JP2018072020A - Evaluation device and method for evaluation - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an evaluation device and a method for evaluation which can precisely evaluate the characteristics of a body in the shape of a film.SOLUTION: The evaluation device has a waveguide member 4, and the waveguide member has a pair of reflection surfaces 50 and 60 reflecting electromagnetic waves. The pair of reflection surfaces 50 and 60 form a waveguide 40 by being opposed to each other in a specific direction. The waveguide 40 has a film body arrangement part 42 in which a body M in the shape of a film is arranged not to have a thickness direction perpendicular to a predetermined direction.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、膜状体の特性を評価する評価装置及び評価方法に関する。   The present invention relates to an evaluation apparatus and an evaluation method for evaluating characteristics of a film-like body.

試料の特性を評価する評価装置が普及している。このような評価装置として、試料に照射しても損傷が少ないという理由から、電磁波を用いるものが知られている。   Evaluation apparatuses for evaluating the characteristics of samples have become widespread. As such an evaluation apparatus, an apparatus using electromagnetic waves is known because damage is small even if the sample is irradiated.

特許文献１には、テラヘルツ時間領域分光法（ＴＨｚ−ＴＤＳ法）と称される方式の評価装置が記載されている。当該評価装置は、周波数が０．１ＴＨｚ〜１０ＴＨｚ、波長が３００μｍ〜３ｍｍの電磁波であるテラヘルツ波を用いている。テラヘルツ波は、光と電波の境界領域に属していることから、光が有する直進性と、電波が有する透過性と、の双方を兼ね備えている。   Patent Document 1 describes an evaluation apparatus of a type called terahertz time domain spectroscopy (THz-TDS method). The evaluation apparatus uses a terahertz wave that is an electromagnetic wave having a frequency of 0.1 THz to 10 THz and a wavelength of 300 μm to 3 mm. Since the terahertz wave belongs to the boundary region between light and radio waves, the terahertz wave has both the straightness of light and the transparency of radio waves.

特許文献１記載の評価装置は、電磁波を発信する発信部と、当該電磁波を受信する受信部と、を備えている。発信部と受信部との間には、測定対象である試料が配置される。発信部が発信した電磁波が試料に照射されると、その一部が試料によって吸収され、他部が試料を透過する。評価装置は、受信部が当該電磁波の他部を受信することによって取得する電流波形と、試料を配置しない場合に受信部が電磁波を受信することによって取得する電流波形と、の差異に基づいて、当該試料の特性を評価する。   The evaluation apparatus described in Patent Literature 1 includes a transmission unit that transmits electromagnetic waves and a reception unit that receives the electromagnetic waves. A sample to be measured is arranged between the transmitter and the receiver. When the sample is irradiated with electromagnetic waves transmitted from the transmitter, a part of the sample is absorbed by the sample and the other part passes through the sample. The evaluation device is based on the difference between the current waveform acquired by the receiving unit receiving the other part of the electromagnetic wave and the current waveform acquired by receiving the electromagnetic wave when the sample is not disposed, The characteristics of the sample are evaluated.

特開２００２−２７７３９４号公報JP 2002-277394 A

ところで、試料による電磁波の吸収の程度は、電磁波が当該試料中を透過する距離や、当該試料の吸収係数に依存する。電磁波が試料中を透過する距離が小さいと、試料に吸収される電磁波が少なくなる。この場合、前述した２つの電流波形の差異が小さくなる。   By the way, the degree of electromagnetic wave absorption by the sample depends on the distance that the electromagnetic wave passes through the sample and the absorption coefficient of the sample. When the distance through which the electromagnetic wave passes through the sample is small, the electromagnetic wave absorbed by the sample is reduced. In this case, the difference between the two current waveforms described above is reduced.

したがって、膜状体のように厚みが小さい試料では、電磁波の透過距離が小さいため、前述した２つの電流波形の差異も小さくなる。このため、特許文献１記載の装置では、膜状体の特性を精度よく評価できないという課題があった。   Therefore, in a sample having a small thickness such as a film-like body, the transmission distance of electromagnetic waves is small, so that the difference between the two current waveforms described above is also small. For this reason, the apparatus described in Patent Document 1 has a problem that the characteristics of the film-like body cannot be accurately evaluated.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、膜状体の特性を高い精度で評価することが可能な評価装置及び評価方法を提供することにある。   This invention is made | formed in view of such a subject, The objective is to provide the evaluation apparatus and the evaluation method which can evaluate the characteristic of a film-like body with high precision.

本発明の一形態は、膜状体の特性を評価する評価装置であって、電磁波を発信する発信部と、発信部が発信した電磁波を受信する受信部と、発信部と受信部との間に配置され、発信部が発信した電磁波を受信部側に導く導波路を内部に有する導波部材と、受信部によって受信された電磁波に基づいて所定の演算を行うことにより、膜状体の特性を導出する演算部と、を備える。導波部材は、電磁波を反射させる一対の反射面を有する。一対の反射面は、所定方向において隙間を隔てて互いに対向することにより導波路を形成する。導波路は、その一部に、厚さ方向が所定方向と直交しないように膜状体を配置する膜状体配置部を有している。   One embodiment of the present invention is an evaluation apparatus for evaluating the characteristics of a film-like body, and includes a transmitter that transmits electromagnetic waves, a receiver that receives electromagnetic waves transmitted by the transmitter, and a transmitter and a receiver. And a waveguide member having a waveguide for guiding the electromagnetic wave transmitted from the transmitting part to the receiving part side, and performing a predetermined calculation based on the electromagnetic wave received by the receiving part. And an arithmetic unit for deriving. The waveguide member has a pair of reflecting surfaces that reflect electromagnetic waves. The pair of reflecting surfaces form a waveguide by facing each other with a gap in a predetermined direction. The waveguide has, in part, a film-like body placement portion that places the film-like body so that the thickness direction does not intersect the predetermined direction.

