JPH0663959B2 - 坪量分布を測定する方法および装置 - Google Patents
坪量分布を測定する方法および装置Info
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- JPH0663959B2 JPH0663959B2 JP2039575A JP3957590A JPH0663959B2 JP H0663959 B2 JPH0663959 B2 JP H0663959B2 JP 2039575 A JP2039575 A JP 2039575A JP 3957590 A JP3957590 A JP 3957590A JP H0663959 B2 JPH0663959 B2 JP H0663959B2
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- sheet
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- 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
- G01N23/02—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 transmitting the radiation through the material
- G01N23/04—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 transmitting the radiation through the material and forming images of the material
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、一般的には非破壊試験の分野に係り、さらに
詳しくは、電子ビームを利用して材料、特に紙や板紙の
坪量分布を測定する方法および装置に関するものであ
る。
詳しくは、電子ビームを利用して材料、特に紙や板紙の
坪量分布を測定する方法および装置に関するものであ
る。
紙は非常に多くの繊維からできており、繊維分布の均一
性は強度、平滑性、印刷適性など紙の特性を決定するの
に極めて重要な因子である。繊維分布の均一性は、繊維
の懸濁液が抄紙機の脱水部に送られてくる間、および抄
紙機の脱水部自体の中で、決ってしまう。繊維分布の均
一性は“地合”と呼ばれ、通常は、光にすかしてみたと
きの“透視”状態で評価される。地合を表現するには
“凝集した”、“曇った”、“不均一な”、“均一な”
などのさまざまな用語が使われる。
性は強度、平滑性、印刷適性など紙の特性を決定するの
に極めて重要な因子である。繊維分布の均一性は、繊維
の懸濁液が抄紙機の脱水部に送られてくる間、および抄
紙機の脱水部自体の中で、決ってしまう。繊維分布の均
一性は“地合”と呼ばれ、通常は、光にすかしてみたと
きの“透視”状態で評価される。地合を表現するには
“凝集した”、“曇った”、“不均一な”、“均一な”
などのさまざまな用語が使われる。
地合は、通常視覚認知によって評価されるため、評価は
全体的なものでなく、また客観的なものでもない。繊維
分布の均一性を客観的に測定するため、これまでに多く
の試みがなされてきた。回転する紙ディスクに光を透過
させる初期の操作装置がデービスらの米国特許第1,991,
599号明細書に見出すことができる。このオリジナルデ
ザインから多くの変型が提案されてきた。これらの内最
も重要なものは、スウィング・アルバート試験法とケベ
ック・ノース・ショア・ミード（QNSM）試験器である。
工場では、紙の地合を調べるために、ウェレットらの米
国特許第4,644,174号明細書やサバテルらの米国特許4,7
07,223号明細書に記載されているような光透過にもとづ
くオンライン式地合計が使用されている。
全体的なものでなく、また客観的なものでもない。繊維
分布の均一性を客観的に測定するため、これまでに多く
の試みがなされてきた。回転する紙ディスクに光を透過
させる初期の操作装置がデービスらの米国特許第1,991,
599号明細書に見出すことができる。このオリジナルデ
ザインから多くの変型が提案されてきた。これらの内最
も重要なものは、スウィング・アルバート試験法とケベ
ック・ノース・ショア・ミード（QNSM）試験器である。
工場では、紙の地合を調べるために、ウェレットらの米
国特許第4,644,174号明細書やサバテルらの米国特許4,7
07,223号明細書に記載されているような光透過にもとづ
くオンライン式地合計が使用されている。
しかしながら、紙の光透過は結合の程度、プレスの度
合、散乱填料の存在程度など多くの因子によって影響さ
れる。したがって、シート中の繊維分布を測定するに
は、不透明度の変動よりも、坪量変動を測定する別の方
法を採用すべきである。ハードマンとコーテは、「パル
ブ・アンド・ペーパー・カナダ（Pulp and Paper Canad
a）」誌、第81巻、1980年10月号、T261ページにおい
て、質量密度分布法を提案した。彼らの研究では、可視
光の代りに、ベータ放射を使用した。ベータ線は、物質
中で減衰され吸収されるので、その吸収は、通過する質
量の大きさに関係している。したがって、質量密度分布
は真の坪量表示となる。
合、散乱填料の存在程度など多くの因子によって影響さ
れる。したがって、シート中の繊維分布を測定するに
は、不透明度の変動よりも、坪量変動を測定する別の方
法を採用すべきである。ハードマンとコーテは、「パル
ブ・アンド・ペーパー・カナダ（Pulp and Paper Canad
a）」誌、第81巻、1980年10月号、T261ページにおい
て、質量密度分布法を提案した。彼らの研究では、可視
光の代りに、ベータ放射を使用した。ベータ線は、物質
中で減衰され吸収されるので、その吸収は、通過する質
量の大きさに関係している。したがって、質量密度分布
は真の坪量表示となる。
研究室では、バロディスが「アピタ（Apitta）」誌、第
18巻、1965年５月号、184ページにおいて発表したよう
に、紙片を走査する間に、直接ベータ粒子の減衰を測定
することによって、紙の坪量分布を求めることができ
る。これは、特にベータ線発生源が弱いか、および／ま
たは非常に小さな領域を走査する必要がある場合には、
遅々として退屈な作業である。より迅速な方法は、アト
ウッドとパーカーが発表しているように、紙のベータラ
ジオグラフを得ることである（“紙の微小領域における
坪量変動”、「ペーパー・テクノロジー（Paper Techno
logy）」誌、第３巻、1962年５月号、435ページ参
照）。これは、紙試料を、放射性のプラスチック１ ４Ｃ
線源と、写真フィルムとの間に、挾みこんで行う。適当
なキャリブレーションを行なってフィルムを現像し、光
学濃度を測定すれば、坪量分布を計算できる。この方法
を実施するには、４〜24時間かかり、またこの方法では
