Ｘ線透過法を用いたシートの測定装置および測定方法
【課題】Ｘ線透過法を用いて走行状態の被測定シートの単位面積当り重量および／または厚みを精度良く簡単に測定する。
【解決手段】被測定シート１０の走行パスの両側に配置されたＸ線源１１とＸ線検出器１２の相対位置を維持し、走行パスの幅方向に幅方向外側を含む範囲内で往復走査させ、走行状態の被測定シートの単位面積当り重量および／または厚みをほぼ連続的に測定する際、Ｘ線源のＸ線照射位置が走行パスの外側にずれた状態の時にＸ線ビームを直接にＸ線検出器で検出した照射Ｘ線量のデータと、シートがＸ線源およびＸ線検出器の対向間隔部を走行する時にＸ線ビームがシートを透過した透過Ｘ線をＸ線検出器で検出した透過Ｘ線量のデータおよび規定値データを演算部３０で処理する。この際、演算部は、Ｘ線源およびＸ線検出器の１回の片道走査毎に得られた照射Ｘ線量のデータにより照射Ｘ線量のデータを自動的に更新する。
【解決手段】被測定シート１０の走行パスの両側に配置されたＸ線源１１とＸ線検出器１２の相対位置を維持し、走行パスの幅方向に幅方向外側を含む範囲内で往復走査させ、走行状態の被測定シートの単位面積当り重量および／または厚みをほぼ連続的に測定する際、Ｘ線源のＸ線照射位置が走行パスの外側にずれた状態の時にＸ線ビームを直接にＸ線検出器で検出した照射Ｘ線量のデータと、シートがＸ線源およびＸ線検出器の対向間隔部を走行する時にＸ線ビームがシートを透過した透過Ｘ線をＸ線検出器で検出した透過Ｘ線量のデータおよび規定値データを演算部３０で処理する。この際、演算部は、Ｘ線源およびＸ線検出器の１回の片道走査毎に得られた照射Ｘ線量のデータにより照射Ｘ線量のデータを自動的に更新する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線透過法を用いたシートまたは塗工シートの測定装置および測定方法に係り、特にシートの単位面積当りの重量および／または厚みを測定する装置および方法においてＸ線強度測定データの自動補正を行う手段および方法に関するもので、例えばシートまたは塗工シートや、ラミネートシートの走行状態においてほぼ連続的に測定する際に使用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
シート状の金属フォイルや鋼材を製造するラインでは、金属フォイル等の被測定部材に照射したＸ線等の放射線の透過量によって被測定部材の厚さを測定する放射線厚さ計が広く用いられている（特許文献１参照）。この放射線厚さ計は、所定の方向に定速度で移動する被測定部材を囲むように設けられたＣ型あるいはＯ型フレームを有し、被測定部材の移動方向と直角方向に測定装置を走査させ、被測定部材の各位置における放射線の透過量を測定することにより厚さを計るものである。
【０００３】
ところで、Ｘ線透過法を用いて、シートあるいは基材シート上に塗工膜が形成された塗工シートの厚さ等を測定する際に使用するＸ線は、通常は１０ＫｅＶ以下の低エネルギーである。このように低エネルギーのＸ線を測定対象の試料に照射した際、試料によるＸ線の吸収以外に、Ｘ線源とＸ線検出器との間に存在する気体（通常は空気）によるＸ線の吸収が無視できなくなる。空気によるＸ線の吸収は、空気の温度、湿度、気圧等の環境条件によって変化し、この変化はＸ線強度測定データの測定の誤差になる。また、Ｘ線源（Ｘ線管）やＸ線検出器等の電気回路の特性のドリフトや経時変化は、Ｘ線強度測定データの変化をまねくので、これも測定の誤差になる。
【０００４】
このような測定の誤差を抑制あるいは防止するために、従来、環境条件の変化に対しては、温度計、湿度計、気圧計を用いて環境条件をモニターし、その結果に応じてＸ線強度測定データの補正（環境条件の変化とＸ線強度との関係を用いた間接補正）を行っていた。また、電気回路の特性のドリフトや経時変化に対しては、数時間から１日単位で校正試料（校正対象となる試料）を測定し、その結果に応じてＸ線強度測定データを補正していた。
【０００５】
また、前記特許文献１には、被測定部材の端部外の近傍に校正試料を配設し、測定装置を被測定部材の端部外の校正試料まで走査する毎に校正試料を測定し、その結果に応じてＸ線強度測定データを補正する方式が開示されている。しかし、このような方式は、被測定部材を変更する毎にそれに対応して校正試料を交換する作業を必要とし、取り扱いが煩雑である。また、校正試料の厚さが薄い場合には、その取り付け時や取り付け状態で受ける応力による変形をまねくおそれがあ。しかも、校正試料は被測定部材と比べて小さいので、環境条件の変化とか経時変化による影響の受け方が被測定部材とは異なり、校正試料を基準とする自体が誤差をまねく要因となるおそれがある。
【特許文献１】特開平１１−１４２１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は前記した従来の問題点を解決すべくなされたもので、シートまたは塗工シートなどのシート状物質の単位面積当り重量および／または厚みを精度良く簡単に測定し得るＸ線透過法を用いたシートの測定装置および測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＸ線透過法を用いたシートの測定装置は、被測定シートの走行状態において単位面積当り重量および／または厚みをＸ線透過法を用いて測定するシートの測定装置であって、前記被測定シートの走行パスの両側で走行パスを挟んで対向し合うように配置されたＸ線源およびＸ線検出器と、前記Ｘ線源およびＸ線検出器の相対位置を維持し、前記Ｘ線源およびＸ線検出器を前記走行パスの幅方向に幅方向外側を含む範囲内で少なくとも１回往復走査させる走査手段と、前記Ｘ線源のＸ線照射位置が前記走行パスの外側にずれた状態の時に前記Ｘ線源から照射したＸ線ビームを直接に前記Ｘ線検出器で受けて検出した照射Ｘ線量のデータ、前記被測定シートが前記Ｘ線源およびＸ線検出器の対向間隔部を走行する時に前記Ｘ線源から照射したＸ線ビームが前記被測定シートを透過した透過Ｘ線を前記Ｘ線検出器で受けて検出した透過Ｘ線量のデータおよび所定の規定値データを用い、前記透過Ｘ線量のデータと照射Ｘ線量のデータとの比率を含む所定の計算式に基づいて前記被測定シートの単位面積当り重量および／または厚みを算出する演算部とを具備することを特徴とする。
【０００８】
前記演算部は、被測定シートの走行パスの幅方向の複数点で順次検出された透過Ｘ線量のデータに対してそれぞれ算出することにより、被測定シートの走行パスの幅方向の複数点に対して単位面積当り重量および／または厚みを算出することが可能になる。
【０００９】
前記走査手段が前記往復走査を繰り返し行う場合には、前記演算部は、前記Ｘ線源およびＸ線検出器の１回の片道走査毎または１乃至複数回の往復走査毎に得られた照射Ｘ線量のデータにより、前記計算式に用いられる照射Ｘ線量のデータを自動的に更新するようにデータ処理することができる。
【００１０】
本発明のＸ線透過法を用いたシートの測定方法は、被測定シートの走行パスの両側で走行パスを挟んで対向し合うように配置されたＸ線源およびＸ線検出器と、前記Ｘ線源およびＸ線検出器の相対位置を維持し、前記被測定シートの走行パスの幅方向外側までの範囲内で幅方向に往復走査を繰り返し行わせる走査手段と、前記Ｘ線検出器で検出したＸ線量のデータを用い、所定の計算式に基づいて演算を行う演算部とを有する測定装置を用いて、前記被測定シートの走行状態において前記被測定シートの単位面積当り重量および／または厚みを測定する際、
