DE3219962A1

DE3219962A1 - Verfahren zum bestimmen von schichtdicken

Info

Publication number: DE3219962A1
Application number: DE19823219962
Authority: DE
Inventors: Rauno 55400 Imatra Rantanen; Heikki 55320 Rauha Venäläinen
Original assignee: Enso Gutzeit Oy
Current assignee: Stora Enso Oyj
Priority date: 1981-05-29
Filing date: 1982-05-27
Publication date: 1982-12-16
Also published as: NO154570C; FR2506929A1; FR2506929B1; FI62420B; SE449137B; NO821806L; FI62420C; GB2099994B; GB2099994A; NO154570B; SE8203315L; CA1189638A

Description

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Kaiser-Ffiedrich-Ring 70 'DIPL.-ING. WOLFRAM WATZfCE

D-4O0O DÜSSELDORF 11 DIPL.-1NG. H E I N Z J. RING

EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Unser ZeiAen: ₂J> 251 ^Da'^Um: 26. Mai 1982

Enso-Gutzeit Oy, Kanavaranta 1, Finnland-00160 Helsinki 16 f

Verfahren zum Bestimmen von Schichtdicken

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen der Schichtdicken von Deck&chichten auf beiden Seiten von Papier, Karton oder dgl. Material > die ein und dieselbe, eine charakteristische fluoreszierende Strahlung abgebende Komponente enthaltenen diesem Verfahren wird die fluoreszierende Strahlung durch eine von einer Strahlezquelle ausgehende Pi'.imärstrahlung erregt und die Strahlungsintensität mit einem Detektor gemessen.

Es sind Verfahren bekannt, die auf der Messung der charakteristischen fluoreszierenden Strahlung beruhen, die erregt wird mittels einer Primärstrahlung für die Messung von Schichtdicken in einer oder mehreren übereinanderliegenden Deckschichten auf einem Karton oder dgl. Material. Die&e Verfahren benutzen die Absorption der Primärstrahlung und der in der Schicht unter der Deckschicht erregten fluoreszierenden Strahlung in der zu messenden Schicht.

Wenn das Material auf beiden Seiten mit Deckschichten beschichtet wird, die ein und dieselbe, eine charakteristische fluoreszierende Strahlung abgebende Komponente enthalten, sind die oben erwähaten bekannten Verfahren nicht langer brauchbar. Ein typisches Beispiel für solche Fälle ist eine Papierbahn, die auf beiden Seiten mit ein und derselben Verbundschicht beschichtet ist. |

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Messen | der Schiehtdieken in diesen Fällen zu entwickeln, d.h. der Schicht- |

Telefon (0211) 572131 ■ Telex: SSBS429 pate d - Telegrammadresse: Rheinpatent - Posischeiübnto Köln (BtZ 37010050) 227SIO-503

dicken yon Deckschichten, mit denen ein Material von beiden Saiten beschichtet ist und die ein und dieselbe, eine charakteristische, fluoreszierende Strahlung abgebende Komponente enthalten.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das beschichtete Material zwischen zwei Strahlenquellen/Detektor-Paare gebracht wird, die unabhängig voneinander arbeiten, daß getrennt mit jedem Strahlenquellen/Detektor-Paar die fluoreszierende Strahlung in den Deckschichten auf beiden Seiten des Materials erregt und die zusätzliche Intensität der erregten Strahlung gemessen wird.

Dadurch ist es möglich, aus den Meßergebnisser· und aus dem Gewicht des Materials, das bekannt ist oder gesondert bestimmt wird, die Schichtdicken zu baechnen.

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, in der das Messen der Schichtdicken von Deckschichten einer auf beiden Seiten beschichteten Papierbahn veranschaulicht ist.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, besteht eine Papierbahn aus einer oberen Deckschicht 1, einer Papieriage 2 und einer unteren Deckschicht 3. Die Deckschichten 1 und 3 bestehen aus einer Verbundschicht, die ein und dieselbe, durch Isotope oder Röntgenröhre erregte, charakteristische, fluoreszierende Strahlung abgibt. Sie sind auf das Papier 2 mit derselben Beschichtungseinheit aufgebracht. TJm die Schichtdicken zu messen, ist vor der

