(57)【要約】【課題】試料におけるテラヘルツ波不透過物質の量的分布を良好に検査する技術を提供する。【解決手段】画像生成部６０１は、隣接する２つの触媒層９２(i)，９２(i+1)についての強度分布画像９Ｉ(i)，９Ｉ(i+1)を生成する。差分情報生成部６０３は、２つの強度分布画像９Ｉ(i)，９Ｉ(i+1)間の差分をとることにより、２つの強度分布画像９Ｉ(i)，９Ｉ(i+1)に含まれている筋状像である干渉縞９ＳＴの情報が低減されている差分画像９Ｄ(i)を差分情報として生成する。【選択図】図７
2020003408.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を透過するテラヘルツ波に基づいて、前記試料を検査するテラヘルツ波検査装置であって、
前記試料の一方側からテラヘルツ波を照射する照射器と、
前記試料から他方側に離れた位置で、前記テラヘルツ波の強度を検出する検出器と、
前記検出器によって検出される前記テラヘルツ波の強度に基づいて、前記試料を透過した前記テラヘルツ波の強度分布を示し、かつ、筋状像の情報を含む強度分布画像を生成する画像生成部と、
異なる２つの前記試料について、前記画像生成部が生成する２つの前記強度分布画像間の差分をとることにより、前記２つの強度分布画像に含まれている前記筋状像の情報が低減されている差分情報を生成する差分情報生成部と、
を備える、テラヘルツ波検査装置。
【請求項２】
請求項１のテラヘルツ波検査装置であって、
前記試料が設けられている基材を、照射器に対して既定の搬送方向に搬送する搬送機構、
をさらに備える、テラヘルツ波検査装置。
【請求項３】
請求項２のテラヘルツ波検査装置であって、
前記筋状像が、前記搬送方向に対応する方向に延びる像である、テラヘルツ波検査装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３のテラヘルツ波検査装置であって、
前記照射器は、前記試料に対して、前記搬送方向に直交する搬送幅方向に広いテラヘルツ波を照射する、テラヘルツ波検査装置。
【請求項５】
請求項４のテラヘルツ波検査装置であって、
照射器は、
テラヘルツ波を放射するテラヘルツ波光源と、
前記テラヘルツ波光源から放射された前記テラヘルツ波を扇状にして出力するレンズと、
を含む、テラヘルツ波検査装置。
【請求項６】
請求項２から請求項５のいずれか１項のテラヘルツ波検査装置であって、
前記検出器が、前記搬送方向に直交する搬送幅方向に異なる位置で、前記テラヘルツ波の強度を検出する複数の検出素子を含む、テラヘルツ波検査装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項のテラヘルツ波検査装置であって、
前記差分情報に基づいて、前記２つの試料について良品であるか否かの判定を行う判定部、
をさらに備える、テラヘルツ波検査装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項のテラヘルツ波検査装置であって、
前記判定部は、前記差分情報が示す前記テラヘルツ波の強度の差分値から求められる標準偏差に基づいて、前記判定を行う、テラヘルツ波検査装置。
【請求項９】
請求項２から請求項８のいずれか１項のテラヘルツ波検査装置であって、
前記搬送機構は、複数の試料が前記搬送方向に設けられている前記基材を搬送する、テラヘルツ波検査装置。
【請求項１０】
請求項９のテラヘルツ波検査装置であって、
前記２つの試料は、前記基材上に隣接して設けられている前記試料である、テラヘルツ波検査装置。
【請求項１１】
請求項９または請求項１０のテラヘルツ波検査装置であって、
前記画像生成部は、異なる前記試料である第１、第２および第３試料のそれぞれについて、第１、第２および第３強度分布画像を生成し、
前記差分情報生成部は、前記第１および第２強度分布画像から第１差分情報を生成し、前記第２および第３強度分布画像から第２差分情報を生成する、
テラヘルツ波検査装置。
【請求項１２】
試料を透過するテラヘルツ波に基づいて、前記試料を検査するテラヘルツ波検査方法であって、
第１試料の一方側に照射されたテラヘルツ波の強度を、前記第１試料から他方側に離れた位置で検出する第１検出工程と、
前記第１検出工程で検出された前記テラヘルツ波の強度に基づいて、前記テラヘルツ波の強度分布を示し、かつ、筋状像を含む第１強度分布画像を生成する第１画像生成工程と、
第２試料の一方側に照射されたテラヘルツ波の強度を、前記第１試料から他方側に離れた位置で検出する第２検出工程と、
前記第２検出工程で検出された前記テラヘルツ波の強度に基づいて、前記テラヘルツ波の強度分布を示し、かつ、筋状像を含む第１強度分布画像を生成する第２画像生成工程と、
前記第１および第２強度分布画像間の差分をとることにより、前記筋状像の情報が低減されている差分情報を生成する差分情報生成工程と、
を含む、テラヘルツ波検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、テラヘルツ波検査装置およびテラヘルツ波検査方法に関する。検査対象となる試料は、テラヘルツ波に対して吸収性を有するものであり、例えば白金触媒を含有する燃料電池、リチウム電池、無機または有機半導体のプリンテッドデバイスなどが含まれる。
【背景技術】
【０００２】
低炭素社会の実現に向け、自動車産業においては、燃料電池自動車の普及が期待されている。電気自動車（ＥＶ）は、バッテリーの充電時間をそれ相応に要するのに対して、燃料電池自動車は水素を充填するだけでよい点で有利である。低炭素社会の実現には、水素を安価に効率良く、かつ安全に電気に変換する燃料電池技術が鍵となっている。
