(57)【要約】【課題】ローラで搬送される試料を透過した電磁波を精度良く測定する技術を提供する。【解決手段】電磁波透過測定装置５は、所定の搬送方向Ｄ１に隔てて配置され、基材９を下方側から支持する一対のローラ５６１，５６２と、一対のローラ５６１，５６２に支持されている基材９の下側から、当該基材９における一対のローラ５６１，５６２の間に配された中間部分に電磁波ビームＴＨ１を照射する発振器５２と、基材９の上側において発振器５２から出射された電磁波ビームＴＨ１を検出する検出器５４とを備える。【選択図】図４
2019168393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を透過した電磁波を測定する電磁波透過測定装置であって、
所定の搬送方向に隔てて配置され、試料を一方側から支持する一対のローラと、
前記一対のローラに支持されている前記試料よりも前記一方側の位置から、当該試料における前記一対のローラの間に配された中間部分に電磁波を照射する発振器と、
前記試料の他方側において、前記発振器から出射された前記電磁波を検出する検出器と、
を備える、電磁波透過測定装置。
【請求項２】
請求項１の電磁波透過測定装置であって、
前記検出器は、前記搬送方向に直交する幅方向に配列され、前記電磁波を検出する複数の検出素子を有し、
前記発振器は、前記幅方向に配列された前記複数の検出素子に入射する電磁波を出射する、電磁波透過測定装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２の電磁波透過測定装置であって、
前記試料は、前記搬送方向に延びる帯状に形成されている、電磁波透過測定装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項の電磁波透過測定装置であって、
前記発振器は、テラヘルツ波領域の電磁波を出射する、電磁波透過測定装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項の電磁波透過測定装置であって、
前記一対の搬送ローラは、基材の上に金属触媒層が形成された試料を支持する、電磁波透過測定装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項の電磁波透過測定装置であって、
前記一対のローラが、前記試料を鉛直方向の下側から支持し、
前記発振器が、前記一対のローラよりも前記下側の位置から上側に照射し、
前記検出器が、前記試料に対して前記一対のローラとは反対側の位置で前記電磁波を検出する、電磁波透過測定装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項の電磁波透過測定装置であって、
前記発振器と、前記一対のローラとの間であって、前記検出器に向かう電磁波よりも外側の位置に配置されており、電磁波を吸収可能な素材で形成されている電磁波吸収体、
をさらに備える、電磁波透過測定装置。
【請求項８】
試料を透過した電磁波を測定する電磁波透過測定方法であって、
(a) 所定の搬送方向に隔てて配置され、試料を一方側から支持する一対のローラで支持する工程と、
(b) 前記工程(a)により前記一対のローラに支持されている前記試料の一方側の位置から、当該試料における前記一対のローラの間に配された部分に電磁波を照射する電磁波照射工程と、
(c) 前記工程(a)により前記一対のローラに支持されている前記試料の他方側の位置において、前記工程(b)により前記試料に照射された電磁波を検出する工程と、
を含む、電磁波透過測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、試料に電磁波を照射して、透過した電磁波を測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、試料を透過した電磁波を検出することにより、試料の状態を検査することが行われている。例えば、特許文献１では、電磁波としてテラヘルツ波を試料に照射し、試料を透過したテラヘルツ波の強度を測定することが記載されている。テラヘルツ波領域（例えば、周波数３００ＧＨｚ〜１０ＴＨｚ帯）の電磁波は、可視光と電波の中間の周波数帯に位置し、光の直進性と電波の透過性を併せ持つ。
【０００３】
本願発明に関連する先行技術としては、例えば特許文献１，２に記載のものがある。より具体的に、特許文献１では、試料を透過したテラヘルツ波の強度分布を画像表示する異物検査システムが記載されている。このシステムでは、テラヘルツ波検出素子として、室温で２５ｐｓの応答速度を持つ１０２４個の素子を、３２個×３２個の二次元に配置している。そして、４ｃｍ角の試料を０．５秒程度で画像表示することが開示されている。
【０００４】
また、特許文献２では、燃料電池のＣＣＭ（Catalyst Coated Membrane）など、可視光では透過測定が困難な素材に対して、電磁波（テラヘルツ波）を用いて分析することが開示されている。具体的には、表面に白金触媒の触媒層が形成された箔状の基材をロールｔｏロールで搬送するシステムにおいて、基材における電磁波の透過率が測定される。そして、電磁波の透過率と触媒層における白金触媒担持量の間に高い相関性があることを利用して、透過率から触媒層の白金触媒担持量を算出することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０９６８０５号
