DE102004057743B4

DE102004057743B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen des Flächengewichtes einer geförderten Materialprobe

Info

Publication number: DE102004057743B4
Application number: DE102004057743A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Zerle
Original assignee: Mahlo GmbH and Co KG
Current assignee: Mahlo GmbH and Co KG
Priority date: 2004-09-08
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2024-12-01
Also published as: BRPI0515631A; WO2006027090A1; DE102004057743A1

Abstract

Verfahren zum Bestimmen des Flächengewichtes einer geförderten Materialprobe (10) durch Messen des flächengewichtsabhängigen Absorptionsvermögens der Materialprobe gegenüber radioaktiver Teilchenstrahlung, insbesondere Betastrahlung, und zur Korrektur des Einflusses einer von einem Sollwert der Materialprobe abweichenden Ablage der Materialprobe,
dadurch gekennzeichnet, dass
bei einer Absorptionsmessung in einer Transmissionskonfiguration unter Verwendung einer zweigeteilten Detektoranordnung
– in einer Hauptstrahlrichtung ein Hauptmesssignal, insbesondere eine erste Hauptzählrate, und in einer von der Hauptstrahlrichtung lateral abweichenden Umgebung ein Streumesssignal, insbesondere eine Streuzählrate, registriert werden, wobei
– ein funktionaler Zusammenhang zwischen dem Flächengewicht der Materialprobe, der Signalsumme aus Hauptmesssignal und Streumesssignal und dem Signalverhältnis von Hauptmesssignal und Streumesssignal bei variierenden, von der Sollposition abweichenden Ablagen der Materialproben über vorhergehend ausgeführte Kalibriermessungen ermittelt wird,
– bei einem Messvorgang nach der messtechnischen Bestimmung der Signale und der Berechnung der Signalsumme D₁ + D₂ und des Signalverhältnisses D₁/D₂ das implizit enthaltene Flächengewicht Q ermittelt und ausgegeben wird,...

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen des Flächengewichtes einer geförderten Materialprobe durch Messen des flächengewichtsabhängigen Absorptionsvermögens der Materialprobe gegenüber radioaktiver Teilchenstrahlung und zur Korrektur von einer die Flächengewichtsmessung beeinflussenden, von einem Sollwert abweichenden Ablage der Materialprobe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Bestimmen des Flächengewichtes einer geförderten Materialprobe durch Messen des flächengewichtsabhängigen Absorptionsvermögens der Materialprobe gegenüber radioaktiver Teilchenstrahlung, insbesondere Betastrahlung und zur Korrektur des Einflusses einer von einem Sollwert der Materialprobe abweichenden Ablage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.
Flächengewichtsmessungen geförderter Materialproben werden unter anderem über eine Ermittlung des Absorptionsvermögens der Materialprobe, insbesondere einer Materialbahn, für radioaktive Strahlung bestimmt. Im Folgenden wird auf Flächengewichtsmessungen in einer Transmissionskonfiguration eingegangen. Bei dieser Messanordnung befindet sich eine Strahlenquelle auf einer ersten Seite und eine Detektoranordnung der Strahlenquelle gegenüber liegend auf der anderen Seite der Materialprobe. Die direkte Verbindungslinie zwischen der Emissionsöffnung der Strahlenquelle und einer Empfangsblende der Detektoreinrichtung wird im Folgenden als Hauptstrahlrichtung und die auf diesem Wege sich ausbreitende Strahlung als Hauptstrahlung bezeichnet. Die von dieser Verbindungslinie abweichenden Anteile der Strahlung werden nachfolgend mit dem Begriff Streustrahlung bezeichnet. Dieses breitet sich entlang einer Richtung aus, die nachfolgend als Streustrahlrichtung bezeichnet wird.
Als Strahlung wird insbesondere radioaktive Beta-Strahlung angewendet. Hierbei werden aus einer radioaktiven Betaquelle Elektronen mit einer für das jeweils angewandte radioaktive Präparat charakteristischen Energieverteilung in der Hauptstrahlrichtung auf die zu vermessende Materialprobe gerichtet und innerhalb der Materialprobe gestreut. Durch Wechselwirkungen verändern die Elektronen in der Materialprobe ihre Bewegungsrichtung und verlieren Energie. Die Anzahl der Elektronen, die innerhalb der Materialprobe bis zum Stillstand abgebremst und somit in der Probe absorbiert werden und das Material nicht mehr verlassen, hängt vom Flächengewicht des Materials und der Anfangsenergie der Elektronen ab. Die in einer gegebenen Detektoranordnung deponierte Energie der transmittierten Elektronen und ein daraus resultierendes Detektorsignal ist somit ein Maß für das Flächengewicht der Materialprobe bzw. der -bahn und kann durch eine Kalibrierung mit einem oder mehreren Kalibriernormalen auf bekannte Flächengewichte kalibriert und zur Bestimmung unbekannter Flächengewichte genutzt werden. Bei der Kalibrierung befinden sich die Kalibriernormale an einer festen Position innerhalb eines Messspaltes zwischen der Strahlenquelle und der Detektoranordnung.
Eine wesentliche Fehlerquelle bei einer solchen Flächengewichtsbestimmung besteht darin, dass sich in einer unkontrollierten Weise die Position der Materialprobe bzw. -bahn im Messspalt der Vorrichtung verändert. Dabei tritt ein systematischer Fehler auf die im Folgenden beschriebene Weise auf.
Der in Hauptstrahlrichtung aus der Strahlenquelle auf die Materialprobe einfallende Teilchenstrahl erleidet innerhalb der Probe vielfältige Streu- und Absorptionsprozesse. Neben einer allgemeinen Schwächung der Strahlintensität führen diese Prozesse zusätzlich zu einer starken Auffächerung des Strahles in einen Streukegel mit vielen unterschiedlichen Streustrahlrichtungen. Bei einem veränderten Abstand zwischen Materialprobe und Detektor treffen demnach aus geometrischen Gründen unterschiedlich viele Teilchen die Empfangsfläche des in Hauptstrahlrichtung ausgerichteten Detektors. Damit ergeben sich veränderliche Detektorsignale, auch wenn das Flächengewicht der Materialprobe selbst unverändert bleibt. Daher werden durch die Flächengewichtsmessvorrichtung Schwankungen in dem gemessenen Flächengewicht angezeigt, die in Wirklichkeit nicht vorhanden sind.

