JP2023118040A - 吸湿性評価方法及び含水率評価方法 - Google Patents

Abstract

【課題】測定対象物の吸湿性を容易に評価することが可能な吸湿性評価方法、及び測定対象物の含水率を容易に評価することが可能な含水率評価方法を提供する。
【解決手段】吸湿性評価方法は、第１試料及び第２試料を用意する第１工程と、第１試料及び第２試料のそれぞれに対してテラヘルツ波を入射させることで、第１試料に関する第１検出結果及び第２試料に関する第２検出結果を取得する第２工程と、第１検出結果から算出された第１周波数特性Ｌ１及び第２検出結果から算出された第２周波数特性Ｌ２に基づいて、測定対象物の吸湿性を評価する第３工程と、を備えている。第３工程では、基準周波数範囲Ｆにおける第１周波数特性Ｌ１の第１ピークＰ１の大きさと基準周波数範囲Ｆにおける第２周波数特性Ｌ２の第２ピークＰ２の大きさとの差に基づいて、測定対象物の吸湿性の大きさを評価する。
【選択図】図４

Description

本発明は、吸湿性評価方法及び含水率評価方法に関する。

従来、測定対象物の含水率等を評価する方法として、例えばカールフィッシャー滴定法（Karl Fischer titration）が知られている（例えば非特許文献１参照）。このようなカールフィッシャー滴定法によれば、測定対象物の含水率を高精度に評価することができる。

大堺利行、「カールフィッシャー滴定による水分量測定の原理」、Review ofPolarography,Vol.63, No.2, (2017), p.101-107 Walid Oueslati、他２名、"Quantitative XRD Analysis oftheStructural Changes of Ba-Exchanged Montmorillonite: Effect of an in SituHydrousPerturbation"、Minerals2015, 5,507-526

上述したようなカールフィッシャー滴定法を用いる場合には、測定対象物の化学反応を伴うため、作業が複雑となるおそれがある。測定対象物の化学反応を伴わない（非破壊）方法としては、例えばＸ線回折法（ＸＲＤ：X-ray Diffraction）が知られている（例えば非特許文献２参照）。このようなＸ線回折法を用いる場合には、被爆の防止が求められるため、作業が複雑となるおそれがある。

本発明は、測定対象物の吸湿性を容易に評価することが可能な吸湿性評価方法、及び測定対象物の含水率を容易に評価することが可能な含水率評価方法を提供することを目的とする。

本発明の吸湿性評価方法は、［１］「粘土鉱物を含む測定対象物の吸湿性を評価する方法であって、粘土鉱物として第１粘土鉱物を含む第１試料、及び粘土鉱物として第１粘土鉱物と同じ第２粘土鉱物を含む第２試料を用意する第１工程と、第１試料及び第２試料のそれぞれに対してテラヘルツ波を入射させ、第１試料及び第２試料のそれぞれからのテラヘルツ波を検出することで、第１試料に関する第１検出結果及び第２試料に関する第２検出結果を取得する第２工程と、第１検出結果から算出された第１試料の第１周波数特性及び第２検出結果から算出された第２試料の第２周波数特性に基づいて、測定対象物の吸湿性を評価する第３工程と、を備え、第１工程では、第１試料及び第２試料の少なくとも一方に対して吸脱水処理を施し、第３工程では、基準周波数範囲における第１周波数特性の第１ピークの大きさと基準周波数範囲における第２周波数特性の第２ピークの大きさとの差に基づいて、測定対象物の吸湿性の大きさを評価する、吸湿性評価方法」である。

［１］に記載の吸湿性評価方法では、第２工程において、テラヘルツ波を用いることで、第１粘土鉱物を含む第１試料に関する第１検出結果、及び第１粘土鉱物と同じ第２粘土鉱物を含む第２試料に関する第２検出結果を取得している。また、第１工程においては、第１試料及び第２試料の少なくとも一方に対して吸脱水処理を施し、第３工程においては、基準周波数範囲における第１周波数特性の第１ピークの大きさと基準周波数範囲における第２周波数特性の第２ピークの大きさとの差に基づいて、測定対象物の吸湿性の大きさを評価している。これにより、テラヘルツ波を用いることで、例えば測定対象物の化学反応を伴わず且つ被爆の防止が求められない状態で、測定対象物の吸湿性を評価することができる。よって、この吸湿性評価方法によれば、測定対象物の吸湿性を容易に評価することが可能となる。

本発明の吸湿性評価方法は、［２］「粘土鉱物は、モンモリロナイト又はカオリナイトである、［１］に記載の吸湿性評価方法」であってもよい。これにより、粘土鉱物としてモンモリロナイト又はカオリナイトを含む測定対象物について、吸湿性を評価することが可能となる。

本発明の吸湿性評価方法は、［３］「前記第１ピークの大きさと前記第２ピークの大きさとの差に基づいて選定された前測定対象物を用意する第４工程と、測定対象物に対してテラヘルツ波を入射させ、測定対象物からのテラヘルツ波を検出することで、測定対象物に関する検出結果を取得する第５工程と、検出結果から算出された測定対象物の周波数特性に基づいて、測定対象物の含水率を評価する第６工程と、を更に備え、第６工程では、基準周波数範囲における参照試料の周波数特性のピークの大きさと参照試料の含水率との関係を示す第１参照情報、及び基準周波数範囲における測定対象物の周波数特性のピークの大きさに基づいて、測定対象物の含水率を評価する、［１］又は［２］に記載の吸湿性評価方法」であってもよい。これにより、テラヘルツ波を用いることで、例えば測定対象物の化学反応を伴わず且つ被爆の防止が求められない状態で、測定対象物の含水率を評価することができる。そのため、測定対象物の含水率を容易に評価することが可能となる。

本発明の吸湿性評価方法は、［４］「第６工程では、基準周波数範囲における参照試料の周波数特性のピークの大きさとして、基準周波数範囲における参照試料の周波数特性の微分値を用いると共に、基準周波数範囲における測定対象物の周波数特性のピークの大きさとして、基準周波数範囲における測定対象物の周波数特性の微分値を用いることで、測定対象物に含まれる層間水について評価する層間水評価を実施する、［３］に記載の吸湿性評価方法」であってもよい。これにより、測定対象物に含まれる層間水について評価することによって、測定対象物の含水率をより詳細に評価することが可能となる。

本発明の吸湿性評価方法は、［５］「第６工程では、基準周波数範囲とは異なるベース周波数範囲における参照試料の周波数特性と参照試料の含水率との関係を示す第２参照情報、及びベース周波数範囲における測定対象物の周波数特性に基づいて、測定対象物に含まれる自由水について評価する自由水評価を更に実施する、［４］に記載の吸湿性評価方法」であってもよい。これにより、測定対象物に含まれる層間水に加えて、測定対象物に含まれる自由水についても評価することによって、測定対象物の含水率をより詳細に評価することが可能となる。

本発明の吸湿性評価方法は、［６］「互いに異なる含水率を有し、それぞれが参照試料である複数の参照試料を用意する第７工程と、複数の参照試料のそれぞれに対してテラヘルツ波を入射させ、複数の参照試料のそれぞれからのテラヘルツ波を検出することで、複数の参照試料のそれぞれに関する検出結果を取得する第８工程と、検出結果から算出された複数の参照試料のそれぞれの周波数特性、及び複数の参照試料のそれぞれの含水率に基づいて、第１参照情報を作成する第９工程と、を更に備え、第９工程では、基準周波数範囲における複数の参照試料のそれぞれの周波数特性のピークの大きさ、及び複数の参照試料のそれぞれの含水率に基づいて、第１参照情報を作成する、［３］～［５］のいずれか一つに記載の吸湿性評価方法」であってもよい。これにより、テラヘルツ波を用いることで、基準周波数範囲における参照試料の周波数特性のピークの大きさと参照試料の含水率との関係を示す第１参照情報を容易に取得することができる。

本発明の吸湿性評価方法は、［７］「第９工程では、基準周波数範囲における複数の参照試料のそれぞれの周波数特性のピークの大きさとして、基準周波数範囲における複数の参照試料のそれぞれの周波数特性の微分値を用いる、［６］に記載の吸湿性評価方法」であってもよい。これにより、基準周波数範囲における複数の参照試料のそれぞれの周波数特性のピークの大きさを容易に把握することができる。

本発明の吸湿性評価方法は、［８］「第２工程では、テラヘルツ波全反射減衰分光方法を用いる、［１］～［７］のいずれか一つに記載の吸湿性評価方法」であってもよい。これにより、測定対象物の吸湿性を容易に且つ確実に評価することが可能となる。

本発明の含水率評価方法は、［９］「粘土鉱物を含む測定対象物の含水率を評価する方法であって、測定対象物を用意する第１工程と、測定対象物に対してテラヘルツ波を入射させ、測定対象物からのテラヘルツ波を検出することで、測定対象物に関する検出結果を取得する第２工程と、検出結果から算出された測定対象物の周波数特性に基づいて、測定対象物の含水率を評価する第３工程と、を備え、第３工程では、基準周波数範囲における参照試料の周波数特性のピークの大きさと参照試料の含水率との関係を示す第１参照情報、及び基準周波数範囲における測定対象物の周波数特性のピークの大きさに基づいて、測定対象物の含水率を評価する、含水率評価方法」である。

［９］に記載の含水率評価方法では、第２工程において、テラヘルツ波を用いることで、粘土鉱物を含む測定対象物に関する検出結果を取得している。第３工程において、基準周波数範囲における参照試料の周波数特性のピークの大きさと参照試料の含水率との関係を示す第１参照情報、及び基準周波数範囲における測定対象物の周波数特性のピークの大きさに基づいて、測定対象物の含水率を評価している。これにより、テラヘルツ波を用いることで、例えば測定対象物の化学反応を伴わず且つ被爆の防止が求められない状態で、測定対象物の含水率を評価することができる。よって、この含水率評価方法によれば、測定対象物の含水率を容易に評価することが可能となる。

本発明の含水率評価方法は、［１０］「第３工程では、基準周波数範囲における参照試料の周波数特性のピークの大きさとして、基準周波数範囲における参照試料の周波数特性の微分値を用いると共に、基準周波数範囲における測定対象物の周波数特性のピークの大きさとして、基準周波数範囲における測定対象物の周波数特性の微分値を用いることで、測定対象物に含まれる層間水について評価する層間水評価を実施する、［９］に記載の含水率評価方法」であってもよい。これにより、測定対象物に含まれる層間水について評価することによって、測定対象物の含水率をより詳細に評価することが可能となる。

