JPH04318411A - ２つの媒体間の分離面の位置を定めるための装置及び方法 - Google Patents

２つの媒体間の分離面の位置を定めるための装置及び方法

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JPH04318411A
JPH04318411A JP4015298A JP1529892A JPH04318411A JP H04318411 A JPH04318411 A JP H04318411A JP 4015298 A JP4015298 A JP 4015298A JP 1529892 A JP1529892 A JP 1529892A JP H04318411 A JPH04318411 A JP H04318411A
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collimator
cycle
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JP4015298A
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Floc H Christian M Le
クリスティアン・マルセル・ル・フロック
Pierre Sarrazin
ピエール・サラザン
Daniel M Babot
ダニエル・ミッシェル・バボ
Gilles G Peix
ジル・ジョルジュ・ペ
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
    • G01B15/02—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring thickness
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials
    • G01N23/20066—Measuring inelastic scatter of gamma rays, e.g. Compton effect

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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンプトン効果を用い
ることにより、密度が異なる２つの媒体を分ける平面の
位置を高精度に測定するための方法と装置に関するもの
である。また、本発明は、上記方法と装置を層の厚さを
測定するのに応用することに関するものである。
【０００２】
【発明の背景】密度が異なる２つの媒体の間の分離面の
位置を測定するために、コンプトン効果を利用した手段
は従来からある。即ち、１９８９年１月、フィリップス
・フォルシュアングスラボラトリウム・ハンブルグ（Ｐ
ｈｉｌｉｐｓ　Ｆｏｒｓｃｈｕｎｇｓｌａｂｏｒａｔｏ
ｒｉｕｍ　Ｈａｍｂｕｒｇ）発行、ジェー・コザネスキ
ー（Ｊ．　Ｋｏｓａｎｅｔｚｋｙ）、ジー・ハーディン
グ（Ｇ．　Ｈａｒｄｉｎｇ）、ケー・エイチ・フィッシ
ャー（Ｋ．Ｈ．　Ｆｉｓｈｅｒ）及びエー・マイヤー（
Ａ．　Ｍｅｙｅｒ）著による「Ｃｏｍｐｔｏｎ　ｂａｃ
ｋｓｃａｔｔｅｒ　ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙｏｆ　ｌｏｗ
　ａｔｏｍｉｃ　ｎｕｍｂｅｒ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　
ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ＣｏｍＳｃａｎ　ｓｙｓｔｅｍ」に
おいて、コンプトン効果を用いる原理は、Ｘ線又はガン
マ線を照射することにより物体上の断層撮影を行うため
の装置と共に、既に開示されている。尚、これらのＸ線
又はガンマ線は、物体の原子内の電子と相互作用により
、照射された物体の密度を表す全方向放射線を発生する
ものである。放射線の放射源は、実験下では物体を透過
する比較的細い線束を形成し、そこからのコンプトン効
果の放射線はレシーバーにより検出される。あるメカニ
ズムにより、装置を物体の表面に全体として直角に配置
し、放射線を透過させ、それにより、前記表面の下側の
深度に対する測定値を採取する。
【０００３】しかしながら、このような装置は、複数の
放射源を用い、互いに関連される複数対の検出器を用い
るという問題点を有している。また、検出器は面積が大
きいにも拘わらず、どのような場合でも、その極く僅か
な部分しか用いられず、使用されない部分は電子検出シ
ステムにおいて暗騒音を生じさせ、更に、直接照射され
ない物体の体積部（ボリューム）でしばしば散乱を生ず
るコンプトン効果による放射を受ける。これらの相互干
渉する現象は、互いに共働して、測定の精度を制限する
。
【０００４】本発明は、測定値の空間的解像度を改善し
て、密度の異なる２つの媒体の間の面の位置を定めるこ
とができる方法と装置を提供することにより上記問題点
を解決することを目的とする。
【０００５】
【発明の概要】この目的を達成するために、本発明は、
密度の異なる２つの媒体の間の分離面に平行であり且つ
該分離面から一定の距離を置いて配置された基準面に対
する該分離面の位置を定めるための装置であって、前記
媒体が、エミッターからのＸ線又はガンマ線のビームに
より照射されるのに適し且つコンプトン効果により散乱