Um diesen Messfehler zu vermeiden, zu vermindern bzw. zu kompensieren, sind aus dem Stand der Technik mehrere grundlegende Lösungsansätze bekannt. So wird beispielsweise in der DE 690 20 79 eine Anordnung aus zwei identischen, unmittelbar nebeneinander angebrachten, jedoch in entgegengesetzten Hauptstrahlrichtungen arbeitenden Messanordnungen beschrieben. Die durch die variierenden Materialpositionen resultierenden Messfehler sind in diesem Fall dem Betrag nach gleich groß, tragen jedoch ein unterschiedliches Vorzeichen. Unter diesen Umständen ergibt die Summe beider Messsignale einen von der Lage der Materialbahn unabhängigen Messwert. Diese sehr direkte und naheliegende Methode bringt jedoch einen hohen, insbesondere einen doppelten, apparativen Aufwand mit sich, der neben dem erhöhten Platzbedarf auch entsprechende zusätzliche Kosten verursacht.

Die DE 690 04 200 schlägt als Kompensationsmöglichkeit des Messfehlers eine zusätzliche unabhängige Messung der Position der Materialprobe vor und offenbart insbesondere eine Verwendung von Ultraschallsensoren. Bei Kenntnis des aktuellen Abstands und der Kenntnis des funktionalen Zusammenhangs zwischen dem Abstand von Materialprobe und Detektor und dem registrierten Messsignal, der durch eine Kalibrierung grundsätzlich ermittelt werden kann, ist das Messsignal damit bei einer veränderlichen Materialposition korrigierbar. Die Anwendung eines derartigen zusätzlichen unabhängigen Messsignals, das aus einem anderen physikalischen Prozess als dem der eigentlichen Messung stammt, kann allerdings die Verwendungsmöglichkeit des gesamten Verfahrens einschränken. Die zu messenden Materialproben und die dabei herrschenden Messbedingungen müssen gleichzeitig und in optimaler Weise für die mess technische Durchführung beider Messverfahren, in diesem Beispiel Absorption und Registrierung radioaktiver Teilchenstrahlung und Ultraschalldetektion, geeignet sein. Viele Materialien lassen dies aber nicht zu. Außerdem weist auch dieses Verfahren einen erhöhten apparativen Aufwand auf, der mit den entsprechenden Kosten einhergeht.

Der durch unkontrolliert variierende Materialpositionen auftretende Messfehler kann auch nach dem Stand der Technik dadurch verringert werden, indem diejenigen Strahlanteile ausgeblendet werden, die nach dem Verlassen der Materialprobe erheblich von der Hauptstrahlrichtung abweichen. Dies kann auf unterschiedliche Weise erfolgen.

So beschreibt die G 80 06 813.9 eine Möglichkeit einer Messanordnung, bei der nur diejenigen Elektronen in die Detektoranordnung gelangen, die durch das vermessene Material nur wenig aus der Hauptstrahlrichtung abgelenkt werden. Andere bekannte Verfahren schlagen die Ausblendung von nicht parallel zur Hauptstrahlrichtung fliegenden Elektronen durch das Anbringen enger achsparalleler Kanäle bzw. Kollimationsblenden direkt vor der Detektoranordnung vor.

Ein weiterer Ansatz, auf den in der oben genannten DE 690 04 200 verwiesen wird, besteht darin, bei einem auf dem Geiger-Prinzip aufbauenden Teilchendetektor den mittleren Bereich einer Ionisationskammer mit einer Blende abzudecken. Bei einer richtigen Wahl der Größe dieser Abdeckblende kann erreicht werden, dass z. B. bei einer Vergrößerung des Abstandes zwischen Materialprobe und Detektor die Verringerung der im Detektor deponierten Energie im achsnahen Bereich der Hauptstrahlrichtung der Ionisationskammer durch die Erhöhung der deponierten Energie im äußeren achsfernen Bereich der Ionisationskammer mehr oder weniger vollständig kompensiert wird. Dabei ist es notwendig, die Ansprechempfindlichkeit der Ionisationskammer in Abhängigkeit vom radialen Abstand zur Achse und den Radius der Abdeckblende genau aufeinander abzustimmen.

Ein wesentlicher Nachteil von Korrekturansätzen, die auf dem Ausblenden von Strahlanteilen beruhen, ist der, dass ein zum Teil erheblicher Anteil der signalerzeugenden Teilchen verworfen werden muss. Dadurch ergeben sich höhere statistische Messfehler, die prinzipiell nur durch aktivere, teuere und hinsichtlich der notwendigen Sicherheitsmaßnahmen aufwändigere radioaktive Quellpräparate ausgeglichen werden können.

Aus der US 5,021,666 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Messen der Dicke, der Dichte und des Flächengewichtes einer Materialbahn bekannt, bei denen neben einer Anordnung aus Strahlenquelle und Detektor ein Ultraschallsensor für eine Lagedetektierung der Materialbahn erforderlich ist. Die Messergebnisse sind zur Korrektur des von dem Detektor ermittelten Messwertes der genannten Größen vorgesehen.

Die Druckschrift „Radioaktive Isotope in der Betriebsmesstechnik" gibt einige grundlegende Möglichkeiten an, ein Messgut (etwa eine Kunststofffolie) durch radioaktive Strahlung zu beeinflussen, und geht auf hierbei zu beachtende physikalische Effekte ein. Kompensationseffekte oder -absichten werden in dieser Druckschrift nicht erwähnt.

Die Druckschriften DE 35 26 015 A1 , DE 39 09 147 A1 und US 5,400,380 beschreiben jeweils Funktionsprinzipien und Einzelheiten von mit Betastrahlung arbeitenden Detektoreinrichtungen.

Es besteht somit die Aufgabe, eine kompakte und möglichst universell einsetzbare Vorrichtung zum Messen eines Flächengewichtes und zur Kompensation der erwähnten Messfehler anzugeben, bei der die Nachweiseffizienz der Anlage nicht verringert wird und in einfacher und aufwandsarmer und damit auch kostengünstiger Weise eine Genauigkeitssteigerung der Flächengewichtsmessung erreicht wird.

Die Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Bestimmen des Flächengewichtes einer geförderten Materialprobe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Vorrichtung zum Bestimmen des Flächengewichtes einer geförderten Materialprobe mit den Merkmalen des Anspruchs 4 gelöst, wobei die jeweiligen Unteransprüche zweckmäßige bzw. vorteilhafte Fortbildungen des erfindungsgemäßen Grundgedankens enthalten.

Hinsichtlich des Vorrichtungsaspektes ist die Vorrichtung zum Bestimmen des Flächengewichtes dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoranordnung mindestens in einen in der von der Transmissionskonfiguration vorgegebenen Hauptstrahlrichtung angeordneten primären Hauptstrahlungsabschnitt und mindestens einen bezüglich des primären Hauptstrahlungsabschnitts messtechnisch unabhängigen und außerhalb der Strahlrichtung angeordneten sekundären Streustrahlungsabschnitt gegliedert ist.

