JP2005114413A - 物質検出方法とその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】物品中に特定の物質が存在するか否かを画一的に検出することができ、さらに高速に検出することを可能とし、破壊できない物品に内包されている物質を確実に検出する。
【解決手段】検出対象物に関する複数の対象物スペクトルを格納したデータベースと、光波と電波の境界付近に位置するテラヘルツ波を被検査物の所定部位に複数の異なる周波数で照射するテラヘルツ波照射手段と、該照射後の出力波を取得する出力波取得手段と、該出力波内に前記対象物スペクトルが含有されているかを判別する判別手段とを備えた。
【選択図】 図２

Description

この発明は、例えば封筒やビニル袋等の容器を破壊せずに該容器に収納された物質を検出するような物質検出方法とその装置に関する。

従来、例えば麻薬や覚せい剤等の禁止薬物、又はＲＤＸやＴＮＴ等の爆薬といった特定薬物を検出する方法として、Ｘ線スキャナや探知犬を利用する方法が知られている。

この方法では、封筒で郵送される場合など開封に制限があると、検出対象である特定薬物が収納されていても検出できない等、不利不便な点が存在していた。

一方、物品を破壊せずに該物品に含まれる異物を、テラヘルツ波を利用して検出する装置が提案されている（特許文献１、２、３参照）。

しかし、上記装置はいずれも単に異物の有無を検出できるだけであった。また、その出力も画像表示であり、表示された画像を見て作業員が異物の有無を判断していた。

このため、連続作業により作業員に疲れが出ると、異物の混入を見逃すことがあり、検出精度は作業員の集中力、及び作業員の経験と勘による認識力に頼るところが大きかった。

特開平８−３２０２５４号公報 特開平１０−９０１７４号公報 特開２００１−６６３７５号公報

この発明は、物品中に特定の物質が存在するか否かを画一的に検出することができ、さらに高速に検出することができる物質検出方法とその装置を提案し、破壊できない物品に内包されている物質を確実に検出することを目的とする。

この発明は、光波と電波の境界付近に位置するテラヘルツ波を被検査物の所定部位に複数の異なる周波数で照射し、該照射後の出力波内に該検出対象物に関する対象物スペクトルが含有されているかを判別する物質検出方法、又は、検出対象物に関する複数の対象物スペクトルを格納したデータベースと、光波と電波の境界付近に位置するテラヘルツ波を被検査物の所定部位に複数の異なる周波数で照射するテラヘルツ波照射手段と、該照射後の出力波を取得する出力波取得手段と、該出力波内に前記対象物スペクトルが含有されているかを判別する判別手段とを備えた物質検出装置であることを特徴とする。

前記複数の異なる周波数で照射するテラヘルツ波照射手段は、ＦＴＩＲ（フーリエ変換赤外分光光度計）の水銀灯光源や、フェムト秒レーザーを利用してテラヘルツ波を発生させるフェムト秒方式等、複数の異なる波長が重なった白色光を照射する照射手段、又は、単色波長可変光源等の波長を変化させて複数の異なる波長を出せる照射手段で構成することを含む。なお、上記白色光を照射する照射手段の場合は、フーリエ変換を行なってスペクトルを求めると良い。

前記照射後の出力波は、照射により検出対象物を透過した透過波（もしくはその吸収波）、又は照射により検出対象物で反射した反射波で構成することを含む。

前記構成により、被検査物に含有されている１又は複数の検出対象物の有無を、確実に判別することができる。特に、被検査物の所定部位を複数の異なる周波数のテラヘルツ波で照射するため、ピンポイントの測定で高速に判別することが可能となる。

反射波を使った場合は、検出対象物がどの程度含有されているか定量化できなくとも、微量でも存在（例えば内封）していればこれを検出するような場合に十分実用化することができる。透過波を使用した場合には、検出対象物がどの程度含有されているかまで定量化することができ、より詳細な分析を行なうことができる。

この発明の態様として、前記対象物スペクトルを、検出目的物に関する目的物スペクトルと、検出目的外の付属検出物に関する付属物スペクトルとで構成することができる。

これにより、例えば検出目的の薬物と共に該薬物を包装しているビニル袋等を付属検出物として検出することができる。このため、被検査物の構成物を目的物と付属物とに明確に区別し、目的物の検出精度を向上することができる。