を生じさせるものであり、前記散乱がサポートにより支
持されたレシーバーにより検出され、該レシーバーが第
１の信号を発することで前記散乱に応答し、前記エミッ
ターが調整された強さでビームを放射するようになって
いることを特徴とする前記装置を提供する。
【０００６】また、本発明の装置は、変位、測定及び演
算過程のシーケンスから成るサイクルに対して順次コマ
ンドを発するタイムベースを備えており、前記サイクル
における前記シーケンスが、前記基準面にほぼ直角な線
に沿って配置された一連の分析体積部に関連する測定に
対応するようになっている。
【０００７】更に、本装置は、前記基準面にほぼ直角の
方向で該基準面に対して前記サポートの相対変位を制御
するための変位装置であり、タイムベースにより制御さ
れる前記変位装置を備えている。
【０００８】また、本装置は、少なくとも１つのスロッ
トを有し前記サポートに固定された第１のコリメーター
を備えており、該第１のコリメーターは、前記スロット
を通過すると共に媒体間の検出対象の分離面に平行に延
びる細長い基本体積部の方向に導かれる基本ビームを形
成し、前記基本体積部は前記媒体により占有され得るも
のであり、前記第１のコリメーターは前記エミッターの
出口側に配置されている。
【０００９】更にまた、本装置は、複数のスロットを有
し前記サポートに固定された第２のコリメーターを備え
ており、前記複数のスロットは前記基本体積部に向けら
れ、該スロットを通過する基本ビームが前記基本体積部
に集中するようになっており、第２のコリメーターは前
記レシーバーの検出器の前方に配置されている。
【００１０】本装置では、前記サポート、前記エミッタ
ー、前記第１のコリメーター、前記第２のコリメーター
及び前記レシーバーは測定装置を構成し、前記基準面に
対する該測定装置の位置は前記サポートの位置と等しく
なっている。
【００１１】また、本装置は、前記タイムベースの制御
下で時間に対して積分されるための積分器を備えており
、該積分器は、前記第１の信号を受信すると共に、前記
タイムベースにより画定される時間にわたっての前記第
１の信号の時間積分を表す第２の信号を形成するように
なっている。
【００１２】更に、本装置は、前記タイムベースにより
制御される減算器を備えており、該減算器は、前記第２
の信号を受信すると共に、現サイクルにおける前記第２
の信号と前回のサイクルにおける第２の信号との間の差
を表す第３の信号を形成することで、前記第２の信号に
応答するようになっている。
【００１３】更にまた、本装置は、前記タイムベースに
より制御される第１の演算手段を備えており、該第１の
演算手段は、前記第３の信号を受信すると共に、前記測
定装置と前記基準面との間の相対変位の距離に対する前
記第３の信号の導関数を表す第４の信号を形成すること
で、前記第３の信号に応答するようになっている。
【００１４】また、本装置は、前記タイムベースにより
制御される第２の演算手段を備えており、該第２の演算
手段は、前記第４の信号を受信すると共に、前記第４の
信号と同じ符号を有する数を表す第５の信号であって、
その絶対値が、前記第４の信号から所定の正の数を減ず
ることにより得られる差が正である場合にはその差に等
しく、前記差が負又はゼロである場合にはゼロに等しい
前記第５の信号を形成することで、前記第４の信号に応
答するようになっている。
【００１５】そして、本発明の装置は、前記タイムベー
スにより制御される第３の演算手段を備えており、該第
３の演算手段は、前記第５の信号を受信する第１の入力
部を有すると共に、前記基準面にほぼ直角な方向におい
て前記基準面に対して前記サポートを相対的に変位させ
るため、前記タイムベースにより発せられるコマンドを
受信する第２の入力部を有しており、且つ、該第３の演
算手段は、前記第５の信号を記憶し、前記第５の信号が
ゼロ又は前回のサイクルで形成された第５の信号の符号
と反対である場合には、常に、サイクルにおける前記シ
ーケンスの始めでの初期位置に対する測定装置の変位距
離を表す第６の信号を形成し、該変位距離は、前回のサ
イクルで算出されたゼロでなく同じ符号の第５の信号の
最新のシーケンスに関連する連続距離の重心の相対位置
に対応し、このようなシーケンスの各第５の信号の値は
、該第５の信号が発生されるサイクルにおいてその初期
位置から前記測定装置が見いだされる変位位置に加重し
、前記重心は隣合う２つの媒体間の分離面に配置される
ようになっている。尚、本明細書でいう「重心（ｂａｒ
ｙｃｅｎｔｒｅ）」とは、ユークリッド空間で分布した
有限個の等質点系の質量をいうものである。
【００１６】第２のコリメーターには複数のスロットが
設けられているので、前記基本体積部により後方散乱さ
れた最大数の光子が収集され、カウント時間が第２のコ
リメーターのスロットの数により除算され得るようにな
っていることは理解されよう。
【００１７】更に、捕らえられた放射線の測定値が積分
され、そのためノイズを殆ど含まず、従って、測定値を
基礎にして行われる演算の精度を高めることができる。 このような演算は、その大きさに比例して行われる最新
の計測値を考慮して重心を算出することを含み、隣合う
媒体の間の分離面の位置を正確に定めることができる。
【００１８】好ましくは、前記第１のコリメーターは複
数のスロットを有し、該スロットを通過する基本ビーム
が前記基本体積部で収束するようにするのが良い。
【００１９】更に、本装置は、前記基準面に平行な方向
において媒体に対して前記測定装置を変位させるための