本発明の含水率評価方法は、［１１］「第３工程では、基準周波数範囲とは異なるベース周波数範囲における参照試料の周波数特性と参照試料の含水率との関係を示す第２参照情報、及びベース周波数範囲における測定対象物の周波数特性に基づいて、測定対象物に含まれる自由水について評価する自由水評価を更に実施する、［１０］に記載の含水率評価方法」であってもよい。これにより、測定対象物に含まれる層間水に加えて、測定対象物に含まれる自由水についても評価することによって、測定対象物の含水率をより詳細に評価することが可能となる。

本発明の含水率評価方法は、［１２］「互いに異なる含水率を有し、それぞれが参照試料である複数の参照試料を用意する第４工程と、複数の参照試料のそれぞれに対してテラヘルツ波を入射させ、複数の参照試料のそれぞれからのテラヘルツ波を検出することで、複数の参照試料のそれぞれに関する検出結果を取得する第５工程と、検出結果から算出された複数の参照試料のそれぞれの周波数特性、及び複数の参照試料のそれぞれの含水率に基づいて、第１参照情報を作成する第６工程と、を更に備え、第６工程では、基準周波数範囲における複数の参照試料のそれぞれの周波数特性のピークの大きさ、及び複数の参照試料のそれぞれの含水率に基づいて、第１参照情報を作成する、［９］～［１１］のいずれか一つに記載の含水率評価方法」であってもよい。これにより、テラヘルツ波を用いることで、基準周波数範囲における参照試料の周波数特性のピークの大きさと参照試料の含水率との関係を示す第１参照情報を容易に取得することができる。

本発明の含水率評価方法は、［１３］「第６工程では、基準周波数範囲における複数の参照試料のそれぞれの周波数特性のピークの大きさとして、基準周波数範囲における複数の参照試料のそれぞれの周波数特性の微分値を用いる、［１２］に記載の含水率評価方法」であってもよい。これにより、基準周波数範囲における複数の参照試料のそれぞれの周波数特性のピークの大きさを容易に把握することができる。

本発明の含水率評価方法は、［１４］「粘土鉱物は、モンモリロナイトであり、基準周波数範囲は、２．７ＴＨｚ～３ＴＨｚである、［９］～［１３］のいずれか一つに記載の含水率評価方法」であってもよい。これにより、粘土鉱物としてモンモリロナイトを含む測定対象物の含水率を容易に評価することが可能となる。

本発明の含水率評価方法は、［１５］「第２工程では、テラヘルツ波減衰全反射分光方法を用いる、［９］～［１４］のいずれか一つに記載の含水率評価方法」であってもよい。これにより、測定対象物の含水率を容易に且つ確実に評価することが可能となる。

本発明によれば、測定対象物の吸湿性を容易に評価することが可能な吸湿性評価方法、及び測定対象物の含水率を容易に評価することが可能な含水率評価方法を提供することができる。

第１実施形態の分光装置の構成図である。 図１に示される配置部の周辺構造の断面図である。 第１実施形態の吸湿性評価方法のフローチャートである。 第１試料及び第２試料のそれぞれの周波数特性の一の例を示す図である。 第１試料及び第２試料のそれぞれの周波数特性の他の例を示す図である。 第１実施例の粘土鉱物を含む第１試料、第２試料及び第３試料のそれぞれの周波数特性を示す図である。 図６に示される各周波数特性の微分を示す図である。 第２実施例の第１試料、第２試料及び第３試料のそれぞれの周波数特性を示す図である。 図８に示される各周波数特性の微分を示す図である。 第１実施形態の含水率評価方法のフローチャートである。 第１実施形態の第１参照情報を示す図である。 図１１に示される参照情報を作成する方法のフローチャートである。 第２実施形態の複数の参照試料のそれぞれの周波数特性を示す図である。 第２実施形態の第１参照情報を示す図である。 第２実施形態の第２参照情報を示す図である。 ベース周波数範囲における周波数特性と含水率との関係を示す図である。 基準周波数範囲における周波数特性と含水率との関係を示す図である。 基準周波数範囲における周波数特性の微分値と含水率との関係を示す図である。 含水率が所定値以下である場合の基準周波数範囲における周波数特性の微分値と含水率との関係を示す図である。 含水率が所定値よりも大きい場合の基準周波数範囲における周波数特性の微分値と含水率との関係を示す図である。 乾燥強度の変化に従って基準周波数範囲における周波数特性の微分値及びベース周波数範囲における周波数特性のそれぞれと乾燥強度との関係を示す図である。 乾燥強度の変化に従った層間水及び自由水のそれぞれの変化を示す図である。 変形例の分光装置の構成図である。 図２３に示される分光装置が用いられた場合の周波数特性を示す図である。 変形例の分光装置の構成図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

［第１実施形態］
［分光装置］
図１に示されるように、第１実施形態の分光装置１は、出力部２０と、配置部３０と、調整部４０と、反射部５０と、検出部６０と、処理部７０と、を備えている。分光装置１は、テラヘルツ波を用いた全反射減衰分光方法（ＡＴＲ:Attenuated Total Reflection Spectroscopy）を実施するための装置である。

出力部２０は、テラヘルツ波Ｔを出力する。具体的には、出力部２０は、光源２１と、分岐部２２と、チョッパ２３と、複数のミラーＭ１～Ｍ３と、テラヘルツ波発生素子２４と、を有している。光源２１は、パルス発振によって光を出力する。光源２１は、例えばパルス幅がフェムト秒程度であるパルスレーザ光を出力する。つまり、光源２１は、フェムト秒パルスレーザ光源である。

分岐部２２は、例えばビームスプリッタ等である。分岐部２２は、光源２１から出力された光をポンプ光Ｐ１及びプローブ光Ｐ２に分岐する。チョッパ２３は、分岐部２２から出力されたポンプ光Ｐ１の通過及び遮断を一定の周期で交互に繰り返す。

各ミラーＭ１～Ｍ３は、チョッパ２３を通過したポンプ光Ｐ１を順次に反射する。チョッパ２３を通過したポンプ光Ｐ１は、各ミラーＭ１～Ｍ３で順次に反射された後、テラヘルツ波発生素子２４に入射する。なお、以下では、分岐部２２からテラヘルツ波発生素子２４に到るポンプ光Ｐ１の光学系を「ポンプ光学系」という。

テラヘルツ波発生素子２４は、ミラーＭ３で反射されたポンプ光Ｐ１が入射されることでテラヘルツ波Ｔを出力する。テラヘルツ波発生素子２４は、例えば、非線形光学結晶（例えばＺｎＴｅ）、光導電アンテナ素子（例えばＧａＡｓを用いた光スイッチ）、半導体（例えばＩｎＡｓ）又は超伝導体を含んでいる。テラヘルツ波発生素子２４が非線形光学結晶を含む場合、テラヘルツ波発生素子２４は、ポンプ光Ｐ１の入射に伴って発生する非線形光学現象によってテラヘルツ波Ｔを発生させる。

テラヘルツ波Ｔは、光波と電波との間の中間的な性質を有している。テラヘルツ波Ｔは、光波と電波との中間領域に相当する周波数を有する電磁波である。テラヘルツ波Ｔは、０.０１ＴＨｚ～１００ＴＨｚ程度の周波数を有している。テラヘルツ波Ｔは、一定の繰返し周期で発生し、数ピコ秒程度のパルス幅を有する。つまり、テラヘルツ波発生素子２４は、所定の時間間隔（パルス間隔）で並んだ複数のテラヘルツ波Ｔを含むパルス光列を発生させる。なお、以下では、テラヘルツ波発生素子２４から後述する検出器６１に到るテラヘルツ波Ｔの光学系を「テラヘルツ波光学系」という。

配置部３０は、例えばいわゆる無収差プリズム等である。配置部３０は、入射面３０ａ、出射面３０ｂ、反射面３０ｃ、第１副反射面３０ｄ及び第２副反射面３０ｅを有している。入射面３０ａと出射面３０ｂとは、互いに平行である。反射面３０ｃは、入射面３０ａ及び出射面３０ｂに対して垂直である。反射面３０ｃには、測定対象物Ｓが配置される。第１副反射面３０ｄ及び第２副反射面３０ｅは、配置部３０における反射面３０ｃとは反対側の面であり、凹部を形成している。第１副反射面３０ｄ及び第２副反射面３０ｅによって構成された面は、反射面３０ｃに向かって凹んでいる。

配置部３０は、テラヘルツ波発生素子２４から出力されたテラヘルツ波Ｔに対して透明である。配置部３０の屈折率は、測定対象物Ｓの屈折率よりも高い。配置部３０の材料は、例えばシリコン等である。

配置部３０の入射面３０ａに入射したテラヘルツ波Ｔは、第１副反射面３０ｄ、反射面３０ｃ及び第２副反射面３０ｅで順次に反射された後、出射面３０ｂから外部へ出力される。反射面３０ｃにおいてテラヘルツ波Ｔが全反射する際に染み出したエバネッセント波の減衰反射率を検出することで、測定対象物Ｓに関するテラヘルツ波帯の情報を取得することが可能となる。

調整部４０は、複数のミラーＭ４～Ｍ８を有している。分岐部２２から出力されたプローブ光Ｐ２は、各ミラーＭ４～Ｍ８で順次に反射され、さらに反射部５０で反射された後、検出器６１に入射する。反射部５０は、ミラーである。なお、以下では、分岐部２２から検出器６１に到るプローブ光Ｐ２の光学系を「プローブ光学系」という。

調整部４０では、ミラーＭ５，Ｍ６が移動することで、ミラーＭ４とミラーＭ５との間の光路長、及びミラーＭ６とミラーＭ７との間の光路長が調整される。これにより、プローブ光学系の光路長が調整される。調整部４０は、「分岐部２２からテラヘルツ波発生素子２４に到るポンプ光学系の光路長に、テラヘルツ波発生素子２４から検出器６１に到るテラヘルツ波光学系の光路長を加算した光路長」と「分岐部２２から検出器６１に到るプローブ光学系の光路長」との差を調整する。

