JP7257041B2 - Estimation device, estimation method, and material manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明は、推定装置、推定方法、及び、材料の製造方法に関する。 The present invention relates to an estimating device, an estimating method, and a material manufacturing method.

ナノセルロース(例えば、セルロースナノファイバ、又は、セルロースナノクリスタル等)が、エアロゲル(例えば、シリカエアロゲル等)、又は、樹脂(例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、又は、エポキシ樹脂等)等の母材にて分散するように当該母材に含まれる材料(以下、NC含有材料、又は、複合材料と記載されてもよい。)が知られている。例えば、特許文献1乃至特許文献4に記載のように、NC含有材料は、母材よりも強度が高くなることが知られている。 Nanocellulose (e.g., cellulose nanofibers, cellulose nanocrystals, etc.), airgel (e.g., silica airgel, etc.), or resin (e.g., polyethylene resin, polypropylene resin, epoxy resin, etc.) or the like base material Materials contained in the matrix so as to be dispersed in the matrix (hereinafter may be described as NC-containing materials or composite materials) are known. For example, as described in Patent Documents 1 to 4, NC-containing materials are known to have higher strength than base metals.

例えば、NC含有材料は、高硬度のフィルム、又は、コーティング材料として用いられる。NC含有材料は、緻密であるため、ガスバリア性にも優れる。従って、NC含有材料は、例えば、環境ガスに対する保護膜として用いられる。また、例えば、NC含有材料は、潮解性を有する薄膜材料として用いられる場合、形状を維持しやすくするとともに、湿度等の環境から受ける影響を抑制できる。 For example, NC-containing materials are used as high hardness films or coating materials. Since the NC-containing material is dense, it also has excellent gas barrier properties. Therefore, NC-containing materials are used, for example, as protective films against environmental gases. Further, for example, when the NC-containing material is used as a deliquescent thin film material, it can easily maintain its shape and can suppress the influence of the environment such as humidity.

特開2012-167202号公報JP 2012-167202 A 特開2010-186124号公報JP 2010-186124 A 特開2016-56253号公報JP 2016-56253 A 特開2018-154699号公報JP 2018-154699 A

ところで、例えば、製造工程における製造条件の相違に起因して、NC含有材料において、ナノセルロースの量が同一であっても、ナノセルロースが凝集している程度を表す凝集度に応じて、NC含有材料の強度又はガスバリア性が変化することがある。そこで、可視光の散乱現象を用いて(例えば、目視によって)、NC含有材料におけるナノセルロースの凝集度を推定することが考えられる。 By the way, for example, due to differences in manufacturing conditions in the manufacturing process, even if the amount of nanocellulose is the same in the NC-containing material, the NC content varies depending on the degree of aggregation, which indicates the degree to which nanocellulose is aggregated. The strength or gas barrier properties of the material may change. Therefore, it is conceivable to estimate the aggregation degree of nanocellulose in the NC-containing material using the scattering phenomenon of visible light (for example, by visual observation).

また、材料科学では、例えば、懸濁液の凝集及び分散がコロイド化学における最も興味ある問題の一つとして取り上げられる。具体的には、懸濁液の凝集及び分散は、濃縮、濾過、浮遊選鉱、又は、比重選鉱等の単位操作に対する工業的観点からも重要な意義を持つ問題である。従って、ナノセルロースの凝集度に限らず、特定の分子鎖の凝集度を推定することは、重要な意義を持つ。 Also, in materials science, for example, aggregation and dispersion of suspensions is one of the most interesting problems in colloid chemistry. Specifically, flocculation and dispersion of suspensions is a problem that has important significance from an industrial point of view for unit operations such as concentration, filtration, ore flotation, or gravity concentration. Therefore, it is of great significance to estimate not only the degree of aggregation of nanocellulose but also the degree of aggregation of specific molecular chains.

例えば、分子鎖が凝集している程度を表す凝集度を推定する方法として、光散乱法が知られている。しかしながら、母材による光の吸収が大きいために分子鎖からの散乱光が微弱である場合、又は、添加されている分子鎖が少量であるために光がほとんど散乱されない場合には、光散乱法を用いても分子鎖の凝集度を高い精度にて推定できない。 For example, a light scattering method is known as a method for estimating the degree of aggregation, which indicates the extent to which molecular chains are aggregated. However, when the scattered light from the molecular chains is weak because the light absorption by the base material is large, or when the light is scarcely scattered due to the small amount of the added molecular chains, the light scattering method is used. cannot estimate the degree of aggregation of molecular chains with high accuracy.

例えば、紫外線又は可視光は、ペプチド結合、芳香族アミノ酸、又は、電子遷移等により吸収される。従って、母材が、ペプチド結合、又は、芳香族アミノ酸等を含む色素等の化合物を含む場合、散乱光は、母材によって吸収される。 For example, ultraviolet light or visible light is absorbed by peptide bonds, aromatic amino acids, electronic transitions, or the like. Therefore, if the matrix contains compounds such as dyes containing peptide bonds or aromatic amino acids, the scattered light will be absorbed by the matrix.

このため、母材が透光性を有しない場合、又は、ナノセルロースの量が微量である場合、NC含有材料におけるナノセルロースの凝集度を高い精度にて推定できなかった。なお、この種の課題は、水分子を含む構造を形成する複数の分子鎖であって、ナノセルロースに含まれる分子鎖と異なる分子鎖についても同様に生じる。 Therefore, when the base material does not have translucency, or when the amount of nanocellulose is very small, the aggregation degree of nanocellulose in the NC-containing material cannot be estimated with high accuracy. Note that this type of problem also occurs in a plurality of molecular chains that form a structure containing water molecules and that are different from the molecular chains contained in nanocellulose.

また、分子鎖の大きさは、紫外線及び可視光の波長よりも小さい。このため、光の波長が短くなるほど光が散乱されやすくなるとともに、散乱の強度が、波長の4乗に反比例すること(換言すると、レイリー散乱)が知られている。ところで、10GHz乃至3THzの周波数を有する電磁波(換言すると、サブテラヘルツ波、又は、テラヘルツ波)の波長は、数百μmであり、比較的長い。従って、サブテラヘルツ波、又は、テラヘルツ波は、散乱されにくいために、分子鎖の凝集度を推定するために用いられることは、考えられていなかった。 Also, the size of the molecular chain is smaller than the wavelength of ultraviolet light and visible light. For this reason, it is known that the shorter the wavelength of light, the easier it is to scatter light, and that the intensity of scattering is inversely proportional to the fourth power of the wavelength (in other words, Rayleigh scattering). By the way, an electromagnetic wave having a frequency of 10 GHz to 3 THz (in other words, sub-terahertz wave or terahertz wave) has a relatively long wavelength of several hundred μm. Therefore, sub-terahertz waves or terahertz waves are difficult to scatter, and thus it has not been considered to be used for estimating the degree of aggregation of molecular chains.

本発明の目的の一つは、凝集度を高い精度にて推定する推定装置、推定方法及び当該方法を含む材料の製造方法を提供する。さらに、本発明では、分子鎖の凝集度を高い精度にて推定する推定装置、推定方法及び材料の製造方法を提供する。凝集度を推定する材料には限定されない。
すなわち、本発明は、以下を提供する。
[1]水分子を含む構造を形成する複数の分子鎖を含む試料の状態を推定する推定装置であって、10GHz乃至3THzの周波数を有する電磁波を生成する電磁波生成部と、前記生成された電磁波を前記試料へ入射させる入射部と、前記試料から出射された電磁波を検出する検出部と、前記検出された電磁波の強度に基づいて、前記試料において前記分子鎖が凝集している程度を表す凝集度を推定する推定部と、を備える、推定装置。
[2]屈折率と、凝集度と、が互いに対応付けられた屈折率凝集度情報を記憶する記憶部を備え、前記推定部は、前記検出された電磁波の強度に基づいて前記試料の屈折率を推定し、前記推定された屈折率と、前記記憶されている屈折率凝集度情報と、に基づいて前記凝集度を推定する、前項1に記載の推定装置。
[3]光を吸収する程度を表す吸光パラメータと、凝集度と、が互いに対応付けられた吸光凝集度情報を記憶する記憶部を備え、前記推定部は、前記検出された電磁波の強度に基づいて前記試料の吸光パラメータを推定し、前記推定された吸光パラメータと、前記記憶されている吸光凝集度情報と、に基づいて前記凝集度を推定する、前項1又は前項2に記載の推定装置。
[4]前記入射部は、前記試料内の焦点位置を通る第1直線に沿って、前記生成された電磁波を前記試料へ入射させ、前記検出部は、前記焦点位置を通り且つ前記第1直線と異なる第2直線に沿って、前記試料から出射された電磁波を検出し、前記推定部は、前記検出された電磁波のうちの、前記第1直線及び前記第2直線を含む基準平面にて電界が振動する第1直線偏波成分の強度と、前記電磁波のうちの、前記基準平面に直交する方向にて電界が振動する第2直線偏波成分の強度と、に基づいて前記試料の屈折率を推定する、前項1乃至前項3のいずれか一項に記載の推定装置。
[5]前記分子鎖は、親水基を有することを特徴とする、前項1乃至前項4のいずれか一項に記載の推定装置。
[6]水分子を含む構造を形成する複数の分子鎖を含む試料の状態を推定する推定方法であって、10GHz乃至3THzの周波数を有する電磁波を生成し、前記生成された電磁波を前記試料へ入射させ、前記試料から出射された電磁波を検出し、前記検出された電磁波の強度に基づいて、前記試料において前記分子鎖が凝集している程度を表す凝集度を推定する、ことを含む、推定方法。
[7]水分子を含む構造を形成する複数の分子鎖を含む材料を製造する製造方法であって、前記材料を生成し、10GHz乃至3THzの周波数を有する電磁波を生成し、前記生成された電磁波を前記材料へ入射させ、前記材料から出射された電磁波を検出し、前記検出された電磁波の強度に基づいて、前記材料において前記分子鎖が凝集している程度を表す凝集度を推定する、ことを含む、材料の製造方法。
One of the objects of the present invention is to provide an estimation device and an estimation method for estimating the degree of cohesion with high accuracy, and a material manufacturing method including the method. Furthermore, the present invention provides an estimating device, an estimating method, and a material manufacturing method for estimating the degree of aggregation of molecular chains with high accuracy. It is not limited to materials whose degree of cohesion is estimated.
That is, the present invention provides the following.
[1] An estimation device for estimating the state of a sample containing a plurality of molecular chains forming a structure containing water molecules, comprising: an electromagnetic wave generator for generating an electromagnetic wave having a frequency of 10 GHz to 3 THz; and the generated electromagnetic wave. into the sample, a detection unit for detecting the electromagnetic waves emitted from the sample, and an aggregation indicating the degree to which the molecular chains are aggregated in the sample based on the intensity of the detected electromagnetic waves. and an estimating unit that estimates the degree.
[2] A storage unit that stores refractive index cohesion degree information in which the refractive index and the cohesion degree are associated with each other, and the estimating unit calculates the refractive index of the sample based on the intensity of the detected electromagnetic wave , and estimates the cohesion degree based on the estimated refractive index and the stored refractive index cohesion degree information.
[3] A storage unit that stores light absorption aggregation degree information in which an absorption parameter representing the degree of light absorption and the degree of aggregation are associated with each other, and the estimation unit is based on the intensity of the detected electromagnetic wave. 3. The estimating apparatus according to the preceding item 1 or 2, wherein the absorption parameter of the sample is estimated by using the method, and the degree of aggregation is estimated based on the estimated absorption parameter and the stored information on the degree of absorption and aggregation.
[4] The incident section causes the generated electromagnetic wave to enter the sample along a first straight line passing through the focal position in the sample, and the detecting section passes through the focal position and the first straight line. The estimating unit detects the electromagnetic wave emitted from the sample along a second straight line different from the electric field at a reference plane including the first straight line and the second straight line of the detected electromagnetic wave The refractive index of the sample based on the intensity of the first linearly polarized wave component oscillating and the intensity of the second linearly polarized wave component of the electromagnetic wave, the electric field oscillating in the direction orthogonal to the reference plane 4. The estimation device according to any one of the preceding items 1 to 3, which estimates the .
[5] The estimation device according to any one of the preceding items 1 to 4, wherein the molecular chain has a hydrophilic group.
[6] An estimation method for estimating the state of a sample containing a plurality of molecular chains forming a structure containing water molecules, comprising generating an electromagnetic wave having a frequency of 10 GHz to 3 THz, and directing the generated electromagnetic wave to the sample detecting the electromagnetic wave emitted from the sample, and estimating the degree of aggregation representing the degree of aggregation of the molecular chains in the sample based on the intensity of the detected electromagnetic wave. Method.
[7] A manufacturing method for manufacturing a material containing a plurality of molecular chains forming a structure containing water molecules, comprising generating the material, generating electromagnetic waves having a frequency of 10 GHz to 3 THz, and generating the electromagnetic waves is incident on the material, the electromagnetic wave emitted from the material is detected, and the degree of aggregation representing the degree of aggregation of the molecular chains in the material is estimated based on the intensity of the detected electromagnetic wave. A method of making the material, including

一つの側面では、推定装置は、水分子を含む構造を形成する複数の分子鎖を含む試料の状態を推定する。
推定装置は、電磁波生成部と、入射部と、検出部と、推定部と、を備える。電磁波生成部は、10GHz乃至3THzの周波数を有する電磁波を生成する。入射部は、生成された電磁波を試料へ入射させる。検出部は、試料から出射された電磁波を検出する。推定部は、検出された電磁波の強度に基づいて、試料において分子鎖が凝集している程度を表す凝集度を推定する。
In one aspect, the estimating device estimates the state of a sample including multiple molecular chains forming a structure including water molecules.
The estimation device includes an electromagnetic wave generation section, an incidence section, a detection section, and an estimation section. The electromagnetic wave generator generates electromagnetic waves having a frequency of 10 GHz to 3 THz. The incident section causes the generated electromagnetic wave to enter the sample. The detector detects electromagnetic waves emitted from the sample. The estimating unit estimates the degree of aggregation, which indicates the extent to which the molecular chains are aggregated in the sample, based on the intensity of the detected electromagnetic wave.