装置を備えることを特徴としている。これにより、測定
サイクルのシーケンスをシーケンス毎に自動的に実行す
ることが可能となる。
【００２０】また、本発明の装置は、複数のスロットを
有するコリメーターを備えているので、それぞれが対応
のスロットを通過する基本ビームの全てが同じ共通体積
部に収束され、該基本ビームの寸法の一つが０．１ｍｍ
〜０．４ｍｍの範囲内にあることを特徴とする。
【００２１】その結果、２つの共通体積部の交差により
画成される基本体積部は０．１ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲
の２つの寸法を有し、よって、測定精度を向上させる。
【００２２】本発明は、また、密度の異なる２つの媒体
の間の分離面に平行であり且つ該分離面から一定の距離
を置いて配置された基準面に対する該分離面の位置を定
めるための方法であって、前記媒体が、エミッターから
のＸ線又はガンマ線のビームにより照射されるのに適し
且つコンプトン効果により散乱を生じさせるものであり
、前記散乱がサポートにより支持されたレシーバーによ
り検出され、該レシーバーが第１の信号を発することで
前記散乱に応答するようになっており、前記基準面にほ
ぼ直角な線に沿って離間された一連の分析される体積部
に関連する測定に対応するサイクルのシーケンスから成
る前記方法を提供するものである。
【００２３】前記各サイクルは、前記基準面にほぼ直角
な方向における該基準面に対する前記サポートの変位を
制御するための変位装置を制御する工程を有している。
【００２４】また、前記各サイクルは、前記サポートに
固定されたエミッターから、調整された強さでＸ線又は
ガンマ線のビームを放射する工程を有している。
【００２５】更に、前記各サイクルは、少なくとも１つ
のスロットを備える第１のコリメーターに前記ビームを
通過させることにより、該ビームに空間的にフィルター
をかける工程を有しており、前記第１のコリメーターは
前記サポートに固定され、前記スロットを通過する基本
ビームは、媒体間の検出対象の分離面に平行に延びる細
長い基本体積部の方向に導かれ、前記基本体積部は前記
媒体により占有され得るものであり、前記第１のコリメ
ーターは前記エミッターの出口側に配置されている。
【００２６】更にまた、前記各サイクルは、複数のスロ
ットを備える第２のコリメーターに、前記基本体積部に
より放射されたコンプトン効果による放射線を通過させ
ることにより、該放射線に空間的にフィルターをかける
工程を有しており、前記第２のコリメーターは前記サポ
ートに固定され、前記複数のスロットは前記基本体積部
に向けられ、該スロットを通過する基本ビームが前記基
本体積部に集中するようになっており、前記第２のコリ
メーターは前記レシーバーの検出器の前方に配置されて
おり、前記サポート、前記エミッター、前記第１のコリ
メーター、前記第２のコリメーター及び前記レシーバー
は測定装置を構成し、前記基準面に対する該測定装置の
位置は前記サポートの位置と等しくなっている。
【００２７】また、前記各サイクルは、タイムベースの
制御下で時間に対して積分を行うために積分器において
時間に対して前記第１の信号を積分する工程を有してお
り、該積分器は、前記第１の信号を受信すると共に、前
記タイムベースにより画定される時間にわたっての前記
第１の信号の時間積分を表す第２の信号を形成するよう
になっている。
【００２８】更に、前記各サイクルは、前記タイムベー
スにより制御されると共に前記第２の信号を受信する減
算器において、現サイクルにおける前記第２の信号から
前回のサイクルにおける第２の信号を減じ、それにより
第３の信号を形成する工程を有している。
【００２９】加えて、前記各サイクルは、前記タイムベ
ースにより制御されると共に前記第３の信号を受信する
第１の演算手段において、測定装置と基準面との間の相
対変位距離に対して前記第３の信号を微分し、それによ
り第４の信号を形成する工程を有している。
【００３０】また、前記各サイクルは、前記タイムベー
スにより制御されると共に前記第４の信号を受信する第
２の演算手段においてある数を算出する工程を有してお
り、該数の符号は第４の信号の符号と一致し、その絶対
値が、前記第４の信号から所定の正の数を減ずることに
より得られる差が正である場合にはその差に等しく、前
記差が負又はゼロである場合にはゼロに等しいものとし
、それにより第５の信号を形成するようになっている。
【００３１】更に、前記各サイクルは、前記タイムベー
スにより制御されると共に前記第５の信号を受信する第
１の入力部を有する第３の演算手段において第６の信号
を算出する工程を有しており、前記第３の演算手段は、
前記基準面にほぼ直角な方向において前記基準面に対し
て前記サポートを相対的に変位させるため、前記タイム
ベースにより発せられるコマンドを受信する第２の入力
部を有しており、且つ、該第３の演算手段は、前記第５
の信号を記憶し、前記第５の信号がゼロ又は前回のサイ
クルで形成された第５の信号の符号と反対である場合に
は前記第６の信号を発生し、該第６の信号は、サイクル
の前記シーケンスの始めでの初期位置に対する測定装置
の変位距離を表し、該変位距離は、前回のサイクルで算
出されたゼロでなく同じ符号の第５の信号の最新のシー
ケンスに関連する連続距離の重心の相対位置に対応し、
このようなシーケンスの各第５の信号の値は、該第５の
信号が発生されるサイクルにおいてその初期位置から前
記測定装置が見いだされる変位位置に加重し、前記重心