検出部６０は、配置部３０から出力されたテラヘルツ波Ｔを検出する。具体的には、検出部６０は、検出器６１と、Ｉ／Ｖ変換増幅器６２と、ロックイン増幅器６３と、Ａ／Ｄ変換器６４と、を有している。配置部３０から出力されたテラヘルツ波Ｔ、及び反射部５０で反射されたプローブ光Ｐ２が検出器６１に入射すると、検出器６１は、テラヘルツ波Ｔとプローブ光Ｐ２との間の相関を検出する。

具体的には、検出器６１は、光導電アンテナ等を含む。プローブ光Ｐ２が検出器６１に入射すると、検出器６１では光キャリアが発生する。光キャリアが発生した検出器６１にテラヘルツ波Ｔが入射すると、テラヘルツ波Ｔの電場に応じて光キャリアが流れた結果、電流として検出器６１から出力される。検出器６１から出力される電流量は、テラヘルツ波Ｔの電場強度に依存する。

検出器６１から出力された電流は、Ｉ／Ｖ変換増幅器６２に入力される。Ｉ／Ｖ変換増幅器６２は、検出器６１から出力された電流を電圧に変換した後、当該電圧を増幅させると共にロックイン増幅器６３へ出力する。ロックイン増幅器６３は、チョッパ２３におけるポンプ光Ｐ１の通過及び遮断の繰返し周波数で、Ｉ／Ｖ変換増幅器６２から出力される電気信号を同期検出する。Ａ／Ｄ変換器６４は、ロックイン増幅器６３からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。ロックイン増幅器６３から出力される信号は、テラヘルツ波Ｔの電場強度に依存する値を有する。このように、検出部６０は、テラヘルツ波Ｔとプローブ光Ｐ２との間の相関を検出し、テラヘルツ波Ｔの電場振幅を検出する。

調整部４０において、ミラーＭ４とミラーＭ５との間の光路長、及びミラーＭ６とミラーＭ７との間の光路長が調整されることで、プローブ光学系の光路長が調整されると、検出器６１に入力されるテラヘルツ波Ｔおよびプローブ光Ｐ２のそれぞれのタイミングの差が調整される。上述したように、一般に、テラヘルツ波Ｔのパルス幅はピコ秒程度であるのに対して、プローブ光Ｐ２のパルス幅はフェムト秒程度である。つまり、テラヘルツ波Ｔに比べてプローブ光Ｐ２のパルス幅は数桁狭い。このことから、調整部４０により検出器６１へのプローブ光Ｐ２の入射タイミングが掃引されることで、テラヘルツ波Ｔの電場振幅の時間波形（以下、「電場波形」という）が得られる。以下、このような手法によって電場波形を取得することを、単に「電場波形を取得する」という。

プローブ光Ｐ２の入射タイミングが一回掃引されると、所定の時間に対応する一つのテラヘルツ波Ｔの電場波形（検出結果）が得られる。調整部４０により検出器６１へのプローブ光Ｐ２の入射タイミングが複数回掃引されてもよい。これにより、複数の電場波形が得られる。つまり、検出部６０は、互いに離れた複数の時間のそれぞれに対応する複数の電場波形を含むデータを取得してもよい。

処理部７０は、検出部６０によって取得された電場波形に基づいて、測定対象物Ｓに関する情報を取得する。具体的には、処理部７０は、Ａ／Ｄ変換器６４から出力された信号に基づいて、電場波形に対応する周波数特性を算出する。周波数特性とは、周波数に対する光学特性のことをいう。光学特性は、光の吸収性、光の反射性又は光の透過性等である。本実施形態では、光学特性は、例えばテラヘルツ波に対する吸収係数である。本実施形態では、周波数特性は、例えば吸収スペクトルである。処理部７０は、周波数特性に基づいて、測定対象物Ｓに関する情報を取得する。処理部７０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）等によって構成されている。

［配置部の周辺構造］
図２に示されるように、分光装置１は、配置部３０の周辺構造として、枠体３２と、シート３３と、圧力付与装置１０と、を更に備えている。なお、図１においては、それらの図示が省略されている。

枠体３２には、凹部３２ｃが形成されている。枠体３２は、配置部３０における反射面３０ｃを含む一部及びシート３３が凹部３２ｃ内に位置するように、反射面３０ｃに配置されている。枠体３２及びシート３３には、それぞれ貫通孔３２ｄ及び貫通孔３３ａが形成されている。貫通孔３２ｄ及び貫通孔３３ａのそれぞれは、Ｚ軸方向から見た場合に、例えば円形状を呈している。測定対象物Ｓは、貫通孔３２ｄ及び貫通孔３３ａの内側において、反射面３０ｃに配置されている。貫通孔３２ｄ及び貫通孔３３ａのそれぞれの形状は、限定されない。貫通孔３２ｄ及び貫通孔３３ａのそれぞれは、Ｚ軸方向から見た場合に、例えば矩形状を呈していてもよい。

圧力付与装置１０は、接触部１１と、付勢部１２と、を有している。接触部１１の一部は、貫通孔３２ｄに入り込み、接触部１１の先端面１１ａは、測定対象物Ｓの表面Ｓａに接触する。接触部１１のうち貫通孔３２ｄに入り込む部分は、例えば円柱状を呈している。接触部１１の形状は、限定されない。接触部１１のうち貫通孔３２ｄに入り込む部分は、例えば直方体状を呈していてもよい。付勢部１２は、接触部１１の後端面１１ｂに対して荷重を付与する。付勢部１２は、例えば加圧治具等を有している。当該加圧治具は、例えばトルクドライバー等である。付勢部１２は、一定の大きさの荷重を接触部１１に付与することが可能である。当該荷重は、接触部１１を介して測定対象物Ｓの表面Ｓａに伝わる。

圧力付与装置１０は、測定対象物Ｓに付与する圧力の大きさを調整可能に構成されている。圧力付与装置１０では、例えば、付勢部１２のトルクドライバーのトルクを管理することで、接触部１１への荷重を調整可能である。本実施形態では、圧力付与装置１０は、測定対象物Ｓに実質的に一定の圧力を付与する。具体的には、上述したように、反射面３０ｃに平行な方向に沿った測定対象物Ｓの広がりは、枠体３２によって規制されている。そのため、付勢部１２による荷重が接触部１１を介して測定対象物Ｓに伝わると、測定対象物Ｓは、枠体３２の内側において押圧されることになる。これにより、測定対象物Ｓには、圧力が付与される。ここで、付勢部１２のトルクドライバーのトルクの大きさが一定であるため、測定対象物Ｓには一定の荷重が伝わる。したがって、測定対象物Ｓには一定の圧力が付与される。なお、「実質的に一定の圧力を付与する」とは、基準値に対して±５％の範囲内の圧力を付与することを意味する。

［吸湿性評価方法］
次に、分光装置１を用いた吸湿性評価方法について説明する。本実施形態の吸湿性評価方法は、粘土鉱物を含む測定対象物Ｓの吸湿性を評価する方法である。まず、反射面３０ｃが露出した状態（反射面３０ｃに測定対象物Ｓ等が配置されていない状態）で、入射面３０ａにテラヘルツ波Ｔを入射させることで、リファレンス電場波形を取得する。続いて、図３に示されるように、第１試料及び第２試料を用意する（ステップＳ１）。

第１試料は、測定対象物Ｓの粘土鉱物と同じ粘土鉱物（第１粘土鉱物）を含んでいる。第２試料は、測定対象物Ｓの粘土鉱物と同じ粘土鉱物（第２粘土鉱物）を含んでいる。つまり、第１試料及び第２試料のそれぞれは、互いに同じ粘土鉱物を含んでいる。第１試料及び第２試料のそれぞれの含水率は、互いに異なっている。本実施形態では、「含水率」とは、粘土鉱物のうち、粘土鉱物の結晶構造に存在する水分の量が占める割合のことをいう。一例として、含水率は、粘土鉱物の結晶構造に存在する水分の重量を、粘土鉱物の重量で除した値である。

ステップＳ１では、第１試料に対して第１吸脱水処理を施し、第２試料に対して第２吸脱水処理を施している。第１吸脱水処理の条件と第２吸脱水処理の条件とは、互いに異なっている。第１吸脱水処理及び第２吸脱水処理は、第１試料の含水率と第２試料の含水率とを異ならせるための処理である。第１吸脱水処理は、第１試料の含水率を所定値にするための処理である。第２吸脱水処理は、第２試料の含水率を第１試料の含水率とは異なる値にするための処理である。吸脱水処理は、例えば乾燥機及び真空ポンプ等を備えた乾燥処理装置、又は、例えばデシケータ等を備えた湿潤処理装置によって施される。

第１吸脱水処理は、例えば第１試料の含水率を小さくするための処理である。第１吸脱水処理は、例えば、乾燥処理装置による乾燥処理である。第２吸脱水処理は、例えば第２試料の含水率を大きくするための処理である。第２吸脱水処理は、例えば、湿潤処理装置による湿潤処理である。第２試料の含水率は、第１試料の含水率よりも大きいと想定される。なお、第１試料及び第２試料の含水率を異ならせることができれば、第１試料及び第２試料のいずれか一方に対しては、吸脱水処理が施されていなくてもよい。

第１試料としては、第１吸脱水処理が施された測定対象物Ｓが用いられてもよい。第２試料としては、第２吸脱水処理が施された測定対象物Ｓが用いられてもよい。つまり、第１試料及び第２試料のそれぞれは、互いに異なる含水率を有している測定対象物Ｓであってもよい。ステップＳ１は、吸湿性評価方法の第１工程に相当する。

続いて、反射面３０ｃに配置された枠体３２の貫通孔３２ｄに第１試料を配置する。続いて、第１試料に実質的に一定の圧力を付与する。具体的には、まず、枠体３２の貫通孔３２ｄに接触部１１を配置する。続いて、接触部１１の後端面１１ｂに付勢部１２を配置し、トルクドライバーのトルクを調整する。これにより、第１試料には、実質的に一定の圧力が付与される。

続いて、第１試料に対してテラヘルツ波Ｔを入射させ、第１試料からのテラヘルツ波Ｔを検出する（ステップＳ２）。これにより、第１試料の電場波形（第１検出結果）を取得する。このように、ステップＳ２では、テラヘルツ波全反射減衰分光方法が用いられている。ステップＳ２は、吸湿性評価方法の第２工程に相当する。続いて、第１試料の周波数特性を取得する（ステップＳ３）。具体的には、リファレンス電場波形及び第１試料の電場波形に基づいて、第１試料の第１周波数特性を算出する。第２試料についても、第１試料と同様に、第２試料の電場波形を取得し、第２試料の第２周波数特性を算出する。つまり、第１試料及び第２試料のそれぞれについてステップＳ１～ステップＳ３を実行する。

