FI68727C

FI68727C - ANORDINATION FOR BEROERINGSLOES MAETNING AV TJOCKLEK ELLER YTDENSITET HOS ETT SKIVMATERIAL ELLER LIKNANDE

Info

Publication number: FI68727C
Application number: FI780071A
Authority: FI
Inventors: Vladimir Iosifovich Pankratov; Gennady Pavlovich Konovalenko; Ivan Timofeevich Prilipko; Moris Lvovich Gomberg
Original assignee: Uk Nii Tsellyulozno Bumazhnoj
Priority date: 1978-01-10
Filing date: 1978-01-10
Publication date: 1985-10-10
Also published as: FI68727B; FI780071A

Description

Ι·>^1 ΓΒ1 m KUULUTUSjULKAISU ,ρποη ™ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT PC / ^ / C ^45J Patentti myönnetty 10 10 1935 Patent ceddelab (51) Kv.ik.7int.Ci.4 G 01 B 15/02 (21) Patenttihakemus — Patentansökning 780071 (22) Hakemispäivä — Ansökningsdag 10.01.78 (Fl) (23) Alkupäivä — Giltighctsdag 10.01.78 (41) Tullut julkiseksi — Blivit offentlig 11.07.79Ι ·> ^ 1 ΓΒ1 m NOTICE OF PUBLICATION, ρποη ™ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT PC / ^ / C ^ 45J Patent granted 10 10 1935 Patent ceddelab (51) Kv.ik.7int.Ci.4 G 01 B 15/02 (21) Patent application - Patentansökning 780071 (22) Application date - Ansökningsdag 10.01.78 (Fl) (23) Starting date - Giltighctsdag 10.01.78 (41) Has become public - Blivit offentlig 11.07.79

Patentti- ja rekisterihallitus Nähtäväksi panon ja ku ui. julkaisu n pvm.— 28.O6.85National Board of Patents and Registration of Finland. date of publication— 28.O6.85

Patent- och registerstyrelsen ' ' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad (32)(33)(31) Pyydetty etuoikeus—Begärd prioritet (71) Ukrainsky Nauchno-Issledovatelsky Institut Tsel1julozno-Bumazhnoi Promyshlennosti (UKRNIIB), ulitsa Kutuzova 18/7, Kiev, USSR(SU) (72) Vladimir Iosifovich Pankratov, Kiev,Patent and registration authorities '' Ansökan utlagd och utl.skriften publicerad (32) (33) (31) Requested privilege — Begärd priority (71) Ukrainsky Nauchno-Issledovatelsky Institut , USSR (SU) (72) Vladimir Iosifovich Pankratov, Kiev,

Gennady Pavlovich Konovalenko, Kiev,Gennady Pavlovich Konovalenko, Kiev,

Ivan Timofeevich Prilipko, Kiev,Ivan Timofeevich Prilipko, Kiev,

Moris Lvovich Gomberg, Kiev, USSR(SU) (7^) Oy Koister Ab (5*0 Laite levy- yms. materiaalien paksuuden tai pintatiheyden kosketuksetto-maksi mittaamiseksi - Anordning för beröringslös mätning av tjocklek eller ytdensitet hos ett skivmaterial eller liknandeMoris Lvovich Gomberg, Kiev, USSR (SU) (7 ^) Oy Koister Ab (5 * 0 Apparatus for measuring the thickness or surface density of slabs and similar materials in non-contact form

Keksinnön kohteena on laite levy- yms. materiaalien paksuuden tai pintatiheyden kosketuksettomaksi mittaamiseksi, joka käsittää säteilylähteen ionisoivan säteilyn synnyttämiseksi, magneettisen elimen materiaalin läpäisseen säteilyn poikkeuttamiseksi sen saattamiseksi kulkemaan uudestaan tämän materiaalin läpi ja säteilynilmaisi-men, joka vastaanottaa koestettavan materiaalin läpi toisen kerran kulkeneen säteilyn, jotka on sijoitettu koestettavan materiaalin toiselle puolelle. Tällaista laitetta voidaan käyttää paperin, tekstiilien, filmien yms. materiaalien tuotannon valvomiseen.The invention relates to a device for non-contact measurement of the thickness or surface density of plates and similar materials, comprising a radiation source for generating ionizing radiation, a magnetic means for deflecting radiation passing through the material to pass it through again and a radiation detector receiving the test material a second time. placed on the other side of the material to be tested. Such a device can be used to control the production of paper, textiles, films and other materials.

