電磁波測定装置、測定方法、プログラム、記録媒体
【課題】非破壊試験により、層構造を有する試料を試験する。
【解決手段】電磁波測定装置は、二つ以上の層１ａ、１ｂを有する被測定物１に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力器２と、二つ以上の層１ａ、１ｂの各々によって反射された電磁波である反射電磁波を検出する電磁波検出器４と、反射電磁波の各々の電場の極値I1、I2および反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングt0、t1の時間差Δt1のいずれか一方または双方に基づき、被測定物１を測定する層解析装置１０とを備える。
【解決手段】電磁波測定装置は、二つ以上の層１ａ、１ｂを有する被測定物１に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力器２と、二つ以上の層１ａ、１ｂの各々によって反射された電磁波である反射電磁波を検出する電磁波検出器４と、反射電磁波の各々の電場の極値I1、I2および反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングt0、t1の時間差Δt1のいずれか一方または双方に基づき、被測定物１を測定する層解析装置１０とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、層構造を有する試料について、電磁波（周波数が0.01[THz]以上100[THz]以下）（例えば、テラヘルツ波（例えば、周波数が0.03[THz]以上10[THz]以下））を使用して、層を非破壊で測定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
工業製品には、美観、表面保護または機能付加のためにコーティングが施された層構造を有する製品が数多くある。たとえば医薬品錠剤では、見た目、苦味マスキング、耐環境性向上および溶出性制御などの機能付加のために高分子材料を主成分とするコーティングが施される場合がある。
【０００３】
非特許文献１によると、これまでに様々な錠剤コーティングの品質評価がなされているが、そのほとんどが破壊試験や、コーティングのみに着目した評価である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１０−５１７０３１号公報
【非特許文献１】Linda A. Felton, “Characterization of Coating Systems,” AAPS PharmSciTech, vol. 8, No. 4 (2007) pp.E1-E9
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、非破壊試験により、層構造を有する試料を試験することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる電磁波測定装置は、二つ以上の層を有する被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力器と、前記二つ以上の層の各々によって反射された前記電磁波である反射電磁波を検出する電磁波検出器と、前記反射電磁波の各々の電場の極値および前記反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングの時間差のいずれか一方または双方に基づき、前記被測定物を測定する測定部とを備えるように構成される。
【０００７】
上記のように構成された電磁波測定装置によれば、電磁波出力器が、二つ以上の層を有する被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する。電磁波検出器が、前記二つ以上の層の各々によって反射された前記電磁波である反射電磁波を検出する。測定部が、前記反射電磁波の各々の電場の極値および前記反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングの時間差のいずれか一方または双方に基づき、前記被測定物を測定する。
【０００８】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記測定部は、さらに、前記被測定物に向けて出力された電磁波の電場の極値に基づき、前記被測定物を測定するようにしてもよい。
【０００９】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記電磁波出力器が、金属面に向けて、前記電磁波を出力し、前記測定部が、前記被測定物に向けて出力された電磁波の電場の極値を、前記金属面から反射された電磁波の電場の極値として測定するようにしてもよい。
【００１０】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記測定部が、前記反射電磁波の各々の電場の極値と、前記被測定物に向けて出力された電磁波の電場の極値との比に基づき、前記被測定物を測定するようにしてもよい。
【００１１】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記測定部が、前記反射電磁波の各々の電場の極値と、前記被測定物に向けて出力された電磁波の電場の極値との比の積または前記積の絶対値に基づき、前記被測定物を測定するようにしてもよい。
【００１２】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記測定部が、前記積または前記積の絶対値に、前記二つ以上の層のいずれか一つ以上の厚さを乗じた値に基づき、前記被測定物を測定するようにしてもよい。
【００１３】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記測定部が、前記積または前記積の絶対値を、前記二つ以上の層のいずれか一つ以上の厚さで割った値に基づき、前記被測定物を測定するようにしてもよい。
【００１４】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記反射電磁波の各々の電場の極値の比に基づき、前記被測定物を測定するようにしてもよい。
【００１５】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記測定部が、前記反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングの時間差に基づき、前記二つ以上の層のいずれか一つ以上の厚さを測定するようにしてもよい。
【００１６】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記反射電磁波の各々の電場の極値の比の積または前記積の絶対値に基づき、前記被測定物を測定するようにしてもよい。
【００１７】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記測定部が、前記積または前記積の絶対値に、前記二つ以上の層のいずれか一つ以上の厚さを乗じた値に基づき、前記被測定物を測定するようにしてもよい。
【００１８】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記測定部が、前記積または前記積の絶対値を、前記二つ以上の層のいずれか一つ以上の厚さで割った値に基づき、前記被測定物を測定するようにしてもよい。
【００１９】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記測定部が、前記反射電磁波の各々の電場の極値の積または前記積の絶対値に基づき、前記被測定物を測定するようにしてもよい。
【００２０】
本発明は、二つ以上の層を有する被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力工程と、前記二つ以上の層の各々によって反射された前記電磁波である反射電磁波を検出する電磁波検出工程と、前記反射電磁波の各々の電場の極値および前記反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングの時間差のいずれか一方または双方に基づき、前記被測定物を測定する測定工程とを備えた電磁波測定方法である。
【００２１】
本発明は、二つ以上の層を有する被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力器と、前記二つ以上の層の各々によって反射された前記電磁波である反射電磁波を検出する電磁波検出器とを備える電磁波測定装置における電磁波測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記電磁波測定処理は、前記反射電磁波の各々の電場の極値および前記反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングの時間差のいずれか一方または双方に基づき、前記被測定物を測定する測定工程を備えたプログラムである。