【０００３】
燃料電池は、水の電気分解とは逆の反応、すなわち水素と酸素から電気と水を生成する反応を利用する技術である。一般的な燃料電池は、固体高分子（電解質膜）を挟んで水素極（負極）と空気極（正極）を有している。水素極と空気極には、通常、カーボンと白金微粒子の双方が用いられる。白金微粒子は、化学反応を促進する触媒として機能し、重要な材料となっている。しかしながら、白金を必要以上に使用すると、製品価格が高くなり、燃料電池の普及の阻害要因となり得る。このため、燃料電池における白金微粒子の含有量（担持量）を検査する技術が求められている。
【０００４】
特許文献１には、白金を含む触媒層が形成された基材を搬送しつつ、触媒層を透過したテラヘルツ波の強度を検出することによって、触媒層における白金の担持量を求めることが記載されている。また、特許文献１には、触媒層における、テラヘルツ波強度から、触媒担持量の分布を画像化することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１５１５６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、テラヘルツ波を検出する検出器が、触媒層から離れた位置に配されている。このため、触媒層と検出器との間で、テラヘルツ波が反射することなどによって干渉が起きやすい。また、テラヘルツ波は可視光に比べて波長が長いため、白金触媒層の縁部でテラヘルツ波の回折が起きることにより、触媒層の周辺でもテラヘルツ波の反射および干渉が起きやすい。このため、テラヘルツ波の強度分布を画像化すると、テラヘルツ波の干渉が起こることによって、干渉縞が発生する場合があった。干渉縞が発生すると、白金などのテラヘルツ波不透過物質の量的分布を検査することが困難であった。
【０００７】
そこで、本発明は、試料におけるテラヘルツ波不透過物質の量的分布を良好に検査する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、第１態様は、試料を透過するテラヘルツ波に基づいて、前記試料を検査するテラヘルツ波検査装置であって、前記試料の一方側からテラヘルツ波を照射する照射器と、前記試料から他方側に離れた位置で、前記テラヘルツ波の強度を検出する検出器と、前記検出器によって検出される前記テラヘルツ波の強度に基づいて、前記試料を透過した前記テラヘルツ波の強度分布を示し、かつ、筋状像の情報を含む強度分布画像を生成する画像生成部と、異なる２つの前記試料について、前記画像生成部が生成する２つの前記強度分布画像間の差分をとることにより、前記２つの強度分布画像に含まれている前記筋状像の情報が低減されている差分情報を生成する差分情報生成部とを備える。
【０００９】
第２態様は、第１態様のテラヘルツ波検査装置であって、前記試料が設けられている基材を、照射器に対して既定の搬送方向に搬送する搬送機構をさらに備える。
【００１０】
第３態様は、第２態様のテラヘルツ波検査装置であって、前記筋状像が、前記搬送方向に対応する方向に延びる像である。
【００１１】
第４態様は、第２態様または第３態様のテラヘルツ波検査装置であって、前記照射器は、前記試料に対して、前記搬送方向に直交する搬送幅方向に広いテラヘルツ波を照射する。
【００１２】
第５態様は、第４態様のテラヘルツ波検査装置であって、照射器は、テラヘルツ波を放射するテラヘルツ波光源と、前記テラヘルツ波光源から放射された前記テラヘルツ波を扇状にして出力するレンズとを含む。
【００１３】
第６態様は、第２態様から第５態様のいずれか１つのテラヘルツ波検査装置であって、前記検出器が、前記搬送方向に直交する搬送幅方向に異なる位置で、前記テラヘルツ波の強度を検出する複数の検出素子を含む。
【００１４】
第７態様は、第１態様から第６態様のいずれか１つのテラヘルツ波検査装置であって、前記差分情報に基づいて、前記２つの試料について良品であるか否かの判定を行う判定部をさらに備える。
【００１５】
第８態様は、第１態様から第７態様のいずれか１つのテラヘルツ波検査装置であって、前記判定部は、前記差分情報が示す前記テラヘルツ波の強度の差分値から求められる標準偏差に基づいて、前記判定を行う。
【００１６】
第９態様は、第２態様から第８態様のいずれか１つのテラヘルツ波検査装置であって、前記搬送機構は、複数の試料が前記搬送方向に設けられている前記基材を搬送する。
【００１７】
第１０態様は、第９態様のテラヘルツ波検査装置であって、前記２つの試料は、前記基材上に隣接して設けられている前記試料である。
【００１８】
第１１態様は、第９態様または第１０態様のテラヘルツ波検査装置であって、前記画像生成部は、異なる前記試料である第１、第２および第３試料のそれぞれについて、第１、第２および第３強度分布画像を生成し、前記差分情報生成部は、前記第１および第２強度分布画像から第１差分情報を生成し、前記第２および第３強度分布画像から第２差分情報を生成する。
【００１９】
第１２態様は、試料を透過するテラヘルツ波に基づいて、前記試料を検査するテラヘルツ波検査方法であって、第１試料の一方側に照射されたテラヘルツ波の強度を、前記第１試料から他方側に離れた位置で検出する第１検出工程と、前記第１検出工程で検出された前記テラヘルツ波の強度に基づいて、前記テラヘルツ波の強度分布を示し、かつ、筋状像を含む第１強度分布画像を生成する第１画像生成工程と、第２試料の一方側に照射されたテラヘルツ波の強度を、前記第１試料から他方側に離れた位置で検出する第２検出工程と、前記第２検出工程で検出された前記テラヘルツ波の強度に基づいて、前記テラヘルツ波の強度分布を示し、かつ、筋状像を含む第１強度分布画像を生成する第２画像生成工程と、前記第１および第２強度分布画像間の差分をとることにより、前記筋状像の情報が低減されている差分情報を生成する差分情報生成工程とを含む。
