JP4613613B2

JP4613613B2 - 物理量測定方法

Info

Publication number: JP4613613B2
Application number: JP2004379713A
Authority: JP
Inventors: 彰彦土屋; 祐彦大日方
Original assignee: Yokogawa Electric Corp
Current assignee: Yokogawa Electric Corp
Priority date: 2004-12-28
Filing date: 2004-12-28
Publication date: 2011-01-19
Anticipated expiration: 2024-12-28
Also published as: JP2006184183A

Description

本発明は、金属、プラスチック、紙などのシート状物質の坪量、厚さ、灰分、水分などの物理量測定に用いて好適な物理量測定方法に関し、分解能の向上を図った物理量測定方法に関するものである。

例えば、β線が物質層を通過すると、電離作用や励起作用等によって次第にエネルギ―を失って減衰し、更にこの様な弾性散乱や非弾性散乱を多数回受けて進行方向が変化する。従って測定体の物理量（例えば厚さ）が増すに伴い透過するβ線粒子の数は減少する。この様な原理を応用し、シ―ト状の種々の物質の物理量を測定する装置がある。このような測定装置に関する先行技術としては下記のようなものが知られている。

特開平６−２６９１７号公報

図４はこの様な放射線応用測定装置の一般的構成例を示す説明図である。図４に示す様にβ線放射線源（以下、単に放射線源という）１と放射線検出器２が対向して配置され、その間に被測定体３が挟まれており、シ―ト状の被測定体（以下、単に被測定体という）３を透過した放射線４のエネルギーを放射線検出器２で検出する。５は放射線検出器２からの信号を増幅し、Ａ／Ｄ変換を行う信号変換器、６は信号変換器５からの信号に基づいて被測定体３の厚さや坪量を予め作成した検量線を元に演算する演算器である。

ところでこのような装置において、検量線の作成に際しては被測定体３を取り外して空気層だけの状態として放射線源からの放射線を放射線検出器２で検出した場合の出力と、放射線源を遮蔽して放射線源からの放射線をゼロとした場合の信号変換器５の出力を正規化（例えば０〜５Ｖ）して検量線を作成している。

図５は空気層で０〜５Ｖに正規化された検量線を用いて被測定体をアルミサンプルとし、その坪量を測定した場合のセンサ出力と坪量の関係を示すものである。図中●印は０ｇ／ｍ^２で正規化したもの、線分（イ）は●印の途中を結んだものである。

図から明らかなように坪量が少ないところ（０〜１５００ｇ／ｍ^２）では比較的に分解能がよいが１５００ｇ／ｍ^２を超えた３０００ｇ／ｍ^２の間は出力値の変化が少なくなっており、分解能が低下していることが分かる。

即ち、坪量が０〜１５００ｇ／ｍ^２の間は５Ｖ−１Ｖ＝４Ｖの電圧差があるが、坪量が１５００〜３０００ｇ／ｍ^２の間は１Ｖ−０．３７Ｖ＝０．６３Ｖの電圧差しかない。
これは坪量が１５００〜３０００ｇ／ｍ^２の間は、坪量１ｇ／ｍ^２あたりの電圧差が小さく、測定精度が悪いことを意味している。

本発明は検出器の出力信号の正規化を従来の空気層だけではなく、高坪領域では例えば坪量１５００ｇ／ｍ^２の標準サンプルを用いて正規化することにより高坪量域（例えば１５００〜３０００ｇ／ｍ^２）の分解能を改善することを目的としている。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の物理量測方法の発明は、
被測定体を透過することによりエネルギーが減衰する線源から出射され、前記被測定体を透過したエネルギーの減衰量を検出器により検出し、前記被測定体の物理量の測定を行う物理量測定方法において、
前記線源と検出器間の空気層におけるエネルギーの減衰量を検出する工程と、
前記線源と検出器間の放射線を遮蔽した状態におけるエネルギーの減衰量を検出する工程と、
前記空気層におけるエネルギーの減衰量と前記線源と検出器間の放射線を遮蔽した状態におけるエネルギーの減衰量を前記検出器の出力信号をもとに正規化する工程と、
前記物理量測定に用いられる検量線の作成に際しては測定レンジを複数の検量線に分割する工程と、
前記正規化した値の最大値が前記分割した検量線のそれぞれの最大値となるように検量線を作成する工程を含むことを特徴とする。