【００２２】
本発明は、二つ以上の層を有する被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力器と、前記二つ以上の層の各々によって反射された前記電磁波である反射電磁波を検出する電磁波検出器とを備える電磁波測定装置における電磁波測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、前記電磁波測定処理は、前記反射電磁波の各々の電場の極値および前記反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングの時間差のいずれか一方または双方に基づき、前記被測定物を測定する測定工程を備えたプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態にかかる電磁波測定装置１００の構成を示す図である。
【図２】参照ミラー２０により反射された電磁波（図２（ａ）参照）およびその測定結果（図２（ｂ）参照）、２層構造の被測定物１により反射された電磁波（図２（ｃ）参照）およびその測定結果（図２（ｄ）参照）を示す図である。
【図３】層解析装置（測定部）１０の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】３層構造の被測定物１により反射された電磁波（図４（ａ）参照）およびその測定結果（図４（ｂ）参照）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態にかかる電磁波測定装置１００の構成を示す図である。図２は、参照ミラー２０により反射された電磁波（図２（ａ）参照）およびその測定結果（図２（ｂ）参照）、２層構造の被測定物１により反射された電磁波（図２（ｃ）参照）およびその測定結果（図２（ｄ）参照）を示す図である。
【００２６】
本発明の実施形態にかかる電磁波測定装置１００は、電磁波出力器２、電磁波検出器４、層解析装置（測定部）１０を備える。電磁波測定装置１００は、被測定物１を測定するためのものである。
【００２７】
被測定物１は、図２（ｃ）を参照して、層１ａ、層１ｂを有する。層１ａの方が、層１ｂよりも上にある。なお、本発明の実施形態では、被測定物１は二つの層を有しているが、二つ以上の層を有していてもよい。図４は、３層構造の被測定物１により反射された電磁波（図４（ａ）参照）およびその測定結果（図４（ｂ）参照）を示す図である。被測定物１は、図４（ａ）を参照して、層１ａ、層１ｂ、層１ｃを有するようにしてもよい。層１ａの方が層１ｂよりも上にあり、層１ｂの方が層１ｃよりも上にある。
【００２８】
電磁波出力器２は、被測定物１に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する。なお、被測定物１に向けて出力される電磁波の周波数は、テラヘルツ波帯（例えば、0.03[THz]以上10[THz]以下）を含むものである。そこで、本発明の実施形態においては、電磁波の一例として、テラヘルツ波を想定している。
【００２９】
ただし、電磁波出力器２は、被測定物１に向けてテラヘルツ波を照射する前に、参照ミラー２０に向けて、テラヘルツ波を出力するようにしてもよい（図２（ａ）参照）。参照ミラー２０は、金属面２０ａ（材質は、例えば金、銀、アルミ等）を有し、金属面２０ａの反射率は、ほぼ１００％である。
【００３０】
被測定物１に向けて出力されたテラヘルツ波は被測定物１の層の各々（層１ａ、層１ｂ、層１ｃ）により反射される。電磁波検出器４は、被測定物１の層の各々によって反射された電磁波（例えば、テラヘルツ波）である反射電磁波を検出する。
【００３１】
なお、被測定物１をｘ軸、ｙ軸およびｚ軸に沿って走査し、さらに、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を中心に回転させて走査するようにしてもよい。また、電磁波出力器２および電磁波検出器４をｘ軸、ｙ軸およびｚ軸に沿って走査し、さらに、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を中心に回転させて走査するようにしてもよい。
【００３２】
層解析装置（測定部）１０は、反射電磁波の各々の電場の極値（I1、I2、I3）および反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミング（t0、t1、t2）の時間差Δt1、Δt2のいずれか一方または双方に基づき、被測定物１を測定する。
【００３３】
図３は、層解析装置（測定部）１０の構成を示す機能ブロック図である。層解析装置１０は、電場測定部１１、ピーク取得部１２、参照ピーク記録部１４、測定ピーク記録部１６、解析部１８を有する。
【００３４】
電場測定部１１は、電磁波検出器４の検出結果から、電場の強度を時間の関数として測定する。電場の強度は、図２（ｂ）（テラヘルツ波が参照ミラー２０により反射される場合）および図２（ｄ）（テラヘルツ波が被測定物１の層の各々により反射される場合）に図示されている。電場測定部１１においては、デコンボリューションなどの信号処理を行ってもよい。
【００３５】
ピーク取得部１２は、電場測定部１１により測定された電場の強度の極値およびそのタイミングを取得する。例えば、図２（ｂ）を参照して、ピーク取得部１２は、金属面２０ａから反射されたテラヘルツ波の電場の極値I0を時間t0に対応づけて取得する。例えば、図２（ｄ）を参照して、ピーク取得部１２は、層１ａによって反射されたテラヘルツ波である反射電磁波の電場の極値I1を時間t0に対応づけて取得し、さらに、層１ｂによって反射されたテラヘルツ波である反射電磁波の電場の極値I2を時間t1に対応づけて取得する。
【００３６】
なお、被測定物１が３層構造である場合は（図４（ａ）参照）、ピーク取得部１２は、さらに、層１ｃによって反射されたテラヘルツ波である反射電磁波の電場の極値I3を時間t2に対応づけて取得する（図４（ｂ）参照）。また、被測定物１が４個以上の層１ｋ（ただし、ｋ＝１〜４以上の整数であり、ｋが大きいほど電磁波出力器２から遠い層である）を有することも考えられる。かかる場合は、ピーク取得部１２は、層１ｋによって反射されたテラヘルツ波である反射電磁波の電場の極値Ikを時間tk-1に対応づけて取得する。なお、層１ａが層１1に、層１ｂが層１2に、層１ｃが層１3に対応する。
【００３７】
参照ピーク記録部１４は、ピーク取得部１２の取得結果のうち、金属面２０ａから反射されたテラヘルツ波の電場の強度の極値およびそのタイミングを記録する。例えば、極値I0を時間t0に対応づけて記録する。参照ピーク記録部１４の記録内容は、金属面２０ａから反射された電磁波の電場の極値であるが、これは被測定物１に向けて出力された電磁波の電場の極値であるとみなすことができる。
【００３８】
測定ピーク記録部１６は、ピーク取得部１２の取得結果のうち、被測定物１の層の各々（層１ａ、層１ｂ、層１ｃ）から反射されたテラヘルツ波の電場の強度の極値およびそのタイミングを記録する。例えば、極値I1を時間t0に、極値I2を時間t1に対応づけて記録する。さらに、例えば、極値I3を時間t2に対応づけて記録する。より一般的に表現すれば、極値Ikを時間tk-1に対応づけて記録する。
【００３９】
解析部１８は、参照ピーク記録部１４の記録内容（被測定物１に向けて出力された電磁波の電場の極値）および測定ピーク記録部１６の記録内容に基づき、被測定物１の層１ａ、層１ｂ、層１ｃを解析する。
【００４０】
解析部１８は、測定ピーク記録部１６から反射電磁波の各々の電場の極値I1、I2を読み出し、参照ピーク記録部１４から被測定物１に向けて出力された電磁波の電場の極値I0を読み出す。解析部１８は、反射電磁波の各々の電場の極値I1、I2と、被測定物１に向けて出力された電磁波の電場の極値I0との比である、反射率R1 = I1／I0、反射率R2 = I2／I0を求める。これらは、それぞれ、被測定物１の層１ａ、層１ｂの反射率である。
【００４１】
テラヘルツ波パルスが被測定物の入射面に対してp偏光で入射すると仮定した場合、フレネルの公式より、反射率R1は、(n1cosα−n0cosβ)／(n1cosα＋n0cosβ)となる。ただし、n0は被測定物１が配置されている媒質である空気の屈折率、n1は層１ａの屈折率、αは被測定物１に対するテラヘルツ波の入射角、βは層１ａを透過したテラヘルツ波の屈折角である。
【００４２】
ここで、n0は一定であるため、反射率R1は層１ａの屈折率n1に依存して変化する。さらに物質の屈折率は、その物質の密度の指示的な値といえる。よって、反射率R1を取得することが、被測定物１の層１ａの密度を測定することとなる。
【００４３】
より一般的には、層１ｋの反射率Rkは、層１ｋの屈折角をβkとし、層１ｋへの入射角（すなわち、層１k-1の屈折角）をβk-1とすると、(nkcosβk-1−nk-1cosβk)／(nkcosβk-1＋nk-1cosβk)となる。