またこの発明の態様として、前記テラヘルツ波照射手段を、複数の周波数が重複した白色光を照射する白色光照射手段で形成し、前記出力波に対してフーリエ変換を実行し周波数毎のスペクトルを取得するスペクトル取得手段を備えることができる。

前記白色光照射手段は、ＦＴＩＲによる照射装置やフェムト秒方式による照射装置で構成することを含む。

前記スペクトル取得手段は、出力波を検出する検出装置とフーリエ変換等の演算処理を実行するコンピュータで構成することを含む。

前記構成により、一度に複数の周波数を重複して照射し、高速に検出を行なうことができる。

この発明により、破壊できない物品に内包されている物質を確実に検出することができる。

この発明の一実施形態を以下図面と共に説明する。
まず、図１に示す物質検査装置１の外観斜視図と共に、物質検査装置１の外観について説明する。

物質検査装置１は、平面視四角形の台面６を備えたテーブル７の左側部に、根元部を接着して上方へ向って作業者Ｍの腰位置程度まで少し伸び、そこから右方向へ台面６の中心部まで充分伸ばしたＬ字アーム２を装着している。

該Ｌ字アーム２の先端部には、検査対象物９を通過したテラヘルツ波である出力波（透過波）Ｅと、ノイズキャンセル用の参照波Ｇとを計測する略円筒形の計測器３を備えている。

前記台面６は、中央部にテラヘルツ波を通過させる穴８を設け、前記Ｌ字アーム２の根元部の右隣に前記参照波Ｇを通過させる穴５を設けている。

また、前記台面６の奥側、すなわち作業者Ｍ側の左部（作業者Ｍの右手側）には、計測結果の表示とタッチ操作の入力を許容するタッチモニタ４を備える。

なお、該タッチモニタ４は、前記テーブル７の内部に備えたパーソナルコンピュータに接続している。

以上の構成により、作業員Ｍは台面６上に検査対象物９を載せ、タッチモニタ４の操作で測定開始と測定結果確認を行なうことが出来る。例えば図示するように封筒であれば、膨らんでいるなど疑い深い部分をテラヘルツ波の照射部である穴８の上に位置させ、ピンポイントで測定を行なうことが出来る。

次に、図２に示す物質検査装置１のシステム構成説明図と共に、物質検査装置１のシステム構成について説明する。

物質検査装置１は、ポンプ入射装置１１、テラヘルツ波発生装置２０、回転駆動装置２２、ワイヤグリッド３２、集光レンズ４１、分散レンズ４２、検出器５０、及びパーソナルコンピュータ６０で構成する。

前記ポンプ入射装置１１は、ポンプ波を出力する装置である。
前記テラヘルツ波発生装置２０は、共振用ミラー２１，２３、及びプリズム結合器２５を備えた非線形光学結晶２４で構成する。

上記共振用ミラー２１は、下方半分を透過ガラス（透過部）で形成し、上方半分を高反射コーティングによる鏡（反射部）で形成している。

上記共振用ミラー２３は、共振用ミラー２１と対向させて上下反対の関係にあり、上方半分を透過ガラス（透過部）で形成し、下方半分を高反射コーティングによる鏡（反射部）で形成している。

なお、上記共振用ミラー２１及び共振用ミラー２３は鏡の反射面が向き合うように並行に対向させて備え、その略中間位置に前記非線形光学結晶２４を位置させている。

上記非線形光学結晶２４は、ポンプ入射装置１１から入射したポンプ波（レーザー光）によって励起し、後述するようにテラヘルツ波を出力する。

前記回転駆動装置２２は、テラヘルツ波発生装置２０を回動するモータとギアで構成し、テラヘルツ波発生装置２０を微小に回動させてポンプ波の入射角度を変更可能にしている。

前記ワイヤグリッド３２は、テラヘルツ波発生装置２０から出力されたテラヘルツ波を、検査対象物９に照射する照射光とノイズキャンセル等に利用する参照波に一定比率で分割する分割器である。

前記集光レンズ４１は、テラヘルツ波を集光して検査対象物９に照射し、前記分散レンズ４２は、検査対象物９を通過した出力波（テラヘルツ波）を拡径する。これにより、検査対象物９に対してテラヘルツ波を照射する部位を小さく絞り、照射によって検査対象物９を透過した出力波を大きく取得することを可能としている。