は隣合う２つの媒体間の分離面に配置されるようになっ
ている。
【００３２】その結果、隣合う媒体を分離する面の位置
の算出は連続的測定値を考慮し、それにより、より精度
を向上させることができる。
【００３３】また、第１のコリメーターには、前記基本
体積部に収束する複数の基本ビームが通過する複数のス
ロットが設けられている第１のコリメーターを使用する
のが有効である。
【００３４】以下、図面に沿って本発明の実施例につい
て説明する。
【００３５】
【実施例の詳細な説明】
図１において、符号１を付したエミッターＥは安定化遮
蔽放射源により構成されており、このエミッター１はＸ
線又はガンマ線のビーム２を放射して複数のスロットを
有する第１のコリメーター３を通過させ、非常に細い入
射ビーム４を形成する。この入射ビーム４は複数の基本
ビームにより構成され、これらのビームは、基準面５と
して機能する前面を透過し、全体として符号６が付けら
れる分析されるべき互い隣合う媒体６ａ，６ｂ，６ｃ内
に照射される。これらの媒体は、それぞれ密度が異なっ
ており、分離面７によって互いに分離されている。
【００３６】この実施例において、基準面５として用い
られる媒体６の一つの前面は、平面７に平行で平らであ
ると仮定される。この仮定が正しくない場合、他の面、
即ち、分離面から離れた面であって測定用の固定基準と
して機能し得る面を用いることができる。
【００３７】コンプトン効果により拡散された放射線の
ビーム８は、複数のスロットを有する第２のコリメータ
ー９に到達し、第２のコリメーター９の後方に配置され
符号１１が付けられたレシーバーＲによって捕らえられ
る検出ビーム１０のための許容立体角を画成する。２本
のビーム４，１０は次のような態様で一点に集中されて
いる。即ち、これらのビーム４，１０が交差して、前記
媒体６のひとつにより占められる基本体積部（ｅｌｅｍ
ｅｎｔａｒｙ　ｖｏｌｕｍｅ）１２を画成し、そこから
のコンプトン効果放射がレシーバー１１により捕らえら
れるようになっている。
【００３８】機械的な調整を容易にし、安定性を確保す
るために、エミッター１、レシーバー１１、及び２つの
コリメーター３，９は、共通の剛性のサポート１３に固
定され、それにより測定装置１４を構成している。前面
５の下側の色々な深さ及び位置をスキャニングできるよ
うにするために、この測定装置１４は、分析される媒体
６に対して位置変更され、或は、媒体６が測定装置１４
に対して位置変更される。
【００３９】コンピューター２０は、連続的な測定サイ
クルの順序を管理するタイムベース２１を備え、各測定
サイクルは媒体６内の前記基本体積部１２の所定位置に
関連している。タイムベース２１は、測定装置１４と媒
体６との間の相対的な変位を行うための変位装置２２を
制御するが、この相対変位ないしは相対移動は、少なく
とも測定装置１４と基準面５との間の距離を初期位置に
対して一定数の単位ユニットで変えて、測定サイクルの
前記シーケンスの一つを実施するように機能するステッ
プモータ２３と、基準面５に直角な他の位置にある基本
体積部に関する測定サイクルの他のシーケンスを実施す
るために、前記基準面５に平行な一方向又は二方向（図
示しない）に沿って測定装置１４を任意に変位させるよ
う機能するステップモータ２３とによって行われる。
【００４０】レシーバー１１からの出力は、コンピュー
ター２０内に配置され或は電気的ノイズの受信を防止す
るようにレシーバー１１の近傍に配置された積分器２４
に伝えられる。この積分器２４は、レシーバー１１によ
り捕らえられる光子の数を表す第１の信号を受信し、そ
の信号はタイムベース２１の制御下、レシーバー１１か
ら積分器２４に伝えられる。積分器２４は、タイムベー
ス２１の制御の下で、コンピューター２０内の減算器２
５に前記第１の信号の時間積分を表す第２の信号を伝え
る。この第２の信号は第１のターミナルＢ１にも伝えら
れるが、このターミナルＢ１によって、使用者は第２の
信号を直接得ることができ、解析下、基本容積部１２に
より占められた媒体６の密度と共に変化する。減算器２
５はこの第２の信号を記憶し、それを基礎として、受信
された直後の第２の信号と、前のサイクル中に受信され
た第２の信号との差を表す第３の信号を発生させる。こ
の第３の信号はタイムベース２１の制御の下で第１の演
算手段２６に送られ、この演算手段２６は、測定装置１
４が現サイクルの最初において移動される間の基本ステ
ップの数により前記第３の信号を割ることによって前記
基準面５の距離に対応する第３の信号の導関数を表す第
４の信号を提供するように機能する。このような割り算
過程は、測定装置１４が別のサイクルにおいて異なるス
テップ数で移動されることができる場合のみに必要とさ
れることは明らかであろう。
【００４１】前記第４の信号は、タイムベース２１の制
御の下でコンピューター２０の第２の演算手段２７に伝
えられ、第４の信号と同じサインを有し、且つ、その絶
対値が次のいずれかに等しい第５の信号を生ずる。 （１）前記第４の信号から所定の正の数を減じることに
より得られる差（この減算による結果が正である場合に
限る）。 （２）上記結果が負又はゼロの場合、ゼロ。
【００４２】この第５の信号は、第１の入力部からタイ
ムベース２１の制御下でコンピューター２０の第３の演
算手段２８に送られる。また、第３の演算手段２８は、
第２及び第３の入力部を有し、その各々を介して、タイ
ムベース２１により変位装置２２に与えられる基準面５
に直角な方向、及び、基準面５に平行な方向における変