【００４４】
反射率R1はI1／I0であり、フレネルの公式より、反射率R1 = (n1cosα−n0cosβ)／(n1cosα＋n0cosβ)である。しかも、スネルの法則により、sinα／sinβ = n1／n0である。反射率R1は測定結果より取得でき、入射角αおよび空気の屈折率n0は既知である。よって、上記の二つの式により、屈折角βおよび層１ａの屈折率n1を求めることができる。
【００４５】
続いて、層１ｂ（層１2）の反射率R2は、層１ｂの屈折角をβ2とし、層１ｂへの入射角（すなわち、層１ａの屈折角）をβとすると、(n2cosβ−n1cosβ2)／(n2cosβ＋n1cosβ2)となる。しかも、スネルの法則により、sinβ／sinβ2 = n2／n1である。反射率R2は測定結果より取得でき、入射角βおよび屈折率n1は既知である。よって、上記の二つの式により、屈折角β2および層１ｂの屈折率n2を求めることができる。
【００４６】
以下、同様にして、層１ｋの屈折角βkおよび屈折率nkを求めることができる。
【００４７】
なお、被測定物１に対しテラヘルツ波パルスが垂直に入射し（α＝β＝０となる）、しかもn0=1とした場合、層１ａの屈折率n1は、反射率R1 = (n1cosα−n0cosβ)／(n1cosα＋n0cosβ) = (n1−1)／(n1＋1)をn1について解くことで求められる。すなわち、n1
= (1＋R1)／(1−R1)となる。
【００４８】
反射率R2は、フレネルの公式から層１ａの屈折率n1と、層１ｂの屈折率n2との差（層１ａと層１ｂの密度の差に対応）に応じて変化する。また、反射率R2の正負はn1、n2の大小関係によって決まり、
R2
> 0 (n1 < n2)
R2
< 0 (n1 > n2)
となる。
【００４９】
反射率R2は、被測定物１の層１ａと層１ｂの屈折率の大小関係や、被測定物１の層１ａと層１ｂの境界面の明瞭さを表している。よって、反射率R2を取得することが、被測定物１の層１ａ、層１ｂを測定することとなる。また、反射率R2から層１ａと層１ｂの境界面の剥離性や膨張に対する柔軟性等の特性を非破壊で解析することができる。
【００５０】
なお、同様に、層１ｋの反射率Rk = Ik／I0を求めることができる。反射率Rkから層１k-1と層１ｋの境界面の剥離性や膨張に対する柔軟性等の特性を非破壊で解析することができる。
【００５１】
また、解析部１８は、反射電磁波の各々の電場の極値I1、I2の比R2’=I2／I1を求める。比R2’も、反射率R2と同様に、被測定物１の層１ａと層１ｂの屈折率の大小関係や、被測定物１の層１ａと層１ｂの境界面の明瞭さを表している。なお、比R2’は、極値I2を層１ａの密度の指示的な指標であるI1で規格化したものなので、層１ａと層１ｂとの境界面からの反射されたテラヘルツ波パルスが層１ａを通過する際の吸収等の影響を抑えた評価ができる。よって、比R2’を取得することが、被測定物１の層１ａ、層１ｂを測定することとなる。すなわち、R2を取得することと同様に、比R2’を取得することによっても、境界面の剥離性や膨張に対する柔軟性等の特性の解析が可能となる。
【００５２】
なお、解析部１８は、反射電磁波の各々の電場の極値Ik、Ik-1の比Rk’=Ik／Ik-1を求める。これにより、層１ｋについて解析でき、層１ａから層１k-1の影響を抑えた解析ができる。
【００５３】
さらに、解析部１８は、反射電磁波の各々の電場が極値I1、I2をとるタイミングt0、t1の時間差Δt1＝t1−t0に基づき、二つ以上の層のいずれか一つ以上の厚さを測定する。例えば、解析部１８は、被測定物１の層１ａの厚さL1を、cΔt1／(2n1)として求めることができる。ただし、cは光速であり、テラヘルツ波が被測定物１に対して垂直に入射するものとする。なお、解析部１８は、Δt2＝t2−t1に基づき、被測定物１の層１ｂの厚さL2をcΔt2／(2n2)として求めることができる。ただし、n2は上記のように求めることができる。また、解析部１８は、Δtk＝tk−tk-1により、被測定物１の層１ｋの厚さLkをcΔtk／(2nk)として求めることができる。ただし、nkは上記のようにして求めることができる。
【００５４】
また、解析部１８は、層構造やコーティングが施された工業製品の強度および柔軟性に関する指数(Layer Strength and Flexibility Index: LSFI)を取得する。なお、LSFIとは、本願出願人が新たに提案する指数である。また、LSFI1は層１ａについての指数であり、LSFIkは層１ｋについての指数である。
【００５５】
例えば、解析部１８は、LSFI1として、反射率R1と反射率R2 = I2／I0の積R1×R2を求め、その絶対値である｜R1×R2｜を取得する。LSFI1=｜R1×R2｜が高いほど、層１ａの強度が強く、柔軟性に富んでいると予測できる。よって、解析部１８は、反射率R1と反射率R2の積R1×R2に基づき、被測定物１の層１ａを測定している。なお、より一般的には、解析部１８は、LSFIkとして、反射率Rkと反射率Rk+1の積Rk×Rk+1を求め、その絶対値である｜Rk×Rk+1｜を取得する。LSFIk=｜Rk×Rk+1｜が高いほど、層１ｋの強度が強く、柔軟性に富んでいると予測できる。
【００５６】
ただし、層１ｋの反射率Rk = Ik／I0は、反射電磁波の電場の極値Ikと、被測定物１に向けて出力された電磁波の電場の極値I0との比である。
【００５７】
また、解析部１８は、LSFI1として、反射率R1と反射率R2 = I2／I0の積R1×R2を求める。LSFI1=R1×R2の正負によって、隣り合う層１ａおよび層１ｂの密度差の関係を解析することができる。よって、解析部１８は、反射率R1と反射率R2の積R1×R2に基づき、被測定物１の層１ａおよび層１ｂを測定している。なお、より一般的には、解析部１８は、LSFIkとして、反射率Rkと反射率Rk+1の積Rk×Rk+1を求める。LSFIk=Rk×Rk+1の正負によって、隣り合う層１ｋおよび層１k+1の密度差の関係を解析することができる。
【００５８】
さらに、解析部１８は、LSFI1として、極値I1と極値I2の積またはその絶対値を求める。LSFI1の絶対値が大きいほど、層１ａの強度が強く、柔軟性に富んでいると予測できる。LSFI1として、極値I1と極値I2の積を求める場合は、隣り合う層１ａおよび層１ｂの密度差の関係を解析することができる。より一般的には、解析部１８は、LSFIkとして、極値Ikと極値Ik+1の積またはその絶対値を求める。LSFIkの絶対値が大きいほど、層１ｋの強度が強く、柔軟性に富んでいると予測できる。LSFIkとして、極値Ikと極値Ik+1の積を求める場合は、隣り合う層１ｋおよび層１k+1の密度差の関係を解析することができる。
【００５９】
また、解析部１８は、LSFIkとして、Rk×Rk+1／Lkまたはその絶対値を求める。層の密度と層厚との相関がある場合、層厚の影響を規格化した解析が可能である。さらに、解析部１８は、LSFIkとして、Rk×Rk+1×Lkまたはその絶対値を求める。層厚の影響を増長させた解析が可能である。
【００６０】
さらに、解析部１８は、LSFIkとして、Rk’×Rk+1’またはその絶対値を求める。被測定物１が多層であり、各層の吸収が無視できない場合、層１ａよりも電磁波出力器２から遠い層の強度および柔軟性に関する解析を非破壊で行うことができる。
【００６１】
ただし、比Rk’ = Ik／Ik-1は、反射電磁波の電場の極値Ik、Ik-1の比である。
【００６２】
また、解析部１８は、LSFIkとして、Rk’×Rk+1’／Lkまたはその絶対値を求める。層の密度と層厚との相関がある場合、層厚の影響を規格化した解析が可能である。さらに、解析部１８は、LSFIkとして、Rk’×Rk+1’×Lkまたはその絶対値を求める。層厚の影響を増長させた解析が可能である。
【００６３】
次に、本発明の実施形態の動作を説明する。
【００６４】
まず、電磁波出力器２は、参照ミラー２０に向けて、テラヘルツ波を出力する。すると、テラヘルツ波はほぼ１００％反射され、電磁波検出器４により検出される。検出結果は、層解析装置（測定部）１０に与えられ、電場測定部１１およびピーク取得部１２により、テラヘルツ波の電場の極値I0、時間t0が取得され（図２（ａ）および図２（ｂ）参照）、参照ピーク記録部１４に記録される。
【００６５】
次に、電磁波出力器２は、被測定物１に向けて、テラヘルツ波を出力する。この際、被測定物１、または電磁波出力器２および電磁波検出器４を走査する。すると、テラヘルツ波は層１ａおよび層１ｂにより反射され、電磁波検出器４により検出される。検出結果は、層解析装置（測定部）１０に与えられ、電場測定部１１およびピーク取得部１２により、テラヘルツ波の電場の極値I1、時間t0および極値I2、時間t1が取得され（図２（ｃ）および図２（ｄ）参照）、測定ピーク記録部１６に記録される。さらに、極値I3、時間t2が取得され（図４（ａ）および図４（ｂ）参照）、測定ピーク記録部１６に記録される。