図４は、一の例の測定対象物Ｓについての第１試料及び第２試料のそれぞれの周波数特性を示す図である。図４に示されるように、第１試料の第１周波数特性Ｌ１は、基準周波数範囲Ｆにおいて第１ピークＰ１を含んでいる。第２試料の第２周波数特性Ｌ２は、基準周波数範囲Ｆにおいて第２ピークＰ２を含んでいる。

周波数特性の「ピーク」とは、周波数特性のうち、周波数の変化に従って光学特性の変化率が変化する部分のことをいう。一例として、横軸を周波数とし縦軸を光学特性とした場合に、一の周波数と他の周波数との間の所定の周波数に対応する光学特性を示す点が、一の周波数に対応する一の光学特性を示す一の点と他の周波数に対応する他の光学特性を示す他の点とを結ぶベースラインに対して、一方側又は他方側に位置しているときには、周波数特性のうち、一の周波数と他の周波数との間の部分がピークである。ベースラインは、直線であってもよいし曲線であってもよい。他の例として、横軸を周波数とし縦軸を光学特性とした場合に、周波数特性のうち、周波数の変化に従って光学特性の変化率が正の数から負の数に変化する部分又は負の数から正の数に変化する部分が存在するときには、当該部分は周波数特性のピークである。

第１周波数特性Ｌ１の第１ピークＰ１は、ベースラインＢ１に対して一方側に位置している。第２周波数特性Ｌ２の第２ピークＰ２は、ベースラインＢ２に対して一方側に位置している。第１ピークＰ１の大きさ及び第２ピークＰ２の大きさは、互いに異なっている。第２ピークＰ２の大きさは、第１ピークＰ１の大きさよりも大きい。

「ピークの大きさ」とは、ピークがベースラインから離れている度合いのことをいう。ピークがベースラインから大きく離れているときには、ピークの大きさは大きい。ピークがベースラインから小さく離れているときには、ピークの大きさは小さい。ピークとベースラインとの間の最大距離が大きいときには、ピークの大きさは大きい。ピークとベースラインとの間の最大距離が小さいときには、ピークの大きさは小さい。第２周波数特性Ｌ２の第２ピークＰ２とベースラインＢ２との間の最大距離Ｄ２は、第１周波数特性Ｌ１の第１ピークＰ１とベースラインＢ１との間の最大距離Ｄ１よりも大きい。なお、最大距離Ｄ１及び最大距離Ｄ２のそれぞれに対応する周波数は、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。

ピークとベースラインとの間の面積が大きいときには、ピークの大きさは大きい。ピークとベースラインとの間の面積が小さいときには、ピークの大きさは小さい。第２周波数特性Ｌ２の第２ピークＰ２とベースラインＢ２との間の面積は、第１周波数特性Ｌ１の第１ピークＰ１とベースラインＢ１との間の面積よりも大きい。

図５は、他の例の測定対象物Ｓについての第１試料及び第２試料のそれぞれの周波数特性を示す図である。他の例の測定対象物Ｓについての第１試料に施された第１吸脱水処理の条件は、一の例の測定対象物Ｓについての第１試料に施された第１吸脱水処理の条件と同じである。他の例の測定対象物Ｓについての第２試料に施された第２吸脱水処理の条件は、一の例の測定対象物Ｓについての第２試料に施された第２吸脱水処理の条件と同じである。

図５に示されるように、第１周波数特性Ｌ１の第１ピークＰ１の大きさ及び第２周波数特性Ｌ２の第２ピークＰ２の大きさは、略一致している。第１周波数特性Ｌ１の第１ピークＰ１とベースラインＢ１との間の最大距離Ｄ１、及び第２周波数特性Ｌ２の第２ピークＰ２とベースラインＢ２との間の最大距離Ｄ２は、略同じである。第１周波数特性Ｌ１の第１ピークＰ１とベースラインＢ１との間の面積、及び第２周波数特性Ｌ２の第２ピークＰ２とベースラインＢ２との間の面積は、略同じである。

続いて、第１周波数特性Ｌ１及び第２周波数特性Ｌ２に基づいて、測定対象物Ｓの吸湿性を評価する。具体的には、図３に示されるように、基準周波数範囲Ｆにおける第１周波数特性Ｌ１の第１ピークＰ１の大きさと基準周波数範囲Ｆにおける第２周波数特性Ｌ２の第２ピークＰ２の大きさとの差を取得する（ステップＳ４）。続いて、ステップＳ４で取得された差に基づいて、測定対象物Ｓの吸湿性の大きさを評価する（ステップＳ５）。

具体的には、ステップＳ４の取得された差が比較的大きい場合には、測定対象物Ｓの吸湿性が比較的大きいと評価する。ステップＳ４で取得された差が比較的小さい場合には、測定対象物Ｓの吸湿性が比較的小さいと評価する。例えば、図４に示される第１ピークＰ１の大きさと第２ピークＰ２の大きさとの差は、図５に示される第１ピークＰ１の大きさと第２ピークＰ２の大きさとの差よりも大きいため、一の例の測定対象物Ｓの吸湿性の大きさは、他の例の測定対象物Ｓの吸湿性の大きさよりも大きい。

このように、ステップＳ５では、異なる測定対象物Ｓのそれぞれについて、第１ピークＰ１の大きさと第２ピークＰ２の大きさとの差を比較することで、測定対象物Ｓの吸湿性の大きさが比較的大きいか否かを評価する。ステップＳ５では、第１ピークＰ１の大きさと第２ピークＰ２の大きさとの差が大きいほど、測定対象物Ｓの吸湿性の大きさが大きいと評価する。

「吸湿性の大きさ」とは、水分を吸収する能力のことをいう。例えば、２つの試料のそれぞれに対して、同一の条件（例えば、温度、湿度及び時間等）において吸水処理を施した場合に、一の試料が他の試料よりも多くの量の水分を吸収した場合には、一の試料の吸湿性が他の試料の吸湿性よりも大きいという。ステップＳ４及びステップＳ５は、吸湿性評価方法の第３工程に相当する。

図６及び図７を参照しつつ、第１実施例について説明する。第１実施例では、粘土鉱物としてモンモリロナイトを含む測定対象物Ｓの吸湿性を評価した。第１実施例では、粘土鉱物としてモンモリロナイトを含む第１試料、第２試料及び第３試料について、ステップＳ１～Ｓ３を実行した。第１試料は、上述した乾燥処理装置を用いて測定対象物Ｓのサンプルを乾燥処理することで用意された。第２試料は、測定対象物Ｓのサンプルを放置処理することで用意された。つまり、第２試料は、吸脱水処理が施されていない測定対象物Ｓのサンプルである。第２試料の含水率は、第１試料の含水率よりも大きいと想定される。第３試料は、上述した湿潤処理装置を用いて測定対象物Ｓのサンプルを湿潤処理することで用意された。第３試料の含水率は、第２試料の含水率よりも大きいと想定される。測定対象物Ｓのサンプルは、例えば製造元から入手された。本実施例では、測定対象物Ｓのサンプルは、純度が比較的高いモンモリロナイトである。

図６は、モンモリロナイトを含む第１試料、第２試料及び第３試料のそれぞれの周波数特性を示す図である。図６に示されるように、第１試料の第１周波数特性Ｌ１１は、基準周波数範囲Ｆ１において第１ピークＰ１１を含んでいる。第２試料の第２周波数特性Ｌ１２は、基準周波数範囲Ｆ１において第２ピークＰ１２を含んでいる。第３試料の第３周波数特性Ｌ１３は、基準周波数範囲Ｆ１において第３ピークＰ１３を含んでいる。基準周波数範囲Ｆ１は、２．７ＴＨｚ～３．０ＴＨｚである。

第１ピークＰ１１の大きさ、第２ピークＰ１２の大きさ及び第３ピークＰ１３の大きさは、互いに異なっている。第２ピークＰ１２の大きさは、第１ピークＰ１１の大きさよりも大きい。第３ピークＰ１３の大きさは、第２ピークＰ１２の大きさよりも大きい。第２ピークＰ１２とベースラインＢ１２との間の最大距離Ｄ１２は、第１ピークＰ１１とベースラインＢ１１との間の最大距離Ｄ１１よりも大きい。第３ピークＰ１３とベースラインＢ１３との間の最大距離Ｄ１３は、第２ピークＰ１２とベースラインＢ１２との間の最大距離Ｄ１２よりも大きい。第２ピークＰ１２とベースラインＢ１２との間の面積は、第１ピークＰ１１とベースラインＢ１１との間の面積よりも大きい。第３ピークＰ１３とベースラインＢ１３との間の面積は、第２ピークＰ１２とベースラインＢ１２との間の面積よりも大きい。

図７は、図６に示される各周波数特性Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ１３の微分を示す図である。図７に示されるように、第２周波数特性Ｌ１２の微分Ｌ１５のピークＰ１５は、第１周波数特性Ｌ１１の微分Ｌ１４のピークＰ１４よりも大きい。第３周波数特性Ｌ１３の微分Ｌ１６のピークＰ１６は、第２周波数特性Ｌ１２の微分Ｌ１５のピークＰ１５よりも大きい。各微分Ｌ１４，Ｌ１５，Ｌ１６によれば、各ベースラインＢ１，Ｂ２，Ｂ３の影響をキャンセルすることで、第１ピークＰ１１の大きさ、第２ピークＰ１２の大きさ及び第３ピークＰ１３の大きさを容易に把握することができる。

なお、第１周波数特性Ｌ１１、第２周波数特性Ｌ１２及び第３周波数特性Ｌ１３は、同一の基準周波数範囲Ｆ１において、第１ピークＰ１１、第２ピークＰ１２及び第３ピークＰ１３を含んでいるため、第１試料、第２試料及び第３試料のそれぞれの粘土鉱物（モンモリロナイト）の結晶形態が同じであると推定される。第１試料、第２試料及び第３試料のそれぞれの粘土鉱物の結晶形態が異なっている場合には、第１試料、第２試料及び第３試料のそれぞれの基準周波数範囲も異なると推定される。また、モンモリロナイトは、層状の結晶構造を有しているため、層間に水分が入り込むと、水素結合の強さが大きくなる。その結果、分子の振動が誘起され、ピークの大きさが大きくなると推定される。また、産業においては、水分保持能力として、結晶構造の中に入り込んでいる水分の量の把握が求められる場合が多い。