前記検出器５０は、前記分散レンズ４２と共に計測器３（図１）内に収納されており、出力波入射口５２から検査対象物９を通過した出力波を取り込み、参照波入射口５１から気体以外を通過していないテラヘルツ波を取り込む。このように取り込むテラヘルツ波は、検出器５０に備えているＳｉボロメータ又は焦電素子によって検出する。

これにより、テラヘルツ波発生装置２０が発生するテラヘルツ波にノイズがあっても、出力波からノイズを排除して適切に計測することを可能としている。

前記パーソナルコンピュータ６０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭで構成する制御装置、データを記憶するハードディスク（記憶装置）、ＣＤ−ＲＯＭ又はフレキシブルディスク等の記録媒体にデータの読書きを行なう記録媒体リーダライタを備えている。

また、インタフェースボードも備えており、前記検出器５０、入力操作を許容する入力部（タッチモニタ４のタッチパネルやマウスやキーボード等）、及び画像を表示する表示部（前記タッチモニタ４のモニタ）を接続している。

図示する反射ミラー３１、反射ミラー３３、及び反射ミラー３４は、テラヘルツ波を各目的部に誘導するための反射鏡である。

以上の構成により、ポンプ入射装置１１から入射するポンプ波Ａからテラヘルツ波発生装置２０でテラヘルツ波Ｂを生成し、該テラヘルツ波Ｂを照射側波Ｃとして反射ミラー３３及び反射ミラー３４で反射し、集光レンズ４１に誘導する。集光レンズ４１は、前記照射側波Ｃを集光して集光照射波Ｄを検査対象物９に照射する。照射によって検査対象物９を透過した出力波Ｅは、分散レンズ４２で拡径し出力波Ｆとして検出器５０に入射する。

また、ワイヤグリッド３２で分割された参照波Ｇは、一旦反射ミラー３１で反射されて検出器５０に入射する。

このようにして、検査対象物９にテラヘルツ波を照射し、検査対象物９を透過した出力波として検出器５０に出力波Ｅを入射すると共に、テラヘルツ波のノイズキャンセルを行なうための参照波Ｇを検出器５０に入射することができる。

次に、図３に示すテラヘルツ波発生装置２０の構成図と共に、テラヘルツ波の発生原理について説明する。

前述のポンプ入射装置１１からテラヘルツ波発生装置２０に入射するポンプ波Ａは、共振用ミラー２１の透過部２１ｂを通過して非線形光学結晶２４に入射する。該ポンプ波Ａは、非線形光学結晶２４で一旦屈折した後に、共振用ミラー２３の透過部２３ｂを通過して出力する。

ブロードなアイドラー波Ｚは、共振器を構成する共振用ミラー２１，２３の反射部２１ａ，２３ａにより強度が高まる。なお、上記共振器はアイドラー波Ｚに対して特定方向である角度θに構成し、特定方向のアイドラー波Ｚの強度を高める。

この構成と動作によって発生するテラヘルツ波Ｂは、プリズム結合器２５によって外部に取り出す。

以上の構成及び動作により、テラヘルツ波発生装置２０はパラメトリック効果を生じ、ポンプ波Ａから必要な強度のテラヘルツ波Ｂを取り出して出力する事ができる。

なお、テラヘルツ波発生装置２０は回転駆動装置２２によって少しずつ回動することができ、この回動によってポンプ波Ａの入射角度を可変することができる。

ポンプ波Ａの入射角度を可変すると、非線形光学結晶２４中でのポンプ波Ａとアイドラー波Ｚとのなす角度が変化し、テラヘルツ波Ｂとアイドラー波Ｚとのなす角度も変化する。

この位相整合条件の変化により、テラヘルツ波Ｂの波長を可変にすることができ、連続波長可変性を備えることができる。従って、回転駆動装置２２は、テラヘルツ波Ｂの波長を切り替えるスイッチング装置として機能する。

この実施形態では、約６００μｍ〜６０μｍの間でテラヘルツ波Ｂの波長を可変することができ、周波数で表現すると０．５ＴＨｚ〜５ＴＨｚの間でテラヘルツ波Ｂの周波数を変化させることができる。

次に、図４、図５、図６に示す検出対象物質の吸収スペクトル（指紋スペクトル）の特性図と共に、パーソナルコンピュータ６０のハードディスクに格納するデータベース内の基準スペクトルのデータについて説明する。

