测定装置和测定方法与流程

测定装置和测定方法
1.关联申请的交叉引用
2.本技术是基于申请号为特愿2019
‑
77371号(2019年4月15日申请)的日本专利申请要求优先权，在此参照并引用该申请的所有公开内容。
技术领域
3.本公开涉及测定装置和测定方法。


背景技术：

4.以往，已知一种通过对具有多个层的试样中的太赫兹波的反射或透射进行测定来对层间的接合状态进行测定的方法(例如参照专利文献1)。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：(日本)特许第5684819号公报


技术实现要素：

8.发明所要解决的技术问题
9.期望提高层间的接合状态的测定精度。
10.本公开的目的在于提供一种能够提高层间的接合状态的测定精度的测定装置和测定方法。
11.用于解决技术问题的技术方案
12.一些实施方式的测定装置具备：发生部，其使电磁波入射到试样；接收部，其接收在所述试样反射的电磁波；控制部，其对所述发生部和所述接收部进行控制；所述试样具有所述电磁波所入射的第一层和层叠于所述第一层的第二层，所述控制部基于从所述发生部入射到所述试样的电磁波和所述接收部接收的电磁波，检测出在所述第一层与所述第二层之间是否存在所述第三层，所述发生部以所述电磁波在所述第一层与所述第三层之间或者所述第一层与所述第二层之间的至少一方发生全反射的入射角使所述电磁波入射。这样，通过局部存在于电磁波的波长程度区域的消逝波(近场光)，能够利用电磁波波长以下的深度的分辨率检测位于第一层与第二层的界面附近的第三层。其结果是，层间的接合状态的测定精度得以提高。
13.一个实施方式的测定装置可以进一步具备使所述第一层或所述第二层的至少一方向相对于另一方远离的方向位移的位移部。这样，测定装置能够判别试样的状态是全面接触状态还是粘合状态。其结果是，层间的接合状态的测定精度得以提高。
14.在一个实施方式的测定装置中，所述位移部可以使所述第一层或所述第二层的至少一方振动。这样，测定装置能够通过简单的构成来判别试样的状态为全面接触状态还是粘合状态。其结果是，层间的接合状态的测定精度得以提高。
15.在一个实施方式的测定装置中，所述位移部可以相对于所述第一层或所述第二层
的至少一方施加从另一方远离的方向的力。这样，试样的状态为全面接触状态还是粘合状态的判别精度得以提高。其结果是，层间的接合状态的测定精度得以提高。
16.在一个实施方式的测定装置中，所述控制部可以基于从所述发生部入射到所述试样的电磁波和所述接收部接收的电磁波，算出所述第一层与所述第三层相接触的面积。这样，第三层的检测精度得以提高。其结果是，层间的接合状态的测定精度得以提高。
17.在一个实施方式的测定装置中，所述控制部可以基于从所述发生部入射到所述试样的电磁波和所述接收部接收的电磁波，算出所述第三层的厚度。这样，第三层的检测精度得以提高。其结果是，层间的接合状态的测定精度得以提高。
18.在一个实施方式的测定装置中，所述控制部可以基于从所述发生部入射到所述试样的电磁波和所述接收部接收的电磁波，同时算出所述第一层和所述第三层相接触的面积和所述第三层的厚度。这样，第三层的检测所花费的时间得以缩短。
19.一个实施方式的测定装置可以进一步具备位于所述发生部与所述第一层之间的入射角调节部或者位于所述接收部与所述第一层之间的出射角调节部的至少一方。测定装置具备入射角调节部，从而能够以简易的构成使向第一层的入射角容易满足全反射条件。通过测定装置具备出射角调节部，电磁波的损失得以降低。
20.一些实施方式的测定方法包含：从所述第一层使电磁波入射到具有所层叠的第一层和第二层的试样的步骤；接收在所述试样反射的电磁波的步骤；基于在使所述电磁波入射的步骤中入射到所述试样的电磁波和在接收所述电磁波的步骤中接收的电磁波，检测出所述第一层与所述第二层之间是否存在所述第三层的步骤；在使所述电磁波入射的步骤中，使所述电磁波以在所述第一层与所述第三层之间或者所述第一层与所述第二层之间的至少一方发生全反射的入射角入射到所述第一层。这样，通过局部存在于电磁波的波长程度区域的消逝波(近场光)，能够利用波长以下的深度的分辨率检测出电磁波的波长以下的深度、即第一层与第二层的界面附近的状态。其结果是，层间的接合状态的测定精度得以提高。
21.发明的效果
22.根据本公开，能够提供一种能够提高层间的接合状态的测定精度的测定装置和测定方法。
附图说明
23.图1是表示一个实施方式的测定装置的构成例的框图。
24.图2是表示一个实施方式的测定装置的构成例的剖视图。
25.图3是表示第一层与第二层之间的全反射的剖视图。
26.图4是表示试样的吸收光谱的一个例子的曲线图。
27.图5是表示第一层与第三层之间的全反射的剖视图。
28.图6是表示第一层的吸收光谱的一个例子的曲线图。
29.图7是遍及在试样的面内方向排列的第二层和第三层地表示电磁波束发生全反射的构成的一个例子的剖视图。
30.图8是表示图7的构成例所测定的全反射吸收光谱的一个例子的曲线图。
31.图9是遍及在试样的深度方向上排列的第三层和第二层地表示消逝场渗入的构成