On ymmärrettävä, että tässä mainittuihin arkki- ja rainamate-riaaleihin eivät kuulu ainoastaan eri materiaaleista muodostuvat taipuisat tai jäykät arkit tai rainat tai levyt, vaan myös kalvot, nauhat sekä ontot esineet tai tuotteet, joiden seinämän mitattavaa osaa voidaan pitää litteän kappaleen osana, kuten arkkina tai levynä.It is to be understood that the sheet and web materials mentioned herein include not only flexible or rigid sheets or webs or sheets of different materials, but also films, tapes, and hollow objects or products whose measurable portion of the wall can be considered part of a flat body, such as a sheet. or as a disc.

Ennestään on tekniikassa tunnettu erilaisia laitteita levy-, arkki- yms. materiaalien paksuuden ja pintamassan kosketuksettomaksi 2 68727 mittaamiseksi, joita laitteita kutsutaan myös paksuusmittareiksi tai pintamassamittareiksi. Näiden laitteiden toiminta perustuu sen säteilyasteen mittaamiseen, jonka mitattava materiaali absoboi ionisoivasta säteilystä. Niissä on säteilylähde ja säteilyni Imaisin, voidaan nimittää myös säteilyanturiksi, jotka on sijoitettu mitattavan materiaalin eri puolille, sekä erikoinen tutkain (scanning means), joka on järjestetty synkronisesti liikkumaan säteilylähteen ja ilmaisimen kanssa pituus- tai poikkisuunnassa materiaalin pinnan yli. Näille laitteille asetetaan ankarat vaatimukset siinä, että säteilylähde, ilmaisin ja materiaali on pidettävä muuttumattomassa keskinäisessä etäisyydessä, koska ohuita materiaaleja mitattaessa ilman massa mittausvälissä on verrattavissa materiaalin massaan, ja jokainen mittausvälin muutos, so. jokainen säteilylähteen siirtymä ilmaisimen suhteen mittaustasossa, aiheuttaa väistämättömän mittausvirheen. Tämän vaatimuksen täyttämisestä seuraa monimutkaisempi tutkain, mikä merkitsee vaikeuksia sen valmistuksessa, asennuksessa ja toiminnassa ja siksi koko laitteen hinta kohoaa melkoisesti.Various devices are known in the art for non-contact measurement of the thickness and basis weight of sheets, sheets and the like 2 68727, which devices are also called thickness gauges or surface mass meters. The operation of these devices is based on measuring the degree of radiation absorbed by the material to be measured from ionizing radiation. They have a radiation source and a radiation absorber, may also be called radiation sensors located on different sides of the material to be measured, as well as a special probe arranged synchronously with the radiation source and the detector to move longitudinally or transversely over the surface of the material. These devices are subject to strict requirements that the radiation source, detector and material must be kept at a constant distance from each other, because when measuring thin materials, the mass of air in the measuring range is comparable to the mass of the material, and every change in the measuring range, i. each displacement of the radiation source with respect to the detector in the measuring plane, causes an inevitable measurement error. Fulfilling this requirement results in a more complex probe, which means difficulties in its manufacture, installation and operation, and therefore the price of the whole device rises considerably.

Eri paksuisia arkki-, raina- yms. materiaaleja mitattaessa on käytettävä eri aktiivisuuden ja energian omaavia säteilylähteitä. Laitteen saamiseksi riittävän herkäksi ohuita materiaaleja mitattaessa käytetään heikkoa (pienienergiaista) säteilylähdettä, kun taas paksuja levyjä mitattaessa on käytettävä voimakkaita (suurienergi-aisia) säteilylähteitä.When measuring sheet, web, etc. materials of different thicknesses, radiation sources with different activity and energy must be used. To make the device sufficiently sensitive, a weak (low-energy) radiation source must be used when measuring thin materials, while strong (high-energy) radiation sources must be used when measuring thick plates.

Aiemmin on myös tunnettu laitteita, joiden toiminta perustuu sen ionisoivan säteilyn mittaamiseen, joka säteilee takaisin (takaisinsironta) mitattavasta materiaalista. Näissä laitteissa on radioaktiivinen säteilylähde ja säteilynilmaisin sijoitettu mitattavan materiaalin samalle puolelle, jolloin niiden avaruusasemastabiilisuus perustuu ilmaisimen rakennejäykkyyteen. Vaikka näissä laitteissa on verraten yksinkertaisia elimiä säteilylähteen ja ilmaisimen synkronista siirtämistä varten, niissä on siitä huolimatta useita epäkohtia.Previously, devices have also been known whose operation is based on measuring the ionizing radiation emitted back (backscattering) from the material to be measured. These devices have a radioactive radiation source and a radiation detector located on the same side of the material to be measured, so that their spatial position stability is based on the structural rigidity of the detector. Although these devices have relatively simple means for synchronous transfer of the radiation source and the detector, they nevertheless have several drawbacks.