図４は封筒＋ポリエチレン小袋（封筒とポリエチレン小袋の混合）の吸収スペクトルを示し、図５はコカインＨＣ１の吸収スペクトルを示し、図６はＲＤＸの吸収スペクトルを示し、これらのデータから基準スペクトルのデータ（基準スペクトルデータ）を形成する。

ここで、上記吸収スペクトルは、個々人で異なる指紋のように各々の物質で異なって各物質の特徴を示すため、以下吸収スペクトルを指紋スペクトルと呼ぶ。

該指紋スペクトルは、予め物質検査装置１を用いて検出対象物質にテラヘルツ波を照射してその出力波を測定したものであり、横軸は１ｃｍに入っている波長数を示すＷａｖｅｎｕｍｂｅｒであり、縦軸は透過率を示すＴｒａｎｓｍｉｔｔａｎｃｅである。

実際には周波数の異なるテラヘルツ波を複数照射して各周波数での透過率を取得し、この透過率を線形に並べて基準スペクトルデータとする。該基準スペクトルデータは、データベース内に検出対象物質の種別毎に格納している。

検出対象物質のうち検出目的物質は、この実施形態ではコカインＨＣ１及びＲＤＸであり、封筒＋ビニール小袋は付属物質である。すなわちこの実施形態では、ビニール小袋にコカインＨＣ１やＲＤＸが密封され、封筒内に封入された場合に開封せずコカインＨＣ１やＲＤＸを検出することを目的としている。

図４、図５、図６を見比べると解るように、付属物質である封筒とビニール小袋の混合の指紋スペクトルは、周波数の変化に対して透過率の変化が少なく、検出目的物質であるコカインＨＣ１及びＲＤＸは、周波数の変化に対して透過率の変化が大きく、周波数（波長）に対する依存性が強い特性がある。

従ってビニール小袋の混合の指紋スペクトルを考えなくともコカインＨＣ１及びＲＤＸの検出は可能ではあるが、ビニール小袋の混合の指紋スペクトルを利用することでより性能の向上を図っている。

以上の構成により、検査対象物９にテラヘルツ波を照射した後の出力波から、データベース内に格納した基準スペクトルを持つ物質が含有されているか判別することが可能となる。

次に、パーソナルコンピュータ６０の制御装置がハードディスク内に格納した物質検出プログラムに従って行なう検出処理の動作について、図７に示す処理フロー図と共に説明する。

作業員Ｍによってタッチモニタ４で検査開始ボタンが押下されると（ステップｎ１）、制御装置はテラヘルツ波発生装置２０を初期位置にまで回動する（ステップｎ２）。

制御装置はポンプ入射装置１１によるポンプ波の照射を開始してテラヘルツ波で検査対象物９を照射して出力波を検出し（ステップｎ３）、照射・検出後にテラヘルツ波発生装置２０を回動する（ステップｎ４）。この回動により、次に照射するテラヘルツ波の周波数ｆを変更する。

なお、上記ステップｎ３での出力波の検出時には、参照波を利用してノイズキャンセルを行なう。

制御装置は、テラヘルツ波発生装置２０の回動角度がＭＡＸになるまで前記ステップｎ３，ｎ４を繰返し（ステップｎ５）、テラヘルツ波の周波数を順次変更して照射・検出を繰り返す。

回動角度がＭＡＸになると、主成分分析を実行して出力波に含有される物質を判別する（ステップｎ６）。なお、上記ＭＡＸまでの回動により照射・検出する周波数の種類数は、検出対象である指紋スペクトルの数を最小限必要とする。

該主成分分析は、前述の指紋スペクトル（図４〜図６）を利用し、前記出力波に対して最小二乗法による行列演算で分析結果を出す。このときの計算は周波数単位で実行する。

具体的には、出力波をＩ、基準スペクトルをＳ、出力波に含有されている物質の濃度をＰとすると、次の式（１）が成立する。
[Ｉ]＝[Ｓ][Ｐ] ・・・（５）

検出対象物質がＭ個ある場合、Ｎ個の周波数のテラヘルツ波で出力波Ｅの検出を実行して、次の式（６）に示す線形行列式が成立する。

上記式（６）において、行列［Ｓ］は基準スペクトルから既知であり、行列［Ｉ］は出力波Ｅから既知であるため、［Ｐ］を算出して求めることができる。
ここで、Ｎ＝Ｍの場合は、次の式（７）により行列［Ｐ］を求めることが出来る。