上記構成によれば、発信部が発した電磁波は、一対の反射面の間で反射しながら受信部に導かれる。膜状体は、その厚さ方向が、所定方向と直交しないように配置されている。このため、電磁波は、膜状体をその厚さ方向に複数回透過する。この結果、膜状体における電磁波の透過距離を大きくし、膜状体の特性を精度よく評価することが可能になる。   According to the above configuration, the electromagnetic wave emitted from the transmission unit is guided to the reception unit while being reflected between the pair of reflection surfaces. The film-like body is arranged so that its thickness direction is not orthogonal to the predetermined direction. For this reason, electromagnetic waves permeate | transmit a film-like body in the thickness direction in multiple times. As a result, it is possible to increase the transmission distance of the electromagnetic wave in the film-like body and accurately evaluate the characteristics of the film-like body.

また、本発明の他の形態は、膜状体の特性の評価方法であって、電磁波を発信する発信部と、発信部が発信した電磁波を受信する受信部と、を配置する第１行程と、発信部と受信部との間に、膜状体を配置する第２行程と、発信部が発信した電磁波を反射させることにより、膜状体に、その厚さ方向に電磁波を複数回透過させる第３行程と、受信部によって受信された電磁波に基づいて所定の演算を行うことにより、膜状体の特性を導出する第４行程と、を含む。   Another embodiment of the present invention is a method for evaluating the characteristics of a film-like body, and includes a first step of disposing a transmitter that transmits an electromagnetic wave and a receiver that receives the electromagnetic wave transmitted by the transmitter. The second step of arranging the film-like body between the transmitter and the receiver, and the electromagnetic wave transmitted by the transmitter is reflected, so that the film-like body transmits the electromagnetic wave multiple times in the thickness direction. A third process and a fourth process for deriving the characteristics of the film-like body by performing a predetermined calculation based on the electromagnetic wave received by the receiving unit.

上記方法によれば、発信部が発した電磁波は、膜状体をその厚さ方向に複数回透過する。この結果、膜状体における電磁波の透過距離を大きくし、膜状体の特性を精度よく評価することが可能になる。   According to the above method, the electromagnetic wave emitted from the transmitter transmits the film-like body a plurality of times in the thickness direction. As a result, it is possible to increase the transmission distance of the electromagnetic wave in the film-like body and accurately evaluate the characteristics of the film-like body.

本発明によれば、膜状体の特性を高い精度で評価することが可能な評価装置及び評価方法を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the evaluation apparatus and evaluation method which can evaluate the characteristic of a membranous body with high precision can be provided.

実施形態に係る評価装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the evaluation apparatus which concerns on embodiment. 図１の演算部が取得する電流波形を示すグラフである。It is a graph which shows the current waveform which the calculating part of FIG. 1 acquires. 図１の導波部材を示す正面図である。It is a front view which shows the waveguide member of FIG. 図１の導波部材を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the waveguide member of FIG. 図１の導波部材を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the waveguide member of FIG. 図１の導波部材を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the waveguide member of FIG. 図１の導波部材を示す拡大図である。It is an enlarged view which shows the waveguide member of FIG.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In order to facilitate the understanding of the description, the same constituent elements in the drawings will be denoted by the same reference numerals as much as possible, and redundant description will be omitted.

まず、図１及び図２を参照しながら、実施形態に係る評価装置１の概要を説明する。評価装置１は、テラヘルツ時間領域分光法を用いて、膜状体Ｍの光学的特性（例えば、吸収率や、屈折率、透過率等。）を評価する装置である。膜状体Ｍは、厚さ寸法が他の寸法と比べて小さい物体である。評価対象にできる膜状体Ｍとして、例えば、綿織物や、キュプラ織物、樹脂フィルム等が挙げられる。図１に示されるように、評価装置１は、発信部２と、受信部３と、導波部材４と、演算部７と、を備えている。   First, the outline | summary of the evaluation apparatus 1 which concerns on embodiment is demonstrated, referring FIG.1 and FIG.2. The evaluation apparatus 1 is an apparatus that evaluates optical characteristics (for example, an absorptivity, a refractive index, and a transmittance) of the film-like body M using terahertz time domain spectroscopy. The film-like body M is an object whose thickness dimension is smaller than other dimensions. Examples of the film-like body M that can be evaluated include a cotton fabric, a cupra fabric, and a resin film. As shown in FIG. 1, the evaluation device 1 includes a transmission unit 2, a reception unit 3, a waveguide member 4, and a calculation unit 7.

発信部２は、外部の空間に電磁波を発信する機器である。詳細には、発信部２は、周波数が０．１ＴＨｚ〜１０ＴＨｚ、波長が３００μｍ〜３ｍｍの電磁波であるテラヘルツ波を発生させる。発信部２は、フェムト秒レーザ、光伝導アンテナや、テラヘルツ発信共鳴トンネルダイオード（ＲＴＤ）、テラヘルツ量子カスケードレーザ等、テラヘルツ波を発信可能な機構を有している。図１はこれらを簡略し、発信部２を１つのユニットとして図示している。発信部２は、不図示の制御装置から受信する制御信号に基づいて電磁波を発信する。   The transmitter 2 is a device that transmits electromagnetic waves to an external space. Specifically, the transmitter 2 generates a terahertz wave that is an electromagnetic wave having a frequency of 0.1 THz to 10 THz and a wavelength of 300 μm to 3 mm. The transmitter 2 has a mechanism capable of transmitting a terahertz wave, such as a femtosecond laser, a photoconductive antenna, a terahertz transmission resonance tunnel diode (RTD), or a terahertz quantum cascade laser. In FIG. 1, these are simplified and the transmitter 2 is illustrated as one unit. The transmitter 2 transmits an electromagnetic wave based on a control signal received from a control device (not shown).