Takaisinsäteilyn pieni intensiteetti pakottaa käyttämään erittäin herkkiä ilmaisimia, joilla on vähäinen stabiilisuus ja rajoitettu käyttöikä.The low intensity of the back radiation forces the use of highly sensitive detectors with low stability and limited service life.

Lisäksi nämä laitteet eivät täytä niitä ankaria vaatimuksia, jotka näille laitteille on asetettava, kuten materiaalin ja ilmaisimen vakiovälys, koska tämän muuttuminen johtaa ilmeiseen muutokseen 3 68727 mitattavassa parametrissä sen vuoksi, että osa takaisinsäteilystä siirtyy ilmaisimen mittausalueen ulkopuolelle.In addition, these devices do not meet the stringent requirements that must be set for them, such as standard material and detector clearance, as this change will result in an obvious change in the 3 68727 measurable parameter due to some of the back radiation moving outside the detector's measuring range.

Mittaustulokset riippuvat myös mitattavan materiaalin koostumuksesta .The measurement results also depend on the composition of the material to be measured.

Lisäksi on brittiläisessä patentissa 1 338 157 paljastettu laite levy-, arkki- yms. materiaalien paksuuden tai pintamassan kosketuksettomaksi mittaamiseksi. Tässä laitteessa on säteilylähde, joka on sovitettu synnyttämään ionisoivaa säteilyä ja sijoitettu materiaalin toiselle puolelle, magneettinen elin materiaalin läpi kulkeneen säteilyn kaarimaiseksi poikkeuttamiseksi sen saattamiseksi kulkemaan vastakkaisessa suunnassa materiaalin läpi ja säteilynil-maisin materiaalin läpi kulkeneen säteilyn ilmaisemiseksi, joka ilmaisin on sijoitettu samalle puolelle materiaalia kuin säteilylähde .In addition, British Patent 1,338,157 discloses a device for non-contact measurement of the thickness or surface mass of sheets, sheets and the like. This device has a radiation source adapted to generate ionizing radiation and located on one side of the material, a magnetic means for arcuately deflecting the radiation passing through the material to cause it to pass in the opposite direction through the material, and a radiation detector to detect radiation passing through the material. radiation source.

Tämän laitteen toiminta perustuu materiaalin kaksinkertaisen säteilyabsorption mittaamiseen ilmaisimen ja säteilylähteen ollessa sijoitettu mitattavan materiaalin samalle puolelle.The operation of this device is based on measuring the double radiation absorption of the material with the detector and the radiation source located on the same side of the material to be measured.

Tämän ennestään tunnetun laitteen erityinen tunnusmerkki on, ettäm säteilylähteen ja ilmaisimen väliin samalle puolelle mitatta-vaaa materiaalia on sijoitettu magneetti. Tämän magneettikenttä on niin suunnattu, että vaikuttaesaan ionisoivan säteilyn hiukkasiin se poikkeuttaa ne kaarimaisesti ilmaisimen ilmaisu- eli mittausalueeseen ja hajauttaa hiukkaset energiatasojensa mukaan. Tämä laite on yksiläpäisylaitteita herkempi pintamassan mittauksessa samoin kuin niitä tarkempi, mikä selittyy säteilyn kaksikertaa tapahtuvasta absorboitumisesta materiaaliin, ja lisäksi se on vähemmän altis virheille. Laitteelle on luonteenomaista laaja mittausalue vain yhtä säteilylähdettä käytettäessä, koska mittausalueen muuttaminen suoritetaan asettamalla ilmaisin vyöhykkeeseen, jossa määräenergiatasoi-set hiukkaset hajautetaan ja joka riippuu materiaalin paksuudesta, mutta ei säteilylähdettä vaihtamalla.A special feature of this previously known device is that a magnet is placed on the same side of the material to be measured between the radiation source and the detector. The magnetic field of this is so directed that, when it acts on the particles of ionizing radiation, it deflects them arcuately in the detection or measuring range of the detector and scatteres the particles according to their energy levels. This device is more sensitive than single-pass devices in measuring surface mass as well as more accurate than them, which is explained by the double absorption of radiation into the material, and is also less prone to errors. The device is characterized by a wide measuring range when using only one radiation source, because the change of the measuring range is performed by placing the detector in a zone where the particles of the determined energy level are dispersed and which depends on the thickness of the material, but not by changing the radiation source.

Magneettikentän synnyttävänä elimenä voidaan käyttää niin kesto- kuin sähkömagneettiakin ja magneetin koko ja sijoitus materiaaliin nähden valitaan sellaisiksi, että optimi indusoitu magneettikenttä sijaitsee mitattavan materiaalin toisella puolella.Both permanent and electromagnetic magnets can be used as the magnetic field generating member, and the size and placement of the magnet relative to the material is selected such that the optimal induced magnetic field is located on the other side of the material to be measured.