[Ｐ]＝[Ｓ]^−１[Ｉ] ・・・（７）

また、Ｎ＞Ｍの場合は、最小二乗法により行列［Ｐ］を求めることができ、その算出式は次の式（８）となる。

[Ｐ]＝([Ｓ]^ｔ[Ｓ])^−１[Ｓ]^ｔ[Ｉ] ・・・（８）

上記式を解くことによって行列［Ｐ］、すなわち各検出対象物質の含有濃度を算出でき、各検出対象物質の有無を判別することが可能となる。この判別は、例えば５０％以上の濃度であれば検出対象物質が存在していると判別するなど、予め定めてパーソナルコンピュータ６０のハードディスク内に格納した判断基準データと比較して判断する。

なお、この実施形態では、封筒＋ポリエチレン小袋、コカインＨＣ１、及びＲＤＸといった３つの物質を検出するためＭ＝３であり、Ｎ≧３として計算することとなる。

また、実際にはそれぞれの基準スペクトルには適切な重み付けを行い、重み付け後の基準スペクトルで上記計算を実行し、検出精度を高めると良い。

前記主成分分析の結果は、ハードディスク内の各指紋スペクトルの検出対象物質が何パーセント含有されているかという数値で得られ、この数値を図８に示すようにタッチモニタ４に分析結果（検出結果）として表示する（ステップｎ７）。

ここで、図８は検出結果表示画面の画面イメージ図を示し、検査対象の核物質が何パーセント含まれているかを表示する。含まれているパーセンテージが一定量以上である場合には、コカインＨＣ１の左横に図示するように注意マーク４ａを表示し、同時に注意メッセージ４ｂを表示して作業員に注意を促す。

なお、画面上の印刷ボタン４ｃは現在表示中の検査結果を検査日時と共に印刷するボタンであり、次検査ボタン４ｄは現在表示している検出結果を破棄（若しくは記録）して次の検査を実行するボタンである。

図示した例のように検出目的物が１つでも存在した場合（もしくは所定の割合以上として検出した場合）には（ステップｎ８）、スピーカからビープ音を発音し（ステップｎ９）、１つも存在しなかった場合にはそのままで、処理を終了する。

以上の動作により、検査対象物９の特定ポイントに対して周波数を段階的に順次変更してテラヘルツ波を照射し、取得した出力波の指紋スペクトルから複数の検出対象物質の指紋スペクトルの含有率を割り出し、検査対象物９を破壊や開封することなく検出目的物の存在を確実に検出することができる。

このとき、特定ポイントに対してのみ検出目的物の検出を実行するため、高速に検出処理を完了することができる。

検出目的物が存在すると判定した場合には、注意マーク、注意メッセージ、及びビープ音によって作業員Ｍに通知するため、作業員の能力に依存せず画一的に検出目的物の存在を検出することができる。

また、検出目的物の有無の判断もパーソナルコンピュータ６０の制御装置が実行するため、出力波の指紋スペクトルを得てから判断を下すまでの判断時間が高速となり、例えば空港の手荷物検査や航空郵便物検査等でも停滞させずに手早く処理することができる。

従って、禁止物質（覚せい剤や麻薬といった薬物等）や危険物質（ＲＤＸやＴＮＴといった爆発物等）の国内への持込や海外流失を、一般の航空利用客等に迷惑をかけることなく、手早く確実に防止することができる。また、大量に郵便物を処理する郵便局などでも効率よく検査を行なうことができる。

なお、上述した実施形態ではテラヘルツ波発生装置２０の回転によってテラヘルツ波の周波数を変化させたが、テラヘルツ波発生装置２０を複数備え、テラヘルツ波発生装置２０毎に異なる周波数のテラヘルツ波を設定し、各周波数のテラヘルツ波を同時に、若しくは順次に検査対象物９に照射する構成としても良い。

このように構成した場合は、上述の実施形態よりもさらに高速に検出処理を完了させることができる。なお、複数の異なる周波数のテラヘルツ波を同時に照射する場合には、出力波を照射された周波数単位で分割して取得すると良い。

また、図８の画面上に再検出ボタンを配置し、該再検出ボタンが押下されると再度検出処理を実行し、先に検出した含有率と並べて新しく検出した含有率を表示する構成としても良い。