位のための制御信号を受信する。この第３の演算手段２
８は第５の信号を記憶し、この第５の信号がゼロ、又は
、前のサイクルで発生された第５の信号に対して反対の
サインである場合に、サイクルシーケンスの始めにおけ
る初期位置からの測定装置１４の変位距離を表す第６の
信号をターミナルＢ２に伝える。その変位距離は、前の
サイクルで算出された連続的なゼロでなく同じサインの
第５の信号の最も新しいシーケンスに対する連続的な距
離の重心の相対位置に一致する。このような各第５の信
号は、それが記憶されるサイクルにおける初期位置から
の測定装置１４の変位距離を加重するために用いられる
。
【００４３】前記重心は密度の異なる２つの媒体の間の
分離面７の位置を表すので、第６の信号は、密度の異な
る隣合う媒体間の分離面７の位置を表すことになる。
【００４４】コンプトン効果により発せられる光子の数
を測定する場合の精度を高めるために、種々の手段が実
施される。
【００４５】第１に、Ｘ線又はガンマ線の発生源は、調
整された強さの放射線を発する安定ソースであり、それ
によって、異なる瞬間で得られた結果を有効に比較する
ことができる。
【００４６】第２に、図２に示すように、エミッター１
から発せられたビーム２の開きが、複数のスロットｆｉ
（ここで、「ｉ」は正の整数である）を有するコリメー
ター３を通過することで減じられる。各スロットは、ビ
ームの伝播方向において約２００ｍｍの深さを有し、ま
た、０．１ｍｍ〜０．４ｍｍの範囲内にある幅Ｗと約６
ｍｍの長さＬから成る断面を有している。
【００４７】各スロットｆｉは、放射線を遮断する金属
壁により境界が定められ、幅Ｗ方向に直角な壁面ＰＷは
非常に薄い。尚、図面の明瞭化のために、Ｗ、Ｌ及びＰ
の相対的な寸法は正確ではない。また、各スロットｆｉ
の深さＰと幅Ｗとの間の比が非常に小さいので、長さＬ
に直角な平面ＰＬにおいて各スロットｆｉからの基本ビ
ームｆｅｉ（ここで、「ｉ」は正の整数である）の開き
は非常に小さい。図において、２本の境界の放射線の各
々は、符号ＤＬが付けられた軸線により示されている。 一方、スロットｆｉの幅Ｗに直角な平面ＰＷにおいて、
ビームの開きは相当に大きい。これは、深さＰに対する
長さＬの比が、深さＰに対する幅Ｗの比に比して大きい
からである。２本の境界の放射線の各々には、軸線ＤＷ
により符号が付されている。この結果、各基本ビームｆ
ｅｉは、スロットｆｉの幅Ｗと同程度の非常に狭い幅の
断面を有し、一方、この断面の長さは相当に大きく、ス
ロットｆｉの長さＬのオーダーである。
【００４８】第１のコリメーター３への入射ビーム２と
、コリメーター３から発せられるビーム４との間の差に
一致する放射線の強度ロスは、スロットｆｉの幅Ｗ方向
に直角である大きな２つの平行な壁面ＰＷにより吸収さ
れる放射線に相当する。
【００４９】照射された媒体６内での全強度をより高く
するために、このようなスロットの数は、約３０（ｉ＝
１〜３０）となるように、幅Ｗ方向にそれらを積み重ね
ることによって増加され（図２には３つしか示していな
い）、これにより、エミッター１の出口開口から放出さ
れた線束の大部分をピックアップすることができ、従っ
て、準平行平面ＰＷにほぼ平行に隣接する約３０本の基
本ビームｆｅｉを形成する。
【００５０】これらのスロットｆｉの各々を通る基本ビ
ームｆｅｉのビーム群がビーム４を発するコリメーター
３の面に平行な共通面Ｓ１に収束するような方向に、各
スロットｆｉは向けられている。面Ｓ１の幅ＷＶはスロ
ットｆｉの幅Ｗの寸法に近く、その長さＬＶは長さＬに
近い。 基本ビームｆｅｉのビーム群は、前記面Ｓ１を含む第１
の共通体積部ＶＣ１を通る。
【００５１】この体積部ＶＣ１は、スロットの長さＬに
よって決定される長さを有する細長い形状である。
【００５２】同様に、第２のコリメーター９は第１のコ
リメーター３と同様に形成され、それが受ける基本ビー
ムｆｅｉのビーム群１０は、そのスロットｆｉの各々を
経て伝えられた場合に、第２の体積部ＶＣ２を画成し、
これは、Ｓ１に対応し且つ該Ｓ１と交差する或はそこに
近い面Ｓ２を有する。これらの２つの体積部ＶＣ１，Ｖ
Ｃ２は共通の体積部を画成するが、この体積部は、小寸
法のほぼ菱形断面の上記基本体積部１２であり、入射ビ
ーム４又はビーム１０の長さ（スロットｆｉの長さＬに
より決定される長さ）全体にわたり延びる長さを有して
いる。レシーバー１１に対する入力部において、ビーム
１０の断面積にほぼ等しい面積の検出器は、受光された
光子を電気信号に変換するが、この信号は、受けた光子
の数を表す前記第１の信号を構成する。
【００５３】第１及び第２のコリメーター３，９は、各
スロットｆｉの出口断面が基準面５に平行に延びる長さ
Ｌを有するよう、配置されている。その結果、前記基本
体積部１２の点の全ては前記基準面５からほぼ等しい距
離で配置される。尚、距離面５は、媒体６の一つの前面
に一致し、異なる密度の媒体間の被対象面７に平行であ
ると仮定されている。従って、基準面５から等距離に置
かれた前記基本体積部１２の点の全ては実質的に同じ密
度であり、よって、互いに加算され得る同一の信号を発
する。
【００５４】本システムは以下のように動作する。前記
基本体積部１２が変位され、基準面５にほぼ直角に前記
媒体６を分離する面と交差するように、測定装置１４は
、分析されるべき媒体６から前以て決められた距離にあ
る初期位置に配置される。
【００５５】この後、コンピューター２０はタイムベー
ス２１を用いて、測定・演算サイクルのシーケンスを編