図８及び図９を参照しつつ、第２実施例について説明する。第２実施例では、粘土鉱物としてカオリナイトを含む測定対象物Ｓの吸湿性を評価した。第２実施例では、粘土鉱物としてカオリナイトを含む第１試料、第２試料及び第３試料について、ステップＳ１～Ｓ３を実行した。第１試料、第２試料及び第３試料のそれぞれは、上述したように、測定対象物Ｓのサンプルを乾燥処理、放置処理又は湿潤処理することで用意された。測定対象物Ｓのサンプルは、例えば製造元から入手された。本実施例では、測定対象物Ｓのサンプルは、純度が比較的高いカオリナイトである。

図８は、カオリナイトを含む第１試料、第２試料及び第３試料のそれぞれの周波数特性を示す図である。図８に示されるように、第１試料の第１周波数特性Ｌ２１は、基準周波数範囲Ｆ２において第１ピークＰ２１を含んでいる。第２試料の第２周波数特性Ｌ２２は、基準周波数範囲Ｆ２において第２ピークＰ２２を含んでいる。第３試料の第３周波数特性Ｌ２３は、基準周波数範囲Ｆ２において第３ピークＰ２３を含んでいる。基準周波数範囲Ｆ２は、３．５ＴＨｚ～３．７ＴＨｚである。第１ピークＰ２１の大きさ、第２ピークＰ２２の大きさ及び第３ピークＰ２３の大きさは、略一致している。

第１ピークＰ１１の大きさと第２ピークＰ１２の大きさとの差（図６参照）は、第１ピークＰ２１の大きさと第２ピークＰ２２の大きさとの差（図８参照）よりも大きい。第１ピークＰ１１の大きさと第３ピークＰ１３の大きさとの差（図６参照）は、第１ピークＰ２１の大きさと第３ピークＰ２３の大きさとの差（図８参照）よりも大きい。第２ピークＰ１２の大きさと第３ピークＰ１３の大きさとの差（図６参照）は、第２ピークＰ２２の大きさと第３ピークＰ２３の大きさとの差（図８参照）よりも大きい。

図９は、図８に示される各周波数特性Ｌ２１，Ｌ２２，Ｌ２３の微分を示す図である。図９に示されるように、第１周波数特性Ｌ２１の微分Ｌ２４のピークＰ２４、第２周波数特性Ｌ２２の微分Ｌ２５のピークＰ２５、及び第３周波数特性Ｌ２３の微分Ｌ２６のピークＰ２６は、略一致している。

本実施形態では、粘土鉱物がモンモリロナイトである場合における各ピークＰ１１，Ｐ１２，Ｐ１３の大きさの差は、粘土鉱物がカオリナイトである場合における各ピークＰ２１，Ｐ２２，Ｐ２３の大きさの差よりも大きいため、モンモリロナイトを含む測定対象物Ｓの吸湿性の大きさは、カオリナイトを含む測定対象物Ｓの吸湿性の大きさよりも大きいことが分かる。

なお、第１周波数特性Ｌ２１、第２周波数特性Ｌ２２及び第３周波数特性Ｌ２３は、同一の基準周波数範囲Ｆ２において、第１ピークＰ２１、第２ピークＰ２２及び第３ピークＰ２３を含んでいるため、第１試料、第２試料及び第３試料のそれぞれの粘土鉱物（カオリナイト）の結晶形態が同じであると推定される。第１試料、第２試料及び第３試料のそれぞれの粘土鉱物の結晶形態が異なっている場合には、第１試料、第２試料及び第３試料のそれぞれの基準周波数範囲も異なると推定される。

［吸湿性評価方法の作用効果］
以上説明したように、吸湿性評価方法では、第２工程において、テラヘルツ波Ｔを用いることで、第１粘土鉱物を含む第１試料に関する第１検出結果、及び第１粘土鉱物と同じ第２粘土鉱物を含む第２試料に関する第２検出結果を取得している。また、第１工程においては、第１試料に対して第１吸脱水処理を施し、第２試料に対して第２吸脱水処理を施し、第３工程においては、基準周波数範囲Ｆにおける第１周波数特性Ｌ１の第１ピークＰ１の大きさと基準周波数範囲Ｆにおける第２周波数特性Ｌ２の第２ピークＰ２の大きさとの差に基づいて、測定対象物Ｓの吸湿性の大きさを評価している。これにより、テラヘルツ波Ｔを用いることで、例えば測定対象物Ｓの化学反応を伴わず（非破壊で）且つ被爆の防止が求められない状態で、測定対象物Ｓの吸湿性を評価することができる。よって、この吸湿性評価方法によれば、測定対象物Ｓの吸湿性を容易に評価することが可能となる。

本願の発明者らは、上述したようなカールフィッシャー滴定法又はＸ線回折法のような様々な方法の課題を、テラヘルツ波を用いることで解決することができるのではないかと仮説を立てた。そこで、本願の発明者らは、第１実施例及び第２実施例のように、モンモリロナイトを含む各試料及びカオリナイトを含む各試料のそれぞれについて、テラヘルツ波を照射することで吸湿性を評価した。その結果、モンモリロナイトを含む試料については、吸脱水処理の条件の違いによって基準周波数範囲における周波数特性のピークの大きさに変化が見られたものの、カオリナイトを含む試料については、当該変化がみられなかった。本願の発明者らは、このような結果に基づいて、モンモリロナイトを含む試料は、吸湿性が大きいものの、カオリナイトを含む試料は、吸湿性が小さいことを見出した。つまり、本願の発明者らは、テラヘルツ波を用いることで、カールフィッシャー滴定法又はＸ線回折法のような様々な方法の課題を解決することに成功した。

粘土鉱物は、モンモリロナイト又はカオリナイトである。これにより、粘土鉱物としてモンモリロナイト又はカオリナイトを含む測定対象物Ｓについて、吸湿性を評価することが可能となる。

第２工程では、テラヘルツ波全反射減衰分光方法を用いている。これにより、測定対象物Ｓの吸湿性を容易に且つ確実に評価することが可能となる。

［含水率評価方法］
次に、分光装置１を用いた含水率評価方法について説明する。本実施形態の含水率評価方法は、吸湿性を有している粘土鉱物を含む測定対象物Ｓの含水率を評価する方法である。まず、図１０に示されるように、基準周波数範囲Ｆにおける第１ピークＰ１の大きさと基準周波数範囲Ｆにおける第２ピークＰ２の大きさとの差に基づいて選定された測定対象物Ｓを用意する（ステップＳ２１）。ステップＳ２１では、ステップＳ５において例えば吸湿性が比較的大きいと評価された測定対象物Ｓが用意される。本実施形態では、一例として、粘土鉱物としてモンモリロナイトを含む測定対象物Ｓが用意される。ステップＳ２１は、吸湿性評価方法の第４工程及び含水率評価方法の第１工程のそれぞれに相当する。

続いて、測定対象物Ｓに対してテラヘルツ波Ｔを入射させ、測定対象物Ｓからのテラヘルツ波Ｔを検出する（ステップＳ２２）。これにより、測定対象物Ｓの電場波形（検出結果）を取得する。このように、ステップＳ２２では、テラヘルツ波減衰全反射分光方法が用いられている。ステップＳ２２は、吸湿性評価方法の第５工程及び含水率評価方法の第２工程のそれぞれに相当する。

続いて、測定対象物Ｓの周波数特性を取得する（ステップＳ２３）。具体的には、リファレンス電場波形及び測定対象物Ｓの電場波形に基づいて、測定対象物Ｓの波数特性を算出する。続いて、測定対象物Ｓの周波数特性に基づいて、測定対象物Ｓの含水率を評価する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４では、参照情報（第１参照情報）、及び基準周波数範囲における測定対象物Ｓの周波数特性のピークの大きさに基づいて、測定対象物Ｓの含水率を評価する。参照情報は、基準周波数範囲における参照試料の周波数特性のピークの大きさと参照試料の含水率との関係を示す情報である。参照試料は、測定対象物Ｓの粘土鉱物と同じ粘土鉱物を含んでいる。本実施形態では、参照試料は、純度が比較的高いモンモリロナイトである。参照試料は、測定対象物Ｓのサンプルであってもよい。

図１１に示されるように、参照情報Ｒは、横軸を参照試料の含水率とし縦軸を基準周波数範囲における参照試料の周波数特性のピークの大きさとした場合に、参照試料の含水率とピークの大きさとの相関関係を示している。ピークの大きさとしては、例えば、基準周波数範囲における参照試料の周波数特性の微分値（例えば、図７のピークＰ１４，Ｐ１５，Ｐ１６等参照）が用いられる。具体的には、ピークの大きさとしては、例えば、当該微分値の絶対値の最大値が用いられる。本実施形態では、参照情報Ｒは、５つの当該最大値を用いて作成されている。本実施形態では、参照情報Ｒは、ピークの大きさを従属変数とし、含水率を独立変数とする回帰分析を行うことで算出されている。回帰分析は、例えば線形回帰であってもよいし、非線形回帰であってもよい。

ピークの大きさとしては、例えば、基準周波数範囲における参照試料のピークとベースラインとの間の距離（最大距離又は平均距離等）に相当する値が用いられてもよい。ピークの大きさとしては、例えば、基準周波数範囲における参照試料のピークとベースラインとの間の面積に相当する値が用いられてもよい。ピークの大きさとしては、例えば、参照試料の周波数特性の微分値において、基準周波数範囲のピーク位置や面積に相当する値が用いられてもよい。

図１１に示されるように、例えば、基準周波数範囲における測定対象物Ｓの周波数特性のピークの大きさ（微分値）がＹである場合には、参照情報Ｒに基づくと、測定対象物Ｓの含水率はＸである。ステップＳ２４は、吸湿性評価方法の第６工程及び含水率評価方法の第３工程のそれぞれに相当する。

