2017 Fiscal Year Annual Research Report
Real-time imaging spectroscopy with Terahertz camera
| Project/Area Number |
15K17476
|
|---|
| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
|---|
Principal Investigator |
神田 夏輝 国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究領域, 研究員 (60631778)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | テラヘルツ分光 / イメージング |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
テラヘルツ周波数領域には多くの物質が特徴的なスペクトルを持つため、テラヘルツ分光イメージングは幅広い応用が期待されているが、計測のリアルタイム性にかけることが障害となっている。本研究では、マルチチャネル性・リアルタイム性を兼ね備えた最先端のテラヘルツ検出器であるテラヘルツカメラを用い、従来手法では不可能だった多次元的な新たな分光計測法の開拓を行った。
本研究では、テラヘルツカメラを用いて回折格子型分光器を作製した。さらに、分光器入り口への集光をシリンドリカルレンズにより線状の集光に変更することで、カメラの横方向を周波数情報に、縦方向を空間情報に対応させた。これにより、カメラの多次元性を生かした分光測定が可能にした。実証実験として、2種類の糖の粉末の空間分布のイメージングを行った。さらに、テラヘルツ領域の指紋スペクトルを元に独立成分分析を行うことで、各成分の空間分布を決定した。データ取得及び解析はビデオレートで処理が可能である。試料を一次元的にスキャンすることで10秒程度で二次元分光イメージング像を取得できた。
テラヘルツカメラの持つ多次元性の割り振りを変えた分光イメージングへの応用も行った。前述の方法ではカメラの３つの次元（縦、横、時間）を（縦、周波数、横）に割り振ったが、（縦、横、周波数）にも割り振ることができる。これを行うためにマイケルソン干渉計を構築し、フーリエ分光とイメージングを同時に行い、分光イメージングを実現した。この他にも、次元の割り振りを変えることで偏光分光やポンププローブ分光にも適用できると期待できる。このような分光イメージングや偏光計測などをリアルタイムに実現することで、テラヘルツ波での分光イメージングが物性分野だけでなくバイオ分野でのその場観察や、製品検査などの産業応用へも広がると予想される。
|