的一个例子的剖视图。
32.图10是表示图9的构成例所测定的全反射吸收光谱的一个例子的曲线图。
33.图11是表示在面内方向扫描试样的例子的俯视图。
34.图12是表示一个实施方式的测定方法的流程例的流程图。
35.图13是表示对第三层进行检测的流程的一个例子的流程图。
36.图14是表示在位移部使第一层位移的情况下测定的全反射吸收光谱的一个例子的曲线图。
37.图15是表示一边使第一层位移一边对第三层进行检测的流程的一个例子的流程图。
38.图16是表示第一层的折射率小于第二层的折射率的情况下的电磁波行进的一个例子的剖视图。
具体实施方式
39.(比较例)
40.为了测定试样能够想到各种方法。作为比较例，例如通过红外光(ir：infra red)，能够测定包含在试样的官能团的量。但是，ir由于容易被物质吸收，因而易于在试样的表面或表面附近的测定中使用，反之难以在试样的内部的测定中使用。因此，ir难以在包含于试样的多个层间的接合状态的测定中使用。
41.作为比较例，例如能够通过x光、超声波或激光超声波测定存在于试样内部的空隙。但是，x光具有暴露风险的问题，并且需要有大型设备。超声波或激光超声波根据测定条件，具有深度分辨率为数百μm级的问题。鉴于通过数μm级的空隙而能够导致包含于试样的多个层间的接合强度低下的情况，而只具有低深度分辨率，因而x光、超声波或激光超声波难以在层间的接合状态的测定中使用。
42.作为比较例，例如通过解析太赫兹波的反射的时间波形，能够测定包含母材和接合层的试样中的各层的厚度。但是，在太赫兹波的脉宽为1psec(皮秒)程度的情况下，如果各层的间隔不在数百μm以上，则不能区别反射波是母材表面反射的还是接合界面反射的。也就是说，反射波的深度分辨率低。鉴于通过数μm级的空隙而能够导致包含于试样的多个层间的接合强度低下的情况，而只具有低深度分辨率，因而太赫兹波的反射的时间波形解析的手法难以在层间的接合状态的测定中使用。
43.如以上所述那样，根据为了测定试样而能够想到的比较例，会产生测定的深度分辨率为100μm以上的量级或具有与安全相关的风险的问题。为了高精度地测定层间的接合状态，需要能够以高深度分辨率测定试样。并且，需要能够安全地测定。
44.因此，本公开对能够不使安全相关的风险增大并且能够高精度地测定层间的接合状态的测定装置1(参照图1)和测定方法进行说明。
45.(实施方式)
46.如图1和图2所示，本公开的一个实施方式的测定装置1具备控制部10、发生部20、接收部30。测定装置1在发生部20使电磁波产生，并使电磁波入射到试样50。电磁波在试样50反射，而入射到接收部30。测定装置1接收在接收部30、试样50反射的电磁波，并检测其强度。测定装置1基于在发生部20产生的电磁波的强度和在接收部30接收的电磁波的强度，而
测定与试样50相关的信息。
47.发生部20可以产生作为电磁波的太赫兹波。太赫兹波是具有0.1thz至10thz之间频率的电磁波。发生部20可以产生作为电磁波的毫米波。毫米波是具有1mm至10mm之间波长的电磁波。太赫兹波或毫米波与ir相比容易透射到试样50的内部。透射试样50的太赫兹波或毫米波包含与试样50包含的材料的吸收光谱相关的信息。太赫兹波或毫米波不会使x光那样的暴露风险产生。发生部20也被称作发生器。
48.接收部30可以接收在试样50全反射的电磁波，并检测其强度。也就是说，测定装置1可以基于全反射的电磁波的强度分析试样50。测定装置1例如可以通过atr(attenuated total reflection)法分析试样50。根据atr法，测定装置1能够分析电磁波从全反射面至短于波长的深度的区域的信息。也就是说，测定装置1能够分析试样50中短于波长的深度区域，即界面附近的信息。在电磁波为太赫兹波的情况下，能够在数μm至数百μm的量级分析试样50的深度方向的信息。在电磁波为毫米波的情况下，能够在数百μm至数mm的量级分析试样50的深度方向的信息。接收部30也被称作接收器。
49.测定装置1可以进一步具备位移部40。位移部40像后述那样，使试样50的至少一部分位移。位移部40例如可以包含向试样50施加牵引力等外力的结构。位移部40例如可以包含向试样50给予振动的结构。测定装置1可以通过位移部40在使试样50的至少一部分变形的状态下分析试样50的信息。
50.控制部10从测定装置1的各构成部获取信息，并且控制各构成部。控制部10可以包含cpu(central processing unit)等的处理器。控制部10可以通过执行规定的流程，实现测定装置1的各种功能。
51.测定装置1可以进一步具备存储部12。存储部12可以存储在测定装置1的动作中使用的各种信息或者用于实现测定装置1的功能的流程等。存储部12可以作为控制部10的工作存储器发挥作用。存储部12例如可以通过半导体存储器等构成。存储部12可以被包含于控制部10。
