私は、大学院でテラヘルツ分光の研究をしている(正しくは始めた)者です。

テラヘルツ分光におけるテラヘルツ波の発生のうち、光伝導デバイス(photomixer)を使う方法があり、私の研究室では光伝導デバイスのキャリア励起には、CW-レーザ光源を用いるのですが、
パルス光源ではない利点はなんなのでしょう??

周波数分解能が良くなるという話を聞いたんですが、理由がいまいち分りません。

お力添えよろしくお願いします。

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A 回答 (1件)

光伝導デバイスのキャリア励起にCW-レーザ(連続レーザー)光源を使うことによって励起状態が平均して安定的になります。


励起した電子が目的の電子軌道に落ち込んでこの場合テラヘルツ帯の電磁波が発生します。
このときにパルスレーザーを使用すると励起が瞬間的にピーク値から減衰する光エネルギー波形になり電子励起にむらができ発生する電磁波が安定しません。
つまり励起電子軌道がいろんな軌道数をとり、励起した位置エネルギーのバラツキが多くなり、励起軌道から目的の軌道に電子が落ち込んだとき運動エネルギーのバラツキが多くなります。
電子が加速度運動するとき電磁波を発生しますが、ご存知のとおり高いエネルギーほど発生する電磁波の周波数は高く、エネルギーが低いと電磁波の周波数も低くなります。

光エネルギーと波長の関係は以下の通りです。

E=h・v=h・c/λ

h : プランク定数
E : エネルギー
ν : 振動数
c : 光の速さ
λ : 波長

エネルギーの差を小さくすると電磁波の周波数の差が小さくなり、周波数分解能が良くなります。


以上、参考になれば幸いです。
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この回答へのお礼

ご回答ありがとうございます。

キャリアの励起状態の安定化でしたか。丁寧な説明、非常にありがたいです。

光源の安定化は高分解能化に繋がると考えられますよね。

改めて、お礼申し上げます。

お礼日時:2011/04/18 22:16

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Qテラヘルツ波について

新聞で「シリコン基板上にグラファイト(?)を貼り付けて赤外線を当てるとテラヘルツ波が出る」とありました。

テラヘルツ…まぁ周波数がテラヘルツなのはわかります。波長が3mm~30μmくらいらしいですね。

で、新聞では高速通信が可能!とあり、次世代無線通信(携帯とか無線LANとか)に応用できるよ!って書いてましたが、他の日…数年前のの新聞記事で、テラヘルツ波で国際郵便の検閲システム…というのも聞きました。検閲システムといっても、手紙の文章を読みとるのではなく、封筒の中に麻薬等の危険物質が入っていないかのチェックをするためのシステムだそうです。

テラヘルツの波にはどのような特性があるのでしょう?
通信では単純に「周波数が高い=伝送できる情報量が多い」という意味だと思うのですが、郵便物の検閲システムがよくわからないです。波長が真逆の位置ですが、X線のようなものなのでしょうか?

Aベストアンサー

こんばんは

私自身が実は「テラヘルツ」というのは初めて聞くのですが、これまでの知識の中から、「こんな感じでは」ということなら答えられます。

通信においては、Ayahara-emさんがお考えのように、情報量が大きくなるというメリットが出てくると思います。
その代わり、周波数が高くなると「直進性」も高くなりますので「影」になると通信ができなくなります。

>封筒の中に麻薬等の危険物質が入っていないかのチェックをする
これはレントゲンとは全く違って、分子が特定の周波数の電磁波を吸収する性質を利用しているのだと思います。
…含まれている「元素」を調べる場合には「蛍光X線」を使います。

科学物質の性格を調べるのに、「赤外線分光」という方法があります。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E8%B5%A4%E5%A4%96%E5%88%86%E5%85%89%E6%B3%95
もっとも、赤外線分光では「O-H結合がある」「C=O結合がある」という情報しか得られません。
それでも、特徴的なパターンを示す物質を特定することはできます。

X線の検査の場合には、「固い物」と「柔らかい物」を区別しています。
…本質的ではないのですが、結果として固い物は一般的にX線を通しにくく、柔らかい物はX線を通します。

赤外線や可視光の場合、物質によって、特定の周波数の光(電磁波)だけを吸収します(そのために私たちの目には“色"が見えています)。
テラヘルツ波で麻薬を見つけるのも、私たち人間の目には見えないけれど「色」の違いを検出しているのだと思います。

こんばんは

私自身が実は「テラヘルツ」というのは初めて聞くのですが、これまでの知識の中から、「こんな感じでは」ということなら答えられます。

通信においては、Ayahara-emさんがお考えのように、情報量が大きくなるというメリットが出てくると思います。
その代わり、周波数が高くなると「直進性」も高くなりますので「影」になると通信ができなくなります。