他の一つの側面では、推定方法は、水分子を含む構造を形成する複数の分子鎖を含む試料の状態を推定する。
推定方法は、10GHz乃至3THzの周波数を有する電磁波を生成し、生成された電磁波を試料へ入射させ、試料から出射された電磁波を検出し、検出された電磁波の強度に基づいて、試料において分子鎖が凝集している程度を表す凝集度を推定する、ことを含む。
In another aspect, an estimation method estimates the state of a sample comprising multiple molecular chains forming a structure comprising water molecules.
The estimation method includes generating an electromagnetic wave having a frequency of 10 GHz to 3 THz, injecting the generated electromagnetic wave into the sample, detecting the electromagnetic wave emitted from the sample, and based on the intensity of the detected electromagnetic wave, molecular chains in the sample. estimating the degree of aggregation, which represents the extent to which

他の一つの側面では、製造方法は、水分子を含む構造を形成する複数の分子鎖を含む材料を製造する方法である。
製造方法は、材料を生成し、10GHz乃至3THzの周波数を有する電磁波を生成し、生成された電磁波を材料へ入射させ、材料から出射された電磁波を検出し、検出された電磁波の強度に基づいて、材料において分子鎖が凝集している程度を表す凝集度を推定する、ことを含む。
In another aspect, the manufacturing method is a method of manufacturing a material comprising a plurality of molecular chains forming a structure containing water molecules.
A manufacturing method includes producing a material, producing an electromagnetic wave having a frequency of 10 GHz to 3 THz, injecting the produced electromagnetic wave into the material, detecting the electromagnetic wave emitted from the material, and based on the intensity of the detected electromagnetic wave , estimating the degree of cohesion, which represents the extent to which molecular chains are cohesive in a material.

水分子を含む構造を形成する複数の分子鎖の凝集度を高い精度にて推定することができる。 The degree of aggregation of multiple molecular chains forming a structure containing water molecules can be estimated with high accuracy.

第1実施形態の推定装置の構成を概念的に表すブロック図である。1 is a block diagram conceptually showing the configuration of an estimation device according to a first embodiment; FIG. 凝集度の屈折率に対する変化の一例を表すグラフである。4 is a graph showing an example of change in degree of cohesion with respect to refractive index. 水分子の数に応じた、屈折率及び消衰係数の周波数に対する変化の一例を表すグラフである。4 is a graph showing an example of changes in refractive index and extinction coefficient with respect to frequency according to the number of water molecules; 試料の構造を模式的に表す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing the structure of a sample; 凝集度の消衰係数に対する変化の一例を表すグラフである。4 is a graph showing an example of changes in cohesion with respect to extinction coefficient. 第1実験例における試料の屈折率の、周波数に対する変化を表すグラフである。4 is a graph showing changes in the refractive index of a sample with respect to frequency in the first experimental example. 第1実験例における試料の消衰係数の、周波数に対する変化を表すグラフである。4 is a graph showing changes in the extinction coefficient of samples in the first experimental example with respect to frequency. 第2実施形態の推定装置の光学系を表す図である。It is a figure showing the optical system of the estimation apparatus of 2nd Embodiment. P波成分の反射率、及び、S波成分の反射率の、入射角に対する変化の一例を表すグラフである。4 is a graph showing an example of changes in the reflectance of the P-wave component and the reflectance of the S-wave component with respect to the angle of incidence; P波成分の反射率とS波成分の反射率との差である反射率差の、屈折率に対する変化の一例を表すグラフである。4 is a graph showing an example of change in reflectance difference, which is the difference between the reflectance of the P-wave component and the reflectance of the S-wave component, with respect to the refractive index. 第3実施形態の推定装置の光学系を表す図である。It is a figure showing the optical system of the estimation apparatus of 3rd Embodiment. 反射率の、入射角に対する変化の一例を表すグラフである。4 is a graph showing an example of change in reflectance with respect to incident angle. 第4実施形態の推定装置の光学系を表す図である。It is a figure showing the optical system of the estimation apparatus of 4th Embodiment.

以下、本発明の、推定装置、推定方法、及び、材料の製造方法に関する各実施形態について図1乃至図13を参照しながら説明する。 Embodiments of the estimation apparatus, estimation method, and material manufacturing method of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 13. FIG.

従来の光散乱法として、波長が長く且つ透過能が高い、サブテラヘルツ波、又は、テラヘルツ波を用いることは予期されるものではない。これに対し、本発明の一側面においては、電荷の集団運動に対して敏感に応答する、サブテラヘルツ波、又は、テラヘルツ波が、例えば、典型的な極性分子である水分子の検出に適用される。これにより、微量である場合であっても水分子を検出可能とする。 It is not expected to use subterahertz waves or terahertz waves, which have long wavelengths and high penetrating power, as conventional light scattering methods. On the other hand, in one aspect of the present invention, subterahertz waves or terahertz waves, which respond sensitively to collective motion of electric charges, are applied to, for example, detection of water molecules, which are typical polar molecules. be. This makes it possible to detect water molecules even if the amount is very small.

<第1実施形態>
(概要)
第1実施形態の推定装置は、ナノセルロースを含む試料の状態を推定する。推定装置は、電磁波生成部と、入射部と、検出部と、推定部と、を備える。電磁波生成部は、10[GHz]乃至3[THz]の周波数を有する電磁波を生成する。入射部は、生成された電磁波を試料へ入射させる。検出部は、試料から出射された電磁波を検出する。推定部は、検出された電磁波の強度に基づいて、試料においてナノセルロースが凝集している程度を表す凝集度を推定する。
<First embodiment>
(overview)
The estimation device of the first embodiment estimates the state of a sample containing nanocellulose. The estimation device includes an electromagnetic wave generation section, an incidence section, a detection section, and an estimation section. The electromagnetic wave generator generates an electromagnetic wave having a frequency of 10 [GHz] to 3 [THz]. The incident section causes the generated electromagnetic wave to enter the sample. The detector detects electromagnetic waves emitted from the sample. The estimating unit estimates the degree of aggregation representing the degree of aggregation of nanocellulose in the sample based on the intensity of the detected electromagnetic wave.

ところで、ナノセルロースの凝集度と、10[GHz]乃至3[THz]の周波数を有する電磁波の、NC含有材料における伝搬特性と、は強い相関を有する。一方、上記推定装置によれば、試料から出射された電磁波は、当該電磁波のNC含有材料における伝搬特性を高い精度にて反映できる。従って、試料から出射された電磁波の強度に基づいて、試料におけるナノセルロースの凝集度を高い精度にて推定できる。
次に、第1実施形態の推定装置について、より詳細に説明する。
By the way, there is a strong correlation between the aggregation degree of nanocellulose and the propagation characteristics of electromagnetic waves having frequencies of 10 [GHz] to 3 [THz] in NC-containing materials. On the other hand, according to the estimation device, the electromagnetic wave emitted from the sample can reflect the propagation characteristics of the electromagnetic wave in the NC-containing material with high accuracy. Therefore, the aggregation degree of nanocellulose in the sample can be estimated with high accuracy based on the intensity of the electromagnetic wave emitted from the sample.
Next, the estimation device of the first embodiment will be described in more detail.

(構成)
図1に表されるように、推定装置1は、電磁波生成部11と、入射部12と、検出部13と、記憶部14と、推定部15と、を備える。図1は、推定装置1の構成を概念的に表すブロック図である。図1において、実線の矢印、及び、点線の矢印は、電磁波の伝搬、及び、情報の伝達をそれぞれ表す。
(composition)
As shown in FIG. 1 , the estimation device 1 includes an electromagnetic wave generation unit 11 , an incidence unit 12 , a detection unit 13 , a storage unit 14 and an estimation unit 15 . FIG. 1 is a block diagram conceptually showing the configuration of the estimation device 1. As shown in FIG. In FIG. 1 , solid-line arrows and dotted-line arrows represent propagation of electromagnetic waves and transmission of information, respectively.

推定装置1は、試料2の状態を推定する。試料2は、水分子を含む構造を形成する複数の分子鎖を含む。本例では、水分子を含む構造を形成する複数の分子鎖のそれぞれは、ナノセルロース(例えば、セルロースナノファイバ、又は、セルロースナノクリスタル等)に含まれる。なお、水分子を含む構造を形成する分子鎖を含む物質は、ナノセルロースに限定されない。 The estimation device 1 estimates the state of the sample 2 . Sample 2 contains multiple molecular chains forming a structure containing water molecules. In this example, each of the plurality of molecular chains forming a structure containing water molecules is contained in nanocellulose (eg, cellulose nanofibers, cellulose nanocrystals, etc.). Note that the substance containing molecular chains that form a structure containing water molecules is not limited to nanocellulose.

本例では、試料2は、ナノセルロースが、母材にて分散するように当該母材に含まれる材料(換言すると、NC含有材料)である。例えば、母材は、網目状の微細構造を有する材料である。例えば、母材は、エアロゲル(例えば、シリカエアロゲル等)、又は、樹脂(例えば、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、又は、エポキシ樹脂等)等である。 In this example, sample 2 is a material (in other words, an NC-containing material) in which nanocellulose is contained in the matrix so that it is dispersed in the matrix. For example, the base material is a material having a mesh-like microstructure. For example, the base material is airgel (such as silica airgel) or resin (such as polyamide resin, polyethylene resin, polypropylene resin, or epoxy resin).

例えば、試料2は、断熱材、又は、建材等の材料として用いられてよい。また、例えば、試料2は、フィルム、又は、コーティング材料として用いられてよい。また、例えば、試料2は、食品であってもよい。また、例えば、試料2は、顔料、又は、塗料であってもよい。 例えば、試料2は、製品の一部であってもよいし、製品の全体であってもよい。 For example, the sample 2 may be used as a material such as a heat insulating material or a building material. Also, for example, Sample 2 may be used as a film or coating material. Also, for example, the sample 2 may be food. Also, for example, the sample 2 may be a pigment or paint. For example, the sample 2 may be part of the product or the entire product.

一例として、母材がシリカエアロゲルである場合における試料2の製造方法について説明する。例えば、シリカエアロゲルは、非特許文献1に記載された方法を用いて製造される。本例では、試料2の製造方法は、ナノセルロースを溶液に混ぜ、シリコンアルコキシドを加水分解することによりシリカウェットゲルを生成し、シリカウェットゲルの液相を除去し、超臨界乾燥させる、ことを含む。
非特許文献1:C.J.Brinker、G.W.Scherer、「Sol-Gel Science」、Academic Press、1990年
As an example, a method for producing sample 2 in the case where the base material is silica airgel will be described. For example, silica airgel is produced using the method described in Non-Patent Document 1. In this example, the manufacturing method of sample 2 is to mix nanocellulose in a solution, hydrolyze silicon alkoxide to generate a silica wet gel, remove the liquid phase of the silica wet gel, and perform supercritical drying. include.
Non-Patent Document 1: C.I. J. Brinker, G. W. Scherer, “Sol-Gel Science,” Academic Press, 1990.

例えば、セルロースナノファイバは、幅が1[nm]乃至100[nm]であり、且つ、長さが1[μm]以上である。例えば、セルロースナノクリスタルは、幅が10[nm]乃至50[nm]であり、且つ、長さが100[nm]乃至500[nm]である。
例えば、試料2は、平板状である。例えば、試料2の厚さは、1[mm]乃至50[mm]である。
For example, cellulose nanofibers have a width of 1 [nm] to 100 [nm] and a length of 1 [μm] or more. For example, cellulose nanocrystals have a width of 10 [nm] to 50 [nm] and a length of 100 [nm] to 500 [nm].
For example, sample 2 is flat. For example, the thickness of the sample 2 is 1 [mm] to 50 [mm].

ナノセルロースの含有量は、特定の値に限定されない。例えば、ナノセルロースの含有量は、0.01~20質量%の範囲内であってよく、好ましくは0.01~15質量%の範囲内であってよく、より好ましくは0.1~10質量%の範囲内であってよく、更に好ましくは0.1~5質量%の範囲内であってよい。 The content of nanocellulose is not limited to a specific value. For example, the content of nanocellulose may be in the range of 0.01 to 20% by mass, preferably in the range of 0.01 to 15% by mass, more preferably 0.1 to 10% by mass. %, more preferably 0.1 to 5 mass %.

電磁波生成部11は、10[GHz]乃至3[THz]の周波数を有する電磁波(換言すると、サブテラヘルツ波、又は、テラヘルツ波)を生成する。なお、本明細書において、サブテラヘルツ波、又は、テラヘルツ波は、光と表されることがある。 The electromagnetic wave generator 11 generates an electromagnetic wave having a frequency of 10 [GHz] to 3 [THz] (in other words, a sub-terahertz wave or a terahertz wave). In this specification, sub-terahertz waves or terahertz waves are sometimes referred to as light.

