シート厚さ測定装置及びシート厚さ測定方法
【課題】 大気の変動を考慮した厚さの測定を行うことにより、高い精度でシートの厚さ測定を可能にする。
【解決手段】 測定対象であるシートＳに照射するＸ線を発生するＸ線源１と、シートＳを透過したＸ線量を検知するＸ線センサ２と、Ｘ線源１とシートＳの間に配置され、かつシートＳに到達する前のＸ線量を検知する補正用センサ３と、Ｘ線センサセンサ２で検知されたＸ線量及び補正用センサ３で検知されたＸ線量に基づいてシートＳの厚さを算出する演算部６と、を備えるシート厚さ測定装置１０。演算部６は、補正用センサ３で検知されたＸ線量に基づいて求められた大気の密度と、Ｘ線センサ２で検知されたＸ線量に基づいてシートＳの厚さを算出する。
【解決手段】 測定対象であるシートＳに照射するＸ線を発生するＸ線源１と、シートＳを透過したＸ線量を検知するＸ線センサ２と、Ｘ線源１とシートＳの間に配置され、かつシートＳに到達する前のＸ線量を検知する補正用センサ３と、Ｘ線センサセンサ２で検知されたＸ線量及び補正用センサ３で検知されたＸ線量に基づいてシートＳの厚さを算出する演算部６と、を備えるシート厚さ測定装置１０。演算部６は、補正用センサ３で検知されたＸ線量に基づいて求められた大気の密度と、Ｘ線センサ２で検知されたＸ線量に基づいてシートＳの厚さを算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行するシートにＸ線を透過させることにより、シートの厚さを測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線を利用してシートの厚さを測定する従来のシート厚さ測定装置は、１対のＸ線源及びＸ線センサとを所定距離離間した位置に配置し、走行するシートの走行方向と交差する方向、例えば幅方向に往復動作しながら厚さを測定していた。
【０００３】
上述した従来のシート厚さ測定装置のＸ線源及びＸ線センサは、移動するシートの表面に対してシートの幅方向に振幅する連続した弧状の波形状の軌跡を描き、シートの移動方向におけるこの軌跡のピッチはシート状物の走行速度が速くなるにしたがって長くなる。このために、シートの走行速度が速くなるに従ってシートの厚さの測定密度が粗くなる。測定密度を向上させるには、シートの幅方向におけるＸ線源及びＸ線センサの往復速度を向上させて、移動するシートの表面に対してシートの幅方向に振幅する連続した弧状の波形状の軌跡のピッチが短くなるようにすれば良いが、シートの幅が大きくなるにつれて上記往復速度は小さくなってしまう。即ち、上述した従来のシート厚さ測定装置では、シートの走行速度が速くなるに従い、またシートの幅が大きくなると厚さの測定精度が劣ってくる。
【０００４】
以上の問題点に対して、特許文献１は、複数のＸ線源が直線状に所定間隔で配置されたＸ線管と、Ｘ線管の複数のＸ線源に対向して配置され複数のＸ線源から所定距離離間した複数のＸ線センサとを備えており、Ｘ線管の複数のＸ線源と複数のＸ線センサとの間の所定位置に於いてシートを通過させ、複数のＸ線源と複数のＸ線源に対向した複数のＸ線センサとにより複数のＸ線源に対向した複数のＸ線センサとの間でシートの複数の位置の厚さを測定する、ことを特徴とするシート厚さ測定装置を開示している。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８１７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されたシート厚さ測定装置によれば、複数のＸ線源と複数のＸ線源に対向した複数のＸ線センサとにより複数のＸ線源に対向した複数のＸ線センサとの間でシート状物の複数の位置の厚さを測定するため、シートの走行速度が速く、かつシートの幅が大きくなっても厚さの測定精度を向上することができる。
本発明は、シート厚さ測定装置における厚さ測定精度をさらに向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
シート厚さ測定装置は、発生したＸ線量とシートを透過することにより減弱したＸ線量とに基づいてシートの厚さを測定するものである。ところが、Ｘ線はシート以外にも大気によって減弱が生じる。したがって、このような大気によるＸ線の減弱を考慮することが厚さ測定精度を向上させるためには必要になることを本発明者等は知見した。
したがって本発明は、測定対象であるシートに照射するＸ線を発生するＸ線源と、シートを透過したＸ線量を検知する第１のセンサと、Ｘ線源とシートの間に配置され、かつシートに到達する前のＸ線量を検知する第２のセンサと、第１のセンサで検知されたＸ線量及び第２のセンサで検知されたＸ線量に基づいてシートの厚さを算出する演算部と、を備えることを特徴とするシート厚さ測定装置を提供する。
本発明のシート厚さ測定装置は、第２のセンサで大気のみを透過したＸ線量を検知することができる。したがって、演算部は、第２のセンサで検知されたＸ線量に基づいて求められた大気の密度と、第１のセンサで検知されたＸ線量に基づいてシートの厚さを算出することができるので、本発明のシート厚さ測定装置は、逐次変動する大気の密度を考慮した精度の高い厚さ測定を実現することができる。
【０００８】
本発明のシート厚さ測定装置は、複数のＸ線源が所定方向に配列され、第１のセンサが複数のＸ線源が配列された領域に対応して設けられ、シートが所定方向に略直交する方向に走行する形態とすることができる。このシート厚さ測定装置は、測定対象であるシートの幅方向にＸ線源及び第１のセンサを延在することにより、Ｘ線量の検知の時間を短縮することができる。この形態において、複数の第２のセンサを前記所定方向に配列することが好ましい。大気の変動を緻密に検知することにより、測定精度向上に資する。
【０００９】
また本発明のシート厚さ測定装置は、隣接するＸ線源は、同時にＸ線を発生した場合に、互いに発生したＸ線が第１のセンサ上にオーバーラップして照射されることが好ましい。特定のＸ線源が故障したとしても、他のＸ線源により厚さ測定を継続することができる。
また、本発明のシート厚さ測定装置は、第１のセンサが、所定方向に往復動可能であることが好ましい。Ｘ線量の検知を緻密に行うことを可能にする。同様に、本発明のシート厚さ測定装置は、第２のセンサが、所定方向に往復動可能であることが好ましい。少ない数の第２のセンサで、より広い領域の大気の密度の測定を可能にする。
【００１０】
また本発明は、測定対象であるシートに照射するＸ線を発生するＸ線源と、シート及び厚さが既知の基準シートを透過したＸ線量を検知するセンサと、センサで検知されたＸ線量に基づいてシートの厚さを算出する演算部と、を備えることを特徴とするシート厚さ測定装置を提供する。このシート厚さ測定装置は、基準シートを用いることにより、前述した第２のセンサを用いることなく、大気の密度を求めることを可能とする。つまり本発明のシート厚さ測定装置は、演算部が、センサで検知されたＸ線量に基づいて、シートを取り囲む大気の密度を求めることができる。
【００１１】
大気の密度の変動を常に検知しておくことは望ましいが、短期間であればそのような変動を無視することもできる。したがって、本発明のシート厚さ測定装置は、適宜基準シートを用いて大気の密度を求め、演算部は、求めた大気の密度を保持する。そしてその後は、基準シートを除去し、以後は保持した密度に基づいてシートの厚さを算出することができる。さらに、基準シートを除去してから所定時間経過した後に、シート及び厚さが既知の基準シートを透過したＸ線量を再度検知することにより、新たに大気の密度を求める、という手順を繰り返しながら、本発明のシート厚さ測定装置はシートの厚さを測定することができる。
