JP2019158724A - Ｘ線反射型計測装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】計測を行うためのスペースを抑制するとともに、セッティング手順を簡易にしながら計測精度を向上させることができるＸ線反射型計測装置を提供する。【解決手段】Ｘ線を照射するＸ線管１と、Ｘ線の反射波を検出する検出器７と、Ｘ線管１および検出器７を回転させる回転駆動部と、Ｘ線管１から照射されたＸ線を検出器７へ反射する較正板２２と、所定演算を行う制御部とを備え、制御部は、回転駆動部を制御してＸ線管１および検出器７を計測対象２１へ向け、Ｘ線管１から計測対象２１に照射したＸ線の反射波を検出器７に検出させるとともに、Ｘ線管１および検出器７を較正板２２へ向け、Ｘ線管１から較正板２２に照射したＸ線の反射波を検出器７に検出させ、計測対象２１からの反射波を示す信号と較正板２２からの反射波を示す信号とを用いて、計測対象２１に関する所定の計測値を演算処理によって求めることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、計測対象にＸ線を照射し、このとき反射したＸ線を検出するＸ線反射型計測装置に関するものである。
樹脂等のフィルム、紙材、パルプ、ボードなどの面状部分の厚さを計測するときには、例えば、Ｘ線、β線、γ線等を透過させる計測装置が用いられている。
この透過型の計測装置は、Ｘ線等の照射部から計測対象（試料）へＸ線等を照射し、計測対象を透過したＸ線等を検出部によって検出するように構成されており、例えば、透過画像の取得や細胞活動の観察を可能にしている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１５−９０３１１号公報
前述のような透過型の計測装置は、例えば、計測対象を製造するとき、塗布工程において塗布厚さなどの計測を行うと、Ｘ線等の照射部、検出部などが塗布剤によって汚れてしまい、計測を正確に行うことが難しかった。
また、透過型の計測装置は、計測結果の精度を向上させるためにキャリブレーション等を実施しようとした場合、計測系から計測対象を排除した状態としてＸ線照射ならびに検出を行うことが必須となり、計測を行う際のセッティング等の手順（事項）が多くなることからランニングコストが高額になるという問題点があった。
また、ブロック状のもの、砂や小麦粉などの粉粒体、チップ材、茶葉などに含有されている水分を計測するときには、マイクロ波を用いる透過型計測装置、赤外線を用いる反射型計測装置（水分計）、また、静電容量型計測装置等が用いられていた。
マイクロ波を用いる装置は、稼働させること（マイクロ波を放射すること）が可能な場所（環境）が規制されているため、所望の場所で計測を行うことができない場合がある。
また、赤外線を用いる反射型水分計は、計測対象の表面色の種類等によって、計測結果が異なったものとなることから、計測結果の精度ならびに安定性を向上させることが難しいという問題点があった。
本発明は、上記のような問題点に鑑みなされたもので、計測を行うためのスペースを抑制するとともに、セッティング手順を簡易にしながら計測精度を向上させることができるＸ線反射型計測装置を提供することを目的とする。
本発明に係るＸ線反射型計測装置は、Ｘ線を照射するＸ線照射部と、Ｘ線の反射波を検出し、該反射波を示す信号を出力するＸ線検出部と、前記Ｘ線照射部および前記Ｘ線検出部を回転させる回転駆動部と、前記Ｘ線照射部および前記Ｘ線検出部に対して、所定の距離に配置され、前記Ｘ線照射部から照射されたＸ線を前記Ｘ線検出部へ反射する較正板と、
前記Ｘ線照射部、および、前記回転駆動部の動作を制御するとともに、前記Ｘ線検出部が検出した前記反射波を示す信号を取得し、所定演算を行う制御部と、を備え、前記制御部は、前記回転駆動部を制御して、前記Ｘ線照射部および前記Ｘ線検出部を計測対象へ向け、前記Ｘ線照射部から該計測対象に照射したＸ線の反射波を前記Ｘ線検出部に検出させるとともに、前記Ｘ線照射部および前記Ｘ線検出部を前記較正板へ向け、前記Ｘ線照射部から該較正板に照射したＸ線の反射波を前記Ｘ線検出部に検出させ、前記計測対象からの反射波を示す信号と前記較正板からの反射波を示す信号とを用いて、前記計測対象に関する所定の計測値を演算処理によって求めることを特徴とする。