【特許文献２】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】
透過率を精度良く求めるためには、電磁波の強度を精度良く測定する必要があり、そのためには、検出器をできるだけ測定対象物に接近させることが望ましい。特許文献２では、基材を搬送するための一対のローラが設けられており、一対のローラ間に電磁波が照射され、基材を透過した電磁波が検出器で測定される。しかしながら、検出器は基材のローラ側に配置されているため、一対のローラが互いに接近している場合に検出器を基材に接近させると、当該検出器が一対のローラに干渉するおそれがあった。この場合、検出器を試料から離れて配置されるため、電磁波の強度を精度良く測定することが困難となってしまう。
【０００７】
そこで、本発明は、ローラで搬送される試料を透過した電磁波を精度良く測定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、試料を透過した電磁波を測定する電磁波透過測定装置であって、所定の搬送方向に隔てて配置され、試料を一方側から支持する一対のローラと、前記一対のローラに支持されている前記試料よりも前記一方側の位置から、当該試料における前記一対のローラの間に配された中間部分に電磁波を照射する発振器と、前記試料の他方側において、前記発振器から出射された前記電磁波を検出する検出器とを備える。
【０００９】
第２態様は、第１態様の電磁波透過測定装置であって、前記検出器は、前記搬送方向に直交する幅方向に配列され、前記電磁波を検出する複数の検出素子を有し、前記発振器は、前記幅方向に配列された前記複数の検出素子に入射する電磁波を出射する。
【００１０】
第３態様は、第１態様または第２態様の電磁波透過測定装置であって、前記試料は、前記搬送方向に延びる帯状に形成されている。
【００１１】
第４態様は、第１態様から第３態様のいずれか１つの電磁波透過測定装置であって、前記発振器は、テラヘルツ波領域の電磁波を出射する。
【００１２】
第５態様は、第１態様から第４態様のいずれか１つの電磁波透過測定装置であって、前記一対の搬送ローラは、基材の上に金属触媒層が形成された試料を支持する。
【００１３】
第６態様は、第１態様から第５態様のいずれか１つの電磁波透過測定装置であって、前記一対のローラが、前記試料を鉛直方向の下側から支持し、前記発振器が、前記一対のローラよりも前記下側の位置から上側に照射し、前記検出器が、前記試料に対して前記一対のローラとは反対側の位置で前記電磁波を検出する。
【００１４】
第７態様は、第１態様から第６態様のいずれか１つの電磁波透過測定装置であって、前記発振器と、前記一対のローラとの間であって、前記検出器に向かう電磁波よりも外側の位置に配置されており、電磁波を吸収可能な素材で形成されている電磁波吸収体をさらに備える。
【００１５】
第８態様は、試料を透過した電磁波を測定する電磁波透過測定方法であって、(a) 所定の搬送方向に隔てて配置され、試料を一方側から支持する一対のローラで支持する工程と、(b) 前記工程(a)により前記一対のローラに支持されている前記試料の一方側の位置から、当該試料における前記一対のローラの間に配された部分に電磁波を照射する電磁波照射工程と、(c) 前記工程(a)により前記一対のローラに支持されている前記試料の他方側の位置において、前記工程(b)により前記試料に照射された電磁波を検出する工程とを含む。
【発明の効果】
【００１６】
第１態様の電磁波透過測定装置によると、一対のローラが試料の一方側に配置され、かつ、試料に対して一対のローラとは反対側に検出器が配置される。これにより、検出器を一対のローラに干渉させることなく、試料表面に近づけることができる。したがって、電磁波検出を適切に行うことができる。
【００１７】
第２態様の電磁波透過測定装置によると、試料を搬送方向に移動させつつ、試料の幅方向にわたって電磁波を照射することにより、試料を効率よく電磁波でスキャンすることができる。
【００１８】
第３態様の電磁波透過測定装置によると、帯状の連続搬送される試料に電磁波を照射することにより、試料の長尺方向に沿って電磁波透過測定を行うことができる。
【００１９】
第４態様の電磁波透過測定装置によると、テラヘルツ波を用いることにより、試料を非破壊的かつ非侵襲的に検査することができる。
【００２０】
第５態様の電磁波透過測定装置によると、金属触媒層における金属触媒の量に応じて、電磁波の透過率が変動し得る。このため、試料中の金属触媒層を透過した電磁波の強度を測定することにより、金属触媒量を測定することができる。
【００２１】
第６態様の電磁波透過測定装置によると、鉛直方向下側から電磁波を照射することができる。
【００２２】
第７態様の電磁波透過測定装置によると、電磁波が周辺の部材に反射して検出器に入射することを低減することができる。これにより、透過測定を良好に行うことができる。
【００２３】