Die Detektoranordnung ist demnach aus zwei unterschiedlichen und voneinander unabhängig arbeitenden Bestandteilen zusammengesetzt. Der als Hauptstrahlungsabschnitt bezeichnete Teil ist so angeordnet, dass die aus der radioaktiven Teilchenstrahlung auf diesen Abschnitt der Detektoranordnung treffen. Der Streustrahlungsabschnitt dagegen empfängt die durch die Materialprobe stark seitlich gestreuten Strahlanteile. Somit werden die infolge einer Variation der Lage der Materialprobe veränderlichen Komponenten der Strahlung selektiv erfasst. Eine Variation der Warenlage im Messspalt, z. B. eine Vergrößerung des Abstandes von Ware und Detektor, bewirkt auf geometrische Weise, dass weniger Teilchen den Hauptstrahlungsabschnitt erreichen und in ihm ein geringeres Signal erzeugen. Diese Teilchen gelangen jedoch in den Streustrahlungsabschnitt und erhöhen hier das Signal. Die Summe beider Signale entspricht jedoch nicht ganz der Signalsumme bei Sollabstand der Ware, denn es treten Teilchen – wenn auch in geringem Maße – über den äußeren Rand des Streustrahlungsabschnittes hinaus und stehen zur Signalerzeugung nicht mehr zur Verfügung. Dieser Verlust stellt bei einem Detektor, der nicht in Haupt- und Streustrahlungsabschnitt unterteilt ist, den Grund für eine warenlagenabhängige Signalausbeute dar. Eine in Haupt- und Streustrahlungsabschnitte unterteilte Detektoranordnung weist den entscheidenden Vorteil auf, dass prinzipiell die gesamte Strahlintensität bis auf geringfügige Verluste am äußeren Rand des Streustrahlungsabschnitts verfügbar ist und die Lagevariation der Materialprobe allein durch die Analyse der Messsignale aus dem Hauptstrahlungsabschnitt bzw. dem Streustrahlungsabschnitt der Detektoranordnung erfasst werden kann. Dabei unterbleibt ein Ausblenden wesentlicher Strahlanteile vollständig und zusätzliche Messanordnungen sind nicht erforderlich und entfallen somit ganz.

Bei einer zylindersymmetrischen Transmissionskonfiguration ist zweckmäßigerweise eine konzentrische Detektoranordnung vorgesehen, wobei der Hauptstrahlungsabschnitt im wesentlichen die Mitte der Detektoranordnung bildet und der Streustrahlungsabschnitt den Hauptstrahlungsabschnitt mindestens abschnittsweise umgibt.

Die zylindersymmetrische Transmissionskonfiguration, bei der der von der Strahlquelle ausgesandte Teilchenstrahl einen radialsymmetrischen Querschnitt aufweist und auch in einer isotropen Materialprobe in keine bevorzugte Rich tung gestreut wird, stellt den häufigsten praktisch auftretenden Anwendungsfall dar. Dabei füllt die Streustrahlung einen gedachten Streukegel um die Hauptstrahlungsrichtung mit einer kreisförmigen Basis vollständig aus, wobei die Hauptstrahlungsrichtung die Kegelachse bildet. Für einen derartigen Fall ist der Haupstrahlungsabschnitt der Detektoranordnung zweckmäßigerweise in der Mitte der gedachten Kegelgrundfläche angeordnet, während der Streustrahlungsabschnitt eine auf der Kegelgrundfläche gelegene konzentrische Anordnung um den Mittelpunkt der Kegelgrundfläche bildet.

Die Detektoranordnung selbst kann auf der Grundlage von unterschiedlichen Detektorprinzipien beruhen. Bei einer ersten Ausführungsform ist die Detektoranordnung in Form eines Ionisationsdetektors ausgebildet, wobei eine den Hauptstrahlungsabschnitt bildende erste Hauptelektrodenanordnung und eine um die Hauptelektrodenanordnung gruppierte zweite Streuelektrodenanordnung vorgesehen ist.

Diese Ausführungsform verwirklicht somit das Prinzip eines Ionisationsdetektors im Rahmen der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Vorteilhafterweise kann insbesondere die Hauptelektrodenanordnung und/oder die Streuelektrodenanordnung in Form von im wesentlichen konzentrischen Zylinderkondensatoren ausgebildet sein. Eine derartige Ausführungsform empfängt die in Haupt- bzw. Streustrahlungsrichtung einfallende Teilchenstrahlung in optimaler Weise mit einem minimalen Intensitätsverlust.

Alternativ dazu kann die Hauptelektrodenanordnung und/oder die Streuelektrodenanordnung in Form von Plattenkondensatoren ausgebildet sein, wobei insbesondere die Streuelektrodenanordnung durch eine die Hauptelektrodenanordnung umgebende Gruppe aus einzelnen Plattenkondensatoreinheiten ausgebildet ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Detektoranordnung in Form eines Halbleiterdetektors ausgebildet. Dabei ist ein den Hauptstrahlungsabschnitt bildender erster Haupthalbleiterdetektor und ein den Haupthalbleiterdetektor mindestens abschnittsweise umgebender Streustrahlungsabschnitt in Form eines Streuhalbleiterdetektors vorgesehen.

Dabei ist zweckmäßigerweise der Haupthalbleiterdetektor in Form eines im wesentlichen zylinderförmigen Körpers und der Streuhalbleiterdetektor als ein den zylinderförmigen Körper mindestens abschnittsweise umschließender Ringkörper ausgebildet. Die Halbleiterdetektoranordnung ist somit zweckmäßig auf die oben beschriebene zylindersymmetrische Strahlgeometrie abgestimmt.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist die Detektoranordnung in Form eines Szintillationsdetektors ausgebildet, wobei eine den Hauptstrahlungsabschnitt bildende erste Hauptszintillationsanordnung und eine um die Hauptszintillationsanordnung her
um gruppierte zweite Streuszintillationsanordnung vorgesehen ist. Wie bei den vorhergehend erwähnten Ausführungsformen wird auch bei dieser Ausführungsform der bekannte Aufbau eines Szintillationsdetektors auf die zweiteilige Detektoranordnung angewendet.