厚紙試料（150g／ｍ２以上）の坪量分布は測定できな
い。
18巻、1965年５月号、184ページにおいて発表したよう
に、紙片を走査する間に、直接ベータ粒子の減衰を測定
することによって、紙の坪量分布を求めることができ
る。これは、特にベータ線発生源が弱いか、および／ま
たは非常に小さな領域を走査する必要がある場合には、
遅々として退屈な作業である。より迅速な方法は、アト
ウッドとパーカーが発表しているように、紙のベータラ
ジオグラフを得ることである（“紙の微小領域における
坪量変動”、「ペーパー・テクノロジー（Paper Techno
logy）」誌、第３巻、1962年５月号、435ページ参
照）。これは、紙試料を、放射性のプラスチック１ ４Ｃ
線源と、写真フィルムとの間に、挾みこんで行う。適当
なキャリブレーションを行なってフィルムを現像し、光
学濃度を測定すれば、坪量分布を計算できる。この方法
を実施するには、４〜24時間かかり、またこの方法では
厚紙試料（150g／ｍ２以上）の坪量分布は測定できな
い。
工場では、ビーチャーの米国特許第3,413,192号明細書
や英国特許第1,271,438号明細書に記載されているよう
なベータゲージが、紙の坪量分布を測定するのに使用さ
れている。このシステムは、通常25cm２程度の広い面積
を測定し、坪量の平均値および変動幅をｇ／ｍ２単位で
与えるが、試料の面積が狭い場合には変動幅を求められ
ない。これらの技術は、開放型のベータ放射線源を使用
するので、作業者にとって、自分自身を放射線にさらす
ことになり、危険である。
や英国特許第1,271,438号明細書に記載されているよう
なベータゲージが、紙の坪量分布を測定するのに使用さ
れている。このシステムは、通常25cm２程度の広い面積
を測定し、坪量の平均値および変動幅をｇ／ｍ２単位で
与えるが、試料の面積が狭い場合には変動幅を求められ
ない。これらの技術は、開放型のベータ放射線源を使用
するので、作業者にとって、自分自身を放射線にさらす
ことになり、危険である。
以上述べたところから、迅速で、安全で、正確で、かつ
広範囲の坪量に対して使用可能であり、しかも小幅の変
動値をも検出可能であるような、別の坪量分布測定方法
があれば、工業的施設としてもまた研究室的設備として
も極めて有効である。
広範囲の坪量に対して使用可能であり、しかも小幅の変
動値をも検出可能であるような、別の坪量分布測定方法
があれば、工業的施設としてもまた研究室的設備として
も極めて有効である。
電子顕微鏡の分野では、透過型電子顕微鏡を用いて、非
常に薄い試料の厚みあるいは密度を測定する方法が、マ
ートンおよびシッフによって開発された（“電子顕微鏡
における物体の厚み測定”、「ジャーナル・オブ・アプ
ライド・フィジックス（Journal of Applied Physic
s）」誌、第12巻、1941年10月号、759ページ参照）。こ
の方法は、透過型電子顕微鏡の焦点面にある従来型の試
料チャンバ内に置いた生物試料や合成ラテックスの厚み
を、分析中の試料の拡大画像を利用しながら、測定する
のに使われてきた。しかしながら、ザイトラーおよびバ
ーによれば（“極微粒子の重量を測定する写真的方法お
よび定量的電子顕微鏡法”、「ジャーナル・オブ・アプ
ライド・フィジックス（原語前出）」誌、第33巻、1962
年３月号、847ページ参照）、この方法には、試料につ
いて厚さの制限があると指摘されている。この方法で
は、厚さが0.4ミクロン以下の試料しか測定できない。
紙試料はこれよりも遥かに厚く、この方法では測定不可
能である。
常に薄い試料の厚みあるいは密度を測定する方法が、マ
ートンおよびシッフによって開発された（“電子顕微鏡
における物体の厚み測定”、「ジャーナル・オブ・アプ
ライド・フィジックス（Journal of Applied Physic
s）」誌、第12巻、1941年10月号、759ページ参照）。こ
の方法は、透過型電子顕微鏡の焦点面にある従来型の試
料チャンバ内に置いた生物試料や合成ラテックスの厚み
を、分析中の試料の拡大画像を利用しながら、測定する
のに使われてきた。しかしながら、ザイトラーおよびバ
ーによれば（“極微粒子の重量を測定する写真的方法お
よび定量的電子顕微鏡法”、「ジャーナル・オブ・アプ
ライド・フィジックス（原語前出）」誌、第33巻、1962
年３月号、847ページ参照）、この方法には、試料につ
いて厚さの制限があると指摘されている。この方法で
は、厚さが0.4ミクロン以下の試料しか測定できない。
紙試料はこれよりも遥かに厚く、この方法では測定不可
能である。
本発明の原理に従えば、試料を通過する電子ビームの減
衰を測定することにより、紙や他の有機材料およびセラ
ミック、ガラス、金属箔などの無機材料中の坪量分布
を、迅速、正確、かつ安全に求めることができる。電子
銃から発生する電子ビームのバースト、好適には50keV
から200keVまでの範囲の電子ビームのバーストに、試料
を露出する。そして、試料に密着して置いた蛍光板を備
えるリアルタイムエリア検出器によって、試料による電
子ビームの減衰を検出する。現在の好適や実施態様とし
ては、このプロセスを真空雰囲気中で行う。検出器を用
いて検出した電子ビームの減衰強度は、さらに適当なキ
ャリブレーションプロセスを経て、坪量情報に変換す
る。
衰を測定することにより、紙や他の有機材料およびセラ
ミック、ガラス、金属箔などの無機材料中の坪量分布
を、迅速、正確、かつ安全に求めることができる。電子
銃から発生する電子ビームのバースト、好適には50keV
から200keVまでの範囲の電子ビームのバーストに、試料
を露出する。そして、試料に密着して置いた蛍光板を備
えるリアルタイムエリア検出器によって、試料による電
子ビームの減衰を検出する。現在の好適や実施態様とし
ては、このプロセスを真空雰囲気中で行う。検出器を用
いて検出した電子ビームの減衰強度は、さらに適当なキ
ャリブレーションプロセスを経て、坪量情報に変換す
る。
本発明の実施に当っては、電子ビームの検出処理装置と
して、コンピュータ制御式のディジタルデータ処理およ
び区域情報表示サブシステムに連結したリアルタイム検
出アセンブリを使うことができる。試料は均一な強度分
布の電子ビームに露出してもよく、あるいは異なるエネ
ルギ準位のビームを含んだ電子ビームのバーストでもよ
い。本発明の別の観点として、試料に類似した質量吸収
係数をもつが相異なる既知の坪量のサイトを備えた検量
用ウェッジを、試料と同時に電子ビームに露出し、試料
の坪量を検量するための基準レベルを求める。さらに本
発明は、電子ビームの経路に沿って真空雰囲気を作る代
替策として、空気中において強度の高い電子銃を使用す
ることも可能である。
して、コンピュータ制御式のディジタルデータ処理およ
び区域情報表示サブシステムに連結したリアルタイム検
出アセンブリを使うことができる。試料は均一な強度分
布の電子ビームに露出してもよく、あるいは異なるエネ
ルギ準位のビームを含んだ電子ビームのバーストでもよ
