JP4727624B2 - プローブ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、被検体の表層付近の構造や材質により定まる当該被検体の電気的特性を非接触で検知するための技術に関し、特に、被検体に近接場電磁波を照射するためのプローブに関するものである。

従来から、近接場電磁波を照射するためのプローブとして、例えば特許文献１に開示されるプローブが知られている。特許文献１のプローブは、外導体と、内導体とを有し、同軸状の伝送路を構成している。

この種のプローブの一般的な構成を図１２に示す。

プローブ１０１は、円筒状の外導体１０２と、この外導体１０２内に同軸に配置された内導体１０３と、この内導体１０３の基端部に固定された保持プレート１０４とを有し、この保持プレート１０４が外導体１０２の基端部に固定されることにより、内導体１０３が外導体１０２に対し片持ち状に保持されている。この保持状態において、内導体１０３と外導体１０２とが保持プレート１０４を介して電気的に接続されているとともに、内導体１０３の途中部及び先端部が外導体の１０２の内側面１０５と接触しない状態で当該内側面１０５の内側に配置されている。

前記外導体１０２及び内導体１０３に高周波電力が供給されると、プローブ１０１の長さに応じた共振周波数をもって両導体１０２、１０３の間で高周波電磁波の共振現象が生じることになる。ここで、前記内導体１０３の先端部と外導体１０２の内側面１０５との間の隙間は前記高周波電磁波の波長よりも短く設定されているため、電磁波が両導体１０２、１０３の間を通って外側へ伝播することはない。しかしながら、共振状態にある電磁波のうちの一部は当該電磁波の波長に対応する狭い範囲に局在化する近接場電磁波Ｗとして、内導体１０３と外導体１０２との間の隙間から滲み出ることになる。

そして、このようにプローブ１０１から照射された近接場電磁波Ｗを被検体に照射すると、この被検体の電気的特性に応じて前記両導体１０２及び１０３の間の共振現象の状態量（周波数）の変化が生じることになるため、この状態量を検出することにより前記被検体の電気的特性を検出することができる。
特開２００５−１２１４２２号公報

従来のプローブでは、外導体１０２（内側面１０５）との関係で精緻な位置決めが要求される内導体１０３の先端部と、この内導体１０３自体を外導体１０２に固定するための保持フランジ１０４との位置が離れているため、両導体１０２、１０３の加工精度や組み付け状態のばらつきを加味すると、内導体１０３と外導体１０２との組み付け状態で当該外導体１０２の内側面１０５と内導体１０３の先端部とを正確に位置決めするのが難しかった。

そして、このように外導体１０２に対する内導体１０３の先端部の位置決めが不充分になると、外導体１０２と内導体１０３との間から外側へ電磁波が伝播してしまう、又は外導体１０２と内導体１０３との間から滲み出る近接場電磁波の強度が微弱なものとなるおそれがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、内導体と外導体との組み付け状態で外導体と内導体とを正確に位置決めすることができるプローブ及びその製造方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明は、導電性を有する内導体と、導電性を有し前記内導体を収納する外導体とを含み、高周波電力が供給されることに応じて近接場電磁波を照射可能なプローブであって、前記外導体の一部を構成する一対の外側ケースと、これら外側ケースによって板厚方向に挟持される内蔵板とを備え、前記内蔵板は、前記内導体を構成する板状の第１導電部と、この第１導電部が位置する特定の平面上に敷設され前記第１導電部の両側位置で前記外導体の一部を構成する板状の第２導電部及び第３導電部と、非導電性部材からなり、前記第１〜第３導電部を跨ぐように前記特定平面に沿って配置されるとともに当該第１〜第３導電部を板厚方向に挟み込む一対の保持板とを有し、前記各外側ケースは、前記内蔵板の外縁部の全周に沿うように設けられ前記第２及び第３導電部と電気的に接続される挟持面と、この挟持面の内側で前記第１導電部を非接触の状態で覆う被覆面と、前記挟持面に設けられた半割溝とをそれぞれ有し、前記挟持面同士の間で前記内蔵板を挟持した状態において、前記被覆面に覆われる収納室内に前記第１導電部が収納されるとともに、前記各半割溝と第２導電部と第３導電部との間に形成される照射孔内に当該照射孔の内側面と非接触の状態で前記第１導電部の先端部が配置され、かつ、前記第１〜第３導電部がそれぞれの基端部で前記挟持面を介して電気的に接続され、前記各保持板は、前記第１導電部の先端部と第２及び第３導電部の先端部との間の間隔が前記高周波電力の波長よりも小さな微小間隔となるように、前記収納室内で前記第１〜第３導電部の表面に固定されていることを特徴とするプローブを提供する。

