ナノカーボンを用いたテラヘルツイメージングの高速画像化技術の開発

利用纳米碳进行太赫兹成像的高速成像技术的开发

基本信息

批准号：
16J09937
负责人：
鈴木大地
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

平成29年度の研究を通じて、ナノカーボンを用いたテラヘルツ(THz)イメージングの広帯域化・高感度化・高速化を達成した。単一検出器の性能向上について、検出器の材料であるカーボンナノチューブフィルムの膜厚・サイズ・バンドル径といった要素の最適化、及びPN接合を使用した高感度化等を実施し、0.14～39THzでの広帯域なTHz検出を達成した。また、感度の指標である等価雑音電力（NEP）についても、室温において20 pW/√Hzという研究開始当時の室温動作カーボンナノチューブ検出器（NEP = 20 nW/√Hz）の1000倍の高感度化を達成した。さらに、材料の薄膜下や熱の制御といった技術を導入することで、検出器の応答速度を5msまで向上することができた。これにより、単一検出器では1秒で200pixelの画像計測を実現することが可能であるため、当初の目標である5秒以内に100pixelの画像計測を達成することができた。加えて、撮像デバイスの性能指標の一つである空間解像度についても、THz光の電極金属への侵入を抑制する構造を取り入れることで、空間解像度の劣化を引き起こしていた不要信号を1/70倍まで低減することが可能となり、空間解像度を照射光の回折限界である波長サイズまで向上することができた。得られた研究成果により、応用物理分野の若手賞の１つである「応用物理学会　講演奨励賞」という名誉ある賞の受賞に加え、「ACS Omega誌」等国際学術論文誌への掲載や、「New Diamond誌」における雑誌表紙に選定される等、国内外問わず多くの研究成果を挙げており、当初の計画以上の進展があったと評価できる。

通过2017年的研究，我们使用纳米碳来实现了更广泛的带宽，更高的灵敏度和更快的Terahertz（THZ）成像。为了提高单个检测器的性能，我们已经实施了碳纳米管膜的薄膜厚度，尺寸和束直径等因素的优化，该因素是检测器的材料，并使用PN连接来提高灵敏度，从而实现了从0.14到39 thz的宽带THZ检测。此外，在室温下，等效的噪声功率（NEP）在室温下达到了20 pw/√Hz的高灵敏度，比室温操作碳纳米管检测器（NEP = 20 NW/√Hz）高1000倍。此外，通过引入诸如光膜材料和控制热量之类的技术，可以将检测器的响应速度提高到5ms。这允许在一秒钟内使用单个检测器进行200个像素图像测量值，因此，可以在5秒的初始目标内实现100个像素图像测量值。此外，可以通过结合抑制THZ光渗透到电极金属中的结构来减少成像设备的性能指标之一，并可以减少1/70次，并且可以将空间分辨率恶化的不必要信号降低1/70次，从而使空间分散量降低，从而使空间分散量相关，从而使w avellents avellents降低了，从而使w avellents avellents降低了。所获得的研究结果在国内和国际上都获得了许多研究成果，包括获得享有声望的奖项，应用物理学学会鼓励奖，这是应用物理学领域的年轻奖项之一，以及在ACS Omega期刊等国际学术期刊上发表的，并被选为“新闻”杂志的封面，这是在New Diaond杂志上的原始杂志，以此作为原始杂志。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Terahertz Imaging and Spectroscopy as a Tool for Non-destructive and Non-contact Quality Inspections of Medical Drugs and Polymer Films

DOI：
10.2116/bunsekikagaku.66.893
发表时间：
2017
期刊：
Bunseki Kagaku
影响因子：
0.2
作者：
D. Suzuki;Y. Kawano
通讯作者：
D. Suzuki;Y. Kawano

全方位非破壊検査に向けたフレキシブルテラヘルツスキャナーの開発

开发用于全向无损检测的柔性太赫兹扫描仪

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Daichi Suzuki;Shunri Oda;and Yukio Kawano;鈴木大地;Daichi Suzuki;鈴木大地
通讯作者：
鈴木大地

A flexible and wearable terahertz scanner

DOI：
10.1038/nphoton.2016.209
发表时间：
2016-12-01
期刊：
Nature Photonics
影响因子：
35
作者：
Suzuki, D.;Oda, S.;Kawano, Y.
通讯作者：
Kawano, Y.

A flexible terahertz camera with carbon nanotubes and its application to multi-view inspection

碳纳米管柔性太赫兹相机及其在多视角检测中的应用

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
New Diamond
影响因子：
0
作者：
D. Suzuki;Y. Kawano
通讯作者：
Y. Kawano

Mechanism of carbon nanotubes terahertz detectors based on photothermoelectric effect

DOI：
10.1109/irmmw-thz.2016.7758937
发表时间：
2016-09
期刊：
2016 41st International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz waves (IRMMW-THz)
影响因子：
0
作者：
D. Suzuki;S. Oda;Y. Kawano
通讯作者：
D. Suzuki;S. Oda;Y. Kawano

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0
作者：
Koyanagi Mitsumasa;Saito Tomoka;Wada Seiji;Nagata Takashi;Kawano-Yamashita Emi;Terakita Akihisa;鈴木大地
通讯作者：
鈴木大地