【００６６】
解析部１８は、参照ピーク記録部１４の記録内容および測定ピーク記録部１６の記録内容に基づき、被測定物１の層１ａ、層１ｂ、層１ｃを解析する。
【００６７】
例えば、解析部１８は、反射率R1 = I1／I0、反射率R2 = I2／I0、反射率R3 = I3／I0、LSFIk（例えば、｜R1×R2｜）、比R2’=I2／I1、比R3’=I3／I2、層１ａの厚さL1＝cΔt1／(2n1)、層１ｂの厚さL2＝cΔt2／(2n2)を求める。
【００６８】
本発明の実施形態によれば、非破壊試験により、層構造を有する試料を試験することができる。
【００６９】
しかも、本発明の実施形態によれば、テラヘルツ波を用いることで数ミクロンから数センチの層を有する層状試料を解析可能である。
【００７０】
解析部１８により反射率R1、R2、層１ａの厚さを求め、これらを用いて、層構造やコーティングが施された工業製品の強度、剥離性、柔軟性などを非破壊で指標化可能となる。そのような工業製品の一例として医薬品のフィルムコート錠剤があり、一般的に表面の第１層がフィルムコート層、第２層（内層）が主薬、賦形剤、添加剤からなる素錠で構成されている。
【００７１】
フィルムコート層は、保存環境等により剥離や亀裂が生じる可能性があり、品質上問題となる。フィルムコート層の屈折率（密度）や、素錠との境界面の屈折率（密度）差は、フィルムコート基剤の化学的な組成のみでは決まらず、フィルムコーティング装置のスケール、運転条件によっても変化する。
【００７２】
フィルムコート錠剤の製品としての仕様、品質を満たすためには最適なフィルムコート基剤の選択とコーティングプロセス条件の最適化が必要となるが、これまでは経験的な手法で最適化されるのみであった。
【００７３】
しかし、本発明によるフィルムコート錠剤の解析により、フィルムコート層の密度や素錠との境界面の状態を定量的に指標化可能となる。
【００７４】
例えば、フィルムコート錠剤のフィルムコート層の密度は、高いほど強度が増す。また、フィルムコート層と素錠との境界面の密度差が大きいほど境界面が明瞭となり、剥離性が高くなる。別の観点からでは、膨張に対しての耐性（柔軟性）が高まるとも言える。
【００７５】
また、上記の実施形態は、以下のようにして実現できる。ＣＰＵ、ハードディスク、メディア（フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）読み取り装置を備えたコンピュータに、上記の各部分、例えば層解析装置（測定部）１０を実現するプログラムを記録したメディアを読み取らせて、ハードディスクにインストールする。このような方法でも、上記の機能を実現できる。
【符号の説明】
【００７６】
２０ 参照ミラー
１ 被測定物
１００ 電磁波測定装置
２ 電磁波出力器
４ 電磁波検出器
１０ 層解析装置（測定部）
１１ 電場測定部
１２ ピーク取得部
１４ 参照ピーク記録部
１６ 測定ピーク記録部
１８ 解析部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、層構造を有する試料について、電磁波（周波数が0.01[THz]以上100[THz]以下）（例えば、テラヘルツ波（例えば、周波数が0.03[THz]以上10[THz]以下））を使用して、層を非破壊で測定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
工業製品には、美観、表面保護または機能付加のためにコーティングが施された層構造を有する製品が数多くある。たとえば医薬品錠剤では、見た目、苦味マスキング、耐環境性向上および溶出性制御などの機能付加のために高分子材料を主成分とするコーティングが施される場合がある。
【０００３】
非特許文献１によると、これまでに様々な錠剤コーティングの品質評価がなされているが、そのほとんどが破壊試験や、コーティングのみに着目した評価である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１０−５１７０３１号公報
【非特許文献１】Linda A. Felton, “Characterization of Coating Systems,” AAPS PharmSciTech, vol. 8, No. 4 (2007) pp.E1-E9
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、非破壊試験により、層構造を有する試料を試験することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明にかかる電磁波測定装置は、二つ以上の層を有する被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力器と、前記二つ以上の層の各々によって反射された前記電磁波である反射電磁波を検出する電磁波検出器と、前記反射電磁波の各々の電場の極値および前記反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングの時間差のいずれか一方または双方に基づき、前記被測定物を測定する測定部とを備えるように構成される。
【０００７】
上記のように構成された電磁波測定装置によれば、電磁波出力器が、二つ以上の層を有する被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する。電磁波検出器が、前記二つ以上の層の各々によって反射された前記電磁波である反射電磁波を検出する。測定部が、前記反射電磁波の各々の電場の極値および前記反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングの時間差のいずれか一方または双方に基づき、前記被測定物を測定する。
【０００８】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記測定部は、さらに、前記被測定物に向けて出力された電磁波の電場の極値に基づき、前記被測定物を測定するようにしてもよい。
【０００９】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記電磁波出力器が、金属面に向けて、前記電磁波を出力し、前記測定部が、前記被測定物に向けて出力された電磁波の電場の極値を、前記金属面から反射された電磁波の電場の極値として測定するようにしてもよい。
【００１０】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記測定部が、前記反射電磁波の各々の電場の極値と、前記被測定物に向けて出力された電磁波の電場の極値との比に基づき、前記被測定物を測定するようにしてもよい。
【００１１】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記測定部が、前記反射電磁波の各々の電場の極値と、前記被測定物に向けて出力された電磁波の電場の極値との比の積または前記積の絶対値に基づき、前記被測定物を測定するようにしてもよい。
【００１２】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記測定部が、前記積または前記積の絶対値に、前記二つ以上の層のいずれか一つ以上の厚さを乗じた値に基づき、前記被測定物を測定するようにしてもよい。
【００１３】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記測定部が、前記積または前記積の絶対値を、前記二つ以上の層のいずれか一つ以上の厚さで割った値に基づき、前記被測定物を測定するようにしてもよい。
【００１４】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記反射電磁波の各々の電場の極値の比に基づき、前記被測定物を測定するようにしてもよい。
【００１５】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記測定部が、前記反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングの時間差に基づき、前記二つ以上の層のいずれか一つ以上の厚さを測定するようにしてもよい。
【００１６】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記反射電磁波の各々の電場の極値の比の積または前記積の絶対値に基づき、前記被測定物を測定するようにしてもよい。
【００１７】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記測定部が、前記積または前記積の絶対値に、前記二つ以上の層のいずれか一つ以上の厚さを乗じた値に基づき、前記被測定物を測定するようにしてもよい。