前記Ｘ線源のＸ線照射位置が前記走行パスの外側にずれた状態の時に前記Ｘ線源から照射したＸ線ビームを直接に前記Ｘ線検出器で受けて検出した照射Ｘ線量のデータを得る第１のステップと、前記被測定シートの走行状態において前記Ｘ線源から前記被測定シートの走行パスの幅方向の複数点に対して順次照射されたＸ線が当該被測定シートを透過した透過Ｘ線を前記Ｘ線検出器で受けて検出した透過Ｘ線量の複数のデータを得る第２のステップと、前記第１のステップで得られた照射Ｘ線量のデータ、前記第２のステップで得られた透過Ｘ線量のデータおよび所定の規定値データ用い、前記透過Ｘ線量のデータと照射Ｘ線量のデータとの比率を含む所定の計算式に基づいて前記演算部で演算処理し、前記被測定シートの走行パスの幅方向の複数点に対して前記被測定シートの単位面積当り重量および／または厚みを算出させる第３のステップと、前記第３のステップの処理に際して用いられる前記照射Ｘ線量のデータを前記Ｘ線源およびＸ線検出器の１回の片道走査毎または１乃至複数回の往復走査毎に前記第１のステップで得られた照射Ｘ線量のデータにより自動的に更新する第４のステップとを具備することを特徴とする。
【００１１】
なお、本発明による測定の対象となる被測定シートは、シートに限らず、例えば高分子膜、金属膜などの基材シート上に塗工膜が形成された塗工シートとか、２枚のシートがラミネートされたラミネートなど、シート状物質であればよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のＸ線透過法を用いたシートの測定装置および測定方法によれば、シートまたは塗工シートなどのシート状物質の単位面積当り重量および／または厚みを精度良く簡単に測定することが可能になった。
【００１３】
したがって、シートまたは塗工シートを連続的に製造する設備とか、二枚のシートがラミネートされたラミネートシートを連続的に製造する設備などにインラインで適用して、測定結果をフィードしてシートまたは塗工シートの単位面積当り重量および／または厚みを制御することにより、生産管理、品質管理の品質を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。この説明に際して、全図にわたり共通する部分には共通する参照符号を付す。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係るシートの測定装置の基本構成を示す側面図である。
【００１６】
図１において、Ｘ線源１１およびＸ線検出器１２は互いに対向し合うように配置されている。なお、Ｘ線源は、照射エリアをコリメータ１３で制限することが好ましい。Ｘ線源・Ｘ線検出器の対向間隔部にシート１０が存在する時には、Ｘ線源から照射したＸ線ビームはシートを透過し（Ｘ線の一部はシート１０で吸収されるが、一部は直進する）、Ｘ線検出器１２に入射し、透過Ｘ線強度が検出される。Ｘ線源・Ｘ線検出器の対向間隔部にシート１０が存在しない時には、Ｘ線源１１から照射したＸ線ビームは直接にＸ線検出器１２に入射し、照射Ｘ線強度が検出される。
【００１７】
そして、Ｘ線検出器１２の検出出力を適宜増幅する増幅器（図示せず）と、この増幅器の出力を電流値データに変換するアナログ・デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）２３と、このＡＤＣ２３から入力される電流値データをデータ処理し、所定の計算式に基づいて演算する演算部３０が設けられている。
【００１８】
演算部３０は、例えばパーソナルコンピュータが用いられており、その一例は、装置全体を統括するとともに各種演算処理を実行するＣＰＵ（中央処理装置）３１と、プログラム記憶用のＲＯＭ３２と、データメモリ用のＲＡＭ３３と、パラメータ記憶部３４などを有し、パラメータ設定部３５、ディスプレイ等で構成された表示部３６などが接続されている。前記パラメータ設定部３５は、後述する計算式に関連するパラメータ（規定値データ）を演算部３０に入力する機能を有する。前記パラメータ記憶部３４は、パラメータ設定部３５から入力されたパラメータ、あるいは、予め本例の測定装置を用いて実測されたパラメータを、例えばデータテーブル形式で記憶している。
【００１９】
上記演算部３０において、ＣＰＵ３１は、ＡＤＣ２３から入力される電流値データを測定位置データとセットにしてＲＡＭ３３に格納し、ＲＯＭ３２に格納されているプログラムに基づいてデータ処理を行い、シートまたは塗工シートの単位面積当り重量および／または厚みを算出し、演算結果をＲＡＭ３３に格納するとともに表示装置３６で表示させる。
【００２０】
さらに、Ｘ線源１１およびＸ線検出器１２を互いに同期して走行パスの幅方向（シート１０の走行方向と直角方向）に幅方向外側を含む（幅方向外側）範囲内を定速度で少なくとも１回（通常は取り返し）往復駆動させるために、モータ等を含む駆動機構を用いた走査手段２４が設けられている。即ち、この走査手段２４は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線が走行パスの幅方向外側に少しずれた位置まで突出するように走査領域の一端を設定している。ここで、シートの走行方向と、測定器の走査方向と、測定位置の軌跡の一例との関係を図２に示す。
【００２１】
ここで、本実施形態において、演算部３０は、Ｘ線源のＸ線照射位置が走行パスの外側にずれた状態の時にＸ線源から照射したＸ線ビームを直接にＸ線検出器で受けて検出した照射Ｘ線量のデータと、被測定シートがＸ線源およびＸ線検出器の対向間隔部を走行する時にＸ線源から照射したＸ線ビームが被測定シートを透過した透過Ｘ線をＸ線検出器で受けて検出した透過Ｘ線量のデータおよび規定値データを用い、透過Ｘ線量のデータと照射Ｘ線量のデータとの比率を含む所定の計算式に基づいて被測定シートの単位面積当り重量および／または厚みを算出する。
【００２２】
また、演算部３０は、被測定シートの走行パスの幅方向の複数点で順次検出された透過Ｘ線量のデータに対してそれぞれ算出することにより、被測定シートの走行パスの幅方向の複数点に対して単位面積当り重量および／または厚みを算出することが可能になる。
【００２３】
また、走査手段２４が往復走査を繰り返し行う場合、演算部３０は、前記計算式に用いられる照射Ｘ線量のデータを、Ｘ線源およびＸ線検出器の１回の片道走査毎または１乃至複数回の往復走査毎に得られた照射Ｘ線量のデータにより自動的に更新するようにデータ処理することができる。
【００２４】
次に、本例の測定装置および測定方法の測定原理を詳細に説明する。一般に、Ｘ線透過法による基本式は以下のように示される。
【００２５】
Ｉ＝Ｉo exp −｛（μ／ρ）×ρ×ｔ｝ …（１）
＝Ｉo exp −（μ／ρ）×Ｗ …（２）
＝Ｉo exp −（μ×ｔ） …（３）
ここで、Ｉ：透過Ｘ線の強度（透過Ｘ線量）
Ｉo ：透過前Ｘ線の強度（照射Ｘ線量）
μ：測定材のＸ線吸収係数 ［１／cm］
ρ：測定材の密度 ［ｇ／cm3 ]
（μ／ρ）：測定材の質量吸収係数［cm2 ／ｇ］
ｔ：測定材の厚み ［cm］
Ｗ：測定材の単位面積当り重量 ［ｇ／cm2 ]
である。前式（２）は測定材の単位面積当り重量Ｗに着目したもの、前式（３）は測定材の厚みｔに着目したものである。Ｘ線吸収係数μは、同一物質であっても密度ρが異なると変化する。したがって、前式（１）は、Ｘ線吸収係数μを密度ρで割った質量吸収係数（μ／ρ）を用いている。
【００２６】
Ｘ線照射経路における空気によるＸ線の吸収を考慮した場合、Ｘ線透過法による基本式は以下のように示される。
【００２７】
Ｉ＝Ｉo EXP ［−｛（μ／ρ）ｍ×Ｗｍ＋（μ／ρ）ａ×Ｗａ｝］
＝Ｉo EXP ［−（μ／ρ）ａ×Ｗａ］×Ｉo EXP ［−（μ／ρ）ｍ×Ｗｍ］
＝ＩwoEXP ［−（μ／ρ）ｍ×Ｗｍ］ …（４）
Ｉwo＝Ｉo EXP ［−（μ／ρ）ａ×Ｗａ］ …（５）
Ｉ＝Ｉo EXP ［−｛（μ／ρ）ｍ×ρｍ×ｔｍ＋（μ／ρ）ａ×ρａ×ｔａ｝］
＝Ｉo EXP ［−｛（μ／ρ）ａ×ρａ×ｔａ｝］
×Ｉo EXP ［−｛（μ／ρ）ｍ×ρｍ×ｔｍ｝］
＝ＩtoEXP ［−｛（μ／ρ）ｍ×ρｍ×ｔｍ｝］ …（６）
Ｉto＝Ｉo EXP ［−｛（μ／ρ）ａ×ρａ×ｔａ｝］ …（７）
但し Ｉ：透過Ｘ線の強度（透過Ｘ線量）