い。本発明の別の観点として、試料に類似した質量吸収
係数をもつが相異なる既知の坪量のサイトを備えた検量
用ウェッジを、試料と同時に電子ビームに露出し、試料
の坪量を検量するための基準レベルを求める。さらに本
発明は、電子ビームの経路に沿って真空雰囲気を作る代
替策として、空気中において強度の高い電子銃を使用す
ることも可能である。
本発明に係る方法は、既存の電子顕微鏡技術では分析不
可能な、1cm×1cmを越えるサイズや１μｍを越える厚み
の試料に対して適用可能である。試料の全域にわたって
電子ビームの減衰画像を得るために必要な測定時間は、
約１秒以下にまで短縮される。これは、通常のベータラ
ジオグラフ技術によるよりも、1000倍から10,000倍も速
い。この新しい方法は、他の方法に比べて、紙の構造に
関するより微細な情報と、よりよい画像コントラストを
与え、しかも健康に対する障害はより少なくなる。この
方法は、またより広い坪量範囲に対して適用可能であ
り、そしてリアルタイムデータ処理が容易でオンライン
測定を可能にする。もうひとつの利点は、正確かつ客観
的な測定を、比較的安い費用で行えることである。
可能な、1cm×1cmを越えるサイズや１μｍを越える厚み
の試料に対して適用可能である。試料の全域にわたって
電子ビームの減衰画像を得るために必要な測定時間は、
約１秒以下にまで短縮される。これは、通常のベータラ
ジオグラフ技術によるよりも、1000倍から10,000倍も速
い。この新しい方法は、他の方法に比べて、紙の構造に
関するより微細な情報と、よりよい画像コントラストを
与え、しかも健康に対する障害はより少なくなる。この
方法は、またより広い坪量範囲に対して適用可能であ
り、そしてリアルタイムデータ処理が容易でオンライン
測定を可能にする。もうひとつの利点は、正確かつ客観
的な測定を、比較的安い費用で行えることである。
本発明に係る上記のまたそれ以外の目的、構成、作用効
果について、添付図面を参照しつつ、以下に述べる詳細
な説明によって明らかにする。
果について、添付図面を参照しつつ、以下に述べる詳細
な説明によって明らかにする。
本発明は一般に、試料の坪量分布を測定する方法を提供
するものであり、本発明に従った測定方法の一例を以下
に説明する。電子従によって発生させた電子ビームのバ
ーストを先ず坪量分布の判かっているシート状の試料の
試験区域に照射する。試料の試験区域に密着配置された
蛍光板を備えるリアルタイム電子ビームエリア検出器に
より、試料を透過した電子ビームの強度準位の分布を検
出して電気信号に変換して制御ユニットに送信する。制
御ユニットでは、試料を透過した電子ビームの強度準位
の値を用いて試料透過による電子ビームの減衰率の分布
および試験区域全体の平均値を求め、別途入力してある
坪量値を用いて坪量−減衰率特性基準値として、TVモニ
タ上に表示すると共にフレームメモリ中に記憶させる。
坪量−減衰率特性基準値は複数種類の既知の坪量を有す
る試料によって求めた精度の向上を計る。これらの記憶
データは画像処理装置によって形状を抽出したり、統計
解析を行ったりして表示できる。次に未知の坪量を有す
るシート状試料の試験区域に電子ビームのバーストを照
射して電子ビームの減衰率を測定し、坪量−減衰率特性
基準値を用いて必要ならばリアルタイム電子ビームエリ
ア検出器の備える蛍光板の分解能に応じた範囲毎の、あ
るいはもっと広い面積、例えば1mmメッシュの面積毎の
坪量を計算して被測定試料の坪量分布を求める。求めら
れた坪量分布はTVモニタあるいは画像処理装置によって
表示する。
するものであり、本発明に従った測定方法の一例を以下
に説明する。電子従によって発生させた電子ビームのバ
ーストを先ず坪量分布の判かっているシート状の試料の
試験区域に照射する。試料の試験区域に密着配置された
蛍光板を備えるリアルタイム電子ビームエリア検出器に
より、試料を透過した電子ビームの強度準位の分布を検
出して電気信号に変換して制御ユニットに送信する。制
御ユニットでは、試料を透過した電子ビームの強度準位
の値を用いて試料透過による電子ビームの減衰率の分布
および試験区域全体の平均値を求め、別途入力してある
坪量値を用いて坪量−減衰率特性基準値として、TVモニ
タ上に表示すると共にフレームメモリ中に記憶させる。
坪量−減衰率特性基準値は複数種類の既知の坪量を有す
る試料によって求めた精度の向上を計る。これらの記憶
データは画像処理装置によって形状を抽出したり、統計
解析を行ったりして表示できる。次に未知の坪量を有す
るシート状試料の試験区域に電子ビームのバーストを照
射して電子ビームの減衰率を測定し、坪量−減衰率特性
基準値を用いて必要ならばリアルタイム電子ビームエリ
ア検出器の備える蛍光板の分解能に応じた範囲毎の、あ
るいはもっと広い面積、例えば1mmメッシュの面積毎の
坪量を計算して被測定試料の坪量分布を求める。求めら
れた坪量分布はTVモニタあるいは画像処理装置によって
表示する。
以上の説明では予め既知の坪量を有する試料を用いて坪
量−減衰率特性基準値を求めておいて未知の坪量を有す
る試料の坪量分布を求めたが、既知の坪量の試料と未知
の坪量の試料とを別々の区域に配置して同時的な電子ビ
ーム照射を行って坪量−減衰率特性基準値と未知の坪量
の試料の坪量分布とを同時的に計算することも可能であ
る。
量−減衰率特性基準値を求めておいて未知の坪量を有す
る試料の坪量分布を求めたが、既知の坪量の試料と未知
の坪量の試料とを別々の区域に配置して同時的な電子ビ
ーム照射を行って坪量−減衰率特性基準値と未知の坪量
の試料の坪量分布とを同時的に計算することも可能であ
る。
電子ビームのバーストは好適には50keVから200keVまで
の範囲のものであるが、単一エネルギーの電子ビームを
用いて測定することも勿論可能である。また発生させる
電子ビームのエネルギーレベルを低く抑えるためには真
空チャンバ内での電子ビーム照射が望ましいが、工業生
産におけるインラインQCのためには空気中照射の方が望
ましい。照射時間は測定結果を用いて調整するが、１秒
以下で充分である。
の範囲のものであるが、単一エネルギーの電子ビームを
用いて測定することも勿論可能である。また発生させる
電子ビームのエネルギーレベルを低く抑えるためには真
空チャンバ内での電子ビーム照射が望ましいが、工業生
産におけるインラインQCのためには空気中照射の方が望
ましい。照射時間は測定結果を用いて調整するが、１秒
以下で充分である。
電子銃とシート状試料との間には適切な電磁レンズシス
テムを配置して電子ビームを集束し試験区域全体または
一部区域に均一な強度分布の電子ビームが当るようにす
ることによって測定精度の向上を計ることが可能であ
る。この方法を有効に実施するための装置について、い
くつかの実施例を以下に説明する。主として、紙の地合
を測定という観点から述べるが、この測定技術は、紙以
外の材料、特に有機系材料に対しても適用可能である。
この点から、本発明者等は、マイラー、ケブラー、フォ