【００１８】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記測定部が、前記積または前記積の絶対値を、前記二つ以上の層のいずれか一つ以上の厚さで割った値に基づき、前記被測定物を測定するようにしてもよい。
【００１９】
なお、本発明にかかる電磁波測定装置は、前記測定部が、前記反射電磁波の各々の電場の極値の積または前記積の絶対値に基づき、前記被測定物を測定するようにしてもよい。
【００２０】
本発明は、二つ以上の層を有する被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力工程と、前記二つ以上の層の各々によって反射された前記電磁波である反射電磁波を検出する電磁波検出工程と、前記反射電磁波の各々の電場の極値および前記反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングの時間差のいずれか一方または双方に基づき、前記被測定物を測定する測定工程とを備えた電磁波測定方法である。
【００２１】
本発明は、二つ以上の層を有する被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力器と、前記二つ以上の層の各々によって反射された前記電磁波である反射電磁波を検出する電磁波検出器とを備える電磁波測定装置における電磁波測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記電磁波測定処理は、前記反射電磁波の各々の電場の極値および前記反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングの時間差のいずれか一方または双方に基づき、前記被測定物を測定する測定工程を備えたプログラムである。
【００２２】
本発明は、二つ以上の層を有する被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力器と、前記二つ以上の層の各々によって反射された前記電磁波である反射電磁波を検出する電磁波検出器とを備える電磁波測定装置における電磁波測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、前記電磁波測定処理は、前記反射電磁波の各々の電場の極値および前記反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングの時間差のいずれか一方または双方に基づき、前記被測定物を測定する測定工程を備えたプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態にかかる電磁波測定装置１００の構成を示す図である。
【図２】参照ミラー２０により反射された電磁波（図２（ａ）参照）およびその測定結果（図２（ｂ）参照）、２層構造の被測定物１により反射された電磁波（図２（ｃ）参照）およびその測定結果（図２（ｄ）参照）を示す図である。
【図３】層解析装置（測定部）１０の構成を示す機能ブロック図である。
【図４】３層構造の被測定物１により反射された電磁波（図４（ａ）参照）およびその測定結果（図４（ｂ）参照）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図１は、本発明の実施形態にかかる電磁波測定装置１００の構成を示す図である。図２は、参照ミラー２０により反射された電磁波（図２（ａ）参照）およびその測定結果（図２（ｂ）参照）、２層構造の被測定物１により反射された電磁波（図２（ｃ）参照）およびその測定結果（図２（ｄ）参照）を示す図である。
【００２６】
本発明の実施形態にかかる電磁波測定装置１００は、電磁波出力器２、電磁波検出器４、層解析装置（測定部）１０を備える。電磁波測定装置１００は、被測定物１を測定するためのものである。
【００２７】
被測定物１は、図２（ｃ）を参照して、層１ａ、層１ｂを有する。層１ａの方が、層１ｂよりも上にある。なお、本発明の実施形態では、被測定物１は二つの層を有しているが、二つ以上の層を有していてもよい。図４は、３層構造の被測定物１により反射された電磁波（図４（ａ）参照）およびその測定結果（図４（ｂ）参照）を示す図である。被測定物１は、図４（ａ）を参照して、層１ａ、層１ｂ、層１ｃを有するようにしてもよい。層１ａの方が層１ｂよりも上にあり、層１ｂの方が層１ｃよりも上にある。
【００２８】
電磁波出力器２は、被測定物１に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する。なお、被測定物１に向けて出力される電磁波の周波数は、テラヘルツ波帯（例えば、0.03[THz]以上10[THz]以下）を含むものである。そこで、本発明の実施形態においては、電磁波の一例として、テラヘルツ波を想定している。
【００２９】
ただし、電磁波出力器２は、被測定物１に向けてテラヘルツ波を照射する前に、参照ミラー２０に向けて、テラヘルツ波を出力するようにしてもよい（図２（ａ）参照）。参照ミラー２０は、金属面２０ａ（材質は、例えば金、銀、アルミ等）を有し、金属面２０ａの反射率は、ほぼ１００％である。
【００３０】
被測定物１に向けて出力されたテラヘルツ波は被測定物１の層の各々（層１ａ、層１ｂ、層１ｃ）により反射される。電磁波検出器４は、被測定物１の層の各々によって反射された電磁波（例えば、テラヘルツ波）である反射電磁波を検出する。
【００３１】
なお、被測定物１をｘ軸、ｙ軸およびｚ軸に沿って走査し、さらに、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を中心に回転させて走査するようにしてもよい。また、電磁波出力器２および電磁波検出器４をｘ軸、ｙ軸およびｚ軸に沿って走査し、さらに、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を中心に回転させて走査するようにしてもよい。
【００３２】
層解析装置（測定部）１０は、反射電磁波の各々の電場の極値（I1、I2、I3）および反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミング（t0、t1、t2）の時間差Δt1、Δt2のいずれか一方または双方に基づき、被測定物１を測定する。
【００３３】
図３は、層解析装置（測定部）１０の構成を示す機能ブロック図である。層解析装置１０は、電場測定部１１、ピーク取得部１２、参照ピーク記録部１４、測定ピーク記録部１６、解析部１８を有する。
【００３４】
電場測定部１１は、電磁波検出器４の検出結果から、電場の強度を時間の関数として測定する。電場の強度は、図２（ｂ）（テラヘルツ波が参照ミラー２０により反射される場合）および図２（ｄ）（テラヘルツ波が被測定物１の層の各々により反射される場合）に図示されている。電場測定部１１においては、デコンボリューションなどの信号処理を行ってもよい。
【００３５】
ピーク取得部１２は、電場測定部１１により測定された電場の強度の極値およびそのタイミングを取得する。例えば、図２（ｂ）を参照して、ピーク取得部１２は、金属面２０ａから反射されたテラヘルツ波の電場の極値I0を時間t0に対応づけて取得する。例えば、図２（ｄ）を参照して、ピーク取得部１２は、層１ａによって反射されたテラヘルツ波である反射電磁波の電場の極値I1を時間t0に対応づけて取得し、さらに、層１ｂによって反射されたテラヘルツ波である反射電磁波の電場の極値I2を時間t1に対応づけて取得する。
【００３６】
なお、被測定物１が３層構造である場合は（図４（ａ）参照）、ピーク取得部１２は、さらに、層１ｃによって反射されたテラヘルツ波である反射電磁波の電場の極値I3を時間t2に対応づけて取得する（図４（ｂ）参照）。また、被測定物１が４個以上の層１ｋ（ただし、ｋ＝１〜４以上の整数であり、ｋが大きいほど電磁波出力器２から遠い層である）を有することも考えられる。かかる場合は、ピーク取得部１２は、層１ｋによって反射されたテラヘルツ波である反射電磁波の電場の極値Ikを時間tk-1に対応づけて取得する。なお、層１ａが層１1に、層１ｂが層１2に、層１ｃが層１3に対応する。
【００３７】
参照ピーク記録部１４は、ピーク取得部１２の取得結果のうち、金属面２０ａから反射されたテラヘルツ波の電場の強度の極値およびそのタイミングを記録する。例えば、極値I0を時間t0に対応づけて記録する。参照ピーク記録部１４の記録内容は、金属面２０ａから反射された電磁波の電場の極値であるが、これは被測定物１に向けて出力された電磁波の電場の極値であるとみなすことができる。
【００３８】
測定ピーク記録部１６は、ピーク取得部１２の取得結果のうち、被測定物１の層の各々（層１ａ、層１ｂ、層１ｃ）から反射されたテラヘルツ波の電場の強度の極値およびそのタイミングを記録する。例えば、極値I1を時間t0に、極値I2を時間t1に対応づけて記録する。さらに、例えば、極値I3を時間t2に対応づけて記録する。より一般的に表現すれば、極値Ikを時間tk-1に対応づけて記録する。
【００３９】