第８態様の電磁波透過測定方法によると、一対のローラが試料の一方側に配置され、かつ、試料に対して一対のローラとは反対側に検出器が配置される。これにより、検出器を一対のローラに干渉させることなく、試料表面に近づけることができる。したがって、電磁波検出を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態の電磁波透過測定システム１を示す概略側面図である。
【図２】検出器側から見た第１実施形態の電磁波透過測定装置５を示す概略斜視図である。
【図３】発振器側から見た第１実施形態の電磁波透過測定装置５を示す概略斜視図である。
【図４】第１実施形態の電磁波透過測定装置５を示す概略側面図である。
【図５】第１実施形態の制御部６のバス配線を示す図である。
【図６】第１実施形態の電磁波透過測定装置５の概略側面図である。
【図７】比較例の電磁波透過測定装置５Ｚを示す概略側面図である。
【図８】第２実施形態の電磁波透過測定装置５Ａを示す概略側面図である。
【図９】第３実施形態の電磁波透過測定装置５Ｂを示す概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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または簡略化して図示されている場合がある。
【００２６】
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。
【００２７】
＜１．  第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の電磁波透過測定システム１を示す概略側面図である。図２は、検出器側から見た第１実施形態の電磁波透過測定装置５を示す概略斜視図である。図３は、発振器側から見た第１実施形態の電磁波透過測定装置５を示す概略斜視図である。
【００２８】
各図には、電磁波透過測定システム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。
【００２９】
電磁波透過測定システム１は、たとえば、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。
【００３０】
なお、電磁波透過測定システム１は、ＣＣＭの触媒層にガス拡散層（ＧＤＬ）が形成された膜電極接合体（ＭＥＡ）を製造するように構成されていてもよい。電磁波透過測定装置５は、ＣＣＭに形成された触媒層の担持量測定に好適であるが、ＭＥＡの触媒層における担持量測定にも適用し得る。
【００３１】
電磁波透過測定システム１は、基材９を搬送する搬送部２、塗工部３、乾燥部４、電磁波透過測定装置５および制御部６を備える。
【００３２】
＜搬送部２＞
搬送部２は、供給ローラ２２、巻取ローラ２４、搬送補助ローラ２６１〜２６５を備える。また、搬送部２は、巻取ローラ２４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、Ｘ軸方向（幅方向）に延びる円筒状に形成されている。
【００３３】
供給ローラ２２および巻取ローラ２４は、帯状かつシート状に形成された基材９を巻回して保持可能に形成されている。供給ローラ２２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。供給ローラ２２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ローラ２４に巻き取られる。搬送補助ローラ２６１〜２６５は、供給ローラ２２および巻取ローラ２４に掛け渡された基材９の各中間部分を支持するように配設されている。
【００３４】
巻取ローラ２４には、エンコーダ２４２が設けられている。エンコーダ２４２は、巻取ローラ２４の回転量を検出することによって、基材９の移動距離（搬送距離）を検出する。すなわち、巻取ローラ２４は、電磁波透過測定装置５の発振器５２（発振器）および検出器５４（検出器）に対する、基材９の搬送方向Ｄ１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。供給ローラ２２および巻取ローラ２４によって搬送される基材９の搬送速度は、任意に設定され得るが、たとえば、２５ｍｍ／ｓｅｃ以下である。
【００３５】
搬送補助ローラ２６１〜２６３は、供給ローラ２２から塗工部３までの間に配設されており、基材９に適度な引張を与えつつ搬送する。特に、搬送補助ローラ２６３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設されている。
【００３６】
搬送補助ローラ２６４は、乾燥部４の下流側に配設されており、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。搬送補助ローラ２６４の搬送方向Ｄ１の下流側には、電磁波透過測定装置５が設けられており、そのエリアを通過する基材９に発振器５２から出力された電磁波が照射される。発振器５２が出力する電磁波は、例えば、周波数３０ＧＨｚ〜３０ＴＨｚ帯のテラヘルツ波である。
【００３７】