受信部３は、発信部２が発信した電磁波を受信する機器である。受信部３は、発信部２と間隔を空けて配置されている。受信部３は、光伝導素子等の複数の部材を有している。図２はこれらを簡略し、受信部３を１つのユニットとして図示している。受信部３は、発信部２が発信した電磁波を受信し、当該電磁波の電場強度を電流として検出することができる。   The receiving unit 3 is a device that receives the electromagnetic waves transmitted by the transmitting unit 2. The receiving unit 3 is arranged at a distance from the transmitting unit 2. The receiving unit 3 has a plurality of members such as photoconductive elements. In FIG. 2, these are simplified and the receiving unit 3 is illustrated as one unit. The receiving unit 3 can receive the electromagnetic wave transmitted by the transmitting unit 2 and detect the electric field strength of the electromagnetic wave as a current.

導波部材４は、発信部２と受信部３との間に配置される部材である。導波部材４は、その内部に導波路４０を有している。導波路４０は、その端部が開放されている。詳細には、導波部材４は、隙間を隔てて対向する導波板５，６を有しており、当該隙間が導波路４０に相当する。膜状体Ｍは、この導波路４０の一部に配置されている。後述するように、発信部２が発信した電磁波はこの導波路４０を通過することによって受信部３に導かれる。   The waveguide member 4 is a member disposed between the transmission unit 2 and the reception unit 3. The waveguide member 4 has a waveguide 40 therein. The end of the waveguide 40 is open. Specifically, the waveguide member 4 includes waveguide plates 5 and 6 that face each other with a gap therebetween, and the gap corresponds to the waveguide 40. The film-like body M is disposed in a part of the waveguide 40. As will be described later, the electromagnetic wave transmitted by the transmitter 2 is guided to the receiver 3 by passing through the waveguide 40.

尚、理解を容易にするため、図１に示されるように、導波板５，６が対向する方向をＺ方向とし、当該Ｚ方向に直交する方向をＸ方向、Ｙ方向とする直交座標を用いて説明する。図３以降においても、当該直交座標と対応する座標が示される。   In order to facilitate understanding, as shown in FIG. 1, the orthogonal coordinates in which the direction in which the waveguide plates 5 and 6 face each other are the Z direction, and the direction orthogonal to the Z direction is the X direction and the Y direction are shown. It explains using. Also in FIG. 3 and subsequent figures, coordinates corresponding to the orthogonal coordinates are shown.

演算部７は、膜状体Ｍの特性を導出する機器である。演算部７は、少なくとも受信部３と接続されている。演算部７は、受信部３が検出した電流に基づいて所定の演算を行うことにより、膜状体Ｍの特性を導出する。   The calculation unit 7 is a device that derives the characteristics of the film-like body M. The computing unit 7 is connected to at least the receiving unit 3. The calculation unit 7 derives the characteristics of the film-like body M by performing a predetermined calculation based on the current detected by the reception unit 3.

演算部７は、図２に示される電流波形を受信部３から取得する。図２は、発信部２から電磁波が発信された後に、受信部３が検出した電流の変化を示している。導波路４０に膜状体Ｍが配置されていない場合に受信部３が検出する電流Ｅｒの波形は、実線によって示されている。一方、導波路４０に膜状体Ｍが配置されている場合に受信部３が検出する電流Ｅｍの波形は、破線によって示されている。電流Ｅｒ及び電流Ｅｍの波形は、電磁波が受信部３によって受信されたタイミングにピークを有している。   The calculation unit 7 acquires the current waveform shown in FIG. FIG. 2 shows a change in current detected by the receiving unit 3 after the electromagnetic wave is transmitted from the transmitting unit 2. The waveform of the current Er detected by the receiver 3 when the film M is not disposed in the waveguide 40 is indicated by a solid line. On the other hand, the waveform of the current Em detected by the receiver 3 when the film-like body M is disposed in the waveguide 40 is indicated by a broken line. The waveforms of the current Er and the current Em have a peak at the timing when the electromagnetic wave is received by the receiving unit 3.

導波路４０に膜状体Ｍが配置されていない場合、発信部２が発信した電磁波は、導波路４０において殆ど吸収されることなく受信部３に至る。この場合、電流Ｅｒの波形のピークが明瞭に現れる。このような電流Ｅｒの波形は、膜状体Ｍの評価に先駆けて取得されている。   When the film-like body M is not disposed in the waveguide 40, the electromagnetic wave transmitted by the transmission unit 2 reaches the reception unit 3 with almost no absorption in the waveguide 40. In this case, the peak of the waveform of the current Er appears clearly. Such a waveform of the current Er is acquired prior to the evaluation of the film M.

一方、導波路４０に膜状体Ｍが配置されている場合、発信部２が発信した電磁波の一部は、導波路４０において当該膜状体Ｍによって吸収される。電磁波の他部は、当該膜状体Ｍを透過し、導波路４０を通過して発信部２に至る。つまり、電流Ｅｍの波形は、多重反射も含めた透過後の電磁波のものを示している。このため、電流Ｅｍの波形のピークは、電流Ｅｒの波形のものよりも小さくなる。また、電流Ｅｍの波形のピークは、電流Ｅｒのピークが現れるタイミングからやや遅れて現れる。   On the other hand, when the film-like body M is disposed in the waveguide 40, a part of the electromagnetic wave transmitted by the transmitter 2 is absorbed by the film-like body M in the waveguide 40. The other part of the electromagnetic wave passes through the film-like body M, passes through the waveguide 40, and reaches the transmitter 2. That is, the waveform of the current Em indicates that of the electromagnetic wave after transmission including multiple reflection. For this reason, the peak of the waveform of the current Em is smaller than that of the waveform of the current Er. Further, the peak of the waveform of the current Em appears with a slight delay from the timing at which the peak of the current Er appears.