また、前記較正板は、前記Ｘ線照射部および前記Ｘ線検出部の回転軌跡に沿って配置するが、例えば、前記計測対象に対向配置される第一較正板と、前記Ｘ線照射部および前記Ｘ線検出部の回転軌跡に沿って前記第一較正板から離間して配置され、前記第一較正板とは異なるＸ線反射率を有する素材によって形成された第二較正板と、からなり、前記制御部は、前記Ｘ線検出部から取得した前記第一較正板からの反射波を示す信号および前記第二較正板からの反射波を示す信号を用いた多点較正を、前記計測対象からの反射波を示す信号に関する演算処理に施すことを特徴とする。
また、前記制御部の制御に応じて複数の前記較正板を回転移動あるいは平行移動させる可動機構部を備え、前記制御部は、前記可動機構部を制御して移動させた前記複数の較正板からの反射波を示す信号を前記Ｘ線検出部から取得し、前記計測対象からの反射波を示す信号を用いた演算処理について多点較正を行うことを特徴とする。
また、前記制御部の制御に応じて前記較正板を移動して、前記Ｘ線照射部および前記Ｘ線検出部と、前記較正板との距離を変更する移動機構部を備え、前記制御部は、前記移動機構部を制御して、前記演算処理に適した反射波を示す信号が前記Ｘ線検出部から出力されるように、前記Ｘ線照射部および前記Ｘ線検出部と、前記較正板との距離を調整することを特徴とする。
また、前記Ｘ線照射部は、３０［ｋｅＶ］以下の強度でＸ線を出力することを特徴とする。
また、前記Ｘ線検出部は、前記Ｘ線照射部のＸ線照射部位の両側方に各々配置される第１検出部および第２検出部を有し、前記Ｘ線照射部は、前記計測対象または前記較正板からの反射波が前記第１検出部および前記第２検出部へ各々入射するように、前記Ｘ線を双方向に照射し、前記制御部は、前記第１検出部から出力される一の反射波を示す信号、および、前記第２検出部から出力される他の反射波を示す信号を用いて前記計測対象に関する計測値を求めることを特徴とする。
また、前記Ｘ線照射部から出射されるＸ線を所定方向へ向ける照射ガイド部を備えた、
ことを特徴とする。
本発明によれば、Ｘ線の照射ならびに検出を行う部分の設置スペースを抑制し、精度を高めて計測を行うことができる。
本発明の実施例１によるＸ線反射型計測装置の概略構成を示す説明図である。 図１のＸ線反射型計測装置を用いて粉粒体からなる計測対象を計測する状態を示す説明図である。 本発明の実施例２によるＸ線反射型計測装置の概略構成を示す説明図である。 本発明の実施例３によるＸ線反射型計測装置の概略構成を示す説明図である。 本発明の実施例４によるＸ線反射型計測装置の概略構成を示す説明図である。 本発明の実施例５によるＸ線反射型計測装置の概略構成を示す説明図である。 本発明の実施例６によるＸ線反射型計測装置の概略構成を示す説明図である。
以下、この発明の実施の形態を図面に基いて説明する。
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１によるＸ線反射型計測装置の概略構成を示す説明図である。この図は、当該Ｘ線反射型計測装置を構成するＸ線管１（Ｘ線照射部）および検出器７（Ｘ線検出部）を、例えば薄膜状の計測対象２１の近傍に設置した状態を示したものである。
図示したＸ線反射型計測装置は、Ｘ線管１および検出器７を並べて設置しており、詳しくは、Ｘ線を出力照射するＸ線管１の照射部位と、Ｘ線を入射させる検出器７の検出部位が並ぶように設置している。
Ｘ線管１および検出器７は、図示を省略した回転駆動部等に接続されており、一体となって回転するように構成されている。
また、Ｘ線管１および検出器７は、一体となって回転したとき、回転軌跡として図１に示した回転面１１が生じるように、図示を省略した支持機構部等によって支持されている。
換言すると、Ｘ線管１および検出器７は、一体となるように固定され、回転面１１の回転軸を中心として回転することができるように、例えば、支持機構部等によって支持されている。また、前述の回転駆動部によって上記の回転軸を中心として双方向へ回転するように、当該回転駆動部と接続されている。
なお、回転面１１は、詳しくはＸ線管１の照射部位ならびに検出器７の検出部位の回転軌跡を表すものである。
図１に示したＸ線反射型計測装置は、計測対象２１の近傍にＸ線管１および検出器７を配置したとき、当該Ｘ線管１および検出器７をはさんで計測対象２１と対向配置される較正板２２を備えている。
較正板２２は、キャリブレーション（較正）の基準となる所定のＸ線反射率等を有する素材によって形成された、例えば平板であり、図１に示した外周円１２の接線１３上に配置されている。図１の接線１３は、例えば、計測対象２１の表面と平行に延設されているが、当該外周円１２の円周上において、どの位置の接線によるかは限定されない。