本例では、電磁波生成部11は、GUNNダイオード、IMPATT(Impact Avalanche and Transit Time)ダイオード、又は、共鳴トンネルダイオード(RTD:Resonant Tunneling Diode)を含む。なお、電磁波生成部11は、CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)を用いた発振器と、発振器により生成された電磁波の周波数をn(nは、1以上の実数)倍する周波数逓倍器(例えば、位相同期回路等)と、を含んでいてもよい。 In this example, the electromagnetic wave generator 11 includes a GUNN diode, an IMPATT (Impact Avalanche and Transit Time) diode, or a resonant tunneling diode (RTD). The electromagnetic wave generation unit 11 includes an oscillator using a CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) and a frequency multiplier (for example, phase locked loop, etc.).

本例では、電磁波生成部11は、連続波を生成する。なお、電磁波生成部11は、パルス波を生成してもよい。この場合、電磁波生成部11は、製造工程に関連する外部信号と同期された電磁波を生成してもよい。例えば、製造工程は、加熱、添加、プレス、又は、塗布等の工程を含んでよい。 In this example, the electromagnetic wave generator 11 generates continuous waves. Note that the electromagnetic wave generator 11 may generate a pulse wave. In this case, the electromagnetic wave generator 11 may generate electromagnetic waves synchronized with external signals related to the manufacturing process. For example, the manufacturing process may include steps such as heating, adding, pressing, or coating.

入射部12は、電磁波生成部11により生成された電磁波を試料2へ入射させる。例えば、入射部12は、レンズ、及び、放物面鏡のうちの少なくとも1つを含む光学系を備える。本例では、入射部12は、電磁波生成部11により生成された電磁波を試料2内の焦点位置にて集束させる。 The incident part 12 causes the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generating part 11 to enter the sample 2 . For example, the entrance section 12 comprises an optical system including at least one of a lens and a parabolic mirror. In this example, the incident section 12 focuses the electromagnetic waves generated by the electromagnetic wave generating section 11 at the focal position within the sample 2 .

検出部13は、試料2から出射された電磁波を検出する。本例では、検出部13は、ショットキーバリア(Schottky Barrier)ダイオードを備えるとともに、ショットキーバリアダイオードを用いて電磁波を検出する。 The detector 13 detects electromagnetic waves emitted from the sample 2 . In this example, the detection unit 13 includes a Schottky barrier diode and detects electromagnetic waves using the Schottky barrier diode.

試料2から出射された電磁波は、入射部12によって試料2に入射させられ、且つ、試料2によって反射された電磁波(換言すると、反射波)、又は、入射部12によって試料2に入射させられ、且つ、試料2を透過した電磁波(換言すると、透過波)である。 The electromagnetic waves emitted from the sample 2 are made incident on the sample 2 by the incident portion 12 and are reflected by the sample 2 (in other words, reflected waves), or made incident on the sample 2 by the incident portion 12, Moreover, it is an electromagnetic wave (in other words, a transmitted wave) that has passed through the sample 2 .

本例では、検出部13は、試料2から出射された電磁波の強度と、電磁波が入射部12によって試料2に入射させられてから、試料2から出射されるまでに要する時間を表す伝搬パラメータと、を検出する。例えば、伝搬パラメータは、試料2に入射された電磁波の位相と、試料2から出射された電磁波の位相と、の差である位相差、又は、電磁波が試料2を伝搬するために要する時間である伝搬時間等である。 In this example, the detection unit 13 detects the intensity of the electromagnetic wave emitted from the sample 2 and a propagation parameter representing the time required for the electromagnetic wave to be emitted from the sample 2 after being made incident on the sample 2 by the incident unit 12. , is detected. For example, the propagation parameter is a phase difference, which is the difference between the phase of the electromagnetic wave incident on the sample 2 and the phase of the electromagnetic wave emitted from the sample 2, or the time required for the electromagnetic wave to propagate through the sample 2. propagation time and the like.

記憶部14は、屈折率凝集度情報を記憶する。屈折率凝集度情報は、屈折率と、凝集度と、が互いに対応付けられた情報である。本例では、図2に表されるように、屈折率凝集度情報は、屈折率が高くなるほど凝集度が低くなる情報である。 The storage unit 14 stores refractive index cohesion degree information. The refractive index cohesion degree information is information in which the refractive index and the cohesion degree are associated with each other. In this example, as shown in FIG. 2, the refractive index cohesion information is information that the higher the refractive index, the lower the cohesion.

凝集度は、試料2においてナノセルロースが凝集している程度を表す。例えば、凝集度は、互いに隣接するナノセルロース間の距離を、試料2に含まれるナノセルロースに対して平均した値、又は、互いに隣接するナノセルロース間の距離が所定の近接距離以下であるナノセルロースの数の、試料2に含まれるナノセルロースの総数に対する割合である。
換言すると、ナノセルロースの凝集度が低くなることは、ナノセルロースが母材において均一に分散している状態に近づくことに対応する。
Aggregation degree represents the extent to which nanocellulose is aggregated in Sample 2. For example, the aggregation degree is the average value of the distance between the nanocelluloses adjacent to each other with respect to the nanocellulose contained in the sample 2, or the distance between the nanocelluloses adjacent to each other is a predetermined proximity distance or less. is the ratio of the number of to the total number of nanocellulose contained in sample 2.
In other words, a decrease in the degree of aggregation of nanocellulose corresponds to approaching a state in which nanocellulose is uniformly dispersed in the matrix.

サブテラヘルツ波、又は、テラヘルツ波の周波数は、水分子における電荷の集団運動が有する周波数に対応する。ドルーデモデルにおいて、電流密度Jは、電荷qと、電荷qの数nと、質量mと、電荷qが衝突する時間間隔の平均値τと、電場Eと、を用いて、数式1により表される。

Figure 0007257041000001
The frequency of sub-terahertz waves or terahertz waves corresponds to the frequency of collective motion of charges in water molecules. In the Drude model, the current density J is represented by Equation 1 using the charge q, the number n of charges q, the mass m, the average value τ of the time intervals between the collisions of the charges q, and the electric field E. be.
Figure 0007257041000001

数式1において、電流密度Jは、電荷qの数nが多くなるほど、大きくなる。また、屈折率、及び、消衰係数は、電流密度Jが大きくなるほど大きくなる。
図3は、サブテラヘルツ波、及び、テラヘルツ波の周波数帯における、屈折率、及び、消衰係数の周波数に対する変化の一例を表す。図3において、曲線LA1は、水分子の数が多い場合における、屈折率、及び、消衰係数の変化を表し、曲線LA2は、水分子の数が少ない場合における、屈折率、及び、消衰係数の変化を表す。
In Equation 1, the current density J increases as the number n of charges q increases. Also, the refractive index and the extinction coefficient increase as the current density J increases.
FIG. 3 shows an example of changes in refractive index and extinction coefficient with respect to frequency in the sub-terahertz wave and terahertz wave frequency bands. In FIG. 3, curve LA1 represents changes in refractive index and extinction coefficient when the number of water molecules is large, and curve LA2 represents refractive index and extinction when the number of water molecules is small. Represents the change in coefficient.

図3に表されるように、試料2に含まれる水分子の数が多くなるほど、屈折率、及び、消衰係数は、大きくなる。なお、水分子が結合水である場合、水分子における電荷の集団運動における振幅が制限されやすいため、水分子が自由水である場合よりも、屈折率、及び、消衰係数の分子数あたりの増加は小さいと考えられる。 As shown in FIG. 3, as the number of water molecules contained in sample 2 increases, the refractive index and extinction coefficient increase. When the water molecules are bound water, the amplitude of the collective motion of the charges in the water molecules is likely to be restricted. The increase is considered small.

図4(A)は、ナノセルロースの凝集度が高い場合における、試料2の構造を模式的に表す。図4(B)は、ナノセルロースの凝集度が低い場合における、試料2の構造を模式的に表す。 FIG. 4(A) schematically represents the structure of sample 2 when the degree of aggregation of nanocellulose is high. FIG. 4(B) schematically shows the structure of sample 2 when the degree of aggregation of nanocellulose is low.

図4に表されるように、ナノセルロースNCは、エアロゲルMSに絡みつくように分散する。図4(B)に表されるように、ナノセルロースNCの凝集度が低い場合、複数のナノセルロースNCは、水分子MHを含む構造(例えば、水分子MHを介して複数のナノセルロースNCが結合された構造)を形成する。本例では、複数のナノセルロースNCにより形成された構造は、ネットワーク構造と表されてもよい。本例では、ナノセルロースNCは、水分子MHを含む構造を形成する分子鎖に対応する。また、複数のナノセルロースNCを結合する水分子MHは、結合水と表されてもよい。 As shown in FIG. 4, the nanocellulose NCs are dispersed so as to cling to the airgel MS. As shown in FIG. 4B, when the degree of aggregation of nanocellulose NCs is low, a plurality of nanocellulose NCs have a structure containing water molecules MH (for example, a plurality of nanocellulose NCs are formed via water molecules MH. bonded structures). In this example, a structure formed by multiple nanocellulose NCs may be referred to as a network structure. In the present example, the nanocellulose NCs correspond to molecular chains forming structures containing water molecules MH. Also, the water molecules MH that bind multiple nanocellulose NCs may be referred to as bound water.

図4に表されるように、ナノセルロースNCの凝集度が低くなるほど、試料2に含まれる水分子MHが多くなる。従って、屈折率、及び、消衰係数が大きくなるほど、ナノセルロースNCの凝集度が低くなると考えられる。 As shown in FIG. 4, the lower the aggregation degree of the nanocellulose NCs, the more water molecules MH contained in the sample 2. Therefore, it is considered that the higher the refractive index and the extinction coefficient, the lower the degree of aggregation of nanocellulose NCs.

推定部15は、検出部13により検出された、電磁波の強度、及び、伝搬パラメータに基づいて、試料2におけるナノセルロースの凝集度を推定する。 The estimation unit 15 estimates the aggregation degree of nanocellulose in the sample 2 based on the electromagnetic wave intensity and propagation parameters detected by the detection unit 13 .

本例では、推定部15は、検出部13により検出された、電磁波の強度、及び、伝搬パラメータに基づいて、試料2の屈折率を推定する。本例では、記憶部14は、電磁波の強度と、伝搬パラメータと、屈折率と、が互いに対応付けられた情報である屈折率情報を記憶する。従って、推定部15は、検出部13により検出された、電磁波の強度、及び、伝搬パラメータと、記憶部14に記憶されている屈折率情報と、に基づいて、屈折率を推定する。 In this example, the estimator 15 estimates the refractive index of the sample 2 based on the intensity of the electromagnetic waves and the propagation parameters detected by the detector 13 . In this example, the storage unit 14 stores refractive index information, which is information in which the intensity of the electromagnetic wave, the propagation parameter, and the refractive index are associated with each other. Therefore, the estimator 15 estimates the refractive index based on the intensity of the electromagnetic wave detected by the detector 13 , the propagation parameter, and the refractive index information stored in the storage 14 .

次いで、推定部15は、推定された屈折率と、記憶部14により記憶されている屈折率凝集度情報と、に基づいて、凝集度を推定する。
なお、推定装置1は、電磁波の強度に代えて、反射率を用いてもよい。反射率は、試料2により反射された電磁波の強度の、試料2に入射された電磁波の強度に対する比である。
Next, the estimation unit 15 estimates the degree of cohesion based on the estimated refractive index and the information on the degree of cohesion of refractive index stored in the storage unit 14 .
Note that the estimation device 1 may use reflectance instead of the intensity of the electromagnetic waves. The reflectance is the ratio of the intensity of the electromagnetic wave reflected by the sample 2 to the intensity of the electromagnetic wave incident on the sample 2 .

(動作)
次に、推定装置1の動作について説明する。
電磁波生成部11は、電磁波を生成する。次いで、入射部12は、電磁波生成部11により生成された電磁波を試料2に入射させる。入射部12によって試料2に入射させられた電磁波のうちの一部は、試料2を透過し、一方、当該電磁波のうちの他の部分は、試料2によって反射される。
(motion)
Next, operation of the estimation device 1 will be described.
The electromagnetic wave generator 11 generates electromagnetic waves. Next, the incident part 12 causes the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generating part 11 to enter the sample 2 . A part of the electromagnetic waves made incident on the sample 2 by the incident part 12 is transmitted through the sample 2 , while the other part of the electromagnetic waves is reflected by the sample 2 .

次いで、検出部13は、試料2から出射された電磁波の強度、及び、伝搬パラメータを検出する。そして、推定部15は、検出部13により検出された、電磁波の強度、及び、伝搬パラメータに基づいて、試料2の屈折率を推定し、推定された屈折率と、記憶部14により記憶されている屈折率凝集度情報と、に基づいて、凝集度を推定する。
このようにして、推定装置1は、試料におけるナノセルロースの凝集度を推定できる。
Next, the detector 13 detects the intensity of the electromagnetic waves emitted from the sample 2 and the propagation parameters. Then, the estimation unit 15 estimates the refractive index of the sample 2 based on the intensity of the electromagnetic wave and the propagation parameter detected by the detection unit 13, and stores the estimated refractive index and the Cohesion is estimated based on the available refractive index cohesion information.
Thus, the estimating device 1 can estimate the aggregation degree of nanocellulose in the sample.