これにより、検出結果が怪しい場合に検査対象物９の検査位置を少しずらす等、検査位置を変化させて繰り返し検査を行ない、総合結果で判断することが可能となる。

また、集光レンズ４１、分散レンズ４２を備えず、集光せずにテラヘルツ波をそのまま照射する構成としても良い。これにより、一点照射による検出精度を維持しつつコストダウンを図ることができる。

また、禁止物質としてコカインＨＣ１を使用したが、覚せい剤（エフェドリン類やアンフェタミン類）、２Ｃ−Ｂ ＨＣＩ、モルヒネ、幻覚剤、ＭＤＡ、及びＭＤＭＡ等、多数の禁止物質を検出目的物資とし、これらの指紋スペクトルをハードディスク内に格納してもよい。

また、付属物質として封筒とビニール小袋の混合した指紋スペクトルを使用したが、封筒とビニール小袋を別々の指紋スペクトルとしても良く、布や紙等他の物質の指紋スペクトルを付属物としてハードディスクに格納しても良い。

このように、ターゲットとする物質を増加させることにより、主成分分析による検出精度を高めることができ、また検出できる物質も増加して性能も向上することができる。

また、ターゲットである物質が検査対象物９内に検出目的物が基準スペクトルデータの測定時と異なる濃度で含有されていた場合は、濃度が異なっても指紋スペクトルの特性が類似することを利用し、濃度の違いを推定して検出目的物を検出する構成としても良い。これにより、データベースに格納する基準スペクトルデータの数を削減し、計算時間も短縮することができる。

また、物質の粒子サイズの違い等、物質の状態によって指紋スペクトルが変化する物質（例えばＲＤＸ等の物質）については、物質の複数の状態に対応する基準スペクトルデータをそれぞれ別個に準備しても良い。

これにより、検出目的物が粉状、粒子状、又は板状等、どのような状態であっても確実に検出することができ、検出精度を向上することができる。

また、前述した検査処理を本検査とし、その前に予備検査を行なう構成としても良い。この場合、２種類の異なる周波数のテラヘルツ波を利用して連続的に差分計測を実行し、吸収波長依存性の高い物質を検出するように構成すればよい。

これにより、封筒やビニル袋等は検出されず、吸収波長依存性の高い検出目的物の存在可能性を簡易かつ高速に検査することができる。検査結果で吸収波長依存性の高い物質が存在した場合に本検査を実施する２段階の検査とすることで、検査作業の高速化と物質検出の高精度化とを実現することができる。

また、回転駆動装置２２でテラヘルツ波発生装置２０を回動させることに代えて、ポンプ入射装置１１をその場で回動、又は該ポンプ入射装置１１をテラヘルツ波発生装置２０を軸芯にして回動する構成としても良い。この場合であっても、テラヘルツ波発生装置２０に入射するポンプ波Ａの入射角を可変することができる。

次に、第２の実施形態として、図９に示すシステム構成図と共に、テラヘルツ波発生装置をＦＴＩＲによる干渉計８０で構成した場合について説明する。この実施形態ではＭｉｃｈｅｌｓｏｎ干渉計を使用する。

該干渉計８０は、集光レンズ８１、ライトソース８２、コンデンサレンズ８３、コリメータレンズ８４、ビームスプリッタ８５、フィックスドミラー８６、及びムービングミラー８７で構成する。

該干渉計８０の動作について説明すると、まず光源であるライトソース８２が放射光を照射する。該照射光は、コンデンサレンズ８３で集光し、コリメータレンズ８４で拡径した後にビームスプリッタ８５に到達する。

該ビームスプリッタ８５は、到達した照射光を下方へ直角に反射する反射光と右方向へそのまま透過する透過光に分割する。

前記透過光はフィックスドミラー８６で反射し、前記反射光は定速に移動して光路長を可変するムービングミラー８７で反射して、いずれもビームスプリッタ８５の面上に戻る。

ビームスプリッタ８５の面上では、これらの反射光（反射光束）の光路長が完全に等しくなる光学位置、すなわち両反射光相互間の相対光路差が零になる零光路差位置で、両反射光に含まれる全波長成分について同位相の干渉が引き起こされ、最も強い振幅強度の干渉光が現れる。

ムービングミラー８７による光路長走査に伴って両反射光にいくらかの相対光路差が生じると、個々の波長成分が各々異なった位相で重畳されることとなり、干渉光の振幅強度は減少する。