以上のシート厚さ測定装置においても、複数のＸ線源を所定方向に配列し、センサが複数のＸ線源が配列された領域に対応して設けられ、シートが所定方向に略直交する方向に走行する形態とすることが好ましい。
【００１２】
以上のシート厚さ測定装置を実施することによる本発明のシート厚さ測定方法は、所定方向に走行するシートに対してＸ線を照射し、シートを透過したＸ線量を検知することによりシートの厚さを測定する方法であって、シートを取り囲む大気の密度を求めるステップと、大気の密度及びシートを透過したＸ線量に基づいてシートの厚さを算出するステップと、を備えることを特徴とする。
本発明のシート厚さ測定方法は、大気の密度を、シートに照射される以前に検知されたＸ線量に基づいて求める形態と、大気の密度を、厚さが既知の基準シート及び測定対象のシートを透過したＸ線のＸ線量に基づいて求める形態とを含んでいる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、大気の変動を考慮した厚さの測定を行うため、高い精度でシートの厚さ測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態によるシート厚さ測定装置１０の構成概略を示す図である。
シート厚さ測定装置１０は、フィルム等のシートＳを、その幅方向（図１の左右方向）に直交する方向に所定速度で走行させながら、その厚さを測定する装置である。
図１において、シート厚さ測定装置１０は、被測定物であるシートＳにＸ線を照射するための複数のＸ線源１と、Ｘ線源１から発生され、かつシートＳを透過したＸ線量を計測するためのＸ線センサ２と、Ｘ線源１及びＸ線センサ２を支持するフレーム５と、各Ｘ線源１を覆うフード４を備えている。また、シート厚さ測定装置１０は、シートＳとＸ線源１との間に補正用センサ３を備えている。図１に示す例では、３つの補正用センサ３が、各Ｘ線源１に対応して、各フード４内に設けてある。なお、各Ｘ線源１に対応して設けられる補正用センサ３の数は３つに限るものではない。シート厚さ測定装置１０はまた、Ｘ線センサ２及び補正用センサ３において計測されるＸ線量に基づいてシートＳの厚さを求める演算部６と、演算部６で求められたシートＳの厚さを表示する表示部７を備えている。
【００１５】
シート厚さ測定装置１０において、Ｘ線源１としては、例えば５〜１００ｋｅＶ程度の低エネルギーＸ線源を用いることができる。また、Ｘ線センサ２及び補正用センサ３のＸ線検知素子としては、例えばシンチレータを用いることができる。ここで、Ｘ線センサ２は、複数のシンチレータを所定ピッチ（例えば、数ｍｍピッチ、数ｃｍピッチ）で配列したラインセンサ形式のセンサで構成されている。フード４は、Ｘ線源１から照射されたＸ線を適切にシートＳに導くために設けてある。
【００１６】
ここで、Ｘ線の減弱量は、計測する空間に存在する物質の密度に比例し、一般的には、Ｘ線センサ２で計測されるＸ線量Ｎは（１）式で求めることができる。
Ｎ＝Ｎ0・ｅｘｐ（−ｋ・ｔ・ρ)…（１）
Ｎ：Ｘ線計測量
Ｎ0：Ｘ線発生量
ｋ：物質のＸ線強度による減弱係数
ｔ：物質の厚さ
ρ：物質の密度
【００１７】
シート等のシートＳを測定対象とする場合には、Ｘ線源１とＸ線センサ２の間には、シートＳの他に大気が存在することになり、Ｘ線量Ｎは（２）式で特定される。
Ｎ＝Ｎ0・ｅｘｐ（−ｋa・ｔa・ρa−ｋs・ｔs・ρs)…（２）
Ｎ：Ｘ線計測量
Ｎ0：Ｘ線発生量
ｋa：大気のＸ線強度による減弱係数
ｔa：大気の厚さ
ρa：大気の密度
ｋs：シートＳのＸ線強度による減弱係数
ｔs：シートＳの厚さ
ρs：シートＳの密度
【００１８】
ただし、測定時間の経過とともに、測定周囲の大気の密度、Ｘ線量、Ｘ線センサ２の感度等が変化する。つまり、大気の密度は、気温、気圧、湿度により変化する。また、Ｘ線量はＸ線発生電流、Ｘ線菅球の変動（真空度、温度等）により変動する。さらに、Ｘ線センサ２の感度は、使用時間と温度により変化する。しかし、ここではいずれも計測中は一定値を保つものとすると、上記（２）式において、ｋa（大気のＸ線強度による減弱係数）、ｔa（大気の厚さ）、ρa（大気の密度）は既知の値として与えられる。また、シートＳについて、ｋs（シートＳのＸ線強度による減弱係数）及びρs（シートＳの密度）は既知である。したがって、シートＳの厚さｔsは、上記（２）式により求めることができる。
【００１９】
しかし、大気の密度が変動するものとすると、上記（２）式のρa（大気の密度）は、現実にはシートＳの厚さ測定中に変動し、結果としてシートＳの厚さ測定結果の精度を劣化させる。そこで本発明では、補正用センサ３を設け、シートＳの厚さ測定時に補正用センサ３によりＸ線量を計測して、上記（１）式に基づいてその時点の大気の密度ρaaを求める。そして、この密度ρaaを上記（２）式に代入することにより（２）式を補正した下記（３）式によりシートＳの厚さｔsを求めることができる。
Ｎ＝Ｎ0・ｅｘｐ（−ｋa・ｔa・ρaa−ｋs・ｔs・ρs)…（３）
ｋa：大気のＸ線強度による減弱係数
ｔa：大気の厚さ
ρaa：測定時における大気の密度
ｋs：シートＳのＸ線強度による減弱係数
ｔs：シートＳの厚さ
ρs：シートＳの密度
【００２０】
以上の処理を整理すると以下の通りである。
複数のＸ線源１より同時にＸ線を発生させながら、Ｘ線センサ２によりＸ線量を計測する。このＸ線量をＮ1とする。Ｘ線量Ｎ1は演算部６に転送され、かつ保持される。同時に、補正用センサ３によりＸ線量を計測する。このＸ線量をＮ2とする。Ｘ線量Ｎ2は演算部６に転送され、演算部６は上記（１）式に基づいて大気の密度ρaaを算出する。次に、演算部６は、求めた大気の密度ρaa、さらには保持しているＸ線量Ｎ1を用い、上記（３）式により、シートＳの厚さｔsを算出する。演算部６は、算出したシートＳの厚さｔsを表示部７に表示させる。
【００２１】
図１に示すように、シート厚さ測定装置１０は複数の補正用センサ３を備えている。各補正用センサ３には、Ｘ線センサ２の所定領域毎に対応付けされている。例えば、図１の例では、１５個の補正用センサ３を備えているので、Ｘ線センサ２を仮想的に１５の領域に区分し、各補正用センサ３が１５に区分された領域毎に対応付けすることができる。演算部６は、各補正用センサ３及びこれに対応付けられている領域毎に上記演算処理を行うことにより、シートＳの幅方向の厚さｔsを算出し、かつ表示部７に表示させることができる。
【００２２】
ここで、Ｘ線源１とＸ線センサ２の距離ｔ0は一定であり、下記（４）式が成り立つ。
ｔ0＝ｔa＋ｔs…（４）
減弱係数はＸ線強度により変化するが、Ｘ線強度が強いほど減弱係数は小さく、Ｘ線強度が弱いほど減弱係数は大きくなる。そこで、シートの厚さが厚くなり、減弱率が小さくなりすぎた場合は、Ｘ線強度を上げ、シートＳの厚さが薄くなり、減弱率が大きくなりすぎた場合は、Ｘ線強度を上げることが、測定精度向上のためには好ましい。
【００２３】
以上説明したように、シート厚さ測定装置１０は、Ｘ線センサ２の他に、補正用センサ３を設け、シートＳの周囲の大気の密度を求めることができる。そして、求めた大気の密度を用いてシートＳの厚さｔsを算出するため、算出されたシートＳの厚さｔsは精度が高い。特に、シート厚さ測定装置１０は、複数の補正用センサ３を設けているため、大気の密度の変動があっても、高い精度でシートＳの厚さｔsを測定することができる。
また、シート厚さ測定装置１０は、シートＳの幅方向に複数のＸ線源１を設けるとともに、ラインセンサ形式のＸ線センサ２を設けているため、Ｘ線源１及びＸ線センサ２の移動を行う必要がない。したがって、演算部６における演算処理の時間だけでシートＳの厚さｔsを測定することができる。