Die Streuszintillationsanordnung ist insbesondere aus einer Gesamtheit gleichmäßig um die Hauptszintillationsanordnung verteilter Einzelszintillationsdetektoren ausgebildet. Wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen wird auch in diesem Fall die zylindersymmetrische Geometrie auf eine Szintillationsdetektoranordnung übertragen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen des Flächengewichtes einer geförderten Materialprobe durch Messen des flächengewichtsabhängigen Absorptionsvermögens der Materialprobe gegenüber radioaktiver Teilchenstrahlung, insbesondere Betastrahlung und zur Korrektur einer die Flächengewichtsmessung beeinflussenden, von einem Sollwert abweichenden Ablage der Materialprobe hat als wesentliches Merkmal, dass bei der Absorptionsmessung in einer Transmissionskonfiguration unter Verwendung einer zweigeteilten Detektoranordnung in einer Hauptstrahlrichtung ein Hauptmesssignal, insbesondere eine erste Hauptzählrate, und in einer von der Hauptstrahlrichtung lateral abweichenden Umgebung ein Streumesssignal, insbesondere eine Streuzählrate registriert werden. Dabei wird durch eine Auswertung des Hauptmesssignals und des Streumesssignals das Flächengewicht der Materialprobe und eine durch eine von einem Sollwert abweichende Ablage der Materialprobe erforderliche Korrektur durchgeführt. Gemäß einem weiteren wesentlichen Aspekt wird der funktionale Zusammenhang zwischen dem Flächengewicht der Materialprobe, der Signalsumme aus Hauptmesssignal und Streumesssignal und dem Signalverhältnis von Hauptmesssignal und Streumesssignal bei variierenden, von der Sollposition abweichenden Ablagen der Materialprobe über vorhergehend ausgeführte Kalibriermessungen ermittelt.

Die Flächengewichtsmessung und ihre Korrektur aufgrund der Lageabweichung wird unter Verwendung einer einzigen Messanordnung aus einer Strahlenquelle und einer Detektoranordnung ausgeführt. Dabei wird sowohl die vorwiegend die Flächengewichtsinformation tragende Summe aus Hauptmesssignal und Streumesssignal verwendet, als auch die relativen Höhen beider Signale zueinander ausgewertet, die die Informationen über die als Ablage bezeichnete Positionsabweichung der Materiallage von dem vorgegebenen Sollwert enthalten. Durch eine vergleichende Auswertung des Hauptmesssignals und des Streumesssignals wird sowohl das Flächengewicht der Probe, als auch die dazu notwendige Lagekorrektur messtechnisch erschlossen. Dieses Verfahren kann somit auf einer einfachen Flächengewichtsmessanordnung ausgeführt werden und kommt sowohl ohne zusätzliche Strahlquellen als auch weitere, auf zusätzlichen physikalischen Effekten beruhende Nachweistechniken aus. Es ist daher prinzipiell möglich, dieses Verfahren in bereits bestehende Flächengewichtsmessanordnungen in sehr einfacher und damit kostengünstiger und aufwandsarmer Weise zu implementieren. Dies ist z. B. möglich, indem eine gegebene Detektoranordnung durch die erfindungsgemäße zweigeteilte Detektoranordnung ausgetauscht oder eine bereits bestehende Detektoranordnung erfindungsgemäß neu verschaltet wird.

Ein Flächengewichtsmesswert wird insbesondere aus einem funktionalen Zusammenhang zwischen der Signalsumme aus Hauptmesssignal und Streumesssignal einerseits und dem Signalverhältnis von Hauptmesssignal und Streumesssignal ande rerseits über ein geeignetes mathematisches Verfahren während oder unmittelbar nach dem Messvorgang ermittelt.

Insbesondere wird der Flächengewichtswert aus einem aus dem Hauptmesssignal und dem Streumesssignal gebildeten Summensignal ermittelt, während die von dem Sollwert abweichende Ablage der Materialprobe aus einem Verhältnissignal aus Hauptmesssignal und Streumesssignal bestimmt und zur Ablagekorrektur des Flächengewichtswertes verwendet wird. Der materialabhängige Flächengewichtswert beeinflusst sowohl das Hauptmesssignal, als auch das Streumesssignal und ergibt sich damit aus der Summe der beiden Signale. Die Ablage der Materialprobe schlägt sich jedoch in den gemessenen unterschiedlichen Anteilen des Haupt- bzw. des Streumesssignals innerhalb der Signalgesamtgröße nieder.

Damit ist die Abhängigkeit aus Summensignal und Flächengewicht einerseits und die darauf aufgeprägte zweite Abhängigkeit aus Verhältnissignal und Ablage bekannt. Es kann somit für prinzipiell beliebige Werte des Summen- bzw. des Verhältnissignals das Flächengewicht der Materialprobe sowie eine durch die Ablage der Probe notwendige Korrektur des Flächengewichtes ermittelt werden.

Der Flächengewichtsmesswert wird insbesondere aus der Summe der unterschiedlich gewichteten, d.h. mit geeigneten Faktoren multiplizierten Haupt- und/oder Streumesssignale bestimmt.

Weiterhin können geeignete flächengewichtsabhängige und im wesentlichen ablageunabhängige Faktoren über vorhergehende Kalibriermessungen bestimmt und mit dem Hauptmesssignal und/oder dem Streumesssignal multipliziert werden.

