專利名稱：太赫波導(dǎo)裝置及使用其的檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于傳播從亳米波到太赫波的區(qū)域中的電磁波的波導(dǎo) 技術(shù)。此外，本發(fā)明涉及通過使用從毫米波到太赫波的區(qū)域中的電磁 波來對(duì)試樣的物理性質(zhì)進(jìn)行分析和識(shí)別的檢查裝置。
背景技術(shù)：
近年來，已經(jīng)開發(fā)了一種使用高頻電磁波的無損檢查技術(shù)，該高 頻電磁波(下文稱作"太赫波，，)具有從毫米波到太赫波的區(qū)域(從30GHz到30THz)中的任意頻帶。已知在太赫波區(qū)域中存在包括生物 分子在內(nèi)的各種物質(zhì)的許多吸收線。因此，作為該頻率區(qū)域的應(yīng)用領(lǐng) 域，存在作為安全熒光檢查裝置的用于執(zhí)行成像的技術(shù)，來代替X-射線熒光檢查裝置。此外，該頻率區(qū)域的應(yīng)用領(lǐng)域還包括通過獲得物 質(zhì)中的吸收i普和復(fù)介電常數(shù)來檢查分子的結(jié)合狀態(tài)的分光鏡技術(shù)。此 外，生物分子的分析技術(shù)以及載流子濃度和遷移率的評(píng)估技術(shù)等也有 望成為該頻率區(qū)域的應(yīng)用領(lǐng)域。作為使用太赫波的檢查裝置，公開了如圖21所示的構(gòu)造(日本專 利申請(qǐng)?zhí)亻_No.8-320254)。如圖21所示，該檢查裝置被構(gòu)成為利用 通過空間傳播的太赫波來照射物體，并由此基于從物體發(fā)射的波的傳 播狀態(tài)的變化來測量該物體的構(gòu)成材料。然而，總的來說，太赫波可以被水分強(qiáng)烈吸收。由于該原因，當(dāng) 太赫波在大氣中傳播時(shí)，如在日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.8-320254的情況 下，由于大氣中水分的吸收大大衰減了太赫波。因此，為了減小太赫 波的衰減，期望通過使用如下技術(shù)來檢測試樣通過使用例如在許多 電磁波技術(shù)和光電子技術(shù)中使用的例如光纖波導(dǎo)的波導(dǎo)技術(shù)，將電磁 波限制在一定區(qū)域內(nèi)以便進(jìn)行發(fā)射。據(jù)顯示，太赫波通過單線路徑傳播，所述單線路徑由導(dǎo)體形成從而充當(dāng)用于傳播太赫波的纖維狀波導(dǎo)("Nature", vol.432， p376-379， 2004 )。此外，為了通過使用光纖波導(dǎo)而不使用太赫波范圍來檢測試樣， 提出了用于以高靈敏度測量痕量試樣(trace of specimen )的光纖型試 樣檢查裝置(日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.2001-174406)。如圖19所示，該 試樣檢查裝置被構(gòu)成為使得將光纖波導(dǎo)被設(shè)置為以一定間隙彼此相 對(duì)。在該光纖波導(dǎo)的端面上，周期性地設(shè)置具有不同折射率的材料以 便形成共振結(jié)構(gòu)。從而，可以以高靈敏度測量存在于間隙中的試樣?？紤]如下情況，其中將如日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.2001-174406 >^開 的使用光纖的波導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用于太赫波。在該情況下，僅由介電材料形 成光纖波導(dǎo)。因此，根據(jù)要使用的材料，太赫波的傳播特性受該材料 物理性質(zhì)對(duì)頻率依賴性的影響。具體地，當(dāng)太赫波具有一定頻率區(qū)域 時(shí)，可以考慮太赫波的傳播損耗和色散特性依據(jù)頻率變化，因此，在 波導(dǎo)中的傳播過程期間太赫波的傳播波形劇烈地變化。由于該原因， 不期望這樣的光纖波導(dǎo)作為用于傳播太赫波的波導(dǎo)。因此，需要具有 更加優(yōu)異傳播特性的波導(dǎo)。此外，在日本專利申請(qǐng)?zhí)亻_No.2001-174406公開的試樣檢查裝置 中，因?yàn)樾枰舜讼鄬?duì)地設(shè)置光纖波導(dǎo)，并且需要用于這種設(shè)置的外 部機(jī)構(gòu)，所以難以使裝置構(gòu)造小。發(fā)明內(nèi)容由于上述問題，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于檢測試樣的物理性 質(zhì)的波導(dǎo)，包括由導(dǎo)體形成的單線，所述導(dǎo)體能夠傳播包括30GHz到30THz的 頻帶的電磁波，和包覆所述單線的介電部件，其中所述介電部件具有用于檢測試樣的物理性質(zhì)的間隙。 此外，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于檢測試樣的物理性質(zhì)的裝置， 包括波導(dǎo)，所述波導(dǎo)包括由導(dǎo)體形成的單線和包覆所述單線的介電部件，所述導(dǎo)體能夠傳播包括30GHz到30THz的頻帶的電磁波，所述 介電部件具有用于檢測試樣的物理性質(zhì)的間隙；和用于檢測通過所述波導(dǎo)傳播的電磁波的檢測部。此外，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于檢測試樣的物理性質(zhì)的試樣 檢測方法，包括制備波導(dǎo)的步驟，所述波導(dǎo)具有由導(dǎo)體形成的單線和包覆所述單 線的介電部件，所述導(dǎo)體能夠傳播包括在30GHz到30THz的頻帶內(nèi) 的電磁波，所述介電部件具有用于檢測試樣的物理性質(zhì)的間隙；在所述波導(dǎo)的間隙的附近設(shè)置試樣的步驟；和檢測通過所述波導(dǎo)傳播的電磁波的步驟。根據(jù)本發(fā)明的波導(dǎo)由通過導(dǎo)體形成的單線和具有間隙且包覆所述 單線的介電部件構(gòu)成。利用這樣的構(gòu)造，能夠提供具有低色散傳播特 性的波導(dǎo)。此外，通過將試樣插入該間隙內(nèi)，能夠簡單地檢測試樣的 物理性質(zhì)。