【００２４】
次に、シート厚さ測定装置１０の変形例を図２に基づいて説明する。なお、図１と同様の構成部分には、図１と同様の符号を付すことにより、その説明を省略する。
図２に示すシート厚さ測定装置１０は、隣接するＸ線源１からＸ線が同時に発生された場合、そのＸ線がＸ線センサ２上でオーバーラップするように設定されている。ただし、実際にシートＳの厚さｔsを測定する場合には、各Ｘ線源１からのＸ線発生のタイミングをずらす。例えば、図２の例の場合、図中、左側のＸ線源１から順番にＸ線を発生し、最後に右側のＸ線源１からＸ線を発生させる。
【００２５】
このシート厚さ測定装置１０は、いずれかのＸ線源１が故障により機能しなくなった場合でも、他のＸ線源１からＸ線を発生させることにより、シートＳの厚さｔsの測定を継続することができる。
なお、図２のシート厚さ測定装置１０の場合、シートＳの厚さｔsの測定の際に、上述した例のように、全てのＸ線源１から順次Ｘ線を発生させる必要はない。例えば、図中、左側から１番目、３番目及び５番目のＸ線源１から同時にＸ線を発生させ、図中、左側から２番目及び４番目のＸ線源１からのＸ線の発生を行わないこともできる。
【００２６】
次に、シート厚さ測定装置１０の変形例を図３に基づいて説明する。なお、図１と同様の構成部分には、図１と同様の符号を付すことにより、その説明を省略する。
図３に示すシート厚さ測定装置１０は、Ｘ線センサ２をシートＳの幅方向に往復動させる駆動装置８を備えている。駆動装置８は、Ｘ線センサ２を構成する、例えばシンチレータの配列ピッチに相当する距離だけ、Ｘ線センサ２を往復動することができる。
【００２７】
Ｘ線源１からＸ線を発生させてシートＳの厚さｔsを測定する際に、駆動装置８は、Ｘ線センサ２を往復動させる。この往復動により、Ｘ線センサ２は初期状態の第１の位置、移動した第２の位置間を間欠的に移動する。Ｘ線センサ２は第１の位置及び第２の位置間を往復動し、第１の位置にてＸ線を検知し、かつ第２の位置にてＸ線を検知することにより、Ｘ線センサ２は、シートＳの幅方向において隙間なくＸ線を検知することができる。なお、ここでは、第１の位置、第２の位置にて説明したが、往復動の過程の３箇所以上の位置においてＸ線を検知することもできることは言うまでもない。
【００２８】
したがって、図３に示すシート厚さ測定装置１０は、シートＳの幅方向において、隙間なくシートＳの厚さｔsを測定することができる。また、Ｘ線検知素子の数を少なくしても、シートＳの幅方向において、隙間なくシートＳの厚さｔsを測定することができる。
【００２９】
次に、シート厚さ測定装置１０の変形例を図４に基づいて説明する。なお、図１と同様の構成部分には、図１と同様の符号を付すことにより、その説明を省略する。
図４に示すシート厚さ測定装置１０は、補正用センサ３をシートＳの幅方向に往復動させる駆動装置９を備えている。
【００３０】
Ｘ線源１からＸ線を発生させてシートＳの厚さｔsを測定する際に、駆動装置９は、補正用センサ３を往復動させる。この往復動により、補正用センサ３は初期状態の第１の位置、移動した第２の位置間を間欠的に移動する。補正用センサ３は第１の位置及び第２の位置間を往復動し、第１の位置にてＸ線を検知し、かつ第２の位置にてＸ線を検知することにより、補正用センサ３は、シートＳの幅方向の広範な領域においてＸ線を検知することができる。なお、ここでは、第１の位置、第２の位置にて説明したが、往復動の過程の３箇所以上の位置においてＸ線を検知することもできることは言うまでもない。
【００３１】
したがって、図４に示すシート厚さ測定装置１０は、補正用センサ３の数が少ない場合であってあっても、大気の密度の変動に対応して、高い精度でシートＳの厚さｔsを測定することができる。
【００３２】
＜第２実施形態＞
以上の第１実施形態のシート厚さ測定装置１０は、大気の密度の変動を補正用センサ３により求め、求めた密度を用いてシートＳの厚さｔsを測定するものであった。
第２実施形態によるシート厚さ測定装置は、補正用センサ３を用いることなく大気の変動に応じたシートＳの厚さｔsを測定するものである。
【００３３】
図５は、第２実施形態によるシート厚さ測定装置２０の構成概略を示す図である。
シート厚さ測定装置２０は、シート等のシートＳが、その幅方向（図５の左右方向）に直交する方向に所定速度で走行しながら、その厚さを測定する装置である。
図５において、シート厚さ測定装置２０は、被測定物であるシートＳにＸ線を照射するための複数のＸ線源１１と、Ｘ線源１１から照射され、かつシートＳを透過したＸ量を測定するためのＸ線センサ１２と、Ｘ線源１１及びＸ線センサ１２を支持するフレーム１５と、各Ｘ線源１１を覆うフード１４を備えている。シート厚さ測定装置２０はまた、Ｘ線センサ１２において計測されるＸ線量に基づいてシートＳの厚さを求める演算部１６と、演算部１６で求められたシートＳの厚さｔsを表示する表示部１７を備えている。
なお、Ｘ線源１１及びＸ線センサ１２は、第１実施形態のＸ線源１及びＸ線センサ２と同様の構成とすればよい。また、フード１４も同様である。
【００３４】
第２実施形態によるシート厚さ測定装置２０は、厚さが既知の基準シートＳ1を、シートＳとともにＸ線源１１及びＸ線センサ１２との間に挿入する。この基準シートＳ1を挿入した状態、つまり基準シートＳ1及びシートＳを透過したＸ線量に基づいて、シート厚さ測定装置２０は、大気の変動を考慮したシートＳの厚さｔsを測定する。この測定は、所定の演算処理を伴うものであり、この演算処理は演算部１６が行う。以下、この演算処理の内容について説明する。
【００３５】
シートＳの厚さを測定する場合、Ｘ線源１１とＸ線センサ１２の間には、シートＳと大気が存在する。したがって、下記の（２’）式が成立する。なお、上述したように、計測時間の経過とともに、測定周囲の大気の密度、Ｘ線量、Ｘ線センサ１２の感度が変化するが、計測中は一定値を保つものとする。
Ｎ＝Ｎ0・ｅｘｐ（−ｋa・ｔa0・ρa−ｋs・ｔs・ρs)…（２’）
ｋa：大気のＸ線強度による減弱係数
ｔa0：大気の厚さ（基準シートＳ1挿入前）
ρa：大気の密度
ｋs：シートＳのＸ線強度による減弱係数
ｔs：シートＳの厚さ
ρs：シートＳの密度
【００３６】
ここで、基準シートＳ1を図５に示すように挿入すると、以下の（５）式が成り立つ。なお、基準シートＳ1は、測定対象のシートＳと同じ材料で構成されている。したがって、基準シートＳ1は、Ｘ線強度による減弱係数及び密度が、シートＳと同じである。
【００３７】
Ｎ1＝Ｎ0・ｅｘｐ(−ｋa・ｔa1・ρa−ｋS・ｔs・ρs−ｋs・ｔs1・ρs)…（５）
ｔ0 = ｔa1＋ｔs＋ｔs1…（６）
Ｎ1：Ｘ線計測量
ｔa1：空気の厚さ（基準シートＳ1挿入後）
ｔs1：基準シートＳ1の厚さ
【００３８】
ここで、大気、シートＳ及び基準シートＳ1の減衰係数と密度の積を次の通りとする。
Ｋa＝ｋa・ρa
Ｋs＝ｋs・ρs
また、Ｘ線量を自然対数にした数値を以下のように置換える。
ＬｏｇeＮx＝ＬＮx
【００３９】
（２’）、(５)式に置換えると以下の通りである。
ＬＮ0−ＬＮ＝Ｋaｔa＋Ｋsｔs…（７）
ＬＮ0−ＬＮ1＝Ｋaｔ a1 ＋Ｋsｔs＋Ｋsｔs1 …（８）
【００４０】
これらの連立方程式に於いて、未知数はts、Ｋa、ｔa0〜ｔa1である。ただし、ｔa0〜ｔa1は、(３)式及び(６)式より、既知のｔ0とｔs1及びｔsで置換えると（９）式および（１０）式を得ることができ、実質的な未知数は２つとなる。つまり、基準シートＳ1を挿入することにより、解を求めることのできる連立方程式が得られる。
ＬＮ0−ＬＮ＝Ｋa（ｔ0−ｔs)＋Ｋsｔs…（９）