Die Vorrichtung bzw. das Verfahren sollen nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Verwendung der 1 bis 6 näher erläutert werden. Es werden für gleiche oder gleich wirkende Teile die selben Bezugsziffern verwendet. Im einzelnen zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften erfindungsgemäßen Flächengewichtsmessanordnung in einer Transmissionskonfiguration,
2 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Ionisationsdetektors in einer beispielhaften Ausführungsform,
3 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Halbleiterdetektors in einer beispielhaften Ausführungsform,
4 eine Darstellung eines erfindungsgemäßen Szintillationsdetektors in einer beispielhaften Ausführungssform,
5 ein beispielhaftes Diagramm einer radialen Signalverteilungsfunktion über einem Empfangsquerschnitt an einer erfindungsgemäßen Detektoranordnung.
6 eine beispielhafte Darstellung der Signale vom Hauptstrahlungsabschnitt und Streustrahlungsabschnitt bei Variation der Warenlage im Messspalt,
7 eine beispielhafte Darstellung einer Kurvenschar, die sich ergibt, wenn für fünf angenommene Flächengewichte die Signalsumme gegen das Signalverhältnis bei Variation der Lage der Ware im Messspalt aufgetragen wird.
8 eine beispielhafte Darstellung der Warenlagenabhängigkeit der Einzelsignale und der gewichteten Signalsumme.
Die der Erfindung zugrundeliegende allgemeine Transmissionskonfiguration der Flächengewichtsmesseinrichtung ist in 1 schematisch dargestellt. Eine Materialprobe 10, die beispielsweise eine textile oder aus einem anderen Material bestehende Stoffbahn, aber auch ein stückweise gefördertes Einzelteil sein kann, befindet sich zwischen einer radioaktiven Strahlenquelle 20 und einer Detektoranordnung 30. Die Strahlenquelle 20 ist beispielhaft als eine Betastrahlenquelle ausgeführt, die neben einem radioaktiven Präparat in einem abgeschirmten Innenbereich die entsprechenden Einrichtungen für eine Strahlkollimation und -bündelung, insbesondere diverse Filter- bzw. Blendeneinrichtungen aufweist. Die Betastrahlung tritt somit als ein gerichteter Strahl aus Beta⁺- bzw. Beta-Teilchen, d.h. Positronen oder Elektronen in einer Hauptstrahlrichtung HS aus. Diese fällt im wesentlichen mit der geometrischen Verbindungslinie zwischen der Strahlenquelle 20 und der Detektoranordnung 30 zusammen. In den meisten Fällen weist die kollimierte Betastrahlung einen kreisförmigen Strahlquerschnitt auf. Jedoch können linienförmige und beispielsweise senkrecht zur Förderungsrichtung der Materialprobe 10 orientierte Strahlquerschnitte ebenfalls vorgesehen sein. Bei den nachfolgenden Beschreibungen wird vereinfacht und beispielhaft von einem kreisförmigen Strahlquerschnitt ausgegangen.
Innerhalb der Materialprobe wird die im wesentlichen parallele Teilchenstrahlung durch Wechselwirkungen mit den Elektronen des Materials gestreut und weicht demnach teilweise beim Verlassen der Materialprobe 10 lateral von der Hauptstrahlrichtung HS in eine Streustrahlrichtung SR ab. Die Gesamtheit aller möglichen Streustrahlrichtungen SR füllt bei einem anfänglich kreisförmigen Strahlquerschnitt einen sich hinter der Materialprobe ausbildenden Streukegel aus und bildet eine über die Querschnittsfläche der Detektoranordnung verteilte radialsymmetrische Energieverteilung aus. In 1 ist eine mögliche Streustrahlrichtung SR innerhalb des Streukegels beispielhaft ausgezeichnet.
Die in 1 gezeigte schematische Detektoranordnung 30 ist mit einer Auswerteeinheit 40 gekoppelt, die die von der Strahlung erzeugten Messsignale von der Detektoranordnung empfängt und auswertet. Erfindungsgemäß ist die Detektoranordnung 30 in mindestens zwei messtechnisch vollständig unabhängig arbeitende Abschnitte geteilt. Der Hauptstrahlungsabschnitt 50 empfängt die aus der Hauptstrahlrichtung HS einfallende Teilchenstrahlung, während der Streustrahlabschnitt 55 die innerhalb des Streukegels einfallende und entlang aller möglichen Streustrahlrichtungen SR einfallende Streustrahlung detektiert. In Abhängigkeit vom konkret vorliegenden Strahlquerschnitt des von der Strahlenquelle 20 ausgesendeten Teilchenstrahls bzw. des von der Materialprobe erzeugten Öffnungswinkels des Streukegels können der Hauptstrahlabschnitt 50 bzw. der Streustrahlabschnitt 55 in ihrer Größe und Geometrie variieren.
Für eine besonders gute Auflösung der durch die Materialprobe verursachten Streuung des Teilchenstrahls und der damit verbundenen radialen Energie- und/oder Zählratenverteilung über dem Empfangsquerschnitt der Detektoranordnung 30 kann, in Abhängigkeit von der konkreten Ausführungsform der Detektoranordnung, d.h. insbesondere hinsichtlich der dieser zugrundeliegenden physikalischen Nachweistechnik und der darauf aufbauenden konstruktiven Gestaltung, mindestens der Streustrahlabschnitt 55 in weitere Unterabschnitte 55a, 55b, 55c unterteilt sein. Diese Unterabschnitte können konzentrisch und ringförmig um den Hauptstrahlabschnitt herum angeordnet sein. Es ist ebenfalls möglich, durch eine variable Verschaltung der entsprechenden Unterabschnitte oder eine von der Auswerteeinheit 40 ausgeführte logische Verknüpfung, variable Teilabschnitte der Detektoranordnung als Hauptstrahlabschnitt bzw. Streustrahlabschnitt zu definieren und deren Messsignale entsprechenden Auswerteroutinen zuzuweisen.
2 zeigt einen beispielhaften Ionisationsdetektor mit einem der prinzipiellen Detektoranordnung 30 aus 1 entsprechenden Aufbau. Der Ionisationsdetektor weist eine einheitliche Ionisationskammer 56 auf, die zwei Gruppen von Elektrodenanordnungen enthält. Im zentralen Teil der Ionisationskammer 56 befindet sich die Hauptelektrodenanordnung 60, die in diesem Ausführungsbeispiel den Hauptstrahlungsabschnitt 50 des Ionisationsdetektors bildet. Der Streustrahlungsabschnitt 55 ist bei diesem Ausführungsbeispiel als eine Streuelektrodenanordnung 65 ausgebildet, die durch eine Gruppe einzelner, um die Hauptelektrodenanordnung 60 herum angeordneter Plattenkondensatoreinheiten 70 ausgebildet ist. Natürlich kann die Anzahl der Plattenkondensatoreinheiten 70 beliebig sein. Es können insbesondere mehrere Plattenkondensatoreinheiten vorgesehen sein, die in mehreren konzentrischen Ringen um die zentrale Hauptelektrodenanordnung 60 herum angeordnet sind. Die Plattenkondensatoren können auch gegenüber der in 2 gezeigten Ausführungsform um 90° gekippt sein, so dass das von ihnen erzeugte elektrische Feld in Hauptstrahlrichtung weist.
Bei einer weiteren, nicht bildlich dargestellten Ausführungsform können die Hauptelektrodenanordnung und/oder die Streuelektrodenanordnung als ein oder mehrere Zylinderkondensatoren ausgeführt sein, die insbesondere eine konzentrische Anordnung bilden. Die in 2 gezeigte Ausführungsform erlaubt eine gewisse um den Umfang der Plattenkondensatoreinheiten verteilte Ortsauflösung, während die Zylinderkondensatoranordnung einen einfacheren Aufbau aufweist und ein über den jeweiligen Umfang integriertes Messsignal liefert.
3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer entsprechend des in 1 gezeigten Prinzips aufgebauten Halbleiterdetektoranordnung 75. Diese arbeitet nach dem Prinzip des Nachweises von durch die Teilchenstrahlung erzeugten freien Ladungsträgern in Form von Elektronen-Loch-Paaren. Der Hauptstrahlabschnitt 50 wird bei dieser Ausführungsform durch einen Haupthalbleiterdetektor 80 gebildet. Dieser ist von einem ringförmigen Streuhalbleiterdetektor 85 umgeben, wobei beide Abschnitte messtechnisch voneinander getrennt sind und insbesondere separate Messsignale ausgeben. Diese Detektoranordnung kann auch entsprechend der in 2 gezeigten Ausführungsform modifiziert werden, bei der einzelne beliebig geformte Detektoren einen Hauptstrahlabschnitt und einen Streustrahlabschnitt zumindest teilweise überdecken.
Bei einer weiteren in 4 gezeigten beispielhaften Ausführungsform ist die Detektoranordnung als ein mehrteiliger Szintillationsdetektor 100 ausgeführt. Der Hauptstrahlungsabschnitt 50 ist bei diesem Ausführungsbeispiel durch mindestens eine, in der Mitte angeordnete Hauptszintillationsanordnung 105 ausgebildet, die in der bekannten Weise einen Szintillationskristall 106 mit einem Lichtdetektor bzw. einem Photomultiplier 115 umfasst. Die Hauptszintillationsanordnung ist von einer Streuszintillationsanordnung 110 umgeben, die in diesem Ausführungsbeispiel aus einer Gruppe von Einzelszintillationsdetektoren 120 besteht, die um die Hauptszintillationsanordnung herum verteilt und optisch voneinander isoliert sind. Jeder dieser Einzelszintillationsdetektoren 120 weist einen Szintillationskristall 121 mit einem Lichtdetektor bzw. Photomultiplier 115 auf. Im Gegensatz zu dem in 5 gezeigten Ausführungsbeispiel, bei dem nur eine Gruppe von Einzelszintillationsdetektoren 120 als Streuszintillationsanordnung 110 vorgesehen ist, kann auch eine mosaikartige Anordnung mehrerer gegebenenfalls konzentrisch um die Hauptszintillationsanordnung herum verteilter Gruppen aus Einzelszintillationsdetektoren vorgesehen sein. Die Größe der einzelnen Szintillationskristalle 106 bzw. 121 ist prinzipiell beliebig und richtet sich nach den aus den jeweiligen Einsatzbedingungen ergebenden Anforderungen. Es ist ebenfalls möglich, anstelle der Szintillationskristalle andere szintillationsfähige Materialien oder Vorrichtungen anzuwenden.