以上、説明したように、第1実施形態の推定装置1において、電磁波生成部11は、10[GHz]乃至3[THz]の周波数を有する電磁波を生成する。入射部12は、電磁波生成部11により生成された電磁波を試料2へ入射させる。検出部13は、試料2から出射された電磁波を検出する。推定部15は、検出部13により検出された電磁波の強度に基づいて、試料2においてナノセルロースが凝集している程度を表す凝集度を推定する。 As described above, in the estimation device 1 of the first embodiment, the electromagnetic wave generator 11 generates electromagnetic waves having frequencies of 10 [GHz] to 3 [THz]. The incident part 12 causes the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generating part 11 to enter the sample 2 . The detector 13 detects electromagnetic waves emitted from the sample 2 . The estimating unit 15 estimates the degree of aggregation representing the extent to which nanocellulose aggregates in the sample 2 based on the intensity of the electromagnetic waves detected by the detecting unit 13 .

ところで、ナノセルロースの凝集度と、10[GHz]乃至3[THz]の周波数を有する電磁波の、NC含有材料における伝搬特性と、は強い相関を有する。一方、推定装置1によれば、試料2から出射された電磁波は、当該電磁波のNC含有材料における伝搬特性を高い精度にて反映できる。従って、試料2から出射された電磁波の強度に基づいて、試料2におけるナノセルロースの凝集度を高い精度にて推定できる。 By the way, there is a strong correlation between the aggregation degree of nanocellulose and the propagation characteristics of electromagnetic waves having frequencies of 10 [GHz] to 3 [THz] in NC-containing materials. On the other hand, according to the estimation device 1, the electromagnetic wave emitted from the sample 2 can reflect the propagation characteristics of the electromagnetic wave in the NC-containing material with high accuracy. Therefore, based on the intensity of the electromagnetic waves emitted from the sample 2, the aggregation degree of nanocellulose in the sample 2 can be estimated with high accuracy.

ところで、可視光線、又は、近赤外線を用いて、ナノセルロースの凝集度を推定することが考えられる。しかしながら、可視光線、又は、近赤外線は、ナノセルロースによって散乱されやすい。これに対し、10[GHz]乃至3[THz]の周波数を有する電磁波は、波長がナノセルロースに対して十分に長いので、ナノセルロースによって散乱されにくい。このため、推定装置1によれば、ナノセルロースの凝集度を高い精度にて推定できる。 By the way, it is conceivable to estimate the aggregation degree of nanocellulose using visible light or near-infrared light. However, visible light or near-infrared light is easily scattered by nanocellulose. On the other hand, electromagnetic waves having a frequency of 10 [GHz] to 3 [THz] have sufficiently long wavelengths relative to nanocellulose, and are less likely to be scattered by nanocellulose. Therefore, the estimation device 1 can estimate the degree of aggregation of nanocellulose with high accuracy.

また、サブテラヘルツ波、又は、テラヘルツ波の光子エネルギーは、室温程度である。従って、試料2が損傷することを回避できる。例えば、試料2が製造中のフィルム又はコーティング材料である場合であっても、フィルム又はコーティング材料が損傷することを回避できる。また、サブテラヘルツ波、又は、テラヘルツ波は、人体に対して安全である。 Photon energy of sub-terahertz waves or terahertz waves is about room temperature. Therefore, damage to the sample 2 can be avoided. For example, even if the sample 2 is a film or coating material during manufacture, damage to the film or coating material can be avoided. Also, sub-terahertz waves or terahertz waves are safe for the human body.

更に、第1実施形態の推定装置1は、屈折率と、凝集度と、が互いに対応付けられた屈折率凝集度情報を記憶する記憶部14を備える。推定部15は、検出部13により検出された電磁波の強度に基づいて試料2の屈折率を推定し、推定された屈折率と、記憶部14により記憶されている屈折率凝集度情報と、に基づいて凝集度を推定する。 Furthermore, the estimation device 1 of the first embodiment includes a storage unit 14 that stores refractive index cohesion degree information in which the refractive index and the cohesion degree are associated with each other. The estimating unit 15 estimates the refractive index of the sample 2 based on the intensity of the electromagnetic wave detected by the detecting unit 13, and stores the estimated refractive index and the refractive index aggregation degree information stored in the storage unit 14. Estimate the degree of cohesion based on

ナノセルロースの凝集度と、10[GHz]乃至3[THz]の周波数を有する電磁波の、NC含有材料における屈折率と、は強い相関を有する。一方、推定装置1によれば、試料2から出射された電磁波は、当該電磁波のNC含有材料における屈折率を高い精度にて反映できる。従って、推定された試料2の屈折率に基づいて、試料2におけるナノセルロースの凝集度を高い精度にて推定できる。 There is a strong correlation between the aggregation degree of nanocellulose and the refractive index of electromagnetic waves having frequencies of 10 [GHz] to 3 [THz] in NC-containing materials. On the other hand, according to the estimation device 1, the electromagnetic wave emitted from the sample 2 can reflect the refractive index of the electromagnetic wave in the NC-containing material with high accuracy. Therefore, based on the estimated refractive index of sample 2, the aggregation degree of nanocellulose in sample 2 can be estimated with high accuracy.

なお、推定装置1は、屈折率に代えて、又は、屈折率に加えて、光を吸収する程度を表す吸光パラメータに基づいて、凝集度を推定してもよい。例えば、吸光パラメータは、吸光度、又は、消衰係数である。この場合、記憶部14は、吸光凝集度情報を記憶する。吸光凝集度情報は、吸光パラメータと、凝集度と、が互いに対応付けられた情報である。例えば、図5に表されるように、吸光凝集度情報は、吸光パラメータが高くなるほど凝集度が低くなる情報である。 Note that the estimating device 1 may estimate the aggregation degree based on an absorption parameter representing the degree of light absorption instead of or in addition to the refractive index. For example, the extinction parameter is absorbance or extinction coefficient. In this case, the storage unit 14 stores the light absorption cohesion information. The light absorption cohesion information is information in which the light absorption parameter and the cohesion are associated with each other. For example, as shown in FIG. 5, the absorption cohesion information is information that the higher the absorption parameter, the lower the cohesion.

更に、この場合、記憶部14は、電磁波の強度と、伝搬パラメータと、吸光パラメータと、が互いに対応付けられた情報である吸光情報を記憶する。従って、推定部15は、検出部13により検出された、電磁波の強度、及び、伝搬パラメータと、記憶部14に記憶されている吸光情報と、に基づいて、吸光パラメータを推定し、推定された吸光パラメータと、記憶部14により記憶されている吸光凝集度情報と、に基づいて、ナノセルロースの凝集度を推定する。 Furthermore, in this case, the storage unit 14 stores absorption information, which is information in which the intensity of the electromagnetic wave, the propagation parameter, and the absorption parameter are associated with each other. Therefore, the estimation unit 15 estimates the absorption parameter based on the intensity of the electromagnetic wave detected by the detection unit 13, the propagation parameter, and the absorption information stored in the storage unit 14, and the estimated The aggregation degree of nanocellulose is estimated based on the absorption parameter and the absorption aggregation degree information stored in the storage unit 14 .

ナノセルロースの凝集度と、10[GHz]乃至3[THz]の周波数を有する電磁波の、NC含有材料における吸光パラメータと、は強い相関を有する。一方、推定装置1によれば、試料2から出射された電磁波は、当該電磁波のNC含有材料における吸光パラメータを高い精度にて反映できる。従って、推定された試料2の吸光パラメータに基づいて、試料2におけるナノセルロースの凝集度を高い精度にて推定できる。 There is a strong correlation between the aggregation degree of nanocellulose and the absorption parameter of electromagnetic waves having frequencies of 10 [GHz] to 3 [THz] in NC-containing materials. On the other hand, according to the estimation device 1, the electromagnetic wave emitted from the sample 2 can reflect the absorption parameter of the electromagnetic wave in the NC-containing material with high accuracy. Therefore, based on the estimated absorbance parameter of sample 2, the aggregation degree of nanocellulose in sample 2 can be estimated with high accuracy.

また、第1実施形態の推定装置1において、推定部15は、電磁波の強度、及び、伝搬パラメータに基づいて凝集度を推定する。第1実施形態の変形例の推定装置1において、推定部15は、伝搬パラメータに基づくことなく、電磁波の強度に基づいて凝集度を推定してもよい。この場合、検出部13は、伝搬パラメータを検出しなくてよい。 In addition, in the estimation device 1 of the first embodiment, the estimation unit 15 estimates the degree of cohesion based on the intensity of electromagnetic waves and propagation parameters. In the estimation device 1 of the modified example of the first embodiment, the estimation unit 15 may estimate the degree of cohesion based on the intensity of the electromagnetic waves, not based on the propagation parameters. In this case, the detection unit 13 does not need to detect propagation parameters.

また、第1実施形態の変形例の推定装置1は、非特許文献2に記載されたテラヘルツ時間領域分光法を用いて分光分析を行うことにより、屈折率及び吸光パラメータを推定してもよい。なお、推定装置1は、テラヘルツ時間領域分光法に代えて、又は、テラヘルツ時間領域分光法に加えて、エリプソメトリ法を用いることにより分光分析を行ってもよい。
非特許文献2:深澤 亮一、「テラヘルツ時間領域分光法と分析化学」、ぶんせき、日本分析化学会、2005年6月、第366巻、p.290-296
Further, the estimation device 1 of the modified example of the first embodiment may estimate the refractive index and the extinction parameter by performing spectroscopic analysis using the terahertz time domain spectroscopy described in Non-Patent Document 2. Note that the estimating device 1 may perform spectroscopic analysis by using an ellipsometry method instead of or in addition to the terahertz time domain spectroscopy.
Non-Patent Document 2: Ryoichi Fukasawa, "Terahertz Time Domain Spectroscopy and Analytical Chemistry", Bunseki, Japan Society for Analytical Chemistry, June 2005, Vol. 366, p. 290-296

また、試料2が、製品の少なくとも一部である場合、第1実施形態の変形例の推定装置1は、試料2を製造する製造工程において用いられてよい。この場合、推定装置1は、推定された凝集度に基づいて、製品が不良品であるか否かを判定してもよい。また、推定装置1により推定された凝集度に基づいて、試料2を製造する製造工程における製造条件が制御されてもよい。 Moreover, when the sample 2 is at least part of a product, the estimation device 1 of the modified example of the first embodiment may be used in the manufacturing process of manufacturing the sample 2 . In this case, the estimation device 1 may determine whether the product is defective based on the estimated cohesion. Moreover, manufacturing conditions in the manufacturing process for manufacturing the sample 2 may be controlled based on the degree of aggregation estimated by the estimation device 1 .

(第1実験例)
次に、試料2におけるナノセルロースの凝集度と、10[GHz]乃至1[THz]の周波数を有する電磁波の、NC含有材料における伝搬特性と、の関係を表す第1実験例について、図6、及び、図7を参照しながら説明する。
(First Experimental Example)
Next, a first experimental example showing the relationship between the aggregation degree of nanocellulose in sample 2 and the propagation characteristics of electromagnetic waves having a frequency of 10 [GHz] to 1 [THz] in the NC-containing material is shown in FIGS. And, it will be described with reference to FIG.

第1実験例において用いられた試料2は、セルロースナノファイバ(換言すると、CNF)が、シリカエアロゲルからなる母材にて分散するように当該母材に含まれる材料である。 Sample 2 used in the first experimental example is a material in which cellulose nanofibers (in other words, CNF) are contained in a base material made of silica airgel so as to be dispersed in the base material.

本例では、CNFは、第一工業製薬株式会社製の市販品の一つであるTEMPO酸化CNF水分散品である。TEMPOは、2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxylの略称である。 In this example, the CNF is a TEMPO oxidized CNF aqueous dispersion, which is one of the commercially available products manufactured by Dai-ichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd. TEMPO is an abbreviation for 2,2,6,6-tetramethylpiperidine 1-oxyl.

第1実験例においては、試料2として、母材が異なる、第1試料、及び、第2試料が用いられる。母材は、表1に表されるように、TEOS(オルトケイ酸テトラエチル、Tetraethyl orthosilicate、又は、Si(OC)と、EtOH(エタノール、又は、CO)と、水(HO)と、塩化水素(HCl)と、アンモニア(NH)と、からなる。表1において、各成分の量は、モル濃度を表す。

Figure 0007257041000002
In the first experimental example, as the sample 2, a first sample and a second sample having different base materials are used. The base materials, as shown in Table 1, are TEOS (tetraethyl orthosilicate, or Si( OC2H5 ) 4 ), EtOH (ethanol or C2H6O ), and water . (H 2 O), hydrogen chloride (HCl), and ammonia (NH 3 ). In Table 1, the amount of each component represents molar concentration.
Figure 0007257041000002

更に、第1試料、及び、第2試料のそれぞれは、1[wt%]のCNFを含む。「wt%」は、重量パーセント濃度を表す。
第1試料は、第2試料よりも脆い。ところで、試料2におけるナノセルロースの凝集度が高くなるほど試料2が脆くなることが知られている。従って、第1試料の凝集度は、第2試料の凝集度よりも高い。換言すると、第2試料におけるCNFは、第1試料よりも均一に分散している。
Furthermore, each of the first sample and the second sample contains 1 [wt%] of CNF. "wt%" represents weight percent concentration.
The first sample is more brittle than the second sample. By the way, it is known that the higher the degree of aggregation of nanocellulose in the sample 2, the more brittle the sample 2 becomes. Therefore, the degree of aggregation of the first sample is higher than the degree of aggregation of the second sample. In other words, the CNFs in the second sample are more uniformly distributed than in the first sample.