圖l是示出根據(jù)本發(fā)明的波導(dǎo)的示意圖； 圖2是說明根據(jù)本發(fā)明的用于測量試樣的物理性質(zhì)的傳感器裝置 的示意圖；圖3是說明當(dāng)波導(dǎo)用作檢查元件時(shí)的操作的曲線圖； 圖4是示出波導(dǎo)的耦合部分的一種示例性構(gòu)造的示意圖； 圖5是示出波導(dǎo)的耦合部分的另一示例性構(gòu)造的示意圖； 圖6是示出波導(dǎo)的耦合部分的另一示例性構(gòu)造的示意圖； 圖7是示出波導(dǎo)的耦合部分的另一示例性構(gòu)造的示意圖； 圖8是示出波導(dǎo)的耦合部分的另一示例性構(gòu)造的示意圖； 圖9是示出實(shí)施方案1中波導(dǎo)的間隙部的設(shè)置的示意圖； 圖10是示出用于說明實(shí)施方案1的檢查元件操作的分析結(jié)果的曲 線圖；圖11是示出實(shí)施方案2中波導(dǎo)的間隙部的設(shè)置的示意圖； 圖12是示出實(shí)施方案3中波導(dǎo)的間隙部的設(shè)置的示意圖； 圖13是實(shí)施方案3中波導(dǎo)的傳播特性的圖解曲線圖； 圖14是實(shí)施方案4的測量設(shè)備的示意圖； 圖15是示出間隙部形狀的一個(gè)示例的示意圖 圖16是示出間隙部形狀的另一示例的示意圖 圖17是示出間隙部形狀的另一示例的示意圖 圖18是示出間隙部形狀的另一示例的示意圖 圖19是說明涉及使用光纖的檢查元件的現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)示例的 示意圖；圖20是說明涉及使用單線的波導(dǎo)的現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)示例的示意 圖；并且圖21是說明涉及使用空間光學(xué)系統(tǒng)的檢查裝置的現(xiàn)有技術(shù)的一 個(gè)示例的示意圖。
具體實(shí)施方式
下文中，參照附圖描述本發(fā)明的最佳實(shí)施方式。圖中由相同的附 圖標(biāo)記表示相同的元件。 (波導(dǎo)概述)圖l是根據(jù)本發(fā)明的波導(dǎo)的示意圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的 波導(dǎo)100由單線101和包覆該單線的介電部件102構(gòu)成。介電部件102 具有間隙部103。單線101是由導(dǎo)體構(gòu)成的單導(dǎo)線。在圖1中，單線101具有圓柱 形狀，但是單線的形狀并不局限于該形狀。例如，單線101可以具有 多邊形狀。介電部件102由電介質(zhì)構(gòu)成。用于本發(fā)明中的介電部件102的電 介質(zhì)材料優(yōu)選地具有可使要使用的電磁波透過的特性。在圖1中，介 電部件102具有圓柱形狀，但是介電部件的形狀并不局限于該形狀。 例如，介電部件102的形狀可以為多邊形狀或類似于基板(substrate-like)的形狀。此外，介電部件102的尺寸優(yōu)選地使得通 過波導(dǎo)100傳播的電磁波分布在波導(dǎo)100中。對(duì)于此的原因是為了抑 制對(duì)通過波導(dǎo)100傳播的電磁波的外部影響。已知通過單線101傳播 的電磁波的電磁場分布與同軸波導(dǎo)中的電磁場分布相同。例如，考慮 如圖1所示的使用圓柱形介電部件102的情況。根據(jù)計(jì)算，當(dāng)從單線 101和介電部件102之間的界面到介電部件102的外周面的距離被設(shè) 置為波長的一半或更多時(shí)，通過波導(dǎo)100傳播的電磁波的電磁場分布 在介電部件102中。此外，考慮通過波導(dǎo)IOO傳播的電磁波具有任意 頻率區(qū)域的情況。在這種情況下，從單線101和介電部件102之間的 界面到介電部件102的外周面的距離被固定為該電磁波所占頻率區(qū)域 內(nèi)的最低頻率波長的一半或更多。 (介電部件中的間隙)如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的波導(dǎo)IOO在介電部件102的一部分中 具有間隙部103。在圖1中，間隙部103的介電涂層被除去，從而暴 露單線101。當(dāng)介電部件102和間隙部103具有不同的折射率時(shí)，通 過波導(dǎo)IOO傳播的電磁波的傳播狀態(tài)在間隙部103中變化。因此，通 過利用由間隙部103中折射率的不同導(dǎo)致的電磁波傳播狀態(tài)的變化， 例如能夠執(zhí)行對(duì)信號(hào)的控制，以便選擇性地消除和傳送電磁波的頻率 成分的一部分。圖1示出這樣一種構(gòu)造，在該構(gòu)造中，在介電部件102 的一部分中提供間隙部103，但是形成間隙部的方法并不局限于去除 電介質(zhì)的方法。僅僅需要在電磁波的傳播路徑中存在一個(gè)折射率變化 的區(qū)域。因此，例如，也可以應(yīng)用在間隙部103中填充有與介電部件 102不同的材料的構(gòu)造。此外，如圖15所示，也可以應(yīng)用并未去除間 隙部103的所有電介質(zhì)而是留下一部分電介質(zhì)的構(gòu)造。即使在這樣情 況下，間隙部103中的折射率平均值也是變化的，從而使得能夠改變 電磁波的傳播狀態(tài)。此外，在圖1中，經(jīng)由間隙部103彼此相對(duì)設(shè)置的介電部件102 的橫截面被形成為與單線101的長度方向垂直。然而，間隙部的構(gòu)造 并不局限于該設(shè)置。例如，如圖16所示，還可以應(yīng)用其中介電部件102的橫截面相對(duì)于單線101的長度方向傾斜的構(gòu)造。此外，如圖17 所示，介電部件102的橫截面還可以形成錐形。此外，如上所述的介 電部件102的橫截面是平面的，但是介電部件102的橫截面的部分或 全部可以為球面的、粗糙的或多邊形的。此外，如圖18所示，還可以 成螺旋形去除電介質(zhì)。此外，被螺旋形去除的部分中的間隔可以不固 定，而是可以為部分地不規(guī)則或以固定比率變化。此外，優(yōu)選地在波導(dǎo)中規(guī)則地設(shè)置間隙部。然而，不需要規(guī)則地 設(shè)置所有間隙，規(guī)則地設(shè)置一部分間隙的狀態(tài)是有效的。此外，還可 以將間隙部構(gòu)造為使得在規(guī)則地設(shè)置間隙的狀態(tài)下，有意地打亂設(shè)置 的規(guī)則性。從而，可以獲得波長選擇性。周期性設(shè)置是指以一定波長 間隔設(shè)置間隙的設(shè)置。自相似設(shè)置是指當(dāng)從橫截面察看時(shí)對(duì)于波導(dǎo)中 的橫截面左右對(duì)稱的構(gòu)造。 (傳感器裝置的構(gòu)造)圖2是當(dāng)將上文所述的波導(dǎo)應(yīng)用為用于測量試樣的物理性質(zhì)的傳 感器裝置時(shí)的示意圖。如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的裝置由生成部201、 波導(dǎo)100、檢測部202、比較部203、存儲(chǔ)部204和呈現(xiàn)部205構(gòu)成。生成部201具有生成在該裝置中使用的高頻電磁波(例如太赫波) 并且使得該電磁波能夠被耦合到波導(dǎo)100且被傳播的功能。生成部201 可以被構(gòu)成為使得與波導(dǎo)100相結(jié)合，或者可以被構(gòu)成為在波導(dǎo)100 外部生成高頻電磁波，并且將生成的電磁波耦合到波導(dǎo)100, (傳感器裝置的生成裝置和耦合裝置)考慮生成部201由用于生成高頻電磁波以向空間傳播該電磁波的 裝置和對(duì)于波導(dǎo)100的耦合裝置構(gòu)成的情況。