次に、参照情報Ｒを作成する方法について説明する。図１２に示されるように、互いに異なる含水率を有している複数の参照試料を用意する（ステップＳ４１）。複数の参照試料のそれぞれの含水率は、ステップＳ１と同様に、吸脱水処理を施すことで調整される。各含水率は、例えば、ステップＳ１の処理の前後における重量差から算出される。なお、複数の参照試料のそれぞれの含水率を異ならせることができれば、複数の参照試料のうちの１つの参照試料に対しては、吸脱水処理が施されていなくてもよい。ステップＳ４１は、吸湿性評価方法の第７工程及び含水率評価方法の第４工程のそれぞれに相当する。

続いて、複数の参照試料のそれぞれに対してテラヘルツ波Ｔを入射させ、複数の参照試料のそれぞれからのテラヘルツ波Ｔを検出する（ステップＳ４２）。これにより、複数の参照試料のそれぞれに関する電場波形（検出結果）を取得する。このように、ステップＳ４２では、テラヘルツ波減衰全反射分光方法が用いられている。ステップＳ４２は、吸湿性評価方法の第８工程及び含水率評価方法の第５工程のそれぞれに相当する。

続いて、複数の参照試料のそれぞれの周波数特性を取得する（ステップＳ４３）。具体的には、リファレンス電場波形及び参照試料の電場波形に基づいて、参照試料の波数特性を算出する。続いて、複数の参照試料のそれぞれの周波数特性、及び複数の参照試料のそれぞれの含水率に基づいて、参照情報Ｒを作成する（ステップＳ４４）。ステップＳ４４は、吸湿性評価方法の第９工程及び含水率評価方法の第６工程のそれぞれに相当する。

ステップＳ４４では、基準周波数範囲における複数の参照試料のそれぞれの周波数特性のピークの大きさ（微分値）、及び複数の参照試料のそれぞれの含水率に基づいて、参照情報Ｒを作成する。具体的には、横軸を含水率とし縦軸をピークの大きさとするグラフを作成し、互いに対応する含水率とピークの大きさとを示す点を当該グラフにプロットする（図１１参照）。続いて、プロットされた複数の点について、上述したような回帰分析を行うことで、参照情報Ｒを算出する。

［含水率評価方法の作用効果］
以上説明したように、含水率評価方法では、第２工程において、テラヘルツ波Ｔを用いることで、粘土鉱物を含む測定対象物Ｓに関する検出結果を取得している。第３工程において、基準周波数範囲における参照試料の周波数特性のピークの大きさと参照試料の含水率との関係を示す参照情報Ｒ、及び基準周波数範囲における測定対象物Ｓの周波数特性のピークの大きさに基づいて、測定対象物Ｓの含水率を評価している。これにより、テラヘルツ波Ｔを用いることで、例えば測定対象物Ｓの化学反応を伴わず（非破壊で）且つ被爆の防止が求められない状態で、測定対象物Ｓの含水率を評価することができる。また、乾燥処理の前後の重量差によって含水率を評価する場合に比べ、含水率を容易に評価することができる。よって、この含水率評価方法によれば、測定対象物Ｓの含水率を容易に評価することが可能となる。吸湿性が大きい粘土鉱物（例えばモンモリロナイト）は、化粧品又は土壌改良資材等として利用されているため、このような粘土鉱物についての含水率の評価は、極めて重要である。

含水率評価方法は、互いに異なる含水率を有している複数の参照試料を用意する第４工程と、複数の参照試料のそれぞれに対してテラヘルツ波Ｔを入射させ、複数の参照試料のそれぞれからのテラヘルツ波Ｔを検出することで、複数の参照試料のそれぞれに関する検出結果を取得する第５工程と、検出結果から算出された複数の参照試料のそれぞれの周波数特性、及び複数の参照試料のそれぞれの含水率に基づいて、参照情報Ｒを作成する第６工程と、を更に備えている。第６工程では、基準周波数範囲における複数の参照試料のそれぞれの周波数特性のピークの大きさ、及び複数の参照試料のそれぞれの含水率に基づいて、参照情報Ｒを作成している。これにより、テラヘルツ波Ｔを用いることで、基準周波数範囲における参照試料の周波数特性のピークの大きさと参照試料の含水率との関係を示す参照情報Ｒを容易に取得することができる。

第６工程では、基準周波数範囲における複数の参照試料のそれぞれの周波数特性のピークの大きさとして、基準周波数範囲における複数の参照試料のそれぞれの周波数特性の微分値を用いている。これにより、基準周波数範囲における複数の参照試料のそれぞれの周波数特性のピークの大きさを容易に把握することができる。

粘土鉱物は、モンモリロナイトである。基準周波数範囲は、２．７ＴＨｚ～３ＴＨｚである。これにより、粘土鉱物としてモンモリロナイトを含む測定対象物Ｓの含水率を容易に評価することが可能となる。

第２工程では、テラヘルツ波減衰全反射分光方法を用いている。これにより、測定対象物Ｓの含水率を容易に且つ確実に評価することが可能となる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態の吸湿性評価方法及び含水率評価方法について説明する。本実施形態では、第１参照情報に基づいて測定対象物Ｓに含まれる層間水について評価する層間水評価を実施すると共に、第２参照情報に基づいて測定対象物Ｓに含まれる自由水について評価する自由水評価を実施する（吸湿性評価方法の第６工程又は含水率評価方法の第３工程）。層間水は、粘土鉱物の結晶構造に存在する水分のうち、結晶層の間に入り込んでいる水分である。自由水は、粘土鉱物の結晶構造に存在する水分のうち、結晶層の外側に留まっている水分である。

第１参照情報は、第１実施形態と同様に作成される。具体的には、まず、含水率が互いに異なる複数の参照試料のそれぞれの周波数特性を取得する。図１３は、本実施形態の各参照試料の周波数特性Ｌを示す図である。図１３に示されるように、各周波数特性Ｌは、基準周波数範囲ＦにおいてピークＰを含んでいる。各周波数特性Ｌは、ベース周波数範囲Ｂにおいてはピークを含んでいない。ベース周波数範囲Ｂは、周波数特性Ｌのベースラインに対応する周波数帯域である。ベース周波数範囲Ｂは、周波数特性Ｌの周波数帯域のうち、基準周波数範囲Ｆとは異なる領域である。ベース周波数範囲Ｂは、周波数特性Ｌの周波数帯域のうち、基準周波数範囲Ｆを除く任意の範囲である。参照試料は、第１実施形態の参照試料と同様に、純度が比較的高いモンモリロナイトである。参照試料は、測定対象物Ｓのサンプルであってもよい。

図１４は、第１参照情報Ｒ１を示す図である。図１４に示されるように、第１参照情報Ｒ１は、横軸を参照試料の含水率（吸脱水処理前後の重量差）とし縦軸を基準周波数範囲Ｆにおける参照試料の周波数特性ＬのピークＰの大きさとした場合に、参照試料の含水率と参照試料の周波数特性ＬのピークＰの大きさとの相関関係を示している。第１参照情報Ｒ１では、基準周波数範囲Ｆにおける参照試料の周波数特性ＬのピークＰの大きさとして、基準周波数範囲Ｆにおける参照試料の周波数特性Ｌの微分値（二次微分値）が用いられている。以下、「基準周波数範囲Ｆにおける参照試料の周波数特性Ｌの微分値（二次微分値）」を「参照試料のピーク値」という。

第１参照情報Ｒ１では、含水率（横軸）が所定値Ｑ以下である場合には、参照試料のピーク値（縦軸）は、含水率の変化に従って一次関数的に変化する。第１参照情報Ｒ１では、含水率が所定値Ｑよりも大きい場合には、参照試料のピーク値は、含水率が変化しても一定の値を維持する（ほぼ変化しない）。本実施形態では、所定値Ｑは、例えば２０％～３０％のうちのいずれかの値である。所定値Ｑは、例えば２２．５％程度である。所定値Ｑは、参照試料の種類によって異なる場合がある。

図１５は、第２参照情報Ｒ２を示す図である。図１５に示されるように、第２参照情報Ｒ２は、横軸を参照試料の含水率とし縦軸をベース周波数範囲Ｂにおける参照試料の周波数特性（以下、「参照試料のベース値」という）とした場合に、参照試料の含水率と参照試料のベース値との相関関係を示している。第２参照情報Ｒ２では、含水率（横軸）が所定値Ｑ以下である場合及び含水率が所定値Ｑよりも大きい場合のいずれにおいても、参照試料のベース値は、含水率の変化に従って一次関数的に変化する。

層間水評価では、上述したような第１参照情報Ｒ１、及び測定対象物Ｓの周波数特性に基づいて、測定対象物Ｓに含まれる層間水について評価し、自由水評価では、上述したような第２参照情報Ｒ２、及び測定対象物Ｓの周波数特性に基づいて、測定対象物Ｓに含まれる自由水について評価する。具体的には、まず、第１実施形態と同様に、粘土鉱物としてモンモリロナイトを含む測定対象物Ｓを用意した後、測定対象物Ｓの周波数特性を取得する。

層間水評価では、第１参照情報Ｒ１、及び基準周波数範囲Ｆにおける測定対象物Ｓの周波数特性のピークの大きさに基づいて、測定対象物Ｓに含まれる層間水について評価する。層間水評価では、基準周波数範囲Ｆにおける測定対象物Ｓの周波数特性のピークの大きさとして、基準周波数範囲Ｆにおける測定対象物Ｓの周波数特性の微分値（二次微分値）を用いる。以下、基準周波数範囲Ｆにおける測定対象物Ｓの周波数特性の微分値（二次微分値）を「測定対象物Ｓのピーク値」という。自由水評価では、第２参照情報Ｒ２、及びベース周波数範囲Ｂにおける測定対象物Ｓの周波数特性（以下、「測定対象物Ｓのベース値」という）に基づいて、測定対象物Ｓに含まれる自由水について評価する。

第１参照情報Ｒ１に基づくと（図１４参照）、測定対象物Ｓのピーク値に対応する含水率が所定値Ｑ以下である場合には、測定対象物Ｓの含水率が大きいほど測定対象物Ｓに含まれる層間水の量が大きいことが分かる。第２参照情報Ｒ２に基づくと（図１５参照）、測定対象物Ｓのベース値に対応する含水率が所定値Ｑ以下である場合には、測定対象物Ｓの含水率が大きいほど測定対象物Ｓに含まれる自由水の量が大きいことが分かる。