成する。各サイクルでは、基準面５及び前述したように
画定された初期位置に対する測定装置１４の前以て決め
られた相対変位に関連される。尚、この相対変位は基準
面５、ひいては媒体６を分ける面７にほぼ直角な方向に
行われる。このようなサイクルを以下で説明する。
【００５６】まず最初に、タイムベース２１は第１の相
対変位コマンド（この実施例では前進コマンド）を発し
、基準面５に直角な方向の変位を制御する前進命令をス
テップモータ２３に送ることにより、測定装置１４を媒
体６に対して移動させる。
【００５７】この後、タイムベース２１が積分器２４に
命令を発し、積分開始命令を構成する第２のコマンドを
積分器２４に与えることで積分が開始される。次いで、
レシーバー１１からの第１の信号が時間に対して積分さ
れる。更に、第３のコマンドが積分を停止し、このコマ
ンドは、一定時間経過後にタイムベース２１によって積
分器２４に伝えられ、それにより積分を停止するもので
ある。得られた積分信号は第２の信号を構成し、減算器
２５に伝えられる。
【００５８】次いで、タイムベース２１が、減算器２５
により受信される第３のコマンドを発し、減算器２５は
、リード・ライトメモリーに前記第３の信号を記憶する
ことで、作動開始する。この後、減算器２５は、受信直
後の第３の信号の値を、前回のサイクル中に受信した第
３の信号の値と共にメモリーから読み出す。そして、こ
の前回の値は受信直後の第３の信号から減算され（例え
ば、デジタル的に）、その減算値は、現サイクルの始め
に実施された変位の長さに対応する前記第３の信号の導
関数を表す第４の信号を構成する。この変位長さがサイ
クル毎に変わる場合、前記第３の信号は現サイクルの始
めにおける変位長さにより割り算され、それにより、変
位方向における測定長さに対応する前記第３の信号の導
関数を表す第４の信号を発生する。
【００５９】この後、タイムベース２１は、第２の演算
手段２７により受信される第４のコマンドを発し、演算
手段２７は第４の信号を受信して、前述した第５の信号
、即ち、第４の信号がしきい値を構成する前記正の所定
数を越えた場合のその超過量に対応する信号を発する。
【００６０】次に、タイムベース２１は、第３の演算手
段２８に第５のコマンドを発し、前記第５の信号を記憶
すると共に、随時、重心（前述した）を算出する。かか
る場合、第３の演算手段２８はターミナルＢ２に第６の
信号を伝えるが、この信号は、密度の異なる２つの媒体
を分ける面７の相対位置を表し、媒体を分ける面７に直
角な方向における媒体６に対する測定装置１４の相対変
位の値の形で表されている。
【００６１】絶対的な位置基準を得るために、第３の演
算手段２８は、初期位置に対する測定装置１４の変位を
基準面５（分離面７に対して平行で平らであるならば、
例えば、媒体６の前面）に対する変位に変換する。
【００６２】測定装置１４からのその距離が固定され、
２つのビーム４，８の三角測量法で求められる場合、基
本体積部１２の初期位置も基準として用いられる。
【００６３】他の方法は、基本体積部１２を媒体６の前
面を貫通させることから成り、これにより、分離面７の
位置の次続の測定値に等しい正確度を得て、媒体６の前
面により構成される基準面５と測定装置１４との間の距
離の測定誤差を防止することができる。
【００６４】媒体間の種々の分離面７について測定され
る一連の位置は、前記分離面７の位置間の差を算出する
ことで、各媒体の正確な位置及び各媒体の厚さを推定す
るのに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】コンプトン効果を用いる測定を基礎として、密
度の異なる２つの媒体を分離する面の位置を測定するた
めの装置を示すブロック図である。
【図２】本発明による複数のスロットを有するコリメー
ターを示す図である。
【符号の説明】
１　　　　エミッター ２　　　　ビーム ３　　　　第１のコリメーター ４　　　　入射ビーム ５　　　　基準面 ６　　　　媒体 ７　　　　分離面 ８　　　　ビーム ９　　　　第２のコリメーター １０　　　　検出ビーム １１　　　　レシーバー １２　　　　基本体積部 １３　　　　サポート １４　　　　測定装置 ２０　　　　コンピューター ２１　　　　タイムベース ２２　　　　変位装置 ２３　　　　ステップモータ ２４　　　　積分器 ２５　　　　減算器 ２６　　　　第１の演算手段 ２７　　　　第２の演算手段 ２８　　　　第３の演算手段

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　密度の異なる２つの媒体の間の分離面
    に平行であり且つ該分離面から一定の距離を置いて配置
    された基準面に対する該分離面の位置を定めるための装
    置であって、前記媒体が、エミッターからのＸ線又はガ
    ンマ線のビームにより照射されるのに適し且つコンプト
    ン効果により散乱を生じさせるものであり、前記散乱が
    サポートにより支持されたレシーバーにより検出され、
    該レシーバーが第１の信号を発することで前記散乱に応
    答し、前記エミッターが調整された強さでビームを放射
    するようになっている前記装置において、変位、測定及
    び演算過程のシーケンスから成るサイクルに対して順次
    コマンドを発するタイムベースを備えており、前記サイ
    クルにおける前記シーケンスが、前記基準面にほぼ直角
    な線に沿って配置された一連の分析体積部に関連する測