演算部７は、このような電流Ｅｒ，Ｅｍの波形のそれぞれに所定の処理を施す。詳細には、演算部７は、電流Ｅｒ，Ｅｍの波形のそれぞれの複素フーリエ成分を計算し、両者の比を計算する。両者の比は複素振幅透過率に相当し、複素屈折率の関数として表される。したがって、演算部７は、予め実験で得られている複素振幅透過率に基づいて、膜状体Ｍの光学的特性の１つである複素屈折率を導出することができる。   The calculation unit 7 performs predetermined processing on each of the waveforms of such currents Er and Em. In detail, the calculating part 7 calculates each complex Fourier component of the waveform of electric current Er and Em, and calculates ratio of both. The ratio of both corresponds to the complex amplitude transmittance and is expressed as a function of the complex refractive index. Therefore, the calculation unit 7 can derive a complex refractive index, which is one of the optical characteristics of the film-like body M, based on the complex amplitude transmittance obtained in advance through experiments.

このように構成された評価装置１において、膜状体Ｍの特性を高い精度で評価するためには、電流Ｅｒの波形と電流Ｅｍの波形との差異が、有意なものでなければならない。換言すれば、導波路４０における膜状体Ｍの有無に応じて、電流Ｅｒ，Ｅｍの波形の差異が顕著となるように評価装置１を構成する必要がある。   In the evaluation apparatus 1 configured as described above, in order to evaluate the characteristics of the film M with high accuracy, the difference between the waveform of the current Er and the waveform of the current Em must be significant. In other words, it is necessary to configure the evaluation device 1 so that the difference between the waveforms of the currents Er and Em becomes significant depending on the presence or absence of the film-like body M in the waveguide 40.

そこで、評価装置１では、電流Ｅｒ，Ｅｍの波形の差異を顕著なものとすべく、導波部材４の構成に工夫がなされている。次に図３から図７を参照しながら、この導波部材４の構成について説明する。   Therefore, in the evaluation apparatus 1, the configuration of the waveguide member 4 is devised so as to make the difference in the waveforms of the currents Er and Em remarkable. Next, the configuration of the waveguide member 4 will be described with reference to FIGS.

図３及び図４に示されるように、導波板５，６は、Ｘ軸方向を長手方向とし、Ｚ軸方向を厚さ方向とする板形状を呈している。導波板５，６は、アルミニウムによって形成されている。Ｘ軸方向における導波板５，６の寸法Ｌｘは、９０ｍｍ程度である。図３に示されるように、導波板５，６は、その一側面に反射面５０，６０を有している。   As shown in FIGS. 3 and 4, the waveguide plates 5 and 6 have a plate shape in which the X-axis direction is the longitudinal direction and the Z-axis direction is the thickness direction. The waveguide plates 5 and 6 are made of aluminum. The dimension Lx of the waveguide plates 5 and 6 in the X-axis direction is about 90 mm. As shown in FIG. 3, the wave guide plates 5 and 6 have reflecting surfaces 50 and 60 on one side thereof.

反射面５０，６０は、研磨が施されることにより凹凸が少ない滑らかな面となっている。これにより、後述するように反射面５０，６０において電磁波が反射する際の散乱が抑制される。反射面５０，６０は、入口側テーパ部５１，６１、平坦部５２，６２、及び出口側テーパ部５３，６３を有している。   The reflective surfaces 50 and 60 are smooth surfaces with few irregularities by polishing. Thereby, as will be described later, scattering when electromagnetic waves are reflected on the reflecting surfaces 50 and 60 is suppressed. The reflection surfaces 50 and 60 have entrance side taper portions 51 and 61, flat portions 52 and 62, and exit side taper portions 53 and 63.

平坦部５２，６２は、Ｘ軸方向において反射面５０，６０の略中央部に位置する平坦な面である。Ｘ軸方向における平坦部５２，６２の寸法Ｌｘ１は３０ｍｍ程度である。導波板５，６は、この平坦部５２，６２が、Ｚ軸方向に隙間を隔てて互いに平行となるように配置されている。Ｚ軸方向における隙間の寸法ｄは、発信部２が発信する電磁波の波長以下（例えば、２００μｍ）に設定されている。導波路４０のうち、この平坦部５２と平坦部６２との間に形成される部分は、膜状体配置部４２と称される。尚、説明の理解の為、図３から図７では、導波路４０を極端に大きく示している。   The flat portions 52 and 62 are flat surfaces located substantially at the center of the reflecting surfaces 50 and 60 in the X-axis direction. The dimension Lx1 of the flat portions 52 and 62 in the X-axis direction is about 30 mm. The waveguide plates 5 and 6 are arranged so that the flat portions 52 and 62 are parallel to each other with a gap in the Z-axis direction. The dimension d of the gap in the Z-axis direction is set to be equal to or less than the wavelength of the electromagnetic wave transmitted by the transmitter 2 (for example, 200 μm). A portion of the waveguide 40 formed between the flat portion 52 and the flat portion 62 is referred to as a film-like body arrangement portion 42. For the sake of understanding, the waveguide 40 is shown extremely large in FIGS.

膜状体Ｍは、この膜状体配置部４２に、その厚さ方向がＺ方向と直交しないように配置される。詳細には、膜状体Ｍは、その厚さ方向がＺ方向と一致するとともに、平坦部５２，６２に沿って延びるように膜状体配置部４２に配置される。膜状体Ｍは、平坦部５２，６２と接触しないように、Ｙ軸方向の両端部が不図示の治具によって固定されている。   The film-like body M is arranged in the film-like body arrangement portion 42 so that the thickness direction is not orthogonal to the Z direction. Specifically, the film-like body M is arranged in the film-like body arrangement portion 42 so that the thickness direction thereof coincides with the Z direction and extends along the flat portions 52 and 62. The film-like body M is fixed by jigs (not shown) at both ends in the Y-axis direction so as not to contact the flat portions 52 and 62.