Ｉo ：透過前Ｘ線の強度（照射Ｘ線量）
（μ／ρ）ｍ：測定材（シート）の質量吸収係数
Ｗｍ：測定材（シート）の単位面積当り重量
ρｍ：測定材（シート）の密度
ｔｍ：測定材（シート）の厚み
（μ／ρ）ａ：Ｘ線照射経路における空気の質量吸収係数
Ｗａ：Ｘ線照射経路における空気の単位面積当り重量
ρａ：Ｘ線照射経路における空気の密度
ｔａ：Ｘ線照射経路における空気の厚み
である。
【００２８】
前式（４）は測定材の単位面積当り重量Ｗｍに着目したものであり、Ｗｍは以下のように求めることができる。
【００２９】
Ｌｎ（Ｉ／Ｉwo）＝−（μ／ρ）ｍ×Ｗｍ …（８）
Ｗｍ＝｛−Ｌｎ（Ｉ／Ｉwo）／（μ／ρ）ｍ｝ …（９）
したがって、前式（９）中の（μ／ρ）ｍが判明していれば、Ｉwo、Ｉを測定することにより、測定材の単位面積当り重量Ｗｍを精度良く求めることができる。
【００３０】
また、前式（６）は測定材の厚みｔｍに着目したものであり、ｔｍは以下のように求めることができる。
【００３１】
Ｌｎ（Ｉ／Ｉto）＝−（μ／ρ）ｍ×ρｍ×ｔｍ …（１０）
ｔｍ＝｛−Ｌｎ（Ｉ／Ｉto）／（μ／ρ）ｍ×ρｍ｝ …（１１）
したがって、前式（１１）中の（μ／ρ）ｍとρｍが判明していれば、Ｉto、Ｉを測定することにより、測定材の厚みｔｍを精度良く求めることができる。
【００３２】
前式（５）、（７）において、Ｉwo、Ｉtoは、Ｘ線源１１とＸ線検出器１２との間に測定材（シート１０）が存在しない状態、本例では、Ｘ線源１１から照射されたＸ線の位置が走行パスの外側にずれた状態の時にＸ線源１１からＸ線が直接にＸ線検出器１２に照射されている状態（空気によるＸ線の吸収を受けている状態）の時に測定された照射Ｘ線の値である。これに対して、Ｉは、Ｘ線源１１とＸ線検出器１２との間にシート１０が走行している状態（シート１０によるＸ線の吸収と空気によるＸ線の吸収を受けている状態）の時に測定された透過Ｘ線の値である。
【００３３】
これらの式（４）〜（１１）から、Ｘ線源とＸ線検出器との対向間隔部に測定材が存在しない状態の時（Ｘ線源から照射されるＸ線が走行パスの外側にずれた位置になった状態の時）にＸ線検出器で検出した出力に基づいてＩwo、Ｉtoの基になるＩo を更新することにより、環境条件の変化によって生じるＸ線検出器の入射Ｘ線強度の変化自体を直接に検出して補正することが原理的に可能であることが分かる。しかも、この際、特許文献１で用いているような校正試料を必要としないので、校正試料の保持方法、校正試料の変質等に起因する誤差要因を排除することができる。
【００３４】
また、透過Ｘ線量Ｉと照射Ｘ線量Ｉo との比率を含む所定の計算式に基づいて被測定シートの単位面積当り重量および／または厚みを算出する際、何らかの原因（環境の変化、電気的特性の変化、機械的な歪みの変化等）でＸ線強度に変化が生じても、Ｘ線検出器の入射Ｘ線強度を補正することにより、誤差のない測定が可能になる。
【００３５】
また、Ｘ線源およびＸ線検出器の１回の片道走査毎または１乃至複数回の往復走査毎に得られた照射Ｘ線量のデータＩo により、それ以前に得られた照射Ｘ線量のデータを自動的に更新することが望ましい。１回の片道走査毎に得られた照射Ｘ線量のデータＩo を用いることにより、最新の環境条件の変化に対する補正を行うことができる。この場合、１回の片道走査の所要時間が数秒〜数十秒とすれば、環境条件の変化によるＸ線源（Ｘ線管）やＸ線検出器等の電気回路の特性のドリフトや経時変化をほぼ完全に補正することができる。
【００３６】
また、Ｘ線源およびＸ線検出器の走査幅が０．５ｍ〜４ｍ程度とすれば、測定装置の機械的歪みなどで測定材（シート）の左右の位置が一様に変化した場合でも、測定材（シート）の左右の幅方向外側での照射Ｘ線量により全体を一次式で近似し、補正することが可能であり、機械構造的な一様の変化に対しても補正が可能になる。
【００３７】
次に、上記したような測定原理を用いる測定方法の第１の実施形態について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００３８】
第１の実施形態に係る測定方法は、走行状態の連続したシートに対して横方向に測定器（Ｘ線源とＸ線検出器）を走査させながらシートの幅方向にほぼ連続的に測定するものである。
【００３９】
第１の実施形態に係る測定方法では、被測定シートの走行パスの両側で走行パスを挟んで対向し合うように配置されたＸ線源１１およびＸ線検出器２１と、Ｘ線源１１およびＸ線検出器２１の相対位置を維持し、Ｘ線源およびＸ線検出器を走行パスの幅方向に幅方向外側を含む範囲内で幅方向に往復走査を繰り返し行わせる走査手段と、Ｘ線検出器で検出したＸ線量をデータ処理し、所定の計算式に基づいて被測定シートの単位面積当り重量および／または厚みを算出する演算部とを有する測定装置を用いるものとする。
【００４０】
まず、第１のステップＳ１では、Ｘ線照射経路における空気の（μ／ρ）ａ、Ｗａ、ρａおよびｔａを規定値データとしてパラメータ記憶部３５に格納する。第２のステップＳ２では、測定材（シート）の（μ／ρ）ｍおよびρｍを規定値データとしてパラメータ記憶部３５に格納する。
【００４１】
第３のステップＳ３では、被測定シートの走行状態に対してＸ線源からＸ線が照射された場合に当該被測定シートを透過した透過Ｘ線をＸ線検出器で検出した透過Ｘ線量のデータおよび規定値を用い、所定の計算式に基づいて演算部で演算処理して被測定シートの単位面積当り重量Ｗｍおよび／または厚みｔｍを算出させる。
【００４２】
この際、まず、Ｘ線源から照射されるＸ線が走行パスの外側にずれた位置になった状態の時に、ステップＳ３１で、Ｘ線検出器で検出した出力に基づいてＸ線源の照射Ｘ線強度Ｉo を自動的に測定させる。次に、ステップＳ３２で、走行状態の被測定シートにＸ線を透過させた時のＸ線検出器の出力に基づいて透過Ｘ線強度Ｉを自動的に測定させる。次に、ステップＳ３３で、規定値データを用いて前式（９）に基づいて被測定シートの単位面積当り重量Ｗｍを演算部で自動的に算出させ、および／または、前式（１１）に基づいて厚みｔｍを演算部で自動的に算出させ、結果の記録、表示を行わせる。
【００４３】
そして、測定を継続する期間中か否かを判定し、期間中であれば走行状態の被測定シートに対する透過Ｘ線強度Ｉの測定を繰り返す。
【００４４】
なお、第３のステップＳ３の処理に際して用いられる照射Ｘ線量のデータＩo を、Ｘ線源およびＸ線検出器の１回の片道走査毎または１乃至複数回の往復走査毎に第１のステップで得られた照射Ｘ線量のデータにより自動的に更新する（前回測定された照射Ｘ線量のデータＩo と比較して補正する）第４のステップＳ４を付加することが望ましい。本例では、１回の片道走査毎にステップＳ３１に戻って最新の照射Ｘ線量のデータを得ている。
【００４５】
以上述べたような本実施形態の測定装置および測定方法を、シートを製造する搬送ライン、または、基材シート上に塗工材を塗工する製造ライン中の搬送ラインの一部にインライン方式で適用することにより、シートまたは塗工シートの厚みを精度良く簡単に測定することができる。
【００４６】
しかも、第４のステップＳ４を付加することにより、Ｘ線源から照射されるＸ線が走行パスの外側にずれた位置になった状態の時にＸ線検出器で検出した出力に基づいてＸ線源の照射Ｘ線強度Ｉo を更新（環境条件の変化によって生じるＸ線強度の変化自体を直接に検出して補正）するので、特許文献１で用いているような校正試料を必要としない。
【００４７】
図４は、図１の測定装置の一具体例を概略的に示す斜視図である。
【００４８】
図４において、例えばＯ型フレーム中の左右一対のフレーム４１、４１の間に、上下一対のレール４２，４３が隙間をあけて水平に取付けられている。上下一対のレール４２，４３間は、帯状の細長いシート１０が図示矢印方向に走行する走行パスの一部となっている。
【００４９】