第１参照情報Ｒ１に基づくと、測定対象物Ｓのピーク値に対応する含水率が所定値Ｑよりも大きい場合には、測定対象物Ｓの含水率が異なっても測定対象物Ｓに含まれる層間水の量が概ね同じであることが分かる。第２参照情報Ｒ２に基づくと、測定対象物Ｓのベース値に対応する含水率が所定値Ｑよりも大きい場合には、測定対象物Ｓの含水率が大きいほど測定対象物Ｓに含まれる自由水の量が大きいことが分かる。

以上説明したように、本実施形態では、基準周波数範囲Ｆにおける参照試料の周波数特性ＬのピークＰの大きさとして、基準周波数範囲Ｆにおける参照試料の周波数特性Ｌの微分値を用いると共に、基準周波数範囲Ｆにおける測定対象物Ｓの周波数特性のピークの大きさとして、基準周波数範囲Ｆにおける測定対象物Ｓの周波数特性の微分値を用いることで、測定対象物Ｓに含まれる層間水について評価する層間水評価を実施する。これにより、測定対象物Ｓに含まれる層間水について評価することによって、測定対象物Ｓの含水率をより詳細に評価することが可能となる。

本実施形態では、基準周波数範囲Ｆとは異なるベース周波数範囲Ｂにおける参照試料の周波数特性Ｌと参照試料の含水率との関係を示す第２参照情報Ｒ２、及びベース周波数範囲Ｂにおける測定対象物Ｓの周波数特性に基づいて、測定対象物Ｓに含まれる自由水について評価する自由水評価を更に実施する。これにより、測定対象物Ｓに含まれる層間水に加えて、測定対象物Ｓに含まれる自由水についても評価することによって、測定対象物Ｓの含水率をより詳細に評価することが可能となる。

本願の発明者らは、測定対象物Ｓのピーク値（二次微分値）を用いることで測定対象物Ｓに含まれる層間水について評価することができ、測定対象物Ｓのベース値を用いることで測定対象物Ｓに含まれる自由水について評価することができることを見出した。具体的には、本願の発明者らは、研究を重ねているうちに、以下のことを見出した。すなわち、図１６の（ａ）～（ｃ）に示されるように、例えば、ベース周波数範囲Ｂ（例えば、周波数が１ＴＨｚ、２ＴＨｚ又は４ＴＨｚである場合）における参照試料の周波数特性と含水率とは、強い相関関係を示している。また、図１７に示されるように、基準周波数範囲Ｆ（例えば、周波数が２．８ＴＨｚである場合）における参照試料の周波数特性と含水率とは、強い相関関係を示している。一方、図１８に示されるように、基準周波数範囲Ｆ（例えば、周波数が２．８ＴＨｚである場合）における参照試料のピーク値（二次微分値）と含水率とは、基準周波数範囲Ｆにおける参照試料の周波数特性と含水率との相関関係に比べて、弱い相関関係を示している。

本願の発明者らは、このような傾向に着目して、参照試料のピーク値（二次微分値）と含水率との相関関係について更に詳細に分析した。その結果、本願の発明者らは、図１９に示されるように、含水率が所定値Ｑ以下である場合には、参照試料のピーク値と含水率とは、強い相関関係を示している一方、図２０に示されるように、含水率が所定値Ｑよりも大きい場合には、含水率が変化しても参照試料のピーク値がほぼ変化しないことを見出した。

本願の発明者らは、このような結果について、以下のように分析した。すなわち、図２１の（ａ）及び（ｂ）に示されるように、参照試料の含水率は、吸脱水処理の乾燥強度の増加（湿度の減少）に従って減少している。つまり、参照試料に含まれる水分（層間水及び自由水）の量は、吸脱水処理の乾燥強度の増加に従って減少している。図２１の（ａ）に示されるように、含水率が所定値Ｑよりも大きい場合には、吸脱水処理の乾燥強度が増加しても、参照試料のピーク値が一定の値を維持している一方、含水率が所定値Ｑ以下である場合には、吸脱水処理の乾燥強度の増加に従って、参照試料のピーク値が一次関数的に変化している。図２１の（ｂ）に示されるように、含水率がＱよりも大きい場合及び含水率が所定値Ｑ以下である場合のいずれにおいても、吸脱水処理の乾燥強度の増加に従って、参照試料のベース値が一次関数的に変化している。

これは、図２２に示されるように、層間水８２は、結晶層８１の間に入り込んでいるの対して、自由水８３は、結晶層８１の外側に留まっているためであると考えられる。具体的には、結晶層８１の間に入り込んでいる層間水８２は、吸脱水処理等の外部環境の変化の影響を受け難いため、例えば、吸脱水処理の乾燥強度が増加した場合（湿潤状態から乾燥状態に向かって変化した場合）、層間水８２の量は、乾燥強度が比較的小さいときには変化せず、乾燥強度がある程度まで大きくなった後から減少し始める。結晶層８１の外部に留まっている自由水８３は、吸脱水処理等の外部環境の変化の影響を受けやすいため、例えば、吸脱水処理の乾燥強度が増加した場合（湿潤状態から乾燥状態に向かって変化した場合）、自由水８３の量は、乾燥強度の大きさに関わらず減少すると考えられる。

このように、本願の発明者らは、参照試料の含水率を所定値Ｑよりも大きい値まで変化させた場合に、吸脱水処理の条件に対する層間水及び自由水の異なる反応を捉えることに成功した。本願の発明者らは、このような結果に基づいて、測定対象物Ｓの含水率について、更に詳細に評価することができることを見出した。

自由水８３に比べて外部環境の影響を受けにくい層間水８２は、粘土鉱物の水分保持能力を維持するための重要な存在である。本実施形態の方法によれば、粘土鉱物の水分保持能力についての評価として、層間水８２を維持する為の乾燥強度の閾値（所定値Ｑ）、又は、乾燥強度の増加に従った層間水８２の減少度合い等を把握することができる。本実施形態の方法は、層間水８２による水分保持能力のような機能が重要な製品（例えば、粘土鉱物を含む農業用土壌改良資材、デトックス食品又は化粧品等）の開発に用いられる技術としての応用が期待される。

［変形例］
本発明は、上述した実施形態に限定されない。図２３に示されるように、吸湿性評価方法及び含水率評価方法のそれぞれでは、分光装置１に代えて分光装置１Ａが用いられてもよい。分光装置１Ａは、出力部２０に代えて出力部２０Ａを備え、検出部６０に代えて検出部６０Ａを備えている。分光装置１Ａは、調整部４０及び反射部５０を備えていない。分光装置１Ａは、出力部２０Ａと、チョッパ２６と、配置部３０と、検出部６０Ａと、処理部７０と、を備えている。

出力部２０Ａは、複数の光源２５を有している。各光源２５は、単一波長を有するテラヘルツ波Ｔを出力する。各光源２５は、互いに異なる周波数を有するテラヘルツ波Ｔを出力する。光源２５は、例えば、後進波管又は量子カスケードレーザ等である。チョッパ２６は、光源２５から出力されたテラヘルツ波Ｔの通過及び遮断を一定の周期で交互に繰り返す。出力部２０Ａから出力されたテラヘルツ波Ｔは、配置部３０の入射面３０ａに入射され、第１副反射面３０ｄ、反射面３０ｃ及び第２副反射面３０ｅで順次に反射された後、出射面３０ｂから外部へ出力され、検出部６０Ａに入射される。

検出部６０Ａは、配置部３０から出力されたテラヘルツ波Ｔを検出する。具体的には、検出部６０Ａは、検出器６５と、ロックイン増幅器６３と、Ａ／Ｄ変換器６４と、を有している。検出器６５は、例えばゴーレイセル、ボロメータ、ショットキーバリアダイオード又は共鳴トンネルダイオード等である。検出器６５から出力された電気信号は、ロックイン増幅器６３に入力される。ロックイン増幅器６３は、チョッパ２３におけるテラヘルツ波Ｔの通過及び遮断の繰返し周波数で、検出器６５から出力される電気信号を同期検出する。Ａ／Ｄ変換器６４は、ロックイン増幅器６３からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。処理部７０は、Ａ／Ｄ変換器６４から出力された信号に基づいて、周波数特性を算出する。なお、分光装置１Ａは、チョッパ２６及びロックイン増幅器６３を備えていなくてもよい。

分光装置１Ａを用いた吸湿性評価方法及び含水率評価方法のそれぞれでは、単一波長のテラヘルツ波Ｔが測定対象物Ｓ等に対して入射される。具体的には、図２４に示されるように、周波数（基準周波数）がｐであるテラヘルツ波Ｔ、周波数がｆ１であるテラヘルツ波Ｔ、及び周波数がｆ２であるテラヘルツ波Ｔのそれぞれが、測定対象物Ｓ等に対して入射される。ｆ１は、ｐよりも小さい値である。ｆ２は、ｐよりも大きい値である。

続いて、周波数がｐ，ｆ１，ｆ２である場合の周波数特性として、Ａｐ，Ａｆ１，Ａｆ２を算出する。Ａｐ，Ａｆ１，Ａｆ２は、例えば吸光度である。続いて、Ａｍ＝（Ａｆ２－Ａｆ１）×（ｐ－ｆ１）／（ｆ２－ｆ１）＋Ａｆ１（式１）に基づいて、Ａｍを算出する。続いて、Ａｐ＞Ａｍ＋α（式２）に基づいて、基準周波数範囲においてピークが存在するか否かを判別する。式２が成立する場合には、ピークが存在すると判別され、式２が成立しない場合には、ピークが存在しないと判別される。

基準周波数範囲は、ｆ１～ｆ２である。ベースラインは、点（ｆ１，Ａｆ１）と点（ｆ２，Ａｆ２）とを結んだ直線である。基準周波数範囲における周波数特性のピークは、点（ｐ，Ａｐ）と点（ｆ１，Ａｆ１）とを結んだ線、及び、点（ｐ，Ａｐ）と点（ｆ２，Ａｆ２）を結んだ線である。なお、αは、バッファである。αは、分光装置１Ａの状況に応じて、適宜設定され得る。αは、分光装置１Ａの測定時におけるノイズ等に基づいて設定され得る。一例として、αは、測定のバラツキの標準偏差の３倍の値である。