52.测定装置1可以进一步具备用户界面(ui)14。ui14接受用户的操作输入，可以包含鼠标等的定点设备、物理钥匙、或者触控面板等的输入设备。ui14可以包含表示向用户告知的信息的显示屏或发光元件等的表示设备。ui14可以包含用于向用户告知信息的发出声音的扬声器等的声音设备。ui14并不限于示例的设备，可以包含各种设备。
53.测定装置1可以具备保持发生部20和接收部30的框体2。测定装置1可以以能够移动试样50的表面的方式而具备轮胎3。轮胎3可以用其他的移动构件替换。移动构件例如可以组合导轨和伺服电机或直动马达构成。移动构件并不限于此，可以用其他的各种构件替换。测定装置1可以进一步具备位于发生部20和试样50之间的入射角调节部22。测定装置1可以进一步具备位于接收部30和试样50之间的出射角调节部32。
54.试样50具有第一层51、第二层52、基材55。第一层51和第二层52和基材55是层叠。第一层51也被称作母材。第二层52接合第一层51(母材)和基材55。第二层52也被称作接合层。第一层51和基材55例如可以为玻璃，但并不限于此，可以用各种材料构成。第二层52可以为树脂等构成的粘合剂，但并不限于此，可以用各种材料构成。
55.第一层51和第二层52至少在一部分接触。另一方面，第一层51和第二层52之间的一部分能够存在空隙。空隙作为第三层53表示。空隙容易在第一层51和第二层52之间的接
合强度低的情况下产生。反过来说，通过在第一层51和第二层52之间存在空隙，而第一层51和第二层52之间的接合强度变低。第一层51的折射率用n1表示。第二层52的折射率用n2表示。第三层53的折射率用n3表示。充满空隙的空气的折射率可以视作1。因此，第三层53的折射率(n3)被视作1。在本实施方式中，假定第一层51的折射率(n1)大于第二层52的折射率(n2)。也就是说，假定n1＞n2成立。需要说明的是，第三层除了空气以外，例如可以为水或油，或者其他物质。
56.从发生部20入射到试样50的电磁波被称作入射电磁波61。入射电磁波61入射到第一层51。入射电磁波61的入射角作为第一层51表面的法线方向和入射电磁波61的前进方向的夹角表示。入射到第一层51的入射电磁波61在第二层52的表面或第三层53的表面反射。在第二层52的表面或第三层53的表面反射的电磁波被称作反射电磁波63。反射电磁波63从第一层51向接收部30出射。
57.在n1＞n2成立的情况下，电磁波通过以大于临界角的角度从第一层51向第二层52入射，而在第一层51和第二层52的界面全反射。表示电磁波从第一层51入射到第二层52情况的全反射条件的临界角用θc12表示。在第一层51和第二层52的折射率和临界角之间，sinθc12＝n2/n1的关系成立。
58.入射角调节部22以入射电磁波61的入射角满足全反射条件的方式调节入射角。入射角调节部22的折射率可以大于第一层51的折射率。这样，与入射角调节部22中的电磁波的前进方向与第一层51的法线方向的夹角相比，从入射角调节部22入射到第一层51的电磁波的前进方向与第一层51的法线方向的夹角更大。其结果是，与从入射角调节部22向第一层51的入射角相比，从第一层51相对于第二层52或第三层53的入射电磁波61的入射角容易变大。入射角调节部22作为电磁波从发生部20入射一侧的入射面，可以具有半球状的面。通过电磁波相对于半球状的入射面而垂直或大致垂直入射，而能够减少入射面中电磁波反射导致的损失。并且，通过向各种方向前进的电磁波能够相对于半球状的入射面垂直或大致垂直地入射，而测定装置1容易地在大范围控制从第一层51入射到第二层52或第三层53的入射电磁波61的入射角。其结果是，通过简便的构成而使相对于第一层51的入射电磁波61的入射角在第二层52或第三层53的界面容易满足全反射条件。
59.出射角调节部32以反射电磁波63能够向接收部30传播的方式调节反射电磁波63的前进方向。出射角调节部32的折射率可以大于第一层51的折射率。这样，从第一层51向出射角调节部32前进的反射电磁波63的前进方向靠近第一层51的法线方向。其结果是，接收部30容易接收反射电磁波63。出射角调节部32在向接收部30射出电磁波的一侧，可以具有半球状的形状。这样，反射电磁波63不论向哪个方向前进，均能够通过接收部30接收，因而能够使从出射角调节部32的表面射出的电磁波的出射角变小。其结果是，能够减少出射角调节部32的表面中的电磁波的损失。
60.测定装置1可以用具有高于空气的折射率的液体充满第一层51的表面和入射角调节部22以及出射角调节部32之间。这样，电磁波容易从入射角调节部22入射到第一层51，并且容易从第一层51射出到出射角调节部32。液体可以例如包含水，也可以包含高折射率液体。测定装置1可以用具有高于空气的折射率的液体充满第一层51的表面和发生部20以及接收部30之间。这样，测定装置1即使不具备入射角调节部22和出射角调节部32，也容易调节入射角。
61.如图3所示例的那样，电磁波在第二层52的表面全反射的情况下，从第二层52的表面至规定的深度范围作为消逝波62渗出。消逝波62渗出的规定深度也被称作渗出深度。入射电磁波61经由消逝波62的状态，变换为反射电磁波63。消逝波62的强度相对于从第二层52表面开始的深度呈指数衰减。消逝波62的渗出深度可以为消逝波62强度的自然对数的倒数倍的深度。在自然对数用e表示的情况下，渗出深度可以为消逝波62强度的1/e倍的深度。