ＬＮ0−ＬＮ1＝Ｋa (ｔ0−ｔs−ｔs1)＋Ｋsｔs＋Ｋsｔs1 …（１０）
【００４１】
（９）式及び（１０）式より（１１）式が得られ、これより、空気の減弱係数と密度の積Ｋaは（１２）式により容易に求められる。求められたＫaを（５）式に代入することにより、大気の密度の変動があっても、当該密度に応じたシートＳの厚さｔsを精度よく求めることができる。なお、Ｋaの中で、空気の減衰係数ｋaは既知であるから、Ｋaを求めることは、実質的には大気の密度を求めることと等価である。
ＬＮ−ＬＮ1＝Ｋa（−ｔs1)＋Ｋsｔs1…（１１）
Ｋa＝Ｋs−（ＬＮ−ＬＮ1）／ｔs1…（１２）
【００４２】
演算部１６は、シートＳ（Ｓ1）のＸ線強度による減弱係数ｋs、シートＳ（Ｓ1）の密度ρs、基準シートＳ1の厚さｔS1を予め保持しておき、Ｘ線センサ１２からＸ線計測量Ｎ1を取得すると、以上の演算処理を実行することにより、シートＳの幅方向の厚さｔsを算出する。演算部１６は、算出したシートＳの厚さｔsを表示部１７に表示させる。
【００４３】
シートＳの測定全期間に亘って基準シートＳ1を挿入して大気の密度を求める必要はない。特定の時期に大気の密度を求めたならば、その密度を演算部１６は保持する。そして、所定の期間内はその密度に基づいてシートＳの厚さｔsを算出することができる。この期間中には、基準シートＳ1を除去しておくことができる。そして、所定期間経過後に、再度基準シートＳ1を挿入して、上記と同様に、新たな大気の密度を求め、それを演算部１６が保持し、以後はその密度に基づいてシートＳの厚さｔsを算出することができる。シート厚さ測定装置２０は、このような手順を繰り返すことによって、シートＳの厚さｔsを算出することができる。
【００４４】
以上説明したように、シート厚さ測定装置２０は、基準シートＳ1を挿入することにより、計測時点での大気の密度を求めることができる。そして、求めた大気の密度を用いてシートＳの厚さｔsを算出するため、算出されたシートＳの厚さｔsは精度が高い。特に、シート厚さ測定装置２０は、シート厚さ測定装置１０のように補正用センサ３を設ける必要がないため、装置のコストを低減することができる。
また、シート厚さ測定装置２０は、シートＳの幅方向に複数のＸ線源１１を設けるとともに、ラインセンサ形式のＸ線センサ１２を設けているため、Ｘ線源１１及びＸ線センサ１２の移動を行う必要がない。したがって、演算部１６における演算処理の時間だけでシートＳの厚さｔsを測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】第１実施形態におけるシート厚さ測定装置の構成概略を示す図である。
【図２】第１実施形態における他のシート厚さ測定装置の構成概略を示す図である。
【図３】第１実施形態における他のシート厚さ測定装置の構成概略を示す図である。
【図４】第１実施形態における他のシート厚さ測定装置の構成概略を示す図である。
【図５】第２実施形態におけるシート厚さ測定装置の構成概略を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０，２０…シート厚さ測定装置、１，１１…Ｘ線源、２，１２…Ｘ線センサ、３…補正用センサ、４…フード、５…フレーム、６，１６…演算部、７，１７…表示部、８，９…駆動装置、Ｓ…シート
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行するシートにＸ線を透過させることにより、シートの厚さを測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線を利用してシートの厚さを測定する従来のシート厚さ測定装置は、１対のＸ線源及びＸ線センサとを所定距離離間した位置に配置し、走行するシートの走行方向と交差する方向、例えば幅方向に往復動作しながら厚さを測定していた。
【０００３】
上述した従来のシート厚さ測定装置のＸ線源及びＸ線センサは、移動するシートの表面に対してシートの幅方向に振幅する連続した弧状の波形状の軌跡を描き、シートの移動方向におけるこの軌跡のピッチはシート状物の走行速度が速くなるにしたがって長くなる。このために、シートの走行速度が速くなるに従ってシートの厚さの測定密度が粗くなる。測定密度を向上させるには、シートの幅方向におけるＸ線源及びＸ線センサの往復速度を向上させて、移動するシートの表面に対してシートの幅方向に振幅する連続した弧状の波形状の軌跡のピッチが短くなるようにすれば良いが、シートの幅が大きくなるにつれて上記往復速度は小さくなってしまう。即ち、上述した従来のシート厚さ測定装置では、シートの走行速度が速くなるに従い、またシートの幅が大きくなると厚さの測定精度が劣ってくる。
【０００４】
以上の問題点に対して、特許文献１は、複数のＸ線源が直線状に所定間隔で配置されたＸ線管と、Ｘ線管の複数のＸ線源に対向して配置され複数のＸ線源から所定距離離間した複数のＸ線センサとを備えており、Ｘ線管の複数のＸ線源と複数のＸ線センサとの間の所定位置に於いてシートを通過させ、複数のＸ線源と複数のＸ線源に対向した複数のＸ線センサとにより複数のＸ線源に対向した複数のＸ線センサとの間でシートの複数の位置の厚さを測定する、ことを特徴とするシート厚さ測定装置を開示している。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２８１７４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示されたシート厚さ測定装置によれば、複数のＸ線源と複数のＸ線源に対向した複数のＸ線センサとにより複数のＸ線源に対向した複数のＸ線センサとの間でシート状物の複数の位置の厚さを測定するため、シートの走行速度が速く、かつシートの幅が大きくなっても厚さの測定精度を向上することができる。
本発明は、シート厚さ測定装置における厚さ測定精度をさらに向上することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
シート厚さ測定装置は、発生したＸ線量とシートを透過することにより減弱したＸ線量とに基づいてシートの厚さを測定するものである。ところが、Ｘ線はシート以外にも大気によって減弱が生じる。したがって、このような大気によるＸ線の減弱を考慮することが厚さ測定精度を向上させるためには必要になることを本発明者等は知見した。
したがって本発明は、測定対象であるシートに照射するＸ線を発生するＸ線源と、シートを透過したＸ線量を検知する第１のセンサと、Ｘ線源とシートの間に配置され、かつシートに到達する前のＸ線量を検知する第２のセンサと、第１のセンサで検知されたＸ線量及び第２のセンサで検知されたＸ線量に基づいてシートの厚さを算出する演算部と、を備えることを特徴とするシート厚さ測定装置を提供する。
本発明のシート厚さ測定装置は、第２のセンサで大気のみを透過したＸ線量を検知することができる。したがって、演算部は、第２のセンサで検知されたＸ線量に基づいて求められた大気の密度と、第１のセンサで検知されたＸ線量に基づいてシートの厚さを算出することができるので、本発明のシート厚さ測定装置は、逐次変動する大気の密度を考慮した精度の高い厚さ測定を実現することができる。
【０００８】
本発明のシート厚さ測定装置は、複数のＸ線源が所定方向に配列され、第１のセンサが複数のＸ線源が配列された領域に対応して設けられ、シートが所定方向に略直交する方向に走行する形態とすることができる。このシート厚さ測定装置は、測定対象であるシートの幅方向にＸ線源及び第１のセンサを延在することにより、Ｘ線量の検知の時間を短縮することができる。この形態において、複数の第２のセンサを前記所定方向に配列することが好ましい。大気の変動を緻密に検知することにより、測定精度向上に資する。