在該情況下，例如，如 圖4所示，耦合裝置被構(gòu)成為在構(gòu)成波導(dǎo)100的單線101的一部分中 形成的光柵結(jié)構(gòu)401。這時(shí)，在從外界傳播的高頻電磁波中，該耦合 裝置選擇性地耦合具有與光柵周期對(duì)應(yīng)的波長的高頻電磁波。作為該 結(jié)構(gòu)的一種制造方法，例如可以考慮如下方法在填充有液態(tài)介電部 件102的模具中插入單線101，并且通過加熱固化該介電部件102，所 述單線101具有形成于其中的光柵。然而，該結(jié)構(gòu)的制造方法并不局限于該方法，且還可以使用已知工藝技術(shù)。此外，如圖5所示，存在使用交叉線結(jié)構(gòu)501的方法，在該交叉 線結(jié)構(gòu)中作為耦合裝置的導(dǎo)體被進(jìn)一步設(shè)置為與構(gòu)成波導(dǎo)100的單線 101正交。在該情況下，與上文描述的"Nature，，，vo1.432， p376-379， 2004 中描述的情況相似，從外界傳播的高頻電磁波被耦合到交叉線結(jié)構(gòu) 501。作為這種結(jié)構(gòu)的制造方法，例如存在如下方法在包括單線101 的介電部件102的外周面上對(duì)交叉線結(jié)構(gòu)501構(gòu)圖。然而，該結(jié)構(gòu)的 制造方法并不局限于該制造方法，還可以使用已知工藝技術(shù)。此外， 圖5所示的交叉線結(jié)構(gòu)501是在介電部件102的外周面上產(chǎn)生的，但 是其還可以被嵌入到介電部件102中。此外，還可以通過將用于生成高頻電磁波的裝置與對(duì)于波導(dǎo)100 的耦合裝置相結(jié)合來構(gòu)成生成部201。在該情況下，例如如圖6所示， 存在這樣一種方法，在該方法中光導(dǎo)開關(guān)結(jié)構(gòu)601被用作生成部201。 光導(dǎo)開關(guān)結(jié)構(gòu)601具有從單線101引出的傳導(dǎo)元件和從電極602引出 的傳導(dǎo)元件，所述兩個(gè)傳導(dǎo)元件以微小間隙分開。此外，光導(dǎo)開關(guān)結(jié) 構(gòu)601被構(gòu)造為使得具有短載流子生存期的半導(dǎo)體(例如，低溫生長 砷化鎵LT-GaAs)與從單線101引出的電極和電極602之間的間隙 緊密接觸，電極602形成在介電部件102的一部分中。在將電場施加 到上文描述的間隙部的狀態(tài)下，光導(dǎo)開關(guān)結(jié)構(gòu)601被操作以便通過使 用超短脈沖激光束從外界被光學(xué)地選通，來生成高頻電磁波。在光導(dǎo) 開關(guān)結(jié)構(gòu)601中產(chǎn)生的高頻電磁波被耦合到由單線101和介電部件 102構(gòu)成的波導(dǎo)100，并且被傳播。通過已知工藝技術(shù)對(duì)這些電極進(jìn)行 構(gòu)圖。此外，例如使構(gòu)成光導(dǎo)開關(guān)結(jié)構(gòu)601的半導(dǎo)體形成得薄并且被 粘貼到介電部件102。光導(dǎo)開關(guān)結(jié)構(gòu)601的制造方法并不局限于該方 法。此外，在圖6中，光導(dǎo)開關(guān)結(jié)構(gòu)601在由單線101和介電部件102 構(gòu)成的波導(dǎo)的端面上形成，但并不局限于該結(jié)構(gòu)。例如，光導(dǎo)開關(guān)結(jié) 構(gòu)601還可以在介電部件601的內(nèi)部或外周面上形成。電極602被圍 繞單線101同心地構(gòu)圖。這是由于注意到這樣的事實(shí)由單線101和 介電部件102構(gòu)成的波導(dǎo)100的傳播模式為與同軸電纜相同的TEM模式，高頻電磁波生成側(cè)的結(jié)構(gòu)被形成為同軸結(jié)構(gòu)，以便保持更優(yōu)異的耦合狀態(tài)。然而，重要的是僅僅需要跨構(gòu)成光導(dǎo)開關(guān)結(jié)構(gòu)601的導(dǎo) 體間的間隙來施加電場。因此，光導(dǎo)開關(guān)結(jié)構(gòu)601當(dāng)然并不局限于該 同軸結(jié)構(gòu)。此外，如圖7所示，存在一種將電磁波增益結(jié)構(gòu)701用作生成部 201的方法。電磁波增益結(jié)構(gòu)701被構(gòu)成為使得在高頻電磁波區(qū)域內(nèi) 具有增益的電磁波增益物質(zhì)與從單線101引出的電極和在介電部件 102的一部分上形成的電極702緊密接觸，所述兩個(gè)電極以微小間隙 相互分開。電磁波增益物質(zhì)是能夠獲得電磁波增益的半導(dǎo)體器件，例 如以共振隧穿二極管(RTD: resonance t畫el diode) 、 Gunn 二極 管等為代表的半導(dǎo)體器件。此外，電磁波增益物質(zhì)還可以是諸如量子 級(jí)聯(lián)激光器之類的高頻電磁波振蕩裝置。如上所述，該電磁波增益物 質(zhì)被設(shè)計(jì)為在高頻電磁波的期望頻帶上獲得增益。從而，通過跨電磁 波增益結(jié)構(gòu)701施加偏壓來生成高頻電磁波。然后，將由電磁波增益 結(jié)構(gòu)701生成的高頻電磁波耦合到由單線101和介電部件102構(gòu)成的 波導(dǎo)100，并且通過波導(dǎo)傳播該高頻電磁波。通過已知工藝技術(shù)對(duì)這 些電極進(jìn)行構(gòu)圖。在圖7中，電磁波增益結(jié)構(gòu)701形成在由單線101 和介電部件102構(gòu)成的波導(dǎo)100的端面上，但并不局限于該結(jié)構(gòu)。例 如，電磁波增益結(jié)構(gòu)701還可以形成在介電部件102的內(nèi)部或外周面 上。電極702被圍繞單線101同心地構(gòu)圖。這是由于注意到這樣的事 實(shí)由單線101和介電部件102構(gòu)成的波導(dǎo)100的傳播模式為與同軸 電纜相同的TEM模式，高頻電磁波生成側(cè)的結(jié)構(gòu)被形成為同軸結(jié)構(gòu)， 以便保持更優(yōu)異的耦合狀態(tài)。然而，重要的是僅僅需要跨構(gòu)成電磁波 增益結(jié)構(gòu)701的導(dǎo)體間的間隙來施加偏壓。因此，電磁波增益結(jié)構(gòu)701 當(dāng)然并不局限于該同軸結(jié)構(gòu)。此外，如圖8所示，存在一種將波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)801用作生成部201 的方法。