入口側テーパ部５１，６１は、平坦部５２，６２よりも発信部２（図３では不図示）側に位置し、平坦部５２，６２に連続する面である。入口側テーパ部５１，６１は、導波路４０に向かって突出するように湾曲している。導波路４０のうち、この入口側テーパ部５１と入口側テーパ部６１との間に形成される部分は入口部４１と称される。入口部４１において、入口側テーパ部５１，６１は、Ｘ軸方向に向かうにつれて漸次近接するように形成されている。換言すれば、入口部４１は、Ｘ軸方向に向かうにつれてその幅が漸次減少するように形成されている。   The inlet side taper portions 51 and 61 are surfaces that are located closer to the transmitting portion 2 (not shown in FIG. 3) than the flat portions 52 and 62 and are continuous with the flat portions 52 and 62. The inlet side taper portions 51 and 61 are curved so as to protrude toward the waveguide 40. A portion of the waveguide 40 formed between the inlet side taper portion 51 and the inlet side taper portion 61 is referred to as an inlet portion 41. In the inlet portion 41, the inlet side taper portions 51 and 61 are formed so as to gradually approach each other in the X-axis direction. In other words, the inlet 41 is formed such that its width gradually decreases as it goes in the X-axis direction.

出口側テーパ部５３，６３は、平坦部５２，６２よりも受信部３（図３では不図示）側に位置し、平坦部５２，６２に連続する面である。出口側テーパ部５３，６３は、導波路４０に向かって突出するように湾曲している。導波路４０のうち、この出口側テーパ部５３と出口側テーパ部６３との間に形成される部分は出口部４３と称される。出口部４３において、出口側テーパ部５３，６３は、Ｘ軸方向に向かうにつれて漸次離反するように形成されている。換言すれば、出口部４３は、Ｘ軸方向に向かうにつれてその幅が漸次増加するように形成されている。   The outlet-side taper portions 53 and 63 are surfaces that are located closer to the receiving portion 3 (not shown in FIG. 3) than the flat portions 52 and 62 and are continuous with the flat portions 52 and 62. The outlet side taper portions 53 and 63 are curved so as to protrude toward the waveguide 40. A portion of the waveguide 40 formed between the outlet side taper portion 53 and the outlet side taper portion 63 is referred to as an outlet portion 43. In the exit part 43, the exit side taper parts 53 and 63 are formed so as to gradually separate toward the X-axis direction. In other words, the outlet 43 is formed such that its width gradually increases as it goes in the X-axis direction.

図５に示されるように、発信部２（図５では不図示）によって発信された電磁波は、まず、導波路４０の−Ｘ方向における端部から入口部４１に進入する。図５は、電磁波の進行方向を、矢印Ａ１によって模式的に示している。矢印Ａ１で示されるように、電磁波は、入口側テーパ部５１，６１において繰り返し反射することにより、Ｚ方向に往復する。   As shown in FIG. 5, the electromagnetic wave transmitted by the transmitter 2 (not shown in FIG. 5) first enters the inlet 41 from the end of the waveguide 40 in the −X direction. FIG. 5 schematically shows the traveling direction of the electromagnetic wave by an arrow A1. As indicated by the arrow A1, the electromagnetic wave reciprocates in the Z direction by being repeatedly reflected at the entrance-side tapered portions 51 and 61.

また、前述したように、入口側テーパ部５１，６１は導波路４０に向かって突出するように湾曲している。このため、入口側テーパ部５１，６１は、Ｘ方向を指向するように電磁波を反射させる。また、入口部４１は、Ｘ軸方向に向かうにつれてその幅が漸次減少しているため、Ｚ方向における電磁波の移動距離は漸次小さくなる。この結果、電磁波は収束しながら膜状体配置部４２に向かって進行する。   Further, as described above, the inlet side taper portions 51 and 61 are curved so as to protrude toward the waveguide 40. For this reason, the entrance side taper parts 51 and 61 reflect electromagnetic waves so as to be directed in the X direction. In addition, since the width of the inlet portion 41 gradually decreases toward the X-axis direction, the moving distance of the electromagnetic wave in the Z direction gradually decreases. As a result, the electromagnetic wave travels toward the film-like body arrangement portion 42 while converging.

入口部４１を通過した電磁波は、次に、図６に示されるように膜状体配置部４２に進入する。前述したように、Ｚ軸方向における膜状体配置部４２の寸法ｄは、電磁波の波長よりも小さい。一般的に、電磁波は、その回折限界のため、寸法が波長よりも小さい隙間を通過することは困難である。   Next, the electromagnetic wave that has passed through the inlet 41 enters the film-like body arrangement portion 42 as shown in FIG. As described above, the dimension d of the film-like body arrangement portion 42 in the Z-axis direction is smaller than the wavelength of the electromagnetic wave. In general, it is difficult for electromagnetic waves to pass through a gap whose size is smaller than the wavelength because of the diffraction limit.