本発明によれば、内蔵板の外縁部を一対の外側ケースで挟持する構成を採用することにより、互いに電気的に接続される第２及び第３導電部と外側ケースとが外導体としての役割を担い、これら第２及び第３導電部と外側ケースとの間に収納される第１導電部が内導体を構成することになる。このように、本発明では外導体の一部を板状の第２導電部及び第３導電部として外側ケースとは別の部材として構成しているので、この第２及び第３導電部と第１導電部とを一対の保持板によって挟持することが可能となる。そして、この挟持により、第１導電部の先端部と第２及び第３導電部との先端部との間の間隔が高周波電力の波長よりも小さな微小間隔とすることができるので、従来のように内導体が外導体に対して片持ち状に保持されている構成と比較して、内導体と外導体との間隔を正確に保持することができる。

さらに、本発明では、前記第１導電部と第２及び第３導電部とが前記収納室内で保持されているため、図１２のように内導体１０３の先端部から離れた保持フランジ１０４のみで当該内導体１０３の先端部の位置を保持していた従来の技術と比較して、より第１導電部（内導体）の先端側で当該第１導電部の位置を保持することが可能となる。したがって、本発明によれば、加工精度や組み付け精度の誤差が生じた場合であっても、従来よりも先端側で第１導電部と第２及び第３導電部との間隔を保持している分、当該誤差によって受ける影響を小さくすることができる。

前記プローブにおいて、前記第１〜第３導電部は、単一の板材により構成されていることが好ましい。

このようにすれば、第１〜第３導電部、つまり、内導体と外導体の一部とが単一の板材により構成されているため、これら内導体と外導体とが別々の部材で構成される場合と異なり、両者の組み付け精度を加味することなく単一の板材の中での寸法管理を行えば内導体と外導体の一部との間隔を管理することができる。

前記プローブにおいて、前記第１導電部の断面形状と、この断面と同一平面上にある前記収納室の断面形状とが互いに相似することが好ましい。

このようにすれば、第１導電部と収納室の内側面との間の隙間をその周方向で比較的均一にすることができるので、当該隙間で共振現象を安定して発生させることができる。

前記プローブにおいて、前記第１導電部の断面形状の重心位置と、前記断面と同一平面上にある前記収納室の断面形状における重心位置とが合致していることが好ましい。

このようにすれば、上述のように第１導電部の断面形状（略矩形）と収納室の断面形状とが相似する場合に、両形状の重心位置を合致させることにより、第１導電部と外側ケースとの間の隙間をその周方向でより均一にすることができるので、さらに共振現象を安定して発生させることができる。

前記プローブにおいて、前記各外側ケースは、互いに組み合わせた状態において、前記特定平面に沿った扁平形状とされていることが好ましい。

このようにすれば、各外側ケースが扁平の組み合わせ形状とされているので、各外側ケースの厚み方向に複数のプローブを重ねるように配置すれば、当該複数のプローブをコンパクトな形態として使用することができる。

前記プローブにおいて、前記第１導電部は、前記高周波電力の周波数に対応する表皮深さの２倍以上の厚みを有していることが好ましい。

ここで、「表皮深さ」とは、高周波電流が導電部を流れるために必要な導電部表面からの深さであって、高周波電磁波の周波数に応じて変化するものである。換言すると、所定の高周波電磁波の周波数に応じた表皮深さをもたない導電部にその高周波電流を流すと、この高周波電流の中に前記表皮深さに対応する電流を超える電流が存在することになるため、その分、損失が発生する。そして、前記構成によれば、第１導電部が表皮深さの２倍以上の厚みを有していることにより、当該表皮深さに対応する高周波電流を第１導電部の表裏に流すことができるため、高周波電流の損失を低減することができる。

前記プローブにおいて、前記保持板は、ガラスエポキシ樹脂、フッ素樹脂、ガラス、高純度アルミナの中から選ばれる少なくとも１の材質によって形成されていることが好ましい。

これらの材質は、何れも高周波領域でのエネルギー損失が小さいものであるため、これらの材質の少なくとも１つによって保持部を形成することにより、保持板で生じる誘電損失を低減することができる。なお、フッ素樹脂としては例えば「ポリ４フッ化エチレン：テフロン（登録商標）」、高純度アルミナとしては例えば「サファイア」が挙げられる。

前記プローブにおいて、前記保持板は、第２及び第３導電部の縁部の所定の範囲を開放するように第１〜第３導電部に固定され、この開放された範囲が前記各挟持面により挟持されることにより、前記第２及び第３導電部と各外側ケースとが電気的に接続されることが好ましい。

このようにすれば、保持板から開放された範囲で第２及び第３導電部と外側ケースとを直接電気的に接続することができる。

この場合、前記保持板は、その端面が前記被覆面と摺接可能となるように、当該収納室の形状に合わせて形成されていることが好ましい。

このようにすれば、内蔵板を各外側ケースで挟持した状態において、保持板の端面と被覆面とが当接しているため、外側ケースに対して導電部が位置決めされる。一方、内蔵板を各外側ケースの間に挟持する時には、保持板の端面と被覆面とを摺接させるようにすれば、必然的に内蔵板を外側ケースの正規の位置に取付けることが可能となる。