【発明の効果】
【００２０】
第１態様のテラヘルツ波検査装置によると、２つの強度分布画像の差分値を求めることにより、各画像に含まれるテラヘルツ波の干渉による筋状像の情報が低減された差分情報を生成できる。この差分情報に基づいて、２つの試料における、テラヘルツ波不透過物の量的分布を適切に検査できる。
【００２１】
第２態様のテラヘルツ波検査装置によると、基材を搬送方向に搬送することによって、試料についての搬送方向におけるテラヘルツ波の強度分布を取得できる。
【００２２】
第３態様のテラヘルツ波検査装置によると、２つの試料についての強度分布画像間で差分をとることによって、搬送方向に延びる筋状像の情報を低減できる。
【００２３】
第４態様のテラヘルツ波検査装置によると、搬送幅方向に広い領域に同時にテラヘルツ波を照射できる。これにより、試料に対してテラヘルツ波を効率良く照射することができる。
【００２４】
第５態様のテラヘルツ波検査装置によると、テラヘルツ波光源から放射されたテラヘルツ波を、レンズによって扇状に成形して出力できる。
【００２５】
第６態様のテラヘルツ波検査装置によると、搬送幅方向に同時にテラヘルツ波を検出できる。これにより、試料を透過したテラヘルツ波の強度を効率良く検出できる。
【００２６】
第７態様のテラヘルツ波検査装置によると、２つの強度分布画像各々に含まれる筋状像の情報が低減された差分情報に基づき、２つの試料の良／不良を適切に判定できる。
【００２７】
第８態様のテラヘルツ波検査装置によると、テラヘルツ波強度の差分値の標準偏差（すなわち、ばらつき）に基づいて、第１および第２試料の良／不良を適切に判定できる。
【００２８】
第９態様のテラヘルツ波検査装置によると、基材を搬送方向に搬送することによって、基材に間欠的に形成されている各試料について、テラヘルツ波不透過物の量的分布を効率的に検査できる。
【００２９】
第１０態様のテラヘルツ波検査装置によると、隣接して形成されている２つの試料は、形成後の経過時間が近いため、２つの試料について生成される差分情報生成から、各試料におけるテラヘルツ波不透過物の量的分布を適切に検査できる。
【００３０】
第１１態様のテラヘルツ波検査装置によると、第１および第２差分情報から、第１から第３試料のうちから、テラヘルツ波不透過物の量的分布に異常がある試料を推定できる。
【００３１】
第１２態様のテラヘルツ波検査方法によると、第１および第２強度分布画像の差分値を求めることにより、第１および第２強度画像各々に含まれる筋状像の情報が低減された差分情報を生成できる。このため、差分情報に基づいて、第１および第２試料における、テラヘルツ波不透過物の量的分布を適切に検査できる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施形態の基材処理システム１を示す概略側面図である。
【図２】実施形態のテラヘルツ波検査装置５を示す概略斜視図である。
【図３】第１実施形態のテラヘルツ波検査装置５を示す概略正面図である。
【図４】実施形態の制御部６のバス配線を示す図である。
【図５】強度分布画像９Ｉの一例を示す図である。
【図６】差分情報である差分画像９Ｄが生成される様子を概念的に示す図である。
【図７】２つの強度分布画像９Ｉ(i)，９Ｉ(i+1)およびこれらの画像から生成される差分画像９Ｄ(i)を概念的に示す図である。
【図８】差分画像が示すテラヘルツ波強度の差分値の出現頻度を示す図である。
【図９】第１実施形態の基材処理システム１の動作の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張又は簡略化して図示されている場合がある。
【００３４】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成要素はあくまでも例示であり、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。図面においては、理解容易のため、必要に応じて各部の寸法や数が誇張又は簡略化して図示されている場合がある。相対的または絶対的な位置関係を示す表現（例えば「一方向に」「一方向に沿って」「平行」「直交」「中心」「同心」「同軸」等）は、特に断らない限り、その位置関係を厳密に表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる範囲で相対的に角度または距離に関して変位された状態も表すものとする。「〜の上」とは、特に断らない限り、２つの要素が接している場合のほか、２つの要素が離れている場合も含む。
【００３５】
＜１．  実施形態＞
＜基材処理システム１の構成＞
図１は、実施形態の基材処理システム１を示す概略側面図である。図２は、実施形態のテラヘルツ波検査装置５を示す概略斜視図である。図３は、第１実施形態のテラヘルツ波検査装置５を示す概略正面図である。図４は、実施形態の制御部６のバス配線を示す図である。
【００３６】
図１以降の各図には、基材処理システム１の各構成要素の位置関係などを理解容易にするために、ＸＹＺ直交座標系を付している。また、以下の説明では、矢印の先端が向く方を＋（プラス）方向とし、その逆方向を−（マイナス）方向とする。ただし、この直交座標系は、各構成要素の位置関係などを限定するものではない。
【００３７】
