JP2015508160A - Ｔｈｚセンサを用いた連続不均一性のウェブ上のキャリパー・コーティング測定 - Google Patents

Abstract

層厚および屈折率が、変数として、送信された放射線の速度および方向を決定するコーティングされた連続ウェブによる放射線の伝播を、分析モデルは、シミュレーションする。モデルは、入射放射線の特性に基づいて送信された放射線の特性を予測して、まず最初に層厚に関し値を割り当てた。周知の特性の入射放射線がコーティングされたウェブ上へ目指すそれによって、プロセスで、コーティング厚は確認され、その後、送信された放射線の実際の測定値は予測された特性と比較される。適切なアルゴリズムを用いて、モデルの層の割り当てられた厚みは、調整され、実際のおよび予測値が所望の限度の範囲内にあるまでプロセスは繰り返えされる。その時、割り当てられた厚みは、測定されたキャリパーを表す。サンプル・パルスの位相および振幅が追跡されることがありえ、修正されることがありえ、それによって、連続リファレンスを、作成するテラヘルツ時間領域分光装置を用いて、放射線測定値は得られる。

Description

関連出願に対するリファレンス
[0001] この出願は２０１２年２月８日に出願の同時係属出願番号第６１／５９６,５９５号に米国特許法第１１９条（ｅ）の下で優先権を主張し、それは本願明細書に引用したものとする。

[0002] 現在の本発明は、テラヘルツ分光学測定値を使用するコーティングおよびフイルム層の関連した厚み、基礎重量および特性を決定するための技術に全般的に関する。

[0003] 連続ウェブ材の工業生産は、テストおよび制御目的に関しキャリパーまたは基礎重量（領域ユニット当たりの重量）の測定をしばしば必要とする。例えば、コーティング、同時押出プラスチックおよび関連した多層製品を製造することの場合、キャリパーまたは層および／またはコートの各々の基礎重量を計量することが、しばしば必要である。連続ウェブ・コーティングのキャリパーを決定することに関し標準手段は、例えば、核またはＸ線測定値に依存する差動の計量技術を包含する。この非接触スキームはデュアル・スキャナ（各々センサを備えている）を使用する。そして、コーティング・プロシージャの前後でコーティング重量である違いを有するウェブ重量を計量する。類似した二重スキャナ方法は、コーティング・プロシージャの前後のウェブ・キャリパーの減算がコーティング重量を得る接触、差動のキャリパー測定である。最後に、赤外線検出は、コーティング重量を検出して、計量するために、コーティングの特徴的なＩＲシグニチャーを使用する。

[0004] これらの従来技術のキャリパー測定技術の有用性は、多くの欠点により制限される。２―スキャナ差動のシステムは、極端に高価で、両方のスキャナに適応することに関し、過剰な空間を必要とする。さらにまた、厚いベース材料上へ適用される比較的薄いコーティングを検出することに関し、技術そのものは、信頼性が高くない。実際、デュアル・スキャナ測定値は、重要なエラーを有する算出コーティング厚をしばしば得る。基層の可変性は、デュアル・スキャナ・システムにおけるエラーの他のソースである。この可変性に関し補償するために、二重スキャナシステムは、両方のスキャナによって、移動ウェブ上の同じスポットから得られる測定結果を比較する同じスポット・ソフトウェアをしばしば包含する。残念なことに、スキャナは完全に整列配置されるままでなく、特に厚みが縦方向において、均一でない進行しているウェブをスキャナが測定するときに、同じスポットに続くことがそれらのできないことによって、測定値が役立たなくなる。裾板上の薄いポリマー被覆を測定するときに、従来の二重スキャナシステムが測定されたコーティングの厚みより大きいエラーを呈することがありえることが証明された。最後に、測定された材料の高いＩＲ減衰またはそれがコーティング材料の分化に関し許容する特徴的なＩＲシグニチャーを知らないために実装する検知ＩＲは、時々不可能である。連続、進行している不均一性のウェブの上に形成されるコーティングおよびフィルムの厚みおよび関連した特性を測定することに関し、技術は、正確および反復可能な技術を必要とする。