ーム、グラファイトなどを想定した。これらの材料の画
像化は、品質試験や欠陥検査の手法として利用できる。
テムを配置して電子ビームを集束し試験区域全体または
一部区域に均一な強度分布の電子ビームが当るようにす
ることによって測定精度の向上を計ることが可能であ
る。この方法を有効に実施するための装置について、い
くつかの実施例を以下に説明する。主として、紙の地合
を測定という観点から述べるが、この測定技術は、紙以
外の材料、特に有機系材料に対しても適用可能である。
この点から、本発明者等は、マイラー、ケブラー、フォ
ーム、グラファイトなどを想定した。これらの材料の画
像化は、品質試験や欠陥検査の手法として利用できる。
第１図は、リアルタイム電子ビーム検出器アセンブリを
使用して紙試料の坪量分布を測定するためのシステムの
概要を示したものである。この実施例では、真空チャン
バ４内のリアルタイム電子ビーム検出器９上に、試料７
を密着させる。真空チャンバは、真空ポンプシステム５
で排気する。高電圧発生装置２によって高電圧を、また
冷却装置３によって冷却水または冷却油を供給された電
子銃１から、50keVから200keVまでの範囲のエネルギ準
位の、あるいは実質上単一エネルギーの電子ビームが発
生する。電子銃から発生した電子ビームのバーストは、
真空チャンバ中を進み、そして図示のように、適当な電
磁レンズシステム６で集束され、試料の全面または特定
の試験区域に、均一な強度分布の電子ビームが当るよう
にする。試料内を通過する間に、電子ビームは散乱や吸
収によって減衰する。試料の試験区域の異なった点から
出てくる電子ビームを蛍光板のようなリアルタイム電子
ビーム検出器アセンブリ９で受容し、ビディコン、CC
D、CIDカメラ、フォトダイオードアレー等の検出器に接
続された出力線25を通して検出器制御ユニット15に電気
的出力信号を送り、電子ビームの減衰強度準位を算定す
る。好適には、相異なる既知の坪量を有しかつ紙と類似
した質量吸収係数をもった標準検量ウエッジであって、
マイラー、酢酸セルロース、セロファンなどのプラスチ
ックフィルムあるいはアルミニウムなどの金属フォイル
で作られ、数個所の基準サイトを備えた標準検量用ウエ
ッジを、試料とともに電子ビームに露出し、坪量を比較
検量するための基準にする。
使用して紙試料の坪量分布を測定するためのシステムの
概要を示したものである。この実施例では、真空チャン
バ４内のリアルタイム電子ビーム検出器９上に、試料７
を密着させる。真空チャンバは、真空ポンプシステム５
で排気する。高電圧発生装置２によって高電圧を、また
冷却装置３によって冷却水または冷却油を供給された電
子銃１から、50keVから200keVまでの範囲のエネルギ準
位の、あるいは実質上単一エネルギーの電子ビームが発
生する。電子銃から発生した電子ビームのバーストは、
真空チャンバ中を進み、そして図示のように、適当な電
磁レンズシステム６で集束され、試料の全面または特定
の試験区域に、均一な強度分布の電子ビームが当るよう
にする。試料内を通過する間に、電子ビームは散乱や吸
収によって減衰する。試料の試験区域の異なった点から
出てくる電子ビームを蛍光板のようなリアルタイム電子
ビーム検出器アセンブリ９で受容し、ビディコン、CC
D、CIDカメラ、フォトダイオードアレー等の検出器に接
続された出力線25を通して検出器制御ユニット15に電気
的出力信号を送り、電子ビームの減衰強度準位を算定す
る。好適には、相異なる既知の坪量を有しかつ紙と類似
した質量吸収係数をもった標準検量ウエッジであって、
マイラー、酢酸セルロース、セロファンなどのプラスチ
ックフィルムあるいはアルミニウムなどの金属フォイル
で作られ、数個所の基準サイトを備えた標準検量用ウエ
ッジを、試料とともに電子ビームに露出し、坪量を比較
検量するための基準にする。
このシステムに適した典型的な検出器の構成を第2a図お
よび第2b図に示す。第2a図は、ファイバ光学系を使用し
た検出器アセンブリである。検出器アセンブリに入り込
む電子ビームが、蛍光板11を励起する。この蛍光板は、
検出器ユニットの前面に配置する。そして、蛍光板のチ
ャージアップを防ぐため、アルミニウム、銅、銀、パラ
ジウム、金などの導電性材料10で、蛍光板を被覆する。
蛍光板11は、電子ビームを、可視光、紫外光あるいは赤
外光に変換する。蛍光板は、ハロゲン化アルカリ金属
（例えばCsI）、イットリウム・アルミニウム・ガーネ
ット（YAG）、電子ビーム蛍光体を含むプラスチックな
どで作ればよい。蛍光板によって電子ビームから変換さ
れた可視光、紫外光あるいは赤外光は、ファイバ光学系
12を通してTVカメラ13に送られる。ファイバ光学系は、
入力および出力画像サイズによって、円筒形あるいは円
錐形にできる。TVカメラ13は、公知のようにして光を検
出し、それを電気信号に変換する。ついで、この電気信
号は、以下に詳述するように、出力線25を経て、画像デ
ータ処理および表示サブシステムに転送される。この型
式の検出器アセンブリは、光強度の損失を減らすから、
感度が向上する。
よび第2b図に示す。第2a図は、ファイバ光学系を使用し
た検出器アセンブリである。検出器アセンブリに入り込
む電子ビームが、蛍光板11を励起する。この蛍光板は、
検出器ユニットの前面に配置する。そして、蛍光板のチ
ャージアップを防ぐため、アルミニウム、銅、銀、パラ
ジウム、金などの導電性材料10で、蛍光板を被覆する。
蛍光板11は、電子ビームを、可視光、紫外光あるいは赤
外光に変換する。蛍光板は、ハロゲン化アルカリ金属
（例えばCsI）、イットリウム・アルミニウム・ガーネ
ット（YAG）、電子ビーム蛍光体を含むプラスチックな
どで作ればよい。蛍光板によって電子ビームから変換さ
れた可視光、紫外光あるいは赤外光は、ファイバ光学系
12を通してTVカメラ13に送られる。ファイバ光学系は、
入力および出力画像サイズによって、円筒形あるいは円
錐形にできる。TVカメラ13は、公知のようにして光を検
出し、それを電気信号に変換する。ついで、この電気信
号は、以下に詳述するように、出力線25を経て、画像デ
ータ処理および表示サブシステムに転送される。この型
式の検出器アセンブリは、光強度の損失を減らすから、
感度が向上する。
第2b図に、光学レンズ系を使用した代替の検出器アセン
ブリを示す。検出器アセンブリに入ってくる電子ビーム
は、前に述べたのと同様、検出器ユニットの前面に置か
れ、導電性材料10で覆われた蛍光板11を励起する。蛍光
板は、電子ビームを可視光、紫外光あるいは赤外光に変
換する。そして第2a図と同じ蛍光板が、ここでも使用で
きる。蛍光板の出力端上に形成された画像は、光学レン
ズ14によってTVカメラ13に転送される。TVカメラは、光
を電子信号に変換し、ついで電気信号は出力線25を通し
て、画像データ処理および表示サブシステムに送られ
る。この型式の検出器アセンブリは、蛍光板、光学レン
ズおよびTVカメラ間の距離を変えることによって、目的