    定に対応するようになっており、前記基準面にほぼ直角
    の方向で該基準面に対して前記サポートの相対変位を制
    御するための変位装置であり、タイムベースにより制御
    される前記変位装置を備えており、少なくとも１つのス
    ロットを有し前記サポートに固定された第１のコリメー
    ターを備えており、該第１のコリメーターは、前記スロ
    ットを通過すると共に媒体間の検出対象の分離面に平行
    に延びる細長い基本体積部の方向に導かれる基本ビーム
    を形成し、前記基本体積部は前記媒体により占有され得
    るものであり、前記第１のコリメーターは前記エミッタ
    ーの出口側に配置されており、複数のスロットを有し前
    記サポートに固定された第２のコリメーターを備えてお
    り、前記複数のスロットは前記基本体積部に向けられ、
    該スロットを通過する基本ビームが前記基本体積部に集
    中するようになっており、前記第２のコリメーターは前
    記レシーバーの検出器の前方に配置されており、前記サ
    ポート、前記エミッター、前記第１のコリメーター、前
    記第２のコリメーター及び前記レシーバーは測定装置を
    構成し、前記基準面に対する該測定装置の位置は前記サ
    ポートの位置と等しくなっており、前記タイムベースの
    制御下で時間に対して積分されるための積分器を備えて
    おり、該積分器は、前記第１の信号を受信すると共に、
    前記タイムベースにより画定される時間にわたっての前
    記第１の信号の時間積分を表す第２の信号を形成するよ
    うになっており、前記タイムベースにより制御される減
    算器を備えており、該減算器は、前記第２の信号を受信
    すると共に、現サイクルにおける前記第２の信号と前回
    のサイクルにおける第２の信号との間の差を表す第３の
    信号を形成することで、前記第２の信号に応答するよう
    になっており、前記タイムベースにより制御される第１
    の演算手段を備えており、該第１の演算手段は、前記第
    ３の信号を受信すると共に、前記測定装置と前記基準面
    との間の相対変位の距離に対する前記第３の信号の導関
    数を表す第４の信号を形成することで、前記第３の信号
    に応答するようになっており、前記タイムベースにより
    制御される第２の演算手段を備えており、該第２の演算
    手段は、前記第４の信号を受信すると共に、前記第４の
    信号と同じ符号を有する数を表す第５の信号であって、
    その絶対値が、前記第４の信号から所定の正の数を減ず
    ることにより得られる差が正である場合にはその差に等
    しく、前記差が負又はゼロである場合にはゼロに等しい
    前記第５の信号を形成することで、前記第４の信号に応
    答するようになっており、前記タイムベースにより制御
    される第３の演算手段を備えており、該第３の演算手段
    は、前記第５の信号を受信する第１の入力部を有すると
    共に、前記基準面にほぼ直角な方向において前記基準面
    に対して前記サポートを相対的に変位させるため、前記
    タイムベースにより発せられるコマンドを受信する第２
    の入力部を有しており、且つ、該第３の演算手段は、前
    記第５の信号を記憶し、前記第５の信号がゼロ又は前回
    のサイクルで形成された第５の信号の符号と反対である
    場合には、常に、サイクルにおける前記シーケンスの始
    めでの初期位置に対する測定装置の変位距離を表す第６
    の信号を形成し、該変位距離は、前回のサイクルで算出
    されたゼロでなく同じ符号の第５の信号の最新のシーケ
    ンスに関連する連続距離の重心の相対位置に対応し、こ
    のようなシーケンスの各第５の信号の値は、該第５の信
    号が発生されるサイクルにおいてその初期位置から前記
    測定装置が見いだされる変位位置に加重し、前記重心は
    隣合う２つの媒体間の分離面に配置されるようになって
    いる、２つの媒体間の分離面の位置を定めるための装置
    。
  2. 【請求項２】　　前記第１のコリメーターが複数のスロ
    ットを有し、該スロットを通過する基本ビームが前記基
    本体積部で収束するようになっている、請求項１記載の
    ２つの媒体間の分離面の位置を定めるための装置。
  3. 【請求項３】　　前記基準面に平行な方向において媒体
    に対して前記測定装置を変位させるための装置を備えて
    いる、請求項１記載の２つの媒体間の分離面の位置を定
    めるための装置。
  4. 【請求項４】　　それぞれが対応のスロットを通過する
    基本ビームの全てが同じ共通体積部に収束され、該基本
    ビームの寸法の一つが０．１ｍｍないし０．４ｍｍの範
    囲内にある、請求項１記載の２つの媒体間の分離面の位
    置を定めるための装置。
  5. 【請求項５】　　密度の異なる２つの媒体の間の分離面
    に平行であり且つ該分離面から一定の距離を置いて配置
    された基準面に対する該分離面の位置を定めるための方
    法であって、前記媒体が、エミッターからのＸ線又はガ
    ンマ線のビームにより照射されるのに適し且つコンプト
    ン効果により散乱を生じさせるものであり、前記散乱が
    サポートにより支持されたレシーバーにより検出され、