[0005] 現在の本発明は、一つには、コーティングされたウェブ、および、特にコーティングによるテラヘルツ放射線パルスの伝播および連続ウェブ・サンプル材料のベース基板層を記載する分析モデルの開発に基づく。放射線が層によって、進むにつれて、とりわけ、移動のその方向および速度は層の厚さおよびそれらの屈折率により影響される。したがって、入射放射線がコーティングされたウェブにより伝導されてそのままにふるまうかについて予測する変数として、モデルにおいて、使用する数学的関係は、層厚および層屈折率を組み込む。入射および送信された放射線が測定されることがありえる。そして、屈折率がまず最初に確認されることがありえるかまたは測定されることがありえると想定すれば、周知の特性の入射電磁放射がコーティングされたウェブに向けられるそれによって、反復的なプロセスで、サンプルのコーティングの厚みは確認され、その後、実際の測定値は予測された送信された放射線特性と比較される。モデルの層の割り当てられた厚みは調整され、実際の測定値および予測された送信された電磁放射値が指す所望の限度の範囲内であるまで、割り当てられた厚みが測定されたキャリパー値を表すことを、プロセスは繰り返した。

[0006] サンプル・パルスの位相および振幅が追跡されることがありえ、修正されることがありえるそれによって、リファレンス・パルスの連続一組を作成するテラヘルツ時間領域分光（ＴＨｚ―ＴＤＳ）により実装されるときに、キャリパー測定は特に正確および正確である。本発明は、好ましくは２つのセンサヘッドを使用する装置で実装されることがありえ、センサヘッドの間のｚ―距離を計量するための手段を備えている。作動中、分析されている（例えば不均一性の厚みを有している進行しているウェブ）サンプルは、２つのセンサヘッドの間に位置する。リアルタイムのｚ―距離およびＴＨｚ信号を測定することによって、ＴＨｚ信号は、分光計測定精度を強化するために修正されることがありえる。ベース基板（例えばコーティングが適用される紙）の基礎重量、厚みまたは他の物理的なパラメータにおける変化に、非接触キャリパー・コーティング測定値は、実際に無関心である。

[0007] ある態様では、本願発明は、コーティングされた連続ウェブ（４０）上のコーティングの厚みを計量する方法であって、
[0008] (a)一つ以上の被膜層（６）および基板層（７）を有しているコーティングされた連続ウェブ（４０）の分析モデルを展開するステップであって、
（ｉ）各被膜層（６）の厚さと、
（ｉｉ）基板層の厚さ（７）と、
（ｉｉｉ）値がまず最初に割り当てられる基板（７）および各被膜層（６）の屈折率と、
（ｉｖ）コーティングされた連続ウェブ（４０）の上のテラヘルツ放射線の入射の角度と、の関数として、モデルが、コーティングされた連続ウェブ（４０）による電磁界の伝送を表すことを特徴とする、展開するステップと、
[0009] (b)放射線（１８）のパルスを生成するエミッタ（１２）および放射線のパルスを受信する検出器（１４）を包含する時間領域テラヘルツ分光学装置（１０）を使用することによって、コーティングされた連続ウェブ・サンプル（４０）に関しサンプル測定を行うステップであって、
[0010] (i) サンプル（４０）と相互作用しないリファレンス放射線パルス（２０）とサンプル（４０）に向けられるサンプル放射線パルス（２２）と、リファレンス放射線パルス（２０）を形成するためにエミッタ（１２）と検出器（１４）の間の光路に沿ってビーム・スプリッタ（１６）を配置するステップと、
[0011] (ii) 検出器（１４）にサンプル放射線パルス（２３）を反射する第１の鏡（３２）を配置するステップと、
[0012] （ｉｉｉ）検出器（１４）にリファレンス放射線パルス（２１）を反射するように第2の鏡（３０）を位置決めし、同位相で変動をモニタする反射された放射線パルス（２１）およびリファレンス放射線パルス（２０）の振幅を使用するステップと、
を包含することを特徴とするサンプル測定を行うステップと、
[0013] (c)測定に関しサンプル（４０）の配置なしで、ステップ（ｂ）（ｉ）、（ｂ）（ｉｉ）および（ｂ）（ｉｉｉ）を実行することによって、時間領域分光を有するコーティングされた連続ウェブ・サンプル（４０）に関しリファレンス測定を行うステップと、
[0014] （ｄ）コーティング（６）の厚みを決定するようにサンプル測定とリファレンス測定の間のベストフィットな関係を成し遂げるように、サンプル測定をリファレンス測定と比較し、ステップ（ａ）において、定められるモデルに基づいて基板層（７）の厚さとコーティングの厚み（６）に関する値を反復的に割り当てるステップと、
を有することを特徴とする。