基材処理システム１は、例えば固体高分子形燃料電池（ＰＥＦＣ）を製造するための装置であって、具体的には、シート状の電解質膜である基材９の表面に白金などの金属触媒を塗工して、触媒層付電解質膜（ＣＣＭ）を製造するものである。なお、基材処理システム１は、ＣＣＭの触媒層にガス拡散層（ＧＤＬ）が形成した膜電極接合体（ＭＥＡ）を製造するように構成されていてもよい。テラヘルツ波検査装置５は、ＣＣＭに形成された触媒層の触媒担持量計測に好適であるが、ＭＥＡの触媒層の触媒担持量計測に適用してもよい。
【００３８】
基材処理システム１は、基材９を搬送する搬送部２、塗工部３、乾燥部４、テラヘルツ波検査装置５および制御部６を備える。後述するように、搬送部２の供給用ローラ２２０、巻取用ローラ２２２、支持ローラ２４０，２４２およびローラ駆動部２８、テラヘルツ波検査装置５並びに制御部６は、担持量測定装置を構成する。
【００３９】
＜搬送部２＞
搬送部２は、供給用ローラ２２０、巻取用ローラ２２２および一対の支持ローラ２４０，２４２、搬送用ローラ２６０，２６２，２６４を備える。また、搬送部２は、巻取用ローラ２２２を回転させるローラ駆動部２８を備える。これらのローラ各々は、Ｙ軸方向に延びる円筒状に形成されている。
【００４０】
供給用ローラ２２０および巻取用ローラ２２２は、シート状の基材９を巻回して保持可能に形成されている。供給用ローラ２２０は、ここでは金属触媒が未塗工の基材９を巻回状態で保持する。供給用ローラ２２０から引き出された基材９は、ローラ駆動部２８によって能動的に回転する巻取用ローラ２２２に巻き取られる。搬送用ローラ２６０，２６２，２６４および一対の支持ローラ２４０，２４２は、供給用ローラ２２０および巻取用ローラ２２２に掛け渡された基材９の中間部分を支持するように配されている。
【００４１】
巻取用ローラ２２２には、エンコーダ２２６が設けられている。エンコーダ２２６は、巻取用ローラ２２２の回転量を検出することによって、基材９の移動距離を検出する。すなわち、エンコーダ２２６は、照射器５２および検出器５４に対する、基材９のＸ軸方向（第２方向）への相対的な移動距離を検出する移動距離検出器である。供給用ローラ２２０および巻取用ローラ２２２によって搬送される基材９の搬送速度は、任意に設定し得るが、例えば、５０ｍｍ／ｓｅｃ以下とするとよい。
【００４２】
搬送用ローラ２６０，２６２，２６４は、供給用ローラ２２０から塗工部３までの間に配されており、基材９に適度な引張を与えつつ搬送する。特に、搬送用ローラ２６４は、塗工部３にて、基材９の金属触媒が塗布される面とは反対側の面に接触して支持する位置に配されている。
【００４３】
一対の支持ローラ２４０，２４２は、乾燥部４よりも下流側に配されており、基材９を支持するとともに、基材９を引張して基材９からしわを除く位置にそれぞれ設けられている。一対の支持ローラ２４０，２４２の間の中間位置に、テラヘルツ波検査装置５が設けられており、その中間位置を通過する基材９に照射器５２からのテラヘルツ波が照射される。
【００４４】
図１および図２に示すように、基材９の搬送方向Ｄ１は、支持ローラ２４２によって＋Ｘ方向から−Ｚ側に曲げられる。これにより、テラヘルツ波検査装置５を通過する基材９の部分は、適度に引張される。したがって、照射器５２から出力されるテラヘルツ波を、しわの発生が抑制された基材９の部分に照射できるため、テラヘルツ波検査装置５が基材９上に形成された触媒層９２における触媒担持量を精度良く特定できる。なお、支持ローラ２４０においても基材９の搬送方向Ｄ１が変化するように支持ローラ２４０を配してもよい。これによって、テラヘルツ波検査装置５を通過する基材９の部分において、しわの発生をさらに抑制することができる。
【００４５】
＜塗工部３＞
塗工部３は、スリットノズル３２および塗工液供給部３４を備える。スリットノズル３２の下端部には、基材９の幅方向（Ｙ軸方向）に沿って延びるスリット状に形成された吐出口が形成されている。塗工液供給部３４は、金属触媒の塗工液を貯留するタンク３４０、そのタンク３４０から塗工液をスリットノズル３２に供給するポンプ３４２、吐出口からの塗工液の吐出の開始および停止を実行する電磁弁３４４を備える。この電磁弁３４４の動作は制御部６によって制御される。
【００４６】
スリットノズル３２の吐出口が形成された下端部は、搬送用ローラ２６４に近接する位置に配されている。スリットノズル３２の吐出口から塗工液が吐出されることによって、搬送用ローラ２６４に支持された基材９に塗工液が塗布される。
【００４７】
本例では、スリットノズル３２の吐出口は、基材９の幅方向の長さよりも短くなっている。このため、基材９のうち、幅方向の両端から所定の距離だけ隔てた内側の領域に塗工液が塗布される。その結果、図２に示すように、基材９の両端部を除く内側の部分に金属触媒が塗工された塗工領域が形成される。そして、基材９の両端部に金属触媒が塗工されていない端部非塗工領域が形成される。
【００４８】
また、本例では、スリットノズル３２からは、間欠的に塗工液が吐出される。詳細には、エンコーダ２２６によって基材９が規定の距離分だけ移動したことが検出される都度、塗工液の吐出の開始あるいは停止が交互に行われる。これによって、塗工領域が間欠的に形成される（図２参照）。搬送方向Ｄ１において隣接する塗工領域間に、金属触媒が塗工されていない中間非塗工領域が形成される。中間非塗工領域は、搬送方向Ｄ１に直交する搬送幅方向Ｄ２（Ｙ軸方向）に延びる領域である。
【００４９】
＜乾燥部４＞
乾燥部４は、基材９が進入する進入口および基材９が退出する退出口が両端に形成された筐体を有する。乾燥部４は、その筐体の内部にて、基材９の片面に塗布された塗工液の膜の乾燥処理を行う。一例として、乾燥部４は、基材９に向けて熱風を供給することによってその基材９を加熱し、これによって、塗工液に含まれる水分などの溶媒を蒸発させる。この乾燥処理によって、塗工領域に金属触媒を含む触媒層９２が形成される。
