JPH04131713U - 放射線を用いたシ―ト状物質の特性測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の放射線検出器を配置することにより線
源の統計変動による誤差を減少させることにより測定精
度を向上させる。 【構成】 シ―ト状物質を介して線源側ヘッドと検出器
側ヘッドが対向配置して成る透過形の放射線を用いたシ
―ト状物質の特性測定装置において、検出器側ヘッド3
に設けられる放射線検出器4 が前記シ―ト状物質1 の流
れ方向に対して等間隔で複数個並べられたことを特徴と
し、前記複数個の放射線検出器の出力をサンプリング
し、全てがサンプリングされた時点でその値の平均値を
用いて前記シ―ト状物質の特性を測定する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、フィルムや紙等のシート状物質の上下に配置されたヘッド内の、 一方に放射線を照射する線源（放射線源又はＸ線管等）が配置され（照射側のヘ ッドという）、他方（検知側のヘッドという）にこの照射した放射線の前記シー ト状物質を透過した後の放射線を検知する検出器（電離箱）が配置されて、その 放射線を用いてシ―ト状物質の厚さや坪量等の特性をオンラインで測定する放射 線を用いたシ―ト状物質の特性測定装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、この種の技術としては、上下ヘッドが対向配置され、一方を線源側ヘッ ド、他方を検出器側ヘッドとし、線源側ヘッドの照射窓から検出部を有する他方 の検出器側ヘッドの入射窓に向けて放射線を放射し、この放射線通路上にシ―ト 状物質を配置することによりその特性を測定するものが多数知られている（例え ば実開昭５９−２９４１２号，実開昭５９−１６６１１０号，実公昭５９−２４ ８６号，特開平３−２３８３１０号公報参照）。

【考案が解決しようとする課題】

従来の技術にあっては、以下のような問題点があった。

【０００３】 （イ）例えばラジオアイソト―プやＸ線管等放射線を使用した場合、その統計変 動が誤差要因として存在する。

【０００４】 （ロ）電離箱式の放射線式の放射線を用いた構成にあっては、空気層時出力をＩ ₀ ，シ―ト状物質の、吸収系数をμ，坪量をＢＷとしたときの出力Ｉが、 Ｉ＝Ｉ₀ ｅｘｐ（−μ・ＢＷ） …（１） と指数関数で表わされるから、坪量が大きなシ―ト状物質を測定しようとする場 合にはその出力が小さくなってしまい、統計変動が大きくなる等の誤差要因が増 えてしまう。

【０００５】 （ニ）放射線の照射窓箔や入射窓箔の破れが測定誤差の大きな誤差となるが、こ れに対応しての対策は特に講じられていない。

【０００６】 即ち、従来にあっては、メンテナンス時にあっては放射線の照射窓箔や入射窓 箔の破れ等を目視確認する程度の対応であり、又、測定時にあっては、装置の定 時校正時の印字内容を確認することで異常を察知する位のものであるが、これと ても他の要因（気圧・温度・窓の汚れ等）によっても左右されるので断定するこ とは実際問題としては難しいのが実情である。

【０００７】 本考案は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり 、その目的とするところは、検出器側ヘッドに複数の放射線検出器を配置するこ とにより測定精度を向上やシ―ト状物質の特性が幅広く変った場合に対しても大 きな出力が得られるようにした放射線を用いたシ―ト状物質の特性測定装置を提 供するものである。

【０００８】 本考案は、複数の放射線検出器を配置することにより線源の統計変動による誤 差を減少させることにより測定精度を向上させた放射線を用いたシ―ト状物質の 特性測定装置を提供することを１つの目的とするものである。

【０００９】 本考案はまた、放射線のエネルギ―に対して感度の異なる複数の放射線検出器 を配置することによりシ―ト状物質の厚さや坪量が幅広く変った場合、即ち小坪 量から大坪量の範囲に対しても大きな出力が得られる放射線を用いたシ―ト状物 質の特性測定装置を提供することを他の１つの目的とするものである。

【００１０】 本考案はまた、照射側のヘッドに設置される放射線の照射窓箔や検知側のヘッ ドの放射線入射窓箔の破れに基づく測定誤差要因を潰すことが可能な構造とする ことで測定精度の維持を図り、製品品質向上の一助とするようにしたシ―ト状物 質の特性測定装置を提供することを他の１つの目的とするものである。