Ennestään tunnetun tekniikan ehdottama magneettisen systeemin sijoittaminen säteilylähteen ja ilmaisimen väliin tekee kuitenkin 68727 mahdottomaksi säteilylähteen aktiivisuuden tehokkaan hyväksikäytön, koska magneettikenttä on ko. tapauksessa topograafisesti sellainen, että pienienergiaiset hiukkaset, jotka muodostavat oleellisen osuuden ionisoivasta säteilyvuoasta, kulkevat magneettinapojen välissä eivätkä pääse ilmaisimeen. Suurienergiaiset hiukkaset ovat magneettikentän vaikutuspiirissä vain pieneltä kulkuratansa osalta eikä magneettikentän voimakkuus ole tarpeeksi suuri poikkeuttamaan materiaalin läpäiseviä säteilyhiukkasia ilmaisimen herkkään alueeseen, niin että ne hajautuvat avaruuteen. Niinpä ilmaisin rekisteröi vain keskienergiaiset magneetin poikkeuttamista hiukkasista. Sen vuoksi on tavanomainen laite turvallisuussyistä varustettu suojauksella, jossa on kalvo, joka on sovitettu eliminoimaan spektrin kes-kienergiaisen osan. Tämän johdosta on käytettävä suurienergiaisia säteilylähteitä halutun mittaustarkkuuden saamiseksi, mikä tekee monimutkaisen suojauksen välttämättömäksi. Säteilylähteen aktiivisuuden tehokkaamman hyväksikäytön ongelmaa ei voida ratkaista lisäämällä magneettikentän voimakkuutta säteilylähteen ja ilmaisimen väliin sijoitetun magneetin kokoa suurentamalla, koska tämä toimenpide johtaa tässä tapauksessa säteilylähteen ja ilmaisimen välimatkan kasvuun, so. hiukkasten ilmakulkutien suurentuneeseen pituuteen, mikä aiheuttaisi poikkeutetun säteilyvuon yhä suurempaa sirontaa eli hajautumaa ja siten vaikuttaisi haitallisesti mittaustarkkuuteen ympäröivän ilman sellaisten parametrien kuin lämpötilan, kosteuden ja paineen muutosten johdosta. Mittaustulosten riippuvuuden vähentämiseksi säteilylähteen ja ympäristön parametrien vaihteluista ajan mukana on käytetty lisäilmaisinta, joka on sijoitettu suoran mutta ei materiaalin läpi kulkevan säteilyvuon vyöhykkeeseen. Tällaiset lisäelementit kuitenkin monimutkaistavat laitetta, suurentavat sen kokoa ja estävät lähteen aktiivisuuden tehokasta hyväksikäyttöä.However, the placement of a magnetic system between the radiation source and the detector, as proposed by the prior art, makes it impossible to efficiently utilize the activity of the radiation source, since the magnetic field is in question. in this case, topographically, such that the low-energy particles, which form a substantial part of the ionizing radiation flux, pass between the magnetic poles and do not enter the detector. The high-energy particles are only affected by the magnetic field for a small path and the magnetic field strength is not large enough to deflect the radiation particles passing through the material into the sensitive area of the detector so that they are scattered in space. Thus, the detector registers only the medium energies of the particles deflected by the magnet. Therefore, for safety reasons, the conventional device is provided with a shield with a membrane adapted to eliminate the medium energy part of the spectrum. As a result, high-energy radiation sources must be used to obtain the desired measurement accuracy, which makes complex protection necessary. The problem of more efficient utilization of the activity of the radiation source cannot be solved by increasing the strength of the magnetic field by increasing the size of the magnet placed between the radiation source and the detector, since this operation in this case leads to an increase in the distance between the radiation source and the detector. to the increased length of the air paths of the particles, which would cause an increasing scattering or scattering of the deflected radiation flux and thus adversely affect the measurement accuracy due to changes in ambient air parameters such as temperature, humidity and pressure. In order to reduce the dependence of the measurement results on the variations of the radiation source and environmental parameters with time, an additional detector has been used, which is placed in the zone of the direct but not the radiation flux passing through the material. However, such additional elements complicate the device, increase its size, and prevent efficient utilization of source activity.

Esillä olevan keksinnön yleisenä tavoitteena on poistaa edellä mainitut epäkohdat.It is a general object of the present invention to obviate the above drawbacks.