解析部１８は、参照ピーク記録部１４の記録内容（被測定物１に向けて出力された電磁波の電場の極値）および測定ピーク記録部１６の記録内容に基づき、被測定物１の層１ａ、層１ｂ、層１ｃを解析する。
【００４０】
解析部１８は、測定ピーク記録部１６から反射電磁波の各々の電場の極値I1、I2を読み出し、参照ピーク記録部１４から被測定物１に向けて出力された電磁波の電場の極値I0を読み出す。解析部１８は、反射電磁波の各々の電場の極値I1、I2と、被測定物１に向けて出力された電磁波の電場の極値I0との比である、反射率R1 = I1／I0、反射率R2 = I2／I0を求める。これらは、それぞれ、被測定物１の層１ａ、層１ｂの反射率である。
【００４１】
テラヘルツ波パルスが被測定物の入射面に対してp偏光で入射すると仮定した場合、フレネルの公式より、反射率R1は、(n1cosα−n0cosβ)／(n1cosα＋n0cosβ)となる。ただし、n0は被測定物１が配置されている媒質である空気の屈折率、n1は層１ａの屈折率、αは被測定物１に対するテラヘルツ波の入射角、βは層１ａを透過したテラヘルツ波の屈折角である。
【００４２】
ここで、n0は一定であるため、反射率R1は層１ａの屈折率n1に依存して変化する。さらに物質の屈折率は、その物質の密度の指示的な値といえる。よって、反射率R1を取得することが、被測定物１の層１ａの密度を測定することとなる。
【００４３】
より一般的には、層１ｋの反射率Rkは、層１ｋの屈折角をβkとし、層１ｋへの入射角（すなわち、層１k-1の屈折角）をβk-1とすると、(nkcosβk-1−nk-1cosβk)／(nkcosβk-1＋nk-1cosβk)となる。
【００４４】
反射率R1はI1／I0であり、フレネルの公式より、反射率R1 = (n1cosα−n0cosβ)／(n1cosα＋n0cosβ)である。しかも、スネルの法則により、sinα／sinβ = n1／n0である。反射率R1は測定結果より取得でき、入射角αおよび空気の屈折率n0は既知である。よって、上記の二つの式により、屈折角βおよび層１ａの屈折率n1を求めることができる。
【００４５】
続いて、層１ｂ（層１2）の反射率R2は、層１ｂの屈折角をβ2とし、層１ｂへの入射角（すなわち、層１ａの屈折角）をβとすると、(n2cosβ−n1cosβ2)／(n2cosβ＋n1cosβ2)となる。しかも、スネルの法則により、sinβ／sinβ2 = n2／n1である。反射率R2は測定結果より取得でき、入射角βおよび屈折率n1は既知である。よって、上記の二つの式により、屈折角β2および層１ｂの屈折率n2を求めることができる。
【００４６】
以下、同様にして、層１ｋの屈折角βkおよび屈折率nkを求めることができる。
【００４７】
なお、被測定物１に対しテラヘルツ波パルスが垂直に入射し（α＝β＝０となる）、しかもn0=1とした場合、層１ａの屈折率n1は、反射率R1 = (n1cosα−n0cosβ)／(n1cosα＋n0cosβ) = (n1−1)／(n1＋1)をn1について解くことで求められる。すなわち、n1
= (1＋R1)／(1−R1)となる。
【００４８】
反射率R2は、フレネルの公式から層１ａの屈折率n1と、層１ｂの屈折率n2との差（層１ａと層１ｂの密度の差に対応）に応じて変化する。また、反射率R2の正負はn1、n2の大小関係によって決まり、
R2
> 0 (n1 < n2)
R2
< 0 (n1 > n2)
となる。
【００４９】
反射率R2は、被測定物１の層１ａと層１ｂの屈折率の大小関係や、被測定物１の層１ａと層１ｂの境界面の明瞭さを表している。よって、反射率R2を取得することが、被測定物１の層１ａ、層１ｂを測定することとなる。また、反射率R2から層１ａと層１ｂの境界面の剥離性や膨張に対する柔軟性等の特性を非破壊で解析することができる。
【００５０】
なお、同様に、層１ｋの反射率Rk = Ik／I0を求めることができる。反射率Rkから層１k-1と層１ｋの境界面の剥離性や膨張に対する柔軟性等の特性を非破壊で解析することができる。
【００５１】
また、解析部１８は、反射電磁波の各々の電場の極値I1、I2の比R2’=I2／I1を求める。比R2’も、反射率R2と同様に、被測定物１の層１ａと層１ｂの屈折率の大小関係や、被測定物１の層１ａと層１ｂの境界面の明瞭さを表している。なお、比R2’は、極値I2を層１ａの密度の指示的な指標であるI1で規格化したものなので、層１ａと層１ｂとの境界面からの反射されたテラヘルツ波パルスが層１ａを通過する際の吸収等の影響を抑えた評価ができる。よって、比R2’を取得することが、被測定物１の層１ａ、層１ｂを測定することとなる。すなわち、R2を取得することと同様に、比R2’を取得することによっても、境界面の剥離性や膨張に対する柔軟性等の特性の解析が可能となる。
【００５２】
なお、解析部１８は、反射電磁波の各々の電場の極値Ik、Ik-1の比Rk’=Ik／Ik-1を求める。これにより、層１ｋについて解析でき、層１ａから層１k-1の影響を抑えた解析ができる。
【００５３】
さらに、解析部１８は、反射電磁波の各々の電場が極値I1、I2をとるタイミングt0、t1の時間差Δt1＝t1−t0に基づき、二つ以上の層のいずれか一つ以上の厚さを測定する。例えば、解析部１８は、被測定物１の層１ａの厚さL1を、cΔt1／(2n1)として求めることができる。ただし、cは光速であり、テラヘルツ波が被測定物１に対して垂直に入射するものとする。なお、解析部１８は、Δt2＝t2−t1に基づき、被測定物１の層１ｂの厚さL2をcΔt2／(2n2)として求めることができる。ただし、n2は上記のように求めることができる。また、解析部１８は、Δtk＝tk−tk-1により、被測定物１の層１ｋの厚さLkをcΔtk／(2nk)として求めることができる。ただし、nkは上記のようにして求めることができる。
【００５４】
また、解析部１８は、層構造やコーティングが施された工業製品の強度および柔軟性に関する指数(Layer Strength and Flexibility Index: LSFI)を取得する。なお、LSFIとは、本願出願人が新たに提案する指数である。また、LSFI1は層１ａについての指数であり、LSFIkは層１ｋについての指数である。
【００５５】
例えば、解析部１８は、LSFI1として、反射率R1と反射率R2 = I2／I0の積R1×R2を求め、その絶対値である｜R1×R2｜を取得する。LSFI1=｜R1×R2｜が高いほど、層１ａの強度が強く、柔軟性に富んでいると予測できる。よって、解析部１８は、反射率R1と反射率R2の積R1×R2に基づき、被測定物１の層１ａを測定している。なお、より一般的には、解析部１８は、LSFIkとして、反射率Rkと反射率Rk+1の積Rk×Rk+1を求め、その絶対値である｜Rk×Rk+1｜を取得する。LSFIk=｜Rk×Rk+1｜が高いほど、層１ｋの強度が強く、柔軟性に富んでいると予測できる。
【００５６】
ただし、層１ｋの反射率Rk = Ik／I0は、反射電磁波の電場の極値Ikと、被測定物１に向けて出力された電磁波の電場の極値I0との比である。
【００５７】
また、解析部１８は、LSFI1として、反射率R1と反射率R2 = I2／I0の積R1×R2を求める。LSFI1=R1×R2の正負によって、隣り合う層１ａおよび層１ｂの密度差の関係を解析することができる。よって、解析部１８は、反射率R1と反射率R2の積R1×R2に基づき、被測定物１の層１ａおよび層１ｂを測定している。なお、より一般的には、解析部１８は、LSFIkとして、反射率Rkと反射率Rk+1の積Rk×Rk+1を求める。LSFIk=Rk×Rk+1の正負によって、隣り合う層１ｋおよび層１k+1の密度差の関係を解析することができる。
【００５８】
さらに、解析部１８は、LSFI1として、極値I1と極値I2の積またはその絶対値を求める。LSFI1の絶対値が大きいほど、層１ａの強度が強く、柔軟性に富んでいると予測できる。LSFI1として、極値I1と極値I2の積を求める場合は、隣り合う層１ａおよび層１ｂの密度差の関係を解析することができる。より一般的には、解析部１８は、LSFIkとして、極値Ikと極値Ik+1の積またはその絶対値を求める。LSFIkの絶対値が大きいほど、層１ｋの強度が強く、柔軟性に富んでいると予測できる。LSFIkとして、極値Ikと極値Ik+1の積を求める場合は、隣り合う層１ｋおよび層１k+1の密度差の関係を解析することができる。
【００５９】
また、解析部１８は、LSFIkとして、Rk×Rk+1／Lkまたはその絶対値を求める。層の密度と層厚との相関がある場合、層厚の影響を規格化した解析が可能である。さらに、解析部１８は、LSFIkとして、Rk×Rk+1×Lkまたはその絶対値を求める。層厚の影響を増長させた解析が可能である。
【００６０】
さらに、解析部１８は、LSFIkとして、Rk’×Rk+1’またはその絶対値を求める。被測定物１が多層であり、各層の吸収が無視できない場合、層１ａよりも電磁波出力器２から遠い層の強度および柔軟性に関する解析を非破壊で行うことができる。
【００６１】
ただし、比Rk’ = Ik／Ik-1は、反射電磁波の電場の極値Ik、Ik-1の比である。