前記プローブにおいて、前記第１〜第３導電部のうちの少なくとも１つには、一部が環状の伝送路を構成することによりアンテナとして機能するループ部が設けられ、このループ部は、当該第１導電部と第２導電部との間、及び第１導電部と第３導電部との間に高周波電磁波を発生させるように構成されていることが好ましい。

このようにすれば、第１〜第３導電部のうちの少なくとも１つの一部をアンテナとして機能させることができるので、別途アンテナ用の部材を設けることが不要となり、部品コストの低減を図ることができる。

また、本発明は、前記プローブの製造方法であって、前記内蔵板を製造する内蔵板製造工程と、前記内蔵板を一対の外側ケースによって板厚方向に挟持する挟持工程とを有し、前記内蔵板製造工程は、単一の金属板から前記第１〜第３導電部をもつ形状の板を形成する工程を含むことを特徴とするプローブの製造方法を提供する。

本発明によれば、単一の金属板から第１〜第３導電部を形成することにより、これら第１〜第３導電部の厚み寸法を概ね等しくすることができるため、これら第１〜第３導電部を挟持する各外側ケース間でのガタつき等を抑制することができる。

前記製造方法において、前記内蔵板製造工程は、所定の基板上に導電性を有する金属薄膜を形成する薄膜形成工程と、前記金属薄膜のうち前記第１〜第３導電部として残したい部分に被覆層を形成する被覆層形成工程と、前記被覆層が形成されていない部分の前記金属薄膜を溶解させる薄膜溶解工程と、前記金属薄膜上に残る被覆層を除去する被覆層除去工程と、前記金属膜の基板と反対側の表面に保持板を貼着する保持板貼着工程とを含むことが好ましい。

このようにすれば、前記内蔵板を、エッチングやフォトマスクを利用したいわゆる写真製版技術を用いて製造することが可能となる。つまり、本発明では、基板上に形成された金属薄膜にフォトマスク等を用いて所望の位置に被覆層（レジスト）を形成し、エッチングを行って被覆層が形成されていない部分について金属膜を溶解させることにより、所定形状の金属膜を残した基板を得ることができる。したがって、前記金属膜を上述した第１〜第３導電部として用いるとともに前記基板を保持板として利用した内蔵板を得ることができる。

前記製造方法において、前記内蔵板製造工程は、所定の基板上に金属板を取外し可能に装着する装着工程と、前記第１〜第３導電部として必要な形状となるように前記金属板を基板とともに切断する切断工程と、前記基板から金属板を剥離させる剥離工程と、前記金属板を前記各保持板によって挟持する挟持工程とを含むことが好ましい。

この構成によれば、基板と金属板とを一体にして切断する切断工程を採用することにより、ＮＣ加工機等を用いて必要な形状となるように金属板を切断することができるため、従来のように円筒状の外導体及び円柱状の内導体を旋盤等によって直接加工する場合と異なり、加工精度の高い導電部を得ることができる。

本発明によれば、内導体と外導体との組み付け状態で外導体と内導体とを正確に位置決めすることができる。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態に係るプローブの全体構成を示す斜視図である。図２は、図１のプローブを分解して示す斜視図である。図３は、図１のIII−III線断面図である。図４は、図１のIV−IV線断面図である。

図１〜図４を参照して、本実施形態に係るプローブ１は、信号導入部１８に接続された図外の高周波電源から高周波電力が供給されることに応じて、その照射孔２２から近接場電磁波Ｗ（図３参照）を照射するとともに、この近接場電磁波Ｗが受けた影響を信号取出部１９に接続された図外の検出装置に検出させるためのものである。

具体的に、プローブ１は、内蔵板２と、この内蔵板２を板厚方向に挟持する一対の外側ケース３及び外側ケース４とを備えている。

内蔵板２は、導電性を有する導電板５と、この導電板５をその板厚方向に挟む一対の第１誘電体シート６及び第２誘電体シート７（以下、区別を要しないときには誘電体シート６、７と称す：保持板の一例）とを備えている。