Unter Bezugnahme auf 5 soll nun nachfolgend das mit den erwähnten Datektoranordnungen verknüpfte erfindungsgemäße Verfahren beispielhaft erläutert werden. 5 zeigt in einem beispielhaften Diagramm für eine zylindergeometrische Detektoranordnung den pro Flächeninhalt hindurch tretenden Energiefluss der Teilchenstrahlung durch dünne, auf der Empfangsfläche des Detektors liegende Kreisringe mit Radius R. Diese Kurven können als eine radiale Verteilungsfunktion der Signalstärke des zylindrischen Detektors interpretiert werden.
Die mit der Sollposition der Lage der Materialprobe verknüpfte Signalstärkenverteilungsfunktion wird in 5 mit S bezeichnet. Die mit A bezeichnete Kurve zeigt eine radiale Signalstärkenverteilungsfunktion bei einer Verkürzung des Abstandes zwischen Materialprobe und Detektoranordnung, während die mit E bezeichnete Kurve die entsprechende radiale Signalstärkenverteilungsfunktion bei einer Vergrößerung des Abstandes zwischen Materialprobe und Detektoranordnung gegenüber der Solllage angibt. Die Kurven schneiden sich alle in einem Bereich K des Diagramms, der sich im äußeren Bereich eines Detektors mit dem dazu gehörigen Außenradius R_D befindet.
Die Inhalte der Flächen, die von der Kurve nach oben und der Abszine nach unten sowie von zwei vertikalen Linien bei R₁ und R₂ (nicht in 5 eingezeichnet) begrenzt werden, stellen die vom Detektor im Bereich zwischen den Radien R₁ und R₂ registrierte Signalstärke dar. Aus dem Diagramm ist ersichtlich, dass bei Annäherung der Ware an den Detektor der Bereich im Detektor, in dem das Signal erzeugt wird, vom Rand des Detektors in Richtung der Mitte des Detektors in Richtung des Maximums der Kurven verlagert wird. Dies zeigt Kurve A. Eine Entfernung von Ware und Detektor hat gleichzeitig zur Folge, dass in den Randbereichen des Detektors die Signalstärke zunimmt, wie Kurve E zeigt. Dieses Verhalten ergibt sich anschaulich dadurch, dass der sich entsprechend 1 hinter der Ware aufweitende Streustrahlkegel die Empfangsfläche des Detektors bei Annäherung der Ware an den Detektor den Zentralbereich intensiver und bei Entfernung weniger stark, bei R_D auch über den Rand hinaus, ausleuchtet.
Neben diesem rein geometrischen Argument spielt auch noch die energetische Verteilung der Teilchen, die in Haupt- bzw. Streustrahlrichtung fliegen, eine Rolle. Energiereiche Elektronen, die mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht oder nur wenig aus der Hauptstrahlrichtung abgelenkt werden, treffen stets den zentralen Bereich der Empfangsfläche des Detektors. Der von ihnen herrührende Signalanteil am Detektor ist daher in einem nur geringen Maße von der Warenlage abhängig.
Die Signale aus dem innen gelegenen Hauptstrahlungsabschnitt und dem äußeren Streustrahlungsabschnitt werden voneinander getrennt aufgenommen. In 6 sind die mit D₁ und D₂ bezeichneten Signalstärken aus beiden Detektorabschnitten aufgetragen. Diese werden gemessen, wenn sich eine flächige Wa re mit einem bestimmten Flächengewicht an verschiedenen Positionen x zwischen Quelle und Detektor befindet.
Innerhalb eines gewissen Bereichs der Ablage von einer Sollposition x₀, in dem die Korrektur erfolgen soll, sind die Signale D₁ und D₂ in guter Näherung lineare Funktionen der Warenlage x. Die Signalsumme D₁ + D₂ ist dann ebenfalls linear in x. Ein Detektor, der die Unterteilung in zwei oder mehrere signalerzeugende Abschnitte nicht aufweist, würde unter diesen Bedingungen ein einziges Signal liefern, das der Signalsumme D₁ + D₂ eines zweifach unterteilten Detektors entspricht. Die Signalsumme kann also zur Bestimmung des Flächengewichtes verwendet werden, eine Korrektur des Einflusses der Warenlage ist unter diesen Bedingungen jedoch nicht möglich.
Das Signalverhältnis D₁/D₂ oder D₂/D₁ zeigt ebenfalls einen glatten streng monotonen funktionalen Zusammenhang mit der Warenlage x, der im Bereich der Solllage x₀ ebenso wie die Signalsumme D₁ + D₂ gut durch eine Gerade beschrieben werden kann. Aufgrund der Linearität von Signalsumme D₁ + D₂ und Signalverhältnis D₁/D₂ zur Warenlage ergibt sich bei der Auftragung von Signalsumme gegen Signalverhältnis das in 7 dargestellte Bild. Zu jeder Ware mit einem bestimmten Flächengewicht Q gehört eine Kurve F_j, in der die eindeutige Beziehung von Signalsumme D₁ + D₂ und Signalverhältnis D₁/D₂ beschrieben wird. In guter Näherung handelt es sich hierbei um eine lineare Beziehung
deren Scharparameter M(Q) und T(Q) Funktionen des Flächengewichts Q darstellen.
Bei einer Kalibrierung werden für verschiedene Kalibrierproben mit jeweils bekanntem Flächengewicht die Signalsummen und Signalverhältnisse bei variierender, aber nicht notwendigerweise bekannter Warenlage gemessen und zueinander in die genannte lineare Beziehung (1) gestellt. Zu jedem Flächenge wicht Q der Kalibrierproben ergeben sich somit Werte für M und T. In einem nächsten Schritt wird der funktionale Zusammenhang M = M(Q) bzw. T = T(Q) aus diesen Werten interpoliert und festgehalten. Die Interpolation erfolgt zweckmäßigerweise durch ein Annähern mittels geeigneter mathematischer Funktionen, beispielsweise linearen Funktionen oder Polynomen beliebigen Grades.
Die Gleichung (1) enthält neben den Messwerten D₁ und D₂ nur noch das zu bestimmende Flächengewicht Q. Bei einem Messvorgang muss also nach der messtechnischen Bestimmung der Signale D₁ und D₂ und der Berechnung der Signalsumme D₁ + D₂ und des Signalverhältnisses D₁/D₂ mit Hilfe eines geeigneten mathematischen Verfahrens das in Gleichung (1) implizit enthaltene Flächengewicht Q ermittelt und ausgegeben werden.
Unter Bezugnahme auf 5 und 8 soll ergänzend eine weitere erfindungsgemäße Signalauswertungsmethode beispielhaft beschrieben werden, die zur Korrektur des Flächengewichtes bei Warenlagenänderungen verwendet werden kann. Wird der Radius R₀ aus 5, der die Trennung von Hauptstrahlungsabschnitt und Streustrahlungsabschnitt darstellt, so gewählt, dass sich die entsprechenden Signale D₁ und D₂ wie in 8 angedeutet bei Variationen der Warenlage im Spalt mit gleich großen, aber entgegengesetzten Gradienten bei veränderlichem x entwickeln, erhält man eine in 8 als D₁₂ bezeichnete Signalsumme, die von der Lage der Ware im Messspalt unabhängig ist. Die Auswertung des Signalverhältnisses D₁/D₂ ist bei dieser Methode nicht nötig.
Die in 8 dargestellte Situation, bei der die Signalsumme D₁₂ über die Warenlage eine Konstante darstellt, ist im Allgemeinen nur für ein bestimmtes Flächengewicht gültig, weil der Grad der Auffächerung des Strahlkegels vom Flächengewicht abhängt. Nutzbar ist diese Methode der Signalauswertung trotzdem, wenn wenigstens eines der beiden Signale vor der Summenbildung mit einem in der Regel flächengewichtsabhängigen und zuvor über Kalibrierungsmessungen bestimmten Faktor multipliziert wird.
Wird beispielsweise das Streustrahlungssignal D₂ mit einem solchen Faktor multipliziert, erhält man für das Summensignal D₁₂ zur Bestimmung des Flächengewichtes die Gleichung D12 = D1 + K(Q)D2 (2)mit K(Q) als flächengewichtsabhängiger Faktorfunktion. Die Signalsumme wird bei der Flächengewichtsbestimmung durch Teilchenabsorption üblicherweise durch einen Exponentialansatz ausgewertet, der im einfachsten Fall eine Proportionalität D₁₂ ~ exp(–Q/τ) mit τ als charakteristischer Absorptionskonstante annimmt. Dieser Ansatz enthält nach Einsetzen von Gleichung (2) nur noch die gemessenen Detektorsignale D₁ und D₂ und das Flächengewicht Q, das bei der Auswertung über geeignete mathematische Verfahren ermittelt werden kann.
Bei einer Kalibrierung wird unter Verwendung von Kalibrierproben mit jeweils bekanntem Flächengewicht der in der Signalsumme D₁₂ enthaltene Faktor K(Q) ermittelt. Dazu muss der funktionale Zusammenhang zwischen dem Flächengewicht Q der Kalibrierproben und dem Faktor K(Q), beispielsweise durch Approximationen mit geeigneten Funktionen, insbesondere Polynomen, gefunden werden.
Diese zweite beschriebene Methode zur Korrektur der Warenlagenabhängigkeit bei Transmissionsmessungen zur Flächengewichtsbestimmung eignet sich aufgrund seines geringen Rechenaufwandes in Verbindung mit einer speziell abgestimmten Einteilung des Detektors in Hauptstrahlungs- und Streustrahlungsabschnitt und eingeschränktem Flächengewichtsmesswert besonders gut, da in diesem Fall die Faktorfunktion K(Q) näherungsweise eine einfache mathematische Form annehmen kann.
Obwohl vorhergehend die erfindungsgemäße Vorrichtung bzw. das Verfahren anhand von Ausführungsbeispielen erläutert wurden, ist anzumerken, dass im Rahmen fachmännischen Handelns weitere Ausgestaltungen, Kombinationen, Hinzufügungen und Weglassungen erfolgen können, ohne sich dadurch vom erfindungsgemäßen Grundgedanken zu entfernen.