なお、較正板２２、ならびに後述する各較正板は、フィルム状等の素材によって構成されたものでもよく、形状も平板状のものに限定されない。また、当該いずれの較正板も、計測対象２１のＸ線反射率（もしくは反射特性）等に応じて、適当なＸ線反射率等を有する素材を用いて構成されている。
外周円１２は、回転面１１の中心軸（回転軸）を円中心としたものであり、当該外周円１２の円周と回転面１１との間は、Ｘ線管１および検出器７と、計測対象２１との間の距離を示している。
即ち、Ｘ線管１の照射部位および検出器７の検出部位が、計測対象２１と対向したときの間隔距離と、Ｘ線管１および検出器７が回転して較正板２２と対向したときの、Ｘ線管１の照射部位および検出器７の検出部位と、較正板２２との間隔距離が同一となるように、当該較正板２２が配置構成されている。
図１に示したＸ線反射型計測装置は、接線１３即ち較正板２２と、計測対象２１の表面とが平行となり、また、Ｘ線管１および検出器７の回転中心を基点として対向配置されるように構成されている。
即ち、計測対象２１と正対するようにＸ線管１および検出器７を向けた場合の、Ｘ線の計測対象２１に対する入射角ならびに反射波の反射角と、較正板２２と正対するようにＸ線管１および検出器７を向けた（１８０度回転させた）場合の、Ｘ線の較正板２２に対する入射角ならびに反射波の反射角が、それぞれ同じ大きさの角度となるように構成されている。
Ｘ線管１は、例えば、図示を省略した制御部に接続され、当該制御部の制御信号に応じてＸ線を所定のエネルギー強度で出力照射するもので、例えば、強度が３０［ｋｅＶ］以下のＸ線（軟Ｘ線）を出力するように構成されている。
検出器７は、例えば、上記の制御部に接続され、当該検出器７の検出部位へ入射したＸ線（反射波）の振幅大きさ、強度などを示す信号を制御部へ出力するように構成されている。
前述の回転駆動部は、例えば、上記の制御部に接続され、回転方向、回転速度、回転量などが当該制御部から入力した制御信号によって制御されるように構成されている。
上記の制御部は、上記のようにＸ線管１、回転駆動部等の動作を制御するとともに、例えば、検出器７から入力した信号を用いて所定の演算処理を行うように構成されている。
次に動作について説明する。
Ｘ線を用いて計測対象２１に関する計測を行うときには、制御部は、回転機構部等を制御して、例えば、Ｘ線管１の照射部位および検出器７の検出部位を、計測対象２１の所定部分（計測部位）へ向ける。この状態でＸ線管１からＸ線を照射させ、このＸ線が計測対象２１に反射した反射波を検出器７に入射させる。
制御部は、このとき検出器７から出力された当該反射波を示す信号（強度、振幅の大きさなどを表すデータ）を、例えば制御部自身に備えたメモリ等の記憶手段に記憶させる。
次に、制御部は、回転機構部等を制御して、Ｘ線管１の照射部位および検出器７の検出部位を較正板２２へ向ける。この状態でＸ線管１からＸ線を照射させ、このＸ線が較正板２２に反射した反射波を検出器７に入射させる。
このとき検出器７から出力された当該反射波を示す信号（強度などを表すデータ）を、例えば制御部自身に備えたメモリ等の記憶手段に記憶させる。
この後、メモリ等に記憶させた、計測対象２１からの反射波を示すデータと較正板２２からの反射波を示すデータとを用いて所定演算を行い、計測対象２１に関する計測値、例えば、板状またはフィルム状の計測対象２１の厚さを求める。
なお、先にＸ線管１および検出器７を較正板２２に向けて反射波検出を行い、その後、計測対象２１の反射波検出を行うようにしてもよい。
図２は、図１のＸ線反射型計測装置を用いて粉粒体からなる計測対象２１を計測する状態を示す説明図である。
Ｘ線が物質に照射された場合には、コンプトン散乱したものの一部が後方へ返ってくる。
特に、図２に示した粉粒体の計測対象２１について、Ｘ線を用いた何れかの計測（例えば、任意の層の厚さ計測、一塊となった粉状物質の成分分析など）を行う場合には、当該計測内容に応じてＸ線を反射させる位置（計測対象２１の厚み方向の深さ、計測する層の積層位置など）を定めておき、この反射位置に応じて計測対象２１に対するＸ線の入射角度、具体的にはＸ線管１のＸ線出力（照射）角度等を予め設定する。また、当該Ｘ線の反射波（コンプトン散乱の一部）を検出することができるように検出器７を設置する。
また、粉粒体の計測対象２１にＸ線を照射して所定内容（項目等）の計測を行う場合、較正板２２は、Ｘ線を反射させる位置（前述の計測対象２１の厚み方向の深さなど）に応じて設置位置が定められる。