Keksinnön erityisenä tavoitteena on saada aikaan laite arkki-, raina- yms. materiaalien paksuuden tai pintamassan kosketuksettomaksi mittaamiseksi, jolla on parannettu mittaustarkkuus ja joka voi tehokkaammin käyttää hyväksi säteilylähteen aktiivisuutta, lyhentämällä säteilylähteestä lähtevän ionisoivan säteilyn hiukkasten kulku-matkaa säteilynilmaisimeen ja tehostamalla magneettikentän topografiaa.It is a particular object of the invention to provide a device for non-contact measurement of the thickness or basis weight of sheet, web and similar materials, which has improved measurement accuracy and can more effectively utilize the activity of a radiation source by shortening the ionization radiation particles

5 68727 Tähän tavoitteeseen päästään saamalla aikaan edellä esite-tynlainen laite, joka käsittää ionisoivaa säteilyä synnyttävän säteilylähteen, magneettisen elimen materiaalin läpäisseen säteilyn poikkeuttamiseksi kaarimaisesti sen saattamiseksi kulkemaan saman materiaalin läpi vastakkaisessa suunnassa, säteilynilmaisimen materiaalin vastakkaisessa suunnassa läpäisseen säteilyn ilmaisemiseksi, jolloin säteilylähde, magneettinen elin ja säteilynilmaisin on sijoitettu mitattavan materiaalin samalle puolelle, joka laite on tunnettu siitä, että säteilylähde ja säteilynilmaisin on asetettu magneettisen elimen napojen väliin.5,68727 This object is achieved by providing a device as described above comprising a radiation source generating ionizing radiation, a magnetic member for deflecting radiation transmitted through a material in an arcuate manner to pass it through the same material in the opposite direction, a radiation detector the radiation detector is placed on the same side of the material to be measured, which device is characterized in that the radiation source and the radiation detector are placed between the poles of the magnetic member.

Laitteen tällainen järjestely tekee mahdolliseksi sen ko. elementtien maksimaalisen yhteenviennin, mistä seuraa säteilyhiuk-kasten lyhyempi kulkumatka ilmassa, säteilyvuon pienempi hajautuma ja siten ilman parametrien vaihtelujen vähäisempi vaikutus, samalla kun magneettikenttä säteilylähteen koko yläpuoliseen tilaan vaikuttaessaan oleellisesti suurentaa säteilyvuon sitä osaa, joka poikkeutetaan ilmaisimeen, mikä parantaa mittaustarkkuutta.Such an arrangement of the device makes it possible to maximum alignment of the elements, resulting in a shorter travel of the radiation particles in the air, less scattering of the radiation flux and thus less effect of air parameter variations, while the magnetic field substantially affecting the entire space above the radiation source substantially increases the portion of the radiation flux deflected by the detector.

Magneettisessa elimessä voi olla kaksi napavyöhykettä, joista toinen ottaa vastaan säteilylähteen ja toinen säteilynilmaisimen. Säteilylähteen vastaanottava vyöhyke voi olla tehty sellaiseksi, että sen napojen välimatkaa voidaan muuttaa, mikä mahdollistaa magneettikentän voimakkuuden muuttamisen tällä alueella mitattavan materiaalin paksuudesta tai lähteen energiasta riippuen.The magnetic member may have two pole zones, one receiving a radiation source and the other a radiation detector. The receiving zone of the radiation source can be made such that the distance between its poles can be changed, which makes it possible to change the strength of the magnetic field in this range depending on the thickness of the material to be measured or the energy of the source.

Magneettikentän ja säteilyhiukkasten keskinäisen vaikutusalueen voimiseksi ulottaa kattamaan hiukkasten koko kulkuradan ja siten säteilylähteen voimiseksi mitä tehokkaimmin käyttää hyväksi voi säteilynilmaisin olla tehty pitkänomaiseksi säteilyn hajautus-suunnassa.In order to be able to extend the mutual field of action of the magnetic field and the radiation particles to cover the entire path of the particles and thus to make the most efficient use of the radiation source, the radiation detector can be made elongate in the radiation scattering direction.

Keksintöä selitetään lähemmin seuraavassa sen suositettujen konstruktiomuotojen osalta oheisten piirustusten avulla, joissa kuvio 1 kaaviollisesti esittää keksinnön mukaisen laitteen arkki-, levy- yms. materiaalien paksuuden tai pintamassan kosketuk-settomaksi mittaamiseksi, kuvio 2 esittää kuvion 1 laitetta mitattavan materiaalin suunnasta katsottuna, kuvio 3 esittää kuvion 1 laitetta nuolen A suunnasta katsottuna, kuvio 4 esittää kuvion 1 laitetta nuolen B suunnasta katsottuna, 6 68727 kuvio 5 esittää keksinnön mukaisen mittauslaitteen toisen kontruktiomuodon mitattavan materiaalin suunnasta katsottuna ionisoivan säteilyn lähteen ollessa selvyyden vuoksi poistettu, kuvio 6 esittää pystysuoran pituusleikkauksen kuvion 5 linjalta VI-VI ja kuvio 7 esittää poikkileikkauksen kuvion 5 linjalta VII-VII.The invention will now be described in more detail with reference to its preferred embodiments by means of the accompanying drawings, in which Figure 1 schematically shows a device according to the invention for non-contact measurement of thickness or basis weight of sheets, plates and the like, Figure 2 shows the device of Figure 1 the device of Figure 1 arrow A as viewed from the direction, Figure 4 shows the device of Figure 1, 6 68727 Figure 5 shows a view seen from the direction of the second kontruktiomuodon measuring device according to the invention, the dimensions of the material to ionizing radiation source being removed for clarity, of the arrow B, viewed in the direction of Figure 6 showing a line of the vertical length of section VI of Fig 5 -VI and Fig. 7 show a cross-section on the line VII-VII in Fig. 5.