【００１１】 本考案はまた、放射線の窓箔（照射窓箔や入射窓箔等）の破れ等の測定誤差要 因を検知することにより測定精度の維持をし、信頼性の高いシ―ト状物質の特性 測定装置を提供することを他の１つの目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は、シ―ト状物質を介して線源側ヘッドと 検出器側ヘッドが対向配置して成る透過形の放射線を用いたシ―ト状物質の特性 測定装置において、 （イ）検出器側ヘッドに設けられる放射線検出器が前記シ―ト状物質の流れ方向 に対して等間隔で複数個並べられたことを特徴とし、前記複数個の放射線検出器 の出力をサンプリングし、全てがサンプリングされた時点でその値の平均値を用 いて前記シ―ト状物質の特性を測定することを特徴とするもの、 （ロ）シ―ト状物質を介して線源側ヘッドと検出器側ヘッドが対向配置して成る 透過形の放射線を用いたシ―ト状物質の特性測定装置において、前記検出器側ヘ ッドに設けられる放射線検出器は、放射線のエネルギ―に対して感度の異なる検 出器が交互に複数個並べられたことを特徴とし、感度の異なる検出器のいずれか の出力を用いて前記シ―ト状物質の特性を測定することを特徴とするもの、 （ハ）少なくとも前記線源側ヘッド内部側に圧力スイッチを配置すると同時に外 部から空気を導入し、導入後の空気を窓箔上流側に設けられた空気吹き出し口か ら吹き出させる構造として前記圧力スイッチで内部圧力を常時測定して前記窓箔 の異常状態を監視するようにしたことを特徴とするものである。

【００１３】

【実施例】

実施例について図面を参照して説明する。 図１は本考案の請求項１の具体的実施例の説明に供する図である。 図２は本考案の請求項２の具体的実施例の説明に供する図である。 図３乃至図４は図２の説明に供する図である。 図５及び図６は図２のその他の実施例の説明に供する図である。 図７は本考案の請求項３の具体的な実施例を示す図（照射側ヘッド断面図）で ある。 図８は図７の説明に供する図（照射側ヘッド上面図）である。

【００１４】 図１にあって、1 はシ―ト状物質、2 は線源2aを具備する線源側ヘッド、3 は 線源側ヘッド2 に対向配置された検出器側ヘッドである。

【００１５】 この検出器側ヘッド3 は、シ―ト状物質1 の流れ方向（矢印Ｆで示す）に対し て等間隔で並べられた複数個の放射線検出器4(上流側から4a，4b，…4nとする） と、各々の検出器からの出力をサンプリングする（１信号ずつ順次取出す）サン プリング回路5 と、１信号ずつ順次取出されたサンプリング出力を増幅する増幅 回路6 と、この増幅回路を介して入力した信号に付いて全ての検出器信号（ｎ個 の値）が取出された時点でそのｎ個の値の平均値を求めるための平均化処理回路 7 と、この平均化された値を測定値として採用して被測定物の厚さや坪量等を演 算して求め例えば表示手段等の外部機器9 に演算結果に基づく信号を出力する演 算手段8 とから成る。

【００１６】 これにより以下の動作が行われる。

【００１７】 （イ）放射線検出器（以下「検出器」という）4aの出力を取出す。

【００１８】 （ロ）検出器4aで測定したシ―ト状物質の測定位置が検出器4bの位置まで移動し た時点で、このシ―ト状物質の測定位置での検出器4bの出力を取出す。これによ り検出器4aで測定したと同じシ―ト状物質の測定位置を測定できることになる。

【００１９】 （ハ）以下この（イ），（ロ）が検出器4nまで繰返され、取出された出力値がサ ンプリング回路5 でサンプリングされ、平均化処理回路7 で検出器4a〜4nまでの 出力値の平均値が算出される。

【００２０】 （ニ）演算手段8 で、算出された平均値より、予め作成しておいた検量線を用い て、厚さ或は坪量を演算し、その値を当該シ―ト状物質位置での測定値として採 用する。