62.电磁波通过与物质的相互作用衰减。也就是说，电磁波被物质吸收。电磁波的吸收率对应电磁波的频率而不同。频率和各频率中的电磁波的吸收率的关系作为吸收光谱表示。吸收光谱基于吸收电磁波的物质的成分或密度，或者物质中的原子或分子的结合状态等的物性参数决定。
63.入射电磁波61和反射电磁波63基于第一层51的吸收光谱而在第一层51被吸收。第一层51中的电磁波的吸收率对应电磁波穿过第一层51的距离而增大。电磁波的入射角越大，电磁波穿过第一层51的距离则越增大。其结果是，包含在第一层51的吸收光谱的吸收率增大。
64.消逝波62基于第二层52的吸收光谱而在第二层52被吸收。在电磁波在第二层52全反射的情况下，第二层52的吸收光谱也被称作第二层52的全反射吸收光谱。从发生部20入射到试样50的电磁波的光谱和接收部30接收的电磁波的光谱的差与试样50的吸收光谱对应。试样50的吸收光谱包含第一层51的吸收光谱和第二层52的全反射吸收光谱。
65.试样50中的吸收光谱的一个例子作为图4的曲线图表示。在图4的曲线图中，横轴表示电磁波的频率。纵轴表示各频率中的电磁波的吸收率。试样50的吸收光谱用实线表示。第一层51的吸收光谱用虚线表示。第二层52的全反射吸收光谱用点划线表示。第一层51的吸收光谱在ν1表示的第一频率处具有波峰。第二层52的全反射吸收光谱在ν2表示的第二频率处具有波峰。试样50的吸收光谱在ν1和ν2处具有波峰。
66.试样50的吸收光谱作为第一层51的吸收光谱和第二层52的全反射吸收光谱的和表示。试样50中的各频率的吸收率能够作为第一层51中的各频率的吸收率和第二层52中的各频率的吸收率的和表示。在第一层51的吸收光谱为既知的情况下，测定装置1能够使第二层52的全反射吸收光谱作为试样50的吸收光谱的测定结果和第一层51的吸收光谱的差而算出。第一层51的吸收光谱也被称作参考光谱。测定装置1可以预先从材料数据库等获取参考光谱。测定装置1也可以使通过在第一层51和空气的界面电磁波全反射得到的吸收光谱作为参考光谱而获取。测定装置1可以基于电磁波的入射角而补正参考光谱。测定装置1可以对应每个电磁波的入射角获取参考光谱。测定装置1可以使电磁波的入射角和与该入射角对应的参考光谱作为表格储存到存储部12。参考光谱可以对应第一层51的厚度而补正。
67.在第一层51和第二层52之间存在第三层53的情况下，电磁波存在从第一层51向第三层53入射的情况。通过电磁波从第一层51以大于临界角的角度向第三层53入射，而在第一层51和第三层53的界面全反射。表示电磁波从第一层51向第三层53入射情况的全反射条件的临界角用θ
c13
表示。第一层51的折射率和临界角之间，sinθ
c13
＝1/n1的关系成立。
68.如图5的示例所示，电磁波在第三层53的表面进行全反射的情况下，在从第三层53的表面至规定的深度范围作为消逝波62渗出。消逝波62基于第三层53固有的吸收光谱而在第三层53被吸收。在第三层53为空隙的情况下，第三层53中的电磁波的吸收与第一层51和第二层52各自的电磁波的吸收相比，小到能够无视的程度。因此，在电磁波在第三层53的表
面全反射的情况下，试样50的吸收光谱如图6所示，仅用第一层51的吸收光谱表示。图6的曲线图的横轴和纵轴与图4的曲线图的横轴和纵轴相同。
69.测定装置1在作为试样50的吸收光谱而能够得到图4的曲线图所示的光谱的情况下，可以判定电磁波在第二层52全反射。测定装置1在作为试样50的吸收光谱，而能够得到图6的曲线图所示的光谱的情况下，可以判定电磁波在第三层53全反射。也就是说，测定装置1基于试样50的吸收光谱的测定结果，而能够判定使电磁波全反射的部分是否存在第三层53。
70.测定装置1可以算出规定范围所包含的各频率的吸收率，使试样50的吸收光谱作为测定结果算出。测定装置1可以使规定频率的吸收率作为测定结果算出。例如，测定装置1可以使ν2表示的第二频率的吸收率作为测定结果算出。测定装置1可以基于规定频率的吸收率，而判定第三层53是否存在。
71.如以上所述那样，本实施方式的测定装置1基于利用第二层52中的消逝波62的吸收率而特定的反射吸收光谱判定第三层53是否存在。这样，检测出消逝波62的渗出深度程度，即电磁波的波长以下的深度区域中的第三层53的存在。其结果是，提高第一层51和第二层52之间的接合状态的测定精度。并且，通过第一层51的折射率大于第二层52的折射率，不论第三层53是否存在而入射电磁波61全反射。由此，反射电磁波63的强度增大。其结果是，测定装置1能够高精度地算出反射吸收光谱，并且能够高精度地检测出第三层53的存在。
72.＜空隙的面积和厚度的算出＞