一方のレール（本例では上側のレール４２）には、図１中に示したようなＸ線源１１がレール長手方向に摺動可能に取付けられており、Ｘ線源１１はレール長手方向に往復移動が可能である。ここで、Ｘ線源１１は、例えばＸ線管カバーの内部に、Ｘ線管のＸ線照射口を下向きにして内蔵しており、Ｘ線管カバーの下部にはＸ線が通り抜ける通光孔が形成されている。上記Ｘ線源１１は、Ｘ線管の陰極からの電子ビームを陽極ターゲットに照射させてＸ線を生成する。このＸ線としては、Ｘ線透過法による測定に適したエネルギーのＸ線を用いており、Ｘ線のエネルギー分布は連続Ｘ線であっても特定Ｘ線であってもよい。 他方のレール（本例では下側のレール４３）には、図１中に示したようなＸ線検出器１２がレール長手方向に摺動可能に取付けられており、Ｘ線検出器１２はレール長手方向に往復移動が可能である。ここで、Ｘ線検出器１２は、入射したＸ線を例えばイオンチャンバーで受けて入射したＸ線信号に比例した電流信号に変換するか、または、シンチレータで受けて光に変換し、例えばフォトマルチプライアやフォトダイオードによって入射したＸ線信号に比例した電流信号に変換する（シンチレーション検出器）。
【００５０】
さらに、図１中に示したようにＸ線源１１およびＸ線検出器１２を互いに同期して（相対位置を維持したまま）走行パスの幅方向（レール長手方向）に定速度で往復駆動を繰り返し行わせるために、モータ等を含む駆動機構を用いた走査手段（図示せず）が測定装置に内蔵されている。この走査手段は、走査領域の一端が、Ｘ線源１１から照射されるＸ線が走行パスの幅方向外側に少しずれた位置になるように走査駆動する。また、例えばフレーム４１の前面には、装置の操作部４４が設けられている。
【００５１】
上記構成により、Ｘ線源１１およびＸ線検出器１２がレール長手方向のどの位置に移動しても、Ｘ線源１１から照射されたＸ線はＸ線検出器１２で検出される。Ｘ線検出器１２で検出されたＸ線量は電流値に変換され、図１を参照して前述したようにＡ／Ｄコンバータ２３により電流値データに変換された後に演算部３０に入力される。
【実施例】
【００５２】
Ｘ線管に例えば９．５ＫＶを印加したＸ線源１１を用いて例えば厚さが１００μｍのポリエチレンのシートを測定した場合、Ｘ線源１１から照射されるＸ線エネルギーの実効値は６．４ＫｅＶと見做せるので、
ポリエチレンの質量吸収係数（μ／ρ）ｍは約７．８［cm2 ／ｇ］
ポリエチレンの密度ρｍは約０．９［ｇ／cm3 ]
Ｘ線照射経路における空気の質量吸収係数（μ／ρ）ａは約１６．１［cm2 ／ｇ］
Ｘ線照射経路における空気の密度ρａは約０．００１２０５［ｇ／cm3 ]
である。Ｘ線照射経路における空気の経路長さｔａが約４ｃｍとすると、前式（６）から Ｌｎ（Ｉ／Ｉo ）
＝−｛（μ／ρ）ｍ×ρｍ×ｔｍ＋（μ／ρ）ａ×ρａ×ｔａ｝
＝−｛７．８×０．９×ｔｍ＋１６．１×０．００１２０５×４｝
＝−｛７．０２×ｔｍ＋０．０９７｝ …（１２）
が成り立つ。Ｘ線照射経路における空気の温度が２０℃の時に３℃変化すれば、Ｘ線照射経路における空気の密度ρａの変化Δρａは
Δρａ＝３／（２７３＋２０）で約０．０１（＝１％）
となる。このＸ線照射経路における空気の密度ρａの１％の変化Δρａは、測定対象であるポリエチレンの厚みｔｍの変化Δｔｍに換算すると、前式（１２）から
７．０２×Δｔｍ＝０．０９７×０．０１
Δｔｍ＝０．０００９７／７．０２＝０．０００１４ｃｍ＝１．４μｍ
に相当する。このΔｔｍ＝１．４μｍは、厚さが１００μｍのポリエチレンの厚みの測定値に対して１．４％の誤差に相当する。
【００５３】
本実施例では、このような場合に前記したような第１の実施形態の測定装置および測定方法を適用することにより、温度変化による測定誤差を無視できるように補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るシートの測定装置の基本構成を示す側面図。
【図２】図１の測定装置においてシートの走行方向と測定器の走査方向と測定位置の軌跡の一例との関係を示す平面図。
【図３】図１の測定装置を用いた測定方法の一例を示すフローチャート。
【図４】図１の測定装置の一具体例を概略的に示す斜視図。
【符号の説明】
【００５５】
１０…シート、１１…Ｘ線源、１２…Ｘ線検出器、１３…コリメータ、２３…Ａ／Ｄコンバータ、２４…走査手段、３０…演算部、３１…ＣＰＵ、３２…プログラム記憶部用ＲＯＭ、３３…データメモリ用ＲＡＭ、３４…パラメータ記憶部、３５…パラメータ設定部、３６…表示部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線透過法を用いたシートまたは塗工シートの測定装置および測定方法に係り、特にシートの単位面積当りの重量および／または厚みを測定する装置および方法においてＸ線強度測定データの自動補正を行う手段および方法に関するもので、例えばシートまたは塗工シートや、ラミネートシートの走行状態においてほぼ連続的に測定する際に使用されるものである。
【背景技術】
【０００２】
シート状の金属フォイルや鋼材を製造するラインでは、金属フォイル等の被測定部材に照射したＸ線等の放射線の透過量によって被測定部材の厚さを測定する放射線厚さ計が広く用いられている（特許文献１参照）。この放射線厚さ計は、所定の方向に定速度で移動する被測定部材を囲むように設けられたＣ型あるいはＯ型フレームを有し、被測定部材の移動方向と直角方向に測定装置を走査させ、被測定部材の各位置における放射線の透過量を測定することにより厚さを計るものである。
【０００３】
ところで、Ｘ線透過法を用いて、シートあるいは基材シート上に塗工膜が形成された塗工シートの厚さ等を測定する際に使用するＸ線は、通常は１０ＫｅＶ以下の低エネルギーである。このように低エネルギーのＸ線を測定対象の試料に照射した際、試料によるＸ線の吸収以外に、Ｘ線源とＸ線検出器との間に存在する気体（通常は空気）によるＸ線の吸収が無視できなくなる。空気によるＸ線の吸収は、空気の温度、湿度、気圧等の環境条件によって変化し、この変化はＸ線強度測定データの測定の誤差になる。また、Ｘ線源（Ｘ線管）やＸ線検出器等の電気回路の特性のドリフトや経時変化は、Ｘ線強度測定データの変化をまねくので、これも測定の誤差になる。
【０００４】
このような測定の誤差を抑制あるいは防止するために、従来、環境条件の変化に対しては、温度計、湿度計、気圧計を用いて環境条件をモニターし、その結果に応じてＸ線強度測定データの補正（環境条件の変化とＸ線強度との関係を用いた間接補正）を行っていた。また、電気回路の特性のドリフトや経時変化に対しては、数時間から１日単位で校正試料（校正対象となる試料）を測定し、その結果に応じてＸ線強度測定データを補正していた。
【０００５】
また、前記特許文献１には、被測定部材の端部外の近傍に校正試料を配設し、測定装置を被測定部材の端部外の校正試料まで走査する毎に校正試料を測定し、その結果に応じてＸ線強度測定データを補正する方式が開示されている。しかし、このような方式は、被測定部材を変更する毎にそれに対応して校正試料を交換する作業を必要とし、取り扱いが煩雑である。また、校正試料の厚さが薄い場合には、その取り付け時や取り付け状態で受ける応力による変形をまねくおそれがあ。しかも、校正試料は被測定部材と比べて小さいので、環境条件の変化とか経時変化による影響の受け方が被測定部材とは異なり、校正試料を基準とする自体が誤差をまねく要因となるおそれがある。