【０００９】
また本発明のシート厚さ測定装置は、隣接するＸ線源は、同時にＸ線を発生した場合に、互いに発生したＸ線が第１のセンサ上にオーバーラップして照射されることが好ましい。特定のＸ線源が故障したとしても、他のＸ線源により厚さ測定を継続することができる。
また、本発明のシート厚さ測定装置は、第１のセンサが、所定方向に往復動可能であることが好ましい。Ｘ線量の検知を緻密に行うことを可能にする。同様に、本発明のシート厚さ測定装置は、第２のセンサが、所定方向に往復動可能であることが好ましい。少ない数の第２のセンサで、より広い領域の大気の密度の測定を可能にする。
【００１０】
また本発明は、測定対象であるシートに照射するＸ線を発生するＸ線源と、シート及び厚さが既知の基準シートを透過したＸ線量を検知するセンサと、センサで検知されたＸ線量に基づいてシートの厚さを算出する演算部と、を備えることを特徴とするシート厚さ測定装置を提供する。このシート厚さ測定装置は、基準シートを用いることにより、前述した第２のセンサを用いることなく、大気の密度を求めることを可能とする。つまり本発明のシート厚さ測定装置は、演算部が、センサで検知されたＸ線量に基づいて、シートを取り囲む大気の密度を求めることができる。
【００１１】
大気の密度の変動を常に検知しておくことは望ましいが、短期間であればそのような変動を無視することもできる。したがって、本発明のシート厚さ測定装置は、適宜基準シートを用いて大気の密度を求め、演算部は、求めた大気の密度を保持する。そしてその後は、基準シートを除去し、以後は保持した密度に基づいてシートの厚さを算出することができる。さらに、基準シートを除去してから所定時間経過した後に、シート及び厚さが既知の基準シートを透過したＸ線量を再度検知することにより、新たに大気の密度を求める、という手順を繰り返しながら、本発明のシート厚さ測定装置はシートの厚さを測定することができる。
以上のシート厚さ測定装置においても、複数のＸ線源を所定方向に配列し、センサが複数のＸ線源が配列された領域に対応して設けられ、シートが所定方向に略直交する方向に走行する形態とすることが好ましい。
【００１２】
以上のシート厚さ測定装置を実施することによる本発明のシート厚さ測定方法は、所定方向に走行するシートに対してＸ線を照射し、シートを透過したＸ線量を検知することによりシートの厚さを測定する方法であって、シートを取り囲む大気の密度を求めるステップと、大気の密度及びシートを透過したＸ線量に基づいてシートの厚さを算出するステップと、を備えることを特徴とする。
本発明のシート厚さ測定方法は、大気の密度を、シートに照射される以前に検知されたＸ線量に基づいて求める形態と、大気の密度を、厚さが既知の基準シート及び測定対象のシートを透過したＸ線のＸ線量に基づいて求める形態とを含んでいる。
【発明の効果】
【００１３】
以上説明したように、本発明によれば、大気の変動を考慮した厚さの測定を行うため、高い精度でシートの厚さ測定を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面に示す実施の形態に基づいてこの発明を詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態によるシート厚さ測定装置１０の構成概略を示す図である。
シート厚さ測定装置１０は、フィルム等のシートＳを、その幅方向（図１の左右方向）に直交する方向に所定速度で走行させながら、その厚さを測定する装置である。
図１において、シート厚さ測定装置１０は、被測定物であるシートＳにＸ線を照射するための複数のＸ線源１と、Ｘ線源１から発生され、かつシートＳを透過したＸ線量を計測するためのＸ線センサ２と、Ｘ線源１及びＸ線センサ２を支持するフレーム５と、各Ｘ線源１を覆うフード４を備えている。また、シート厚さ測定装置１０は、シートＳとＸ線源１との間に補正用センサ３を備えている。図１に示す例では、３つの補正用センサ３が、各Ｘ線源１に対応して、各フード４内に設けてある。なお、各Ｘ線源１に対応して設けられる補正用センサ３の数は３つに限るものではない。シート厚さ測定装置１０はまた、Ｘ線センサ２及び補正用センサ３において計測されるＸ線量に基づいてシートＳの厚さを求める演算部６と、演算部６で求められたシートＳの厚さを表示する表示部７を備えている。
【００１５】
シート厚さ測定装置１０において、Ｘ線源１としては、例えば５〜１００ｋｅＶ程度の低エネルギーＸ線源を用いることができる。また、Ｘ線センサ２及び補正用センサ３のＸ線検知素子としては、例えばシンチレータを用いることができる。ここで、Ｘ線センサ２は、複数のシンチレータを所定ピッチ（例えば、数ｍｍピッチ、数ｃｍピッチ）で配列したラインセンサ形式のセンサで構成されている。フード４は、Ｘ線源１から照射されたＸ線を適切にシートＳに導くために設けてある。
【００１６】
ここで、Ｘ線の減弱量は、計測する空間に存在する物質の密度に比例し、一般的には、Ｘ線センサ２で計測されるＸ線量Ｎは（１）式で求めることができる。
Ｎ＝Ｎ0・ｅｘｐ（−ｋ・ｔ・ρ)…（１）
Ｎ：Ｘ線計測量
Ｎ0：Ｘ線発生量
ｋ：物質のＸ線強度による減弱係数
ｔ：物質の厚さ
ρ：物質の密度
【００１７】
シート等のシートＳを測定対象とする場合には、Ｘ線源１とＸ線センサ２の間には、シートＳの他に大気が存在することになり、Ｘ線量Ｎは（２）式で特定される。
Ｎ＝Ｎ0・ｅｘｐ（−ｋa・ｔa・ρa−ｋs・ｔs・ρs)…（２）
Ｎ：Ｘ線計測量
Ｎ0：Ｘ線発生量
ｋa：大気のＸ線強度による減弱係数
ｔa：大気の厚さ
ρa：大気の密度
ｋs：シートＳのＸ線強度による減弱係数
ｔs：シートＳの厚さ
ρs：シートＳの密度
【００１８】
ただし、測定時間の経過とともに、測定周囲の大気の密度、Ｘ線量、Ｘ線センサ２の感度等が変化する。つまり、大気の密度は、気温、気圧、湿度により変化する。また、Ｘ線量はＸ線発生電流、Ｘ線菅球の変動（真空度、温度等）により変動する。さらに、Ｘ線センサ２の感度は、使用時間と温度により変化する。しかし、ここではいずれも計測中は一定値を保つものとすると、上記（２）式において、ｋa（大気のＸ線強度による減弱係数）、ｔa（大気の厚さ）、ρa（大気の密度）は既知の値として与えられる。また、シートＳについて、ｋs（シートＳのＸ線強度による減弱係数）及びρs（シートＳの密度）は既知である。したがって、シートＳの厚さｔsは、上記（２）式により求めることができる。
【００１９】
しかし、大気の密度が変動するものとすると、上記（２）式のρa（大気の密度）は、現実にはシートＳの厚さ測定中に変動し、結果としてシートＳの厚さ測定結果の精度を劣化させる。そこで本発明では、補正用センサ３を設け、シートＳの厚さ測定時に補正用センサ３によりＸ線量を計測して、上記（１）式に基づいてその時点の大気の密度ρaaを求める。そして、この密度ρaaを上記（２）式に代入することにより（２）式を補正した下記（３）式によりシートＳの厚さｔsを求めることができる。
Ｎ＝Ｎ0・ｅｘｐ（−ｋa・ｔa・ρaa−ｋs・ｔs・ρs)…（３）
ｋa：大気のＸ線強度による減弱係数
ｔa：大気の厚さ
ρaa：測定時における大気の密度
ｋs：シートＳのＸ線強度による減弱係数
ｔs：シートＳの厚さ
ρs：シートＳの密度
【００２０】
以上の処理を整理すると以下の通りである。