【００２１】 本考案は上述の構成に限定されるものでない。

【００２２】 （Ｉ）．例えば線源と検出器については、これを各１セットとする構成としてこ れについて同様にサンプリングしていくように構成してもよい。いずれにしても 、これによればシ―ト状物質上の同じ位置を、複数個の検出器を使用して複数回 測定し、その平均値を求めることにより放射線源の統計的変動によって生じる測 定の誤差を軽減することができる。

【００２３】 （II）．ところで検出器を複数配置するについても、次のようにすることでシ― ト状物質の特性が幅広く変った場合にも大きな出力を得ることができるようにな る。

【００２４】 図２において、30は検出器側ヘッドである。この検出器側ヘッド30にあっては 、放射線のエネルギ―に対して感度の異なる検出器（半導体検出器）4A，4Bが交 互に複数個並べられ（上流側から4Aa ，4Ba ，4Ab ，4Bb …とする）、各々の検 出器からの出力は夫々の増幅手段ＰA ，ＰB に導かれて別個に出力ＩA ，ＩB と して取出せるように構成されているものとすることができる。

【００２５】 このとき、例えば、検出器4Aを、使用する線源のエネルギ―分布に対して高い エネルギ―部分について大きな感度を有するものとし、検出器4Bを使用する線源 のエネルギ―分布に対して低いエネルギ―部分について大きな感度を有するもの とすることができる（勿論この逆でもよいが）。

【００２６】 そして、夫々の増幅手段ＰA ，ＰB の信号処理については特に図示しないが、 この増幅手段の信号をスイッチ手段等を用いて切替えた上で演算手段で所定の演 算を施してシ―ト状物質の特性を測定するように構成すればよい（勿論演算手段 で同様の処理をすることも可能である）。

【００２７】 （III）．或は又、図１のように、夫々の検出器、例えば、4Aa ，4Ab …，或は4 Ba ，4Bb …以後についてサンプリング回路等を用いるようにして、そのサンプ リングした値ついて平均化した上で演算手段に導いて、演算手段でそのときのエ ネルギ―分布に合せた信号に選択しながら、演算処理をするように構成できる（ これ等演算処理系統については設計的に選択すればよい）。

【００２８】 ここで検出器にＰＮ接合を用いた場合、その放射線受感部である空乏層領域に ついて、検出器表面からの深さを制御することによって、放射線のエネルギ―に 対する感度を調整することが可能である。

【００２９】 このときの検出器については、図３に示すように、電極Ｅ間に空乏層領域Ｋが あるとき、放射線αのエネルギ―が適量のとき（α1 ）は空乏層領域Ｋ内に電子 −正孔対が形成（−，＋）され、放射線αのエネルギ―が強いとき（α2 ）は空 乏層領域Ｋを透過してしまう量が増え、放射線αのエネルギ―が低いとき（α3 ）は空乏層領域Ｋに行くことはなく途中で吸収されることとなる。

【００３０】 図４は線源のエネルギ―分布の特性例であるが、横軸にエネルギ―、縦軸に強 度をとったとき、エネルギ―感度領域に差異がある。

【００３１】 従って、空気層から低坪量範囲の測定では使用する線源のエネルギ―分布に対 し高いエネルギ―部分に大きな感度を有する検出器4Aを使用するようにする。他 方、測定物が高坪量範囲になってきた場合の測定では、放射線が測定物を透過す る途中でエネルギ―が序々に吸収され測定物透過後のエネルギ―分布は破線で示 すように低エネルギ―側へシフトするから、そのときの放射線（即ち、測定物が 高坪量で低エネルギ―が多くなった放射線）を検出するために、低エネルギ−側 に感度を持たせた検出器4Bを使用するようにする。

【００３２】 このように、そのときのエネルギ―分布に合わせて検出器を区別して使用すれ ば、より効率良く出力が取出せることとなる。

【００３３】 （IV）.上述したのは厚さ計としても使用できるし坪量計としても使用できるよ うな場合で説明してきたが、この装置を坪量計のみとして使用する場合には、検 出器4A，4Bについて各々検量線を用意し、その坪量に応じて適当な出力を選択す るような構成とすればよい。