具体的には、Ｘ線管１の照射部位ならびに検出器７の検出部位が、較正板２２と例えば正対したとき、上記の各部位と較正板２２との間の距離が、計測対象２１と正対したＸ線管１の照射部位ならびに検出器７の検出部位と、計測対象２１のＸ線を反射させる位置との間の距離が同一となるように、即ち、図２に示した外周円１２の円周上に較正板２２が配置固定される。このように配置した較正板２２からの反射波を検出し、これを用いて前述のように計測対象２１からの反射波の検出結果（反射波を示す信号）の演算処理を行い、所定の計測結果を求める。
（実施例２）
図３は、本発明の実施例２によるＸ線反射型計測装置の概略構成を示す説明図である。この図は、図１、図２と同様に、Ｘ線反射型計測装置を構成するＸ線管１および検出器７を、計測対象２１の近傍に設置した状態を示したものである。
図３のＸ線反射型計測装置は、較正板２２（第一較正板）とともに、直交較正板２３（第二較正板）を備えて構成されたもので、他の部分は、図１に示したものと同様に構成されている。ここでは、図１のＸ線反射型計測装置と同様に構成された部分の重複説明を省略する。
図３のＸ線反射型計測装置は、図１等に示した接線１３と直交する接線１４上に直交較正板２３を配置している。接線１４は、接線１３と同様に外周円１２の接線である。
接線１４の円周上に配置される直交較正板２３は、例えば、板面形状が較正板２２と同様であって、板厚が較正板２２よりも厚く形成されている。また、直交較正板２３は、制御部において計測対象２１からの反射波に関する所定の演算処理に使用することができるＸ線反射率であって、較正板２２とは異なるＸ線反射率を有する素材を用いて形成されたものでもよい。
直交較正板２３は、計測対象２１（あるいは較正板２２）と正対させたＸ線管１および検出器７を、例えば、左右何れかの方向へ回転させたとき、当該Ｘ線管１の照射部位ならびに検出器７の検出部位と正対するように設置されている。
即ち、直交較正板２３へ照射されたＸ線の入射角、ならびに直交較正板２３に反射した反射波の反射角が、較正板２２に対する入射角、反射角とそれぞれ同様な大きさの角度となるように、当該直交較正板２３が設置されている。
図３のＸ線反射型計測装置の計測動作は、図１および図２を用いて説明したＸ線反射型計測装置と同様に、制御部の制御によって、Ｘ線管１および検出器７の向きを制御し（適当な方向を向くように回転させ）、Ｘ線管１から計測対象２１へＸ線を照射する。
このＸ線が計測対象２１に反射した反射波を検出器７によって検出し、当該検出器７から出力された反射波を示す信号を制御部が取得する。
また、Ｘ線管１および検出器７の向きを制御し（適当な方向を向くように回転させ）、Ｘ線管１から較正板２２へＸ線を照射し、このとき較正板２２から反射された反射波を検出器７によって検出し、この反射波を示す信号を制御部へ入力する。
また、同様に、Ｘ線管１および検出器７の向きを制御し（適当な方向を向くように回転させ）、Ｘ線管１から直交較正板２３へＸ線を照射し、このとき直交較正板２３から反射された反射波を検出器７によって検出し、この反射波を示す信号を制御部へ入力する。
制御部は、計測対象２１からの反射波を示す信号について、較正板２２からの反射波を示す信号、および、直交較正板２３からの反射波を示す信号を用いた多点較正を施す演算処理を行い、所望の計測値を求める。
なお、Ｘ線管１および検出器７を適宜回転させ、計測対象２１、較正板２２、直交較正板２３に対して、それぞれＸ線を照射する順、また、これらからの反射波を検出する順等は、上記説明の順に限定されない。
（実施例３）
図４は、本発明の実施例３によるＸ線反射型計測装置の概略構成を示す説明図である。この図は、図１〜図３と同様に、Ｘ線反射型計測装置を構成するＸ線管１および検出器７を、計測対象２１の近傍に設置した状態を示したものである。
図４のＸ線反射型計測装置は、図１に示したＸ線反射型計測装置の較正板２２に替えて、可動較正板２４および可動較正板２５を備えて構成されたもので、他の部分は、図１に示したものと同様に構成されている。ここでは、図１のＸ線反射型計測装置と同様に構成された部分の重複説明を省略する。
可動較正板２４は、例えば、図１等に示した較正板２２と同様に形成されたものである。また、可動較正板２５は、板面の形状等は可動較正板２４と同様であるが、板厚さを厚く形成したものであり、可動較正板２４とは異なるＸ線反射特性（Ｘ線反射率等）を有している
これら可動較正板２４，２５は、図４に示したように、Ｘ線管１および検出器７を介して、計測対象２１に対向配置されており、この位置において図示を省略した可動機構部に支持あるいは固定されて、回転移動あるいは平行移動するように設置されている。上記の可動機構部は、前述の制御部から出力される制御信号等によって動作が制御されるように構成されている。