[0015] 別の態様では、本願発明は、連続ウェブ・サンプル（４０）上のコーティング（６）の厚みを計量するために一つ以上の被膜層（６）および基板層（７）を有しているコーティングされた連続ウェブ・サンプル（４０）を分析するための装置であって、
[0016] 時間領域テラヘルツ分光学装置を包含するコーティングされた連続ウェブ・サンプル（４０）に関するサンプル測定データ（１０）をもたらすための手段と、
[0017] 時間領域テラヘルツ分光学装置を包含するコーティングされた連続ウェブ・サンプル（４０）に関しリファレンス測定データ（１０）をもたらすための手段と、
[0018] サンプル測定データおよびリファレンス測定データを処理するためにプログラムされ、有効に接続された電子データ処理手段（１２５）と、
を有し、
コーティングの厚み（６）を決定するために、サンプル測定データとリファレンス測定データの間のベストフィットの関係を達成するように、データ処理手段（１２５）は、サンプル測定データをリファレンス測定データと比較するようにプログラムされ、コーティングされた連続ウェブ（４０）の分析モデルに基づいてコーティングの厚み（６）および基板の層（７）の厚さの値に関し反復的に割り当てられることを特徴とする。

[0019] 図１は、４つの層光学システムとして描写される被覆板用の分析モデルである。 [0020] 図２は、典型的なＴＨｚまたはニアＴＨｚ―ＴＤＳ伝送ベースのシート測定システムの代表である。 [0021] 図３は、時間領域分光において、連続参照（ＣＲ）を生成するための装置を表す。 [0022] 図４は、ビーム・スプリッタにより生成される代表的な連続ＣＲトレースを示す。 [0023] 図５は、２セットのパルスの間のインターパルス・ジターを比較する。 [0024] 図６は、２セットのパルスとその修正遅延の間に遅延を示すグラフである。

[0025] 図１は、空気５からなる４枚の層を有する多層光学システムとしての被覆板４、コーティング材料６、ベース材料または板７および最後に空気８を表すモデルを表している。層は、ｎａｉｒ、ｎｃおよびｎｂと表示するそれぞれの屈折率を有する。１テラヘルツ・パルスの電磁界Ｅがシステムで広がるにつれて、それが、それぞれ、１、２および３として意味される層の３つの異なる境界に遭遇して、電磁場を修正する。

[0026] ＴＨｚ電磁界相互作用をこのシステムに記載するために、ＡＢＣＤマトリックス分析法（光学、ユージン・ヘクト、第２版、アディソン‐ウェズリー社、１９８７年、３７３―３７８ページ）が用いられ、ＴＨｚビームが平面波として見られることがありえると仮定される。ガウスビームに関しフォーマリズムが構成されることがありえることに注意されたい。かくして、境界線で、層ｉおよびｉ＋１により定義される特性マトリックスＭｉによって、電気（Ｅ）と磁気（Ｈ）フィールドの関係は、以下のように与えられる：

式1
Ｍｉは２×２のマトリックスであるウェーブ番号ｋ、層の厚さｄおよび境界線（θ_ｉ＋１）の観点としての層のフィールドの角度によって、定める：

式2
ここで、ｊは、式３に定められる虚数（インデックスｉの混同を回避するため）であり、Ｙ_i+1(θ_i+1）は以下の関数である

式3
電界が入射面にないとき、ｎ_ｉ＋１は層ｉ＋１の屈折率である。そこで、多層システムの場合、システムの特性マトリックスＭは、各境界Ｍ_ｉですべての特性マトリックスの間の積によって、与えられる：

式4
ここで、ｍ_ｉｊはマトリクスエレメントである。時間領域テラヘルツ測定において、いかなるサンプルもまたはコーティングされたボードＥ_ｏのないＴＨｚ電界は、最初に好ましくは測定される。今後、Ｅ_ｏは、システムのインシデント電界Ｅ_ｉと称する。モデルの使用が送信された電界Ｅ_ｔの代表に関しあるので、Ｅ_ｉとＥ_ｔの関係は以下の通りに伝達関数ブロックｔによって、与えられる：