【特許文献１】特開平１１−１４２１２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は前記した従来の問題点を解決すべくなされたもので、シートまたは塗工シートなどのシート状物質の単位面積当り重量および／または厚みを精度良く簡単に測定し得るＸ線透過法を用いたシートの測定装置および測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のＸ線透過法を用いたシートの測定装置は、被測定シートの走行状態において単位面積当り重量および／または厚みをＸ線透過法を用いて測定するシートの測定装置であって、前記被測定シートの走行パスの両側で走行パスを挟んで対向し合うように配置されたＸ線源およびＸ線検出器と、前記Ｘ線源およびＸ線検出器の相対位置を維持し、前記Ｘ線源およびＸ線検出器を前記走行パスの幅方向に幅方向外側を含む範囲内で少なくとも１回往復走査させる走査手段と、前記Ｘ線源のＸ線照射位置が前記走行パスの外側にずれた状態の時に前記Ｘ線源から照射したＸ線ビームを直接に前記Ｘ線検出器で受けて検出した照射Ｘ線量のデータ、前記被測定シートが前記Ｘ線源およびＸ線検出器の対向間隔部を走行する時に前記Ｘ線源から照射したＸ線ビームが前記被測定シートを透過した透過Ｘ線を前記Ｘ線検出器で受けて検出した透過Ｘ線量のデータおよび所定の規定値データを用い、前記透過Ｘ線量のデータと照射Ｘ線量のデータとの比率を含む所定の計算式に基づいて前記被測定シートの単位面積当り重量および／または厚みを算出する演算部とを具備することを特徴とする。
【０００８】
前記演算部は、被測定シートの走行パスの幅方向の複数点で順次検出された透過Ｘ線量のデータに対してそれぞれ算出することにより、被測定シートの走行パスの幅方向の複数点に対して単位面積当り重量および／または厚みを算出することが可能になる。
【０００９】
前記走査手段が前記往復走査を繰り返し行う場合には、前記演算部は、前記Ｘ線源およびＸ線検出器の１回の片道走査毎または１乃至複数回の往復走査毎に得られた照射Ｘ線量のデータにより、前記計算式に用いられる照射Ｘ線量のデータを自動的に更新するようにデータ処理することができる。
【００１０】
本発明のＸ線透過法を用いたシートの測定方法は、被測定シートの走行パスの両側で走行パスを挟んで対向し合うように配置されたＸ線源およびＸ線検出器と、前記Ｘ線源およびＸ線検出器の相対位置を維持し、前記被測定シートの走行パスの幅方向外側までの範囲内で幅方向に往復走査を繰り返し行わせる走査手段と、前記Ｘ線検出器で検出したＸ線量のデータを用い、所定の計算式に基づいて演算を行う演算部とを有する測定装置を用いて、前記被測定シートの走行状態において前記被測定シートの単位面積当り重量および／または厚みを測定する際、
前記Ｘ線源のＸ線照射位置が前記走行パスの外側にずれた状態の時に前記Ｘ線源から照射したＸ線ビームを直接に前記Ｘ線検出器で受けて検出した照射Ｘ線量のデータを得る第１のステップと、前記被測定シートの走行状態において前記Ｘ線源から前記被測定シートの走行パスの幅方向の複数点に対して順次照射されたＸ線が当該被測定シートを透過した透過Ｘ線を前記Ｘ線検出器で受けて検出した透過Ｘ線量の複数のデータを得る第２のステップと、前記第１のステップで得られた照射Ｘ線量のデータ、前記第２のステップで得られた透過Ｘ線量のデータおよび所定の規定値データ用い、前記透過Ｘ線量のデータと照射Ｘ線量のデータとの比率を含む所定の計算式に基づいて前記演算部で演算処理し、前記被測定シートの走行パスの幅方向の複数点に対して前記被測定シートの単位面積当り重量および／または厚みを算出させる第３のステップと、前記第３のステップの処理に際して用いられる前記照射Ｘ線量のデータを前記Ｘ線源およびＸ線検出器の１回の片道走査毎または１乃至複数回の往復走査毎に前記第１のステップで得られた照射Ｘ線量のデータにより自動的に更新する第４のステップとを具備することを特徴とする。
【００１１】
なお、本発明による測定の対象となる被測定シートは、シートに限らず、例えば高分子膜、金属膜などの基材シート上に塗工膜が形成された塗工シートとか、２枚のシートがラミネートされたラミネートなど、シート状物質であればよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のＸ線透過法を用いたシートの測定装置および測定方法によれば、シートまたは塗工シートなどのシート状物質の単位面積当り重量および／または厚みを精度良く簡単に測定することが可能になった。
【００１３】
したがって、シートまたは塗工シートを連続的に製造する設備とか、二枚のシートがラミネートされたラミネートシートを連続的に製造する設備などにインラインで適用して、測定結果をフィードしてシートまたは塗工シートの単位面積当り重量および／または厚みを制御することにより、生産管理、品質管理の品質を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。この説明に際して、全図にわたり共通する部分には共通する参照符号を付す。
【００１５】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係るシートの測定装置の基本構成を示す側面図である。
【００１６】
図１において、Ｘ線源１１およびＸ線検出器１２は互いに対向し合うように配置されている。なお、Ｘ線源は、照射エリアをコリメータ１３で制限することが好ましい。Ｘ線源・Ｘ線検出器の対向間隔部にシート１０が存在する時には、Ｘ線源から照射したＸ線ビームはシートを透過し（Ｘ線の一部はシート１０で吸収されるが、一部は直進する）、Ｘ線検出器１２に入射し、透過Ｘ線強度が検出される。Ｘ線源・Ｘ線検出器の対向間隔部にシート１０が存在しない時には、Ｘ線源１１から照射したＸ線ビームは直接にＸ線検出器１２に入射し、照射Ｘ線強度が検出される。
【００１７】
そして、Ｘ線検出器１２の検出出力を適宜増幅する増幅器（図示せず）と、この増幅器の出力を電流値データに変換するアナログ・デジタル・コンバータ（ＡＤＣ）２３と、このＡＤＣ２３から入力される電流値データをデータ処理し、所定の計算式に基づいて演算する演算部３０が設けられている。
【００１８】
演算部３０は、例えばパーソナルコンピュータが用いられており、その一例は、装置全体を統括するとともに各種演算処理を実行するＣＰＵ（中央処理装置）３１と、プログラム記憶用のＲＯＭ３２と、データメモリ用のＲＡＭ３３と、パラメータ記憶部３４などを有し、パラメータ設定部３５、ディスプレイ等で構成された表示部３６などが接続されている。前記パラメータ設定部３５は、後述する計算式に関連するパラメータ（規定値データ）を演算部３０に入力する機能を有する。前記パラメータ記憶部３４は、パラメータ設定部３５から入力されたパラメータ、あるいは、予め本例の測定装置を用いて実測されたパラメータを、例えばデータテーブル形式で記憶している。
【００１９】
上記演算部３０において、ＣＰＵ３１は、ＡＤＣ２３から入力される電流値データを測定位置データとセットにしてＲＡＭ３３に格納し、ＲＯＭ３２に格納されているプログラムに基づいてデータ処理を行い、シートまたは塗工シートの単位面積当り重量および／または厚みを算出し、演算結果をＲＡＭ３３に格納するとともに表示装置３６で表示させる。
【００２０】
さらに、Ｘ線源１１およびＸ線検出器１２を互いに同期して走行パスの幅方向（シート１０の走行方向と直角方向）に幅方向外側を含む（幅方向外側）範囲内を定速度で少なくとも１回（通常は取り返し）往復駆動させるために、モータ等を含む駆動機構を用いた走査手段２４が設けられている。即ち、この走査手段２４は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線が走行パスの幅方向外側に少しずれた位置まで突出するように走査領域の一端を設定している。ここで、シートの走行方向と、測定器の走査方向と、測定位置の軌跡の一例との関係を図２に示す。
【００２１】
ここで、本実施形態において、演算部３０は、Ｘ線源のＸ線照射位置が走行パスの外側にずれた状態の時にＸ線源から照射したＸ線ビームを直接にＸ線検出器で受けて検出した照射Ｘ線量のデータと、被測定シートがＸ線源およびＸ線検出器の対向間隔部を走行する時にＸ線源から照射したＸ線ビームが被測定シートを透過した透過Ｘ線をＸ線検出器で受けて検出した透過Ｘ線量のデータおよび規定値データを用い、透過Ｘ線量のデータと照射Ｘ線量のデータとの比率を含む所定の計算式に基づいて被測定シートの単位面積当り重量および／または厚みを算出する。