【００５０】
＜テラヘルツ波検査装置５＞
テラヘルツ波検査装置５は、乾燥部４よりも搬送方向Ｄ１の下流側に設けられており、基材９に形成された触媒層９２における、金属触媒の担持量（触媒担持量）を測定する。テラヘルツ波検査装置５は、照射器５２と、検出器５４とを備える。
【００５１】
照射器５２は、−Ｚ方向に向けてＹ軸方向（搬送幅方向Ｄ２）に広い扇状のテラヘルツ波を出力する。このテラヘルツ波は、例えば、周波数帯が０．０３ＴＨｚ〜１０ＴＨｚ帯、より好ましくは０．１〜１０ＴＨｚ帯の電磁波である。照射器５２は、テラヘルツ波の光源とシリンドリカルレンズとを備える。光源から出力されたテラヘルツ波束は、シリンドリカルレンズによって集光され、搬送幅方向Ｄ２に広い扇状のテラヘルツ波束ＴＨ１に成形される。そして、当該テラヘルツ波束ＴＨ１が、一対の支持ローラ２４０，２４２の間の中間位置にある基材９の部分に照射される。照射器５２から出力されるテラヘルツ波は、ここでは連続波とされるが、パルス波であってもよい。
【００５２】
検出器５４は、支持ローラ２４０，２４２に支持されている基材９から−Ｚ側（他方側）に離れた位置で、触媒層９２を有する基材９に照射されているテラヘルツ波を検出する。検出器５４は、各々がテラヘルツ波を検出する複数（例えば、２５６個）の検出素子５４０と、該複数の検出素子５４０を収容する筐体５４２とを備える。筐体５４２の上面には、テラヘルツ波が透過可能な窓部が形成されており、当該窓部を透過したテラヘルツ波が複数の検出素子５４０によって検出される。
【００５３】
複数の検出素子５４０は、Ｙ軸方向（搬送幅方向Ｄ２）に一列に配列されている（図２参照）。なお、複数の検出素子５４０が一列に配されていることは必須ではなく、複数列に分けて配列されていてもよい。検出素子５４０各々は、照射器５２から出力されたテラヘルツ波の強度を検出する。検出素子５４０は、ショットキーバリアダイオード、プラズモニックディテクタ（米国特許８１５９６６７号、米国特許８７７２８９０号）、非線形光学結晶などの公知の検出器で構成され得る。検出素子５４０は、検出面に入射するテラヘルツ波の強度を電気信号に変換する。検出素子５４０各々が出力する電気信号は、制御部６に取り込まれる。なお、検出素子５４０は、光伝導スイッチ（光伝導アンテナ）で構成されていてもよい。
【００５４】
複数の検出素子５４０各々は、基材９の各部分を透過したテラヘルツ波を検出する。複数の検出素子５４０は、例えば、Ｙ軸方向において基材９を０．１ｍｍ〜１０ｍｍの間隔で透過するテラヘルツ波各々を検出可能な間隔で配列するとよい。これによって、Ｙ軸方向について０．１ｍｍ〜１０ｍｍの分解能で触媒担持量を測定できる。この分解能は、現行の打ち抜き重量測定法（触媒層９２が形成された基材９の部分を打ち抜いてその打ち抜き部分の重量を計測し、担持量を特定する測定方法）と同等以上の分解能である。
【００５５】
テラヘルツ波検査装置５は、支柱部５６２，５６４を備える。支柱部５６２，５６４は、Ｚ軸方向に延びる棒状に形成されている。支柱部５６２，５６４は、それぞれ、基材９の−Ｙ側および＋Ｙ側のそれぞれに設けられている。図３に示すように、テラヘルツ波束ＴＨ１は、基材９に形成された触媒層９２の−Ｙ側および＋Ｙ側の端部９２Ｅ１，９２Ｅ２のそれぞれに向かうテラヘルツ波ＴＥ２１，ＴＥ２２を含む。
【００５６】
図３に示すように、テラヘルツ波検査装置５においては、テラヘルツ波束ＴＨ１が、基材９の触媒層９２に照射される。そして、触媒層９２を透過したテラヘルツ波が、検出器５４の一列に並ぶ検出素子５４０に入射して、その強度が検出される。
【００５７】
＜制御部６＞
制御部６は、基材処理システム１に備えられている各要素の動作を制御する。制御部６のハードウェアとしての構成は、一般的なコンピュータと同様である。すなわち、制御部６は、各種演算処理を行うＣＰＵ、基本プログラムを記憶する読み出し専用のメモリであるＲＯＭ、各種情報を記憶する読み書き自在のメモリであるＲＡＭを備える。制御部６は、制御用アプリケーションまたは各種データを記憶する記憶部６２に接続されている。
【００５８】
図４に示す画像生成部６０１、差分情報生成部６０３、判定部６０５、および、担持量特定部６０７は、制御部６のＣＰＵがプログラムに従って動作することによって、ソフトウェア的に実現される機能モジュールである。なお、これらの機能モジュールのうちの一部または全部は、専用回路によってハードウェア的に実現されてもよい。
【００５９】
画像生成部６０１は、検出器５４によって検出されるテラヘルツ波の強度に基づいて、触媒層９２を含む基材９の各部分を透過したテラヘルツ波の強度分布を示す強度分布画像９Ｉを生成する。各検出素子５４０で検出されたテラヘルツ波が透過した基材９における位置は、照射器５２と基材９と各検出素子５４０との位置関係、エンコーダ２２６からの出力信号に基づく基材９の移動速度（搬送速度）、各検出素子５４０が検出した時間等に基づいて決定される。強度分布画像９Ｉの各画素の輝度は、テラヘルツ波強度の大きさに応じた輝度とされる。
【００６０】
図５は、強度分布画像９Ｉの一例を示す図である。図５に示す強度分布画像９Ｉは、垂直方向が基材９の搬送方向Ｄ１に対応しており、横軸は基材９の搬送幅方向Ｄ２に対応する。検出器５４で検出されたテラヘルツ波強度から、強度分布画像９Ｉを生成した場合、図５に示すように、触媒層９２に対応する部分がその周囲よりも暗くなっている。これは、触媒層９２に担持されている触媒（白金微粒子）によってテラヘルツ波が反射するため、触媒層９２を透過するテラヘルツ波の強度が相対的に小さくなるためである。