式5
ＴＨｚビームが広がる所で、Ｙ関数（式３）に関しインデックスｏおよびｔはそれぞれ初めのおよび最終層に対応する。この場合、両方の層は、空気である。センサ感度を最適化するために好適な特定のアプリケーションにおいて、最終的な伝達関数ブロックが正方形にされる式５であるように、ＴＨｚパルスは二倍にコーティングされたボードを通過する。ボード厚が知られていない場合、好ましくは、コーティングとベース材料との充分な対比は良好な結果を産生するために技術のために確立される。軽微なコントラストは、センサ感度による。モデルおよび装置の１つの実装において、論文（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ、第４８巻、ｎｏ．３３、６５４１―６５４６ページ参照）のようにボード屈折率ｎｂがみなされると共に、コーティング屈折率ｎ_ｃは周波数によって、一定に好ましくは保たれる。これらの屈折率が、式２および３で使われる。リファレンス・パルスに経路長差を検出する際のＴＨｚ時間領域テクニックの緻密さのため、式２で位相ｋｄがそれに応じて調整されるべきである。ウェーブ番号を定めるためにｎ_ｃまたはｎ_ｂを単独使用する代わりに、（ｎ_ｃ―１）または（ｎ_ｂ―１）が使用され、それは真空または空気に対する正確な経路長差である。現在の本発明で、ｎ_ｃ、ｎ_ｂ、ＥｏおよびＥｔを非線形最小二乗法にフィットしているアルゴリズムに取り入れることによって、コーティング・キャリパーは、正確に抽出されることがありえる。角度が斜角でありえる分析モデルが、それに応じて調整されたものと、入射放射線がコーティングに正常な図１に示されるにもかかわらず、そして、理解される点に注意する。実際、角度はまず最初に測定されることがありえ、プロセッサにすでにプログラムされる適切なモデルはコーティング厚を算出するように選択される。一旦厚みが決定されると、基礎重量および関連した特性は密度データを有する標準的な技術を用いて算出されることもありえる。コーティングまたは基板層の各層が紙、ボード、プラスチック、ポリマー、天然ゴム、金属、天然ファイバーおよび／または合成繊維から作られる連続ウェブを測定することに関し、キャリパー・コーティング測定テクニックは、特に適している。

[0027] 図２は、エミッタ１２と時間領域分光計の検出器１４の間に配してある連続リアルタイムリファレンス生成装置１０を例示する。装置１０は、コーティングされたサンプルに関しサンプルおよびリファレンス測定を行うのに特に適している。装置は、反射光２２および透過光２０に付帯的な光１８をエミッタ１２から切り取るビーム・スプリッタ１６を包含する。検出器１４により受信される前のビーム・スプリッタ１６による平面鏡３０による光２１として後ろに、透過光２０は、反射される。反射光２２は、サンプル４０で送信されて、その後で、それが検出器１４に送信されるビーム・スプリッタ１６の方へ後ろに、平坦な鏡３２による光２３として反射される。この装置１０が１テラヘルツ分光計を増大させる場合には、エミッタおよび検出器は、例えば、光導電アンテナでありえる。テラヘルツ放射線に関して、好適なビーム・スプリッタは、厚く高い抵抗力（＞１０，０００ Ｏ―ｃｍ）シリコン・スラブを含む。その背面の反射が測定ウインドウの外にあるように、ビーム・スプリッタの厚みは十分に大きく選択される。より薄いビーム・スプリッタが用いられる場合、後方からの繰返し反射がウインドウにおいて、包含されるので、パルス形状は異なるように見える。原則として、いずれの構成も、現在の本発明で使用されることがありえる。それがより振動しやすくないので、より厚いビーム・スプリッタは好まれる。それがテラヘルツ周波数の受け入れられる吸収を有する高い屈折率を有するにつれて、高い抵抗力シリコン・スラブは特にビーム・スプリッタとして適している。別の実施形態として、それらがシリコンのそれより高い吸収を有するにもかかわらず、サファイヤまたはポリエチレンがビーム・スプリッタとして用いられることが可能である。

[0028] 好ましい実施例において、装置１０は、エミッタ１２（鏡３２を収納する検出器１４および鏡３０および下部のヘッド５２）を収納する上部ヘッドまたはモジュール５１を包含する。二重センサヘッドがスキャナの一部として動くとき、コーティングされた不均一性の連続ウェブサンプル４０が横断するセンサヘッド５１、５２の間のギャップまたは変位距離「ｚ」が特に変化することがありえる。このｚ「脱線（wander）」、及び、それ故進行される放射線の様々な長さに関し説明するために、ギャップ分離は、連続的に測定されることがありえる。動的測定値は従来の装置（例えば、変位量センサー２６）で成し遂げられることがありえる。そして、それは帰納的であるか磁気測定装置を使用する。ｚ測定値に基づいて時間遅れを算出し、時間遅延信号を生成するプロセッサに、ｚ測定値からの距離信号は、通信されることがありえる。分光学ベースの手段１０がそうであるテラヘルツ時間領域が伝送モードで示すと共に、本発明が反射モードでも適用できるものと理解される。