本実施形態に係る評価装置１では、平坦部５２，６２は、金属材料であるアルミニウムによって形成されている。膜状体配置部４２に進入した電磁波が平坦部５２，６２の近傍を進行する際は、当該電磁波の電場の成分のうち、表面に平行な成分は金属中の自由電子に遮蔽され存在せず、表面に垂直な成分のみが存在するという境界条件が満たされる。膜状体配置部４２の寸法ｄを電磁波の回折限界以下とした場合でも、この境界条件は満たされ、電磁波は平坦部５２，６２で反射しながら進行することが可能である。   In the evaluation apparatus 1 according to the present embodiment, the flat portions 52 and 62 are made of aluminum which is a metal material. When the electromagnetic wave that has entered the film-like body arrangement part 42 travels in the vicinity of the flat parts 52 and 62, a component parallel to the surface among the electric field components of the electromagnetic wave is shielded by free electrons in the metal and does not exist. The boundary condition that only the component perpendicular to the surface exists is satisfied. Even when the dimension d of the film-like body arrangement portion 42 is set to be equal to or less than the diffraction limit of electromagnetic waves, this boundary condition is satisfied, and the electromagnetic waves can travel while being reflected by the flat portions 52 and 62.

電磁波は、矢印Ａ２で示されるように、平坦部５２，６２において繰り返し反射し、Ｚ方向に往復しながら膜状体配置部４２を進行する。したがって、電磁波は、膜状体配置部４２に配置されている膜状体Ｍを、その厚さ方向に繰り返し透過する。詳細には、膜状体Ｍに達した電磁波の一部が膜状体Ｍによって吸収され、他部が膜状体Ｍを透過する。   As indicated by an arrow A2, the electromagnetic wave is repeatedly reflected at the flat portions 52 and 62 and travels through the film-like body arranging portion 42 while reciprocating in the Z direction. Therefore, the electromagnetic wave is repeatedly transmitted through the film-like body M arranged in the film-like body arranging portion 42 in the thickness direction. Specifically, a part of the electromagnetic wave that reaches the film-like body M is absorbed by the film-like body M, and the other part passes through the film-like body M.

膜状体配置部４２を通過した電磁波は、次に、図７に示されるように出口部４３に進入する。矢印Ａ３で示されるように、電磁波は、出口側テーパ部５３，６３において繰り返し反射することにより、Ｚ方向に往復する。   The electromagnetic wave that has passed through the film-like body arrangement part 42 then enters the outlet part 43 as shown in FIG. As indicated by the arrow A3, the electromagnetic wave reciprocates in the Z direction by being repeatedly reflected at the outlet side taper portions 53 and 63.

一般に、導波路の終端に頂角が形成されていると、当該頂角において電磁波の回折が生じる。この結果、導波路の終端から電磁波が拡散し、受信部３が受信できる電磁波が減少してしまう。   Generally, when an apex angle is formed at the end of a waveguide, electromagnetic wave diffraction occurs at the apex angle. As a result, the electromagnetic wave diffuses from the end of the waveguide, and the electromagnetic wave that can be received by the receiving unit 3 decreases.

本実施形態に係る評価装置１では、前述したように、出口側テーパ部５３，６３は導波路４０に向かって突出するように湾曲している。これにより、導波路４０の終端における電磁波の拡散が抑制される。このようにして出口部４３を通過した電磁波は、受信部３によって受信される。   In the evaluation apparatus 1 according to the present embodiment, as described above, the outlet-side tapered portions 53 and 63 are curved so as to protrude toward the waveguide 40. Thereby, diffusion of electromagnetic waves at the end of the waveguide 40 is suppressed. The electromagnetic wave that has passed through the outlet 43 in this way is received by the receiver 3.

次に、以上の説明のように構成された評価装置１が奏する作用効果について説明する。   Next, the effect which the evaluation apparatus 1 comprised as mentioned above show | plays is demonstrated.

評価装置１の構成によれば、発信部２が発した電磁波は、一対の反射面５０，６０の間で反射しながら受信部３に導かれる。膜状体Ｍは、その厚さ方向が、反射面５０，６０が対向する方向と直交しないように配置されている。このため、電磁波は、膜状体Ｍをその厚さ方向に複数回透過する。この結果、膜状体Ｍにおける電磁波の透過距離を大きくし、膜状体Ｍの特性を精度よく評価することが可能になる。   According to the configuration of the evaluation device 1, the electromagnetic wave emitted from the transmitter 2 is guided to the receiver 3 while being reflected between the pair of reflecting surfaces 50 and 60. The film-like body M is arranged such that the thickness direction thereof is not orthogonal to the direction in which the reflecting surfaces 50 and 60 are opposed to each other. For this reason, electromagnetic waves permeate | transmit the film-like body M several times in the thickness direction. As a result, the transmission distance of the electromagnetic wave in the film-like body M can be increased, and the characteristics of the film-like body M can be accurately evaluated.

また、一対の反射面５０，６０は、平坦面である。この構成によれば、一対の反射面５０，６０の間で、電磁波の散乱を抑制しながら反射させることができる。この結果、膜状体Ｍの特性をより正確に評価することが可能になる。   The pair of reflection surfaces 50 and 60 are flat surfaces. According to this configuration, reflection can be performed between the pair of reflecting surfaces 50 and 60 while suppressing scattering of electromagnetic waves. As a result, the characteristics of the film-like body M can be more accurately evaluated.

ところで、膜状体配置部４２の寸法ｄが小さいほど、膜状体配置部４２に電磁波を収束させ、評価精度を向上させることが可能になる。しかしながら、反射面５０，６０間の寸法ｄが電磁波の波長を下回ると、回折限界のため、電磁波が膜状体配置部４２を通過できなくなる。   By the way, the smaller the dimension d of the film-like body arrangement part 42 is, the more the electromagnetic wave is converged on the film-like body arrangement part 42 and the evaluation accuracy can be improved. However, if the dimension d between the reflecting surfaces 50 and 60 is less than the wavelength of the electromagnetic wave, the electromagnetic wave cannot pass through the film-like body arrangement portion 42 due to the diffraction limit.