波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)801被構(gòu)成為將在其它高頻模塊中傳播的高頻 電磁波耦合到由單線101和介電部件102構(gòu)成的波導(dǎo)。圖8示出該結(jié) 構(gòu)的頂視圖、截面圖和側(cè)視圖。如圖8所示，波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)801被構(gòu)成為使得在由介電部件102、第一導(dǎo)體802和第二導(dǎo)體803構(gòu)成的傳 輸線(微帶線)中將單線101插入第一導(dǎo)體802和第二導(dǎo)體803之間。 利用這種構(gòu)造，在波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)801中，在高頻模塊中傳播的高頻電 磁波耦合到由單線101和介電部件102構(gòu)成的波導(dǎo)，并且被傳播。構(gòu) 成波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)801的傳輸線結(jié)構(gòu)并不局限于如圖8所示的微帶線。 例如，可以使用傳輸線結(jié)構(gòu)，例如用于傳播高頻電磁波信號(hào)的共面 (c叩lanar)波導(dǎo)。此外，還可以應(yīng)用諸如波導(dǎo)管和同軸結(jié)構(gòu)之類的 三維波導(dǎo)結(jié)構(gòu)。此外，在波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)801中，還可以考慮如下構(gòu)造 單線101和介電部件102的形狀部分地變化以便減小阻抗不匹配并且 改進(jìn)高頻電磁波信號(hào)的耦合狀態(tài)。例如，在波導(dǎo)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)801的末端 可以考慮使用其中單線101和介電部件102的尺寸部分地增大或減小 的構(gòu)造以及其中單線101和介電部件102具有錐形的構(gòu)造等。生成部201的構(gòu)造并不局限于這些構(gòu)造，并且可以使用如下任何 構(gòu)造在生成部201中生成的高頻電磁波被耦合到波導(dǎo)100并且被傳 播。例如，還存在一種經(jīng)由天線將在生成部201中生成的高頻電磁波 耦合到波導(dǎo)100的方法。在圖2中，檢測部202具有檢測通過波導(dǎo)IOO傳播的高頻電磁波 的功能?？梢詫⑴c生成部201的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)用作檢測部202的結(jié) 構(gòu)。然而，檢測部202的結(jié)構(gòu)并不局限于這些結(jié)構(gòu)，而是可以應(yīng)用任 何能夠?qū)崿F(xiàn)檢測通過波導(dǎo)100傳播的高頻電磁波的目的的結(jié)構(gòu)。 (傳感器裝置的存儲(chǔ)裝置和比較裝置)在測量試樣的物理性質(zhì)的傳感器裝置中，預(yù)先將該試樣的參考信 息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部204中。存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部204中的試樣參考信息包括例 如折射率、衰減等的信息。然而，參考信息并不局限于這些，而是可 以存儲(chǔ)任何表征試樣的物理性質(zhì)的信息。存儲(chǔ)部204還可以具有接連 地更新試樣參考信息的功能，該試樣參考信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部204中。 例如，還可以將當(dāng)前測量的試樣的物理性質(zhì)的信息存儲(chǔ)為試樣的參考 信息。比較部203是將關(guān)于由檢測部202檢測的試樣的信息與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部204中的參考信息進(jìn)行比較的部分。比較部203具有將關(guān)于由檢 測部202檢測的試樣的信息處理成與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部204中的參考信息 相對(duì)應(yīng)的形式的功能。例如，將時(shí)間序列信息轉(zhuǎn)換成語信息。然而， 處理形式并不局限于該形式。例如，比較部203還可以具有獲得延遲 信息或計(jì)算復(fù)介電常數(shù)的功能。重要的是，比較部203可以僅僅為能 夠與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部204中的試樣參考信息進(jìn)行比較的形式。呈現(xiàn)部205呈現(xiàn)由比較部203執(zhí)行比較的結(jié)果。作為一種呈現(xiàn)方 法，可以考慮在顯示器上進(jìn)行呈現(xiàn)的方法。然而，呈現(xiàn)方法并不局限 于該方法。例如，當(dāng)僅僅要知道檢查物質(zhì)的存在時(shí)，可以使用通過閃 現(xiàn)光和聲音或觸覺呈現(xiàn)裝置等進(jìn)行指示的方法。重要的是僅僅需要通過一定方法將測量結(jié)果通知給用戶。 (傳感器裝置的操作說明)接下來，說明根據(jù)本發(fā)明的用于測量試樣的物理性質(zhì)的傳感器裝 置的操作。首先，根據(jù)本發(fā)明，將試樣插入傳感器裝置中的波導(dǎo)100 的間隙中，該傳感器裝置用于測量試樣的物理性質(zhì)。通過波導(dǎo)100傳 播的高頻電磁波與波導(dǎo)100的間隙部103中的試樣相互作用。因此， 通過波導(dǎo)100傳播的高頻電磁波的傳播狀態(tài)由于試樣的存在而變化。 高頻電磁波的傳播狀態(tài)的變化根據(jù)試樣的物理性質(zhì)而不同。傳播狀態(tài) 變化的高頻電磁波由檢測部202檢測。在圖1中，當(dāng)間隙部103存在于波導(dǎo)100的介電部件102中時(shí)， 電容分量被添加到間隙部103。該電容分量根據(jù)插入間隙部103中的 試樣的物理性質(zhì)而變化。所以，當(dāng)將試樣插入間隙部103中時(shí)，頻率 特性和傳播延遲特性如圖3所示地變化。這里，圖3是示出當(dāng)將試樣 插入間隙部103中時(shí)傳播特性變化的圖解曲線圖。這里示出的圖僅僅 是圖解曲線圖，并且該傳播特性實(shí)際上因試樣的色散、衰減和吸收特 性而以更加復(fù)雜的方式變化。如從圖3中的頻率特性所能看到的，預(yù) 期通過波導(dǎo)100的間隙部103使波導(dǎo)100實(shí)現(xiàn)高通濾波器的功能，該 高通濾波器衰減低頻側(cè)的信號(hào)。此時(shí)，高通濾波器的截止頻率根據(jù)間 隙部103中試樣的物理性性所能看到的，延遲時(shí)間根據(jù)試樣的物理性質(zhì)而變化。