>封筒の中に麻薬等の危険物質が入っていないかのチェックをする
これはレントゲンとは全く違って、分子が特定の周波数の電磁波を吸収す...続きを読む

Q分解能について教えてください(サブミリ波分光)

サブミリ波分光での「分解能」について教えてください。スペクトル線の幅を分離する能力でよろしいのでしょうか?もっと詳しく知りたいです。

Aベストアンサー

分解能っていうと、限られた帯域のスペクトル線を
どれだけ詳細に分析出来るかって事でしょう。
その分解能は周波数かもしれませんし、パワー軸についてかもしれませんが、
スペクトル図の各軸を何処まで目盛りで区切れるか?という事を分解能とイイマス。

回答はこれでよいでしょうか・・・?

Qテラヘルツ波の分解能

私は、大学院でテラヘルツ分光の研究をしている(正しくは始めた)者です。

テラヘルツ分光におけるテラヘルツ波の発生のうち、光伝導デバイス(photomixer)を使う方法があり、私の研究室では光伝導デバイスのキャリア励起には、CW-レーザ光源を用いるのですが、
パルス光源ではない利点はなんなのでしょう??

周波数分解能が良くなるという話を聞いたんですが、理由がいまいち分りません。

お力添えよろしくお願いします。

Aベストアンサー

光伝導デバイスのキャリア励起にCW-レーザ(連続レーザー)光源を使うことによって励起状態が平均して安定的になります。
励起した電子が目的の電子軌道に落ち込んでこの場合テラヘルツ帯の電磁波が発生します。
このときにパルスレーザーを使用すると励起が瞬間的にピーク値から減衰する光エネルギー波形になり電子励起にむらができ発生する電磁波が安定しません。
つまり励起電子軌道がいろんな軌道数をとり、励起した位置エネルギーのバラツキが多くなり、励起軌道から目的の軌道に電子が落ち込んだとき運動エネルギーのバラツキが多くなります。
電子が加速度運動するとき電磁波を発生しますが、ご存知のとおり高いエネルギーほど発生する電磁波の周波数は高く、エネルギーが低いと電磁波の周波数も低くなります。

光エネルギーと波長の関係は以下の通りです。

E=h・v=h・c/λ

h : プランク定数
E : エネルギー
ν : 振動数
c : 光の速さ
λ : 波長

エネルギーの差を小さくすると電磁波の周波数の差が小さくなり、周波数分解能が良くなります。


以上、参考になれば幸いです。

光伝導デバイスのキャリア励起にCW-レーザ(連続レーザー)光源を使うことによって励起状態が平均して安定的になります。
励起した電子が目的の電子軌道に落ち込んでこの場合テラヘルツ帯の電磁波が発生します。
このときにパルスレーザーを使用すると励起が瞬間的にピーク値から減衰する光エネルギー波形になり電子励起にむらができ発生する電磁波が安定しません。
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Q分光器の分解能

実験で分光器を使っているのですが、
分解能をあげるためには
1.スリット幅を狭める
2.光電子増倍管の電圧を上げる。
以外にどんな方法があるんでしょう?
光学系収差に関連したもの以外をお願いします。

Aベストアンサー

#1さんのご回答で大体よいのですが一つ訂正すると、

焦点距離を長くするのは、厳密には分光器の解像度を上げることにはなりません。
CCDやMOSなどのイメージデバイスを使う場合ですと決まった素子サイズになるので焦点距離を長くして拡大倍率を稼ぐことはありますが、スリットスキャンであればスリット幅を適切にすることと同じことでありやはり本質的に分解能をあげることにはなりません。

もちろん長い方が収差が少なくなり...という効果はありますが、今回は収差を無視しますから。

分解能を決めているのは、端的に言うとグレーティングの溝本数N(トータルの本数です)と次数mです。
これらの値が大きいほど分解能は上がります。

では。

Q山梨県は、関東地方?

ラジオ放送を聞いていましたら、
「関東地方と山梨県の皆さんにお伝えします」とか
「関東地方と山梨県の天気は・・・」と
聞こえてきました。

私は、今まで、関東地方には山梨県が含まれているものと、思っていました。
一般に、山梨県は、どの地方に所属しているのですか?