周波数がｐ，ｆ１，ｆ２である場合の周波数特性として、吸光度Ａｐ，Ａｆ１，Ａｆ２に代えて、透過光強度Ｉｐ，Ｉｆ１，Ｉｆ２を用いてもよい。その場合には、Ｉｍ＝（Ｉｆ２－Ｉｆ１）×（ｐ－ｆ１）／（ｆ２－ｆ１）＋Ｉｆ１（式３）に基づいて、Ｉｍを算出する。続いて、Ｉｐ＜Ｉｍ－α（式４）に基づいて、基準周波数においてピークが存在するか否かを判別する。式４が成立する場合には、ピークが存在すると判別され、式４が成立しない場合には、ピークが存在しないと判別される。

ベースラインは、点（ｆ１，Ｉｆ１）と点（ｆ２，Ｉｆ２）とを結んだ直線である。基準周波数範囲における周波数特性のピークは、点（ｐ，Ｉｐ）と点（ｆ１，Ｉｆ１）とを結んだ線、及び、点（ｐ，Ｉｐ）と（ｆ２，Ｉｆ２）を結んだ線である。なお、この場合、リファレンス測定を行わなくてもよい。

分光装置１Ａを用いた吸湿性評価方法及び含水率評価方法によれば、簡易な構成によって、測定対象物Ｓの吸湿性を評価することが可能となり、測定対象物Ｓの含水率を評価することが可能となる。

また、分光装置１，１Ａは、全反射減衰分光方法を実施するための装置ではなくてもよい。図２５の（ａ）に示されるように、分光装置１，１Ａでは、テラヘルツ波Ｔが測定対象物Ｓ等を透過してもよい。図２５の（ｂ）に示されるように、分光装置１，１Ａでは、テラヘルツ波Ｔが一対のミラーＭ及び測定対象物Ｓで反射された後、検出されてもよい。

また、検出部６０，６０Ａの光学系として光干渉方式を用いてもよい。この場合、検出部６０，６０Ａによってテラヘルツ波Ｔの電場波形を取得することなく、テラヘルツ波Ｔの吸収スペクトルを直接取得することができる。

また、粘土鉱物として、モンモリロナイト又はカオリナイトの例を示したが、本発明の吸湿性評価方法及び含水率評価方法は、様々な粘土鉱物について適用してもよい。

また、付勢部１２が加圧治具等を有している例を示したが、付勢部１２は、例えば、一定の重量を有する重りであってもよい。付勢部１２は、Ｚ軸方向に沿って接触部１１に付勢部１２の重量に相当する荷重を付与してもよい。当該荷重は、接触部１１を介して、測定対象物Ｓの表面Ｓａに伝わる。この場合、例えば、付勢部１２として、重量が異なる重りに変更することで、測定対象物Ｓに付与する圧力の大きさを調整可能である。

Ｆ，Ｆ１，Ｆ２…基準周波数範囲、Ｌ１，Ｌ１１，Ｌ２１…第１周波数特性、Ｌ２，Ｌ１２，Ｌ２２…第２周波数特性、Ｐ１，Ｐ１１，Ｐ２１…第１ピーク、Ｐ２，Ｐ１２，Ｐ２２…第２ピーク、Ｒ…参照情報、Ｓ…測定対象物、Ｔ…テラヘルツ波。

Claims (15)

1. 粘土鉱物を含む測定対象物の吸湿性を評価する方法であって、
   前記粘土鉱物として第１粘土鉱物を含む第１試料、及び前記粘土鉱物として前記第１粘土鉱物と同じ第２粘土鉱物を含む第２試料を用意する第１工程と、
   前記第１試料及び前記第２試料のそれぞれに対してテラヘルツ波を入射させ、前記第１試料及び前記第２試料のそれぞれからの前記テラヘルツ波を検出することで、前記第１試料に関する第１検出結果及び前記第２試料に関する第２検出結果を取得する第２工程と、
   前記第１検出結果から算出された前記第１試料の第１周波数特性及び前記第２検出結果から算出された前記第２試料の第２周波数特性に基づいて、前記測定対象物の吸湿性を評価する第３工程と、を備え、
   前記第１工程では、前記第１試料及び前記第２試料の少なくとも一方に対して吸脱水処理を施し、
   前記第３工程では、基準周波数範囲における前記第１周波数特性の第１ピークの大きさと前記基準周波数範囲における前記第２周波数特性の第２ピークの大きさとの差に基づいて、前記測定対象物の吸湿性の大きさを評価する、吸湿性評価方法。
2. 前記粘土鉱物は、モンモリロナイト又はカオリナイトである、請求項１に記載の吸湿性評価方法。
3. 前記第１ピークの大きさと前記第２ピークの大きさとの差に基づいて選定された前記測定対象物を用意する第４工程と、
   前記測定対象物に対してテラヘルツ波を入射させ、前記測定対象物からの前記テラヘルツ波を検出することで、前記測定対象物に関する検出結果を取得する第５工程と、
   前記検出結果から算出された前記測定対象物の周波数特性に基づいて、前記測定対象物の含水率を評価する第６工程と、を更に備え、
   前記第６工程では、前記基準周波数範囲における参照試料の周波数特性のピークの大きさと前記参照試料の含水率との関係を示す第１参照情報、及び前記基準周波数範囲における前記測定対象物の周波数特性のピークの大きさに基づいて、前記測定対象物の含水率を評価する、請求項１に記載の吸湿性評価方法。
4. 前記第６工程では、前記基準周波数範囲における前記参照試料の周波数特性のピークの大きさとして、前記基準周波数範囲における前記参照試料の周波数特性の微分値を用いると共に、前記基準周波数範囲における前記測定対象物の周波数特性のピークの大きさとして、前記基準周波数範囲における前記測定対象物の周波数特性の微分値を用いることで、前記測定対象物に含まれる層間水について評価する層間水評価を実施する、請求項３に記載の吸湿性評価方法。
5. 前記第６工程では、前記基準周波数範囲とは異なるベース周波数範囲における前記参照試料の周波数特性と前記参照試料の含水率との関係を示す第２参照情報、及び前記ベース周波数範囲における前記測定対象物の周波数特性に基づいて、前記測定対象物に含まれる自由水について評価する自由水評価を更に実施する、請求項４に記載の吸湿性評価方法。
6. 互いに異なる含水率を有し、それぞれが前記参照試料である複数の参照試料を用意する第７工程と、
   前記複数の参照試料のそれぞれに対してテラヘルツ波を入射させ、前記複数の参照試料のそれぞれからの前記テラヘルツ波を検出することで、前記複数の参照試料のそれぞれに関する検出結果を取得する第８工程と、
   前記検出結果から算出された前記複数の参照試料のそれぞれの周波数特性、及び前記複数の参照試料のそれぞれの含水率に基づいて、前記第１参照情報を作成する第９工程と、を更に備え、
   前記第９工程では、前記基準周波数範囲における前記複数の参照試料のそれぞれの周波数特性のピークの大きさ、及び前記複数の参照試料のそれぞれの含水率に基づいて、前記第１参照情報を作成する、請求項３に記載の吸湿性評価方法。
7. 前記第９工程では、前記基準周波数範囲における前記複数の参照試料のそれぞれの周波数特性のピークの大きさとして、前記基準周波数範囲における前記複数の参照試料のそれぞれの周波数特性の微分値を用いる、請求項６に記載の吸湿性評価方法。
8. 前記第２工程では、テラヘルツ波全反射減衰分光方法を用いる、請求項１に記載の吸湿性評価方法。
9. 粘土鉱物を含む測定対象物の含水率を評価する方法であって、
   前記測定対象物を用意する第１工程と、
   前記測定対象物に対してテラヘルツ波を入射させ、前記測定対象物からの前記テラヘルツ波を検出することで、前記測定対象物に関する検出結果を取得する第２工程と、
   前記検出結果から算出された前記測定対象物の周波数特性に基づいて、前記測定対象物の含水率を評価する第３工程と、を備え、
   前記第３工程では、基準周波数範囲における参照試料の周波数特性のピークの大きさと前記参照試料の含水率との関係を示す第１参照情報、及び前記基準周波数範囲における前記測定対象物の周波数特性のピークの大きさに基づいて、前記測定対象物の含水率を評価する、含水率評価方法。
10. 前記第３工程では、前記基準周波数範囲における前記参照試料の周波数特性のピークの大きさとして、前記基準周波数範囲における前記参照試料の周波数特性の微分値を用いると共に、前記基準周波数範囲における前記測定対象物の周波数特性のピークの大きさとして、前記基準周波数範囲における前記測定対象物の周波数特性の微分値を用いることで、前記測定対象物に含まれる層間水について評価する層間水評価を実施する、請求項９に記載の含水率評価方法。
11. 前記第３工程では、前記基準周波数範囲とは異なるベース周波数範囲における前記参照試料の周波数特性と前記参照試料の含水率との関係を示す第２参照情報、及び前記ベース周波数範囲における前記測定対象物の周波数特性に基づいて、前記測定対象物に含まれる自由水について評価する自由水評価を更に実施する、請求項１０に記載の含水率評価方法。
12. 互いに異なる含水率を有し、それぞれが前記参照試料である複数の参照試料を用意する第４工程と、
    前記複数の参照試料のそれぞれに対してテラヘルツ波を入射させ、前記複数の参照試料のそれぞれからの前記テラヘルツ波を検出することで、前記複数の参照試料のそれぞれに関する検出結果を取得する第５工程と、
    前記検出結果から算出された前記複数の参照試料のそれぞれの周波数特性、及び前記複数の参照試料のそれぞれの含水率に基づいて、前記第１参照情報を作成する第６工程と、を更に備え、
    前記第６工程では、前記基準周波数範囲における前記複数の参照試料のそれぞれの周波数特性のピークの大きさ、及び前記複数の参照試料のそれぞれの含水率に基づいて、前記第１参照情報を作成する、請求項９に記載の含水率評価方法。
13. 前記第６工程では、前記基準周波数範囲における前記複数の参照試料のそれぞれの周波数特性のピークの大きさとして、前記基準周波数範囲における前記複数の参照試料のそれぞれの周波数特性の微分値を用いる、請求項１２に記載の含水率評価方法。
14. 前記粘土鉱物は、モンモリロナイトであり、
    前記基準周波数範囲は、２．７ＴＨｚ～３ＴＨｚである、請求項９に記載の含水率評価方法。
15. 前記第２工程では、テラヘルツ波減衰全反射分光方法を用いる、請求項９に記載の含水率評価方法。
    
    

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