＜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の先端部には、基材９の幅方向（Ｘ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、金属触媒を含む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、例えば、制御部６によって制御される。
【００３８】
スリットノズル３２の吐出口が形成された下端部は、搬送補助ローラ２６３に近接する位置に配設されている。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、搬送補助ローラ２６３に支持された基材９に塗工液が塗布される。
【００３９】
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おり、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、例えば図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触媒層９２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。
【００４０】
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２４２によって基材９が既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、図１および図２に示すように、触媒層９２が間欠的に形成される。すなわち、搬送方向Ｄ１に隣接する２つの触媒層９２，９２の間に、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。この中間非塗工領域は、Ｘ軸方向に延びる領域である。
【００４１】
＜乾燥部４＞
乾燥部４は、搬送方向Ｄ１に平行に延びる筐体を有する。該筐体の搬送方向Ｄ１の上流側には基材９を内部に進入させるための進入口が形成され、該筐体の搬送方向Ｄ１の下流側には基材９を外部へ退出させるための退出口が形成されている。乾燥部４は、筐体の内部に進入した基材９の部分の液状の触媒層９２（塗工液の膜）を乾燥させることにより、固形状の触媒層９２を形成する。筐体の内部には、例えば、基材９を支持する複数の支持ローラ、複数の支持ローラに支持された基材９に対して熱風または輻射熱を供給することによって、触媒層９２を加熱する加熱機構が設けられる。
【００４２】
＜電磁波透過測定装置５＞
電磁波透過測定装置５は、乾燥部４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。電磁波透過測定装置５は、発振器５２、検出器５４、および、ローラ５６１，５６２を備える。また、図示を省略するが、電磁波透過測定装置５には、発振器５２、検出器５４およびローラ５６１，５６２などを所定の位置に支持するための支持フレームを適宜備えている。
【００４３】
ローラ５６１，５６２は、搬送方向Ｄ１に間をあけて配置されている。一対のローラは、基材９を−Ｚ側（鉛直方向下側）から支持するとともに、規定の搬送経路（動線）に沿って基材９を搬送する。
【００４４】
発振器５２は、基材９に向けてテラヘルツ波を出力することにより、基材９にテラヘルツ波を照射する発振器である。より詳細には、発振器５２は、ローラ５６１，５６２に支持されている基材９よりも−Ｚ側（鉛直方向下側）の位置から、基材９におけるローラ５６１，５６２の間に配された中間部分にテラヘルツ波を照射する。
【００４５】
発振器５２は、テラヘルツ波発生源と、シリンドリカルレンズとを有する。テラヘルツ波発生源から放射状に出力されたテラヘルツ波は、シリンドリカルレンズによって、集光された後扇状に広がる電磁波ビームＴＨ１に成形される。発振器５２から出力されるテラヘルツ波は、連続波である。但し、発振器５２からパルス状のテラヘルツ波が出力されてもよい。
【００４６】
検出器５４は、各々が電磁波を検出する複数（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。
【００４７】
複数の検出素子５４０は、Ｘ軸方向（幅方向）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、発振器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8,159,667号、米国特許8,772,890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、検出面に入射する電磁波（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。
【００４８】
図４は、第１実施形態の電磁波透過測定装置５を示す概略側面図である。図４に示すように、電磁波透過測定装置５は、電磁波吸収体５５，５６，５７，５８，５９を備えている。これら電磁波吸収体５５〜５９は、入射してきた電磁波（主にテラヘルツ波）を一部または全部を吸収する素材で構成される。
【００４９】