【００６２】
また、解析部１８は、LSFIkとして、Rk’×Rk+1’／Lkまたはその絶対値を求める。層の密度と層厚との相関がある場合、層厚の影響を規格化した解析が可能である。さらに、解析部１８は、LSFIkとして、Rk’×Rk+1’×Lkまたはその絶対値を求める。層厚の影響を増長させた解析が可能である。
【００６３】
次に、本発明の実施形態の動作を説明する。
【００６４】
まず、電磁波出力器２は、参照ミラー２０に向けて、テラヘルツ波を出力する。すると、テラヘルツ波はほぼ１００％反射され、電磁波検出器４により検出される。検出結果は、層解析装置（測定部）１０に与えられ、電場測定部１１およびピーク取得部１２により、テラヘルツ波の電場の極値I0、時間t0が取得され（図２（ａ）および図２（ｂ）参照）、参照ピーク記録部１４に記録される。
【００６５】
次に、電磁波出力器２は、被測定物１に向けて、テラヘルツ波を出力する。この際、被測定物１、または電磁波出力器２および電磁波検出器４を走査する。すると、テラヘルツ波は層１ａおよび層１ｂにより反射され、電磁波検出器４により検出される。検出結果は、層解析装置（測定部）１０に与えられ、電場測定部１１およびピーク取得部１２により、テラヘルツ波の電場の極値I1、時間t0および極値I2、時間t1が取得され（図２（ｃ）および図２（ｄ）参照）、測定ピーク記録部１６に記録される。さらに、極値I3、時間t2が取得され（図４（ａ）および図４（ｂ）参照）、測定ピーク記録部１６に記録される。
【００６６】
解析部１８は、参照ピーク記録部１４の記録内容および測定ピーク記録部１６の記録内容に基づき、被測定物１の層１ａ、層１ｂ、層１ｃを解析する。
【００６７】
例えば、解析部１８は、反射率R1 = I1／I0、反射率R2 = I2／I0、反射率R3 = I3／I0、LSFIk（例えば、｜R1×R2｜）、比R2’=I2／I1、比R3’=I3／I2、層１ａの厚さL1＝cΔt1／(2n1)、層１ｂの厚さL2＝cΔt2／(2n2)を求める。
【００６８】
本発明の実施形態によれば、非破壊試験により、層構造を有する試料を試験することができる。
【００６９】
しかも、本発明の実施形態によれば、テラヘルツ波を用いることで数ミクロンから数センチの層を有する層状試料を解析可能である。
【００７０】
解析部１８により反射率R1、R2、層１ａの厚さを求め、これらを用いて、層構造やコーティングが施された工業製品の強度、剥離性、柔軟性などを非破壊で指標化可能となる。そのような工業製品の一例として医薬品のフィルムコート錠剤があり、一般的に表面の第１層がフィルムコート層、第２層（内層）が主薬、賦形剤、添加剤からなる素錠で構成されている。
【００７１】
フィルムコート層は、保存環境等により剥離や亀裂が生じる可能性があり、品質上問題となる。フィルムコート層の屈折率（密度）や、素錠との境界面の屈折率（密度）差は、フィルムコート基剤の化学的な組成のみでは決まらず、フィルムコーティング装置のスケール、運転条件によっても変化する。
【００７２】
フィルムコート錠剤の製品としての仕様、品質を満たすためには最適なフィルムコート基剤の選択とコーティングプロセス条件の最適化が必要となるが、これまでは経験的な手法で最適化されるのみであった。
【００７３】
しかし、本発明によるフィルムコート錠剤の解析により、フィルムコート層の密度や素錠との境界面の状態を定量的に指標化可能となる。
【００７４】
例えば、フィルムコート錠剤のフィルムコート層の密度は、高いほど強度が増す。また、フィルムコート層と素錠との境界面の密度差が大きいほど境界面が明瞭となり、剥離性が高くなる。別の観点からでは、膨張に対しての耐性（柔軟性）が高まるとも言える。
【００７５】
また、上記の実施形態は、以下のようにして実現できる。ＣＰＵ、ハードディスク、メディア（フロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭなど）読み取り装置を備えたコンピュータに、上記の各部分、例えば層解析装置（測定部）１０を実現するプログラムを記録したメディアを読み取らせて、ハードディスクにインストールする。このような方法でも、上記の機能を実現できる。
【符号の説明】
【００７６】
２０ 参照ミラー
１ 被測定物
１００ 電磁波測定装置
２ 電磁波出力器
４ 電磁波検出器
１０ 層解析装置（測定部）
１１ 電場測定部
１２ ピーク取得部
１４ 参照ピーク記録部
１６ 測定ピーク記録部
１８ 解析部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つ以上の層を有する被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力器と、
前記二つ以上の層の各々によって反射された前記電磁波である反射電磁波を検出する電磁波検出器と、
前記反射電磁波の各々の電場の極値および前記反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングの時間差のいずれか一方または双方に基づき、前記被測定物を測定する測定部と、
を備えた電磁波測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁波測定装置であって、
前記測定部は、さらに、前記被測定物に向けて出力された電磁波の電場の極値に基づき、前記被測定物を測定する、
電磁波測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電磁波測定装置であって、
前記電磁波出力器が、金属面に向けて、前記電磁波を出力し、
前記測定部が、前記被測定物に向けて出力された電磁波の電場の極値を、前記金属面から反射された電磁波の電場の極値として測定する、
電磁波測定装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の電磁波測定装置であって、
前記測定部は、
前記反射電磁波の各々の電場の極値と、前記被測定物に向けて出力された電磁波の電場の極値との比に基づき、前記被測定物を測定する、
電磁波測定装置。
【請求項５】
請求項２または３に記載の電磁波測定装置であって、
前記測定部は、
前記反射電磁波の各々の電場の極値と、前記被測定物に向けて出力された電磁波の電場の極値との比の積または前記積の絶対値に基づき、前記被測定物を測定する、
電磁波測定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電磁波測定装置であって、
前記測定部は、
前記積または前記積の絶対値に、前記二つ以上の層のいずれか一つ以上の厚さを乗じた値に基づき、前記被測定物を測定する、
電磁波測定装置。
【請求項７】
請求項５に記載の電磁波測定装置であって、
前記測定部は、
前記積または前記積の絶対値を、前記二つ以上の層のいずれか一つ以上の厚さで割った値に基づき、前記被測定物を測定する、
電磁波測定装置。
【請求項８】
請求項１に記載の電磁波測定装置であって、
前記反射電磁波の各々の電場の極値の比に基づき、前記被測定物を測定する、
電磁波測定装置。
【請求項９】
請求項１に記載の電磁波測定装置であって、
前記測定部は、
前記反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングの時間差に基づき、前記二つ以上の層のいずれか一つ以上の厚さを測定する、
電磁波測定装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の電磁波測定装置であって、
前記反射電磁波の各々の電場の極値の比の積または前記積の絶対値に基づき、前記被測定物を測定する、
電磁波測定装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電磁波測定装置であって、
前記測定部は、
前記積または前記積の絶対値に、前記二つ以上の層のいずれか一つ以上の厚さを乗じた値に基づき、前記被測定物を測定する、
電磁波測定装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の電磁波測定装置であって、
前記測定部は、
前記積または前記積の絶対値を、前記二つ以上の層のいずれか一つ以上の厚さで割った値に基づき、前記被測定物を測定する、
電磁波測定装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の電磁波測定装置であって、
前記測定部は、
前記反射電磁波の各々の電場の極値の積または前記積の絶対値に基づき、前記被測定物を測定する、
電磁波測定装置。
【請求項１４】
二つ以上の層を有する被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力工程と、
前記二つ以上の層の各々によって反射された前記電磁波である反射電磁波を検出する電磁波検出工程と、