[0029] 作動中、レーザパルスは、エミッタ１２および検出器１４にそれぞれ向けられる。（持続波光伝導体がその代わりに用いられることがありえる。） まず最初に、テラヘルツ放射線パルスは、光導電アンテナ・エミッタにより生成されて、垂直方向において、進んでいる２つのパルスに結果としてなっている４５度角度のシリコンビーム・スプリッタ１６上のインシデントである。あるパルスはサンプル４０で伝導され、他のパルスは時間内の変動および振幅を追跡するために用いられる。２つのパルスが同時に同じ位置で生成されるので、それらの位相および振幅は極めて強く相関し、この相関は測定エラーを訂正するために用いる。ファイバーおよび温度変動の曲げが振幅および位相測定の精度の強い副作用を有することができる光ファイバ・ベースの時間領域テラヘルツ分光計に関し、この方法は、特に適している。複数の検出器が使用されることがありえるにもかかわらず、１台の検出器だけは必要とされる。

[0030] 別々のヘッド５１および５２なしで図２にて図示するように構成された、連続リアルタイムリファレンス生成装置１０は、図３に示すようにＴＨｚまたはニアＴＨｚ―ＴＤＳ伝送ベースのシート測定システム１００に組み込まれた。このＴＨｚ―ＴＤＳシステム１００については、ジターがシステムの測定精度を制限することが証明された。テクニックを参照している定数の実装がその精度を著しく強化することを思われる。システム１００は、光パルスのビームを発することに関し少なくとも一つのパルスレーザ・ソース（例えばフェムト秒（ｆｓ）レーザー）１０５を包含しているニアＴＨｚまたはＴＨｚジェネレータを備える。ビーム・スプリッタ１０６は、光学ビームを２つのビーム、反射ビーム１０２および透過ビーム１０３に割る。反射ビーム１０２は、「ダミー」遅延段を包含している光学１０８から成る反射する遅延に向けられる。遅延が両方のソース（送信機）にすることになっているダミーの目的およびＴＨｚ―ＴＤＳシステム１００のレシーバ（検出器）アームは、名目上等しい光路長を有し、これは、同じ元のFS-PULSに由来しているソースと受信機FS-パルスになる。ダミー遅延の意図は、ノイズを最小化することである。しかしながら、このダミー遅延は、全般的に必要とされず、ＴＨｚ―ＴＤＳシステム１００はまた、所定の応用でそれなしで全般的に作用する。

[0031] 透過ビーム１０３は、線形遅延段として示される光学１０９から成ることを遅延させるために、鏡１０４を介して目指す。検出器１１０に反射ビーム１０２の光路長をニアＴＨｚまたはＴＨｚ送信機１１１に透過ビーム１０３の光路長に名目上等しいようにするように、遅延から成っている光学１０８および１０９は構成される。

[0032] シート材料上のサンプル位置で０．０５ＴＨｚと５０ＴＨｚの間に周波数を有するＴＨｚまたはニアＴＨｚ放射線パルスを発することに関し、ニアＴＨｚまたはＴＨｚ送信機１１１は、操作可能な伝達するアンテナを包含する。ＴＨｚ送信アンテナはそれ（示されない）に適用されるバイアス電圧を全般的に有する、変調されることがありえるシステム１００の監禁検出方式の利用に関し使用する。入射放射線によって、照射を受けるサンプル１３０上の位置によって、検出器１１０は、放射線が送信したニアＴＨｚまたはＴＨｚを受信するように操作可能なレシーバ・アンテナを包含する。本願明細書において、記載される光導電アンテナを用いるのに本発明の実施例は、制限されない。例えば、亜鉛テルライド（ＺｎＴｅ）のような結晶を用いて光学修正のような他の方法が、用いられることもできる。ＴＨｚ検出器１１０は、受信アンテナに連結して、シート材料サンプル１３０により伝導されるＴＨｚまたはニアＴＨｚ放射線を同期をとって、検波することに関し光学１０８から成る遅延から遅延光パルスを受信するために連結されもする。検出器１１０は、電気検出信号を生成する。ＴＨｚがサンプル１３０と相互作用しているビームに焦点を合わせたことを図３が示すにもかかわらず、平行な幾何学のような他の光学ジオメトリが使われることもありえるものと理解される。