上記の第1試料、及び、第2試料のそれぞれに対して、テラヘルツ時間領域分光法を用いるテラヘルツ分光装置(THz-TDS2000ms、株式会社日邦プレシジョン製)を用いて、テラヘルツ分光分析が行われた。本例では、テラヘルツ分光分析は、透過光を用いる方式(換言すると、透過配置方式)に従って行われる。 Terahertz spectroscopic analysis was performed on each of the first sample and the second sample using a terahertz spectrometer (THz-TDS 2000 ms, manufactured by Nihon Precision Co., Ltd.) using terahertz time domain spectroscopy. . In this example, the terahertz spectroscopic analysis is performed according to a method using transmitted light (in other words, a transmission arrangement method).

図6は、第1試料、及び、第2試料に対するテラヘルツ分光分析の結果であるとともに、周波数に対する屈折率の変化を表すグラフである。図6における、曲線LN1、及び、曲線LN2は、第1試料の変化、及び、第2試料の変化をそれぞれ表す。 FIG. 6 is a graph showing the results of terahertz spectroscopic analysis for the first sample and the second sample, and the change in refractive index with respect to frequency. Curves LN1 and LN2 in FIG. 6 represent changes in the first sample and changes in the second sample, respectively.

図7は、第1試料、及び、第2試料に対するテラヘルツ分光分析の結果であるとともに、周波数に対する消衰係数の変化を表すグラフである。図7における、曲線LK1、及び、曲線LK2は、第1試料の変化、及び、第2試料の変化をそれぞれ表す。 FIG. 7 is a graph showing the results of terahertz spectroscopic analysis for the first sample and the second sample, and the change in extinction coefficient with respect to frequency. Curves LK1 and LK2 in FIG. 7 represent changes in the first sample and changes in the second sample, respectively.

図6に表されるように、10[GHz]乃至1[THz]の周波数に対して、第2試料の屈折率は、第1試料の屈折率よりも高い。同様に、図7に表されるように、10[GHz]乃至1[THz]の周波数に対して、第2試料の消衰係数は、第1試料の消衰係数よりも高い。 As shown in FIG. 6, the refractive index of the second sample is higher than that of the first sample for frequencies from 10 [GHz] to 1 [THz]. Similarly, as shown in FIG. 7, the extinction coefficient of the second sample is higher than that of the first sample for frequencies from 10 [GHz] to 1 [THz].

このように、ナノセルロースの凝集度と、10[GHz]乃至1[THz]の周波数を有する電磁波の、NC含有材料における伝搬特性と、は強い相関を有する。
従って、第1実施形態の推定装置1によれば、試料2から出射された電磁波の強度に基づいて、試料2におけるナノセルロースの凝集度を高い精度にて推定できる。
例えば、第1実施形態の推定装置1は、試料2から出射された電磁波のパルス時間強度を位相差情報と併せてフーリエ変換することにより得られる屈折率及び消衰係数に基づいて、試料2におけるナノセルロースの凝集度を推定してよい。
Thus, there is a strong correlation between the aggregation degree of nanocellulose and the propagation characteristics of electromagnetic waves having frequencies of 10 [GHz] to 1 [THz] in NC-containing materials.
Therefore, according to the estimation device 1 of the first embodiment, the aggregation degree of nanocellulose in the sample 2 can be estimated with high accuracy based on the intensity of the electromagnetic waves emitted from the sample 2 .
For example, the estimation device 1 of the first embodiment performs a Fourier transform on the pulse time intensity of the electromagnetic wave emitted from the sample 2 together with the phase difference information. The degree of agglomeration of nanocellulose may be estimated.

<第2実施形態>
次に、第2実施形態の推定装置について説明する。第2実施形態の推定装置は、第1実施形態の推定装置に対して、電磁波生成部及び検出部のそれぞれと、試料と、の間の光学系が相違している。以下、相違点を中心として説明する。なお、第2実施形態の説明において、第1実施形態にて使用した符号と同じ符号を付したものは、同一又は略同様のものである。
<Second embodiment>
Next, the estimation device of the second embodiment will be described. The estimating apparatus of the second embodiment differs from the estimating apparatus of the first embodiment in the optical system between each of the electromagnetic wave generation unit and the detection unit and the sample. The following description focuses on the points of difference. In addition, in the description of the second embodiment, the same reference numerals as those used in the first embodiment designate the same or substantially similar components.

図8に表されるように、第2実施形態の推定装置1Aは、第1実施形態の入射部12に代えて、光学系16を備える。
光学系16は、絞り部161と、第1レンズ部162と、第2レンズ部163と、第3レンズ部164と、第4レンズ部165と、を備える。
As shown in FIG. 8, the estimation device 1A of the second embodiment includes an optical system 16 instead of the incident section 12 of the first embodiment.
The optical system 16 includes a diaphragm portion 161 , a first lens portion 162 , a second lens portion 163 , a third lens portion 164 and a fourth lens portion 165 .

本例では、電磁波生成部11は、円偏波を出射する。
絞り部161は、電磁波生成部11と第1レンズ部162との間にて、電磁波の一部のみを通過させる。絞り部161は、試料2内の焦点位置FPと、電磁波生成部11から電磁波が出射される位置と、を結ぶ第1直線L1に沿って延在する、中空の円錐台筒状である。
In this example, the electromagnetic wave generator 11 emits circularly polarized waves.
Between the electromagnetic wave generating unit 11 and the first lens unit 162, the aperture unit 161 allows only part of the electromagnetic wave to pass through. The diaphragm part 161 has a hollow truncated cone shape extending along the first straight line L1 connecting the focal position FP in the sample 2 and the position where the electromagnetic wave is emitted from the electromagnetic wave generating part 11 .

本例では、試料2は、z軸に直交する平面(換言すると、xy平面)に沿って延在する平板状である。本例では、第1直線L1は、x軸に直交する平面(換言すると、yz平面)にて延在する。絞り部161は、電磁波生成部11により生成された電磁波のうちの、一部を通過させるとともに、当該電磁波のうちの、他の部分を反射することにより遮断する。 In this example, the sample 2 has a flat plate shape extending along a plane perpendicular to the z-axis (in other words, the xy plane). In this example, the first straight line L1 extends on a plane orthogonal to the x-axis (in other words, the yz plane). The narrowing portion 161 allows part of the electromagnetic waves generated by the electromagnetic wave generating part 11 to pass through, and blocks other parts of the electromagnetic waves by reflecting them.

第1レンズ部162は、電磁波生成部11により生成され、且つ、絞り部161を通過した電磁波を第1直線L1に平行な平行光に変換する。換言すると、第1レンズ部162は、電磁波生成部11から電磁波が出射される位置が、第1レンズ部162の焦点に位置する位置を有する。 The first lens portion 162 converts the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generating portion 11 and passing through the diaphragm portion 161 into parallel light parallel to the first straight line L1. In other words, the first lens portion 162 has a position where the position where the electromagnetic wave is emitted from the electromagnetic wave generating portion 11 is located at the focal point of the first lens portion 162 .

本例では、第1レンズ部162は、ポリテトラフルオロエチレンからなる平凸レンズである。なお、第1レンズ部162は、平凸レンズに代えて、両凸レンズ、又は、凹レンズであってもよい。また、第1レンズ部162は、高抵抗シリコンからなっていてもよい。例えば、高抵抗シリコンは、フロートゾーン法(浮遊鋳造法)を用いて製造される。 In this example, the first lens portion 162 is a plano-convex lens made of polytetrafluoroethylene. The first lens portion 162 may be a biconvex lens or a concave lens instead of the plano-convex lens. Also, the first lens portion 162 may be made of high resistance silicon. For example, high resistance silicon is manufactured using the float zone method (floating casting method).

第2レンズ部163、第3レンズ部164、及び、第4レンズ部165のそれぞれも、第1レンズ部162と同様に、ポリテトラフルオロエチレンからなる平凸レンズである。なお、第2レンズ部163、第3レンズ部164、及び、第4レンズ部165のそれぞれは、平凸レンズに代えて、両凸レンズ、又は、凹レンズであってもよい。また、第2レンズ部163、第3レンズ部164、及び、第4レンズ部165のそれぞれは、高抵抗シリコンからなっていてもよい。 Each of the second lens portion 163 , the third lens portion 164 , and the fourth lens portion 165 is also a plano-convex lens made of polytetrafluoroethylene, like the first lens portion 162 . Note that each of the second lens portion 163, the third lens portion 164, and the fourth lens portion 165 may be a biconvex lens or a concave lens instead of the plano-convex lens. Further, each of the second lens portion 163, the third lens portion 164, and the fourth lens portion 165 may be made of high resistance silicon.

第2レンズ部163は、第1レンズ部162を通過した電磁波を集束する。本例では、第2レンズ部163は、試料2内の焦点位置FPが、第2レンズ部163の焦点に位置する位置を有する。 The second lens portion 163 focuses the electromagnetic waves passing through the first lens portion 162 . In this example, the second lens unit 163 has a position where the focal position FP within the sample 2 is positioned at the focal point of the second lens unit 163 .

このような構成により、第1レンズ部162、及び、第2レンズ部163は、試料2内の焦点位置FPを通る第1直線L1に沿って、電磁波生成部11により生成された電磁波を試料2へ入射させる。本例では、第1レンズ部162、及び、第2レンズ部163は、入射部に対応する。 With such a configuration, the first lens unit 162 and the second lens unit 163 direct the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 along the first straight line L1 passing through the focal position FP in the sample 2 to the sample 2 . incident on the In this example, the first lens portion 162 and the second lens portion 163 correspond to the incident portion.

なお、光学系16は、第2レンズ部163に代えて、第1レンズ部162を通過した電磁波を集束させる放物面鏡を備えていてもよい。
また、光学系16は、第2レンズ部163と試料2との間にて、電磁波の一部のみを通過させる絞り部を備えていてもよい。
The optical system 16 may include a parabolic mirror that converges the electromagnetic waves passing through the first lens portion 162 instead of the second lens portion 163 .
Further, the optical system 16 may include a diaphragm portion between the second lens portion 163 and the sample 2 that allows only part of the electromagnetic wave to pass through.

第3レンズ部164は、試料2によって反射された電磁波を第2直線L2に平行な平行光に変換する。第2直線L2は、試料2内の焦点位置FPと、検出部13へ電磁波が入射する位置と、を結ぶ。本例では、第2直線L2は、yz平面にて延在する。本例では、第1直線L1、及び、第2直線L2は、yz平面において、焦点位置FPを通り且つz軸に沿って延在する基準直線に対して線対称である。 The third lens portion 164 converts the electromagnetic wave reflected by the sample 2 into parallel light parallel to the second straight line L2. A second straight line L2 connects the focal position FP in the sample 2 and the position at which the electromagnetic wave is incident on the detector 13 . In this example, the second straight line L2 extends on the yz plane. In this example, the first straight line L1 and the second straight line L2 are symmetrical on the yz plane with respect to the reference straight line passing through the focal position FP and extending along the z-axis.

本例では、第3レンズ部164は、試料2内の焦点位置FPが、第3レンズ部164の焦点に位置する位置を有する。なお、光学系16は、第3レンズ部164と試料2との間にて、電磁波の一部のみを通過させる絞り部を備えていてもよい。 In this example, the third lens unit 164 has a position where the focal position FP within the sample 2 is located at the focal point of the third lens unit 164 . In addition, the optical system 16 may be provided with a diaphragm part that allows only part of the electromagnetic waves to pass through between the third lens part 164 and the sample 2 .

第4レンズ部165は、第3レンズ部164を通過した電磁波を集束する。本例では、第4レンズ部165は、検出部13へ電磁波が入射する位置が、第4レンズ部165の焦点に位置する位置を有する。なお、光学系16は、第4レンズ部165と検出部13との間にて、電磁波の一部のみを通過させる絞り部を備えていてもよい。 The fourth lens portion 165 focuses the electromagnetic waves passing through the third lens portion 164 . In this example, the fourth lens portion 165 has a position where the electromagnetic wave is incident on the detection portion 13 at the focal point of the fourth lens portion 165 . In addition, the optical system 16 may be provided with a diaphragm portion that allows only part of the electromagnetic wave to pass through between the fourth lens portion 165 and the detection portion 13 .

このような構成により、検出部13は、焦点位置FPを通り且つ第1直線L1と異なる第2直線L2に沿って、試料2から出射された電磁波を検出する。
本例では、検出部13は、試料2によって反射され、且つ、第3レンズ部164及び第4レンズ部165を通過した電磁波の強度を検出する。
With such a configuration, the detection unit 13 detects electromagnetic waves emitted from the sample 2 along the second straight line L2 that passes through the focal position FP and is different from the first straight line L1.
In this example, the detection unit 13 detects the intensity of the electromagnetic waves reflected by the sample 2 and passing through the third lens unit 164 and the fourth lens unit 165 .