Beschiohtungseinheit eine Strahlenquelle S _ angeordnet, die eine Priciärstrahlung 4 abgibt. Die in dem Rohpapier durch die Prirnärstrahlung 4 erregte fluoreszierende Strahlung 5 wird

ref
mittels eines Detektors D„, gemessen. Die durch das Papier gegangene Primärstrahlung 6 wird mit einem anderen Detektor

ref
D_fcr gemessen. Im Anschluß an die Beschichtungseinheit sind auf beiden Seiten der Papierbahn Strahlenquelle/Detektor-Paare S.j D₁ und S₂, Dp angeordnet, die optisch so ausgerichtet sind, daß die mit ihnen vorgenommenen Messungen nicht miteinander interferieren. Die von der Strahlenquelle S> ausgehende Primärstrahlung 7 erregt in der Deckschicht 1 die fluoreszierende Strahlung 8, die von dem Detektor D. gemessen wird. Gleichzeitig wirkt die von der Strahlenquelle S₁ ausgehende Primärstrahlung auf die Deckschicht 3· Die in ihr erregte fluoreszierende Strahlung 10 geht ebenfalls zu dem Detektor D.. In ähnlicher Weise bewirken die von der Strahlenquelle S„ ausgehenden Strahlungen 11, in der Deckschicht 3 die fluoreszierende Strahlung 12 und in der Deckschicht 1 die fluoreszierende Strahlung 14. Die fluoreszierenden Strahlungen werden mit dem Detektor D₂ beobachtet. Weiterhin wird die durch die beschichtete Papierbahn gehende Primärstrahlung 15 mit dem Übertragungsdetektor D, gemessen.

Wenn folgende Bezeichnungen vereinbart sind:

-ref
■fl

Schichtdicke der oberen Deckschicht 1

Gewicht der Papierbahn 2

Schichtdicke der unteren Deckschicht 3

Intensität der mit dem Detektor D gemessenen fluoreszierenden Strahlung

Intensität der mit dem Detektor fluoreszierenden Strahlung

gemessenen

i ,j j \„iL«Ä

Intensität, der mit dem. Detektor D₂ gemessenen fluoreszierenden Strahlung

Wirksame Aktivität der oberen Meßaüfnahme

V/irksame Aktivität der unteren Meßaufnahme

ref
Verhältnis Ij/J-_fl » gemessen mit einem gegebenen,

Rohpapier enthaltenden Füllstoff

^ = Verhältnis I₂/I_fl s gemessen mit einem gegebenen, Rohpapier enthaltenden Füllstoff

= "Selbst-Absorptions-Koeffizient" der Beschichtung

x%- - Kombinierter Masse-Absorptions-Koeffizient der

Primär- und SekundärStrahlungen in die Beschichtung

·Σ = Kombinierter Masse-Absorptions-Koeffizient der Primär- und SekundärStrahlungen in das Papier

die Intensität der Strahlung 8 : 1 ^m1 ^B

die Intensität der Strahlung 10: ^C1 ' ^m3 * ^{e c} '^m1⁴/*S'^m2*

die Intensität der Strahlung 12: ^C2 ' ^m3 " ^e

die Intensität der Strahlung 14: C₂ - W₁ · _e "^ο"^ΓΠ3^Η/^ιρ·^ίη2)

Die Schichtdicken, können dann durch die Gleichungen (1) und (2) in der Praxis; leicht bestimmt werden.

_c.

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Wenn die Schichtdicken in dieser Weise bestimmt werden, enthält die Bestimmung eine dem Computer eingegebene Information hinsichtlich des Gewichtes (=m_?) des Papiers _s das beschichtet wird, und die zum Beispiel von einem getrennten punktförmigen Gewiehtmeßinstrument kommt, mit dem das Rohpapier kontrolliert wira. Ds ist Jedoch besser und führt zu genaueren Ergebnissen, wenn die kontinuierliche Kontrolle des rohen Kartons mit Hilfe - r eines Übertragungsdetektors bewirkt wird, der auf dem Meßkopf (_ befestigt ist, mit dem der rohe Karton und die Primärstrahlung γόη S ;, gemessen wird. In diesem Fall werden zwar keine absolut genauen Gewichte ermittelt. Wenn jedoch die Bemessung des Appa-

ref rates sowie die folgenden Messungen auf I. beruhen, können

Änderungen des Füllstoffgehaltes und die Zusammensetzung des Rohpapieres die aufeinander gegenüberliegenden Seiten des Papiers gemessene Menge an Fluoreszenz nicht wesentlich beeinflussen (Änderungen der Menge des als Füllstoff vorhandenen Besehiehtungsinaterials verursachen eine Veränderung in der Sekundärstrahlung nicht annähernd so stark wie in der Primärstrahlung). Es ist deshalb lohnend, m₂ für die Gleichungen (1) und (2) aus der Gleichung (3) und das wahre Gewicht des Rohpapiers separat ^ nach einer anderen Methode zu bestimmen.

• ln(I^refo/ir^ef) _Tref _ref -/i «m- # m = ^{tr tr} m

¹^- I_tro · * ^P ²J ^m2 ■— ⁽³⁾

ref ref

I, = Übertragungsintensität, gemessen mit D,

„ref _ref .. _ref . . . _

•Γ£_ρο = χ. gemessen mit υ. onne zwiscnengeiegoes rapier

μ = Massen-Absorptions-Koeffizient des Papiers für die

ref Primärstrahlung in Richtung DI .