在比較部203 中，首先從頻率特性和傳播延遲特性的變化中獲得試樣的物理性質(zhì)， 所述這些特性是通過在間隙部103中插入試樣而變化的。在存儲(chǔ)部204中預(yù)先存儲(chǔ)試樣的物理性質(zhì)信息。因此，能夠通過 在比較部203中比較存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部204中的物理性質(zhì)信息和獲得的物 理性質(zhì)信息來分析和識(shí)別試樣。在根據(jù)本發(fā)明的用于測量試樣的物理 性質(zhì)的傳感器裝置中，可以向存儲(chǔ)部204添加物理性質(zhì)信息。例如， 通過根據(jù)本發(fā)明的用于測量試樣的物理性質(zhì)的傳感器裝置來預(yù)先測量 其物理性質(zhì)已知的試樣，并且將測量結(jié)果添加到存儲(chǔ)部204中。這種 測量結(jié)果的存儲(chǔ)有效地抑制了該裝置固有的測量結(jié)果的變化。通過呈現(xiàn)部205將這些比較結(jié)果呈現(xiàn)給測量者。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的波導(dǎo)中，可以改變通過波導(dǎo)傳播的電 磁波的傳播狀態(tài)，從而可以容易地向波導(dǎo)添加功能性質(zhì)。在常規(guī)傳輸 線技術(shù)中，存在損耗和色散特性的問題。因此，當(dāng)要形成大規(guī)模電路 時(shí)，該問題引起信號(hào)劣化，從而使得難于控制太赫波信號(hào)。如上所述，散特性的單線的波導(dǎo)添加功能'il質(zhì)。因此:在;據(jù)本發(fā)明的波導(dǎo)中，可以執(zhí)行信號(hào)控制，同時(shí)將信號(hào)劣化的影響保持到最小。因此，能夠 容易地使該波導(dǎo)適合于大規(guī)模電路和裝置。根據(jù)本發(fā)明的用于測量試樣的物理性質(zhì)的傳感器裝置被構(gòu)成為使 得將試樣插入上述波導(dǎo)的間隙部中，并且檢測與電磁波的相互作用的 變化。因此，不需要外部機(jī)構(gòu)，且因此可以簡化本發(fā)明的裝置構(gòu)造， 所述外部機(jī)構(gòu)對(duì)于常規(guī)光纖波導(dǎo)是需要的且在所述外部機(jī)構(gòu)中經(jīng)由一 定間隙彼此相對(duì)地設(shè)置光纖波導(dǎo)。此外，在使用常規(guī)傳輸線技術(shù)的檢 查設(shè)備中損耗和色散相對(duì)大，因此期望將檢查部和檢測部設(shè)置得彼此 盡可能靠近。然而，根據(jù)本發(fā)明的用于測量試樣的物理性質(zhì)的傳感器 裝置被構(gòu)造為使得檢查部被形成為低損耗和低色散的波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，以便 可以使檢查部和檢測部分開。從而，例如，當(dāng)在危險(xiǎn)區(qū)域中執(zhí)行檢查 工作時(shí)，可以僅僅將檢查部搬運(yùn)到危險(xiǎn)區(qū)域而在安全區(qū)域中執(zhí)行檢測工作。這產(chǎn)生了改進(jìn)安全性的效果。此外，由于可以將檢測部分開， 所以能夠執(zhí)行封閉空間(例如在腔的內(nèi)部等)中的檢查工作、溶液中 的檢查工作等。這產(chǎn)生了擴(kuò)大檢查工作應(yīng)用范圍的效果。 [實(shí)施方案下面，參照附圖描述更多的具體實(shí)施方案。 [實(shí)施方案11在本實(shí)施方案中，描述了一個(gè)構(gòu)造實(shí)施例，在該實(shí)施例中，在波導(dǎo)中周期性地設(shè)置間隙部。如圖9所示，根據(jù)本實(shí)施方案的波導(dǎo)由單 線101、介電部件102和間隙部901構(gòu)成。如圖9所示，在間隙部901 中，周期性地設(shè)置間隙。利用這樣的設(shè)置，構(gòu)成介電部件102的物質(zhì) 的折射率和間隙部901的折射率周期性地變化。因此，根據(jù)本實(shí)施方 案的波導(dǎo)因間隙部901中的光子帶隙而具有波長選擇性。在根據(jù)本實(shí)施方案的用于測量試樣的物理性質(zhì)的傳感器裝置中， 基于波長選擇性的變化來檢測試樣的物理性質(zhì)。在本實(shí)施方案中，使用金線作為單線101。使用高阻硅(介電常 數(shù)11.4，導(dǎo)電率0.01S/m)作為介電部件102。然而，單線101的 材料和介電部件102的材料并不局限于這些材料。僅僅需要單線101 為導(dǎo)體。因此，還可以使用鉑線和銅線。作為介電部件102，可以使 用任何介電材料，但是優(yōu)選地使用對(duì)要使用的高頻電磁波具有低色散 和低吸收特性的介電材料。具體地，使用苯并環(huán)丁烯、聚酰亞胺、聚 硅烷等作為介電部件102的介電材料。此外，還可以使用半導(dǎo)體材料 等作為介電材料。如圖9所示，在本實(shí)施方案中，使用直徑為lOjim 的圓柱形作為單線101的形狀。然而，單線101的形狀并不局限于該 形狀。例如，單線101的形狀可以為多邊形。此外，單線101的直徑 并不局限于該值。此外，如圖9中所示，使用一邊為200nm的方柱形 (square pole-shape)作為介電部件102的形狀。然而，介電部件102 的形狀并不局限于該形狀。例如，還可以使用圓柱形和多邊形。介電 部件102的一邊的長度并不局限于該值。該值依照要使用的高頻電磁 波的波長而變化。如圖9所示，在介電部件102之間周期性地設(shè)置間隙。以50nm 的間隔周期性地設(shè)置50nm寬的間隙部901。通過移除構(gòu)成介電部件 102的材料來構(gòu)成這些間隙。優(yōu)選地，以與通過波導(dǎo)100傳播的電磁 波的有效波長對(duì)應(yīng)的波長量級(jí)(order )為間隔周期性地設(shè)置這些間隙。例如如下產(chǎn)生在本實(shí)施方案中使用的波導(dǎo)。首先，在厚度為lOOum 的高阻硅基板中生產(chǎn)用于保持單線101的溝槽。接下來，周期性地產(chǎn) 生尺寸為50nmx200nm的通孔以便與用于保持上述單線101的溝槽垂 直相交。所述通孔對(duì)應(yīng)于間隙部901。例如通過普通的光刻技術(shù)和干 法刻蝕技術(shù)來產(chǎn)生這些圖案。產(chǎn)生兩個(gè)這種基板。然后，在基板的溝 槽部分中設(shè)置單線101，然后使該基板與另一硅基板緊密接觸以便使 溝槽部分朝向內(nèi)部。在這種情況下，向這些硅基板的界面涂覆樹脂粘合劑，以便使這些基板彼此固定。這里，使用對(duì)要使用的高頻電磁波 具有低色散和低吸收特性的樹脂粘合劑。在硅基板被固定之后，沿通 孔切割該基板以便形成波導(dǎo)。該制造方法僅僅是示例，并且根據(jù)本實(shí) 施方式的波導(dǎo)的制造方法不限于這種方法。