Piirustuksissa ja erityisesti niiden kuvioissa 1 ja 2 esitetty laite raina-, kalvo- yms. materiaalien paksuuden ja pintamas-san (pintapainon) kosketuksettomaksi mittaamiseksi käsittää säteilylähteen 1, joka on suljettu suojakoteloon 2, jossa on aukko 3 ja joka on sijoitettu mitattavan materiaalin toiselle puolelle.The device shown in the drawings, and in particular in Figures 1 and 2, for non-contact measurement of the thickness and basis weight (basis weight) of webs, films and the like comprises a radiation source 1 enclosed in a protective housing 2 having an opening 3 located on one side of the material to be measured. .

Aukon 3 tehtävänä on suunnata säteily materiaaliin 4. Laite käsittää myös magneettisen elimen 5, joka on sovitettu kaarimaisesti poikkeuttamaan materiaalin 4 läpäisseen säteilyn tämän saamiseksi kulkemaan materiaalin 4 läpi vastakkaisessa suunnassa. Magneettisessa elimessä 5 on navat, kuten napakengät 6. Magneettinen elin 5 voi olla joko kestomagneetti tai sähkömagneetti. Samalle puolelle materiaalia 4 kuin säteilylähde 1 on sijoitettu säteilynilmaisin (säteilyanturi) 7, joka on sovitettu ilmaisemaan eli mittaamaan materiaalin 4 läpi vastakkaisessa suunnassa kulkeneen säteilyn. Säteilynilmaisin 7 on ionisaatiokammio, joka on kuormitusvastuksella 8 liitetty vahvistimen 9 tuloon, jonka lähtö on liitetty suoraan rekisteröivään laitteeseen.The function of the opening 3 is to direct the radiation to the material 4. The device also comprises a magnetic member 5 adapted to deflect the radiation 4 which has passed through the material 4 in order to cause it to pass through the material 4 in the opposite direction. The magnetic member 5 has poles, such as pole shoes 6. The magnetic member 5 can be either a permanent magnet or an electromagnet. On the same side of the material 4 as the radiation source 1, a radiation detector (radiation sensor) 7 is arranged, which is adapted to detect or measure the radiation passing through the material 4 in the opposite direction. The radiation detector 7 is an ionization chamber which is connected by a load resistor 8 to the input of an amplifier 9, the output of which is connected directly to the recording device.

Keksinnön mukaan on säteilylähde 1 ja säteilynilmaisin 7 sijoitettu magneettisen elimen napojen, joita napakengät 6 edustavat, väliin.According to the invention, a radiation source 1 and a radiation detector 7 are arranged between the poles of the magnetic member represented by the pole shoes 6.

Keksinnön kuvioissa 5, 6 ja 7 esitetyn toisen konstruktio-muodon mukaan magneettisessa elimessä 5 on kaksi napalohkoa, joista toinen ottaa vastaan säteilynilmaisimen 7 ja käsittää napakengät 6 ja toinen säteilylähteen 1 ja käsittää napakengät 11, joiden välimatkaa voidaan muuttaa ja siten säätää magneettikentän voimakkuutta säteilylähteen 1 alueella. Tätä varten napakengät 11 on kiinnitetty ruuveilla 12 liukukappaleisiin 13, jotka on sovitettu liukumaan urassa 14. Liukukappaleita 13 liikutetaan kaksikätisen ruuvin 15 avulla, joka on viety liukukappaleiden 13 vasen- ja oikeakätiskier-rereikien läpi. Ruuvi 15 on lukittu aksiaaliselta siirtymiseltä liuskalla 16, joka nähdään kuvioissa 5 ja 7.According to the second embodiment of the invention shown in Figures 5, 6 and 7, the magnetic member 5 has two pole blocks, one of which receives a radiation detector 7 and comprises pole shoes 6 and the other a radiation source 1 and comprises pole shoes 11 whose distance can be changed and thus the magnetic field strength can be adjusted. within the precincts of. To this end, the hub shoes 11 are fastened with screws 12 to sliders 13 which are adapted to slide in a groove 14. The sliders 13 are moved by means of a two-handed screw 15 passed through the left- and right-handed threaded holes of the sliders 13. The screw 15 is locked from the axial displacement by a strip 16, which is seen in Figures 5 and 7.