なお、実施例３のＸ線反射型計測装置に備える可動機構部は、可動較正板２４ならびに可動較正板２５のそれぞれの板面（表面）が、Ｘ線管１のＸ線照射部位および検出器７のＸ線検出部位と正対しない状態に、当該可動較正板２４ならびに可動較正板２５を固定することもできるように構成されている。
制御部は、例えば、計測対象２１が、平板状のボード材、また、メンブレン状に形成されたものである場合、計測対象２１のＸ線を反射させる部位の表面形状等に応じて、可動較正板２４の位置等を設定し、設定した位置へ可動較正板２４が移動するように可動機構部を制御する。
上記の可動較正板２４の位置等の設定は、例えば、Ｘ線管１から計測対象２１に照射されたＸ線の入射角度、計測対象２１の表面から検出器７へ向かう反射波の反射角度等と、可動較正板２４への入射角度、可動較正板２４からの反射角度等が同様なものとなるように位置等を設定する。
具体的には、例えば、可動較正板２２ａとＸ線管１および検出器７との距離、可動較正板２２ａをＸ線管１および検出器７と正対する位置から傾けた角度等の設定を行う。
なお、可動較正板２４の位置等を複数設定し、各位置等において反射波を検出するようにしてもよい。
制御部は、可動機構部を制御して、計測対象２１の表面形状、内部構造などに応じて設定した第１の距離や傾き角度となるように、可動較正板２４を移動、ならびに固定する。
次に、可動較正板２４を、第１の距離や傾き角度に固定した状態において、Ｘ線管１から可動較正板２２ａへＸ線を照射させ、また、可動較正板２２ａからの反射波を検出器７に検出させる。第１の距離や傾き角度において検出された反射波を示す各信号を取得し、例えば制御部自身に備えるメモリ等に記憶させる。その後、可動機構部を制御し、第２の距離や傾き角度に可動較正板２４を移動、ならびに固定する。
第２の距離や傾き角度に固定した状態において、Ｘ線管１から可動較正板２４へＸ線を照射させ、また、可動較正板２４からの反射波を検出器７に検出させる。
第２の距離や傾き角度において検出された反射波を示す信号を取得し、例えばメモリ等に記憶させた後、当該第２の反射波を示す信号と、前述のメモリ等に記憶させた第１の距離や傾き角度に固定した状態において検出された第１の反射波を示す信号とを用いて、計測対象２１の計測における演算処理に多点較正を施す。
なお、多点較正を行う場合には、上記の２点較正に限定されず、３点（３種類の距離、傾き角度）以上の較正点を設けて計測値を求めるようにしてもよい。また、後述するように可動較正板２５を併用して多点較正を実施するときには、当該可動較正板２４によって取得する較正点は１点でもよい。
前述のように可動較正板２４からの反射波とともに、可動較正板２５からの反射波を用いて多点較正を行う場合には、可動較正板２４のように、可動機構部を稼働させて当該可動較正板２５を任意の位置に移動ならびに固定し、また、Ｘ線管１および検出器７に対して、任意の距離や傾き角度などとなるように固定する。
制御部は、この状態の可動較正板２５からの反射波を検出器７に検出させ、このとき検出器７から取得した反射波を示す信号を、前述の可動較正板２４からの反射波を示す信号とともに、例えば、メモリ等に記憶させておき、適宜、計測対象２１に関する演算処理に用いて多点較正を行う。
図４に例示した可動較正板２５は、可動較正板２４よりも厚く形成されており、可動較正板２５からの反射波を示す信号を、可動較正板２４からの反射波を示す信号とともに多点較正に用いると、特に、計測対象２１の厚さを求める演算処理の較正（多点較正）に適している。
なお、可動較正板２５を、可動較正板２４とともに用いる場合には、制御部は、可動較正板２５について、Ｘ線を反射させる位置等（前述の距離、傾き角度）を１点以上設定し、多点較正に必要な複数の反射波を示す信号を取得する。
（実施例４）
図５は、本発明の実施例４によるＸ線反射型計測装置の概略構成を示す説明図である。この図は、図１〜４と同様に、Ｘ線反射型計測装置を構成するＸ線管１および検出器７を、計測対象２１の近傍に設置した状態を示したものである。
図５のＸ線反射型計測装置は、図１に示したＸ線反射型計測装置の較正板２２を移動させる移動機構部（図示省略）を備えて構成されたもので、他の部分は、図１に示したものと同様に構成されている。ここでは、図１のＸ線反射型計測装置と同様に構成された部分の重複説明を省略する。
図５の較正板２２を移動させる移動機構部は、外周円１２の円状面に対して平行に較正板２２を移動させ、また、制御部から出力される制御信号に応じて較正板２２を所定量（所定距離）移動させるように構成されている。即ち、Ｘ線管１のＸ線照射部位および検出器７のＸ線検出部位と正対するように較正板２２の向きを固定し、当該Ｘ線管１および検出器７の上記各部位から較正板２２を離間した距離を変更、調整するように構成されている。