そこで、評価装置１では、反射面５０，６０は、金属材料によって形成されている。この構成によれば、反射面５０，６０間の寸法ｄが電磁波の波長よりも小さい場合であっても、電磁波は、反射面５０，６０における境界条件を満たしながら、膜状体配置部４２を通過することが可能になる。この結果、膜状体配置部４２に電磁波を収束させ、特性の評価精度を向上させることが可能になる。この構成は、発信部２が発信する電磁波が、他の電磁波と比較して波長が長いテラヘルツ波である場合に特に好適である。   Therefore, in the evaluation apparatus 1, the reflecting surfaces 50 and 60 are made of a metal material. According to this configuration, even when the dimension d between the reflecting surfaces 50 and 60 is smaller than the wavelength of the electromagnetic wave, the electromagnetic wave satisfies the boundary condition at the reflecting surfaces 50 and 60 while the film-like body arranging portion 42 is satisfied. It is possible to pass through. As a result, the electromagnetic wave can be converged on the film-like body arranging portion 42, and the characteristic evaluation accuracy can be improved. This configuration is particularly suitable when the electromagnetic wave transmitted by the transmitter 2 is a terahertz wave having a longer wavelength than other electromagnetic waves.

また、反射面５０，６０は、発信部２側から膜状体配置部４２側に向かって導波路４０の幅を漸次減少させる入口側テーパ部５１，６１を有している。この構成によれば、発信部２から発信された電磁波を、入口側テーパ部５１，６１によって収束させながら膜状体配置部４２に導くことが可能になる。この結果、特性の評価精度をさらに高めることが可能になる。   Further, the reflecting surfaces 50 and 60 have entrance-side tapered portions 51 and 61 that gradually reduce the width of the waveguide 40 from the transmitting portion 2 side toward the film-like body arranging portion 42 side. According to this configuration, the electromagnetic wave transmitted from the transmission unit 2 can be guided to the film-like body arrangement unit 42 while being converged by the entrance-side taper units 51 and 61. As a result, it is possible to further improve the evaluation accuracy of characteristics.

また、入口側テーパ部５１，６１は、導波路４０に向かって突出するように湾曲している。この構成によれば、発信部２から発信された電磁波を、より膜状体配置部４２に指向させることができる。この結果、電磁波を高い効率で収束させ、特性の評価精度をさらに高めることが可能になる。   Further, the inlet side taper portions 51 and 61 are curved so as to protrude toward the waveguide 40. According to this configuration, the electromagnetic wave transmitted from the transmission unit 2 can be more directed to the film-like body arrangement unit 42. As a result, it is possible to converge electromagnetic waves with high efficiency and further improve the evaluation accuracy of characteristics.

また、反射面５０，６０は、膜状体配置部４２側から受信部３側に向かって導波路４０の幅を漸次増加させる出口側テーパ部５３，６３を有している。この構成によれば、導波路４０の終端における電磁波の回折を抑制し、膜状体配置部４２を通過した電磁波を更に確実に受信部３に受信させることが可能になる。   Further, the reflecting surfaces 50 and 60 have outlet side taper portions 53 and 63 that gradually increase the width of the waveguide 40 from the film-like body arranging portion 42 side toward the receiving portion 3 side. According to this configuration, the diffraction of the electromagnetic wave at the end of the waveguide 40 is suppressed, and the electromagnetic wave that has passed through the film-like body arranging part 42 can be more reliably received by the receiving part 3.

以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。実施形態が備える各要素並びにその配置、材料、条件、形状及びサイズ等は、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、異なる実施形態で示した構成同士を部分的に置換し又は組み合わせることが可能である。   The embodiments described above are for facilitating the understanding of the present invention, and are not intended to limit the present invention. Each element included in the embodiment and its arrangement, material, condition, shape, size, and the like are not limited to those illustrated, and can be changed as appropriate. In addition, the structures shown in different embodiments can be partially replaced or combined.

上記実施形態では、アルミニウムによって形成された導波板５，６の対向する面を反射面５０，６０としている。しかしながら、本発明はこの形態に限定されない。例えば、導波板を樹脂材料等によって形成するとともに、その対向する面のそれぞれに、金属材料によって形成された別部材を配置したり、金属材料の被膜を形成したりしてもよい。この場合、当該別部材や被膜が反射面として機能する。   In the above embodiment, the opposing surfaces of the waveguide plates 5 and 6 made of aluminum are the reflecting surfaces 50 and 60. However, the present invention is not limited to this form. For example, the waveguide plate may be formed of a resin material or the like, and another member formed of a metal material may be disposed on each of the opposing surfaces, or a metal material film may be formed. In this case, the separate member or film functions as a reflecting surface.

また、上記実施形態では、膜状体Ｍは、その厚さ方向がＺ方向と一致するとともに、平坦部５２，６２に沿って延びるように膜状体配置部４２に配置される。しかしながら、本発明はこの形態に限定されない。膜状体Ｍは、平坦部５２，６２において繰り返し反射する電磁波が透過するような姿勢であれば、例えば平坦部５２，６２に対して傾斜して延びるように膜状体配置部４２に配置されてもよい。   Moreover, in the said embodiment, the film-like body M is arrange | positioned at the film-form body arrangement | positioning part 42 so that the thickness direction may correspond with a Z direction and it may extend along the flat parts 52 and 62. FIG. However, the present invention is not limited to this form. The film-like body M is arranged in the film-like body arrangement portion 42 so as to extend with an inclination with respect to the flat portions 52 and 62, for example, if the electromagnetic wave repeatedly reflected by the flat portions 52 and 62 is transmitted. May be.