【００２２】
また、演算部３０は、被測定シートの走行パスの幅方向の複数点で順次検出された透過Ｘ線量のデータに対してそれぞれ算出することにより、被測定シートの走行パスの幅方向の複数点に対して単位面積当り重量および／または厚みを算出することが可能になる。
【００２３】
また、走査手段２４が往復走査を繰り返し行う場合、演算部３０は、前記計算式に用いられる照射Ｘ線量のデータを、Ｘ線源およびＸ線検出器の１回の片道走査毎または１乃至複数回の往復走査毎に得られた照射Ｘ線量のデータにより自動的に更新するようにデータ処理することができる。
【００２４】
次に、本例の測定装置および測定方法の測定原理を詳細に説明する。一般に、Ｘ線透過法による基本式は以下のように示される。
【００２５】
Ｉ＝Ｉo exp −｛（μ／ρ）×ρ×ｔ｝ …（１）
＝Ｉo exp −（μ／ρ）×Ｗ …（２）
＝Ｉo exp −（μ×ｔ） …（３）
ここで、Ｉ：透過Ｘ線の強度（透過Ｘ線量）
Ｉo ：透過前Ｘ線の強度（照射Ｘ線量）
μ：測定材のＸ線吸収係数 ［１／cm］
ρ：測定材の密度 ［ｇ／cm3 ]
（μ／ρ）：測定材の質量吸収係数［cm2 ／ｇ］
ｔ：測定材の厚み ［cm］
Ｗ：測定材の単位面積当り重量 ［ｇ／cm2 ]
である。前式（２）は測定材の単位面積当り重量Ｗに着目したもの、前式（３）は測定材の厚みｔに着目したものである。Ｘ線吸収係数μは、同一物質であっても密度ρが異なると変化する。したがって、前式（１）は、Ｘ線吸収係数μを密度ρで割った質量吸収係数（μ／ρ）を用いている。
【００２６】
Ｘ線照射経路における空気によるＸ線の吸収を考慮した場合、Ｘ線透過法による基本式は以下のように示される。
【００２７】
Ｉ＝Ｉo EXP ［−｛（μ／ρ）ｍ×Ｗｍ＋（μ／ρ）ａ×Ｗａ｝］
＝Ｉo EXP ［−（μ／ρ）ａ×Ｗａ］×Ｉo EXP ［−（μ／ρ）ｍ×Ｗｍ］
＝ＩwoEXP ［−（μ／ρ）ｍ×Ｗｍ］ …（４）
Ｉwo＝Ｉo EXP ［−（μ／ρ）ａ×Ｗａ］ …（５）
Ｉ＝Ｉo EXP ［−｛（μ／ρ）ｍ×ρｍ×ｔｍ＋（μ／ρ）ａ×ρａ×ｔａ｝］
＝Ｉo EXP ［−｛（μ／ρ）ａ×ρａ×ｔａ｝］
×Ｉo EXP ［−｛（μ／ρ）ｍ×ρｍ×ｔｍ｝］
＝ＩtoEXP ［−｛（μ／ρ）ｍ×ρｍ×ｔｍ｝］ …（６）
Ｉto＝Ｉo EXP ［−｛（μ／ρ）ａ×ρａ×ｔａ｝］ …（７）
但し Ｉ：透過Ｘ線の強度（透過Ｘ線量）
Ｉo ：透過前Ｘ線の強度（照射Ｘ線量）
（μ／ρ）ｍ：測定材（シート）の質量吸収係数
Ｗｍ：測定材（シート）の単位面積当り重量
ρｍ：測定材（シート）の密度
ｔｍ：測定材（シート）の厚み
（μ／ρ）ａ：Ｘ線照射経路における空気の質量吸収係数
Ｗａ：Ｘ線照射経路における空気の単位面積当り重量
ρａ：Ｘ線照射経路における空気の密度
ｔａ：Ｘ線照射経路における空気の厚み
である。
【００２８】
前式（４）は測定材の単位面積当り重量Ｗｍに着目したものであり、Ｗｍは以下のように求めることができる。
【００２９】
Ｌｎ（Ｉ／Ｉwo）＝−（μ／ρ）ｍ×Ｗｍ …（８）
Ｗｍ＝｛−Ｌｎ（Ｉ／Ｉwo）／（μ／ρ）ｍ｝ …（９）
したがって、前式（９）中の（μ／ρ）ｍが判明していれば、Ｉwo、Ｉを測定することにより、測定材の単位面積当り重量Ｗｍを精度良く求めることができる。
【００３０】
また、前式（６）は測定材の厚みｔｍに着目したものであり、ｔｍは以下のように求めることができる。
【００３１】
Ｌｎ（Ｉ／Ｉto）＝−（μ／ρ）ｍ×ρｍ×ｔｍ …（１０）
ｔｍ＝｛−Ｌｎ（Ｉ／Ｉto）／（μ／ρ）ｍ×ρｍ｝ …（１１）
したがって、前式（１１）中の（μ／ρ）ｍとρｍが判明していれば、Ｉto、Ｉを測定することにより、測定材の厚みｔｍを精度良く求めることができる。
【００３２】
前式（５）、（７）において、Ｉwo、Ｉtoは、Ｘ線源１１とＸ線検出器１２との間に測定材（シート１０）が存在しない状態、本例では、Ｘ線源１１から照射されたＸ線の位置が走行パスの外側にずれた状態の時にＸ線源１１からＸ線が直接にＸ線検出器１２に照射されている状態（空気によるＸ線の吸収を受けている状態）の時に測定された照射Ｘ線の値である。これに対して、Ｉは、Ｘ線源１１とＸ線検出器１２との間にシート１０が走行している状態（シート１０によるＸ線の吸収と空気によるＸ線の吸収を受けている状態）の時に測定された透過Ｘ線の値である。
【００３３】
これらの式（４）〜（１１）から、Ｘ線源とＸ線検出器との対向間隔部に測定材が存在しない状態の時（Ｘ線源から照射されるＸ線が走行パスの外側にずれた位置になった状態の時）にＸ線検出器で検出した出力に基づいてＩwo、Ｉtoの基になるＩo を更新することにより、環境条件の変化によって生じるＸ線検出器の入射Ｘ線強度の変化自体を直接に検出して補正することが原理的に可能であることが分かる。しかも、この際、特許文献１で用いているような校正試料を必要としないので、校正試料の保持方法、校正試料の変質等に起因する誤差要因を排除することができる。
【００３４】
また、透過Ｘ線量Ｉと照射Ｘ線量Ｉo との比率を含む所定の計算式に基づいて被測定シートの単位面積当り重量および／または厚みを算出する際、何らかの原因（環境の変化、電気的特性の変化、機械的な歪みの変化等）でＸ線強度に変化が生じても、Ｘ線検出器の入射Ｘ線強度を補正することにより、誤差のない測定が可能になる。
【００３５】
また、Ｘ線源およびＸ線検出器の１回の片道走査毎または１乃至複数回の往復走査毎に得られた照射Ｘ線量のデータＩo により、それ以前に得られた照射Ｘ線量のデータを自動的に更新することが望ましい。１回の片道走査毎に得られた照射Ｘ線量のデータＩo を用いることにより、最新の環境条件の変化に対する補正を行うことができる。この場合、１回の片道走査の所要時間が数秒〜数十秒とすれば、環境条件の変化によるＸ線源（Ｘ線管）やＸ線検出器等の電気回路の特性のドリフトや経時変化をほぼ完全に補正することができる。
【００３６】
また、Ｘ線源およびＸ線検出器の走査幅が０．５ｍ〜４ｍ程度とすれば、測定装置の機械的歪みなどで測定材（シート）の左右の位置が一様に変化した場合でも、測定材（シート）の左右の幅方向外側での照射Ｘ線量により全体を一次式で近似し、補正することが可能であり、機械構造的な一様の変化に対しても補正が可能になる。
【００３７】
次に、上記したような測定原理を用いる測定方法の第１の実施形態について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００３８】
第１の実施形態に係る測定方法は、走行状態の連続したシートに対して横方向に測定器（Ｘ線源とＸ線検出器）を走査させながらシートの幅方向にほぼ連続的に測定するものである。
【００３９】
第１の実施形態に係る測定方法では、被測定シートの走行パスの両側で走行パスを挟んで対向し合うように配置されたＸ線源１１およびＸ線検出器２１と、Ｘ線源１１およびＸ線検出器２１の相対位置を維持し、Ｘ線源およびＸ線検出器を走行パスの幅方向に幅方向外側を含む範囲内で幅方向に往復走査を繰り返し行わせる走査手段と、Ｘ線検出器で検出したＸ線量をデータ処理し、所定の計算式に基づいて被測定シートの単位面積当り重量および／または厚みを算出する演算部とを有する測定装置を用いるものとする。
【００４０】
まず、第１のステップＳ１では、Ｘ線照射経路における空気の（μ／ρ）ａ、Ｗａ、ρａおよびｔａを規定値データとしてパラメータ記憶部３５に格納する。第２のステップＳ２では、測定材（シート）の（μ／ρ）ｍおよびρｍを規定値データとしてパラメータ記憶部３５に格納する。
【００４１】