図５のＸ線反射型計測装置に備えられた制御部は、計測対象２１の表面または内部構造に応じて、較正板２２とＸ線管１のＸ線照射部位および検出器７のＸ線検出部位との距離を複数設定する。
制御部は、較正板２２とＸ線管１のＸ線照射部位および検出器７のＸ線検出部位との距離が、複数設定された距離の中の第１の距離となるように移動機構部を制御し、較正板２２を第１の距離に固定して、Ｘ線管１から較正板２２へＸ線を照射させ、また、当該較正板２２からの反射波を検出器７に検出させる。このとき検出器７から取得した、第１の距離に固定した状態における反射波を示す信号を、例えば、制御部自身に備えるメモリ等に記憶させる。
その後、移動機構部を制御して較正板２２を、前述の複数設定した距離の中の、第２の距離へ移動させ、この位置に固定させる。第２の距離に固定した状態において、Ｘ線管１から較正板２２へＸ線を照射させ、また、当該較正板２２からの反射波を検出器７に検出させる。
制御部は、第２の距離において検出された反射波を示す信号を取得した後、当該反射波を示す信号と、前述のメモリ等に記憶されている第１の距離に固定した状態において検出された反射波を示す信号とを用いて、計測対象２１の計測における演算処理に多点較正を施す。
なお、多点較正を行う場合には、上記の２点較正に限定されず、３点（３種類の距離）以上の較正点を設けて計測値を求めるようにしてもよい。
（実施例５）
図６は、本発明の実施例５によるＸ線反射型計測装置の概略較正を示す説明図である。この図は、図１〜５に示したものと同様に、実施例５のＸ線反射型計測装置を構成するＸ線管１（Ｘ線照射部）、第一検出器７ａ（第１検出部）、第二検出器８（第２検出部）を、計測対象２１の近傍に設置した状態を示している。
図６のＸ線反射型計測装置は、外周円１２の円状面に沿ってＸ線管１の両側方にそれぞれ第一検出器７ａと第二検出器８とを配置し、これらが一体となって、図示を省略した回転駆動部の駆動によって回転したとき、回転面１１が生じるように構成されている。また、他の部分は、図１に示したものと同様に構成されている。
なお、図６に示した第一検出器７ａ、Ｘ線管１、および、第二検出器８を、図３〜図５に示したＸ線管１および検出器７に替えて、これら各図に示したＸ線反射型計測装置に備えることも可能である。
図６に示したＸ線管１は、例えば、同一波長のＸ線を同様な強度で双方向へ出力するように構成されている。
詳しくは、外周円１２の円周上に配置された較正板２２または計測対象２１に所定の入射角度でＸ線が入射するように構成されており、なおかつ、較正板２２または計測対象２１へＸ線を照射し、双方向の検出器に散乱波が届くように構成されている。
また、図６のＸ線管１は、較正板２２あるいは計測対象２１の各部位にＸ線が反射し、一の反射波（コンプトン散乱の一部分）が第一検出器７ａへ入射し、他の反射波（コンプトン散乱の他の一部分）が第二検出器８へ入射するように、双方向へＸ線を照射するように構成されている。
第一検出器７ａおよび第二検出器８を備えたＸ線反射型計測装置の制御部（図示省略）は、第一検出器７ａから出力される一の反射波を示す信号と、第二検出器８から出力される他の反射波を示す信号とを用いて、計測対象２１に関する計測値を演算処理によって求める。
詳しくは、当該制御部は、回転機構部を制御して第一検出器７ａ、Ｘ線管１、第二検出器８を回転させ、これらに備えられたＸ線照射部位やＸ線検出部位を、例えば計測対象２１に正対させる。
この状態で、Ｘ線管１からＸ線を双方向へ散乱するように照射させ、計測対象２１の計測部位において、当該Ｘ線をそれぞれの方向へ反射させる。
計測対象２１の一の部位で反射した一の反射波を、例えば、第一検出器７ａで検出し、計測対象２１の他の部位で反射した他の反射波を、第二検出器８で検出する。
制御部は、第一検出器７ａから出力された一の反射波を示す信号と、第二検出器８から出力された他の反射波を示す信号とを取得し、これらを計測対象２１からの反射波を示す信号として、例えば、自身に備えるメモリ等へ記憶させておく。
制御部は、回転駆動部を制御して第一検出器７ａ、Ｘ線管１、第二検出器８を回転させ、これらに備えられたＸ線照射部位やＸ線検出部位を、較正板２２に正対させる。
この状態で、Ｘ線管１からＸ線を双方向へ照射させ、較正板２２の２つの部位において、当該Ｘ線をそれぞれ反射させる。
較正板２２の一の部位で反射した一の反射波を、例えば、第一検出器７ａで検出し、較正板２２の他の部位で反射した他の反射波を、第二検出器８で検出する。