導電板５は、銅、アルミニウム、金又は銀等の導電率の良好な材料により形成することができる。具体的に、本実施形態では銅製の導電板５を採用しており、この導電板５の厚み寸法は約１８μｍに設定されている。ここで、厚み寸法を１８μｍとしているのは、使用予定の高周波電力の周波数（５００ＭＨｚ）に対応する表皮深さが３μｍであることから、この表皮深さの２倍以上の厚みに設定して電気損失を小さくするためである。そして、導電板５は、特定の長手方向に延びる第１導電部８と、この第１導電部８の幅方向の両側に設けられた第２導電部９及び第３導電部１０と、これら第１導電部８と第２導電部９、１０の基端部同士を連結する連結部１１とを有する平面視で長方形の輪郭を有するＥ字型の形状とされている。第１導電部８は、前記連結部１１から真っ直ぐ延びるとともにその先端部が先細りの形状とされている。第２導電部９、１０は、それぞれ前記連結部１１から真っ直ぐ延びるとともに、それぞれの先端部が互いに近接する方向へ延びる突起部９ａ及び突起部１０ａとされている。これら突起部９ａ、１０ａの先端部は、前記第１導電部８の先端部に対し微小間隔Ｄ１（図６参照：例えば、２５μｍ）を空けて当該第１導電部８の先端部の両側に配置されている。さらに、各突起部９ａ、１０ａの基端側の面は、前記第１導電部８の先細りの側面に対して徐々に近づくように傾斜した傾斜面とされている。つまり、第２導電部９及び第３導電部１０は、外力が付加されていない状態において、第１導電部８に対しそれぞれ非接触となる形状とされている。

誘電体シート６、７は、ガラスエポキシ、フッ素樹脂（例えば、ポリ４フッ化エチレン）、ガラス、又は高純度アルミナ（例えば、サファイア）等、電気的に絶縁で、かつ、高周波の内部損失の小さな材質により形成されている。第１誘電体シート６は、図３及び図４に示すように、前記導電板５の下面に固定されている。

具体的に、第１誘電体シート６は、図５のハッチングで示す前記第２導電部９、第３導電部１０及び連結部１１の縁部の被挟持範囲Ｅ１を開放した状態で、第１〜第３導電部８〜１０及び連結部１１に跨るように固定されている。この固定状態においては、図５に示すように、第１導電部８の先端部も開放されている。

一方、第２誘電体シート７は、図３に示すように、前記導電板５の上面及び前記第１誘電体シート６の上面に固定されている。つまり、第２誘電体シート７は、導電板５の上面だけでなく、第１導電部８と第２導電部９及び第３導電部１０との間にも入り込んで、前記第１誘電体シート６の上面にも固定されている。このように第２誘電体シート７が入り込んでいるのは、各導電部８〜１０の間を同一材料の部材（第２誘電体シート７）で満たすことにより、当該誘電部８〜１０間で電磁波を一様に生じさせるためである。

なお、第２誘電体シート７を固定する範囲は、前記第１誘電体シート６と同様である。つまり、両誘電体シート６、７の平面形状は略同一なものとなっている。そして、これら誘電体シート６、７が固定されていることにより、第１導電部８と第２導電部９及び第３導電部１０との間の相対移動が規制されることになる。また、これら誘電体シート６、７の端面６ａ及び端面７ａは、後述の外側ケース３、４との関係で位置決めの機能を果たすようになっている。

再び図１〜図４を参照して、各外側ケース３、４は、銅、アルミニウム、金又は銀等の導電率の良好な材料により略矩形の有底容器状にそれぞれ形成されたものであり、図外のボルトによって互いに連結されている。

外側ケース３は、前記内蔵板２の外縁部（略長方形の縁部）の全周に沿うように設けられた内端面１４を有する周壁１５と、この周壁の外側に設けられた外壁１６と、前記内端面１４に設けられた半割溝１７（図６参照）とを備え、前記外壁１６を底部とする有底容器状に形成されている。

前記内端面１４は、相手の外側ケース４の内端面１４と密着する合わせ面１４ａと、この合わせ面１４ａから一段下がって内側に形成された挟持面１４ｂとを備えている（本実施形態では、周壁１５の内側面及び外壁１６の内側面が被覆面の一例を構成している）。前記挟持面１４ｂから合わせ面１４ａまでの深さ寸法は、導電板５の厚み寸法の略１／２とされている。また、挟持面１４ｂの形成範囲は、図５のハッチングで示す被挟持範囲Ｅ１に対応する範囲とされている。

前記周壁１５の内側には、前記被挟持範囲Ｅ１と挟持面１４ｂとが当接した状態で、前記第１導電部８との接触を回避することができ、かつ、前記誘電体シート６、７の端面６ａ、７ａを摺接可能となる平面形状の開口が形成されている。具体的に、前記周壁１５の内側の開口は、図２に示すように先窄まりの鉛筆型の平面形状とされている。

一方、前記外壁１６の内側面の先端部は、図４及び図７に示すように、先端側が徐々に浅くなるように傾斜する傾斜面１６ａとされており、この傾斜面１６ａの先端部は後述する半割溝１７に連結されている。このように半割溝１７に向けて周壁１５内を先窄まりの室としているので、後述する高周波電磁波が照射孔２２に有効に導かれることになる。

半割溝１７は、相手の外側ケース４側へ開くとともに先端側へ延びる溝である。図６に示すように、この半割溝１７の幅寸法Ｄ２（例えば、１００μｍ）は、第１導電部８の先端部の幅寸法に対し前記微小間隔Ｄ１だけ大きく設定されている。なお、本実施形態では、半割溝１７の幅寸法Ｄ２及び深さ寸法Ｄ３のそれぞれを１００μｍとしている。