【００６１】
強度分布画像９Ｉにおいては、搬送方向Ｄ１に対応する方向に延びる複数の筋状像である干渉縞９ＳＴが含まれている。干渉縞９ＳＴは、ここでは搬送幅方向Ｄ２において周期的に繰り返し表れる明暗の像である。テラヘルツ波は、波長が可視光やＸ線に比べて極めて長い波長（０．１ＴＨｚで３ｍｍ）である。このため、図５に示すように、比較的明瞭な干渉縞９ＳＴが発生しやすい。例えば、図３に示すように、触媒層９２の端部９２Ｅ１，９２Ｅ２においては、回折によってテラヘルツ波が基材９の裏側へ回り込む。また、触媒層９２を含む基材９を透過したテラヘルツ波が、検出器５４の筐体５４２と、触媒層９２との間で反射する。これらのテラヘルツ波の回折や反射などによって、干渉縞９ＳＴが発生すると推測される。
【００６２】
図４に戻って、差分情報生成部６０３は、異なる２つの触媒層９２各々について、画像生成部６０１が生成する２つの強度分布画像間の差分をとることにより、差分情報を生成する。ここでは、差分情報生成部６０３は、差分情報として、２つの強度分布画像から差分画像を生成する。差分画像は、２つの強度分布画像間で、対応する画素どうしのピクセル値（輝度値）の差分をとることによって得られる画像である。
【００６３】
図６は、差分情報である差分画像９Ｄが生成される様子を概念的に示す図である。図６は、基材９の表面に搬送方向Ｄ１の上流側から順に形成されている３つの触媒層９２(i)，９２(i+1)，９２(i+2)から、差分情報である差分画像９Ｄ(i)，９Ｄ(i+1)を生成する様子を示している。なお、符号に追加されている(i)は、１以上の整数であって、対応する触媒層９２の、基材９上における搬送方向Ｄ１下流側からの並び順を示している。
【００６４】
３つの触媒層９２(i)，９２(i+1)，９２(i+2)各々について、画像生成部６０１が生成する強度分布画像９Ｉ(i)，９Ｉ(i+1)，９Ｉ(i+2)は、上述したように、干渉縞９ＳＴをそれぞれ含むものとなっている。強度分布画像９Ｉ(i)，９Ｉ(i+1)，９Ｉ(i+2)が得られると、差分情報生成部６０３は、隣接する２つの強度分布画像９Ｉ(i)，９Ｉ(i+1)から、差分画像９Ｄ(i)を生成する。また、差分情報生成部６０３は、隣接する２つの強度分布画像９Ｉ(i+1)，９Ｉ(i+2)から、差分画像９Ｄ(i+1)を生成する。このとき、差分値が負の値とならないように、すべての画素について共通のピクセル値を加算するとよい。例えば、すべての画素について、強度分布画像９Ｉに含まれるピクセル値の平均値を加算してもよい。具体的に、差分画像９Ｄ(i)を求める場合には、強度分布画像９Ｉ(i+1)から強度分布画像９Ｉ(i)を差し引くとともに、すべての画素について強度分布画像９Ｉ(i)の平均値を加算するとよい。
【００６５】
３つの触媒層９２(i)，９２(i+1)，９２(i+2)は、塗工部３および乾燥部４において同じ要領で形成されるとともに、テラヘルツ波検査装置５において同じ要領でテラヘルツ波が照射される。基材９の搬送部２による搬送ずれよりもテラヘルツ波の波長の方が大きいため、触媒層９２の縁部９２Ｅ１，９２Ｅ２での回折によって形成される干渉縞９ＳＴパターンは、連続する触媒層９２(i)，９２(i+1)，９２(i+2)間で近似する。このため、強度分布画像９Ｉ(i)，９Ｉ(i+1)，９Ｉ(i+2)から選択される２つの強度分布画像から生成される差分画像９Ｄ(i)，９Ｄ(i+1)は、筋状像である干渉縞９ＳＴの情報が除去または低減された画像（２つの強度分布画像における筋状像とその周囲の明暗の差（輝度値の差）が小さくなるように加工された画像）となる。
【００６６】
図７は、２つの強度分布画像９Ｉ(i)，９Ｉ(i+1)およびこれらの画像から生成される差分画像９Ｄ(i)を概念的に示す図である。ここでは、触媒層９２(i+1)における塗工液の量が均一でないことに起因して、強度分布画像９Ｉ(i+1)にムラ領域９２Ｒが含まれている。強度分布画像９Ｉ(i+1)では、干渉縞９ＳＴが含まれるため、ムラ領域９２Ｒを識別することは困難である。これに対して、ムラ領域９２Ｒを含まない良好な強度分布画像９Ｉ(i)と、ムラ領域９２Ｒを含む強度分布画像９Ｉ(i+1)とから生成される差分画像９Ｄ(i)では、干渉縞９ＳＴの情報が低減されている。このため、差分画像９Ｄ(i)においては、例えば基準画像との比較処理などによって、ムラ領域９２Ｒを検出することが容易である。このように、差分画像９Ｄ(i)に基づいて、触媒層９２におけるテラヘルツ波不透過物質である触媒の量的分布を良好に検査できる。なお、テラヘルツ波不透過物質とは、テラヘルツ波の透過率を変える物質を意味する。
【００６７】
図４に戻って、判定部６０５は、触媒層９２について、良品であるか否かの判定（以下、良品判定とも称する。）を行う。判定部６０５は、差分情報である差分画像が示すテラヘルツ波強度の差分値から求められる標準偏差に基づいて、良品判定を行う。
【００６８】
図８は、差分画像が示すテラヘルツ波強度の差分値の出現頻度を示す図である。図８（ａ）は差分画像における差分値のばらつきが小さい例を示しており、図８（ｂ）は差分画像における差分値のばらつきが大きい例を示している。
【００６９】