常用的工藝技術(shù)可用作波 導(dǎo)的制造方法。圖10是示出用于說明當(dāng)根據(jù)本實(shí)施方案的波導(dǎo)被轉(zhuǎn)向用于測量 試樣的物理性質(zhì)的傳感器裝置時(shí)的操作的分析結(jié)果的曲線圖。圖10 示出了通過電磁場模擬器計(jì)算的計(jì)算結(jié)果。在圖10中，虛線示出當(dāng)根據(jù)本實(shí)施方式的波導(dǎo)的間隙部901中沒 有試樣的狀態(tài)下的傳播特性。此外，實(shí)線示出當(dāng)將DNA (介電常數(shù) 4.0，介電損耗角正切(tan 5): 0.01)作為試樣插入根據(jù)本實(shí)施方案的 波導(dǎo)的間隙部901中的情況下的傳播特性。如圖IO所示，具有周期性 間隙設(shè)置的間隙部卯l使得存在不傳輸?shù)牟ㄩL區(qū)域(電磁波傳輸水平 低至大約O的波長區(qū)域)。另外，從該圖看出，當(dāng)將試樣插入間隙部 901中時(shí)，與未將試樣插入間隙部901中的情況相比，頻率特性移至 低頻側(cè)。此外，從該圖中看出，傳輸強(qiáng)度也改變。此外，在DNA中， 由于單鏈DNA與雙鏈DNA之間的介電常數(shù)不同，因此可以檢測到這 種不同。從該信息獲得試樣的物理性質(zhì)。此外，盡管該圖中未示出，然而也可以使用通過波導(dǎo)傳播的高頻電磁波的延遲信息。當(dāng)獲得試樣 的物理性質(zhì)時(shí)，可以使用所有這些種信息，或者也可以選擇這些種信 息中的任一種。同樣，可以使用這些種信息的組合。此外，不但能夠在DNA中而且在諸如蛋白質(zhì)或氨基酸之類的生物分子中檢測試樣本 身中的結(jié)構(gòu)和特性的變化。對(duì)于以這種方式獲得的試樣的物理性能，通過比較獲得的物理性 質(zhì)與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部204中的信息來執(zhí)行試樣的識(shí)別和分析。在本實(shí)施方案中，周期性地設(shè)置波導(dǎo)的間隙部901。通常已知的 是，這種結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出高Q值，從而檢測靈敏度得到改進(jìn)。即，根據(jù)本 實(shí)施方案的用于測量試樣物理性質(zhì)的傳感器裝置不但具有使得能夠進(jìn) 行高靈敏度測量的效果，而且具有甚至對(duì)痕量試樣使得能夠進(jìn)行優(yōu)異 靈敏度測量的效果。實(shí)施方案2在本實(shí)施方案中，描述了一個(gè)構(gòu)成實(shí)施例，在該實(shí)施例中，自相 似地設(shè)置波導(dǎo)的間隙部。如圖11所示，根據(jù)本實(shí)施方案的波導(dǎo)由單線 101、介電部件102和間隙部1101構(gòu)成。如圖所示，自相似地設(shè)置間 隙部1101。在本實(shí)施方案的情況下，對(duì)應(yīng)于間隙部1101的區(qū)域中的 介電部件102被等分為三個(gè)部分，且中心電介質(zhì)被留下(其被稱為一 個(gè)級(jí))。對(duì)于中心電介質(zhì)兩側(cè)的每一電介質(zhì)將相同的程序重復(fù)三遍， 由此，得到一種結(jié)構(gòu)(三級(jí)的光子分形結(jié)構(gòu)(photonic fractal structure))。利用這樣的設(shè)置，得到構(gòu)成介電部件102的物質(zhì)的折 射率和間隙部1101的折射率自相似變化的構(gòu)成。因此，根據(jù)本實(shí)施方 案的波導(dǎo)具有波長選擇性。在根據(jù)本實(shí)施方案的用于測量試樣的物理性質(zhì)的傳感器裝置中， 通過波長選擇性的變化來檢測試樣的物理性質(zhì)。在本實(shí)施方案中，使用金線作為單線101。使用高阻硅(介電常 數(shù)11.4，導(dǎo)電率0.01S/m)作為介電部件102。在本實(shí)施方案中， 如圖11所示，使用直徑為10〖un的圓柱形作為單線101的形狀。此外， 如圖11所示，使用一邊為200nm的方柱形作為介電部件102的形狀。然而，與實(shí)施方案l的情況相似，單線101和介電部件102的形狀并 不局限于這些材料和形狀。如圖11所示，在介電部件102中自相似地 設(shè)置間隙部901。例如，考慮將約為lTHz的電磁波用作要用于測量 的高頻電磁波的情況。此時(shí)，作為間隙部1101，在要使用的電磁波的 波長量級(jí)的區(qū)域中設(shè)置上述三階的光子分形結(jié)構(gòu)。通過移除構(gòu)成介電 部件102的材料來構(gòu)成這些間隙。這里，波長的量級(jí)是指通過波導(dǎo)100 傳播的電磁波的有效波長的大約一個(gè)波長。在本實(shí)施方案中，根據(jù)本實(shí)施方案的波導(dǎo)的制造方法與實(shí)施方案 1中所示相同。在波導(dǎo)具有如本實(shí)施方案中的自相似構(gòu)造的情況下，波導(dǎo)的傳播 特性在一些特定頻率中具有局域模(local mode)。那么，考慮將該 波導(dǎo)轉(zhuǎn)向用于測量試樣的物理性質(zhì)的傳感器裝置的情況。當(dāng)與實(shí)施方 案1中的情況相似，將試樣插入波導(dǎo)的間隙部1101中時(shí)，高頻電磁波 的傳播狀態(tài)變化，從而頻率特性變化。具體地，將局域模移至低頻側(cè)。 此外，傳輸強(qiáng)度也與實(shí)施方案1中的情況相似地變化。由這些種信息 獲得試樣的物理性質(zhì)。此外，還可以使用通過波導(dǎo)傳播的高頻電磁波 的延遲信息。當(dāng)獲得試樣的物理性質(zhì)時(shí)，可以使用所有這些種信息， 或者也可以選擇這些種信息中的任一種。同樣，可以使用這些種信息 的組合。此外，與實(shí)施方案1中的情況相似，甚至通過根據(jù)本實(shí)施方 案的用于測量試樣的物理性質(zhì)的傳感器裝置，也能夠檢測試樣本身的 結(jié)構(gòu)和特性的變化。通過比較以這種方式獲得的試樣的物理性質(zhì)與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部204 中的信息來執(zhí)行試樣的識(shí)別和分析。與實(shí)施方案l的情況相似，通常已知的是，如在本實(shí)施方案中所 形成的自相似的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出高Q值。從而改進(jìn)檢測靈敏度。即，根據(jù) 本實(shí)施方案的用于測量試樣物理性能的傳感器裝置不但具有能夠執(zhí)行 高靈敏度測量的效果，而且具有甚至對(duì)痕量試樣能夠執(zhí)行優(yōu)異靈敏度 測量的效果。