一方、外側ケース４は、前記周壁１５、外壁１６及び半割溝１７に加えて、信号導入部１８及び信号取出部１９を備えている。これら信号導入部１８及び信号取出部１９は、図５の平面図に示すように、第１導電部８と第２導電部９との間の基端側の位置、及び第１導電部８と第２導電部９との間の基端側の位置にそれぞれ設けられている。なお、本実施形態において、信号導入部１８と信号取出部１９とは同様の構成を有しているため、信号導入部１８の構成を説明して信号取出部１９の説明は省略する。

信号導入部１８は、図８に示すように、前記外側ケース４の外側面に設けられた円筒状の外側導体２０と、この外側導体２０の内側で外側ケース４を貫く内側導体２１とを備え、図外の同軸ケーブルと接続するためのものである。外側導体２０は、外側ケース４の外側面に立設され、当該外側ケース４と電気的に接続されている。内側導体２１は、外側導体２０の軸線に沿って配置された同軸部２１ａと、外側ケース４の内側でＵターンして当該外側ケース４の内側面に電気的に接続されたアンテナ部２１ｂとを備えている。つまり、このアンテナ部２１ｂは、そのＵターン部分がループアンテナとして機能するようになっている。

図３及び図４に示すように、各外側ケース３、４を組み合わせると、これら外側ケース３、４の間には、それぞれの周壁１５と外壁１６との間に収納室Ｓ１が形成されるとともに、図６に詳しく示すように、各半割溝１７と第２導電部９と第３導電部１０との間に照射孔２２が形成される。この状態において、前記第１導電部８は、その基端部が前記挟持面１４ｂに挟持されているとともに、その途中部が各外側ケース３、４に対し非接触の状態で収納室Ｓ１内に収納されている。さらに、第１導電部８の先端部は、図６に示すように、前記照射孔２２（第２導電部９、第３導電部１０）の内側面から微小間隔Ｄ１だけ離間して配置されることになる。そして、前記収納室Ｓ１は、図３に示すように略長方形の断面形状とされているのに対し、第１導電部８の断面形状も略長方形の断面形状とされているため、両断面形状は略相似する関係にある。さらに、これら断面形状におけるそれぞれの重心位置が合致するように、内蔵板２は各外側ケース３、４によって挟持されている。

また、前記外側ケース３、４によって内蔵板２が挟持されると、第２導電部９、第３導電部１０及び連結部１１がその被挟持範囲Ｅ１（図５参照）において外側ケース３、４と電気的に接続されるとともに、第１導電部８は、各外側ケース３、４の収納室Ｓ１内で、当該各外側ケース３、４に対し非接触の状態で保持される。つまり、第２導電部９、第３導電部１０及び外側ケース３、４が外導体としての役割を担い、第１導電部８が内導体としての役割を担って、同軸の伝送路が構成されることになる。

この状態で、前記信号導入部１８に図外の高周波電源に接続された同軸ケーブルを接続すると、前記アンテナ部２１ｂから第１導電部８の先端部までの距離Ｄ４に応じた周波数をもって前記収納室Ｓ１内で共振現象が生じることになる。本実施形態では、前記微小間隔Ｄ１（図６参照）が２５μｍに設定されているので、これよりも長い波長を有する高周波電力が供給された場合には、収納室Ｓ１内で共振状態にある高周波電磁波が微小間隔Ｄ１を通じて外側ケース３、４の外側へ伝播することはないが、当該高周波電磁波は、近接場電磁波Ｗとして微小間隔Ｄ１から滲み出ることになる。そして、この近接場電磁波Ｗを被検体に照射すると、当該被検体の電気的特性に応じて前記収納室Ｓ１内の共振周波数が変動することになり、この変動を、信号取出部１９に接続された図外の検出装置によって検出することができる。

以上説明したように、前記実施形態によれば、内蔵板２の被挟持範囲Ｅ１を一対の外側ケース３、４で挟持する構成を採用することにより、互いに電気的に接続される第２及び第３導電部９、１０と外側ケース３、４とが外導体としての役割を担い、これら第２及び第３導電部９、１０と各外側ケース３、４との間に収納される第１導電部８が内導体を構成することになる。このように、前記実施形態では外導体の一部を板状の第２導電部及び第３導電部として外側ケース３、４とは別の部材として構成しているので、この第２及び第３導電部９、１０と第１導電部とを一対の誘電体シート７、８によって挟持することが可能となる。そして、この挟持により、第１導電部の先端部と第２及び第３導電部との先端部との間の間隔が高周波電力の波長よりも小さな微小間隔Ｄ１とすることができるので、従来のように内導体が外導体に対して片持ち状に保持されている構成と比較して内導体と外導体との間隔を正確に位置決めすることができる。