請求項２においては、
被測定体を透過することによりエネルギーが減衰する線源から出射され、前記被測定体を透過したエネルギーの減衰量を検出器により検出し、前記被測定体の物理量の測定を行う物理量測定方法において、
前記線源と検出器間の空気層におけるエネルギーの減衰量を検出する工程と、
前記線源と検出器間の放射線を遮蔽した状態におけるエネルギーの減衰量を検出する工程と、
前記空気層におけるエネルギーの減衰量と前記線源と検出器間の放射線を遮蔽した状態におけるエネルギーの減衰量を前記検出器の出力信号をもとに正規化する工程と、
前記物理量測定に用いられる検量線の作成に際しては、前記検出器の出力が前記物理量に対して所定の分解能より低下した段階でその段階における標準サンプルを挿入し、該標準サンプルを挿入した状態の検出器の出力を前記正規化した値の最大値とする工程と、この最大値と前記放射線を遮蔽した状態における検出器の出力信号をもとに正規化する工程を含むことを特徴とする。

本発明によれば次のような効果がある。
請求項１においては、線源と検出器間の空気層におけるエネルギーの減衰量を検出する工程と、
線源と検出器間の放射線を遮蔽した状態におけるエネルギーの減衰量を検出する工程と、
空気層におけるエネルギーの減衰量と線源と検出器間の放射線を遮蔽した状態におけるエネルギーの減衰量を検出器の出力信号をもとに正規化する工程と、
物理量測定に用いられる検量線の作成に際しては測定レンジを複数の検量線に分割する工程と、
正規化した値の最大値が分割した検量線のそれぞれの最大値となるように検量線を作成する工程、を含んでいるので、測定範囲の全域にわたって分解能を改善することができる。

請求項２においては、線源と検出器間の空気層におけるエネルギーの減衰量を検出する工程と、
線源と検出器間の放射線を遮蔽した状態におけるエネルギーの減衰量を検出する工程と、
空気層におけるエネルギーの減衰量と線源と検出器間の放射線を遮蔽した状態におけるエネルギーの減衰量を検出器の出力信号をもとに正規化する工程と、
物理量測定に用いられる検量線の作成に際しては、検出器の出力が物理量に対して所定の分解能より低下した段階でその段階における標準サンプルを挿入し、該標準サンプルを挿入した状態の検出器の出力を正規化した値の最大値とする工程と、この最大値と前記放射線を遮蔽した状態における検出器の出力信号をもとに正規化する工程を含んでいるので、測定範囲の全域にわたって分解能を改善することができる。

以下本発明を図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明に係る物理量測定方法の一例を示すものである、図１において、図４に示すものと同一要素には同一番号を付している。５ａ，５ｂは放射線検出器２からの出力を増幅し、Ａ／Ｄ変換を行なう第１，第２の信号変換手段、６ａはこれら第１，第２の信号変換手段の出力に基づいて検量線の作成を行う演算器である。ここでは第１信号変換手段５ａと演算器６ａを第１検量線作成手段、第２信号変換手段５ｂと演算器６ａを第２検量線作成手段と定義する。

上述の構成において、工程１において第１信号変換手段５ａを用い、従来と同様に空気層（サンプルがない状態）での放射線検出器２からの出力信号と放射線を遮蔽した状態の出力をゼロとし、演算器６ａを用いて正規化（実施例では０〜５Ｖ）して検量線イを作成する。

次に工程２において、第２信号変換手段５ｂを用い、放射線源１と放射線検出器２の間に標準サンプル（実施例では１５００ｇ／ｍ^２のアルミサンプル）７を挿入した状態における放射線検出器２からの出力信号と放射線を遮蔽した状態の出力をゼロとし、演算器６ａを用いて正規化（実施例では０〜５Ｖ）して検量線ロを作成する。

図２は上述の方法により作成したセンサ出力値と坪量の関係（検量線）を示すものである。図中●印は０ｇ／ｍ^２で正規化したもの、線分（イ）は●印の途中を結んだもの、▲印は１５００ｇ／ｍ^２で正規化したもの、線分（ロ）は▲印の途中を結んだものである。