Aベストアンサー

結論から言うと・・・場合による、となってしまいます。
少し前にあった、このご質問への回答も参考にしてください。

http://oshiete.goo.ne.jp/qa/7644979.html

なお、「国の行政機関は、中部地方の中心である愛知県に出先の役所を置きますが山梨県はそこに管轄されています。」とのご回答もありますが、事実は違います。
法令データ提供システム(http://law.e-gov.go.jp/cgi-bin/idxsearch.cgi)の「行政組織」から、「○○省設置法」「○○省組織令」などの法律・政令を見れば、どの県がどこの管轄であるかわかりますが、山梨は、関東の管轄であるケースがほとんどです。

Q分光器の分解能とは?

現在HR4000分光器で太陽光のスペクトルなどの測定を行っているのですが、
分光器の分解能とは、どのようなことを言っているのでしょうか?
高分解能になるほど性能が良いみたいなのですがよくわかりません。
短い波長範囲の強度が正確に取れるということなのでしょうか。。。
よろしくお願いします。

Aベストアンサー

分光器の分解能は波長ベースの分解能とエネルギーベースの分解能のどちらかが使われます。今回は多分波長ベースの分解能のことでしょう。
同じ分光器でもFT-IR等はエネルギー(に比例する波数)で分解能が示されています。

波長ベースの分解能とは、波長λの光とλ+xの2種類の光が合わさっているときにこの2種類の波長の光を明確に別の波長であると見分けることができるxの大きさの下限をさします。

例えば分解能0.1nmとしたとき、λ1=500nmとλ2=500.2nmの光の強度を明確に分けて測定できますが、λ1=500nmとλ3=500.05nmの光を別の波長の光として捉えられる保証はないということです。

Q山梨県。

山梨県。

今週の日曜日に山梨市内へ仕事で行くことになりました。
こんな時しかなかなか県外へ出掛けられなくて、せっかくなので 
子供も連れて行って、初めての富士山を見たいと思います。

子供も楽しみにしています♪
記憶に残るような 富士山(全体)がみられるオススメの場所を教えてください。

希望は・・・
★できるだけ山梨市内から近いところで、山梨市内からのおおよその時間も教えてください。
★乗用車ではなく、トラックで行きます。

また、岐阜県の土岐ICから中央自動車道で山梨市内まで時間はどれくらいかかるでしょうか。
知ってみえる方がみえましたら教えてください。

よろしくお願いします。

Aベストアンサー

土岐から一宮御坂ICまで230~240Km、約3時間半・平均時速75Km/h(但し、登坂有り、カーブ有りの中央道です)
富士山が見える場所は、一宮御坂ICから山梨市内と反対側方向へ御坂峠を越えます、御坂峠の頂上部分には木立の切れる場所が有ります、但し、トンネルに入らずトンネルの側道を行くと、ここが一点(絵ハガキやカレンダーで紅葉の中の富士山の撮影場所はこの場所です)、
御坂峠を下り終わると河口湖に出ますが、河口湖畔で一点(絵ハガキ・カレンダー等の湖と一緒に写っている写真の撮影地が有ります)一宮御坂IC~河口湖畔まで約40分です。
河口湖畔より山梨市街へは約45分で到着するはずです。
(参考までに)山梨市は昔日下部(くさかべ)と云う名称でした、隣街は塩山とか勝沼と云う街が有ります。

Q分解能と分散能

光ファイバ等で導波路という物がよくでてきますが、
ここで言う分解能と分散能の違いとは何なのでしょうか?
教えてください。

Aベストアンサー

>光ファイバ等で導波路という物がよくでてきますが、ここで言う分解能と分散能の違いとは何なのでしょうか?
ご質問を見る限り根本的に理解が不足していて、まるで授業内容が理解できていない生徒がレポートを出されて、その意味がさっぱりわからず質問しているように見えます。

>光ファイバ等で導波路という物がよくでてきますが、
という言葉にもそれが表れています。光ファイバー自体が導波路の一つです。

分散は導波路(長距離伝送する光ファイバーでは特に)にとって重要なものですが、分解能の話が直接出てくることはないので、何故分解能の話が出てきたのかという疑問もあります。

勝手に推測するとファイバーグレーティングの話が関係しているとは思いますけど。。。。

もし学生さんであれば授業のノートなどを見るとか教科書などみるなどして、基本的な部分の理解を培って下さい。

Q富士山があるのは・・・山梨県?静岡県?

日本一の山、富士山。
山梨県と静岡県の間にあります。

「富士山は何県にあるか?」と問われ、貴方はどちらの県を答えますか?
ちなみに私は山梨出身なので、当然「山梨にあります」と答えます。
静岡県の方とお会いすると必ず富士山の取り合いになります。
「山梨から見たほうが表富士だ」「いやいや静岡から見たほうが・・・」(笑)

皆様の感覚を知りたいです。
何故そう思われるのかもお答え頂けると幸いです。

Aベストアンサー

自分だったら山梨県と答えます。
親の実家が河口湖なのもあるのですが。

富士山というと「富士五湖」がすぐに頭に浮かんでくるし、小学校の時の移動教室でも山梨県側から富士スバルラインで5合目まで行きました。富士の樹海も山梨ですよね山梨県警が捜索してるし。静岡も含むのかな?