さらに、前記実施形態では、第１導電部８と第２及び第３導電部９、１０とが収納室Ｓ１内で保持されているため、内導体１０３の先端部から離れた保持フランジ１０４のみで当該内導体１０３の先端部の位置を保持していた従来の技術（図１２参照）と比較して、より第１導電部（内導体）８の先端側で当該第１導電部８の位置を保持することが可能となる。したがって、前記実施形態によれば、加工精度や組付精度の誤差が生じた場合であっても、従来よりも先端側で第１導電部８と第２及び第３導電部との間隔を保持している分、当該誤差によって受ける影響を小さくすることができる。

また、前記実施形態では、第１〜第３導電部８〜１０、つまり、内導体と外導体の一部とが単一の板材により構成されているため、これら内導体と外導体とが別々の部材で構成される場合と異なり、両者の組み付け精度を加味することなく単一の板材の中での寸法管理を行えば内導体と外導体の一部との間隔を管理することができる。

前記実施形態のように、第１導電部８の断面形状（長方形）と、収納室Ｓ１の断面形状（長方形）とが互いに略相似する構成によれば、第１導電部８と収納室Ｓ１の内側面との間の隙間をその周方向で比較的均一にすることができるので、当該隙間で共振現象を安定して発生させることができる。

前記実施形態のように、第１導電部の断面形状の重心位置と収納室Ｓ１の断面形状における重心位置とが略合致した構成とすることにより、第１導電部８と外側ケース３、４との間の隙間をその周方向でより均一にすることができるので、さらに共振現象を安定して発生させることができる。

前記実施形態のように、外側ケース３、４を互いに組み合わせたときのプローブ１が内蔵板２の表面に沿った扁平形状とされてため、各外側ケース３、４の厚み方向に複数のプローブ１を重ねるように配置すれば、複数のプローブをコンパクトな形態として使用することができる。

前記実施形態のように、第１導電部８が高周波電力の周波数（例えば、５００ＭＨｚ）に対応する表皮深さ（銅製の場合の３μｍ）の２倍以上（１８μｍ）の厚みを有した構成とすることにより、高周波電流の損失を低減することができる。

前記実施形態のように、誘電体シート６、７の端面６ａ、７ａが収納室Ｓ１の内側面と摺接可能となるように当該収納室Ｓ１の形状に合わせて形成することにより、内蔵板２を各外側ケース３、４で挟持した状態において、誘電体シート６、７の端面６ａ、７ａと収納室Ｓ１の側面とが当接しているため、外側ケース３、４に対して各導電部８〜１０が位置決めされる。一方、内蔵板２を各外側ケース３、４の間に挟持する時には、誘電体シート６、７の端面６ａ、７ａと収納室Ｓ１の内側面とを摺接させるようにすれば、必然的に外側ケース３、４の正規の位置に取付けることが可能となる。

以下、前記プローブ１の製造方法について、図９を参照して説明する。

まず、図９の（ａ）に示すように、前記第１誘電体シート６として最終的に残る基板Ｂ１上に金属薄膜３１を形成する（薄膜形成工程）。この工程では、例えば、付着させようとする材料からなる金属塊に高エネルギーのイオン化した原子を衝突させ、このとき叩かれて飛び出してくる原子を基板Ｂ１に付着させて成膜するスパッタ法を採用することができる。

次に、成膜された金属薄膜３１のうち前記第１〜第３導電部８〜１０として残したい部分に被覆層を形成するとともに（被覆層形成工程）、図９の（ｂ）に示すように、被覆層が形成されていない部分の金属薄膜３１を溶解させる（薄膜溶解工程）。そして、前記金属膜３１上に残る被覆層を除去する（被覆層除去工程）。これらの工程では、フォトマスクを用いたパターン転写を行うとともに、エッチングにより不要な金属薄膜３１を取り除く、いわゆる写真製版技術を用いることができる。

そして、図９の（ｃ）に示すように、前記被挟持範囲Ｅ１に対応する範囲における基板Ｂ１を除去する。この作業は、例えば、エンドミルによる表層切削加工によって行うことができる。

次いで、このように得られたものに上方から第２誘電体シート７を溶着する（保持板貼着工程）。これにより、第２誘電体シート７は、第１導電部８と第２導電部９及び第３導電部１０との間に入り込んで前記第１誘電体シート６の上面に対しても固定されることになる。これにより、前記内蔵板２が得られる。この内蔵板２を前記各外側ケース３、４の間で挟持させることにより、前記プローブ１を製造することができる。

さらに、前記プローブ１の別の製造方法について、図１０を参照して説明する。

まず、図１０の（ａ）に示すように、加工用の土台として用いるプラスチック板（基板）Ｂ２の表面に金属板３０を取外し可能に装着する（装着工程）。この装着は、例えばスプレーのりによって行うことができる。

次いで、図１０の（ｂ）に示すように、ＮＣ（Numerical Control）工作機械等を用いて、前記導電板５に対応する形状となるように、金属板３０及びプラスチック板Ｂ２をまとめて切断する（切断工程）。