なお、計測対象２１からの各反射波を検出する順、較正板２２からの各反射波を検出する順、さらに計測対象２１と較正板２２の計測順は、上記説明の順に限定されない。
制御部は、このとき第一検出器７ａから出力された、較正板２２からの一の反射波を示す信号と、第二検出器８から出力された、較正板２２からの他の反射波を示す信号とを取得し、これらを較正板２２からの反射波を示す信号として、例えば、自身に備えるメモリ等へ記憶させる。この後、前述のメモリへ記憶させておいた計測対象２１からの反射波を示す信号を用いて所望の計測値を求める演算処理を行う。
この演算処理では、計測対象２１からの一の反射波を示す信号、および、計測対象２１からの他の反射波を示す信号を用いて所望の計測値を求め、また、当該計測値を求めるときには、較正板２２からの一の反射波を示す信号、および、較正板２２からの他の反射波を示す信号を用いた較正処理が行われる。
（実施例６）
図７は、本発明の実施例６によるＸ線反射型計測装置の概略構成を示す説明図である。この図７は、図６に例示したＸ線管１に照射ガイド２を設けた構成例である。照射ガイド２を除く構成は、図６に示したＸ線反射型計測装置と同様であり、動作も同様なものである。ここでは、図６に示したものと同様な構成ならびに動作の重複説明を省略する。
照射ガイド２には、吸収性あるいは反射性を備えた様々な素材を用いることができ、また、形状についても、所望の照射態様に応じて様々なものを用いることができる。例えば、照射したＸ線が末広がりに拡大するように、あるいは逆に、絞り込まれて縮小するように形成されたものを用いることができ、また、照射ガイド２に角度をつけて計測対象２１へ照射するようにしてもよい。
この照射ガイド２は、図１〜５に示した各Ｘ線反射型計測装置においも、各装置のＸ線管１から出射されるＸ線を所定方向へ向けるように備えることができる。
以上のように、ここまで説明した実施例１〜６の各Ｘ線反射型計測装置は、Ｘ線管１から出力するＸ線の強度を３０［ｋｅＶ］以下としたので、原子番号の小さい水素やリチウムなどと、原子番号の大きい物質との間で吸収係数に大きな差が生じ、上記のような原子番号が小さく、吸収係数が小さい物質ではコンプトン散乱が多くなり、他の部分と比較すると後方へのコンプトン散乱も多くなる。そのため、Ｘ線の反射波（コンプトン散乱の一部）を検出することにより、計測対象２１の厚さ計測を行うことができ、また、計測対象２１に含有されている水分を計測することができる。
計測対象２１がリチウム等の物質である場合には、当該計測対象２１の成分分析を行うことができ、また、リチウム等の物質を、他の物質からなる計測対象２１に塗布した場合には塗布量を計測することができる。また、紙やオレフィン系のフィルムなどを高精度で計測することが可能となった。
また、厚さ計測を非接触で行うことができることから、塗装工程の最中において塗料の塗膜厚さを計測することができ、塗膜の積層構造を形成する工程においては、性状の異なる中間層を検出することができる。
また、ボード材などの酸洗工程において板厚管理を行うことも可能になり、制振鋼板を製造する際の中間層の厚さ管理や、塗装鋼板の塗膜厚さ管理などを容易に行うことができる。
また、非接触によって厚さ計測ができることから、例えば、製紙工程のウエットパートのように紙料などの飛散による汚れ付着が生じ易く、計測装置等の設置スペースに制限がある場合でも、シートや板状の厚さ計測を精度良く行うことが可能になる。
また、コンベアなどの搬送装置によって搬送されている最中の砂利、砂、石炭などの粉粒体に含まれている水分を高い精度で計測することも可能になる。
また、スキャナー等と組み合わせて計測を行うように構成すると、非接触の厚さ計測、水分計測、成分分析などを連続して行うことも可能になる。
本発明は、製粉、製茶、化学工業、製紙、紙パルプ、鉄鋼、非鉄などの製造業、建材、コンクリートプラント、土木建築などの建設業、農業などに用いることが可能である。
農業においては、Ｘ線の発生源のみを備えた計測装置、または、Ｘ線の発生源とγ線の発生源を備えた複合型の計測装置を構成することによって、穀物などの成分分析に用いることができる。
また、製紙、紙パルプ、フィルム材、ボードなどの面を有するものやブロック状に形成されたものについて、含有する水分の計測、これらの厚さ計測、塗布を行った場合の塗布量計測、塗布剤等の成分分析に用いることができる。
また、砂、小麦粉などの粉粒体、茶葉、チップ材、他の木材などに含有される水分計測に用いることができる。
１ Ｘ線管
２ 照射ガイド