２つの触媒層９２について、塗工液が均一に塗布されている場合（すなわち、テラヘルツ波不透過物質の量的分布が均一な場合）、差分画像における差分値のばらつきは小さくなる。すなわち、図８（ａ）に示すように、差分値の出現頻度において、ばらつきを示す標準偏差σ(i)が比較的小さくなる。これとは対照的に、２つの触媒層９２のうち１つにおいて、塗工不良（例えば、図７に示すムラ領域９２Ｒ）がある場合（すなわち、テラヘルツ波不透過物質の量的分布が不均一な場合）、差分画像における差分値のばらつきが大きくなる。すなわち、図８（ｂ）に示すように、差分値の出現頻度において、ばらつきを示す標準偏差σ(i)が比較的大きくなる。判定部６０５は、このような原理に基づいて、触媒層９２についての良品判定を行う。判定部６０５は、後述するように、差分画像から得られる標準偏差σ(i)と判定用閾値αとを比較に基づいて、良品判定を行う。判定用閾値αは、判定用閾値情報６２１として記憶部６２に格納されているとよい。
【００７０】
判定用閾値αは、例えば、良品であることが確認されている２つの触媒層９２を標準試料として決定してもよい。具体的には、良品とされる２つの触媒層９２について、差分画像９Ｄを生成し、その差分画像９Ｄが示す差分値から求められる標準偏差を、判定用閾値αとしてもよい。制御部６が、この判定用閾値αを取得する処理を実行できるように構成されていてもよい。
【００７１】
判定部６０５は、単一の差分画像について良品判定を行う場合、その差分画像の元となった２つの触媒層９２のうちのどちらかに塗工不良があることを判定できる。しかしながら、２つの触媒層９２のうち、どの触媒層９２に不良があるかを判定することはできない。本実施形態では、図６に示すように、３つの隣接する触媒層９２(i)，９２(i+1)，９２(i+2)について生成される２つの差分画像９Ｄ(i)，９Ｄ(i+1)について、良品判定を行うことにより、どの触媒層９２が塗工不良であるかが特定される。
【００７２】
差分画像９Ｄ(i)からの標準偏差をσ(i)とし、差分画像９Ｄ(i+1)からの標準偏差をσ(i+1)とすると、判定部６０５は、触媒層９２(i)，９２(i+1)，９２(i+2)について、例えば以下のように判定する。
【００７３】
（１）σ(i)≦αかつσ(i+1)≦αの場合
この場合、差分画像９Ｄ(i)，９Ｄ(i+1)のいずれにも塗工不良の情報が含まれないと推定される。このため、判定部６０５は触媒層９２(i)，９２(i+1)，９２(i+2)のすべてを良品と判定する。
（２）σ(i)＞αかつσ(i+1)≦αの場合
この場合、差分画像９Ｄ(i)には塗工不良の情報が含まれると推定されるから、触媒層９２(i)，９２(i+1)のいずれかが塗工不良であると推定される。差分画像９Ｄ(i+1)には塗工不良の情報が含まれないと推定されるから、触媒層９２(i+1)，９２(i+2)は塗工不良ではないと推定される。したがって、判定部６０５は触媒層９２(i+1)，９２(i+2)を良品、触媒層９２(i)を不良品と判定する。
（３）σ(i)≦αかつσ(i+1)＞αの場合
この場合、差分画像９Ｄ(i)には塗工不良の情報が含まれないと推定されるから、触媒層９２(i)，９２(i+1)は塗工不良ではないと推定される。差分画像９Ｄ(i+1)には塗工不良の情報が含まれると推定されるから、触媒層９２(i+1)，９２(i+2)のいずれかが塗工不良であると推定される。したがって、判定部６０５は触媒層９２(i)，９２(i+1)を良品、触媒層９２(i+2)を不良品と判定する。
（４）σ(i)＞αかつσ(i+1)＞αの場合
この場合、差分画像９Ｄ(i)，９Ｄ(i+1)のいずれにも塗工不良の情報が含まれると推定される。この場合、触媒層９２(i)，９２(i+2)が塗工不良である可能性、触媒層９２(i+1)のみが塗工不良である可能性、すべての触媒層９２(i)，９２(i+1)，９２(i+2)が塗工不良である可能性が考えられる。このため、判定部６０５は、判定を保留する。
【００７４】
なお、触媒層９２(i),９２(i+2)についての差分画像９Ｄを生成してもよい。この差分画像９Ｄが示す差分値の標準偏差σが、判定用閾値αよりも大きい場合には、触媒層９２(i),９２(i+2)のいずれかが塗工不良であると推定される。このため、例えば（４）の場合においても、塗工不良の可能性がある触媒層９２を推定できる。
【００７５】
担持量特定部６０７は、対応情報６２２に基づいて、検出器５４で検出されたテラヘルツ波の強度から触媒担持量を特定する。対応情報６２２は、テラヘルツ波強度と、触媒担持量との対応関係を示す情報である。
【００７６】
対応情報６２２は、事前に触媒担持量が既知である触媒層９２が形成された試料（基準試料）を用いて取得してもよい。具体的には、テラヘルツ波検査装置５において、基準試料の触媒層９２にテラヘルツ波を照射してその強度を測定することによって、テラヘルツ波強度と担持量との対応関係を取得できる。触媒担持量が互いに異なる複数の基準試料を用いて、テラヘルツ波強度を測定することにより、テラヘルツ波強度と触媒担持量との対応関係を詳細に取得できる。対応情報６２２は、テラヘルツ波強度と触媒担持量とが１対１で対応づけされたテーブルデータとしてもよいし、テラヘルツ波強度と触媒担持量の対応関係を示す１次式または多項式の関係式を示す検量線データとしてもよい。
【００７７】
＜動作＞
次に、基材処理システム１の動作について説明する。図９は、第１実施形態の基材処理システム１の動作の流れを示す図である。なお、図９に示す各工程は、特に断らない限り、制御部６の制御下で実行される。
【００７８】
まず、制御部６は、判定用閾値αを設定する（ステップＳ１）。判定用閾値αは、上述したように、判定部６０５が良品判定を行うために用いられる値である。
【００７９】
ステップＳ１の後、制御部６が搬送部２、塗工部３、乾燥部４，テラヘルツ波検査装置５を制御して、塗布処理、乾燥処理およびテラヘルツ波測定処理を開始する（ステップＳ２）。これによって、基材９上において、搬送方向Ｄ１に一定間隔をあけて連続的に複数の触媒層９２が順に形成される。また、照射器５２が触媒層９２を有する基材９の＋Ｚ側（一方側）にテラヘルツ波を照射するとともに、検出器５４が触媒層９２を透過したテラヘルツ波の強度を基材９の−Ｚ側（他方側）の離れた位置で検出する。