【００３４】 （Ｖ）．又、前記検出器については交互に並べればよいが、その並べ方は必要に 応じて適当に選択すればよく、例えば図５及び図６（図２のその他の実施例の説 明に供する図）のように4A´，4B´とすることもできる。或は又図示しないが4A ，4B或は，4B´の２種類だけではなくて３種類以上であってもよい。

【００３５】 （VI）.ところで、放射線の照射窓箔や入射窓箔の破れが測定誤差の大きな誤差と なるが、これに対して、窓箔の破損等の異常状態を検知するために、ヘッド内部 に調圧空気を入れ、更に圧力スイッチＰ_Sを配置して、窓箔の破損の発生により調 圧空気の当該窓箔破損部分より抜けたときにおけるヘッド内圧低下を前記圧力ス イッチで検出することで間接的に窓箔破損等の異常状態を検知するようにするこ とができる。以下これについて詳細に説明する。

【００３６】 構成の概要は以下のようになる。

【００３７】 ヘッド内部に調圧した空気を送り込み、この調圧空気でヘッド内の温度ムラ等 を無くし、正常時は線源（又は検出器）と窓箔との間に設けられた空気吹き出し 口を通して調圧空気を測定ギャップ部に吹き出して、測定ギャップ部においてこ の間の空気と混合し、シート状物質の移動に伴って窓箔上を流れ、下流側に設置 された熱電対等から成る温度検出器に達するようにする。一方、窓箔の破損等の 異常状態を検知するためにヘッド内部に圧力スイッチを配置する。即ち、窓箔の 破損が発生すると、調圧空気は窓箔部分より抜けることとなり、当然のことなが らヘッド内部の圧が低下することとなる。そこでこの圧力低下を検出できる圧力 スイッチをヘッド内部に配置することで、この圧力スイッチ動作をとおしてヘッ ド内部の圧力低下を検知すれば、間接的に窓箔破損等の異常状態を検知すること が可能となる。次に以下図７及び図８を用いて説明する。

【００３８】 図７及び図８において、線源側ヘッド２内に配置されている線源２ａから放射 された放射線は照射窓Ｗを通してシート状物質１に向けて照射される。線源側ヘ ッド２の照射窓Ｗ下流側に熱電対等から成る温度検出器Ｔ_Hが設置される。又、 例えば、下部には外部ケーブル及び空気配管付き特殊ケーブルを組み付ける為の 接続口Ｋ_Iが設けられる。ヘッド内部には、内圧低下を検出するための圧力スイ ッチＰ_Sと、導入される空気の調圧をするレギュレータＬ_G及びゲージＧが設けら れ、空気吹き出し口（パージ口）がＮは線源Ｓと窓箔Ｗとの間に設けられる。

【００３９】 このような構成において、線源の同位元素から放射されたβ線は、シート状物 質１を通してこのときの通過時のそのβ線の減衰（シート状物質の面積重量によ ってきまる）が検出器で検出され、検出後、演算手段に検出信号が導かれてその 厚さ演算がなされるわけであるが、演算過程においては、線源と検出器間にある 物全てが減衰の対象となっており、この折の窓箔は一定として扱い、線源と検出 器間に介在する空気層は距離が一定であれば圧力と温度によって決まることから 、その圧力の変化を一定時間毎に測定し、この測定結果に基づき演算手段におけ る演算結果を自動的に校正すると同時に温度についても熱電対で測定した値を取 り入れて補正演算をすることとなっている。

【００４０】 接続口Ｋ_Iから導入された空気は、レギュレータＬ_Gで空気圧調整された後にヘ ッド内部を満たしてヘッド内温度ムラを無くすために用いられ、パージ口Ｎから 測定ギャップ（δ）に向けてパージされる。このパージされた調圧空気は、測定 ギャップ間で空気と混合しながらシート状物質の移動に伴って下流の窓箔Ｗ上を 流れ、下流側に設置された熱電対Ｔ_Hによってこのときの空気温度として測定さ れる（温度測定されたデータは前記のしたように補正演算に用いられる）。