７ 検出器
７ａ 第一検出器
８ 第二検出器
１１ 回転面
１２ 外周円
１３ 接線
１４ 接線
２１ 計測対象
２２ 較正板
２３ 直交較正板
２４ 可動較正板
２５ 可動較正板

Claims (7)

  1. Ｘ線を照射するＸ線照射部と、
    Ｘ線の反射波を検出し、該反射波を示す信号を出力するＸ線検出部と、
    前記Ｘ線照射部および前記Ｘ線検出部を回転させる回転駆動部と、
    前記Ｘ線照射部および前記Ｘ線検出部に対して、所定の距離に配置され、前記Ｘ線照射部から照射されたＸ線を前記Ｘ線検出部へ反射する較正板と、
    前記Ｘ線照射部、および、前記回転駆動部の動作を制御するとともに、前記Ｘ線検出部が検出した前記反射波を示す信号を取得し、所定演算を行う制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記回転駆動部を制御して、前記Ｘ線照射部および前記Ｘ線検出部を計測対象へ向け、前記Ｘ線照射部から該計測対象に照射したＸ線の反射波を前記Ｘ線検出部に検出させるとともに、
    前記Ｘ線照射部および前記Ｘ線検出部を前記較正板へ向け、前記Ｘ線照射部から該較正板に照射したＸ線の反射波を前記Ｘ線検出部に検出させ、
    前記計測対象からの反射波を示す信号と前記較正板からの反射波を示す信号とを用いて、前記計測対象に関する所定の計測値を演算処理によって求める、
    ことを特徴とするＸ線反射型計測装置。
  2. 前記較正板は、
    前記Ｘ線照射部および前記Ｘ線検出部の回転軌跡に沿って配置される第一較正板と、
    前記Ｘ線照射部および前記Ｘ線検出部の回転軌跡に沿って前記第一較正板から離間して配置され、前記第一較正板とは異なるＸ線反射率を有する素材によって形成された第二較正板と、
    からなり、
    前記制御部は、
    前記Ｘ線検出部から取得した前記第一較正板からの反射波を示す信号および前記第二較正板からの反射波を示す信号を用いた多点較正を、前記計測対象からの反射波を示す信号に関する演算処理に施す、
    ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線反射型計測装置。
  3. 前記制御部の制御に応じて複数の前記較正板を回転移動あるいは平行移動させる可動機構部を備え、
    前記制御部は、
    前記可動機構部を制御して移動させた前記複数の較正板からの反射波を示す信号を前記Ｘ線検出部から取得し、前記計測対象からの反射波を示す信号を用いた演算処理について多点較正を行う、
    ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線反射型計測装置。
  4. 前記制御部の制御に応じて前記較正板を移動して、前記Ｘ線照射部および前記Ｘ線検出部と、前記較正板との距離を変更する移動機構部を備え、
    前記制御部は、
    前記移動機構部を制御して、前記演算処理に適した反射波を示す信号が前記Ｘ線検出部から出力されるように、前記Ｘ線照射部および前記Ｘ線検出部と、前記較正板との距離を調整する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線反射型計測装置。
  5. 前記Ｘ線照射部は、
    ３０［ｋｅＶ］以下の強度でＸ線を出力する、
    ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のＸ線反射型計測装置。
  6. 前記Ｘ線検出部は、
    前記Ｘ線照射部のＸ線照射部位の両側方に各々配置される第１検出部および第２検出部を有し、
    前記Ｘ線照射部は、
    前記計測対象または前記較正板からの反射波が前記第１検出部および前記第２検出部へ各々入射するように、前記Ｘ線を双方向に照射し、
    前記制御部は、
    前記第１検出部から出力される一の反射波を示す信号、および、前記第２検出部から出力される他の反射波を示す信号を用いて前記計測対象に関する計測値を求める、
    ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のＸ線反射型計測装置。
  7. 前記Ｘ線照射部から出射されるＸ線を所定方向へ向ける照射ガイド部を備えた、
    ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のＸ線反射型計測装置。
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