１：評価装置
２：発信部
３：受信部
４：導波部材
４０：導波路
４２：膜状体配置部
５０，６０：反射面
５１，６１：入口側テーパ部
５２，６２：平坦部
５３，６３：出口側テーパ部
７：演算部
Ｍ：膜状体 1: Evaluation device 2: Transmission unit 3: Reception unit 4: Waveguide member 40: Waveguide 42: Film-like body arrangement unit 50, 60: Reflecting surface 51, 61: Taper portion 52 on the entrance side, 62: Flat portion 53, 63: outlet side taper part 7: calculation part M: film-like body

Claims (11)

膜状体の特性を評価する評価装置であって、
電磁波を発信する発信部と、
前記発信部が発信した電磁波を受信する受信部と、
前記発信部と前記受信部との間に配置され、前記発信部が発信した電磁波を前記受信部側に導く導波路を内部に有する導波部材と、
前記受信部によって受信された電磁波に基づいて所定の演算を行うことにより、膜状体の特性を導出する演算部と、を備え、
前記導波部材は、電磁波を反射させる一対の反射面を有し、
前記一対の反射面は、所定方向において隙間を隔てて互いに対向することにより前記導波路を形成し、
前記導波路は、その一部に、厚さ方向が前記所定方向と直交しないように膜状体を配置する膜状体配置部を有していることを特徴とする評価装置。 An evaluation device for evaluating the characteristics of a membranous body,
A transmitter for transmitting electromagnetic waves;
A receiver for receiving the electromagnetic wave transmitted by the transmitter;
A waveguide member disposed between the transmitter and the receiver, and having a waveguide inside for guiding the electromagnetic wave transmitted by the transmitter to the receiver;
A calculation unit for deriving characteristics of the film-like body by performing a predetermined calculation based on the electromagnetic wave received by the reception unit;
The waveguide member has a pair of reflecting surfaces that reflect electromagnetic waves,
The pair of reflecting surfaces form the waveguide by facing each other with a gap in a predetermined direction,
The evaluation apparatus according to claim 1, wherein the waveguide has a film-like body arrangement portion that places a film-like body so that a thickness direction thereof is not orthogonal to the predetermined direction. 前記一対の反射面は、平坦面であることを特徴とする請求項１に記載の評価装置。   The evaluation apparatus according to claim 1, wherein the pair of reflection surfaces are flat surfaces. 前記一対の反射面は、金属材料によって形成されていることを特徴とする請求項２に記載の評価装置。   The evaluation apparatus according to claim 2, wherein the pair of reflection surfaces are made of a metal material. 前記反射面は、前記発信部側から前記膜状体配置部側に向かって前記導波路の幅を漸次減少させる入口側テーパ部を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の評価装置。   The said reflective surface has the entrance side taper part which reduces the width | variety of the said waveguide gradually toward the said film-like body arrangement | positioning part side from the said transmission part side, The any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned. The evaluation apparatus according to claim 1. 前記入口側テーパ部は、前記導波路に向かって突出するように湾曲していることを特徴とする請求項４に記載の評価装置。   The evaluation apparatus according to claim 4, wherein the entrance-side taper portion is curved so as to protrude toward the waveguide. 前記反射面は、前記膜状体配置部側から前記受信部側に向かって前記導波路の幅を漸次増加させる出口側テーパ部を有していることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の評価装置。   The said reflective surface has the exit side taper part which increases the width | variety of the said waveguide gradually toward the said receiving part side from the said film-like body arrangement | positioning part side, The any one of Claim 1 to 3 characterized by the above-mentioned. The evaluation apparatus according to claim 1. 膜状体の特性の評価方法であって、
電磁波を発信する発信部と、前記発信部が発信した電磁波を受信する受信部と、を配置する第１行程と、
前記発信部と前記受信部との間に、膜状体を配置する第２行程と、
前記発信部が発信した電磁波を反射させることにより、膜状体に、その厚さ方向に電磁波を複数回透過させる第３行程と、
前記受信部によって受信された電磁波に基づいて所定の演算を行うことにより、膜状体の特性を導出する第４行程と、を含むことを特徴とする評価方法。 A method for evaluating the characteristics of a membranous body,
A first step of disposing a transmitter for transmitting electromagnetic waves and a receiver for receiving electromagnetic waves transmitted by the transmitter;
A second step of arranging a film-like body between the transmitter and the receiver;
A third step of reflecting the electromagnetic wave transmitted by the transmitting unit to the film-like body a plurality of times in the thickness direction;
And a fourth step of deriving a characteristic of the film-like body by performing a predetermined calculation based on the electromagnetic wave received by the receiving unit. 前記第３行程において、平坦面である一対の反射面を用いて、前記発信部が発信した電磁波を反射させることを特徴とする請求項７に記載の評価方法。   The evaluation method according to claim 7, wherein, in the third step, the electromagnetic wave transmitted by the transmitter is reflected using a pair of reflecting surfaces that are flat surfaces. 前記第３行程において、金属材料によって形成された前記一対の反射面を用いて、前記発信部が発信した電磁波を反射させることを特徴とする請求項８に記載の評価方法。   9. The evaluation method according to claim 8, wherein, in the third step, the electromagnetic waves transmitted from the transmitter are reflected using the pair of reflecting surfaces formed of a metal material. 前記第３行程において、前記発信部が発信した電磁波を、前記発信部側から膜状体に向かって幅が漸次減少する導波路を介して、膜状体に導くことを特徴とする請求項７から９のいずれか一項に記載の評価方法。   8. The electromagnetic wave transmitted from the transmitter in the third step is guided to the film-like body through a waveguide whose width gradually decreases from the transmitter side toward the film-like body. The evaluation method as described in any one of 1-9. 前記第３行程において、前記膜状体を透過した電磁波を、前記膜状体側から前記受信部側に向かって幅が漸次増加する導波路を介して、前記受信部に導くことを特徴とする請求項７から９のいずれか一項に記載の評価方法。   In the third step, the electromagnetic wave transmitted through the film-like body is guided to the receiving section through a waveguide whose width gradually increases from the film-like body side toward the receiving section side. Item 10. The evaluation method according to any one of Items 7 to 9.
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