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Die Bedeutung des Füllstoffgehaltes des Rohpapiers und die Bedeutung von Veränderungen der Zusammensetzung im Meßergebnis kann auch eliminiert werden. Dazu wird auf dem den beschichteten Teil kontrollierenden Meßkopf ein anderer Übertragungsdetektor D_tr befestigt_s der die Primärstrahlung von entweder S₁ oder S₂ mißt, und die totale Schichtdicke ( = m. + m, ) mit Hilfe zweier Übertragungsdetektoranzeigen durch die Gleichung (4) bestimmt.

Hr- ^C3 ·

. _β

(43

/<■

tr

Mit D. gemessene Intensität

"tr

_rref tr

wenn m„ =

= 0

Massen-Absorptions-Koeffizient der Beschichtung für die Primärstrahlung in Richtung D, .

^Danach ergibt sich das Verhältnis

fachten Gleichungen für T. und Ip

I„ = G^ * ΠΙ_Λ +G¹ » T^ref imrl

1 1 11 fl

ref

I₂ = C„ . BW + C' . I„-, ., V7obei E

und (6) berechenbar sind.

-Γ

/ m-, direkt aus den vereinund m, mit den Gleichungen (5)

(6J

iff)

Wenn die Füllstoffverteilung des Papiers in der z-Richtung beträchtlich variabel ist, kann es in einigen Fällen, wenn genaue Ergebnisse gewünscht v/erden, angezeigt sein₅ auch auf der anderen Seite des Papiers auf dem Bezugsmeßkopf eine Quelle/ Debektor-Paar anzuordnen.

Da der Einfluß von "Änderungen des Feuchtigkeitsgehaltes und =des Gewichtes auf .die Meßgenauigkeit überaus gering ist, wenn z=zum Erregen Strahlenquellen, wie z.B. Y"-Isotope, verwendet =rwerden, sind die durch die Punktform der Bezugsquelle verursachten Fehler im allgemeinen zu vernachlässigen. Wenn jedoch Erschwere Roh-papiere oder Kartons beschichtet werden, ist es ^zweckmäßig, die auf übertragung beruhende Bestimmung der totalen ^Schichtdicke zu unterlassen und die Messungen ausschließlich auf-Egrund von Fluoreszenzen durchzufuhren, weil der Faktor für die ^Ergiebigkeit- an ΒΊ zoreszenz der Beschichtung auf der gegenüberzuliegenden Seite dts Rohpapiers in den Gleichungen (1) und (2) 3nit dem Anwachsen des Gewichtes des Rohpapiers sehr stark ab-—sinkt und weil der Meßfehler infolge von Änderungen des Feuchtigkeitsgehaltes sich fast ausschließlich auf diesen Faktor aus- ^: ::wirkt.

Es ist für einen Durchschnittsfachmann naheliegend, daß verschiedene Ausführung formen der Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt sind, sondern im Rahmen der Patentansprüche abwandelbar sind.

Claims

- 8 Patentansprüche :

(lötverfahren zum Bestimmen der Sehiehtdicken von Deckschichten auf beiden Seiten von Papier, Karton oder dgl. Material, wobei die Deckschichten ein und dieselbe, eine charakteristische, fluoreszierende Strahlung abgebende Komponente enthalten und die fluoreszierende Strahlung durch eine von einer Strahlenquelle ausgehende Primärstrahlung erregt wird und die Strahlungsintensität mit einem Detektor gemessen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das beschichtete Material (2) zwischen zwei Strahlenquelle/ Detektor-Paare (S₁, D₁ und S₂, D₂) gebracht wird, die wechselweise und unabhängig voneinander arbeiten, und daß separat mit federn dieser Strahlenquelle/Detektor-Paare die fluoreszierende ^rStrahlur.g (8, 10, 12, 14) in den Deckschichten (1, 3) auf beiden

^Seiten des Material⁰? erregt und die zusätzliche Intensität der ; "erregten Strahlung gemessen wird, und aus den Meßergebnissen -und aus dem bekannten oder gesondert bestimmten Gewicht des Mäerlals die Sehiehtdicken berechnet werden.

2-.- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die -Schichtdicken in Verbindung mit dem Verfahren, in dem das Material (2) beschichtet wird, gemessen werden, wobei das Gewicht der Materialbahn vor dem Auftragen der Deckschichten (1, 3) gemessen wird mit Hilfe einer Strahlenquelle (S „) auf der einen Seite

rpf t

der Bahn und eines Übertragungsdetektors (Dt ) auf der anderen Bahnseite.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet_s daß die Intensität der durch das beschichtete Material gehenden Primärstrahlung (15) mit einem Übertragungsdetektor (D.) gemessen wird,

der zusammen mit einem Strahlenquelle/Detektor-Paar (S₃. D) angeordnet ist_a und aus dem Meöergebnis die zusätzliche Schichtdicke der Deckschxchten (1, 3) berechnet wird.

* 10 -