10: Materialbahn
20: Strahlungsquelle
30: zweiteilige Detektoranordnung
40: Auswerteeinheit
50: Hauptstrahlabschnitt
55: Streustrahlabschnitt
55a, 55b, 55c: weitere Unterabschnitte
56: Ionisationskammer
60: Hauptelektrodenanordnung
65: Streuelektrodenanordnung
70: Plattenkondensatoreinheit
75: Halbleiterdetektoranordnung
80: Haupthalbleiterdetektor
85: Streuhalbleiterdetektor
100: Szintillationsdetektor
105: Hauptszintillationsanordnung
106: Szintillationskristall
110: Streuszintillationsanordnung
115: Lichtdetektor/Photomultiplier
120: Einzelszintillationsdetektor
121: Szintillationskristall
S: radiale Signalverteilungsfunktion in Solllage
A: radiale Signalverteilungsfunktion bei Annäherung
E: radiale Signalverteilungsfunktion bei Entfernung
K: Kreuzungsbereich der Kurven
R₀: Radius der Abdeckblende
R_D: Detektorradius
D₁: Signal des inneren Detektorbereichs/Hauptstrahlungsabschnittes
D₂: Signal des äußeren Detektorbereichs/Streustrahlungsabschnittes
D₁₂: mit einem Faktor K(Q) gewichtete Signalsumme
x₀: Sollposition der Ware im Messspalt
F₁, ... F₅: unterschiedliche beispielhafte Flächengewichte