この切断工程が終了すると、図１０の（ｃ）に示すように、前記スプレーのりによる接着層を溶剤等を用いて溶解させて、プラスチック板Ｂ２から金属板３０を剥離させる（剥離工程）。これにより、前記導電板５に対応する形状とされた金属板３０を得ることができる。

そして、このように得られた金属板３０の下面に前記第１誘電体シート６を貼着するとともに、この金属板３０に対し上方から第２誘電体シート７を溶着する（挟持工程）。これにより、第２誘電体シート７は、第１導電部８と第２導電部９及び第３導電部１０との間に入り込んで前記第１誘電体シート６の上面に対しても固定され、前記内蔵板２が得られる。

なお、前記実施形態では、外側ケース４に設けた外側導体２０及び内側導体２１により信号導入部１８及び信号取出部１９を構成するようにしているが、この構成に代えて、図１１に示すように導電板自体の形状としてループアンテナとして機能する部分を設けることもできる。以下、前記実施形態との相違点について主に説明する。

つまり、図１１の（ａ）に示す導電板２３は、第１導電部２４と、この第１導電部２４の両側に設けられた第２導電部２５及び第３導電部２６とを備えている。本実施形態では、第２導電部２５及び第３導電部２６がそれぞれ互いに向き合うコの字型に形成されているとともに、これら第２導電部２５と第３導電部２６との間に第１導電部２４が配置され、この配置が保たれるように、前記第１誘電体シート６及び第２誘電体シート７によって各導電部２４〜２６の相対移動が規制されている（図１１の（ｂ）参照）。そして、これら誘電体シート６、７に覆われていない範囲が図１１の（ｂ）のハッチングで示す被挟持範囲Ｅ２に設定されている。この被挟持範囲Ｅ２が前記外側ケース３、４に挟持されると、当該外側ケース３、４の挟持面１４ｂが第１〜第３導電部２４〜２６の基端部を跨ぐように配置されることにより、当該各導電部２４〜２６はその基端部で相互に短絡することになる。

そして、本実施形態における第１導電部２４の基端部には、信号導入部２７及び信号取出部２８が形成されている。信号導入部２７及び信号取出部２８は左右対称の構成であるため、信号導入部２７の構成を説明して信号取出部２８の説明は省略する。信号導入部２７は、前記第１導電部２４の一部に帯状に形成されたものであり、基端側の自由端から第２導電部２５と第３導電部２６との間を通って先端側へ延び、外側へ屈曲するとともにＵターンして第１導電部２４の側面に連結されたものである。そして、この信号導入部２７のＵターン部分がループアンテナとして機能するようになっている。

この実施形態のように、第１導電部２４の一部が環状の伝送路を構成する信号導入部２７及び信号取出部２８が設けられた構成によれば、前記実施形態とは異なり、別途アンテナ用の部材を設けることが不要となり、部品コストの低減を図ることができる。

なお、前記実施形態では、第１導電部２４に信号導入部２７及び信号取出部２８を設けた構成について説明しているが、第２導電部２５、第３導電部２６の何れか一方、又は双方に設ける構成とすることもできる。

本発明の実施形態に係るプローブの全体構成を示す斜視図である。 図１のプローブを分解して示す斜視図である。 図１のIII−III線断面図である。 図１のIV−IV線断面図である。 図２に示す内蔵板の平面図である。 図１の照射孔を拡大して示す斜視図である。 図４の外側ケースの斜視図である。 図１の信号導入部を示す断面図である。 図１のプローブの製造方法を示す断面図であり、（ａ）は基板上に金属薄膜を成膜した状態、（ｂ）は金属薄膜の一部を溶解させた状態、（ｃ）は基板の一部を除去した状態をそれぞれ示している。 図１のプローブの別の製造方法を示す断面図であり、（ａ）はプラスチック板上に金属板を装着した状態、（ｂ）は金属板及びプラスチック板を切断した状態、（ｃ）はプラスチック板から金属板を剥離させた状態をそれぞれ示している。 別の実施形態に係る内蔵板を示す平面図であり、（ａ）は導電板だけを示したもの、（ｂ）は誘電体シートを被覆したものをそれぞれ示している。 従来のプローブの一般的な構成を示す断面図である。

符号の説明

Ｂ１ 基板
Ｂ２ プラスチック板
Ｄ１ 微小間隔
Ｅ１、Ｅ２ 被挟持範囲
Ｓ１ 収納室
Ｗ 近接場電磁波
１ プローブ
２ 内蔵板
３、４ 外側ケース
６、７ 誘電体シート（保持板）
８、２４ 第１導電部
９、２５ 第２導電部
１０、２６ 第３導電部
１４ 内端面
１５ 周壁
１６ 外壁
１７ 半割溝
２１ｂ アンテナ部
２２ 照射孔
３０ 金属板
３１ 金属薄膜

