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誘電体導波路付き共振器とそれを備えた発振器及び測定装置

国内特許コード P07A010184
整理番号 19
掲載日 2007年8月17日
出願番号 特願平08-283482
公開番号 特開平10-123072
登録番号 特許第3866804号
出願日 平成8年10月25日(1996.10.25)
公開日 平成10年5月15日(1998.5.15)
登録日 平成18年10月13日(2006.10.13)
発明者
  • 鈴木 洋介
  • 大矢 博昭
出願人
  • 財団法人山形県産業技術振興機構
発明の名称 誘電体導波路付き共振器とそれを備えた発振器及び測定装置
従来技術、競合技術の概要
スピン量子数Sを有する不対電子が静磁場中に置かれると、不対電子の自転(スピン)によって作られる磁場と外部磁場との相互作用によってエネルギー準位が2S+1個にゼーマン分裂する。電子スピン共鳴(Electron Magnetic Resonance)は、その隣りあった準位間のエネルギー差に等しい電磁波を加えたときに共鳴的に吸収が起こる現象であり、その測定は従来より電磁波の吸収または放射を測定することによって行われている。
このような電子スピン共鳴の測定は,不対電子の有無や、不対電子と別の不対電子との間に働く相互作用を調べること等を目的として行われる。不対電子を有する物質は非常に化学的反応性が高いため、物質の機能を探るうえで電子スピン共鳴の測定は極めて重要である。また、試料を分解せずに不対電子を有する物質のみを高感度で検出することができるため、電子スピン共鳴の測定は強磁性体や常磁性体等の分析に頻繁に利用されている。
【0003】
従来の電子スピン共鳴測定装置には、発振器から発振された電磁波を共振器に導入するために金属導波管が用いられている。この導波管は金属で形成されているために極めて硬く、自由に変形することは不可能である。このため、電子スピン共鳴測定装置の設計にあわせた導波管を用意しなければならず、装置の設計の幅を狭めていた。また、導波管を自由に動かすことができないために、測定試料挿入時に共振器の反射鏡を移動させたり、共振器の長さを変更したりすることが困難であった。さらに、金属導波管を用いた場合は電磁波のロスが少なくないという問題もある。これは、電子スピン共鳴測定装置の感度を悪化させる重大な要因であった。
【0004】
一方、従来の電子スピン共鳴測定装置は、マイクロ波の中でも低周波数の領域を対象としており、ミリ波やサブミリ波領域における高感度な測定装置は開発されるに至っていない。その一因は、水および酸素の吸収が測定の妨げになる点にある。しかしながら、ミリ波やサブミリ波領域における電子スピン共鳴の測定については、依然として高感度な測定方法の開発が望まれている。
産業上の利用分野
本発明は、誘電体導波路を挿入したファブリ・ペロー共振器と、それを備えた電子スピン共鳴測定装置に関する。さらに、本願発明は、誘電体導波路付きファブリ・ペロー共振器を備えた発振器、誘電率測定装置およびtan δ測定装置にも関する。
特許請求の範囲 【請求項1】 ファブリ・ペロー共振器、およびファブリ・ペロー共振器の一方の反射鏡に設けられた孔を通して共振部に突き出すように挿入されている1本または2本の波動エネルギー導入または導出用誘電体導波路からなる誘電体導波路付き共振器。
【請求項2】 誘電体導波路の波動エネルギー伝送部分の少なくとも一部が、未焼成または不完全焼成のポリテトラフルオロエチレン成形物で形成されている、請求項1の誘電体導波路付き共振器。
【請求項3】 ファブリ・ペロー共振器の一方の反射鏡が、XYZステージの少なくともZステージで移動できるようになっており、該反射鏡に挿入されている誘電体導波路が2本であり、そのうちの1本は波動エネルギー導入用導波路であり、他の1本は波動エネルギー導出用導波路である請求項1または2の誘電体導波路付き共振器。
【請求項4】 反射鏡に設けられた孔の径が0.5~1.0mmである請求項1-3のいずれか一項の誘電体導波路付き共振器。
【請求項5】 孔を通して誘電体導波路が共振部に0.5~1.0mm突き出すように挿入されている請求項1-4のいずれか一項の誘電体導波路付き共振器。
【請求項6】 ファブリ・ペロー共振器を構成する一方の反射鏡が球面鏡であり、もう一方の反射鏡が平面鏡であって、該ファブリ・ペロー共振器の共振周波数における波長(λ)、共振器長(L)、球面鏡の曲率半径(b1)、球面鏡上のスポットサイズ(W1)、平面鏡上のスポットサイズ(W2)が以下の式を満たすことを特徴とする請求項1-のいずれか一項の誘電体導波路付き共振器。
【数式1】

【請求項7】 請求項1-のいずれか一項の誘電体導波路付き共振器を備えた発振器。
【請求項8】 請求項1-のいずれか一項の誘電体導波路付き共振器を備えた、誘電体の誘電率測定装置。
【請求項9】 請求項1-のいずれか一項の誘電体導波路付き共振器を備えた、誘電体のtan δ測定装置。
産業区分
  • 試験、検査
  • 高分子化合物
国際特許分類(IPC)
出願権利状態 権利存続中
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