静岡県というと「富士山」というよりまずは「お茶」が頭に浮かんできます(笑)。

Q大学院での研究室選びについて

こんにちは。ただいま大学二年ものです。今は機械学科に属していますが、大学院では核融合関係の研究をしている研究室に入りたいと思っています。そこで、実際入ってみないと分からないということもありますでと思いますが、おすすめの研究室はありますか?一学部生が調べたことよりも実際その分野を研究していらっしゃる方のほうが詳しいと思い、質問しました。また、今の学科とは違った専攻を希望しているので独学で勉強を始めていますが、今はとりあえず原子核工学と量子力学と流体力学(これは必要なのでしょうか?)の専門書を買い、勉強しています。
ここで質問なのですが、これら以外にこれをやっておいたほうがいい!ということや、これを読んでおいたほうがいいという本などがありましたらぜひ紹介してください。自分は将来アメリカに渡って核融合の研究者になり、核融合炉を実現させたいと思っています。バカなこと言うな!と言われますが本気で実現できると思っています。

Aベストアンサー

核融合というのは非常に起こり難い反応で、エネルギー取り出しを目的としてその現象を利用するには、核融合が十分起こるだけの高温・高密度状態を生成し、かつ必要な時間保持しなければなりません。核融合炉実現のためには、核融合反応そのものよりも、この反応を起こさせるために生成する、高密度・高エネルギー状態の物性の理解、制御が重要な物理学上の課題となっています。

核融合炉には大きく分けて
1)磁場閉じ込め(トカマク、ヘリカル等)
(温度、密度はそこそこだが長時間保持する)
2)慣性閉じ込め(レーザー核融合等)
(きわめて高い温度、密度を一瞬で生成させる)
の2種類があり、それぞれかなり状態が異なるので、その状態を理解するために必要な物理上の知識も異なってきます。

磁場閉じ込め式の場合、強磁場中でのプラズマの振る舞いの理解が重要になります。どのような知識が必要になるかは、とりあえず宮本先生の「プラズマ物理・核融合」(東京大学出版)でも読んでみればいいでしょう。なお、あらかじめ、Maxwell方程式の知識は必要です。また、流体力学も重要です。

核融合炉というシステムとしてみた場合、激しい中性子線にさらされる容器の材料をどうするか、天然には存在せずかつ放射能をもつトリチウム燃料をいかに作るか、といった工学技術も重要な課題として存在しています。これらは材料工学等の知識が必要な課題です。また、慣性閉じ込めの場合、高出力レーザーの開発が重要な課題になります。

プラズマ・核融合学会誌の解説や、日本原子力研究所那珂研の成果報告
http://www.naka.jaea.go.jp/seikahoukoku/seikahoukoku.html
を見れば、どのような課題があり、どのような研究がなされているか大体感覚がつかめると思います。

慣性閉じ込め式については、大阪大学のレーザーエネルギー研究センター(昔のレーザー核融合研ですね)のページ
http://www.ile.osaka-u.ac.jp/index.html
でも見て下さい。(慣性核融合については、あまり教科書が出ていないので)

日本でプラズマ磁場閉じ込めが学べる大学としては
京都大学理学部、工学部、九州大学などがあります。
慣性閉じ込めについては前述の大阪大学のみです。
大学以外の研究機関としては、日本原子力研究所(トカマク)、核融合科学研究所(ヘリカル)の2箇所が2大です。

将来米国に、とのお考えですが、磁場閉じ込めの研究については日本も世界の先端に位置しています。米国ではプリンストン大のTFTRが有名ですが、国家としては慣性方式に重点を移しており、かつそれが水爆研究という軍事機密とつながるため閉鎖的であり、他国の研究者にとってはあまりいい環境ではないかもしれません。

核融合というのは非常に起こり難い反応で、エネルギー取り出しを目的としてその現象を利用するには、核融合が十分起こるだけの高温・高密度状態を生成し、かつ必要な時間保持しなければなりません。核融合炉実現のためには、核融合反応そのものよりも、この反応を起こさせるために生成する、高密度・高エネルギー状態の物性の理解、制御が重要な物理学上の課題となっています。

核融合炉には大きく分けて
1)磁場閉じ込め(トカマク、ヘリカル等)
(温度、密度はそこそこだが長時間保持する)
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