この干渉光は、半分程度が光源側に散逸損失するが、残りの半分が集光レンズ８１から上方へ照射され、検出器５０内に備えた検出用レンズ５４を介してディテクター５３に到達し、該ディテクター５３が干渉光の振幅強度に比例した電気信号として検出する。

以上の構成及び動作により、複数の波長が重複した白色光のテラヘルツ波を集光レンズ８１から台面６上の検査対象物９に照射し、ディテクター５３で検出することができる。

該スペクトル成分の検出は、検査対象物９が存在しない場合に測定したバックグラウンド測定と、検査対象物９を通過させて測定したサンプル測定のそれぞれに対して、パーソナルコンピュータ６０でフーリエ変換を実行し、フーリエ変換後のデータを比較して、求めるスペクトルを得ることができる。

なお、前記ディテクター５３はＳｉボロメータで構成しても良い。この場合は、第１の実施形態の検出器５０を利用することが可能となる。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、
この発明の物質検出装置は、実施形態の物質検査装置１に対応し、
以下同様に、
被検査物は、検査対象物９に対応し、
所定部位は、検査対象物９の膨らんでいる部分に対応し、
発振器は、ポンプ入射装置１１に対応し、
テラヘルツ波照射手段は、テラヘルツ波発生装置２０及び干渉計８０に対応し、
出力波取得手段は、検出器５０に対応し、
スペクトル取得手段は、ディテクター５３とパーソナルコンピュータ６０に対応し、
白色光照射手段は、干渉計８０に対応し、
出力波は、出力波Ｅに対応し、
検出対象物は、コカインＨＣ１、ＲＤＸ、封筒＋ビニール小袋に対応し、
検出目的物は、コカインＨＣ１、ＲＤＸに対応し、
付属検出物は、封筒＋ビニール小袋に対応し、
対象物スペクトルは、基準スペクトルに対応し、
目的物スペクトルは、コカインＨＣ１、ＲＤＸの指紋スペクトルに対応し、
付属物スペクトルは、封筒＋ビニール小袋の指紋スペクトルに対応し、
判別手段は、物質検出プログラムを実行するパーソナルコンピュータ６０の制御装置に対応するも、
この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

物質検査装置の外観斜視図。 物質検査装置のシステム構成説明図。 テラヘルツ波発生装置の構成図。 封筒＋ビニール小袋の指紋スペクトルの特性図。 コカインＨＣ１の指紋スペクトルの特性図。 ＲＤＸの指紋スペクトルの特性図。 パーソナルコンピュータの制御装置が行なう検出処理の動作の処理フロー図。 検出結果表示画面の画面イメージ図。 第２実施形態の物質検査装置のシステム構成説明図。

符号の説明

１…物質検査装置
９…検査対象物
１１…ポンプ入射装置
２０…テラヘルツ波発生装置
５０…検出器
８０…干渉計
Ｅ…出力波

Claims (5)

1. 光波と電波の境界付近に位置するテラヘルツ波を被検査物の所定部位に複数の異なる周波数で照射し、
   該照射後の出力波内に該検出対象物に関する対象物スペクトルが含有されているかを判別する
   物質検出方法。
2. 前記対象物スペクトルとして、検出目的物に関する目的物スペクトルと、検出目的外の付属検出物に関する付属物スペクトルとを設定し、
   目的物と共に付属物が含有されているか判別する
   請求項１記載の物質検出方法。
3. 検出対象物に関する対象物スペクトルを格納したデータベースと、
   光波と電波の境界付近に位置するテラヘルツ波を被検査物の所定部位に複数の異なる周波数で照射するテラヘルツ波照射手段と、
   該照射後の出力波を取得する出力波取得手段と、
   該出力波内に前記複数の対象物スペクトルが含有されているかを判別する判別手段とを備えた
   物質検出装置。
4. 前記対象物スペクトルを、検出目的物に関する目的物スペクトルと、検出目的外の付属検出物に関する付属物スペクトルとで構成した
   請求項３記載の物質検出装置。
5. 前記テラヘルツ波照射手段を、複数の周波数が重複した白色光を照射する白色光照射手段で形成し、
   前記出力波に対してフーリエ変換を実行し周波数毎のスペクトルを取得するスペクトル取得手段を備えた
   請求項３又は４記載の物質検出装置。
   

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