前記反射電磁波の各々の電場の極値および前記反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングの時間差のいずれか一方または双方に基づき、前記被測定物を測定する測定工程と、
を備えた電磁波測定方法。
【請求項１５】
二つ以上の層を有する被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力器と、前記二つ以上の層の各々によって反射された前記電磁波である反射電磁波を検出する電磁波検出器とを備える電磁波測定装置における電磁波測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記電磁波測定処理は、
前記反射電磁波の各々の電場の極値および前記反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングの時間差のいずれか一方または双方に基づき、前記被測定物を測定する測定工程を備えたプログラム。
【請求項１６】
二つ以上の層を有する被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力器と、前記二つ以上の層の各々によって反射された前記電磁波である反射電磁波を検出する電磁波検出器とを備える電磁波測定装置における電磁波測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、
前記電磁波測定処理は、
前記反射電磁波の各々の電場の極値および前記反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングの時間差のいずれか一方または双方に基づき、前記被測定物を測定する測定工程を備えたプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体。
【請求項１】
二つ以上の層を有する被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力器と、
前記二つ以上の層の各々によって反射された前記電磁波である反射電磁波を検出する電磁波検出器と、
前記反射電磁波の各々の電場の極値および前記反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングの時間差のいずれか一方または双方に基づき、前記被測定物を測定する測定部と、
を備えた電磁波測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁波測定装置であって、
前記測定部は、さらに、前記被測定物に向けて出力された電磁波の電場の極値に基づき、前記被測定物を測定する、
電磁波測定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電磁波測定装置であって、
前記電磁波出力器が、金属面に向けて、前記電磁波を出力し、
前記測定部が、前記被測定物に向けて出力された電磁波の電場の極値を、前記金属面から反射された電磁波の電場の極値として測定する、
電磁波測定装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の電磁波測定装置であって、
前記測定部は、
前記反射電磁波の各々の電場の極値と、前記被測定物に向けて出力された電磁波の電場の極値との比に基づき、前記被測定物を測定する、
電磁波測定装置。
【請求項５】
請求項２または３に記載の電磁波測定装置であって、
前記測定部は、
前記反射電磁波の各々の電場の極値と、前記被測定物に向けて出力された電磁波の電場の極値との比の積または前記積の絶対値に基づき、前記被測定物を測定する、
電磁波測定装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電磁波測定装置であって、
前記測定部は、
前記積または前記積の絶対値に、前記二つ以上の層のいずれか一つ以上の厚さを乗じた値に基づき、前記被測定物を測定する、
電磁波測定装置。
【請求項７】
請求項５に記載の電磁波測定装置であって、
前記測定部は、
前記積または前記積の絶対値を、前記二つ以上の層のいずれか一つ以上の厚さで割った値に基づき、前記被測定物を測定する、
電磁波測定装置。
【請求項８】
請求項１に記載の電磁波測定装置であって、
前記反射電磁波の各々の電場の極値の比に基づき、前記被測定物を測定する、
電磁波測定装置。
【請求項９】
請求項１に記載の電磁波測定装置であって、
前記測定部は、
前記反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングの時間差に基づき、前記二つ以上の層のいずれか一つ以上の厚さを測定する、
電磁波測定装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の電磁波測定装置であって、
前記反射電磁波の各々の電場の極値の比の積または前記積の絶対値に基づき、前記被測定物を測定する、
電磁波測定装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の電磁波測定装置であって、
前記測定部は、
前記積または前記積の絶対値に、前記二つ以上の層のいずれか一つ以上の厚さを乗じた値に基づき、前記被測定物を測定する、
電磁波測定装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の電磁波測定装置であって、
前記測定部は、
前記積または前記積の絶対値を、前記二つ以上の層のいずれか一つ以上の厚さで割った値に基づき、前記被測定物を測定する、
電磁波測定装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の電磁波測定装置であって、
前記測定部は、
前記反射電磁波の各々の電場の極値の積または前記積の絶対値に基づき、前記被測定物を測定する、
電磁波測定装置。
【請求項１４】
二つ以上の層を有する被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力工程と、
前記二つ以上の層の各々によって反射された前記電磁波である反射電磁波を検出する電磁波検出工程と、
前記反射電磁波の各々の電場の極値および前記反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングの時間差のいずれか一方または双方に基づき、前記被測定物を測定する測定工程と、
を備えた電磁波測定方法。
【請求項１５】
二つ以上の層を有する被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力器と、前記二つ以上の層の各々によって反射された前記電磁波である反射電磁波を検出する電磁波検出器とを備える電磁波測定装置における電磁波測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記電磁波測定処理は、
前記反射電磁波の各々の電場の極値および前記反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングの時間差のいずれか一方または双方に基づき、前記被測定物を測定する測定工程を備えたプログラム。
【請求項１６】
二つ以上の層を有する被測定物に向けて、0.01[THz]以上100[THz]以下の周波数の電磁波を出力する電磁波出力器と、前記二つ以上の層の各々によって反射された前記電磁波である反射電磁波を検出する電磁波検出器とを備える電磁波測定装置における電磁波測定処理をコンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体であって、
前記電磁波測定処理は、
前記反射電磁波の各々の電場の極値および前記反射電磁波の各々の電場が極値をとるタイミングの時間差のいずれか一方または双方に基づき、前記被測定物を測定する測定工程を備えたプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能な記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−２３７６５７（Ｐ２０１２−２３７６５７Ａ）
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０６８８７（Ｐ２０１１−１０６８８７）
【出願日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（３９０００５１７５）株式会社アドバンテスト (1,005)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月６日（２０１２．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（３９０００５１７５）株式会社アドバンテスト (1,005)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]