此外，如上所述，在基于局域模的變化而獲得試樣的物 理性質(zhì)的情況下，圍繞非常尖銳的局域模的區(qū)域的傳播特性表現(xiàn)出阻礙電磁波傳播的特性。這使得能夠增加信號(hào)的S/N比，由此還可以測 量頻率特性中非常小的變化。這產(chǎn)生了改進(jìn)試樣的檢測靈敏度的效果。 (實(shí)施方案3)在本實(shí)施方案中，描述了一個(gè)構(gòu)造實(shí)施例，在該實(shí)施例中，周期 性地設(shè)置波導(dǎo)的間隙部，并且為周期性設(shè)置的間隙部的 一部分提供用 于擾亂周期性的元件。如圖12所示，根據(jù)本實(shí)施方案的波導(dǎo)由單線 101、介電部件102和間隙部1201構(gòu)成。如圖所示，用于擾亂間隙部 1201的周期性的元件如下構(gòu)成用介電部件102填充如實(shí)施方案1中 描述的周期性間隙設(shè)置的一部分中的間隙。然而，用于擾亂周期性的 方法并不局限于該方法。例如，可以考慮用與構(gòu)成介電部件102的材 料不同的材料來填充一部分間隙的方法。此外，還可以考慮通過改變的方法。這些設(shè)置使得在間隙部1201中部分地?cái)_亂構(gòu)成介電部件102 的物質(zhì)的折射率和間隙部1201的折射率的周期性變化。因此，根據(jù)本 實(shí)施方案的波導(dǎo)具有由于間隙部1201中的光子帶隙而產(chǎn)生的波長選 擇性，且在光子帶隙中具有局域模。在根據(jù)本實(shí)施方案的用于測量試樣的物理性質(zhì)的傳感器裝置中， 通過波長選擇性的變化來檢測試樣的物理性質(zhì)。在本實(shí)施方案中，單線101和介電部件102的形狀與上述實(shí)施方 案的相同。如圖12所示，在介電部件102中周期性地設(shè)置間隙部1201，并 且用構(gòu)成介電部件102的材料填充中心部分中的間隙。以這種方式， 通過填充一部分間隙來構(gòu)成用于擾亂周期性的元件。通過移除構(gòu)成介 電部件102的材料來構(gòu)成這些間隙。在本實(shí)施方案中，根據(jù)本實(shí)施方案的波導(dǎo)的制造方法與上述實(shí)施 方案的相同。圖13是在將根據(jù)本實(shí)施方案的波導(dǎo)轉(zhuǎn)向用于測量試樣的物理性 質(zhì)的傳感器裝置的情況下的傳播特性的圖解曲線圖。如圖13所示，根 據(jù)本實(shí)施方案的波導(dǎo)的傳播特性在帶隙中具有局域模。那么，考慮將該波導(dǎo)轉(zhuǎn)向用于測量試樣的物理性質(zhì)的傳感器裝置的情況。與上述實(shí)施方案相似，當(dāng)將試樣插入波導(dǎo)的間隙部1201中時(shí)，高頻電磁波的傳 播狀態(tài)變化，從而頻率特性變化。具體地，帶隙和局域模移至低頻側(cè)。 此外，與上述實(shí)施方案的情況相似，傳輸強(qiáng)度也變化。由這些種信息 獲得試樣的物理性質(zhì)。此外，盡管圖中沒有示出，還可以使用通過波 導(dǎo)傳播的高頻電磁波的延遲信息。當(dāng)獲得試樣的物理性質(zhì)時(shí)，可以使 用所有這些種信息，或者也可以選擇這些種信息中的任一種。同樣， 可以使用這些種信息的組合。此外，如上所述，甚至通過根據(jù)本實(shí)施 方案的用于測量試樣的物理性質(zhì)的傳感器裝置，也能夠檢測試樣本身 的結(jié)構(gòu)和特性的變化。通過比較以這種方式獲得的試樣的物理性質(zhì)與存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部204 中的信息來執(zhí)行試樣的識(shí)別和分析。與上述實(shí)施方案的情況相似，通常已知的是，根據(jù)本實(shí)施方案的 以與周期性構(gòu)成相似的方式構(gòu)成的波導(dǎo)表現(xiàn)出高Q值。從而，改進(jìn)檢 測靈敏度。即，根據(jù)本實(shí)施方案的用于測量試樣的物理性質(zhì)的傳感器 裝置不但具有能夠執(zhí)行高靈敏度測量的效果，而且具有甚至能夠?qū)?量試樣執(zhí)行優(yōu)異靈敏度測量的效果。此外，如圖13所示，在通過在局 域模下進(jìn)行變化而獲得試樣的物理性質(zhì)的情況下，圍繞非常尖銳的局 域模的區(qū)域中的傳播特性示出了阻礙電磁波傳播的特性。這使得能夠 增加信號(hào)的S/N比，從而還可以測量頻率特性中非常小的變化。這產(chǎn) 生了改進(jìn)被測物體的檢測靈敏度的效果。 (實(shí)施方案4)在本實(shí)施方案中，示出了一個(gè)實(shí)施例，在該實(shí)施例中，用于測量 試樣的物理性質(zhì)的傳感器裝置被應(yīng)用為用于測量溶液中的試樣的物理性質(zhì)的傳感器裝置。圖14是示出在根據(jù)本實(shí)施方案的測量裝置中的試樣檢測部的示 意圖。如圖14所示，根據(jù)本實(shí)施方案的測量裝置由生成太赫波的生成 部201,半反光鏡(half mirror )1402、檢測部202、單線101和介電 部件102構(gòu)成。介電部件102具有間隙部。如上所述，低損耗且低色散波導(dǎo)由單線101和介電部件102構(gòu)成，以便具有間隙部的部分充當(dāng) 傳感器部。如上所述，在根據(jù)本發(fā)明的波導(dǎo)中，將通過波導(dǎo)傳播的高頻電磁 波限制在介電部件內(nèi)部。因此，即使當(dāng)波導(dǎo)外部的物質(zhì)變化時(shí)，高頻 電磁波的傳播特性也不變化。所以，例如，在溶液中和在各種外部大 氣中，高頻電磁波的傳播特性不變化。在本實(shí)施方案中，假設(shè)以與實(shí)施方案l相同的周期性方式設(shè)置上 述間隙部。因此，根據(jù)本實(shí)施方案的波導(dǎo)具有因光子帶隙產(chǎn)生的波長 選擇性。然而，如上所述，間隙部的設(shè)置并不局限于該設(shè)置。通過波 導(dǎo)傳播的高頻電磁波與間隙部中的外部物質(zhì)相互作用。如圖14所示， 根據(jù)本實(shí)施方案的波導(dǎo)具有短截(stub)形狀。所以，通過波導(dǎo)傳播 的入射高頻電磁波1403在波導(dǎo)的端面被反射，并且反射高頻電磁波 1404被傳播?？梢詫?duì)根據(jù)本實(shí)施方案的波導(dǎo)的端面應(yīng)用用于使得電磁 波被有效反射的處理。例如，可以考慮利用金屬涂覆波導(dǎo)端面的方法 以使得電磁波能夠被有效地反射。然而，使電磁波能夠被有效地反射 的方法并不局限于該方法。半反光鏡1402具有對(duì)入射到根據(jù)本實(shí)施方案的波導(dǎo)上的入射高 頻電磁波1403以及從波導(dǎo)反射的反射高頻電磁波1404進(jìn)行分支的功 能。所以，任何具有此分支功能的裝置并不局限于半反光鏡?？梢允?用其它的裝置，只要該裝置具有這樣的分支功能。例如，還可以通過 如使用波導(dǎo)管的耦合器、循環(huán)器等來構(gòu)成具有分支功能的裝置。