第３のステップＳ３では、被測定シートの走行状態に対してＸ線源からＸ線が照射された場合に当該被測定シートを透過した透過Ｘ線をＸ線検出器で検出した透過Ｘ線量のデータおよび規定値を用い、所定の計算式に基づいて演算部で演算処理して被測定シートの単位面積当り重量Ｗｍおよび／または厚みｔｍを算出させる。
【００４２】
この際、まず、Ｘ線源から照射されるＸ線が走行パスの外側にずれた位置になった状態の時に、ステップＳ３１で、Ｘ線検出器で検出した出力に基づいてＸ線源の照射Ｘ線強度Ｉo を自動的に測定させる。次に、ステップＳ３２で、走行状態の被測定シートにＸ線を透過させた時のＸ線検出器の出力に基づいて透過Ｘ線強度Ｉを自動的に測定させる。次に、ステップＳ３３で、規定値データを用いて前式（９）に基づいて被測定シートの単位面積当り重量Ｗｍを演算部で自動的に算出させ、および／または、前式（１１）に基づいて厚みｔｍを演算部で自動的に算出させ、結果の記録、表示を行わせる。
【００４３】
そして、測定を継続する期間中か否かを判定し、期間中であれば走行状態の被測定シートに対する透過Ｘ線強度Ｉの測定を繰り返す。
【００４４】
なお、第３のステップＳ３の処理に際して用いられる照射Ｘ線量のデータＩo を、Ｘ線源およびＸ線検出器の１回の片道走査毎または１乃至複数回の往復走査毎に第１のステップで得られた照射Ｘ線量のデータにより自動的に更新する（前回測定された照射Ｘ線量のデータＩo と比較して補正する）第４のステップＳ４を付加することが望ましい。本例では、１回の片道走査毎にステップＳ３１に戻って最新の照射Ｘ線量のデータを得ている。
【００４５】
以上述べたような本実施形態の測定装置および測定方法を、シートを製造する搬送ライン、または、基材シート上に塗工材を塗工する製造ライン中の搬送ラインの一部にインライン方式で適用することにより、シートまたは塗工シートの厚みを精度良く簡単に測定することができる。
【００４６】
しかも、第４のステップＳ４を付加することにより、Ｘ線源から照射されるＸ線が走行パスの外側にずれた位置になった状態の時にＸ線検出器で検出した出力に基づいてＸ線源の照射Ｘ線強度Ｉo を更新（環境条件の変化によって生じるＸ線強度の変化自体を直接に検出して補正）するので、特許文献１で用いているような校正試料を必要としない。
【００４７】
図４は、図１の測定装置の一具体例を概略的に示す斜視図である。
【００４８】
図４において、例えばＯ型フレーム中の左右一対のフレーム４１、４１の間に、上下一対のレール４２，４３が隙間をあけて水平に取付けられている。上下一対のレール４２，４３間は、帯状の細長いシート１０が図示矢印方向に走行する走行パスの一部となっている。
【００４９】
一方のレール（本例では上側のレール４２）には、図１中に示したようなＸ線源１１がレール長手方向に摺動可能に取付けられており、Ｘ線源１１はレール長手方向に往復移動が可能である。ここで、Ｘ線源１１は、例えばＸ線管カバーの内部に、Ｘ線管のＸ線照射口を下向きにして内蔵しており、Ｘ線管カバーの下部にはＸ線が通り抜ける通光孔が形成されている。上記Ｘ線源１１は、Ｘ線管の陰極からの電子ビームを陽極ターゲットに照射させてＸ線を生成する。このＸ線としては、Ｘ線透過法による測定に適したエネルギーのＸ線を用いており、Ｘ線のエネルギー分布は連続Ｘ線であっても特定Ｘ線であってもよい。 他方のレール（本例では下側のレール４３）には、図１中に示したようなＸ線検出器１２がレール長手方向に摺動可能に取付けられており、Ｘ線検出器１２はレール長手方向に往復移動が可能である。ここで、Ｘ線検出器１２は、入射したＸ線を例えばイオンチャンバーで受けて入射したＸ線信号に比例した電流信号に変換するか、または、シンチレータで受けて光に変換し、例えばフォトマルチプライアやフォトダイオードによって入射したＸ線信号に比例した電流信号に変換する（シンチレーション検出器）。
【００５０】
さらに、図１中に示したようにＸ線源１１およびＸ線検出器１２を互いに同期して（相対位置を維持したまま）走行パスの幅方向（レール長手方向）に定速度で往復駆動を繰り返し行わせるために、モータ等を含む駆動機構を用いた走査手段（図示せず）が測定装置に内蔵されている。この走査手段は、走査領域の一端が、Ｘ線源１１から照射されるＸ線が走行パスの幅方向外側に少しずれた位置になるように走査駆動する。また、例えばフレーム４１の前面には、装置の操作部４４が設けられている。
【００５１】
上記構成により、Ｘ線源１１およびＸ線検出器１２がレール長手方向のどの位置に移動しても、Ｘ線源１１から照射されたＸ線はＸ線検出器１２で検出される。Ｘ線検出器１２で検出されたＸ線量は電流値に変換され、図１を参照して前述したようにＡ／Ｄコンバータ２３により電流値データに変換された後に演算部３０に入力される。
【実施例】
【００５２】
Ｘ線管に例えば９．５ＫＶを印加したＸ線源１１を用いて例えば厚さが１００μｍのポリエチレンのシートを測定した場合、Ｘ線源１１から照射されるＸ線エネルギーの実効値は６．４ＫｅＶと見做せるので、
ポリエチレンの質量吸収係数（μ／ρ）ｍは約７．８［cm2 ／ｇ］
ポリエチレンの密度ρｍは約０．９［ｇ／cm3 ]
Ｘ線照射経路における空気の質量吸収係数（μ／ρ）ａは約１６．１［cm2 ／ｇ］
Ｘ線照射経路における空気の密度ρａは約０．００１２０５［ｇ／cm3 ]
である。Ｘ線照射経路における空気の経路長さｔａが約４ｃｍとすると、前式（６）から Ｌｎ（Ｉ／Ｉo ）
＝−｛（μ／ρ）ｍ×ρｍ×ｔｍ＋（μ／ρ）ａ×ρａ×ｔａ｝
＝−｛７．８×０．９×ｔｍ＋１６．１×０．００１２０５×４｝
＝−｛７．０２×ｔｍ＋０．０９７｝ …（１２）
が成り立つ。Ｘ線照射経路における空気の温度が２０℃の時に３℃変化すれば、Ｘ線照射経路における空気の密度ρａの変化Δρａは
Δρａ＝３／（２７３＋２０）で約０．０１（＝１％）
となる。このＸ線照射経路における空気の密度ρａの１％の変化Δρａは、測定対象であるポリエチレンの厚みｔｍの変化Δｔｍに換算すると、前式（１２）から
７．０２×Δｔｍ＝０．０９７×０．０１
Δｔｍ＝０．０００９７／７．０２＝０．０００１４ｃｍ＝１．４μｍ
に相当する。このΔｔｍ＝１．４μｍは、厚さが１００μｍのポリエチレンの厚みの測定値に対して１．４％の誤差に相当する。
【００５３】
本実施例では、このような場合に前記したような第１の実施形態の測定装置および測定方法を適用することにより、温度変化による測定誤差を無視できるように補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るシートの測定装置の基本構成を示す側面図。
【図２】図１の測定装置においてシートの走行方向と測定器の走査方向と測定位置の軌跡の一例との関係を示す平面図。
【図３】図１の測定装置を用いた測定方法の一例を示すフローチャート。
【図４】図１の測定装置の一具体例を概略的に示す斜視図。
【符号の説明】
【００５５】
１０…シート、１１…Ｘ線源、１２…Ｘ線検出器、１３…コリメータ、２３…Ａ／Ｄコンバータ、２４…走査手段、３０…演算部、３１…ＣＰＵ、３２…プログラム記憶部用ＲＯＭ、３３…データメモリ用ＲＡＭ、３４…パラメータ記憶部、３５…パラメータ設定部、３６…表示部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定シートの走行状態において単位面積当り重量および／または厚みをＸ線透過法を用いて測定するシートの測定装置であって、
前記被測定シートの走行パスの両側で走行パスを挟んで対向し合うように配置されたＸ線源およびＸ線検出器と、
前記Ｘ線源およびＸ線検出器の相対位置を維持し、前記Ｘ線源およびＸ線検出器を前記走行パスの幅方向に幅方向外側を含む範囲内で少なくとも１回往復走査させる走査手段と、