    該レシーバーが第１の信号を発することで前記散乱に応
    答するようになっており、前記基準面にほぼ直角な線に
    沿って離間された一連の分析される体積部に関連する測
    定に対応するサイクルのシーケンスから成る前記方法に
    おいて、前記各サイクルは、前記基準面にほぼ直角な方
    向における該基準面に対する前記サポートの変位を制御
    するための変位装置を制御する工程を有し、前記各サイ
    クルは、前記サポートに固定されたエミッターから、調
    整された強さでＸ線又はガンマ線のビームを放射する工
    程を有し、前記各サイクルは、少なくとも１つのスロッ
    トを備える第１のコリメーターに前記ビームを通過させ
    ることにより、該ビームに空間的にフィルターをかける
    工程を有しており、前記第１のコリメーターは前記サポ
    ートに固定され、前記スロットを通過する基本ビームは
    、媒体間の検出対象の分離面に平行に延びる細長い基本
    体積部の方向に導かれ、前記基本体積部は前記媒体によ
    り占有され得るものであり、前記第１のコリメーターは
    前記エミッターの出口側に配置されており、前記各サイ
    クルは、複数のスロットを備える第２のコリメーターに
    、前記基本体積部により放射されたコンプトン効果によ
    る放射線を通過させることにより、該放射線に空間的に
    フィルターをかける工程を有しており、前記第２のコリ
    メーターは前記サポートに固定され、前記複数のスロッ
    トは前記基本体積部に向けられ、該スロットを通過する
    基本ビームが前記基本体積部に集中するようになってお
    り、前記第２のコリメーターは前記レシーバーの検出器
    の前方に配置されており、前記サポート、前記エミッタ
    ー、前記第１のコリメーター、前記第２のコリメーター
    及び前記レシーバーは測定装置を構成し、前記基準面に
    対する該測定装置の位置は前記サポートの位置と等しく
    なっており、前記各サイクルは、タイムベースの制御下
    で時間に対して積分を行うために積分器において時間に
    対して前記第１の信号を積分する工程を有しており、該
    積分器は、前記第１の信号を受信すると共に、前記タイ
    ムベースにより画定される時間にわたっての前記第１の
    信号の時間積分を表す第２の信号を形成するようになっ
    ており、前記各サイクルは、前記タイムベースにより制
    御されると共に前記第２の信号を受信する減算器におい
    て、現サイクルにおける前記第２の信号から前回のサイ
    クルにおける第２の信号を減じ、それにより第３の信号
    を形成する工程を有し、前記各サイクルは、前記タイム
    ベースにより制御されると共に前記第３の信号を受信す
    る第１の演算手段において、測定装置と基準面との間の
    相対変位距離に対して前記第３の信号を微分し、それに
    より第４の信号を形成する工程を有し、前記各サイクル
    は、前記タイムベースにより制御されると共に前記第４
    の信号を受信する第２の演算手段においてある数を算出
    する工程を有しており、該数の符号は第４の信号の符号
    と一致し、その絶対値が、前記第４の信号から所定の正
    の数を減ずることにより得られる差が正である場合には
    その差に等しく、前記差が負又はゼロである場合にはゼ
    ロに等しいものとし、それにより第５の信号を形成する
    ようになっており、前記各サイクルは、前記タイムベー
    スにより制御されると共に前記第５の信号を受信する第
    １の入力部を有する第３の演算手段において第６の信号
    を算出する工程を有しており、前記第３の演算手段は、
    前記基準面にほぼ直角な方向において前記基準面に対し
    て前記サポートを相対的に変位させるため、前記タイム
    ベースにより発せられるコマンドを受信する第２の入力
    部を有しており、且つ、該第３の演算手段は、前記第５
    の信号を記憶し、前記第５の信号がゼロ又は前回のサイ
    クルで形成された第５の信号の符号と反対である場合に
    は前記第６の信号を発生し、該第６の信号は、サイクル
    の前記シーケンスの始めでの初期位置に対する測定装置
    の変位距離を表し、該変位距離は、前回のサイクルで算
    出されたゼロでなく同じ符号の第５の信号の最新のシー
    ケンスに関連する連続距離の重心の相対位置に対応し、
    このようなシーケンスの各第５の信号の値は、該第５の
    信号が発生されるサイクルにおいてその初期位置から前
    記測定装置が見いだされる変位位置に加重し、前記重心
    は隣合う２つの媒体間の分離面に配置されるようになっ
    ている、２つの媒体間の分離面の位置を定めるための方
    法。
  6. 【請求項６】　　前記第１のコリメーターには、前記基
    本体積部に収束する複数の基本ビームが通過する複数の
    スロットが設けられている、請求項５記載の２つの媒体
    間の分離面の位置を定めるための方法。
JP4015298A 1991-01-30 1992-01-30 ２つの媒体間の分離面の位置を定めるための装置及び方法 Pending JPH04318411A (ja)

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