電磁波吸収体５５，５６は、幅方向（Ｘ軸方向）に広がる板状に形成されている。電磁波吸収体５５，５６は、搬送方向Ｄ１に所定の間隔をあけて配置されており、それぞれの主面（最も広い面）が搬送方向Ｄ１に対向するように配置されている。電磁波吸収体５５は電磁波ビームＴＨ１よりも搬送方向Ｄ１の上流側に配置されており、電磁波吸収体５６は電磁波ビームＴＨ１よりも搬送方向Ｄ１の下流側に配置されている。
【００５０】
電磁波吸収体５５，５６のＸ軸方向の長さ寸法は、発振器５２側（−Ｚ側）から検出器５４側（＋Ｚ側）にかけて同一であってもよいし、異なっていてもよい。後者の場合、例えば、電磁波ビームＴＨ１のＸ軸方向への広がりに合わせて、電磁波吸収体５５，５６の検出器５４側に向かってＸ軸方向の幅を次第に大きくするとよい。この場合、電磁波吸収体５５，５６の大きさを小さくすることができるとともに、コストを削減することができる。
【００５１】
電磁波吸収体５５は、搬送方向Ｄ１において、複数の検出素子５４０とローラ５６１との間に配置されている。電磁波吸収体５６は、搬送方向Ｄ１において、複数の検出素子５４０とローラ５６２との間に配置されている。電磁波吸収体５５，５６は、発振器５２から出力されて、ローラ５６１，５６２またはその周辺に向かう電磁波を吸収する。
【００５２】
なお、電磁波ビームＴＨ１の幅方向両側にも、それぞれ一対の電磁波吸収体を設置してもよい。この場合、この一対の電磁波吸収体と、電磁波吸収体５５，５６とで、電磁波ビームＴＨ１の四方を覆うことができる。また、筒状に形成された電磁波吸収体で、電磁波ビームＴＨ１の全周囲が完全に覆われてもよい。
【００５３】
電磁波吸収体５７，５８は、Ｘ軸方向に延びる板状に形成されており、検出器５４の筐体５４２の下面（発振器５２を向く面）に取り付けられている。電磁波吸収体５７，５８は、筐体５４２における電磁波の入射を許容する窓部を挟んで、搬送方向Ｄ１の上流側および下流側のそれぞれに配置されている。電磁波吸収体５７，５８は、筐体５４２のうち下面（窓部を除く。）に入射した電磁波を吸収する。
【００５４】
電磁波吸収体５９は、Ｘ軸方向に広がる板状に形成されており、検出器５４の上側（＋Ｚ側）、すなわち、発振器５２とは反対側に配されている。電磁波吸収体５９は、検出器５４より＋Ｚ側に到達した電磁波を吸収する。
【００５５】
電磁波吸収体５５〜５９によって、電磁波透過測定システム１に配された部材に反射して検出素子５４０へ入射する電磁波を吸収することができる。これにより、電磁波吸収体５５〜５９を設けることによって、発振器５２から出力されて、複数の検出素子５４０各々に向けて直進する電磁波以外の電磁波を、軽減することができる。したがって、各検出素子５４０において、主に発振器５２から真っ直ぐに入射した電磁波を検出することができるため、基材９における電磁波の透過率を精度良く測定することができる。
【００５６】
図５は、第１実施形態の制御部６のバス配線を示す図である。制御部６は、電磁波透過測定システム１全体の動作を制御する。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６９に接続されている。
【００５７】
図５に示すホワイトノイズ取得部６１、リファレンス取得部６２、担持量特定部６３、および、通知部６４は、制御部６のＣＰＵがアプリケーション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は、専用回路などのハードウェア構成によって構成されていてもよい。
【００５８】
ホワイトノイズ取得部６１は、発振器５２から出力されるテラヘルツ波が検出素子５４０各々に入射しない状態で、検出素子５４０各々から出力される電気信号のホワイトノイズ信号（定常雑音）を取得する。ホワイトノイズ取得部６１は、取得したホワイトノイズ信号を、検出素子５４０各々から出力される信号を補正するためのホワイトノイズ値Ｖ１として、記憶部６９に保存する。
【００５９】
リファレンス取得部６２は、各検出素子５４０のリファレンス値を取得する。リファレンス値は、発振器５２から出力された電磁波を、基材９を介さないで各検出素子５４０で検出したときの電界強度を示す値である。具体的に、リファレンス値は、基材９が発振器５２と検出器５４との間に存在しない状態で、発振器５２からの電磁波ビームＴＨ１を検出素子５４０各々で検出することにより取得される。リファレンス取得部６２は、検出素子５４０各々によって測定された電界強度を、リファレンス値Ｖ２として記憶部６９に格納する。
【００６０】
なお、発振器５２および検出器５４を幅方向（Ｘ軸方向）に移動させる移動部を設けてもよい。この場合、基材９がローラ５６１，５６２間に存在していても、移動部が発振器５２および検出器５４を基材９から外れた位置に移動させることによって、リファレンス値Ｖ２を取得することが可能である。
【００６１】
担持量特定部６３は、基材９に塗工された金属触媒の触媒担持量を特定する。担持量特定部６３は、位置特定部６３１および透過率算出部６３５を備える。
【００６２】