複数のＸ線源１より同時にＸ線を発生させながら、Ｘ線センサ２によりＸ線量を計測する。このＸ線量をＮ1とする。Ｘ線量Ｎ1は演算部６に転送され、かつ保持される。同時に、補正用センサ３によりＸ線量を計測する。このＸ線量をＮ2とする。Ｘ線量Ｎ2は演算部６に転送され、演算部６は上記（１）式に基づいて大気の密度ρaaを算出する。次に、演算部６は、求めた大気の密度ρaa、さらには保持しているＸ線量Ｎ1を用い、上記（３）式により、シートＳの厚さｔsを算出する。演算部６は、算出したシートＳの厚さｔsを表示部７に表示させる。
【００２１】
図１に示すように、シート厚さ測定装置１０は複数の補正用センサ３を備えている。各補正用センサ３には、Ｘ線センサ２の所定領域毎に対応付けされている。例えば、図１の例では、１５個の補正用センサ３を備えているので、Ｘ線センサ２を仮想的に１５の領域に区分し、各補正用センサ３が１５に区分された領域毎に対応付けすることができる。演算部６は、各補正用センサ３及びこれに対応付けられている領域毎に上記演算処理を行うことにより、シートＳの幅方向の厚さｔsを算出し、かつ表示部７に表示させることができる。
【００２２】
ここで、Ｘ線源１とＸ線センサ２の距離ｔ0は一定であり、下記（４）式が成り立つ。
ｔ0＝ｔa＋ｔs…（４）
減弱係数はＸ線強度により変化するが、Ｘ線強度が強いほど減弱係数は小さく、Ｘ線強度が弱いほど減弱係数は大きくなる。そこで、シートの厚さが厚くなり、減弱率が小さくなりすぎた場合は、Ｘ線強度を上げ、シートＳの厚さが薄くなり、減弱率が大きくなりすぎた場合は、Ｘ線強度を上げることが、測定精度向上のためには好ましい。
【００２３】
以上説明したように、シート厚さ測定装置１０は、Ｘ線センサ２の他に、補正用センサ３を設け、シートＳの周囲の大気の密度を求めることができる。そして、求めた大気の密度を用いてシートＳの厚さｔsを算出するため、算出されたシートＳの厚さｔsは精度が高い。特に、シート厚さ測定装置１０は、複数の補正用センサ３を設けているため、大気の密度の変動があっても、高い精度でシートＳの厚さｔsを測定することができる。
また、シート厚さ測定装置１０は、シートＳの幅方向に複数のＸ線源１を設けるとともに、ラインセンサ形式のＸ線センサ２を設けているため、Ｘ線源１及びＸ線センサ２の移動を行う必要がない。したがって、演算部６における演算処理の時間だけでシートＳの厚さｔsを測定することができる。
【００２４】
次に、シート厚さ測定装置１０の変形例を図２に基づいて説明する。なお、図１と同様の構成部分には、図１と同様の符号を付すことにより、その説明を省略する。
図２に示すシート厚さ測定装置１０は、隣接するＸ線源１からＸ線が同時に発生された場合、そのＸ線がＸ線センサ２上でオーバーラップするように設定されている。ただし、実際にシートＳの厚さｔsを測定する場合には、各Ｘ線源１からのＸ線発生のタイミングをずらす。例えば、図２の例の場合、図中、左側のＸ線源１から順番にＸ線を発生し、最後に右側のＸ線源１からＸ線を発生させる。
【００２５】
このシート厚さ測定装置１０は、いずれかのＸ線源１が故障により機能しなくなった場合でも、他のＸ線源１からＸ線を発生させることにより、シートＳの厚さｔsの測定を継続することができる。
なお、図２のシート厚さ測定装置１０の場合、シートＳの厚さｔsの測定の際に、上述した例のように、全てのＸ線源１から順次Ｘ線を発生させる必要はない。例えば、図中、左側から１番目、３番目及び５番目のＸ線源１から同時にＸ線を発生させ、図中、左側から２番目及び４番目のＸ線源１からのＸ線の発生を行わないこともできる。
【００２６】
次に、シート厚さ測定装置１０の変形例を図３に基づいて説明する。なお、図１と同様の構成部分には、図１と同様の符号を付すことにより、その説明を省略する。
図３に示すシート厚さ測定装置１０は、Ｘ線センサ２をシートＳの幅方向に往復動させる駆動装置８を備えている。駆動装置８は、Ｘ線センサ２を構成する、例えばシンチレータの配列ピッチに相当する距離だけ、Ｘ線センサ２を往復動することができる。
【００２７】
Ｘ線源１からＸ線を発生させてシートＳの厚さｔsを測定する際に、駆動装置８は、Ｘ線センサ２を往復動させる。この往復動により、Ｘ線センサ２は初期状態の第１の位置、移動した第２の位置間を間欠的に移動する。Ｘ線センサ２は第１の位置及び第２の位置間を往復動し、第１の位置にてＸ線を検知し、かつ第２の位置にてＸ線を検知することにより、Ｘ線センサ２は、シートＳの幅方向において隙間なくＸ線を検知することができる。なお、ここでは、第１の位置、第２の位置にて説明したが、往復動の過程の３箇所以上の位置においてＸ線を検知することもできることは言うまでもない。
【００２８】
したがって、図３に示すシート厚さ測定装置１０は、シートＳの幅方向において、隙間なくシートＳの厚さｔsを測定することができる。また、Ｘ線検知素子の数を少なくしても、シートＳの幅方向において、隙間なくシートＳの厚さｔsを測定することができる。
【００２９】
次に、シート厚さ測定装置１０の変形例を図４に基づいて説明する。なお、図１と同様の構成部分には、図１と同様の符号を付すことにより、その説明を省略する。
図４に示すシート厚さ測定装置１０は、補正用センサ３をシートＳの幅方向に往復動させる駆動装置９を備えている。
【００３０】
Ｘ線源１からＸ線を発生させてシートＳの厚さｔsを測定する際に、駆動装置９は、補正用センサ３を往復動させる。この往復動により、補正用センサ３は初期状態の第１の位置、移動した第２の位置間を間欠的に移動する。補正用センサ３は第１の位置及び第２の位置間を往復動し、第１の位置にてＸ線を検知し、かつ第２の位置にてＸ線を検知することにより、補正用センサ３は、シートＳの幅方向の広範な領域においてＸ線を検知することができる。なお、ここでは、第１の位置、第２の位置にて説明したが、往復動の過程の３箇所以上の位置においてＸ線を検知することもできることは言うまでもない。
【００３１】
したがって、図４に示すシート厚さ測定装置１０は、補正用センサ３の数が少ない場合であってあっても、大気の密度の変動に対応して、高い精度でシートＳの厚さｔsを測定することができる。
【００３２】
＜第２実施形態＞
以上の第１実施形態のシート厚さ測定装置１０は、大気の密度の変動を補正用センサ３により求め、求めた密度を用いてシートＳの厚さｔsを測定するものであった。
第２実施形態によるシート厚さ測定装置は、補正用センサ３を用いることなく大気の変動に応じたシートＳの厚さｔsを測定するものである。
【００３３】
図５は、第２実施形態によるシート厚さ測定装置２０の構成概略を示す図である。
シート厚さ測定装置２０は、シート等のシートＳが、その幅方向（図５の左右方向）に直交する方向に所定速度で走行しながら、その厚さを測定する装置である。
図５において、シート厚さ測定装置２０は、被測定物であるシートＳにＸ線を照射するための複数のＸ線源１１と、Ｘ線源１１から照射され、かつシートＳを透過したＸ量を測定するためのＸ線センサ１２と、Ｘ線源１１及びＸ線センサ１２を支持するフレーム１５と、各Ｘ線源１１を覆うフード１４を備えている。シート厚さ測定装置２０はまた、Ｘ線センサ１２において計測されるＸ線量に基づいてシートＳの厚さを求める演算部１６と、演算部１６で求められたシートＳの厚さｔsを表示する表示部１７を備えている。
なお、Ｘ線源１１及びＸ線センサ１２は、第１実施形態のＸ線源１及びＸ線センサ２と同様の構成とすればよい。また、フード１４も同様である。
【００３４】
第２実施形態によるシート厚さ測定装置２０は、厚さが既知の基準シートＳ1を、シートＳとともにＸ線源１１及びＸ線センサ１２との間に挿入する。この基準シートＳ1を挿入した状態、つまり基準シートＳ1及びシートＳを透過したＸ線量に基づいて、シート厚さ測定装置２０は、大気の変動を考慮したシートＳの厚さｔsを測定する。この測定は、所定の演算処理を伴うものであり、この演算処理は演算部１６が行う。以下、この演算処理の内容について説明する。