とする区域のサイズを変えることが可能である。
ブリを示す。検出器アセンブリに入ってくる電子ビーム
は、前に述べたのと同様、検出器ユニットの前面に置か
れ、導電性材料10で覆われた蛍光板11を励起する。蛍光
板は、電子ビームを可視光、紫外光あるいは赤外光に変
換する。そして第2a図と同じ蛍光板が、ここでも使用で
きる。蛍光板の出力端上に形成された画像は、光学レン
ズ14によってTVカメラ13に転送される。TVカメラは、光
を電子信号に変換し、ついで電気信号は出力線25を通し
て、画像データ処理および表示サブシステムに送られ
る。この型式の検出器アセンブリは、蛍光板、光学レン
ズおよびTVカメラ間の距離を変えることによって、目的
とする区域のサイズを変えることが可能である。
第３図に示したのは、画像データ処理および表示サブシ
ステムの一例である。TVカメラ13で発生した電気信号
は、出力線25を経て、検出器制御ユニット15に送られ
る。得られたリアルタイム画像は、検出器制御ユニット
15に接続したTVモニタ16上に表示することもできるし、
あるいはフレームメモリ17中にディジタル形で記憶させ
ることもできる。記憶された画像は、たとえばコントラ
ストを強調したり、形状を抽出したり、あるいは統計分
析を行ったりするために、画像処理装置18を用いて処理
すればよい。
ステムの一例である。TVカメラ13で発生した電気信号
は、出力線25を経て、検出器制御ユニット15に送られ
る。得られたリアルタイム画像は、検出器制御ユニット
15に接続したTVモニタ16上に表示することもできるし、
あるいはフレームメモリ17中にディジタル形で記憶させ
ることもできる。記憶された画像は、たとえばコントラ
ストを強調したり、形状を抽出したり、あるいは統計分
析を行ったりするために、画像処理装置18を用いて処理
すればよい。
画像処理装置は、ホストコンピュータシステム20に接続
するとよい。このホストコンピュータシステムには、コ
ンピュータや画像処理装置を制御するためのCRT端末21
や、画像を永久に保存しておくための磁気ディスクユニ
ット22を装備する。坪量のキャリブレーションは、画像
処理装置18を使用し、フレームメモリ17に記憶されたデ
ィジタル化光学濃度データを、前述の標準ウェッジを基
準にした坪量に、変換することによって行うことができ
る。このシステムは試料の坪量分布のリアルタイム測定
を可能にする。
するとよい。このホストコンピュータシステムには、コ
ンピュータや画像処理装置を制御するためのCRT端末21
や、画像を永久に保存しておくための磁気ディスクユニ
ット22を装備する。坪量のキャリブレーションは、画像
処理装置18を使用し、フレームメモリ17に記憶されたデ
ィジタル化光学濃度データを、前述の標準ウェッジを基
準にした坪量に、変換することによって行うことができ
る。このシステムは試料の坪量分布のリアルタイム測定
を可能にする。
本発明の原理に則って、試料の坪量分布を測定するため
に使用される装置と技術に関する具体例を、以下に説明
する。マイラーフィルム中における電子のエネルギー減
衰がセルロース中における電子のエネルギー減衰と非常
に似ているので、実験研究にはマイラーフィルムを使用
した。
に使用される装置と技術に関する具体例を、以下に説明
する。マイラーフィルム中における電子のエネルギー減
衰がセルロース中における電子のエネルギー減衰と非常
に似ているので、実験研究にはマイラーフィルムを使用
した。
実験例 電子ビーム発生装置:Philips EM 400透過型電子顕微鏡 加速電圧:60,80,100,120kV 電流密度:50pA／cm２ 露光時間:1.0秒未満（リアルタイム画像捕捉） 試料：マイラーフィルム（０〜180g／ｍ３,3mm×3mm） 電子ビーム検出器:Gatan Model 673TVモニタシステム 試料からの減衰電子ビームは、第１図に示したような装
置を用い、Gatan Model 673TVモニタシステムによって
検出した。そして検出器アセンブリからの電気信号は、
IBM−PCパーソナルコンピュータをホストとするCoreco
Oculus 200画像処理ボードにより、256濃度階調に変換
した。データは、フルスケールで256濃度階調を与える
ように標準化し、第４図に示したように、試料の坪量に
対してプロットした。第４図は、このシステムを用いれ
ば、リアルタイムで広い坪量範囲が測定可能であり、写
真フィルムを使用したシステムよりも坪量分解能がよい
ことを示している。
置を用い、Gatan Model 673TVモニタシステムによって
検出した。そして検出器アセンブリからの電気信号は、
IBM−PCパーソナルコンピュータをホストとするCoreco
Oculus 200画像処理ボードにより、256濃度階調に変換
した。データは、フルスケールで256濃度階調を与える
ように標準化し、第４図に示したように、試料の坪量に
対してプロットした。第４図は、このシステムを用いれ
ば、リアルタイムで広い坪量範囲が測定可能であり、写
真フィルムを使用したシステムよりも坪量分解能がよい
ことを示している。
第５図は、オンラインリアルタイム電子ビーム画像化シ
ステムの概要図である。移動中の紙ウェブ27は、電子銃
１と、第2a図に示したものと同様のリアルタイム検出器
と、の間の画像化位置を通り抜ける。検出器アセンブリ
は、ファイバ光学系12によってCCDカメラあるいはフォ
トダイオードアレー13に接続された蛍光板10を備える。
検出器アセンブリからの電気出力信号は、出力線25を経
て、制御ユニット15に転送する。一方、制御ユニット
は、CRT16およびフレームメモリ17に接続する。コンピ
ュータ20で制御する画像処理装置18は、フレームメモリ
17に記憶されたディジタル画像を処理するのに使用す
る。高強度の電子ビームを発生する電子銃１を使用すれ
ば、オンライン測定システムは、真空中よりもむしろ空
気中の操作に適している。
ステムの概要図である。移動中の紙ウェブ27は、電子銃
１と、第2a図に示したものと同様のリアルタイム検出器
と、の間の画像化位置を通り抜ける。検出器アセンブリ
は、ファイバ光学系12によってCCDカメラあるいはフォ
トダイオードアレー13に接続された蛍光板10を備える。
検出器アセンブリからの電気出力信号は、出力線25を経
て、制御ユニット15に転送する。一方、制御ユニット
は、CRT16およびフレームメモリ17に接続する。コンピ
ュータ20で制御する画像処理装置18は、フレームメモリ
17に記憶されたディジタル画像を処理するのに使用す
る。高強度の電子ビームを発生する電子銃１を使用すれ
ば、オンライン測定システムは、真空中よりもむしろ空
気中の操作に適している。
以上述べたところから、紙その他の材料の坪量分布を測
定するために開発したこの新しい方法が、当該技術分野
において画期的な進歩をもたらすことは、明らかであ
る。本発明により、電子ビームを利用した画像化は、従
来のベータラジオグラフよりもはるかに迅速であり、か
