輸入至輸出線OUTPUT。該節點之電位，若將各個電阻器R1、R2之電阻值以與該等電阻器相同之符號表示，則節點之電位=Vcc×R2/(R1+R2)=Vcc×1/(R1/R2+1)，其根據單位感測器A1、A2’所檢測出之THz波之強度之比例而變化。
又，輸出線OUTPUT之電位，若差分(R1-R2)大，則上述節點之電位亦大幅度變化。例如，若以第1頻率成分之強度為I1、以第2頻率成分之強度為I2時，對應於強度I1與強度I2之比率或差分之電壓會被施加於輸出線OUTPUT。
又，亦可採用下述配置：將2個受信特性不同之受信天線配置在同一像素內，利用差動放大器(未圖示)等檢測出各自之輸出電壓之差分，或藉由輸入至控制裝置(參照圖12)之記憶體而獲取差分，從而獲取該等成分之差分圖像。在求取與頻率感度不同之天線相對應之熱測量器之輸出的差分時，可獲得與各頻率之圖像之差分相對應之圖像，而在求取與偏光方位之感度不同之天線相對應之熱測量器之輸出的差分時，可獲得與各偏光方位之圖像之差分相對應之圖像。
圖30係上述之讀出電路5b之電路圖之一例。
讀出電路如圖29所示般，可為在1個像素內包含2個以上之單位感測器之情形，亦可採用將任意之2個以上之單位感測器並聯地連接，將該等之連接點連接於輸出線OUTPUT LINE之構成。若2個電 阻器R1與電阻R2之值根據入射至受信天線之THz波而變化，則對應於入射強度之比例的電壓會藉由閉合開關SW4(ON)自各像素(包圍電阻器R1、R2之虛線區域)依次輸入至放大器AMP1。
各像素之熱測量器4之輸出(電阻器R1與電阻器R2之分壓輸出)經由開關SW4被輸入至放大器AMP1，且輸出信號OUT自放大器AMP1之輸出端子被輸出。在放大器AMP1之反轉輸入端子與輸出端子之間，並聯地連接有電容器C1與開關SW3，且非反轉輸入端子連接於基準電位Vref。
反轉輸入端子係連接於開關SW4，開關SW4連接於電阻器R1與電阻R2之連接點。若閉合開關SW3則成為重設狀態，電容器C1被放電。在斷開開關SW3後，若閉合開關SW4，則電流自電源電位Vcc經由熱測量器之電阻器R1流入接地電位GND，對應於電阻器R1與電阻R2之電阻值之值被輸入至放大器AMP1之非反轉輸入端子，且電荷在電容器C1內蓄積，自輸出端子可獲取輸出信號OUT。輸出信號可利用電壓計V來計測。
又，將配置於不同像素之受信特性不同之天線之熱測量器的電阻器分別設為R1、R2時亦然，能夠進行與上述相同之動作。又，將配置於不同像素之受信特性不同之天線之電阻器R1、R2的輸出獨立地輸入至未圖示之差動放大器時，可獲取該等輸出之差分。另外，在將該等輸出獨立地儲存於控制裝置(參照圖12)之記憶體而求取差分時，可獲得受信特性(頻率及/或偏光方位)不同之差分圖像。所獲得之圖像可輸出至顯示裝置(參照圖12)。

Claims (6)

  1. 一種熱測量器型THz檢測器，其特徵在於具備：接收並放射THz波之指向性天線；與前述指向性天線對向配置之受信天線；檢測由流經前述受信天線之電流引起之發熱的熱測量器；具有凹部之蓋件；及被前述蓋件封蓋，且與前述蓋件共同區劃出密閉空間的支持基板；且前述指向性天線在平面觀察下與前述受信天線重疊，前述指向性天線之長度方向長較前述受信天線之長度方向長為短，前述指向性天線固定於前述凹部之底面，前述指向性天線、前述受信天線、及前述熱測量器配置於前述密閉空間內。
  2. 如請求項1之熱測量器型THz檢測器，其中將前述THz波之波長設為λ，則前述指向性天線與前述受信天線之距離為λ/4以下。
  3. 如請求項1或2之熱測量器型THz檢測器，其中進一步具備反射天線，其配置於與前述指向性天線共同隔著前述受信天線之位置。
  4. 如請求項1之熱測量器型THz檢測器，其中前述蓋件具備具有前述凹部之矽基板，且前述矽基板之前述凹部之深度d1為10μm以上400μm以下，前述矽基板之周緣部之厚度d2為200μm以上2mm以下，前述密閉空間內設定為較大氣壓低之壓力。
  5. 如請求項4之熱測量器型THz檢測器，其中具備設置於與前述矽基板之前述凹部相反側之面的抗反射膜、及設置於前述矽基板之前述凹部之內面上之絕緣膜，且前述抗反射膜之材料係SiO2或聚對二甲苯，前述絕緣膜之材料係SiO2或聚對二甲苯，前述矽基板之比電阻設定為1kΩcm以上。
  6. 一種熱測量器型THz檢測器，其特徵在於具備：接收並放射THz波之指向性天線；與前述指向性天線對向配置之受信天線；及檢測由流經前述受信天線之電流引起之發熱的熱測量器；且前述指向性天線在平面觀察下與前述受信天線重疊，前述指向性天線之長度方向長較前述受信天線之長度方向長為短，其中進一步具備反射天線，其配置於與前述指向性天線共同隔著前述受信天線之位置。
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