[0033] 信号処理システム１２５は、電気検出信号を受信するために、検出器１１０に連結する。信号処理システム１２５は、メモリ１２６を備える。信号処理システム１２５はまた、トランスインピーダンス（電圧に対する電流）―アンプ、フィルタおよびアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータを全般的に包含する処理エレクトロニクス１２８を包含する。プロセッサ１２７は、被処理電気信号（増幅されて、フィルタに通されて、デジタル信号に変更される）を処理エレクトロニクス１２８から受信する。含水量、基礎重量およびキャリパーから選択されるシート材料サンプルの少なくとも一つの特性を決定するために、プロセッサ１２７は、較正データおよびリファレンス信号パルスと共に送信されたパルスと関連した信号を結合することがありえる。

[0034] リファレンス・パルス、及び、修正を適用することに関する技術について、信号処理システム１２５のプロセッサ１２７は、リファレンス・パルスの連続セットをサンプル・パルスと比較することがありえ、時間ジターおよび振幅バリエーションに関し必要な修正を実行することがありえる。特に、プロセス１２７は、被覆ウェブ・サンプルに関しサンプルおよびリファレンス測定データを算出して、サンプル測定データをリファレンス測定データと比較するようにプログラムされる。コーティングの厚みおよびコーティングされた連続ウェブの分析モデルに基づいて基材の厚さ層に関し値を反復的に割り当てることによって、サンプル測定データとリファレンス測定データのベストであるフィットされた関係は、コーティングのキャリパーを算出するために成し遂げられる。

[0035] 変調されたバイアス電圧が送信機アンテナに適用されるロックイン検出方式（図示せず）を、検出エレクトロニクスは、全般的に利用する。いかなるバックグラウンド信号の効果も最小化するのと同様に、システムの信号対雑音比を上昇させる監禁検出エレクトロニクスに、この変調信号も、供給される。ＤＣバイアス電圧がアンテナに適用される場合には、ロックイン検出を理解するために、機械的チョッパーが、ソース・フェムト秒レーザビーム１０５において、用いられることがありえる。

[0036] 測定キャリパー・コーティングに関し発明の技術を実装することにおいて、測定された材料（ベースおよびコーティング）の屈折率は発表されたデータから決定され、または、それらは従来の装置で測定されることがありえる。更に、基層（または他のいかなる層も）の特定のパラメータを測定するために他のセンサを加えることは、有用でもよい。例えば、赤外線ゲージは、屈折率を修正するためにベース材料の水分を測定する使用であってよい。

[0037] その後、図2に示す連続的なリファレンスを生成するための装置10で使用され際に、リファレンス測定はサンプルをとられない。リファレンス信号は、Ｚ―センサ信号を使用して修正されることができる。コーティングされた進行している連続ウェブは装置のギャップの間に位置し、サンプル測定はとられる。検出器からの手段信号は、将来の分析に関し捕えられ、保存される。手段信号は、Ｚ―センサ信号を使用して修正されることができる。ベースおよびコーティング材料の厚みを決定するために、材料の測定信号対基準信号および屈折率の遅延および振幅がアルゴリズムで使われる適切なアルゴリズムが適用される。コーティングの厚み材料は、プロシージャの結果として、供給される。

[0038] テラヘルツ分光装置のエミッタにより生成される各パルスのための図3のＴＨｚ-TDS透過ベースシート測定システム100では、ビームスプリッタは、対象のサンプルを通るものと、空気中を通る他のパルスという二つのパルスのいずれかを生成する。図４は、ビーム・スプリッタにより形成される２つの代表的なパルスを表す。各パルスは特性プロフィルおよびピークを有し、左のパルスは、「左」パルスと、右のものは"右"パルスと指定される。およそ２つを切り離す中央の任意のポイントは、選択されることがありえる。上記の分析において、「右」パルスは、リファレンス（すなわち、パルスが空気を通って進む）として、及び、サンプル・パルス（すなわち、パルスがサンプルで進む）として、双方が使われる。これらは、次々と実行される２つの別々の測定値である。

[0039] 連続リファレンスプロシージャを実装するある方法は、まず最初に一組のリファレンス・パルスを集めることである。このセットにおいて、２つのパルス（「左」及び「右」）は、空気を介して進む。その後で、対象のサンプルは分光計（すなわち、右アーム）のアームの１つに挿入され、新しいデータセットは集められる。すべての分析は、リファレンスおよびサンプル「右」パルス測定値を使用してここで、実行され得る。左のパルスは、時間内の変化および右側のパルスの振幅を追跡するために用いる。「左」パルスのいかなる変化もおそらく「右」パルスにおいて、現れるので、「左」パルスはモニタされることができて、「右」パルスを修正して、このことによりジターの効果を低減させるために用いることができる。