更に、検出部13は、試料2によって反射され、且つ、第3レンズ部164及び第4レンズ部165を通過した電磁波の中の、基準平面にて電界が振動する直線偏波からなる成分(換言すると、第1直線偏波成分)を検出する。本例では、基準平面は、yz平面である。第1直線偏波成分は、P波成分と表されてもよい。また、電界が振動する方向と、電磁波が伝搬する方向と、を含む平面は、偏波面と表されてもよい。 Furthermore, the detection unit 13 detects a component (in other words, Then, the first linear polarization component) is detected. In this example, the reference plane is the yz plane. The first linear polarization component may be referred to as the P-wave component. A plane including the direction in which an electric field vibrates and the direction in which an electromagnetic wave propagates may be referred to as a plane of polarization.

加えて、検出部13は、試料2によって反射され、且つ、第3レンズ部164及び第4レンズ部165を通過した電磁波の中の、基準平面に直交する方向(本例では、x軸方向)にて電界が振動する直線偏波からなる成分(換言すると、第2直線偏波成分)を検出する。第2直線偏波成分は、S波成分と表されてもよい。 In addition, the detection unit 13 detects the direction perpendicular to the reference plane (the x-axis direction in this example) in the electromagnetic wave that has been reflected by the sample 2 and passed through the third lens unit 164 and the fourth lens unit 165. A linearly polarized wave component (in other words, a second linearly polarized wave component) in which the electric field oscillates is detected at . The second linear polarization component may be referred to as the S-wave component.

なお、光学系16は、電磁波のうちの、第1直線偏波成分、及び、第2直線偏波成分のみが検出部13に入射するように、他の成分を遮断する偏波フィルタを、当該電磁波が通過する経路上に備えていてもよい。 In addition, the optical system 16 includes a polarization filter for blocking other components so that only the first linearly polarized wave component and the second linearly polarized wave component of the electromagnetic wave enter the detection unit 13. It may be provided on a path through which electromagnetic waves pass.

第2実施形態の記憶部14は、屈折率凝集度情報を記憶する。更に、記憶部14は、電磁波の強度と、屈折率と、が互いに対応付けられた情報である屈折率情報を記憶する。 The storage unit 14 of the second embodiment stores refractive index cohesion degree information. Further, the storage unit 14 stores refractive index information, which is information in which the intensity of the electromagnetic wave and the refractive index are associated with each other.

第2実施形態の推定部15は、検出部13により検出された電磁波の強度と、当該電磁波のうちの第1直線偏波成分の強度と、当該電磁波のうちの第2直線偏波成分の強度と、に基づいて試料2の屈折率を推定する。 The estimating unit 15 of the second embodiment detects the intensity of the electromagnetic wave detected by the detecting unit 13, the intensity of the first linearly polarized wave component of the electromagnetic wave, and the intensity of the second linearly polarized wave component of the electromagnetic wave. and the refractive index of the sample 2 is estimated based on.

図9は、P波成分の反射率、及び、S波成分の反射率の、入射角に対する変化の一例を表す。入射角は、基準直線と第1直線L1とにより形成される角度である。また、反射率は、試料2により反射された電磁波の強度の、試料2に入射された電磁波の強度に対する比である。図9において、曲線LRP、及び、曲線LRSは、P波成分の反射率、及び、S波成分の反射率をそれぞれ表す。 FIG. 9 shows an example of changes in the reflectance of the P-wave component and the reflectance of the S-wave component with respect to the angle of incidence. The incident angle is the angle formed by the reference straight line and the first straight line L1. Also, the reflectance is the ratio of the intensity of the electromagnetic wave reflected by the sample 2 to the intensity of the electromagnetic wave incident on the sample 2 . In FIG. 9, a curve LRP and a curve LRS represent the reflectance of the P-wave component and the reflectance of the S-wave component, respectively.

図9に表されるように、入射角が0度よりも大きく且つ90度よりも小さい場合、P波成分の反射率とS波成分の反射率とは、互いに異なる値を有する。 As shown in FIG. 9, the reflectance of the P-wave component and the reflectance of the S-wave component have different values when the incident angle is greater than 0 degrees and less than 90 degrees.

図10は、P波成分の反射率とS波成分の反射率との差である反射率差の、屈折率に対する変化の一例を表す。図10において、曲線LA5、及び、曲線LA10は、入射角が5度である場合における反射率差、及び、入射角が10度である場合における反射率差をそれぞれ表す。図10に表されるように、反射率差は、屈折率が高くなるほど大きくなる。 FIG. 10 shows an example of change in the reflectance difference, which is the difference between the reflectance of the P-wave component and the reflectance of the S-wave component, with respect to the refractive index. In FIG. 10, curves LA5 and LA10 represent the reflectance difference when the incident angle is 5 degrees and the reflectance difference when the incident angle is 10 degrees, respectively. As shown in FIG. 10, the reflectance difference increases as the refractive index increases.

そこで、本例では、記憶部14は、反射率差と、屈折率と、が互いに対応付けられた情報である反射率差屈折率情報を記憶する。従って、推定部15は、検出部13により検出された、第1直線偏波成分の強度、及び、第2直線偏波成分の強度に基づいて反射率差を取得し、取得された反射率差と、記憶部14に記憶されている反射率差屈折率情報と、検出部13により検出された電磁波の強度と、記憶部14に記憶されている屈折率情報と、に基づいて屈折率を推定する。 Therefore, in this example, the storage unit 14 stores reflectance difference refractive index information, which is information in which a reflectance difference and a refractive index are associated with each other. Therefore, the estimation unit 15 acquires the reflectance difference based on the intensity of the first linear polarization component and the intensity of the second linear polarization component detected by the detection unit 13, and obtains the acquired reflectance difference , the refractive index is estimated based on the reflectance difference refractive index information stored in the storage unit 14, the intensity of the electromagnetic wave detected by the detection unit 13, and the refractive index information stored in the storage unit 14. do.

なお、推定部15は、電磁波の強度に代えて、反射率を用いてもよい。また、推定部15は、検出部13により検出された電磁波の強度と、記憶部14に記憶されている屈折率情報と、に基づくことなく、反射率差と、記憶部14に記憶されている反射率差屈折率情報と、に基づいて屈折率を推定してもよい。また、推定部15は、反射率差に代えて、第1直線偏波成分の強度と、第2直線偏波成分の強度と、の差に基づいて屈折率を推定してもよい。 Note that the estimation unit 15 may use reflectance instead of the intensity of the electromagnetic waves. In addition, the estimating unit 15 is not based on the intensity of the electromagnetic wave detected by the detecting unit 13 and the refractive index information stored in the storage unit 14, but the reflectance difference and the information stored in the storage unit 14. The refractive index may be estimated based on the reflectance difference refractive index information. Alternatively, the estimator 15 may estimate the refractive index based on the difference between the intensity of the first linear polarization component and the intensity of the second linear polarization component instead of the reflectance difference.

以上、説明したように、第2実施形態の推定装置1Aによれば、第1実施形態の推定装置1と同様の作用及び効果が奏される。
更に、第2実施形態の推定装置1Aにおいて、光学系16は、試料2内の焦点位置FPを通る第1直線L1に沿って、電磁波生成部11により生成された電磁波を試料2へ入射させる。検出部13は、焦点位置FPを通り且つ第1直線L1と異なる第2直線L2に沿って、試料2から出射された電磁波を検出する。推定部15は、検出部13により検出された電磁波のうちの、第1直線L1及び第2直線L2を含む基準平面にて電界が振動する第1直線偏波成分の強度と、当該電磁波のうちの、基準平面に直交する方向にて電界が振動する第2直線偏波成分の強度と、に基づいて試料2の屈折率を推定する。
As described above, according to the estimation device 1A of the second embodiment, the same actions and effects as those of the estimation device 1 of the first embodiment are achieved.
Furthermore, in the estimation apparatus 1A of the second embodiment, the optical system 16 causes the electromagnetic waves generated by the electromagnetic wave generator 11 to enter the sample 2 along the first straight line L1 passing through the focal position FP in the sample 2. The detection unit 13 detects electromagnetic waves emitted from the sample 2 along a second straight line L2 that passes through the focal position FP and is different from the first straight line L1. The estimating unit 15 calculates the intensity of the first linearly polarized wave component in which the electric field oscillates on a reference plane including the first straight line L1 and the second straight line L2 among the electromagnetic waves detected by the detecting unit 13, and and the intensity of the second linearly polarized wave component in which the electric field oscillates in the direction orthogonal to the reference plane.

これによれば、検出部13により検出された電磁波の強度に加えて、又は、当該強度に代えて、第1直線偏波成分の強度と、第2直線偏波成分の強度と、の差、又は、第1直線偏波成分の反射率と、第2直線偏波成分の反射率と、の差に基づいて屈折率が推定される。従って、高い精度にて屈折率を推定できる。この結果、試料2におけるナノセルロースの凝集度を高い精度にて推定できる。 According to this, in addition to the intensity of the electromagnetic wave detected by the detection unit 13, or instead of the intensity, the difference between the intensity of the first linearly polarized wave component and the intensity of the second linearly polarized wave component, Alternatively, the refractive index is estimated based on the difference between the reflectance of the first linearly polarized wave component and the reflectance of the second linearly polarized wave component. Therefore, the refractive index can be estimated with high accuracy. As a result, the aggregation degree of nanocellulose in sample 2 can be estimated with high accuracy.

また、第2実施形態の推定装置1Aによれば、テラヘルツ時間領域分光法を用いる推定装置よりも光学部品の数又は大きさを抑制できるので、推定装置1Aを小型化することができる。例えば、推定装置1Aを、試料2を製造する製造装置の近傍に設置しやすくすることができる。 In addition, according to the estimation device 1A of the second embodiment, the number or size of optical components can be reduced compared to an estimation device using terahertz time domain spectroscopy, so the estimation device 1A can be miniaturized. For example, the estimating device 1A can be easily installed in the vicinity of the manufacturing device that manufactures the sample 2 .

なお、第2実施形態の変形例の推定装置1Aは、試料2をxy平面にて移動させる搬送部を備えてもよい。この場合、推定装置1Aは、所定の推定時間が経過する毎に、試料2をxy平面にて移動させることにより、試料2におけるナノセルロースの凝集度を、xy平面における複数の異なる位置にて推定する。これにより、試料2におけるナノセルロースの凝集度の、xy平面における分布を取得できる。 Note that the estimation device 1A of the modified example of the second embodiment may include a transport section that moves the sample 2 on the xy plane. In this case, the estimation device 1A moves the sample 2 on the xy plane every time a predetermined estimation time elapses, thereby estimating the aggregation degree of nanocellulose in the sample 2 at a plurality of different positions on the xy plane. do. Thereby, the distribution of the aggregation degree of nanocellulose in the sample 2 in the xy plane can be obtained.

また、第2実施形態の変形例の推定装置1Aは、試料2をxy平面にて移動させるとともに、試料2をz方向にて移動させる搬送部を備えてもよい。この場合、推定装置1Aは、所定の推定時間が経過する毎に、試料2をxy平面にて移動させるとともに、試料2をz方向にて移動させることにより、試料2におけるナノセルロースの凝集度を、x方向、y方向、及び、z方向における複数の異なる位置にて推定する。これにより、試料2におけるナノセルロースの凝集度の三次元分布を取得できる。 Further, the estimation apparatus 1A of the modified example of the second embodiment may include a transport section that moves the sample 2 in the xy plane and moves the sample 2 in the z direction. In this case, the estimation device 1A moves the sample 2 on the xy plane and moves the sample 2 in the z direction every time a predetermined estimation time elapses, thereby estimating the aggregation degree of nanocellulose in the sample 2. , at different positions in the x-, y-, and z-directions. Thereby, the three-dimensional distribution of the aggregation degree of nanocellulose in sample 2 can be obtained.

<第3実施形態>
次に、第3実施形態の推定装置について説明する。第3実施形態の推定装置は、第1実施形態の推定装置に対して、電磁波生成部及び検出部のそれぞれと、試料と、の間の光学系が相違している。以下、相違点を中心として説明する。なお、第3実施形態の説明において、第1実施形態にて使用した符号と同じ符号を付したものは、同一又は略同様のものである。
<Third Embodiment>
Next, the estimation device of the third embodiment will be described. The estimating apparatus of the third embodiment differs from the estimating apparatus of the first embodiment in the optical system between each of the electromagnetic wave generation unit and the detection unit and the sample. The following description focuses on the points of difference. In addition, in the description of the third embodiment, the same or substantially similar parts are assigned the same reference numerals as those used in the first embodiment.

図11に表されるように、第3実施形態の推定装置1Bは、第1実施形態の入射部12に代えて、光学系17を備える。
光学系17は、絞り部171と、第1反射鏡部172と、ビームスプリッタ部173と、第2反射鏡部174と、を備える。
As shown in FIG. 11, the estimation device 1B of the third embodiment includes an optical system 17 instead of the incident section 12 of the first embodiment.
The optical system 17 includes a diaphragm portion 171 , a first reflector portion 172 , a beam splitter portion 173 and a second reflector portion 174 .

絞り部171は、電磁波生成部11と第1反射鏡部172との間にて、電磁波の一部のみを通過させる。絞り部171は、所定の直線に沿って延在する、中空の円錐台筒状である。絞り部171は、電磁波生成部11により生成された電磁波のうちの、一部を通過させるとともに、当該電磁波のうちの、他の部分を反射することにより遮断する。 Between the electromagnetic wave generating unit 11 and the first reflecting mirror unit 172, the aperture unit 171 allows only part of the electromagnetic wave to pass through. The constricted portion 171 has a hollow truncated cone shape extending along a predetermined straight line. The narrowing portion 171 allows part of the electromagnetic waves generated by the electromagnetic wave generating part 11 to pass through, and blocks other parts of the electromagnetic waves by reflecting them.