73.测定装置1的入射到试样50的电磁波具有规定的扩散范围。具有规定的扩散范围的电磁波如图7所示例的那样，表示为电磁波束60。电磁波束60入射到试样50，在内部全反射，从试样50射出。电磁波束60在入射到第二层52或第三层53而全反射的时候，在第二层52或第三层53的表面产生消逝场64。第一层51的表面和第二层52的表面为平行的。在该情况下，产生消逝场64的区域的面积等于第一层51的表面的电磁波束60的入射面积和射出面积。
74.电磁波束60的试样50中的吸收光谱基于在第二层52全反射的电磁波和在第三层53全反射的电磁波的比而决定。例如，如图7所示，在消逝场64横跨第二层52和第三层53而扩散的情况下，电磁波束60的吸收光谱基于分别在第二层52和第三层53扩散的消逝场64的面积的比而决定。分别在第二层52和第三层53扩散的消逝场64的面积用a1和a2表示。a1和a2的和与电磁波束60扩散的面积对应。例如，频率为ν2的电磁波的、消逝场64横跨第二层52和第三层53而扩散情况的吸收率相对于消逝场64仅在第二层52扩散情况的吸收率，为a1/(a1 a2)倍。消逝场64仅在第二层52扩散的情况被称作ref。消逝场64横跨第二层52和第三层53而扩散的情况被称作case1。也就是说，频率为ν2的电磁波的case1的吸收率相对于ref的吸收率为a1/(a1 a2)倍。
75.不仅频率为ν2的电磁波，对于其他频率的电磁波来说，case1的吸收率相对于ref的吸收率为a1/(a1 a2)倍。如图8所示例的那样，case1的全反射吸收光谱能够表示为使ref的全反射吸收光谱在纵轴方向变形为a1/(a1 a2)倍的光谱。图8的曲线图的横轴和纵轴与图4的曲线图的横轴和纵轴相同。ref的全反射吸收光谱与图4所示的第二层52的全反射吸收光谱为相同的光谱。
76.电磁波束60的吸收光谱基于a1和a2的比率而决定。也就是说，测定装置1能够基于
电磁波束60的吸收光谱的测定结果，而算出a1和a2的比率。其结果是，测定装置1不仅能够检测出第一层51和第二层52之间是否存在第三层53，也能够高精度地算出第三层53扩散的面积。在假设a1为0的情况下，测定装置1可以使电磁波束60的扩散面积作为第三层53的扩散面积算出。第三层53的扩散面积与第一层51和第三层53相接触的面积对应。
77.如图9所示，在第三层53的厚度小于消逝波62渗出深度的情况下，电磁波的吸收光谱受到第二层52的吸收的影响。例如频率为ν2的电磁波的消逝波62的渗出深度用d表示。第三层53的厚度用d1表示。在d大于d1的情况下，消逝波62渗出到第二层52。在消逝波62渗出到第二层52的情况下，渗出深度用d2表示。d2作为d和d1的差而算出。
78.消逝波62的强度相对于从第三层53表面的深度而呈指数减少。电磁波的频率越高，则消逝波62的强度越容易减少。消逝波62的强度越容易减少，则消逝波62的渗出深度变得越小。消逝波62的渗出深度能够表示为电磁波频率的函数。根据渗出深度为频率的函数，消逝波62向第二层52渗出的深度基于电磁波的频率而变化。消逝波62也存在至第二层52而没有渗出的情况。
79.电磁波的吸收率基于消逝波62向第二层52渗出的深度而决定。消逝波62横跨排列于深度方向的第三层53和第二层52而渗出情况的全反射吸收光谱与以各频率的规定倍率使第二层52的全反射吸收光谱的吸收率变化的情况相对应。消逝波62横跨排列于深度方向的第三层53和第二层52而渗出的情况被称作case2。图10示例表示了case2的全反射吸收光谱。图8的曲线图的横轴和纵轴与图4的曲线图的横轴和纵轴相同。ref和case1的全反射吸收光谱是与图8所示的ref和case1的全反射吸收光谱相同的光谱。
80.图10的曲线图以频率为ν2的电磁波的吸收率在case1和case2一致的方式而标准化。在高于ν2的频率中，由于消逝波62的渗出深度变小，而case2的吸收率变得小于case1的吸收率。另一方面，在低于ν2的频率中，由于消逝波62的渗出深度变大，而case2的吸收率变得大于case1的吸收率。相对于各频率中的ref的吸收率的倍率在case1和case2中不同。测定装置1能够基于各频率中的吸收率的、相对于ref吸收率的倍率，而分别算出第三层53的厚度和第三层53的面积。测定装置1基于一个全反射吸收光谱，可以同时算出第三层53的厚度和第三层53的面积。如上述那样，与第三层53的面积大小对应的吸收率的变化不具有频率依存性。与第三层53的厚度对应的吸收率的变化具有频率依存性。通过考虑频率依存性的有无，而能够在电磁波束60入射的规定的测定区域中，同时算出第三层53的面积和厚度。通过同时算出第三层53的面积和厚度，而能够使第三层53的检测所耗费的时间缩短。并且，在规定的测定区域内，在微观视野下，第三层53具有不同的厚度。测定装置1可以算出规定的测定区域内的第三层53的厚度的平均值。
81.测定装置1能够通过算出第三层53的面积或厚度，而提高第三层53的检测精度。其结果是，测定装置1能够提高第一层51和第二层52的接合状态的测定精度。
82.＜试样50的表面的扫描＞