Claims (13)

1. 導電性を有する内導体と、導電性を有し前記内導体を収納する外導体とを含み、高周波電力が供給されることに応じて近接場電磁波を照射可能なプローブであって、
   前記外導体の一部を構成する一対の外側ケースと、これら外側ケースによって板厚方向に挟持される内蔵板とを備え、
   前記内蔵板は、前記内導体を構成する板状の第１導電部と、この第１導電部が位置する特定の平面上に敷設され前記第１導電部の両側位置で前記外導体の一部を構成する板状の第２導電部及び第３導電部と、非導電性部材からなり、前記第１〜第３導電部を跨ぐように前記特定平面に沿って配置されるとともに当該第１〜第３導電部を板厚方向に挟み込む一対の保持板とを有し、
   前記各外側ケースは、前記内蔵板の外縁部の全周に沿うように設けられ前記第２及び第３導電部と電気的に接続される挟持面と、この挟持面の内側で前記第１導電部を非接触の状態で覆う被覆面と、前記挟持面に設けられた半割溝とをそれぞれ有し、前記挟持面同士の間で前記内蔵板を挟持した状態において、前記被覆面に覆われる収納室内に前記第１導電部が収納されるとともに、前記各半割溝と第２導電部と第３導電部との間に形成される照射孔内に当該照射孔の内側面と非接触の状態で前記第１導電部の先端部が配置され、かつ、前記第１〜第３導電部がそれぞれの基端部で前記挟持面を介して電気的に接続され、
   前記各保持板は、前記第１導電部の先端部と第２及び第３導電部の先端部との間の間隔が前記高周波電力の波長よりも小さな微小間隔となるように、前記収納室内で前記第１〜第３導電部の表面に固定されていることを特徴とするプローブ。
2. 前記第１〜第３導電部は、単一の板材により構成されていることを特徴とする請求項１に記載のプローブ。
3. 前記第１導電部の断面形状と、この断面と同一平面上にある前記収納室の断面形状とが互いに相似することを特徴とする請求項１又は２に記載のプローブ。
   
4. 前記第１導電部の断面形状の重心位置と、前記断面と同一平面上にある前記収納室の断面形状における重心位置とが合致していることを特徴とする請求項３に記載のプローブ。
   
5. 前記各外側ケースは、互いに組み合わせた状態において、前記特定平面に沿った扁平形状とされていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のプローブ。
6. 前記第１導電部は、前記高周波電力の周波数に対応する表皮深さの２倍以上の厚みを有していることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のプローブ。
7. 前記保持板は、ガラスエポキシ樹脂、フッ素樹脂、ガラス、高純度アルミナの中から選ばれる少なくとも１の材質によって形成されていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のプローブ。
8. 前記保持板は、第２及び第３導電部の縁部の所定の範囲を開放するように第１〜第３導電部に固定され、この開放された範囲が前記各挟持面により挟持されることにより、前記第２及び第３導電部と各外側ケースとが電気的に接続されることを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のプローブ。
9. 前記保持板は、その端面が前記被覆面と摺接可能となるように、前記収納室の形状に合わせて形成されていることを特徴とする請求項８に記載のプローブ。
10. 前記第１〜第３導電部のうちの少なくとも１つには、一部が環状の伝送路を構成することによりアンテナとして機能するループ部が設けられ、このループ部は、当該第１導電部と第２導電部との間、及び第１導電部と第３導電部との間に高周波電磁波を発生させるように構成されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のプローブ。
11. 請求項１〜１０の何れか１項に記載のプローブの製造方法であって、
    前記内蔵板を製造する内蔵板製造工程と、
    前記内蔵板を一対の外側ケースによって板厚方向に挟持する挟持工程とを有し、
    前記内蔵板製造工程は、単一の金属板から前記第１〜第３導電部をもつ形状の板を形成する工程を含むことを特徴とするプローブの製造方法。
12. 前記内蔵板製造工程は、所定の基板上に導電性を有する金属薄膜を形成する薄膜形成工程と、前記金属薄膜のうち前記第１〜第３導電部として残したい部分に被覆層を形成する被覆層形成工程と、前記被覆層が形成されていない部分の前記金属薄膜を溶解させる薄膜溶解工程と、前記金属薄膜上に残る被覆層を除去する被覆層除去工程と、前記金属膜の基板と反対側の表面に保持板を貼着する保持板貼着工程とを含むことを特徴とする請求項１１に記載のプローブの製造方法。
13. 前記内蔵板製造工程は、所定の基板上に金属板を取外し可能に装着する装着工程と、前記第１〜第３導電部として必要な形状となるように前記金属板を基板とともに切断する切断工程と、前記基板から金属板を剥離させる剥離工程と、前記金属板を前記各保持板によって挟持する挟持工程とを含むことを特徴とする請求項１１に記載のプローブの製造方法。

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