図において、坪量が１５００〜３０００ｇ／ｍ^２の間の電圧差は５Ｖ-１．８５Ｖ＝３．１５Ｖとなり、０ｇ／ｍ^２で正規化した時の電圧差１Ｖ−０．３７Ｖ＝０．６３Ｖの約５倍となる。即ち、１５００〜３０００ｇ／ｍ^２の間の電圧差が５倍大きくなり、分解能が大きくなって精度が向上する。従って測定範囲の全域にわたって高分解能の測定が可能である。

図３は本発明の他の実施例を示すもので、図５と同一要素には同一符号を付している。この例では信号変換手段５ｃの出力を監視するとともにゲインを切換えるゲイン切換手段８を備えている。そして、工程１において、空気層（サンプルがない状態）での放射線検出器２からの出力信号と放射線を遮蔽した状態の出力をゼロとし、演算器６ｂを用いて正規化（実施例では０〜５Ｖ）して検量線イを作成する。

次に工程２において、１５００ｇ／ｍ^２の標準アルミサンプル７を用い、その場合の信号変換器の出力が何Ｖ（ここでは１Ｖ）かを測定し、その出力値をゲイン変換手段８に記憶する。そして信号変換器５ｃの出力が１Ｖを超えたら出力を例えば５倍にして演算器６ａに出力する。
上述の構成によれば一つの検量線を用いて複数（実施例では２本）の検量線を作成し、測定レンジを自動的に切換えることができ、測定範囲の全域にわたって高分解能の測定が可能である。

本発明の以上の説明は、説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。例えば、本実施例では放射線源としてβ線を用いたがＸ線でも光源でもよい。また本実施例ではアルミサンプルを用いた例について説明したが、プラスチックフィルムや紙であってもよい。また、本実施例においては検量線を２種類作成したが２種類に限ることなくこれ以上であってもよい。

更に、本実施例では坪量を測定した例について説明したが厚さや灰分若しくは水分であってもよい。したがって本発明はその本質から逸脱せずに多くの変更、変形をなし得ることは当業者に明らかである。特許請求の範囲の欄の記載により定義される本発明の範囲は、その範囲内の変更、変形を包含するものとする。

本発明に係る物理量測定装置の一実施例を示す構成図である。本発明により作成した検量線の一例を示す図である。本発明に係る物理量測定装置の他の実施例を示す構成図である。従来の物理量測定装置の一実施例を示す構成図である。従来の物理量測定装置により作成した検量線の一例を示す図である。

符号の説明

１放射線源
２放射線検出器
３被測定体
４放射線
５信号変換手段
６演算器
７標準サンプル
８ゲイン切換手段

Claims

被測定体を透過することによりエネルギーが減衰する線源から出射され、前記被測定体を透過したエネルギーの減衰量を検出器により検出し、前記被測定体の物理量の測定を行う物理量測定方法において、
前記線源と検出器間の空気層におけるエネルギーの減衰量を検出する工程と、
前記線源と検出器間の放射線を遮蔽した状態におけるエネルギーの減衰量を検出する工程と、
前記空気層におけるエネルギーの減衰量と前記線源と検出器間の放射線を遮蔽した状態におけるエネルギーの減衰量を前記検出器の出力信号をもとに正規化する工程と、
前記物理量測定に用いられる検量線の作成に際しては測定レンジを複数の検量線に分割する工程と、
前記正規化した値の最大値が前記分割した検量線のそれぞれの最大値となるように検量線を作成する工程、を含むことを特徴とする物理量測定方法。
被測定体を透過することによりエネルギーが減衰する線源から出射され、前記被測定体を透過したエネルギーの減衰量を検出器により検出し、前記被測定体の物理量の測定を行う物理量測定方法において、
前記線源と検出器間の空気層におけるエネルギーの減衰量を検出する工程と、
前記線源と検出器間の放射線を遮蔽した状態におけるエネルギーの減衰量を検出する工程と、
前記空気層におけるエネルギーの減衰量と前記線源と検出器間の放射線を遮蔽した状態におけるエネルギーの減衰量を前記検出器の出力信号をもとに正規化する工程と、
前記物理量測定に用いられる検量線の作成に際しては、前記検出器の出力が前記物理量に対して所定の分解能より低下した段階でその段階における標準サンプルを挿入し、該標準サンプルを挿入した状態の検出器の出力を前記正規化した値の最大値とする工程と、この最大値と前記放射線を遮蔽した状態における検出器の出力信号をもとに正規化する工程、を含むことを特徴とする物理量測定方法。