7 68727 Säteilylähde 1 (kuvio 7) on asennettu alustalle 17 tavalliseen tapaan eikä siis muodosta keksinnön tunnusmerkkiä. Magneettisen elimen 5 koko ja voimakkuus, napakenkien 6 ja 11 koko ja muoto sekä napakenkien 11 välinen etäisyys valitaan sellaisiksi, että magneettikenttä kykenee kaarimaisesti poikkeuttamaan vaikutuspiirissään olevat materiaalin läpäisseet säteilyhiukkaset näiden saamiseksi vastakkaisessa suunnassa menemään materiaalin 4 läpi sä-teilyilmaisimeen 7.7,68727 The radiation source 1 (Fig. 7) is mounted on the base 17 in the usual way and thus does not constitute a feature of the invention. The size and strength of the magnetic member 5, the size and shape of the polar shoes 6 and 11 and the distance between the polar shoes 11 are chosen so that the magnetic field is able to deflect radially deflect radiation particles passing through the material 4 to the radiation detector 7.

Keksinnön vaihtoehtoisen konstruktiomuodon mukaan on sätei-lynilmaisin 7 ja tätä välissään pitävä magneettisen elimen 5 napa-lohko ja napakengät 6 tehty pitkulaiseksi hiukkasten hakautussuunnas-sa, kuten piirustuksista ilmenee. Säteilynilmaisin 7 mahdollistaa säteilyhiukkasten ja magneettikentän keskinäisen vaikutusvyöhyk-keen suurentamisen, hiukkasten poikkeuttamisen ilmaisimeen ja siten säteilylähteen aktiivisuuden tehokkaamman hyväksikäytön.According to an alternative embodiment of the invention, the pole block of the radiation detector 7 and the magnetic member 5 and the pole shoes 6 holding it between it are made elongated in the direction of chipping the particles, as can be seen from the drawings. The radiation detector 7 makes it possible to increase the zone of interaction between the radiation particles and the magnetic field, to deflect the particles into the detector and thus to make more efficient use of the activity of the radiation source.

Koska magneettikenttä hajauttaa säteilyhiukkaset niiden energiatasojen mukaan kaarimaisesti poikkeuttaessaan hiukkasvuota, piirustukset selvyyden vuoksi esittävät vain hiukkasvuon keskiosan hajautumaa kuvatessaan, ja kuvioissa 1 tämä esitetään energiatasoja E^, E ja E2 vastaavien hiukkasten ratoina, jolloin E^ on pieni energiataso, E on keskinkertainen energiataso ja E2 on suuri energiataso.Since the magnetic field scattering the radiation particles arcuately according to their energy levels as they deflect the particle flux, the drawings for clarity show only the center of the particle flux scattering, and in Fig. 1 this is shown as trajectories of energy levels E1, E and E2, E2 is a low energy level2 has a high energy level.

Laitteeseen sisältyy myös teholähteitä ja muita apuyksikköjä, joita ei ole esitetty piirustuksessa eikä yksityiskohtaisesti kuvattu, koska ne oat ammattimiesten hyvin tuntemia.The device also includes power supplies and other auxiliary units which are not shown in the drawing or described in detail because they are well known to those skilled in the art.

Keksinnön mukaisen paksuutta ja pintamassaa kosketuksettomas-ti mittaavan laitteen toimintaperiaate on seuraava.The operating principle of the device for measuring thickness and surface mass in a non-contact manner according to the invention is as follows.