位置特定部６３１は、複数の検出素子５４０各々に入射する電磁波が透過した基材９上の位置（透過位置）を特定する。透過位置は、具体的には基材９における、幅方向（Ｘ軸方向）の位置、および、長尺方向（搬送方向Ｄ１）の位置である。基材９における幅方向（Ｘ軸方向）の位置は、発振器５２、基材９および各検出素子５４０の幾何学的な位置関係（発振器５２、基材９および検出素子５４０各々のＸＹＺ直交座標系における座標）に基づいて決定される。また、基材９における長尺方向（搬送方向Ｄ１）の位置は、エンコーダ２４２からの出力信号に基づいて特定される基材９の移動距離により、決定される。具体的には、特定の検出素子５４０で電磁波を検出した時点で、基材９の移動距離（その特定の検出素子５４０に対する相対的な移動距離）がエンコーダ２４２からの出力に基づいて特定され、その移動距離から、検出された電磁波が透過した基材９における長尺方向（搬送方向Ｄ１）の位置が特定される。
【００６３】
透過率算出部６３５は、基材９を透過して検出素子５４０各々に到達する電磁波の透過率を算出する。具体的に、透過率算出部６３５は、検出素子５４０各々が検出した電磁波の電界強度から、検出素子５４０各々に対応するホワイトノイズ値Ｖ１を減じる。これにより、検出素子５４０各々の固有の測定誤差が除去される。続いて、透過率算出部６３５は、ホワイトノイズ値Ｖ１を減じた値を、検出素子５４０各々に対応するリファレンス値Ｖ２で除する。これにより、リファレンス値Ｖ２を透過率１００％として、基材９の各透過位置における電磁波の透過率が算出される。
【００６４】
担持量特定部６３は、透過率算出部６３５によって算出された透過率と、記憶部６９に格納された対応情報６２２とに基づいて、触媒担持量を特定する。対応情報６２２は、触媒層９２における電磁波の透過率と、触媒担持量の対応関係を示す情報である。電磁波、特にテラヘルツ波は、金属触媒に照射されると、金属触媒の密度に応じてその一部が吸収または反射される。すなわち、電磁波の透過率と触媒担持量との間には、高い相関がある。このため、透過率算出部６３５によって取得された電磁波の透過率と、対応情報６２２とに基づいて、基材９における透過位置各々における触媒担持量を精度良く特定することができる。
【００６５】
対応情報６２２は、事前に触媒担持量が既知である触媒層が形成された試料（基準試料）を用いて取得され得る。具体的には、電磁波透過測定装置５において、基準試料の触媒層における電磁波の透過率を測定することによって、透過率と担持量との対応関係を取得することができる。また、触媒担持量が互いに異なる複数の基準試料を用いて、透過率を計測することにより、透過率と触媒担持量の対応関係を詳細に取得することができる。なお、対応情報６２２は、透過率と触媒担持量とを１対１で対応づけしたテーブルデータとしてもよいし、透過率と触媒担持量の関係を示す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。
【００６６】
担持量特定部６３は、透過率と対応情報６２２とに基づいて特定した触媒担持量を、位置特定部６３１によって特定された基材９上の透過位置に対応づけして、これを触媒担持量データ６２４として記憶部６９に保存する。
【００６７】
なお、担持量特定部６３の測定頻度（検出素子５４０各々から電磁波強度を取り込む単位時間あたりの回数）は、特に限定されないが、１Ｈｚ以上とするとよい。例えば、測定頻度を０．５秒ごとに１回とした場合（すなわち、２Ｈｚ）、基材９の搬送速度が１０ｍｍ／ｓｅｃであれば、５ｍｍ毎に電磁波強度が取得される。０．１ｍｍ〜１０ｍｍの測定間隔で電磁波強度を取得することによって、搬送方向Ｄ１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と同等以上の分解能である。
【００６８】
通知部６４は、触媒担持量データ６２４に基づいて、基材９における触媒担持量に関するデータを外部に出力する。例えば、通知部６４は、基材９における触媒担持量の分布を示す触媒担持量分布画像をディスプレイで構成される表示部６５に表示するとよい。触媒担持量分布画像は、各透過位置における触媒担持量の大きさを色または模様などで表現した二次元画像、もしくは、各透過位置における触媒担持量の大きさを三次元グラフで表現した三次元画像とされ得る。
【００６９】
また、通知部６４は、触媒担持量が規定の上限値を超える透過位置、および、触媒担持量が規定の下限値を超えない透過位置がある場合に、外部に通知してもよい。上限値および下限値は、触媒担持量の正常な範囲を示す値である。上限値および下限値は、それぞれ上限値データ６２６および下限値データ６２８として記憶部６９に保存されるとよい。上限値および下限値は、オペレータが、入力デバイスで構成される操作入力部６６を介して、制御部６に入力可能にするとよい。
【００７０】
通知部６４は、触媒担持量が上限値を超える透過位置、または、下限値を超えない透過位置が存在することを、外部に通知してもよい。このような通知により、触媒担持量が正常値の範囲外にあることを、オペレータが容易に認識できる。また、通知部６４が、触媒担持量が正常値の範囲外となった透過位置を触媒担持量分布画像上において所定の方法で表示することにより、オペレータがその透過位置を容易に特定できる。なお、通知部６４は、触媒担持量の異常の有無を、ランプの点灯や、ブザーの音などによって外部に通知してもよい。
【００７１】
図６は、第１実施形態の電磁波透過測定装置５の概略側面図である。また、図７は、比較例の電磁波透過測定装置５Ｚを示す概略側面図である。
【００７２】