【００４１】 ところがシート状物質の切断や異物等により窓箔Ｗが例えば裂ける等の異常状 態が発生すると、裂けた窓箔部分からヘッド内の調整空気が流出することとなり 、ギャップ間の空気の流れが乱れ、熱電対Ｔ_Hで測定する温度に変化が生じ、温 度補正に関しては正常な演算が行われない、というによる演算結果の支障へとつ ながる。このような異常状態においては、更にヘッド内の圧力が低下するため実 際のシート状物質の面積重量より重く指示されることとなる。その上、窓箔が大 きく破損する（穴があいたり折れ曲がったりする）と、演算に基づく値とシート 状物質の実厚（面積重量）値の差が大きくなり、知らず知らずの間による不良製 品を実質的に作っていることととなってしまう。

【００４２】 そこで、窓箔の破損等の異常状態を検知するために、ヘッド内部に圧力スイッ チＰ_Sが配置される。これにより、窓箔の破損が発生すると、調圧空気が当該窓 箔破損部分より抜け、ヘッド内圧が低下する。この圧力低下を圧力スイッチで検 出（間接的に窓箔破損等の異常状態を検知）することで窓箔の破れに基づく測定 誤差要因を潰すことができる。

【００４３】 （VII）．尚、以上は線源側ヘッドについて主として説明したが、当然検出側ヘッ ド3についても同様にすることができることはいうまでもない。

【００４４】

【考案の効果】

本考案は、以上説明したように構成されているので、次に記載するような効果 を奏する。

【００４５】 （イ）請求項１によれば、シ―ト状物質上の同じ位置を、複数個の検出器を使用 して複数回測定し、その平均値を求めることによって、放射線源の統計的変動に よって生じる測定の誤差を軽減することができる。

【００４６】 （ロ）請求項２によれば、放射線がシ―ト状物質を透過した後の坪量の違いによ って生ずるエネルギ―分布の違いによって、より効率的な感度を持った検出器を 選択使用することができるので、その都度大きな出力が取出せる。

【００４７】 （ハ）請求項３によれば、簡単な構造で窓箔の破れに基づく測定誤差要因を潰す ことができるから、測定精度の維持を図ることができて、製品品質向上の一助と できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の請求項１の具体的実施例の説明に供す
る図である。

【図２】本考案の請求項２の具体的実施例の説明に供す
る図である。

【図３】図２の説明に供する図である。

【図４】図２の説明に供する図である。

【図５】図２のその他の実施例の説明に供する図であ
る。

【図６】図２のその他の実施例の説明に供する図であ
る。

【図７】本考案の請求項３の具体的な実施例の説明に供
する図である。

【図８】図７の説明に供する図である。

【符号の説明】

1 シ―ト状物質 2 線源側ヘッド 2a 線源 3 ，30 検出器側ヘッド

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 シ―ト状物質を介して線源側ヘッドと検
   出器側ヘッドが対向配置して成る透過形の放射線を用い
   たシ―ト状物質の特性測定装置において、前記検出器側
   ヘッドに設けられる放射線検出器が前記シ―ト状物質の
   流れ方向に対して等間隔で複数個並べられたことを特徴
   とし、前記複数個の放射線検出器の出力をサンプリング
   し、全てがサンプリングされた時点でその値の平均値を
   用いて前記シ―ト状物質の特性を測定することを特徴と
   する放射線を用いたシ―ト状物質の特性測定装置。
2. 【請求項２】 シ―ト状物質を介して線源側ヘッドと検
   出器側ヘッドが対向配置して成る透過形の放射線を用い
   たシ―ト状物質の特性測定装置において、前記検出器側
   ヘッドに設けられる放射線検出器は、放射線のエネルギ
   ―に対して感度の異なる検出器が交互に複数個並べられ
   たことを特徴とし、感度の異なる検出器のいずれかの出
   力を用いて前記シ―ト状物質の特性を測定することを特
   徴とする放射線を用いたシ―ト状物質の特性測定装置。
3. 【請求項３】 シ―ト状物質を介して線源側ヘッドと検
   出器側ヘッドが対向配置して成る透過形の放射線を用い
   たシ―ト状物質の特性測定装置において、少なくとも前
   記線源側ヘッド内部側に圧力スイッチを配置すると同時
   に外部から空気を導入し、導入後の空気を窓箔上流側に
   設けられた空気吹き出し口から吹き出させる構造として
   前記圧力スイッチで内部圧力を常時測定して前記窓箔の
   異常状態を監視するようにしたことを特徴とするシ―ト
   状物質の特性測定装置。