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Vorrichtung zur gleichzeitigen kontinuierlichen Messung der Dicke
und Breite von Bändern mit Hilfe von radioaktiver Strahlung Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrichtung zur gleichzeitigen kontinuierlichen Messung der Dicke
und Breite von Bändern mit Hilfe von radioaktiver Strahlung mit einer in Strahlungsrichtung
aufeinanderfolgenden Anordnung von Strahler, Band, Blende und Detektor.
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In der deutschen Offenlegungsschrift 1 920 70& ist eine Vorrichtung
zur Drahtdickenmessung mit Hilfe eines radioaktiven Strahlers beschrieben, die als
wesentliches Merkmal eine Strahlenblende besitzt, deren Öffnung größer als die Drahtdicke
ist. Die vom Strahler ausgehende radioaktive Strahlung wird zum Teil im Draht absorbiert.
Zu einem anderen Teil wirft der Draht einen geometrischen Schatten auf den Detektor.
Die nicht im Draht absorbierte Reststrahlung und die im Detektor von außerhalb des
geometrischen Schattens einfallende Strahlung erzeugen im Detektor ein Summensignal,
das ein Maß für die Drahtdicke bildet.
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Für die kontinuierliche Messung von durchlaufenden Bändern ist die
bekannte Vorrichtung nicht geeignet, da sie keine Möglichkeit bietet, im Meßsignal
zwischen Änderungen der Dicke und der Breite eines Bandes zu unterscheiden. Dieser
Mangel wird bei einer eingangs beschriebenen Vorrichtung gemäß der Erfindung durch
die Kombination folgender Merkmale beseitigt: a) Verwendung zweier Strahler derart
unterschiedlicher Strahlungsenergie, daß die eine Strahlung im unter-~suchen Band
restlos und die andere Strahlung teilweise absorbiert wird;
b) zwei
den Strahlern unterschiedlicher Strahlungsenergie zugeordnete Blenden unterschiedlicher
Spaltbreite, von denen die Blende für die energieärmere Strahlung einen Spalt derartiger
Breite aufweist, daß die am Band vorbeigehende Strahlung, und die Blende für die
energiereichere Strahlung einen Spalt derartiger Breite aufweist, daß ausschließlich
das Band durchdringende Strahlung in den Detektor gelangt; c) einen energieabhängigen
Detektor; d) einen dem Detektor nachgeschalteten zweikanaligen Impulshöhendiskriminator.
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Am Ausgang des Impulshöbendiskriminators liefert das der energieärmeren
Strahlung entsprechende Signal ein Maß für die Breite und das der energiereicheren
Strahlung entsprechende Signal ein Maß für die Dicke des zu messenden Bandes.
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Zweckmäßig sind die beiden Strahler sowie die beiden Blenden in einem
Meßkopf in Bandrichtung nebeneinander angeordnet.
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Die Erfindung wird anhand von vier Figuren, die ein Ausführungsbeispiel
darstellen, näher verdeutlicht.
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Figur 1 zeigt in einer schematischen Darstellung die wesentlichen
Bestandteile eines Meßkopfes.
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Figur 2 stellt eine Teilansicht des Meßkopfes in Strahlungarichtung
gesehen dar.
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Figur 3 ist ein Schnitt durch die Figur 2.
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Figur 4 zeigt einen anderen Schnitt durch die Figur 2.
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In Figur f sind zwei Strahler 1 und 2 zu erkennen. Die von ihnen ausgehende
Strahlung ist auf ein Band 3 gerichtet.
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Die Strahlung der beiden Strahler 1 und 2, die das Band entweder durchdrungen
oder umgangen hat, fällt auf eine Blende 4 mit zwei Spalten verschiedener Breite.
Nach der Blende liegt in Strahlungsrichtung ein Detektor, der aus
einem
Szintillatorkristall 5 und einem damit verbundenen Fotomultiplier 6 besteht.
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In Figur 2 ist eine Ansicht des Meßkopfes nach Figur 1 dargestellt,
welche die Anordnung vom Szintillatorkristall 5 aus in Richtung der Strahler 1 und
2 gesehen zeigt. Das Band 5 läuft dabei an zwei Spalten der Längen A bzw. A' in
der Blende 4 vorbei, die unterschiedliche Spaltbreiten B bzw. B' aufweisen. Der
schmale Spalt ist dabei dem Strahler 1 zugeordnet, der eine energiereichere Strahlung
abgibt, deren Energie ausreicht, das Band 3 zu durchdringen. Der weitere Spalt ist
dem Strahler 2 zugeordnet, der eine energieärmere Strahlung abgibt, deren auf das
Band fallender Anteil im Band vollkommen absorbiert wird. Der breitere Spalt ist
jedoch im Gegensatz zum schmäleren Spalt breiter als das zu messende Band, sodaß
durch ihn der das Band umgehende Anteil der vom Strahler 2 ausgehenden Strahlung
in den Detektor gelangt.