Claims

Verfahren zum Bestimmen des Flächengewichtes einer geförderten Materialprobe (10) durch Messen des flächengewichtsabhängigen Absorptionsvermögens der Materialprobe gegenüber radioaktiver Teilchenstrahlung, insbesondere Betastrahlung, und zur Korrektur des Einflusses einer von einem Sollwert der Materialprobe abweichenden Ablage der Materialprobe, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Absorptionsmessung in einer Transmissionskonfiguration unter Verwendung einer zweigeteilten Detektoranordnung – in einer Hauptstrahlrichtung ein Hauptmesssignal, insbesondere eine erste Hauptzählrate, und in einer von der Hauptstrahlrichtung lateral abweichenden Umgebung ein Streumesssignal, insbesondere eine Streuzählrate, registriert werden, wobei – ein funktionaler Zusammenhang zwischen dem Flächengewicht der Materialprobe, der Signalsumme aus Hauptmesssignal und Streumesssignal und dem Signalverhältnis von Hauptmesssignal und Streumesssignal bei variierenden, von der Sollposition abweichenden Ablagen der Materialproben über vorhergehend ausgeführte Kalibriermessungen ermittelt wird, – bei einem Messvorgang nach der messtechnischen Bestimmung der Signale und der Berechnung der Signalsumme D₁ + D₂ und des Signalverhältnisses D₁/D₂ das implizit enthaltene Flächengewicht Q ermittelt und ausgegeben wird, wobei ein Flächengewichtsmesswert aus dem funktionalen Zusammenhang zwischen der Signalsumme aus Hauptmesssignal und Streumesssignal einerseits und dem Signalverhältnis von Hauptmesssignal und Streumesssignal andererseits ermittelt wird, – durch Auswertung des Hauptmesssignals und des Streumesssignals das Flächengewicht der Materialprobe und eine von einem Sollwert abweichende Ablage der Materialprobe ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Kalibrierung für verschiedene Kalibrierproben mit jeweils bekanntem Flächengewicht die Signalsummen und Signalverhältnisse bei variierender, aber nicht notwendigerweise bekannter Warenlage gemessen und zueinander in eine lineare Beziehung gestellt werden, deren Scharparameter M(Q) und T(Q) Funktionen des Flächengewichts Q darstellen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass geeignete flächengewichtsabhängige und im wesentlichen ablageunabhängige Faktoren über vorhergehende Kalibriermessungen bestimmt und mit dem Hauptmesssignal und/oder dem Streumesssignal multipliziert werden, wobei – eines der beiden Signale vor der Summenbildung mit einem flächengewichtsabhängigen, über Kalibrierungsmessungen bestimmten Faktor multipliziert wird, – der funktionale Zusammenhang zwischen dem Flächengewicht und dem Faktor K(Q) durch Approximationen gefunden wird.
Vorrichtung zum Bestimmen des Flächengewichtes einer geförderten Materialprobe (10) durch Messen des flächengewichtsabhängigen Absorptionsvermögens der Materialprobe gegenüber radioaktiver Teilchenstrahlung, insbesondere Betastrahlung, und zur Korrektur des Einflusses einer von einem Sollwert abweichenden Ablage der Materialprobe, umfassend eine radioaktive Strahlungsquelle (20) für die radioaktive Teilchenstrahlung, die Materialprobe und eine die radioaktive Teilchenstrahlung registrierende Detektoranordnung (30) in einer Transmissionskonfiguration in Verbindung mit einer Auswerteeinheit (40) für die von der Detektoranordnung erzeugten Messsignale, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoranordnung mindestens in einen in der von der Transmissionskonfiguration vorgegebenen Hauptstrahlrichtung (H) angeordneten Hauptstrahlungsabschnitt (50) und mindestens einen bezüglich des Hauptstrahlungsabschnitts messtechnisch unabhängigen und außerhalb der Strahlrichtung angeordneten Streustrahlungsabschnitt (55) gegliedert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer im wesentlichen zylindersymmetrischen Transmissionskonfiguration eine konzentrische Detektoranordnung vorgesehen ist, wobei – der Hauptstrahlungsabschnitt (50) im wesentlichen die Mitte der Detektoranordnung bildet und – der Streustrahlungsabschnitt (55) den Hauptstrahlungsabschnitt mindestens abschnittsweise umgibt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoranordnung bei einer ersten Ausführungsform in Form eines Ionisationsdetektors ausgebildet ist, wobei eine den Hauptstrahlungsabschnitt (50) bildende erste Hauptelektrodenanordnung (60) und eine um die Hauptelektrodenanordnung gruppierte zweite Streuelektrodenanordnung (65) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptelektrodenanordnung (60) und/oder die Streuelektrodenanordnung (65) in Form eines im wesentlichen konzentrischen Zylinderkondensators ausgeführt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptelektrodenanordnung (60) und/oder die Streuelektrodenanordnung (65) in Form von Plattenkondensatoren ausgebildet sind, wobei insbesondere die Streuelektrodenanordnung durch eine die Hauptelektrodenanordnung umgebende Gruppe aus einzelnen Plattenkondensatoreinheiten (70) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoranordnung (30) bei einer weiteren Ausführungsform in Form eines Halbleiterdetektors (75) ausgebildet ist, wobei ein den Hauptstrahlungsabschnitt (50) bildender erster Haupthalbleiterdetektor (80) und ein den Haupthalbleiterdetektor mindestens abschnittsweise umgebender Streustrahlungsabschnitt (55) in Form eines Streuhalbleiterdetektors (85) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Haupthalbleiterdetektor (80) in Form eines im wesentlichen zylinderförmigen Körpers und der Streuhalbleiterdetektor (85) als ein den zylinderförmigen Körper konzentrisch mindestens abschnittsweise umschließender Ringkörper ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Detektoranordnung bei einer weiteren Ausführungsform in Form eines Szintillationsdetektors (100) ausgeführt ist, wobei eine den Hauptstrahlungsabschnitt (50) bildende Hauptszintillationsanordnung (105) und eine um die Hauptszintillationsanordnung herum gruppierte Streuszintillationsanordnung (110) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Streuszintillationsanordnung (110) aus einer Gesamtheit gleichmäßig um die Hauptszintillationsanordnung (105) verteilter Einzelszintillationsdetektoren (120) ausgebildet und von dieser optisch getrennt ist.