表面光局在素子を用いたテラヘルツ微量成分検出装置の開発と指紋イメージングへの応用

基于表面光学定位装置的太赫兹微量成分检测装置的研制及其在指纹成像中的应用

• 批准号: 18760058
• 负责人: 宮丸 文章
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Shinshu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760058/
• 关键词: テラヘルツイメージング; 表面プラズモン; 表面プラズモンセンシング; 高感度センサ; 金属開口アレイ; テラヘルツ光

本研究は,金属開ロアレイにおける共鳴透過現象(透過スペクトルに急峻な透過ピークが観測される現象)を用いることによって,高感度な微量成分センシングシステムを実現しようとするものである。平成18年度において,金属開ロアレイの光学特性を正確に把握し,その特性が発現するメカニズムを詳細に調べた結果,センシング対象の試料を,金属表面からおよそ半波長程度の範囲に配置する必要があることがわかった。その後,上述した金属開ロアレイの光学特性を微量成分センシングシステムに応用するため,デバイス構造の最適化を行い,その結果共鳴透過ピークのQ値が最も大きくなるパラメータを見いだした。そのパラメータをもって複数の周波数にピーク周波数を持つ金属開ロアレイを作製したところ,所望の特性を満たしていることをテラヘルツ時間領域分光システムにより確認した。最適化を行った。金属開ロアレイを用いて,紙面上に印刷したインクのセンシングを行い,良好なセンシングが可能であることを確認した。本年度では,これらの技術をテラヘルツイメージングに応用した。まず紙面上に書いた文字のイメージングを行い,金属開ロアレイを用いない場合と比較して,非常にコントラストの高いイメージが得られることを確認した。さらに本技術を,フィルム上に付着した指紋め高感度イメージングに応用することを試みた。その際,重要となるのはこれまで以上に高い空間分解能である。指紋イメージングに必要な空間分解能を得るため,それまで使用していた金属開ロアレイよりもさらに微細な構造のものを製作し,そのデバイスを用いてイメージングを行った。その結果,フィルム上の指紋のイメージを高いコントラストで観測することに成功した。これは,金属開ロアレイ上の表面プラズモン励起を用いることにより,高い検出感度と高い空間分解能の両方を同時に実現できたことを示している。

这项研究旨在通过使用谐振变速器现象（在传输频谱中观察到突然的传输峰）通过使用谐振传输现象来实现高度敏感的痕量组件传感系统。在2006年，我们准确地掌握了金属开放式阵列的光学特性，并详细研究了开发这些特性的机制，并发现有必要将样品从金属表面的大约一半波长范围内感测。之后，为了将上述金属开放式阵列的光学特性应用于痕量组件传感系统，对设备结构进行了优化，因此，发现了共振峰的Q值是最大的参数。使用此参数，制造了具有多个频率的峰值频率的金属开放阵列，并通过Terahertz时域光谱系统确认了所需的特性。优化。使用金属打开的下部阵列，可以感觉到印刷在纸上的墨水，并确认可以感觉良好。在今年，这些技术被应用于Terahertz成像。首先，我们对纸上写的字符进行了成像，并确认与未使用金属开放式下部阵列相比，获得了非常高的对比度图像。此外，我们试图将这项技术应用于胶片附加指纹的高度敏感成像中。在这种情况下，重要的是比以往任何时候都更高的空间分辨率。为了获得指纹成像所需的空间分辨率，我们制造了一个比先前使用的金属开放式阵列更精细的结构，并使用设备成像。结果，我们成功地观察了胶片上的指纹图像，并具有很高的对比度。这表明可以通过在金属开放驱动器阵列上使用表面等离子体激发来同时实现高检测灵敏度和高空间分辨率。

项目成果

金属Hフラクタル構造のテラヘルツ透過特性

金属H分形结构的太赫兹传输特性

• 发表时间: 2007
• 作者: K. Takahashi;F. Kawanishi;S. Mito;H. Takagi;K. H. Shin;J. Kim;P. B. Lim;H. Uchida;M. Inoue;宮丸 文章
• 通讯作者: 宮丸 文章

Strong optical activity in chiral metamaterials of metal screw hole arrays

• DOI: 10.1063/1.2392787
• 发表时间: 2006-11
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: F. Miyamaru;M. Hangyo