反射的高頻電磁波1404由檢測部202檢測。然后，通過比較部 203和存儲(chǔ)部204(未示出)檢測試樣的物理性質(zhì)以便能夠識(shí)別和分析 試樣。說明該操作。首先，將由單線101和介電部件102構(gòu)成的波導(dǎo)插 入檢查溶液1401中。從而，介電部件102的間隙部由檢查溶液1401 填充。接下來，用于檢測的入射高頻電磁波1403由生成部201發(fā)射到 空間。通過空間光學(xué)系統(tǒng)(未示出)使入射高頻電磁波1403入射到半 反光鏡1402上。半反光鏡1402透射入射高頻電磁波1403。被透射的入射高頻電磁波1403通過波導(dǎo)耦合裝置(未示出)被耦合到波導(dǎo)，并 且被傳播。在上文中，生成部201被作為還充當(dāng)波導(dǎo)耦合裝置的部分來說明。 然而，在本實(shí)施方案中，為了清晰地說明用于對(duì)電磁波進(jìn)行分支的裝 置(例如，半反光鏡1402)，將生成部與分支裝置分開說明。傳播高頻電磁波的入射高頻電磁波1403與間隙部中的檢查溶液 1401相互作用，使得高頻電磁波的傳播特性變化。然后，高頻電磁波 在波導(dǎo)的端面處被反射并且變?yōu)榉瓷涓哳l電磁波1404。反射高頻電磁 波1404由波導(dǎo)耦合裝置(未示出)帶出到外部。然后，在與入射高頻 電磁波1403的傳播路徑的方向不同的方向上由半反光鏡1402反射該 反射高頻電磁波1404。由檢測部202檢測該反射高頻電磁波1404。然 后，通過比較部203和存儲(chǔ)部204 (未示出)檢測試樣的物理性質(zhì)以 便識(shí)別和分析該試樣。本實(shí)施方案的具體檢測操作與上述實(shí)施方案的 相同，因此，省略對(duì)本實(shí)施方案的檢測操作的說明。在本實(shí)施方案中，通過使用空間光學(xué)系統(tǒng)來處理高頻電磁波，但 是用于處理高頻電磁波的方法并不局限于此。例如，可以用波導(dǎo)代替 空間光學(xué)系統(tǒng)，并且通過使用波導(dǎo)結(jié)構(gòu)使得空間光學(xué)系統(tǒng)成為模塊化 或集成形式。此外，在本實(shí)施方案中，對(duì)溶液中的試樣進(jìn)行檢測，但 是試樣并不局限于此。僅僅需要改變介電部件102中的間隙部的物理 性質(zhì)。因此，例如，本實(shí)施方案還可以用于大氣、粉末或土壤中的試 樣的檢測。本實(shí)施方案是一種將用于測量試樣的物理性質(zhì)的傳感器裝置的檢 查部插入要檢查的試樣中的實(shí)施方案。所以，如上所述，可以簡化用 試樣填充檢查部的步驟。盡管在現(xiàn)有技術(shù)中使用外部機(jī)構(gòu)來填充試樣， 但是在本發(fā)明中可以消除該機(jī)構(gòu)，從而可以簡化該裝置。當(dāng)檢查物體 為危險(xiǎn)材料時(shí)，可以簡化處理危險(xiǎn)材料的步驟，從而獲得改進(jìn)安全性 的效果。本申請(qǐng)要求2005年9月5日提交的日本專利申請(qǐng)No.2005-256655 的優(yōu)先權(quán)，這里通過引用將其整體并入本文。
權(quán)利要求
1.一種用于檢測試樣的物理性質(zhì)的波導(dǎo)，包括由導(dǎo)體形成的單線，所述導(dǎo)體能夠傳播包括30GHz到30THz的頻帶的電磁波，和包覆所述單線的介電部件，其中所述介電部件具有用于檢測試樣的物理性質(zhì)的間隙。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的波導(dǎo)，其中所述介電部件具有多個(gè)間隙。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2的波導(dǎo)，其中所述多個(gè)間隙中的部分或全部以 規(guī)則方式設(shè)置在所述介電部件中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的波導(dǎo)，其中所述規(guī)則方式是周期性方式或自 相似方式。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或權(quán)利要求4的波導(dǎo)，其中間隙的規(guī)則性被按 照要使用的電磁波的波長量級(jí)來設(shè)置。
6. —種用于檢測試樣的物理性質(zhì)的裝置，包括 根據(jù)權(quán)利要求l到5之一的波導(dǎo)；和用于檢測通過所述波導(dǎo)傳播的電磁波的檢測部。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其中以如下方式來檢測試樣的物理性 質(zhì)當(dāng)試樣存在于所述間隙的附近時(shí)，所述檢測部檢測具有由試樣影 響和改變的傳播狀態(tài)的電磁波。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或權(quán)利要求7的裝置，進(jìn)一步包括用于存儲(chǔ)試 樣的物理性質(zhì)信息的存儲(chǔ)部，其中通過將存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)部中的信息 與基于當(dāng)試樣存在于所述間隙的附近時(shí)由試樣影響和改變的電磁波傳 播狀態(tài)的變化的信息相比較來識(shí)別試樣。
9. 一種用于檢測試樣的物理性質(zhì)的試樣檢測方法，包括 制備波導(dǎo)的步驟，所述波導(dǎo)包括由導(dǎo)體形成的單線和包覆所述單線的介電部件，所述導(dǎo)體能夠傳播包括在30GHz到30THz的頻帶內(nèi) 的電磁波，所述介電部件具有用于檢測試樣的物理性質(zhì)的間隙； 在所述波導(dǎo)的間隙的附近設(shè)置試樣的步驟；和檢測通過所述波導(dǎo)傳播的電磁波的步驟。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的試樣檢測方法，其中設(shè)置試樣的步驟包括 將存在于所述波導(dǎo)的間隙中的區(qū)域插入包括試樣的氣體、液體、粉末 和固體之一中的步驟。
全文摘要
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供低損耗波導(dǎo)。提供了一種波導(dǎo)，包括由導(dǎo)體形成的單線和包覆所述單線的介電部件，所述介電部件具有間隙。
文檔編號(hào)G01N21/77GK101258399SQ200680032300
公開日2008年9月3日 申請(qǐng)日期2006年8月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月5日
發(fā)明者井辻健明 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社