[0040] 図５は、１００の異なる測定されたパルスに関し「左」と「右」パルスの間にインターパルス回のジターを示す。ｘ軸上の「インデックス」指定とは、そのようにグラフ上の各ポイントが一組の左のおよび右のパルスに対応する実験測定番号（１―１００）を意味する。図面は、左と右のパルスの間に一対的な時間遅れを示す。パルスの１つの時間ジターの修正ができるようにする２つのパルスが同期をとって、移動すると、この相関プロット線は、更に確認する。比較は、ジターの標準偏差が２倍に低減させられることが可能であることを証明する。

[0041] 正確な位相測定が特に決定的であるファイバ・オプティックス・ベースのテラヘルツ時間領域分光計に関して、温度の副作用およびさもなければ位相測定を妨げる他の要因に関し、連続参照しているプロシージャは、補償することがありえる。特に、ファイバ・オプティックス・ベースの分光計に関し、分極化または経路長変化は、よられているファイバーの結果として、発生するかまたはそれを伸ばしたそれらがサンプルを走査するにつれて、センサのムーブメントによって、発生する。システムが抄紙機において、典型的に使用したスキャン・タイプに関しムーブメントの効果をシミュレーションするためにテラヘルツ時間領域分光計のファイバー接続が手動でねじられたので、図６の一番上のプロット線は２００の異なる測定されたパルスに関し「左」および「右」のパルス間のインターパルス回のジターである。図面は、分極化変化がパルスの遅延に影響を及ぼすことを示す。図6の下側のプロットは、本発明の技術が、追跡され、2つのパルスが同様に影響されるように、これらの遅延を補正するために用いることができ、一方が他方の変化を追跡するために使用できることを示している。

[0042] 一旦リファレンス・パルスの連続セットが得られると、サンプル・パルスの位相および振幅は追跡されることがありえて、必要に応じて、修正されることがありえる。例えば、サンプル・パルスに遅延を加えるかまたは減算することによって、時間ジターは、リファレンス・パルスを使用して修正されることがありえる。リファレンスパルスとの振幅変動を補正するために、乗算因子によるサンプル振幅のスケーリングは、増加またはその強度を減少させるために使用できる。

[0043] 本発明の原理、好適な実施例及び動作モードについて説明してきた。しかしながら、本発明は、述べられる具体例に限られているものとして解釈されるべきでない。従って、上述の実施例は限定的ではなく例示であると解釈するべきであり、以下の請求範囲に規定される本発明の範囲を離れることなく、本技術分野における技術者によって、これら実施例の様々なバリエーションを構成しうることを理解すべきである。

Claims (10)