検出器５４（詳細には、検出素子５４０）と基材９との間の距離が大きい場合、発振器５２から基材９を直接透過した電磁波以外の電磁波（周辺部材で反射した電磁波、基材９の端部などで回折した電磁波など）が検出素子５４０各々で検出されるため、触媒担持量の測定精度が低下する虞がある。このため、検出器５４は、できるだけ基材９に接近していることが望ましい。
【００７３】
本実施形態の電磁波透過測定装置５では、検出器５４が基材９を間に挟んでローラ５６１，５６２とは反対側に配されている。このため、検出器５４をローラ５６１，５６２に干渉させることなく、基材９の主面にできるだけ接近させることができる。
【００７４】
また、ローラ５６１，５６２間の距離が大きい場合、これらの間で基材９に弛みやしわなどが発生するおそれがある。このため、ローラ５６１，５６２間の距離はできるだけ小さいことが望ましい。
【００７５】
本実施形態の電磁波透過測定装置５では、図６に示すように、ローラ５６１，５６２を検出器５４に干渉させることなく互いに接近させることができる。このため、基材９に弛みやしわが発生しない程度にローラ５６１，ローラ５６２を接近させることができる。
【００７６】
一方、図７に示す比較例の電磁波透過測定装置５Ｚでは、基材９に対して、検出器５４がローラ５６１，５６２と同じ側に配置され、発振器５２がローラ５６１，５６２とは反対側に配置されている。この場合、検出器５４を基材９に近い位置に配置すると、ローラ５６１，５６２を接近させることが難しくなる。また、ローラ５６１，５６２を互いに接近させるには、検出器５４を基材９から遠ざける必要がある。このように、比較例の電磁波透過測定装置５Ｚでは、検出器５４の基材９への接近と、ローラ５６１，５６２の接近とは、トレードオフの関係にある。
【００７７】
これに対して、本実施形態の電磁波透過測定装置５では、図６で説明したように、検出器５４の基材９への接近と、ローラ５６１，５６２の接近を同時に実現することができる。このため、電磁波透過測定装置５によると、比較例の電磁波透過測定装置５Ｚに比べて、電磁波の透過率の測定を精度良く行うことができる。なお、基材９のしわおよび弛みをできるだけなくすため、ローラ５６１，５６２間の搬送方向Ｄ１における間隔は、電磁波ビームＴＨ１の搬送方向Ｄ１における幅よりも大きく、検出器５４の筐体５４２の搬送方向Ｄ１における幅よりも小さくすることが望ましい。この場合、電磁波ビームＴＨ１がローラ５６１，５６２に反射することなく、これらの間を通過することができる。
【００７８】
また、電磁波透過測定装置５が、発振器５２、検出器５４、ローラ５６１，５６２等の各要素を覆う筐体５０を備えている場合、図６に示すように、検出器５４の直上を覆う位置に筐体５０を設ければよい。この場合、筐体５０の高さ位置を、基材９の搬送経路に近い位置に設定することができる。一方、比較例に係る電磁波透過測定装置５Ｚでは、発振器５２の直上を覆う位置に筐体５０が設けられることになる。発振器５２から放射される電磁波束を基材９に対して幅方向にわたって照射する場合、電磁波束を搬送方向Ｄ１と直交する幅方向（Ｘ軸方向）に拡大する必要がある。これを実現するには、発振器５２から基材９までの距離を大きく取らなくてはならならない。この距離を小さくするためには、複数の発振器５２を幅方向に並べる必要があり、装置コストが大幅に増大する。したがって、図７の比較例の場合の筐体５０の高さ位置は、図６の場合に比べて基材９の搬送経路から大きく離れた位置に設定されるため、電磁波透過測定装置５Ｚ全体の占有スペースが大きくなってしまう。したがって、図６に示す本実施形態の構成によれば、筐体５０の占有スペースを小さくすることができる。
【００７９】
＜２．  第２実施形態＞
次に、第２実施形態について説明する。なお、以降の説明において、既に説明した要素と同様の機能を有する要素については、同じ符号またはアルファベット文字を追加した符号を付して、詳細な説明を省略する場合がある。
【００８０】
図８は、第２実施形態の電磁波透過測定装置５Ａを示す概略側面図である。電磁波透過測定装置５Ａは、電磁波透過測定装置５と同様の構成に加えて、ポジション調節機構５４４をさらに備える。ポジション調節機構５４４は、検出器５４に接続されており、検出器５４の位置（三次元空間における位置）および角度（具体的には、検出素子５４０の受光面の向き）を変更する。
【００８１】
具体的に、ポジション調節機構５４４は、検出器５４を、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の３方向のそれぞれに移動させる３軸移動機構を備える。ただし、ポジション調節機構５４４は、１軸移動機構または２軸移動機構であってもよい。
【００８２】
また、ポジション調節機構５４４は、検出器５４を、Ｘ軸まわりの回転方向であるα方向、Ｙ軸まわりの回転方向であるβ方向、および、Ｚ軸まわりの回転方向であるγ方向にそれぞれ回転させる３軸回転機構を備える。ただし、ポジション調節機構５４４は１軸回転機構、または、２軸回転機構であってもよい。
【００８３】