【００３５】
シートＳの厚さを測定する場合、Ｘ線源１１とＸ線センサ１２の間には、シートＳと大気が存在する。したがって、下記の（２’）式が成立する。なお、上述したように、計測時間の経過とともに、測定周囲の大気の密度、Ｘ線量、Ｘ線センサ１２の感度が変化するが、計測中は一定値を保つものとする。
Ｎ＝Ｎ0・ｅｘｐ（−ｋa・ｔa0・ρa−ｋs・ｔs・ρs)…（２’）
ｋa：大気のＸ線強度による減弱係数
ｔa0：大気の厚さ（基準シートＳ1挿入前）
ρa：大気の密度
ｋs：シートＳのＸ線強度による減弱係数
ｔs：シートＳの厚さ
ρs：シートＳの密度
【００３６】
ここで、基準シートＳ1を図５に示すように挿入すると、以下の（５）式が成り立つ。なお、基準シートＳ1は、測定対象のシートＳと同じ材料で構成されている。したがって、基準シートＳ1は、Ｘ線強度による減弱係数及び密度が、シートＳと同じである。
【００３７】
Ｎ1＝Ｎ0・ｅｘｐ(−ｋa・ｔa1・ρa−ｋS・ｔs・ρs−ｋs・ｔs1・ρs)…（５）
ｔ0 = ｔa1＋ｔs＋ｔs1…（６）
Ｎ1：Ｘ線計測量
ｔa1：空気の厚さ（基準シートＳ1挿入後）
ｔs1：基準シートＳ1の厚さ
【００３８】
ここで、大気、シートＳ及び基準シートＳ1の減衰係数と密度の積を次の通りとする。
Ｋa＝ｋa・ρa
Ｋs＝ｋs・ρs
また、Ｘ線量を自然対数にした数値を以下のように置換える。
ＬｏｇeＮx＝ＬＮx
【００３９】
（２’）、(５)式に置換えると以下の通りである。
ＬＮ0−ＬＮ＝Ｋaｔa＋Ｋsｔs…（７）
ＬＮ0−ＬＮ1＝Ｋaｔ a1 ＋Ｋsｔs＋Ｋsｔs1 …（８）
【００４０】
これらの連立方程式に於いて、未知数はts、Ｋa、ｔa0〜ｔa1である。ただし、ｔa0〜ｔa1は、(３)式及び(６)式より、既知のｔ0とｔs1及びｔsで置換えると（９）式および（１０）式を得ることができ、実質的な未知数は２つとなる。つまり、基準シートＳ1を挿入することにより、解を求めることのできる連立方程式が得られる。
ＬＮ0−ＬＮ＝Ｋa（ｔ0−ｔs)＋Ｋsｔs…（９）
ＬＮ0−ＬＮ1＝Ｋa (ｔ0−ｔs−ｔs1)＋Ｋsｔs＋Ｋsｔs1 …（１０）
【００４１】
（９）式及び（１０）式より（１１）式が得られ、これより、空気の減弱係数と密度の積Ｋaは（１２）式により容易に求められる。求められたＫaを（５）式に代入することにより、大気の密度の変動があっても、当該密度に応じたシートＳの厚さｔsを精度よく求めることができる。なお、Ｋaの中で、空気の減衰係数ｋaは既知であるから、Ｋaを求めることは、実質的には大気の密度を求めることと等価である。
ＬＮ−ＬＮ1＝Ｋa（−ｔs1)＋Ｋsｔs1…（１１）
Ｋa＝Ｋs−（ＬＮ−ＬＮ1）／ｔs1…（１２）
【００４２】
演算部１６は、シートＳ（Ｓ1）のＸ線強度による減弱係数ｋs、シートＳ（Ｓ1）の密度ρs、基準シートＳ1の厚さｔS1を予め保持しておき、Ｘ線センサ１２からＸ線計測量Ｎ1を取得すると、以上の演算処理を実行することにより、シートＳの幅方向の厚さｔsを算出する。演算部１６は、算出したシートＳの厚さｔsを表示部１７に表示させる。
【００４３】
シートＳの測定全期間に亘って基準シートＳ1を挿入して大気の密度を求める必要はない。特定の時期に大気の密度を求めたならば、その密度を演算部１６は保持する。そして、所定の期間内はその密度に基づいてシートＳの厚さｔsを算出することができる。この期間中には、基準シートＳ1を除去しておくことができる。そして、所定期間経過後に、再度基準シートＳ1を挿入して、上記と同様に、新たな大気の密度を求め、それを演算部１６が保持し、以後はその密度に基づいてシートＳの厚さｔsを算出することができる。シート厚さ測定装置２０は、このような手順を繰り返すことによって、シートＳの厚さｔsを算出することができる。
【００４４】
以上説明したように、シート厚さ測定装置２０は、基準シートＳ1を挿入することにより、計測時点での大気の密度を求めることができる。そして、求めた大気の密度を用いてシートＳの厚さｔsを算出するため、算出されたシートＳの厚さｔsは精度が高い。特に、シート厚さ測定装置２０は、シート厚さ測定装置１０のように補正用センサ３を設ける必要がないため、装置のコストを低減することができる。
また、シート厚さ測定装置２０は、シートＳの幅方向に複数のＸ線源１１を設けるとともに、ラインセンサ形式のＸ線センサ１２を設けているため、Ｘ線源１１及びＸ線センサ１２の移動を行う必要がない。したがって、演算部１６における演算処理の時間だけでシートＳの厚さｔsを測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】第１実施形態におけるシート厚さ測定装置の構成概略を示す図である。
【図２】第１実施形態における他のシート厚さ測定装置の構成概略を示す図である。
【図３】第１実施形態における他のシート厚さ測定装置の構成概略を示す図である。
【図４】第１実施形態における他のシート厚さ測定装置の構成概略を示す図である。
【図５】第２実施形態におけるシート厚さ測定装置の構成概略を示す図である。
【符号の説明】
【００４６】
１０，２０…シート厚さ測定装置、１，１１…Ｘ線源、２，１２…Ｘ線センサ、３…補正用センサ、４…フード、５…フレーム、６，１６…演算部、７，１７…表示部、８，９…駆動装置、Ｓ…シート
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象であるシートに照射するＸ線を発生するＸ線源と、
前記シートを透過したＸ線量を検知する第１のセンサと、
前記Ｘ線源と前記シートの間に配置され、かつ前記シートに到達する前のＸ線量を検知する第２のセンサと、
前記第１のセンサで検知されたＸ線量及び前記第２のセンサで検知されたＸ線量に基づいて前記シートの厚さを算出する演算部と、
を備えることを特徴とするシート厚さ測定装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記第２のセンサで検知されたＸ線量に基づいて求められた大気の密度と、前記第１のセンサで検知されたＸ線量に基づいて前記シートの厚さを算出することを特徴とする請求項１に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項３】
複数の前記Ｘ線源が所定方向に配列され、
前記第１のセンサは、複数の前記Ｘ線源が配列された領域に対応して設けられ、
前記シートは、前記所定方向に略直交する方向に走行することを特徴とする請求項１又は２に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項４】
複数の前記第２のセンサが前記所定方向に配列されていることを特徴とする請求項３に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項５】
隣接する前記Ｘ線源は、同時にＸ線を発生した場合に、互いに発生したＸ線が前記第１のセンサ上にオーバーラップして照射されることを特徴とする請求項３又は４に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項６】
前記第１のセンサは、前記所定方向に往復動可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のシート厚さ測定装置。
【請求項７】
前記第２のセンサは、前記所定方向に往復動可能であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のシート厚さ測定装置。