83.如图11所示，测定装置1可以沿着试样50的表面扫描具有规定扩散范围的电磁波束60。通过利用电磁波束60扫描试样50的面内，测定装置1能够算出试样50面内的第三层53的分布。并且，测定装置1能够高精度地算出试样50的面内中第三层53的扩散面积。并且，测定装置1能够算出试样50的面内中第三层53的厚度的分布。测定装置1可以测绘试样50面内的第三层53的分布。测定装置1可以光栅扫描试样50的表面，也可以利用其他的方法扫描试
样50的表面。
84.本实施方式的测定装置1能够通过扫描试样50的表面，而测定试样50所包含的空隙的分布。其结果是，测定装置1能够测定试样50的第一层51和第二层52之间的接合状态的分布。
85.＜测定方法的流程图＞
86.测定装置1可以执行包含图12所示例的流程图的流程的测定方法。图12所示例的流程可以作为在测定装置1执行的测定流程而实现。
87.控制部10获取测定条件(步骤s1)。测定条件可以包含分别构成第一层51和第二层52材料的种类或物性参数。材料的物性参数可以包含折射率。测定条件可以包含第一层51的厚度。
88.控制部10基于测定条件，调节发生器和接收器的角度(步骤s2)。控制部10以从第一层51入射到第二层52的电磁波发生全反射的方式调节发生器的角度。控制部10根据发生部20的角度调节接收器的角度。
89.控制部10调节试样50的表面上的测定装置1的位置(步骤s3)。控制部10可以通过控制轮胎3等的移动构件，而使测定装置1移动。控制部10可以基于预先指定的地图来调节测定装置1的位置。
90.控制部10在测定装置1的现在位置，执行根据atr法的测定(步骤s4)。根据atr法的测定被称作atr测定。atr测定的流程在后叙述。
91.控制部10判定试样50的表面上的扫描是否完成(步骤s5)。控制部10在扫描没有完成的情况下(步骤s5：no)，返回到步骤s3的流程。控制部10在扫描完成的情况下(步骤s5：yes)，前进到步骤s6的流程。
92.控制部10表示试样50的测定结果(步骤s6)。控制部10在步骤s6的流程之后，结束图12的流程图流程的执行。
93.控制部10可以沿着图13的流程图的流程执行图12步骤s4的atr测定。
94.控制部10使电磁波产生而使其入射到试样50，接收从试样50反射的电磁波(步骤s11)。控制部10使电磁波在发生器产生，以规定角度入射到试样50。入射到试样50的电磁波在试样50内反射，向接收器射出。控制部10获取接收器中接收的电磁波强度的测定结果。
95.控制部10算出试样50的吸收光谱(步骤s12)。控制部10能够基于发生器产生的电磁波的光谱和接收器接收的电磁波的光谱的差，算出试样50的吸收光谱。控制部10可以预先获取发生器产生的电磁波的光谱。
96.控制部10算出全反射吸收光谱(步骤s13)。控制部10能够基于试样50的吸收光谱和第一层51的吸收光谱，而算出第二层52的全反射吸收光谱、第三层53的全反射吸收光谱或者包含第二层52和第三层53双方的表面的全反射吸收光谱。控制部10可以预先获取第一层51的吸收光谱。
97.控制部10基于全反射吸收光谱，判定第一层51和第二层52之间是否存在第三层53(步骤s14)。控制部10可以基于全反射吸收光谱的算出结果和第二层52的全反射吸收光谱，判定第三层53是否存在。控制部10例如可以在全反射吸收光谱的算出结果和第二层52的全反射吸收光谱一致的情况下，判定第三层53不存在。控制部10例如可以在全反射吸收光谱的算出结果和第二层52的全反射吸收光谱的差在规定值以上的情况下，判定第三层53存
在。
98.控制部10在判定第三层53不存在的情况下(步骤s14：no)，结束图13的流程图流程的执行，返回到图12的步骤s5的流程。控制部10在判定第三层53存在的情况下(步骤s14：yes)，基于全反射吸收光谱，算出第三层53的面积或厚度(步骤s15)。控制部10在步骤s15之后，结束图13的流程图流程的执行，返回到图12的步骤s5的流程。
99.根据本实施方式的测定方法，高精度地检测出第三层53。其结果是，第一层51和第二层52的接合状态的测定精度提高。
100.＜接触状态和粘合状态的判别＞
101.如以上说明那样，本实施方式的测定装置1能够判定第一层51和第二层52之间是否存在第三层53，并且能够算出第三层53的面积或厚度。在这里，虽然第一层51和第二层52之间不存在第三层53，然而存在第一层51和第二层52之间的接合强度小于规定强度的可能性。在第一层51和第二层52之间存在第三层53的状态被称作部分接触状态。虽然不存在第三层53然而第一层51和第二层52之间的接合强度小于规定强度的状态被称作全面接触状态。第三层53不存在，并且第一层51和第二层52之间的接合强度在规定强度以上的状态被称作粘合状态。
102.在试样50的状态为全面接触状态的情况下，能够通过第一层51或第二层52的至少一方向相对于另一方远离的方向位移，而产生作为第三层53的空隙。在试样50的状态为粘合状态的情况下，即使第一层51或第二层52的至少一方向相对于另一方远离的方向位移，也不会产生作为第三层53的空隙。测定装置1通过利用位移部40而使第一层51或第二层52的至少一方向相对另一方远离的方向位移，而能够判别试样50的状态为全面接触状态还是粘合状态。