1. コーティングされた連続ウェブ（４０）上のコーティングの厚みを計量する方法であって、
   (a)一つ以上の被膜層（６）および基板層（７）を有しているコーティングされた連続ウェブ（４０）の分析モデルを展開するステップであって、
   （ｉ）各被膜層（６）の厚さと、
   （ｉｉ）基板層の厚さ（７）と、
   （ｉｉｉ）値がまず最初に割り当てられる基板（７）および各被膜層（６）の屈折率と、
   （ｉｖ）コーティングされた連続ウェブ（４０）の上のテラヘルツ放射線の入射の角度と、の関数として、モデルが、コーティングされた連続ウェブ（４０）による電磁界の伝送を表すことを特徴とする、展開するステップと、
   (b)放射線（１８）のパルスを生成するエミッタ（１２）および放射線のパルスを受信する検出器（１４）を包含する時間領域テラヘルツ分光学装置（１０）を使用することによって、コーティングされた連続ウェブ・サンプル（４０）に関しサンプル測定を行うステップであって、
   (i) サンプル（４０）と相互作用しないリファレンス放射線パルス（２０）とサンプル（４０）に向けられるサンプル放射線パルス（２２）と、リファレンス放射線パルス（２０）を形成するためにエミッタ（１２）と検出器（１４）の間の光路に沿ってビーム・スプリッタ（１６）を配置するステップと、
   (ii) 検出器（１４）にサンプル放射線パルス（２３）を反射する第１の鏡（３２）を配置するステップと、
   （ｉｉｉ）検出器（１４）にリファレンス放射線パルス（２１）を反射するように第2の鏡（３０）を位置決めし、同位相で変動をモニタする反射された放射線パルス（２１）およびリファレンス放射線パルス（２０）の振幅を使用するステップと、
   を包含することを特徴とするサンプル測定を行うステップと、
   (c)測定に関しサンプル（４０）の配置なしで、ステップ（ｂ）（ｉ）、（ｂ）（ｉｉ）および（ｂ）（ｉｉｉ）を実行することによって、時間領域分光を有するコーティングされた連続ウェブ・サンプル（４０）に関しリファレンス測定を行うステップと、
   （ｄ）コーティング（６）の厚みを決定するようにサンプル測定とリファレンス測定の間のベストフィットな関係を成し遂げるように、サンプル測定をリファレンス測定と比較し、ステップ（ａ）において、定められるモデルに基づいて基板層（７）の厚さとコーティングの厚み（６）に関する値を反復的に割り当てるステップと、
   を有することを特徴とする方法。
2. ステップ（ｂ）において、
   ビーム・スプリッタ（１６）は、第１のモジュール（５１）に格納され、
   第１のミラー（３２）は、第2のモジュール（５２）に格納され、
   第１および第２のモジュール（51,52）は、サンプル（４０）が配置されるギャップを定め、
   ステップ（ｂ）が更に、
   モジュール（51,52）の間の距離を測定するステップと、
   サンプル放射線パルス（22,23）によって、進行した距離の変化に関し説明するためにサンプル測定を修正するステップと、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. ステップ（ｂ）が測定遅延および振幅特性を呈する測定信号を生成し、
   ステップ（ｃ）がリファレンス遅延および振幅特性を呈するリファレンス信号を生成し、
   ステップ（ｄ）は、測定信号をリファレンス信号と比較する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 隣接層（6,7）が異なる屈折率を呈する請求項１の方法。
5. ステップ（ｂ）において、リファレンス・パルス（２０）がサンプル・パルス（２２）と関連して異なる時間に検出器（１４）に到達するように、ビーム・スプリッタ（１６）からのリファレンスおよびサンプル・パルス（２０,２２）は適時に分離される、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. ステップ（ｂ）において、
   リファレンス放射線パルス（２０）の検出に基づいて修正タイム・ジターを更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. リファレンス放射線パルス（２０）の検出に基づいて修正振幅バリエーションを更に有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 連続ウェブ・サンプル（４０）上のコーティング（６）の厚みを計量するために一つ以上の被膜層（６）および基板層（７）を有しているコーティングされた連続ウェブ・サンプル（４０）を分析するための装置であって、
   時間領域テラヘルツ分光学装置を包含するコーティングされた連続ウェブ・サンプル（４０）に関するサンプル測定データ（１０）をもたらすための手段と、
   時間領域テラヘルツ分光学装置を包含するコーティングされた連続ウェブ・サンプル（４０）に関しリファレンス測定データ（１０）をもたらすための手段と、
   サンプル測定データおよびリファレンス測定データを処理するためにプログラムされ、有効に接続された電子データ処理手段（１２５）と、
   を有し、
   コーティングの厚み（６）を決定するために、サンプル測定データとリファレンス測定データの間のベストフィットの関係を達成するように、データ処理手段（１２５）は、サンプル測定データをリファレンス測定データと比較するようにプログラムされ、コーティングされた連続ウェブ（４０）の分析モデルに基づいてコーティングの厚み（６）および基板の層（７）の厚さの値に関し反復的に割り当てられることを特徴とする装置。
9. 時間領域分光学装置が、
   放射線（１８）のパルスを生成するエミッタ（１２）と、
   収率リファレンス放射線パルス（２０）およびサンプル放射線パルス（２２）に放射線（１６）のパルスを分割するための手段であって、
   サンプル放射線パルス（２２）がサンプル（４０）に向けられ、
   リファレンス放射線パルス（２０）がサンプル（４０）と相互作用しない、ことを特徴とする分割するための手段と、
   サンプル（４０）により伝導され、または、反射されたサンプル放射線（２３）を反射するように配置される第１の鏡（３２）と、
   リファレンス放射線パルス（２１）を反射するように配置される第2の鏡（３０）と、
   リファレンス測定データをもたらすための手段がサンプル（４０）を使用しないという条件で、反射されたリファレンス放射線パルス（２１）および反射されたサンプル放射線パルス（２３）を受信するように配置される検出器（１４）と、
   を有することを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. ビーム・スプリッタ（１６）は、第１のモジュール（５１）に格納され、第１のミラー（３２）は、第2のモジュール（５２）に格納され、サンプル測定データをもたらすための手段に関し、第１および第２のモジュール（51,51）は、サンプル（４０）が配置されるギャップを定め、サンプル測定データをもたらすための手段は、モジュール（51,52）の間の距離を計量し、サンプル放射線パルス（２２）によって、進行した距離の変化に関し説明するためにサンプル測定を修正する、ことを特徴とする請求項８に記載の装置。

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