テラヘルツ領域での磁場による光非線形制御の研究

太赫兹区域磁场光学非线性控制研究

• 批准号: 00J00127
• 负责人: 小野 晋吾
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J00127/
• 关键词: テラヘルツ電磁波; 超短パルスレーザー; フーリエ変換赤外分光器

従来,黒インク薄膜は可視,近赤外領域においても不透明であるため,可視,近赤外光を用いた膜厚及び水分含有量の非接触測定が困難であり,印刷技術発展のボトルネックとなっていた.汎用化されている大型オフセット印刷機でさえも,初期の黒インク量微調整の際には訓練された職人の技術が必要であり,このことが印刷産業における高コスト化の要因の一つになっていた.しかし,テラヘルツ波領域で黒インクが比較的透明であり,さらに顕著な吸収特性を示すため,非接触測定の可能性が模索されはじめている.そこで,前年度までの研究で実現したテラヘルツ電磁波光源を用いたテラヘルツ領域での吸収特性を活用する,黒インク薄膜の膜厚と水分含有量の同時測定システム開発を行った.光源には,モード同期チタンサファイアレーザー,InAs半導体基板,磁石によって構成されるテラヘルツ波光源を用いた.発生したテラヘルツ電磁波は試料を透過した後,偏光フーリエ干渉分光器を通ってゲルマニウムボロメーターでロックイン検波される.試料はテラヘルツ領域で透明な石英板に挟まれており,試料調合時の膜厚と水分含有量が保持できる構造になっている.試料の水分含有量を0%に固定し,膜厚を変化させた結果,吸収には周波数依存性があり,膜厚が厚い試料ほど高周波での吸収が大きくなることがわかった.また,膜厚を12μmに固定し,水分含有量を0〜20%まで変化させた結果,水分含有量が多くなるに従って吸収は増大しているが,こちらには周波数に依存した吸収は観測されなかった.つまり,膜厚に関する情報は周波数依存性をもつ吸収に,水分含有量に関する情報は周波数依存性をもたない吸収に反映されることになる.これを利用し,テラヘルツ波を用いて,簡単な,非接触のインク膜厚と水分含有量の同時測定を実現した.この系統の測定は様々な分野において潜在的な要請があると考えられるため,今後の発展が期待されている.

In recent years, it is difficult to measure the film thickness and moisture content in the non-contact way in the visible, near-infrared field, and the printing technology development. In the printing industry, it is necessary to train the technical personnel during the initial stage of the large-scale printing press. For example, the absorption property of the sample is shown in the transparent, non-contact measurement field. This research was carried out in the past year to determine the absorption characteristics of the film thickness and moisture content of the black film simultaneously. Light source, synchronous switch,InAs semiconductor substrate, magnet structure, etc. After the electromagnetic wave is transmitted through the sample, the polarized light beam splitter is transmitted through the sample. The sample is transparent quartz plate in the field, and the film thickness and moisture content of the sample are maintained when the sample is adjusted. When the moisture content of the sample is fixed at 0%, the film thickness changes, and the absorption frequency depends on the film thickness. When the film thickness is fixed at 12μm, the moisture content varies from 0 to 20%. As a result, the moisture content increases, and the absorption increases depending on the number of cycles. The information related to film thickness is reflected in the dependence of cycle number on absorption, and the information related to moisture content is reflected in the dependence of cycle number on absorption. This is a simple, non-contact method for simultaneous determination of film thickness and moisture content. The determination of this system is divided into two categories: potential needs, future development and expectations.

项目成果

H.Ohtake, Y.Suzuki, S.Ono, N.Sarukura, T.Hirosumi, T.Okada: "Simultaneous measurement of thickness and water content of thin black ink films for the printing using THz radiation"Japanese Journal of Applied Physics. 41. L599-L602 (2002)

H.Ohtake、Y.Suzuki、S.Ono、N.Sarukura、T.Hirosumi、T.Okada：“使用太赫兹辐射同时测量用于印刷的黑色薄墨膜的厚度和水含量”日本应用物理学杂志。