つ鮮明なコントラストを与える。加えて、０〜400g／ｍ
２の範囲の坪量はもちろんのこと、それ以上の坪量をも
った紙、有機物および無機物までも画像化可能である。
従来のベータラジオグラフ法によって測定可能な坪量
は、通常の場合、100g／ｍ２までである。さらに、従来
技術に付随した健康障害も、避けることができる。本発
明は、他の同種の技術に比べて、大幅なコントロールが
可能であり、また微細な測定も可能である。そして常
に、安価な費用と向上した精度とをもって、リアルタイ
ムデータ処理を容易にし、オンライン測定を可能にす
る。
定するために開発したこの新しい方法が、当該技術分野
において画期的な進歩をもたらすことは、明らかであ
る。本発明により、電子ビームを利用した画像化は、従
来のベータラジオグラフよりもはるかに迅速であり、か
つ鮮明なコントラストを与える。加えて、０〜400g／ｍ
２の範囲の坪量はもちろんのこと、それ以上の坪量をも
った紙、有機物および無機物までも画像化可能である。
従来のベータラジオグラフ法によって測定可能な坪量
は、通常の場合、100g／ｍ２までである。さらに、従来
技術に付随した健康障害も、避けることができる。本発
明は、他の同種の技術に比べて、大幅なコントロールが
可能であり、また微細な測定も可能である。そして常
に、安価な費用と向上した精度とをもって、リアルタイ
ムデータ処理を容易にし、オンライン測定を可能にす
る。
以上、種々の実施態様について説明してきたが、本発明
の技術的思想から逸脱することなく、種々の変更、代
替、付加等が可能であること、そして本発明の技術的範
囲が、特許請求の範囲の記載によって定められること
は、当業者にとって容易に理解できることであろう。
の技術的思想から逸脱することなく、種々の変更、代
替、付加等が可能であること、そして本発明の技術的範
囲が、特許請求の範囲の記載によって定められること
は、当業者にとって容易に理解できることであろう。
第１図は、電子ビームによって紙試料の坪量分布を測定
するために、蛍光板を備えるリアルタイム検出器アセン
ブリを使用したシステムの概要説明図であり； 第2a図は、ファイバ光学系を使用した検出器アセンブリ
の説明図であり； 第2b図は、光学レンズ系を使用した検出器アセンブリの
説明図であり； 第３図は、本発明の坪量測定法に有用なデータ処理およ
び表示サブシステムの概要図であり； 第４図は、蛍光板を備えるリアルタイム電子ビーム検出
器を使用した坪量検量線の実験例を示すグラフであり；
そして 第５図は、本発明の原理に従って構成したオンライン測
定システムの概要図である。 〔主な符号の説明〕 １……電子銃、２……高電圧発生装置、 ３……冷却装置、４……真空チャンバ、 ５……真空ポンプシステム、 ６……電磁レンズシステム、 ７……試料、 ９……電子ビーム検出器アセンブリ、 10……導電性材料、11……蛍光板、 12……ファイバ光学系、13……TVカメラ、 14……光学レンズ、 15……検出器制御ユニット、 16……TVモニタ、17……フレームメモリ、 18……画像処理装置、19……CRT、 20……コンピュータシステム、 21……CRT端末、 22……磁気ディスクユニット、23……区画、 24……区画、25……出力線。
するために、蛍光板を備えるリアルタイム検出器アセン
ブリを使用したシステムの概要説明図であり； 第2a図は、ファイバ光学系を使用した検出器アセンブリ
の説明図であり； 第2b図は、光学レンズ系を使用した検出器アセンブリの
説明図であり； 第３図は、本発明の坪量測定法に有用なデータ処理およ
び表示サブシステムの概要図であり； 第４図は、蛍光板を備えるリアルタイム電子ビーム検出
器を使用した坪量検量線の実験例を示すグラフであり；
そして 第５図は、本発明の原理に従って構成したオンライン測
定システムの概要図である。 〔主な符号の説明〕 １……電子銃、２……高電圧発生装置、 ３……冷却装置、４……真空チャンバ、 ５……真空ポンプシステム、 ６……電磁レンズシステム、 ７……試料、 ９……電子ビーム検出器アセンブリ、 10……導電性材料、11……蛍光板、 12……ファイバ光学系、13……TVカメラ、 14……光学レンズ、 15……検出器制御ユニット、 16……TVモニタ、17……フレームメモリ、 18……画像処理装置、19……CRT、 20……コンピュータシステム、 21……CRT端末、 22……磁気ディスクユニット、23……区画、 24……区画、25……出力線。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フイリップ ルナー アメリカ合衆国、ニューヨーク州 13214 シラキュース、デイーマング ドライブ 304 (56)参考文献 特開 昭53−73197（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−124449（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−245941（ＪＰ，Ａ)
Claims (9)
- 【請求項１】電子銃によって発生させる電子ビームのバ
ーストで被検シート状試料の試験区域を照射する工程
と； 試料の試験区域に密着して配置する蛍光板を備えるリア
ルタイム電子ビームエリア検出器により前記試験区域の
試料を透過した電子ビームの強度準位を検出する工程
と； エリア毎の電子ビームの検出強度準位を電気信号に変換
して出力する工程と； 被検シート状試料に類似する質量吸収係数を持つ既知で
はあるが相異なる坪量値のサイトを有する検量用ウェッ
ジにより測定した坪量検量基準準位の記憶手段と坪量分
布情報を表示する手段とを備えてなるコンピュータ制御
式データ処理装置により前記電気信号を試料の坪量分布
情報に変換する工程と； を含むシート状試料の坪量分布を迅速に測定する方法。 - 【請求項２】前記照射工程が１秒以下のオーダの露出時
間で、50keVから200keVまでの範囲のエネルギを有する
電子ビームの照射工程である、請求項１に記載した方
法。 - 【請求項３】前記照射工程において前記電子銃によって
発生させる電子ビームのバーストを電磁レンズシステム
によって集束して均一な強度分布の電子ビームにして被
検シート状試料の所望の試験区域を同時に照射する、請
求項１に記載した方法。 - 【請求項４】前記照射工程において前記検量用ウェッジ
と被検シート状試料とに同時に電子ビームを照射し、コ
ンピュータ制御式データ処理装置により坪量検量基準準
位を記憶すると同時に被検シート状試料の坪量分布情報
に変換する、請求項１または３に記載した方法。 - 【請求項５】電子銃と； 該電子銃から発生する電子ビームのバーストを被検シー
ト状試料の試験区域に照射させる手段と； 試料の試験区域に密着して配置され該試験区域の被検シ
ート状試料を透過して出てくる電子ビームの強度準位を
検出する蛍光板を備えるリアルタイム電子ビームエリア
検出手段と； 該電子ビーム検出手段の出力信号を、エリア毎の坪量分
布情報に変換して備えられた表示装置により表示するコ