第1反射鏡部172は、電磁波生成部11により生成され、且つ、絞り部171を通過した電磁波を反射することにより、当該電磁波を試料2内の焦点位置FPに集束する。本例では、第1反射鏡部172は、放物面鏡である。本例では、試料2は、z軸に直交する平面(換言すると、xy平面)に沿って延在する平板状である。本例では、第1反射鏡部172は、入射部に対応する。 The first reflecting mirror portion 172 reflects the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generating portion 11 and passing through the aperture portion 171 to focus the electromagnetic wave on the focal position FP within the sample 2 . In this example, the first reflector section 172 is a parabolic mirror. In this example, the sample 2 has a flat plate shape extending along a plane perpendicular to the z-axis (in other words, the xy plane). In this example, the first reflector section 172 corresponds to the incident section.

ビームスプリッタ部173は、第1反射鏡部172により反射された電磁波のうちの、一部(本例では、略半分)を透過するとともに、第1反射鏡部172により反射された電磁波のうちの、他の部分を反射する。本例では、ビームスプリッタ部173は、高抵抗シリコンからなるハーフミラーである。なお、ビームスプリッタ部173は、ハーフミラー以外のビームスプリッタであってもよい。
なお、光学系17は、ビームスプリッタ部173と試料2との間にて、電磁波の一部のみを通過させる絞り部を備えていてもよい。
The beam splitter section 173 transmits a part (substantially half in this example) of the electromagnetic waves reflected by the first reflecting mirror section 172, and transmits a portion of the electromagnetic waves reflected by the first reflecting mirror section 172. , reflecting other parts. In this example, the beam splitter section 173 is a half mirror made of high resistance silicon. Note that the beam splitter unit 173 may be a beam splitter other than the half mirror.
Note that the optical system 17 may include a diaphragm portion between the beam splitter portion 173 and the sample 2 that allows only part of the electromagnetic wave to pass through.

ビームスプリッタ部173は、試料2によって反射された電磁波のうちの、一部(本例では、略半分)を透過するとともに、試料2によって反射された電磁波のうちの、他の部分を反射する。 The beam splitter section 173 transmits part (approximately half in this example) of the electromagnetic waves reflected by the sample 2 and reflects the other part of the electromagnetic waves reflected by the sample 2 .

第2反射鏡部174は、試料2によって反射され、且つ、ビームスプリッタ部173によって反射された電磁波を反射することにより、当該電磁波を、検出部13へ電磁波が入射する位置に集束する。
なお、光学系17は、第2反射鏡部174と検出部13との間にて、電磁波の一部のみを通過させる絞り部を備えていてもよい。また、光学系17は、放物面鏡に代えて、レンズを備えていてもよい。
The second reflecting mirror portion 174 reflects the electromagnetic wave reflected by the sample 2 and the beam splitter portion 173 to focus the electromagnetic wave on a position where the electromagnetic wave is incident on the detection portion 13 .
In addition, the optical system 17 may include a diaphragm portion that allows only part of the electromagnetic wave to pass between the second reflecting mirror portion 174 and the detection portion 13 . Also, the optical system 17 may include a lens instead of the parabolic mirror.

第3実施形態の記憶部14は、屈折率凝集度情報を記憶する。第3実施形態の推定部15は、検出部13により検出された電磁波の強度に基づいて試料2の屈折率を推定する。 The storage unit 14 of the third embodiment stores refractive index cohesion degree information. The estimator 15 of the third embodiment estimates the refractive index of the sample 2 based on the intensity of the electromagnetic waves detected by the detector 13 .

図12は、反射率の、屈折率に対する変化の一例を表す。反射率は、試料2により反射された電磁波の強度の、試料2に入射された電磁波の強度に対する比である。図12に表されるように、反射率は、屈折率が高くなるほど大きくなる。 FIG. 12 shows an example of change in reflectance with respect to refractive index. The reflectance is the ratio of the intensity of the electromagnetic wave reflected by the sample 2 to the intensity of the electromagnetic wave incident on the sample 2 . As shown in FIG. 12, the reflectance increases as the refractive index increases.

そこで、本例では、記憶部14は、反射率と、屈折率と、が互いに対応付けられた情報である反射率屈折率情報を記憶する。従って、推定部15は、検出部13により検出された電磁波の強度に基づいて反射率を取得し、取得された反射率と、記憶部14に記憶されている反射率屈折率情報と、に基づいて屈折率を推定する。なお、推定部15は、反射率に代えて、電磁波の強度を用いてもよい。 Therefore, in this example, the storage unit 14 stores reflectance/refractive index information, which is information in which the reflectance and the refractive index are associated with each other. Therefore, the estimating unit 15 acquires the reflectance based on the intensity of the electromagnetic wave detected by the detecting unit 13, and based on the acquired reflectance and the reflectance/refractive index information stored in the storage unit 14, to estimate the refractive index. Note that the estimation unit 15 may use the intensity of the electromagnetic wave instead of the reflectance.

以上、説明したように、第3実施形態の推定装置1Bによれば、第1実施形態の推定装置1と同様の作用及び効果が奏される。 As described above, according to the estimation device 1B of the third embodiment, the same actions and effects as those of the estimation device 1 of the first embodiment are achieved.

<第4実施形態>
次に、第4実施形態の推定装置について説明する。第4実施形態の推定装置は、第1実施形態の推定装置に対して、電磁波生成部及び検出部のそれぞれと、試料と、の間の光学系が相違している。以下、相違点を中心として説明する。なお、第4実施形態の説明において、第1実施形態にて使用した符号と同じ符号を付したものは、同一又は略同様のものである。
<Fourth Embodiment>
Next, the estimation device of the fourth embodiment will be described. The estimating device of the fourth embodiment differs from the estimating device of the first embodiment in the optical system between each of the electromagnetic wave generation unit and the detection unit and the sample. The following description focuses on the points of difference. In addition, in the description of the fourth embodiment, the same reference numerals as those used in the first embodiment designate the same or substantially similar components.

図13に表されるように、第4実施形態の推定装置1Cは、第1実施形態の入射部12に代えて、光学系18を備える。
光学系18は、絞り部181と、第1レンズ部182と、第2レンズ部183と、第3レンズ部184と、第4レンズ部185と、を備える。
As shown in FIG. 13, an estimation device 1C of the fourth embodiment includes an optical system 18 instead of the incident section 12 of the first embodiment.
The optical system 18 includes a diaphragm portion 181 , a first lens portion 182 , a second lens portion 183 , a third lens portion 184 and a fourth lens portion 185 .

絞り部181は、電磁波生成部11と第1レンズ部182との間にて、電磁波の一部のみを通過させる。絞り部181は、試料2内の焦点位置FPと、電磁波生成部11から電磁波が出射される位置と、を結ぶ基準直線LRに沿って延在する、中空の円錐台筒状である。 Between the electromagnetic wave generating unit 11 and the first lens unit 182, the aperture unit 181 allows only part of the electromagnetic wave to pass through. The diaphragm part 181 has a hollow truncated cone shape extending along a reference straight line LR connecting the focal position FP in the sample 2 and the position from which the electromagnetic wave is emitted from the electromagnetic wave generating part 11 .

本例では、試料2は、z軸に直交する平面(換言すると、xy平面)に沿って延在する平板状である。本例では、基準直線LRは、z軸に沿って延在する。絞り部181は、電磁波生成部11により生成された電磁波のうちの、一部を通過させるとともに、当該電磁波のうちの、他の部分を反射することにより遮断する。 In this example, the sample 2 has a flat plate shape extending along a plane perpendicular to the z-axis (in other words, the xy plane). In this example, the reference straight line LR extends along the z-axis. The narrowing portion 181 allows part of the electromagnetic waves generated by the electromagnetic wave generating part 11 to pass through, and blocks other parts of the electromagnetic waves by reflecting them.

第1レンズ部182は、電磁波生成部11により生成され、且つ、絞り部181を通過した電磁波を基準直線LRに平行な平行光に変換する。換言すると、第1レンズ部182は、電磁波生成部11から電磁波が出射される位置が、第1レンズ部182の焦点に位置する位置を有する。 The first lens portion 182 converts the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generating portion 11 and passing through the diaphragm portion 181 into parallel light parallel to the reference straight line LR. In other words, the first lens portion 182 has a position where the position where the electromagnetic wave is emitted from the electromagnetic wave generating portion 11 is located at the focal point of the first lens portion 182 .

本例では、第1レンズ部182は、ポリテトラフルオロエチレンからなる平凸レンズである。なお、第1レンズ部182は、平凸レンズに代えて、両凸レンズ、又は、凹レンズであってもよい。また、第1レンズ部182は、高抵抗シリコンからなっていてもよい。例えば、高抵抗シリコンは、フロートゾーン法(浮遊鋳造法)を用いて製造される。 In this example, the first lens portion 182 is a plano-convex lens made of polytetrafluoroethylene. The first lens portion 182 may be a biconvex lens or a concave lens instead of the plano-convex lens. Also, the first lens portion 182 may be made of high resistance silicon. For example, high resistance silicon is manufactured using the float zone method (floating casting method).

第2レンズ部183、第3レンズ部184、及び、第4レンズ部185のそれぞれも、第1レンズ部182と同様に、ポリテトラフルオロエチレンからなる平凸レンズである。なお、第2レンズ部183、第3レンズ部184、及び、第4レンズ部185のそれぞれは、平凸レンズに代えて、両凸レンズ、又は、凹レンズであってもよい。また、第2レンズ部183、第3レンズ部184、及び、第4レンズ部185のそれぞれは、高抵抗シリコンからなっていてもよい。 Each of the second lens portion 183, the third lens portion 184, and the fourth lens portion 185 is also a plano-convex lens made of polytetrafluoroethylene, like the first lens portion 182. As shown in FIG. Each of the second lens portion 183, the third lens portion 184, and the fourth lens portion 185 may be a biconvex lens or a concave lens instead of the plano-convex lens. Further, each of the second lens portion 183, the third lens portion 184, and the fourth lens portion 185 may be made of high resistance silicon.

第2レンズ部183は、第1レンズ部182を通過した電磁波を集束する。本例では、第2レンズ部183は、試料2内の焦点位置FPが、第2レンズ部183の焦点に位置する位置を有する。 The second lens portion 183 focuses the electromagnetic waves passing through the first lens portion 182 . In this example, the second lens unit 183 has a position where the focal position FP within the sample 2 is positioned at the focal point of the second lens unit 183 .

このような構成により、第1レンズ部182、及び、第2レンズ部183は、試料2内の焦点位置FPを通る基準直線LRに沿って、電磁波生成部11により生成された電磁波を試料2へ入射させる。本例では、第1レンズ部182、及び、第2レンズ部183は、入射部に対応する。なお、光学系18は、第2レンズ部183と試料2との間にて、電磁波の一部のみを通過させる絞り部を備えていてもよい。 With such a configuration, the first lens unit 182 and the second lens unit 183 direct the electromagnetic wave generated by the electromagnetic wave generation unit 11 to the sample 2 along the reference straight line LR passing through the focal position FP in the sample 2. make it incident. In this example, the first lens section 182 and the second lens section 183 correspond to the incident section. In addition, the optical system 18 may be provided with a diaphragm part that allows only part of the electromagnetic wave to pass through between the second lens part 183 and the sample 2 .

第3レンズ部184は、試料2を透過した電磁波を基準直線LRに平行な平行光に変換する。本例では、第3レンズ部184は、試料2内の焦点位置FPが、第3レンズ部184の焦点に位置する位置を有する。なお、光学系18は、第3レンズ部184と試料2との間にて、電磁波の一部のみを通過させる絞り部を備えていてもよい。 The third lens unit 184 converts the electromagnetic wave that has passed through the sample 2 into parallel light that is parallel to the reference straight line LR. In this example, the third lens unit 184 has a position where the focal position FP within the sample 2 is positioned at the focal point of the third lens unit 184 . In addition, the optical system 18 may be provided with a diaphragm part that allows only part of the electromagnetic wave to pass through between the third lens part 184 and the sample 2 .

第4レンズ部185は、第3レンズ部184を通過した電磁波を集束する。本例では、第4レンズ部185は、検出部13へ電磁波が入射する位置が、第4レンズ部185の焦点に位置する位置を有する。なお、光学系18は、第4レンズ部185と検出部13との間にて、電磁波の一部のみを通過させる絞り部を備えていてもよい。また、光学系18は、レンズに代えて、放物面鏡を備えていてもよい。 The fourth lens portion 185 focuses the electromagnetic waves passing through the third lens portion 184 . In this example, the fourth lens portion 185 has a position where the electromagnetic wave is incident on the detection portion 13 at the focal point of the fourth lens portion 185 . In addition, the optical system 18 may be provided with a diaphragm portion that allows only part of the electromagnetic wave to pass through between the fourth lens portion 185 and the detection portion 13 . Also, the optical system 18 may be provided with a parabolic mirror instead of the lens.