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Die Figur 3 stellt einen Schnitt inRichtung E-F durch die Figur 2
dar. Es ist ZU erkennen, daß in den Szintillatorkristall infolge des schmalen Spaltes
mit der Breite B' in der Blende 4 nur Strahlung gelangen kann, die das Band 3 durchdrungen
hat.
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In Figur 4 ist ein Schnitt durch die Figur 2 in Richtung O-D dargestellt.
Infolge des breiten Spaltes mit der Breite B in der Blende 4 gelangt auf die Eintrittsfläche
des Szintillatorkristalls 5 auch Strahlung, die vom energieärmeren Strahler 2 ausgehend
das Band 5 umgangen hat. Die Energie der Strahlung des Strahlers 2 ist so abgestimmt,
daß sie das Band 9 nicht durchdringen kann, so daß praktisch nur der vom Band nicht
abgeschattete Teil der vom Strahler 2 ausgehenden Strahlung in den Detektor fällt.
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Als Strahler kämen z. B. Präparate der Elemente Am 241 und Pu 238
in Betracht. Bei der Messung mißt der für die Strahlungen beider Quellen gemeinsame
Detektor 5 die Intensität
der durch die Blenden fallenden Strahlung.
Für die von den beiden Strahlern erzeugten Intensitäten im gemeinsamen Detektor
hinter der Blende gilt dann:
I2 = 102 (A B - q A b) (2) Dabei bedeuten Ior und I02 die pro cm2 Blendenöffnung
ohne Band erzeugten Intensitäten, /u den Massenschwäohungskoeffizienten des Bandes
für die Strahlung 1, f die Dichte des Bandes, d die Dicke des Bandes, b die Breite
des Bandes und q einen Projektionsfaktor, der die Bandbreite in die Blendenöffnung
projiziert.
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Bezeichnet man mit -und Io2' die durch die beiden Blendenöffnungen
in Abwesenheit des Bandes hindurchtretenden Intensitäten, so ergibt sich:
Dabei wird Signal I1 nur von der Banddicke und Signal I2 nur von der Bandbreite
beeinflußt.
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Es wird nur ein einziger energieabhängiger Detektor verwendet. Die
beiden Signale entsprechen Energien, die sich stark unterscheiden, so daß sie für
die elektronische Weiterverarbeitung in zwei Diskriminatorkanäle eingeleitet werden
können.
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Signal I1 kann am Ausgang der Elektronik dazu benutzt werden' die
Dicke des Bandes durch Steuerung von Walzen motoren zu regeln. Dabei tritt zwangsläufig
auch eine Änderung der Breite b ein, die über Signal I2 gemeldet und dazu verwendet
werden kann, den Materialzufluß vor den letzten Walzen so zu steuern, daß die Bandbreite
b ebenfalls konstant bleibt.
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Die beiden Signale können z. B. auch dazu verwendet werden, den Materialdurchfluß,
repräsentiert durch das Produkt b . d, zu messen und zu registrieren.
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Aus Gleichung (3) folgt: d = 1 ln I01' (5) µ# I1 und aus Gleichung
(4): b = B . I02' - I2' (6) q I02' daraus:
= k (I02' - I2) ln I01'/I1 (7) Das Signal M enthält neben Konstanten nur gemessene
Größen, die nach Vorschrift der Gleichung (7) in einer einfachen Rechenschaltung
verarbeitet werden können.
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Die Intensitäten Iol' und Io2' werden ohne Band gemessen und in der
Elektronik gespeichert. Sie-stellen Apparatekonstanten dar. Die übrigen Konstanten
erfaßt man am zweckmäßigsten durch Eichung der Anlage mit einem Standardband, so
daß nur Abweichungen vom Sollwert der Banddicke und Bandbreite zur Regelung verwendet
werden.
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Vor und hinter dem Meßkopf ist das Band zweckmäßig durch hart gefederte
Walzen zu führen, da sonst Kippungen Fehlmessungen ergeben können. Geringe Verschiebungen
in der Bandebene sind ohne Einfluß auf das Meßergebnis, solange nicht die Ränder
des Bandes in unmittelbare Nähe der Begrenzungen des Strahlenganges geraten.
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3 Patentansprüche 4 Figuren