前記Ｘ線源のＸ線照射位置が前記走行パスの外側にずれた状態の時に前記Ｘ線源から照射したＸ線ビームを直接に前記Ｘ線検出器で受けて検出した照射Ｘ線量のデータ、前記被測定シートが前記Ｘ線源およびＸ線検出器の対向間隔部を走行する時に前記Ｘ線源から照射したＸ線ビームが前記被測定シートを透過した透過Ｘ線を前記Ｘ線検出器で受けて検出した透過Ｘ線量のデータおよび規定値データを用い、前記透過Ｘ線量のデータと照射Ｘ線量のデータとの比率を含む所定の計算式に基づいて前記被測定シートの単位面積当り重量および／または厚みを算出する演算部とを具備することを特徴とするＸ線透過法を用いたシートの測定装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記被測定シートの走行パスの幅方向の複数点で順次検出された透過Ｘ線量のデータに対してそれぞれ前記計算式に基づいて算出することを特徴とする請求項１記載のＸ線透過法を用いたシートの測定装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記Ｘ線源およびＸ線検出器の１回の片道走査毎に得られた照射Ｘ線量のデータにより、前記計算式に用いられる照射Ｘ線量のデータを自動的に更新するようにデータ処理することを特徴とする請求項１または２記載のＸ線透過法を用いたシートの測定装置。
【請求項４】
前記演算部は、前記Ｘ線源およびＸ線検出器の１乃至複数回の往復走査毎に得られた照射Ｘ線量のデータにより、前記計算式に用いられる照射Ｘ線量のデータを自動的に更新するようにデータ処理することを特徴とする請求項１または２記載のＸ線透過法を用いたシートの測定装置。
【請求項５】
被測定シートの走行パスの両側で走行パスを挟んで対向し合うように配置されたＸ線源およびＸ線検出器と、前記Ｘ線源およびＸ線検出器の相対位置を維持し、前記被測定シートの走行パスの幅方向に幅方向外側を含む範囲内で往復走査を繰り返し行わせる走査手段と、前記Ｘ線検出器で検出したＸ線量のデータを用い、所定の計算式に基づいて演算を行う演算部とを有する測定装置を用いて、前記被測定シートの走行状態において前記被測定シートの単位面積当り重量および／または厚みを測定する際、
前記Ｘ線源のＸ線照射位置が前記走行パスの外側にずれた状態の時に前記Ｘ線源から照射したＸ線ビームを直接に前記Ｘ線検出器で受けて検出した照射Ｘ線量のデータを得る第１のステップと、
前記被測定シートの走行状態において前記Ｘ線源から前記被測定シートの走行パスの幅方向の複数点に対して順次照射されたＸ線が当該被測定シートを透過した透過Ｘ線を前記Ｘ線検出器で受けて検出した透過Ｘ線量の複数のデータを得る第２のステップと、
前記第１のステップで得られた照射Ｘ線量のデータ、前記第２のステップで得られた透過Ｘ線量のデータおよび所定の規定値データ用い、前記透過Ｘ線量のデータと照射Ｘ線量のデータとの比率を含む所定の計算式に基づいて前記演算部で演算処理し、前記被測定シートの走行パスの幅方向の複数点に対して前記被測定シートの単位面積当り重量および／または厚みを算出させる第３のステップと、
前記第３のステップの処理に際して用いられる前記照射Ｘ線量のデータを前記Ｘ線源およびＸ線検出器の１回の片道走査毎または１乃至複数回の往復走査毎に前記第１のステップで得られた照射Ｘ線量のデータにより自動的に更新する第４のステップ
とを具備することを特徴とするＸ線透過法を用いたシートの測定方法。
【請求項１】
被測定シートの走行状態において単位面積当り重量および／または厚みをＸ線透過法を用いて測定するシートの測定装置であって、
前記被測定シートの走行パスの両側で走行パスを挟んで対向し合うように配置されたＸ線源およびＸ線検出器と、
前記Ｘ線源およびＸ線検出器の相対位置を維持し、前記Ｘ線源およびＸ線検出器を前記走行パスの幅方向に幅方向外側を含む範囲内で少なくとも１回往復走査させる走査手段と、
前記Ｘ線源のＸ線照射位置が前記走行パスの外側にずれた状態の時に前記Ｘ線源から照射したＸ線ビームを直接に前記Ｘ線検出器で受けて検出した照射Ｘ線量のデータ、前記被測定シートが前記Ｘ線源およびＸ線検出器の対向間隔部を走行する時に前記Ｘ線源から照射したＸ線ビームが前記被測定シートを透過した透過Ｘ線を前記Ｘ線検出器で受けて検出した透過Ｘ線量のデータおよび規定値データを用い、前記透過Ｘ線量のデータと照射Ｘ線量のデータとの比率を含む所定の計算式に基づいて前記被測定シートの単位面積当り重量および／または厚みを算出する演算部とを具備することを特徴とするＸ線透過法を用いたシートの測定装置。
【請求項２】
前記演算部は、前記被測定シートの走行パスの幅方向の複数点で順次検出された透過Ｘ線量のデータに対してそれぞれ前記計算式に基づいて算出することを特徴とする請求項１記載のＸ線透過法を用いたシートの測定装置。
【請求項３】
前記演算部は、前記Ｘ線源およびＸ線検出器の１回の片道走査毎に得られた照射Ｘ線量のデータにより、前記計算式に用いられる照射Ｘ線量のデータを自動的に更新するようにデータ処理することを特徴とする請求項１または２記載のＸ線透過法を用いたシートの測定装置。
【請求項４】
前記演算部は、前記Ｘ線源およびＸ線検出器の１乃至複数回の往復走査毎に得られた照射Ｘ線量のデータにより、前記計算式に用いられる照射Ｘ線量のデータを自動的に更新するようにデータ処理することを特徴とする請求項１または２記載のＸ線透過法を用いたシートの測定装置。
【請求項５】
被測定シートの走行パスの両側で走行パスを挟んで対向し合うように配置されたＸ線源およびＸ線検出器と、前記Ｘ線源およびＸ線検出器の相対位置を維持し、前記被測定シートの走行パスの幅方向に幅方向外側を含む範囲内で往復走査を繰り返し行わせる走査手段と、前記Ｘ線検出器で検出したＸ線量のデータを用い、所定の計算式に基づいて演算を行う演算部とを有する測定装置を用いて、前記被測定シートの走行状態において前記被測定シートの単位面積当り重量および／または厚みを測定する際、
前記Ｘ線源のＸ線照射位置が前記走行パスの外側にずれた状態の時に前記Ｘ線源から照射したＸ線ビームを直接に前記Ｘ線検出器で受けて検出した照射Ｘ線量のデータを得る第１のステップと、
前記被測定シートの走行状態において前記Ｘ線源から前記被測定シートの走行パスの幅方向の複数点に対して順次照射されたＸ線が当該被測定シートを透過した透過Ｘ線を前記Ｘ線検出器で受けて検出した透過Ｘ線量の複数のデータを得る第２のステップと、
前記第１のステップで得られた照射Ｘ線量のデータ、前記第２のステップで得られた透過Ｘ線量のデータおよび所定の規定値データ用い、前記透過Ｘ線量のデータと照射Ｘ線量のデータとの比率を含む所定の計算式に基づいて前記演算部で演算処理し、前記被測定シートの走行パスの幅方向の複数点に対して前記被測定シートの単位面積当り重量および／または厚みを算出させる第３のステップと、
前記第３のステップの処理に際して用いられる前記照射Ｘ線量のデータを前記Ｘ線源およびＸ線検出器の１回の片道走査毎または１乃至複数回の往復走査毎に前記第１のステップで得られた照射Ｘ線量のデータにより自動的に更新する第４のステップ
とを具備することを特徴とするＸ線透過法を用いたシートの測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−１１２９５６（Ｐ２００６−１１２９５６Ａ）
【公開日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３０１６４２（Ｐ２００４−３０１６４２）
【出願日】平成１６年１０月１５日（２００４．１０．１５）
【出願人】（５９１１１４６４１）株式会社ヒューテック (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年４月２７日（２００６．４．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１５日（２００４．１０．１５）
【出願人】（５９１１１４６４１）株式会社ヒューテック (19)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]