103.位移部40对于第一层51，可以通过向第一层51从第二层52和基材55远离的方向施加力，而使第一层51相对于第二层52位移。在第二层52具有弹性的情况下，不论是否在第一层51和第二层52之间形成空隙，第一层51能够相对于第二层52位移。位移部40以在第一层51和第二层52之间的接合强度小于规定强度的部分形成空隙的方式，施加规定值以上的力。位移部40对于第二层52或基材55，可以通过向第二层52从第一层51远离的方向施加力，而使第二层52相对于第一层51位移。位移部40对于第一层51或第二层52的至少一方，可以通过向从另一方远离的方向施加力，而使第一层51或第二层52的至少一方向相对于另一方远离的方向位移。
104.位移部40可以使试样50振动。位移部40可以包含利用超声波而使试样50振动的超声波发生元件。位移部40可以包含压电元件等的振动元件。位移部40可以包含通过打击试样50而给予振动的打击部。位移部40可以以第一层51或第二层52的至少一方振动的方式使试样50振动。位移部40可以以第一层51振动的相位和第二层52以及基材55振动的相位不同的方式，而使试样50振动。位移部40可以以第一层51的振幅和第二层52以及基材55的振幅不同的方式，而使试样50振动。这样，第一层51或第二层52的至少一方能够向相对于另一方远离的方向位移。位移部40可以以在第一层51和第二层52之间的接合强度小于规定强度的部分形成空隙的方式，而使试样50振动。
105.第一层51、第二层52和基材55分别具有固有的共振频率。在第一层51的共振频率和第二层52的共振频率不同的情况下，位移部40容易使第一层51振动的相位和第二层52振
动的相位不同。在第二层52根据基材55振动的情况下，由于第一层51的共振频率和基材55的共振频率不同，位移部40容易使第一层51振动的相位和第二层52振动的相位不同。在第一层51的共振频率和第二层52或基材55的共振频率不同的情况下，位移部40可以以第一层51的共振频率使试样50振动，而使第一层51的振幅变大。位移部40可以以第二层52或基材55的共振频率使试样50振动，而使第二层52或基材55的振幅变大。
106.控制部10可以一边通过位移部40使第一层51位移，一边测定试样50的吸收光谱，算出全反射吸收光谱。控制部10可以在第一层51位移期间的各种时刻算出全反射吸收光谱。第一层51的位移为最大的情况被称作case3。第一层51的位移从零到最大之间的情况被称作case4。图14中示例了case3和case4的全反射吸收光谱。图14的曲线图的横轴和纵轴与图4的曲线图的横轴和纵轴相同。ref的全反射吸收光谱与图4所示的ref的全反射吸收光谱是同一光谱。控制部10基于第一层51的位移为最大的时刻的case3的全反射吸收光谱，可以判定第三层53的存在，也可以算出第三层53的面积或厚度。控制部10基于case4的全反射吸收光谱，也可以推定第一层51的位移为最大的时刻的全反射吸收光谱。控制部10基于全反射吸收光谱的推定结果，可以判定第三层53的存在，也可以算出第三层53的面积或厚度。
107.在位移部40对第一层51施加力的情况下，控制部10可以测定位移部40施加的力为最大时的试样50的吸收光谱。向第一层51施加最大力的时候的吸收光谱也可以认为是第一层51的位移为最大时刻的试样50的吸收光谱。通过位移部40包含对第一层51施加力的结构，控制部10能够高精度地算出case3的全反射吸收光谱。其结果是，测定装置1能提高第一层51和第二层52之间的接合状态为全面接触状态还是为粘合状态的判别精度。
108.在位移部40使试样50振动的情况下，控制部10可以在规定期间测定试样50的吸收光谱。控制部10可以基于规定期间内的试样50的吸收光谱的测定结果，判定第一层51的位移为最大的时刻。控制部10可以基于第一层51的位移为最大时刻的试样50的吸收光谱，判定第三层53的存在。控制部10可以基于规定频率的吸收率为最小的吸收光谱，判定第三层53的存在。通过位移部40包含使试样50振动的结构，控制部10能够算出case3的全反射吸收光谱。其结果是，测定装置1能够通过简易的构成，判别第一层51和第二层52之间的接合状态为全面接触状态还是粘合状态。
109.＜流程图＞
110.对于控制部10来说，作为在图12的步骤s4执行的atr测定，可以包含位移部40使第一层51位移的流程，执行图15的流程图的流程。
111.位移部40使第一层51位移(步骤s21)。也就是说，控制部10以第一层51相对于第二层52位移的方式控制位移部40。
112.控制部10使电磁波产生而使其入射到试样50，接收从试样50反射的电磁波(步骤s22)。控制部10可以执行与图12的步骤s11的流程相同或类似的流程。
113.控制部10算出试样50的吸收光谱(步骤s23)。控制部10可以执行与图12的步骤s12的流程相同或类似的流程。
114.控制部10算出全反射吸收光谱(步骤s24)。控制部10可以执行与图12的步骤s13的流程相同或类似的流程。