ンピュータ制御式データ処理手段と； を備える、シート状試料の坪量分布を測定する装置。 - 【請求項６】前記コンピュータ制御式データ処理手段
が、既知ではあるが相異なる坪量値のサイトを有する検
量用ウェッジの測定を介して坪量検量基準準位を記憶す
る手段を備えてなる、請求項５に記載した装置。 - 【請求項７】前記電子ビームのバーストを被検シート状
試料の試験区域に照射させる手段が、電子銃と試料との
間の前記電子ビームの行路を包囲する真空チャンバと前
記電子ビームのバーストを被検シート状試料の所望の試
験区域に指向させる手段とを備えてなる、請求項５に記
載した装置。 - 【請求項８】前記電子ビームのバーストを被検シート状
試料の所望の試験区域に指向させる手段が、電子ビーム
のエネルギ準位と電子ビームの拡がりとを制御する手段
を含む、請求項７に記載した装置。 - 【請求項９】前記電子ビームの拡がりを制御する手段が
電磁レンズシステムである、請求項８に記載した装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US339.211 | 1989-04-17 | ||
| US07/339,211 US4975578A (en) | 1989-04-17 | 1989-04-17 | Method and apparatus for determining distribution of mass density |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02293645A JPH02293645A (ja) | 1990-12-04 |
| JPH0663959B2 true JPH0663959B2 (ja) | 1994-08-22 |
Family
ID=23327991
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2039575A Expired - Lifetime JPH0663959B2 (ja) | 1989-04-17 | 1990-02-20 | 坪量分布を測定する方法および装置 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4975578A (ja) |
| EP (1) | EP0393305A3 (ja) |
| JP (1) | JPH0663959B2 (ja) |
| CA (1) | CA2005407C (ja) |
| FI (1) | FI98247C (ja) |
Families Citing this family (14)
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|---|---|---|---|---|
| US5552602A (en) * | 1991-05-15 | 1996-09-03 | Hitachi, Ltd. | Electron microscope |
| US5866905A (en) * | 1991-05-15 | 1999-02-02 | Hitachi, Ltd. | Electron microscope |
| NL9500131A (nl) * | 1995-01-25 | 1996-09-02 | Pulsarr Ind Research B V | Werkwijze en inrichting voor het bepalen van de massaverdeling van een produkt. |
| US5714697A (en) * | 1996-06-19 | 1998-02-03 | Xerox Corporation | Sheet materials mass measuring system |
| US6365897B1 (en) | 1997-12-18 | 2002-04-02 | Nikon Corporation | Electron beam type inspection device and method of making same |
| SE525320C2 (sv) * | 2003-06-06 | 2005-02-01 | More Res Oernskoeldsvik Ab | Förfarande och apparatur för bedömning/mätning av ytviktsvariation hos arkmaterial |
| DE102004011387B4 (de) | 2004-03-05 | 2010-04-29 | L.U.M. Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Charakterisierung von multiplen Proben einer Dispersion |
| FR2868538B1 (fr) * | 2004-04-06 | 2006-05-26 | Commissariat Energie Atomique | Procede et systeme de determination de la masse volumique et des caracteristiques dimensionnelles d'un objet, et application au controle des pastilles de combustible nucleaire en cours de fabrication |
| EP3018144A1 (en) * | 2006-08-18 | 2016-05-11 | XOMA Technology Ltd. | Prlr-specific antibody and uses thereof |
| JP4919115B2 (ja) | 2009-09-24 | 2012-04-18 | 横河電機株式会社 | 放射線検査装置 |
| JP5936484B2 (ja) * | 2012-08-20 | 2016-06-22 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | 荷電粒子線装置及び試料観察方法 |
| CN105247650A (zh) * | 2013-05-30 | 2016-01-13 | 株式会社日立高新技术 | 带电粒子束装置、试样观察方法 |
| AT518486B1 (de) * | 2016-03-24 | 2018-04-15 | Koenig Maschinen Gmbh | Verfahren zur Messung der Massenverteilung |
| CN106501287B (zh) * | 2016-10-31 | 2019-08-27 | 重庆大学 | 可模拟不同环境的岩盐损伤自愈合区域测试分析方法 |