Säteilylähteestä 1 suojakotelon 2 ikkunan 3 läpi tuleva ionisoiva säteily suunnataan materiaaliin 4 ja tämän läpi kulkiessaan osittain absorboituu siihen ja joutuu magneettisen elimen 5 synnyttämään magneettikenttään. Tässä pienienergiaiset hiukkaset poikkeutetaan ja liikkuvat käyrempiä ratoja pitkin, kun taas suuri-energiaiset hiukkaset tulevat vähemmän poikkeutetuiksi ja niiden radat ovat vähemmän kaarevat. Näin ollen hiukkaset hajautetaan niiden energiatasojen mukaisesti ja poikkeutetaan niiden saamiseksi kulkemaan vastakkaisessa suunnassa materiaalin läpi ja törmäämään säteilynilmaisimeen. Säteilyn absorbtioaste muuttuu mitattavan materiaalin paksuudesta riippuen ja täten se aste, jolla materiaali 8 68727 absorboi säteilyhiukkasia, vaihtelee materiaalin paksuuden mukaan ja niin tekee myös ionivirta säteilynilmaisimessa 7 ja siksi myös jännitesignaali kuormitusvastuksessa 8. Kuormitusvastuksen 8 jän-nitesignaalin vaihtelun, kun signaali on ensiksi vahvistettu vahvistimessa 9, rekisteröi rekisteröivä koje 10, joka on asteitettu joko paksuus- tai pintamassayksiköissä.The ionizing radiation coming from the radiation source 1 through the window 3 of the protective housing 2 is directed to the material 4 and as it passes through it is partially absorbed therein and has to be generated by the magnetic member 5 in a magnetic field. Here, the low-energy particles are deflected and move along curved paths, while the high-energy particles become less deflected and their paths are less curved. Thus, the particles are scattered according to their energy levels and deflected to cause them to pass in the opposite direction through the material and collide with the radiation detector. The degree of radiation absorption changes depending on the thickness of the material to be measured and thus the degree to which the material 8 68727 absorbs radiation particles varies with the thickness of the material and so does the ion current in the radiation detector 7 and therefore the voltage signal in the load resistor 8. The signal of the load resistor 8 is amplified 9, registers the recording device 10, which is graduated in either thickness or surface mass units.

Keksinnön mukainen laite mahdollistaa säteilylähteen ja sä-teilynilmaisimen yllä kuvatun järjestelyn johdosta niiden sijoittamisen niin lähelle toisiaan kuin käytännössä on mahdollista. Tämä järjestely parantaa mittaustarkkuutta sen ansiosta, että säteily-hiukkaset säteilylähteestä ilmaisimeen mennessään kulkevat lyhyemmän matkan, ja pienentää virheitä, jotka aiheutuvat ympäristöpara-metrien, kuten ilman lämpötilan, paineen, kosteuden jne. vaihteluista, samalla kun säteilylähteen aktiivisuus tulee tehokkaammin hyväksi käytetyksi sen johdosta, että magneettikentän ja hiukkasten keskinäisvaikutusvyöhyke on suurennettu kattamaan hiukkasten koko kulkuradan, mikä mahdollistaa sekä suurienergiaisen että pieniener-giaisen säteilyn käyttämisen. Yllä kuvatussa laitteessa voidaan käyttää pieniaktiivisuuksista säteilylähdettä, pienikokoista ilmaisinta ja magneettista elintä. Tämä taasen yksinkertaistaa säteily-suojausta ja pienentää säteilylähteen, säteilynilmaisimen ja magneettisen elimen sisältävän paksuusmittarin massaa ja kokoa.Due to the arrangement of the radiation source and the radiation detector described above, the device according to the invention makes it possible to place them as close to each other as is practically possible. This arrangement improves the measurement accuracy by allowing the radiation particles to travel a shorter distance from the radiation source to the detector and reduces errors due to variations in environmental parameters such as air temperature, pressure, humidity, etc., while making more efficient use of the radiation source activity. that the zone of interaction between the magnetic field and the particles is enlarged to cover the entire path of the particles, which allows the use of both high-energy and low-energy radiation. The device described above can use a low activity radiation source, a small detector and a magnetic member. This in turn simplifies radiation protection and reduces the mass and size of the thickness gauge including the radiation source, radiation detector, and magnetic member.

Vaikkakin tässä on kuvattu laitetta arkki-, raina- yms. materiaalien paksuuden tai pintamassan kosketuksettomaksi mittaamiseksi suositettujen konstruktiomuotojen osalta, on ammattimiehille selvää, että niitä voidaan monin tavoin muutella poikkeamatta seuraa-vissa patenttivaatimuksissa määritetystä keksinnön ajatuksesta ja suoja-alasta.Although an apparatus for non-contact measurement of the thickness or basis weight of sheet, web, etc. materials has been described herein in connection with preferred embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that they may be modified in many ways without departing from the spirit and scope of the invention.

Claims

9. , 68727

An apparatus for non-contact measurement of the thickness or surface density of plate or similar materials, comprising a radiation source (1) for generating ionizing radiation, deflecting radiation transmitted by the material of the magnetic member (5) to pass it through this material again and receiving a radiation detector (7) second-pass radiation located on one side of the material to be tested, characterized in that the radiation source (1) and the radiation detector (7) are arranged between the poles of the magnetic member (5).

Device according to claim 1, characterized in that the magnetic member (5) comprises two pole blocks, one of which comprises a radiation source (1) and the other a radiation detector (7).

Device according to Claims 1 and 2, characterized in that the pole block of the magnetic element (5) comprising the radiation source (1) has pole shoes (6) between which the distance can be varied.

Device according to Claims 1 and 2, characterized in that the pole block of the magnetic element (5) comprising the radiation detector (7) is made elongate in the direction of scattering of the radiation parts.