ポジション調節機構５４４によって、検出器５４を電磁波の透過測定に適した位置および角度に調節することができる。例えば、ポジション調節機構５４４によって、基材９の搬送方向Ｄ１に平行な平面内における検出器５４の位置、および、基材９に垂直な軸まわりにおける検出器５４の角度を調節する。これにより、電磁波ビームＴＨ１が、好適な角度で複数の検出素子５４０に入射させることができるため、検出感度を向上させることができる。また、ポジション調節機構５４４によって、検出器５４と基材９との間のギャップ、および、基材９に平行な軸まわりにおける検出器５４の角度を調整することで、基材９と検出器５４の筐体５４２との間で発生する電磁波の反射の影響を最小化することができる。また、電磁波透過測定システム１のメンテナンス時や故障時等の際に、検出器５４の位置および角度の再調整が必要となった場合にも、ポジション調節機構５４４によって、容易にその再調整を行うことができる。
【００８４】
＜３．  第３実施形態＞
図９は、第３実施形態の電磁波透過測定装置５Ｂを示す概略側面図である。第１または第２実施形態の電磁波透過測定装置５，５Ａでは、基材９に対して、発振器５２が下側に、検出器５４が上側にそれぞれ配置されている。これに対して、本実施形態の電磁波透過測定装置５Ｂでは、基材９に対して、発振器５２が上側に、検出器５４が下側にそれぞれ配置されている。
【００８５】
より詳細には、電磁波透過測定装置５Ｂは、基材９を搬送するローラ５６１〜５６４を備えている。ローラ５６１〜５６４は同一の半径および幅（長手方向の長さ寸法）を有している。ローラ５６３はローラ５６１よりも搬送方向Ｄ１の上流側に配置されており、ローラ５６４はローラ５６２よりも搬送方向Ｄ１の下流側に配置されている。また、ローラ５６１，５６２は、ローラ５６３，５６４よりも低い位置に配置されている。ローラ５６３，５６４は、基材９の裏面側に接しており、ローラ５６１，５６２は基材９の上面側に接する。基材９の搬送方向Ｄ１は、ローラ５６３までは略＋Ｙ方向であり、ローラ５６３からローラ５６１にかけて略−Ｚ方向となる。そして、搬送方向Ｄ１は、ローラ５６１からローラ５６２にかけて略＋Ｙ方向となり、ローラ５６２からローラ５６４にかけて略＋Ｚ方向となり、ローラ５６４から先において略＋Ｙ方向となっている。
【００８６】
発振器５２および検出器５４は、ローラ５６１，５６２の間に配置されている。そして発振器５２から出力された電磁波ビームＴＨ１は、基材９のうちローラ５６１，５６２間に掛け渡された部分に照射される。そして、基材９を透過した電磁波が、検出器５４によって検出される。
【００８７】
電磁波透過測定装置５Ｂの場合、基材９の搬送経路が長くなるものの関連するユニットの配置を鑑みた場合、好適になる場合もあり得る。また、ローラ５６１，５６２により搬送経路が変えられることで、基材９を適度に引張させて、しわや弛みを除去することができる。このように、基材９の動線に応じて、発振器５２および検出器５４の配置を変更することができる。
【００８８】
電磁波透過測定装置５における基材９の搬送方向Ｄ１は、水平方向であるＹ軸方向に平行ではなく、やや下向き（−Ｚ方向）に搬送されている。しかしながら、電磁波透過測定装置５における基材９の搬送方向は、任意に設定され得る。
【００８９】
＜４．  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。
【００９０】
例えば、電磁波透過測定システム１は、ロールtoロールの装置として構成されている。しかしながら、食品検査などの用途におけるコンベヤ搬送システムであってもよい。この場合にも、電磁波透過測定装置５を適用することが可能である。
【００９１】
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。上記各実施形態およ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】
【００９２】
１  電磁波透過測定システム
２  搬送部
２２  供給ローラ
２４  巻取ローラ
２８  ローラ駆動部
２４２  エンコーダ
２６１〜２６５  搬送補助ローラ
３  塗工部
４  乾燥部
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｚ  電磁波透過測定装置
５０  筐体
５２  発振器
５４  検出器
５４０  検出素子
５４２  筐体
５４４  ポジション調節機構
５５〜５９  電磁波吸収体
５９  電磁波吸収体
５６１〜５６４  ローラ
６  制御部
６１  ホワイトノイズ取得部
６２  リファレンス取得部
６３  担持量特定部
６２２  対応情報
６２４  触媒担持量データ
６３１  位置特定部
６３５  透過率算出部
９  基材
９２  触媒層
Ｄ１  搬送方向
ＴＨ１  電磁波ビーム
【図１】
2019168393.tif 000003
【図２】
2019168393.tif 000004
【図３】
2019168393.tif 000005
【図４】
2019168393.tif 000006
【図５】
2019168393.tif 000007
【図６】
2019168393.tif 000008
【図７】
2019168393.tif 000009
【図８】
2019168393.tif 000010
【図９】
2019168393.tif 000011