115.控制部10判定数据获取是否完成(步骤s25)。控制部10在基于步骤s21至s24的流程算出的全反射吸收光谱而能够判定第三层53的存在的情况下，可以判定数据获取完成。
控制部10在算出的全反射吸收光谱与图14的case3的全反射吸收光谱对应的情况下，或者，在基于算出的全反射吸收光谱而能够推定case3的全反射吸收光谱的情况下，可以判定数据获取完成。
116.控制部10在没有判定数据获取完成的情况下(步骤s25：no)，返回到步骤s21的流程，继续全反射吸收光谱的算出。控制部10在判定数据获取完成的情况下(步骤s25：yes)，基于算出的全反射吸收光谱判定第三层53是否存在(步骤s26)。控制部10可以执行与图12的步骤s14的流程相同或类似的流程。
117.控制部10在判定第三层53不存在的情况下(步骤s26：no)，结束图15的流程图流程的执行，返回到图12的步骤s5的流程。控制部10在判定第三层53存在的情况下(步骤s26：yes)，基于全反射吸收光谱，算出第三层53的面积或厚度(步骤s27)。控制部10在步骤s27之后，结束图15的流程图流程的执行，返回到图12的步骤s5的流程。
118.如以上所述那样，本实施方式的测定装置1通过利用位移部40而使第一层51位移，而能够判别试样50的状态为全面接触状态还是粘合状态。其结果是，能够高精度地检测出试样50的接合状态。
119.在一般的atr法的分析中，为了对分析对象入射电磁波，能够使用具有高折射率的棱镜。在本实施方式中，由于第一层51的折射率大于第二层52的折射率，因而第一层51能够作为棱镜作用。本实施方式的测定装置1可以认为是使第一层51作为棱镜，通过atr法分析第二层52。测定装置1可以认为能够分析包含在第二层52的第三层53的比。
120.(n1＜n2成立情况的实施例)
121.以上，说明了假设n1＞n2成立情况的实施方式。测定装置1即使在第一层51的折射率小于第二层52的折射率的情况，也就是，即使在n1＜n2成立的情况下，也能够判定第三层53的存在。
122.在第一层51的折射率小于第二层52的折射率的情况下，如图16所示例的那样，从第一层51前进到第二层52的入射电磁波61a不在第二层52的表面全反射。虽然入射电磁波61a的一部分在第二层52的表面反射，但是入射电磁波61a的大部分作为折射电磁波65向第二层52的内部前进。另一方面，在第三层53存在的情况下，从第一层51前进到第三层53的入射电磁波61b在第三层53的表面全反射，作为反射电磁波63从第一层51射出。也就是说，在第三层53存在的情况和第三层53不存在的情况中，接收部30能够接收的电磁波的强度非常不同。测定装置1可以在接收部30接收的电磁波的强度为规定值以上的情况下判定第三层53存在。测定装置1可以基于电磁波的强度而算出第三层53的面积或厚度。
123.测定装置1可以基于第一层51的折射率和第二层52的折射率的大小关系，选择在第二层52和第三层53双方接收全反射的电磁波的模式和仅在第三层53接收全反射的电磁波的模式而动作。测定装置1通过接受测定条件的输入等，可以分别获取第一层51和第二层52的折射率，而判定折射率的大小关系。测定装置1可以与动作模式对应而变更第三层53存在的判定方法或者第三层53的面积或厚度的算出方法。
124.即使在n1＞n2成立的情况下，入射电磁波61在以小于从第一层51向第二层52的临界角θ
c12
的角度入射的情况下，也不在第二层52的表面全反射。另一方面，入射电磁波61在以大于从第一层51向第三层53的临界角θ
c13
的角度入射的情况下，在第三层53的表面全反射。也就是说，在θ
c12
＞θ
c13
的情况下，在入射电磁波61的入射角大于θ
c12
并且小于θ
c13
的情况
下，测定装置1可以以仅在第三层53接收全反射的电磁波的模式动作。
125.测定装置1即使在以仅在第三层53接收全反射的电磁波的模式动作的情况下，也可以进一步接收在第二层52的表面单独反射的电磁波。测定装置1通过接受在第二层52的表面单独反射的电磁波，能够算出第二层52的表面的电磁波的反射率。电磁波的反射率与电磁波的频率对应而不同。频率和各频率中的电磁波的反射率的关系作为反射光谱表示。测定装置1不仅基于全反射吸收光谱，可以进一步基于反射光谱，判定第三层53的存在，也可以算出第三层53的面积或厚度。
126.以上，在本公开的实施方式中，参照附图进行了说明，但具体的构成并不限定于该实施方式，也包含在不超出本公开的主旨的范围中的各种变更。
127.附图标记说明
128.1测定装置；
129.2框体；
130.3轮胎；
131.10控制部；
132.12存储部；
133.14用户界面(ui)；
134.20发生部(发生器)；
135.22入射角调节部；
136.30接收部(接收器)；
137.32射出角调节部；
138.40位移部；
139.50试样(51：第一层、52：第二层、53：第三层、55：基材)；60电磁波束；
140.61(61a、61b)入射电磁波；
141.62消逝波；
142.63反射电磁波；
143.64消逝场；
144.65折射电磁波。