【００８０】
制御部６の画像生成部６０１が、搬送方向Ｄ１に隣接する３つの触媒層９２(i)，９２(i+1)，９２(i+2)について、ステップＳ２で測定されたテラヘルツ波強度に基づいて、強度分布画像９Ｉ(i)，９Ｉ(i+1)，９Ｉ(i+2)を生成する（ステップＳ３）。そして、ステップＳ３の後、制御部６の差分情報生成部６０３が、強度分布画像９Ｉ(i)，９Ｉ(i+1)，９Ｉ(i+2)から差分情報である差分画像９Ｄ(i)，９Ｄ(i+1)を生成する（ステップＳ４）。そして、ステップＳ４の後、制御部６の判定部６０５が、差分画像９Ｄ(i)，９Ｄ(i+1)各々から、標準偏差σ(i)，σ(i+1)を算出する（ステップＳ５）。ステップＳ３−Ｓ５の詳細は、図６および図７において説明したとおりである。
【００８１】
ステップＳ５の後、制御部６の判定部６０５が良品判定を行う（ステップＳ６）。判定部６０５は、上述したように、σ(i)，σ(i+1)と判定用閾値αとの比較に基づいて、上記（１）−（４）の場合分けにしたがって良品判定を行う。
【００８２】
続いて、制御部６は、ステップＳ５において判定部６０５が不良と判定した触媒層９２にマーキングを行う（ステップＳ７）。マーキングの一例として、例えば、管理データに対して行われてもよい。管理データは、各触媒層９２を識別するための情報であって、例えば基材９における各触媒層９２の位置情報が記録されているとよい。管理データ上で、不良と判定された触媒層９２について「不良」であることを示すフラグを付与するとよい。また、マーキングの一例として、不良と判定された触媒層９２について、物理的に不良であることを示すマークを基材９における触媒層９２またはその周辺部などの適宜の場所に付与してもよい。この場合、物理的にマークを付与する機構をテラヘルツ波検査装置５の下流側に備えてもよい。
【００８３】
続いて、制御部６は、検査を終了するか否かを判断する（ステップＳ８）。制御部６は、すべての触媒層９２について、ステップＳ７の良品判定が完了しているか否かを判定する。この判断において、上述した管理データが利用されてもよい。検査が続行される場合（ステップＳ８においてＮｏ）、制御部６は、次の３つの触媒層９２を処理対象に設定する（ステップＳ９）。そして、制御部６は、ステップＳ３に戻って処理を続行する。
【００８４】
＜２．  変形例＞
以上、実施形態について説明してきたが、本発明は上記のようなものに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。
【００８５】
差分情報が、隣接する２つの触媒層９２（例えば、触媒層９２(i),９２(i+1)）各々の強度分布画像９Ｉから生成されることは、必須ではない。例えば、差分情報は、隣接しない２つの離れた２つ触媒層９２各々の強度分布画像から生成されてもよい。
【００８６】
また、予め準備された干渉縞９ＳＴを含む標準の強度分布画像と、検査対象の各触媒層９２の強度分布画像９Ｉとから、差分情報が生成されてもよい。このとき、例えば良品とされる触媒層９２についての強度分布画像９Ｉを標準の強度分布画像としてもよい。この場合、差分情報が示す差分値の大小に応じて、各検査対象の触媒層９２の良／不良を適切に判定できる。
【００８７】
判定部６０５が行う良品判定において、標準偏差を指標とすることは必須ではない。例えば、差分画像が示す差分値の平均値を指標としてもよい。この場合、判定用閾値として、良品とされる平均値の上限値および下限値とを設定するとよい。そして、判定部６０５が、検査対象の差分画像が示す差分値の平均値が、この上限値および下限値の間に含まれているか否かを判断するとよい。
【００８８】
１つの触媒層９２を１単位（１つの試料）として強度分布画像９Ｉが生成されることは必須ではない。例えば、２つ以上の触媒層９２を１単位として強度分布画像が生成されてもよい。また、１つの触媒層９２を複数に分割して得られる各領域を１単位として強度分布画像が生成されてもよい。
【００８９】
上記実施形態ではテラヘルツ波不透過物質としての白金を含む燃料電池の膜を検査対象の試料としている。しかしながら、燃料電池以外の微量金属を含有するリチウム電池などの膜を検査対象としてもよい。また、無機半導体および有機半導体のプリンテッドデバイスを検査対象とすることもできる。
【００９０】
この発明は詳細に説明されたが、上記の説明は、すべての局面において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。上記各実施形態及び各変形例で説明した各構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わせたり、省略したりすることができる。
【符号の説明】
【００９１】
１  基材処理システム
２  搬送部
５  テラヘルツ波検査装置
５２  照射器
５４  検出器
５４０  検出素子
５４２  筐体
６  制御部
６０１  画像生成部
６０３  差分情報生成部
６０５  判定部
６２１  判定用閾値情報
９  基材
９Ｄ  差分画像
９Ｉ  強度分布画像
９ＳＴ  干渉縞（筋状像）
９２  触媒層（試料）
９２Ｒ  ムラ領域
Ｄ１  搬送方向
Ｄ２  搬送幅方向
ＴＨ１  テラヘルツ波束
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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