【請求項８】
測定対象であるシートに照射するＸ線を発生するＸ線源と、
前記シート及び厚さが既知の基準シートを透過したＸ線量を検知するセンサと、
前記センサで検知された前記Ｘ線量に基づいて前記シートの厚さを算出する演算部と、
を備えることを特徴とするシート厚さ測定装置。
【請求項９】
前記演算部は、前記センサで検知された前記Ｘ線量に基づいて、前記シートを取り囲む大気の密度を求めることを特徴とする請求項８に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項１０】
前記演算部は、求めた前記大気の密度を保持し、
前記基準シートを除去した後に、保持した前記密度に基づいて前記シートの厚さを算出することを特徴とする請求項９に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項１１】
前記基準シートを除去してから所定時間経過した後に、前記シート及び厚さが既知の前記基準シートを透過した前記Ｘ線量を検知することを特徴とする請求項１０に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項１２】
複数の前記Ｘ線源が所定方向に配列され、
前記センサは、複数の前記Ｘ線源が配列された領域に対応して設けられ、
前記シートは、前記所定方向に略直交する方向に走行することを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載のシート厚さ測定装置。
【請求項１３】
所定方向に走行するシートに対してＸ線を照射し、前記シートを透過したＸ線量を検知することにより前記シートの厚さを測定する方法であって、
前記シートを取り囲む大気の密度を求めるステップと、
前記大気の密度及び前記シートを透過したＸ線量に基づいて前記シートの厚さを算出するステップと、
を備えることを特徴とするシート厚さ測定方法。
【請求項１４】
前記大気の密度は、前記シートに照射される以前に検知されたＸ線量に基づいて求められることを特徴とする請求項１３に記載のシート厚さ測定方法。
【請求項１５】
前記大気の密度は、厚さが既知の基準シート及び前記シートを透過したＸ線のＸ線量に基づいて求められることを特徴とする請求項１３に記載のシート厚さ測定方法。
【請求項１】
測定対象であるシートに照射するＸ線を発生するＸ線源と、
前記シートを透過したＸ線量を検知する第１のセンサと、
前記Ｘ線源と前記シートの間に配置され、かつ前記シートに到達する前のＸ線量を検知する第２のセンサと、
前記第１のセンサで検知されたＸ線量及び前記第２のセンサで検知されたＸ線量に基づいて前記シートの厚さを算出する演算部と、
を備えることを特徴とするシート厚さ測定装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記第２のセンサで検知されたＸ線量に基づいて求められた大気の密度と、前記第１のセンサで検知されたＸ線量に基づいて前記シートの厚さを算出することを特徴とする請求項１に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項３】
複数の前記Ｘ線源が所定方向に配列され、
前記第１のセンサは、複数の前記Ｘ線源が配列された領域に対応して設けられ、
前記シートは、前記所定方向に略直交する方向に走行することを特徴とする請求項１又は２に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項４】
複数の前記第２のセンサが前記所定方向に配列されていることを特徴とする請求項３に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項５】
隣接する前記Ｘ線源は、同時にＸ線を発生した場合に、互いに発生したＸ線が前記第１のセンサ上にオーバーラップして照射されることを特徴とする請求項３又は４に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項６】
前記第１のセンサは、前記所定方向に往復動可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のシート厚さ測定装置。
【請求項７】
前記第２のセンサは、前記所定方向に往復動可能であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のシート厚さ測定装置。
【請求項８】
測定対象であるシートに照射するＸ線を発生するＸ線源と、
前記シート及び厚さが既知の基準シートを透過したＸ線量を検知するセンサと、
前記センサで検知された前記Ｘ線量に基づいて前記シートの厚さを算出する演算部と、
を備えることを特徴とするシート厚さ測定装置。
【請求項９】
前記演算部は、前記センサで検知された前記Ｘ線量に基づいて、前記シートを取り囲む大気の密度を求めることを特徴とする請求項８に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項１０】
前記演算部は、求めた前記大気の密度を保持し、
前記基準シートを除去した後に、保持した前記密度に基づいて前記シートの厚さを算出することを特徴とする請求項９に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項１１】
前記基準シートを除去してから所定時間経過した後に、前記シート及び厚さが既知の前記基準シートを透過した前記Ｘ線量を検知することを特徴とする請求項１０に記載のシート厚さ測定装置。
【請求項１２】
複数の前記Ｘ線源が所定方向に配列され、
前記センサは、複数の前記Ｘ線源が配列された領域に対応して設けられ、
前記シートは、前記所定方向に略直交する方向に走行することを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載のシート厚さ測定装置。
【請求項１３】
所定方向に走行するシートに対してＸ線を照射し、前記シートを透過したＸ線量を検知することにより前記シートの厚さを測定する方法であって、
前記シートを取り囲む大気の密度を求めるステップと、
前記大気の密度及び前記シートを透過したＸ線量に基づいて前記シートの厚さを算出するステップと、
を備えることを特徴とするシート厚さ測定方法。
【請求項１４】
前記大気の密度は、前記シートに照射される以前に検知されたＸ線量に基づいて求められることを特徴とする請求項１３に記載のシート厚さ測定方法。
【請求項１５】
前記大気の密度は、厚さが既知の基準シート及び前記シートを透過したＸ線のＸ線量に基づいて求められることを特徴とする請求項１３に記載のシート厚さ測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−２７５６０５（Ｐ２００６−２７５６０５Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−９１８４３（Ｐ２００５−９１８４３）
【出願日】平成１７年３月２８日（２００５．３．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１２日（２００６．１０．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２８日（２００５．３．２８）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
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