第4実施形態の記憶部14は、屈折率凝集度情報を記憶する。第4実施形態の推定部15は、検出部13により検出された電磁波の強度に基づいて試料2の吸光パラメータを推定する。 The storage unit 14 of the fourth embodiment stores refractive index cohesion degree information. The estimator 15 of the fourth embodiment estimates the absorption parameter of the sample 2 based on the intensity of the electromagnetic waves detected by the detector 13 .

本例では、記憶部14は、透過率と、吸光パラメータと、が互いに対応付けられた情報である透過率吸光情報を記憶する。透過率は、試料2を透過した電磁波の強度の、試料2に入射された電磁波の強度に対する比である。従って、推定部15は、検出部13により検出された電磁波の強度に基づいて透過率を取得し、取得された透過率と、記憶部14に記憶されている透過率吸光情報と、に基づいて吸光パラメータを推定する。なお、推定部15は、透過率に代えて、電磁波の強度を用いてもよい。 In this example, the storage unit 14 stores transmittance absorption information, which is information in which the transmittance and the absorption parameter are associated with each other. The transmittance is the ratio of the intensity of the electromagnetic wave transmitted through the sample 2 to the intensity of the electromagnetic wave incident on the sample 2 . Therefore, the estimation unit 15 acquires the transmittance based on the intensity of the electromagnetic wave detected by the detection unit 13, and based on the acquired transmittance and the transmittance absorption information stored in the storage unit 14, Estimate the extinction parameters. Note that the estimation unit 15 may use the intensity of the electromagnetic wave instead of the transmittance.

以上、説明したように、第4実施形態の推定装置1Cによれば、第1実施形態の推定装置1と同様の作用及び効果が奏される。 As described above, according to the estimation device 1C of the fourth embodiment, the same actions and effects as those of the estimation device 1 of the first embodiment are achieved.

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されない。例えば、上述した実施形態に、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内において当業者が理解し得る様々な変更が加えられてよい。 In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above. For example, various modifications that can be understood by those skilled in the art may be added to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention.

推定装置1,1A,1B,1Cは、ナノセルロースの凝集度に代えて、水分子を含む構造を形成する分子鎖であって、ナノセルロースに含まれる分子鎖と異なる分子鎖の凝集度を推定してもよい。 The estimation devices 1, 1A, 1B, and 1C estimate the degree of aggregation of molecular chains that form a structure containing water molecules and are different from the molecular chains contained in nanocellulose, instead of the degree of aggregation of nanocellulose. You may

なお、水分子を含む構造を形成する分子鎖は、ナノセルロースに例示されるように、親水基(換言すると、親水性基)を有していればよく、特定の化学構造に限定されない。なお、親水基は、例えば、ヒドロキシ基(-OH)、アミノ基(-NH)、カルボニル基(-CO-)、又は、カルボキシ基(-COOH)等である。 The molecular chains that form a structure containing water molecules are not limited to a specific chemical structure as long as they have a hydrophilic group (in other words, a hydrophilic group), as exemplified by nanocellulose. Incidentally, the hydrophilic group is, for example, a hydroxy group (--OH), an amino group (--NH 2 ), a carbonyl group (--CO--), or a carboxy group (--COOH).

また、試料2は、母材を含まなくてもよい。例えば、試料2は、水分子を含む構造を形成する分子鎖を有する材料からなっていてもよい。
また、試料2が母材を含む場合、水分子を含む構造を形成する分子鎖を有する材料の含有量は、0.01~20質量%の範囲内であってよく、好ましくは0.01~15質量%の範囲内であってよく、より好ましくは0.1~10質量%の範囲内であってよく、更に好ましくは0.1~5質量%の範囲内であってよい。
Moreover, the sample 2 may not contain the base material. For example, the sample 2 may consist of a material having molecular chains forming a structure containing water molecules.
Further, when the sample 2 contains a base material, the content of the material having a molecular chain that forms a structure containing water molecules may be in the range of 0.01 to 20% by mass, preferably 0.01 to 20% by mass. It may be in the range of 15% by mass, more preferably in the range of 0.1 to 10% by mass, and even more preferably in the range of 0.1 to 5% by mass.

また、水分子を含む構造を形成する分子鎖は、例えば、水分子を含む包接化合物の少なくとも一部(例えば、環状の分子鎖)であってよい。例えば、包接化合物は、メタンハイドレートであってよい。また、水分子を含む構造を形成する分子鎖は、シリコーンハイドロゲルの少なくとも一部(例えば、シリコーン)であってよい。また、水分子を含む構造を形成する分子鎖は、トレハロースの少なくとも一部であってよい。この場合、試料2は、食品(例えば、プリン等)であってよい。また、水分子を含む構造を形成する分子鎖は、ポバール樹脂等の親水性樹脂の少なくとも一部であってよいし、ランダムコポリマーの少なくとも一部であってもよい。この場合、試料2は、顔料又は塗料であってよい。更に、この場合、顔料又は塗料の色は、吸着される水分子の状態に応じて変化してよい。 Also, the molecular chain forming the structure containing water molecules may be, for example, at least a part of an inclusion compound containing water molecules (for example, a cyclic molecular chain). For example, the inclusion compound may be methane hydrate. Also, the molecular chains that form the structure containing water molecules may be at least part of the silicone hydrogel (for example, silicone). Also, the molecular chain forming a structure containing water molecules may be at least part of trehalose. In this case, the sample 2 may be food (for example, pudding, etc.). Moreover, the molecular chains forming the structure containing water molecules may be at least part of a hydrophilic resin such as poval resin, or may be at least part of a random copolymer. In this case, sample 2 may be a pigment or paint. Furthermore, in this case the color of the pigment or paint may change depending on the state of the adsorbed water molecules.

例えば、水分子を含む構造を形成する複数の分子鎖を含む試料2は、分子鎖が凝集する構造を有する材料であってよく、特定の化学構造に限定されない。 For example, the sample 2 containing a plurality of molecular chains forming a structure containing water molecules may be a material having a structure in which molecular chains aggregate, and is not limited to a specific chemical structure.

また、試料2を製造するための製造工程において推定装置1,1A,1B,1Cを用いることができるように、例えば、推定装置1,1A,1B,1Cの大きさ、推定装置1,1A,1B,1Cの推定に要する時間、及び、推定装置1,1A,1B,1Cの推定における分解能等が好適に設定されてよい。 In order to use the estimation devices 1, 1A, 1B, and 1C in the manufacturing process for manufacturing the sample 2, for example, the size of the estimation devices 1, 1A, 1B, and 1C, the size of the estimation devices 1, 1A, The time required for the estimation of 1B and 1C, the resolution in the estimation of the estimation devices 1, 1A, 1B and 1C, etc. may be set appropriately.

1,1A,1B,1C 推定装置
11 電磁波生成部
12 入射部
13 検出部
14 記憶部
15 推定部
16 光学系
161 絞り部
162 第1レンズ部
163 第2レンズ部
164 第3レンズ部
165 第4レンズ部
17 光学系
171 絞り部
172 第1反射鏡部
173 ビームスプリッタ部
174 第2反射鏡部
18 光学系
181 絞り部
182 第1レンズ部
183 第2レンズ部
184 第3レンズ部
185 第4レンズ部
2 試料
FP 焦点位置
L1 第1直線
L2 第2直線
LR 基準直線

1, 1A, 1B, 1C estimation device 11 electromagnetic wave generation unit 12 incident unit 13 detection unit 14 storage unit 15 estimation unit 16 optical system 161 aperture unit 162 first lens unit 163 second lens unit 164 third lens unit 165 fourth lens Section 17 Optical System 171 Diaphragm Section 172 First Reflector Section 173 Beam Splitter Section 174 Second Reflector Section 18 Optical System 181 Diaphragm Section 182 First Lens Section 183 Second Lens Section 184 Third Lens Section 185 Fourth Lens Section 2 Specimen FP Focal position L1 First straight line L2 Second straight line LR Reference straight line

Claims (7)

水分子を含む構造を形成する複数の分子鎖を含む試料の状態を推定する推定装置であって、
10GHz乃至3THzの周波数を有する電磁波を生成する電磁波生成部と、
前記生成された電磁波を前記試料へ入射させる入射部と、
前記試料から出射された電磁波を検出する検出部と、
前記検出された電磁波の強度に基づいて、前記試料において前記分子鎖が凝集している程度を表す凝集度を推定する推定部と、
を備える、推定装置。
An estimation device for estimating the state of a sample containing a plurality of molecular chains forming a structure containing water molecules,
an electromagnetic wave generator that generates an electromagnetic wave having a frequency of 10 GHz to 3 THz;
an incidence section for injecting the generated electromagnetic wave into the sample;
a detection unit that detects electromagnetic waves emitted from the sample;
an estimating unit that estimates a degree of aggregation representing the degree of aggregation of the molecular chains in the sample based on the intensity of the detected electromagnetic wave;
An estimator, comprising:
屈折率と、凝集度と、が互いに対応付けられた屈折率凝集度情報を記憶する記憶部を備え、
前記推定部は、前記検出された電磁波の強度に基づいて前記試料の屈折率を推定し、前記推定された屈折率と、前記記憶されている屈折率凝集度情報と、に基づいて前記凝集度を推定する、請求項1に記載の推定装置。
a storage unit that stores refractive index cohesion degree information in which the refractive index and the cohesion degree are associated with each other;
The estimation unit estimates the refractive index of the sample based on the intensity of the detected electromagnetic wave, and the degree of aggregation based on the estimated refractive index and the stored refractive index aggregation degree information. 2. The estimating device according to claim 1, which estimates .
光を吸収する程度を表す吸光パラメータと、凝集度と、が互いに対応付けられた吸光凝集度情報を記憶する記憶部を備え、
前記推定部は、前記検出された電磁波の強度に基づいて前記試料の吸光パラメータを推定し、前記推定された吸光パラメータと、前記記憶されている吸光凝集度情報と、に基づいて前記凝集度を推定する、請求項1又は請求項2に記載の推定装置。
A storage unit that stores light absorption cohesion degree information in which an absorption parameter representing the degree of light absorption and the cohesion degree are associated with each other,
The estimating unit estimates an absorption parameter of the sample based on the intensity of the detected electromagnetic wave, and estimates the aggregation degree based on the estimated absorption parameter and the stored absorption aggregation degree information. 3. An estimating device according to claim 1 or claim 2, for estimating.
前記入射部は、前記試料内の焦点位置を通る第1直線に沿って、前記生成された電磁波を前記試料へ入射させ、
前記検出部は、前記焦点位置を通り且つ前記第1直線と異なる第2直線に沿って、前記試料から出射された電磁波を検出し、
前記推定部は、前記検出された電磁波のうちの、前記第1直線及び前記第2直線を含む基準平面にて電界が振動する第1直線偏波成分の強度と、前記電磁波のうちの、前記基準平面に直交する方向にて電界が振動する第2直線偏波成分の強度と、に基づいて前記試料の屈折率を推定する、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の推定装置。
The incident section causes the generated electromagnetic wave to be incident on the sample along a first straight line passing through a focal position in the sample,
The detection unit detects an electromagnetic wave emitted from the sample along a second straight line passing through the focal position and different from the first straight line,
The estimating unit determines, of the detected electromagnetic wave, the intensity of a first linearly polarized wave component in which the electric field oscillates on a reference plane including the first straight line and the second straight line, and the 4. Estimation according to any one of claims 1 to 3, wherein the refractive index of the sample is estimated based on the intensity of the second linearly polarized component in which the electric field oscillates in a direction perpendicular to the reference plane. Device.
前記分子鎖は、親水基を有することを特徴とする、請求項1乃至請求項4のいずれか一項に記載の推定装置。 The estimation device according to any one of claims 1 to 4, wherein the molecular chain has a hydrophilic group. 水分子を含む構造を形成する複数の分子鎖を含む試料の状態を推定する推定方法であって、
10GHz乃至3THzの周波数を有する電磁波を生成し、
前記生成された電磁波を前記試料へ入射させ、
前記試料から出射された電磁波を検出し、
前記検出された電磁波の強度に基づいて、前記試料において前記分子鎖が凝集している程度を表す凝集度を推定する、
ことを含む、推定方法。
An estimation method for estimating the state of a sample containing a plurality of molecular chains forming a structure containing water molecules,
generating an electromagnetic wave having a frequency of 10 GHz to 3 THz;
causing the generated electromagnetic wave to enter the sample;
detecting an electromagnetic wave emitted from the sample;
estimating a degree of aggregation representing the degree of aggregation of the molecular chains in the sample based on the intensity of the detected electromagnetic wave;
Estimation methods, including
水分子を含む構造を形成する複数の分子鎖を含む材料を製造する製造方法であって、
前記材料を生成し、
10GHz乃至3THzの周波数を有する電磁波を生成し、
前記生成された電磁波を前記材料へ入射させ、
前記材料から出射された電磁波を検出し、
前記検出された電磁波の強度に基づいて、前記材料において前記分子鎖が凝集している程度を表す凝集度を推定する、
ことを含む、材料の製造方法。
A manufacturing method for manufacturing a material containing a plurality of molecular chains forming a structure containing water molecules,
producing said material;
generating an electromagnetic wave having a frequency of 10 GHz to 3 THz;
injecting the generated electromagnetic wave into the material;
detecting electromagnetic waves emitted from the material;
estimating a degree of aggregation representing the degree to which the molecular chains are aggregated in the material, based on the intensity of the detected electromagnetic wave;
method of manufacturing the material, including
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