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| US2582981A (en) * | 1949-06-16 | 1952-01-22 | Fua Frederic Albert | Method and apparatus for the employment of radiation from radioactive material in gauging |
| US3413192A (en) * | 1965-06-14 | 1968-11-26 | St Regis Paper Co | Automatic measuring and control apparatus for forming sheet material |
| US3489901A (en) * | 1965-12-27 | 1970-01-13 | Industrial Nucleonics Corp | Method and apparatus for radiation measuring the mass of material having a spatially non-uniform mass distribution |
| GB1271438A (en) | 1969-01-17 | 1972-04-19 | Measurex Corp | Basis weight gauging method |
| JPS521869B2 (ja) * | 1972-07-11 | 1977-01-18 | ||
| US3860820A (en) * | 1973-05-29 | 1975-01-14 | Fmc Corp | Film thickness measuring method and apparatus |
| US4024394A (en) * | 1973-06-22 | 1977-05-17 | Hauni-Werke Korber & Co., Kg | Method and apparatus for measuring and regulating the density of rod-like fillers consisting of tobacco or the like |
| US4038543A (en) * | 1975-07-08 | 1977-07-26 | Siemens Aktiengesellschaft | Scanning transmission electron microscope including an improved image detector |
| JPS5330865A (en) * | 1976-09-03 | 1978-03-23 | Hitachi Ltd | Electron microscope provided with sample irradiating electron beam quantity measuring unit |
| GB1593173A (en) * | 1976-12-10 | 1981-07-15 | Hoechst Ag | Apparatus for indicating the moisture content of sheetlike samples |
| DE3008404C2 (de) * | 1980-03-05 | 1984-07-19 | Helmut 8046 Garching Formanek | Verfahren und Einrichtung zum Erzeugen von Elektronenstrahl-Beugungsbildern |
| JPS56165255A (en) * | 1980-05-26 | 1981-12-18 | Hitachi Ltd | Image indicating method for transmission scan electron microscope |
| FR2568012B1 (fr) * | 1984-07-17 | 1986-10-31 | Centre Tech Ind Papier | Appareil pour mesurer l'etat de formation d'une feuille de papier |
| US4634868A (en) * | 1984-12-17 | 1987-01-06 | Ford Aerospace & Communications Corporation | Non-destructive testing by stimulated electron emission capture |
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| JPH0658331B2 (ja) * | 1985-11-26 | 1994-08-03 | 株式会社ダイポ−ル | 平面状材料の物性量測定装置 |
| JPS62245941A (ja) | 1986-04-19 | 1987-10-27 | Fuji Photo Film Co Ltd | 密度測定法 |
| US4831255A (en) * | 1988-02-24 | 1989-05-16 | Gatan, Inc. | Variable-attenuation parallel detector |
-
1989
- 1989-04-17 US US07/339,211 patent/US4975578A/en not_active Expired - Fee Related
- 1989-12-13 CA CA002005407A patent/CA2005407C/en not_active Expired - Fee Related
-
1990
- 1990-01-14 EP EP19900100708 patent/EP0393305A3/en not_active Ceased
- 1990-02-20 JP JP2039575A patent/JPH0663959B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-04-02 FI FI901651A patent/FI98247C/fi not_active IP Right Cessation
Also Published As
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| FI98247B (fi) | 1997-01-31 |
| CA2005407C (en) | 1994-07-26 |
| US4975578A (en) | 1990-12-04 |
| JPH02293645A (ja) | 1990-12-04 |
| CA2005407A1 (en) | 1990-10-17 |
| EP0393305A2 (en) | 1990-10-24 |
| FI901651A0 (fi) | 1990-04-02 |
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