JP6122796B2 - Ｘ線厚さ計 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線厚さ計に係り、Ｘ線の照射線量ドリフトによる厚さ測定誤差の補正方法に関する。

種々の被測定物を透過した放射線の照射線量の減衰量が被測定物の厚さの関数であることを利用して、被測定物の厚さを測定する厚さ測定装置がある。

圧延中の鉄やアルミ等の板厚測定には、放射線としてＸ線を利用したＸ線厚さ計は、線量が多く高速測定が可能であることから広く用いられてきた。

このＸ線を発生するＸ線管は、陰極（フィラメント）から放出された熱電子が、両極間に印加された高電圧によって陽極（ターゲット）方向に加速され、陽極のターゲット表面に衝突してＸ線が生成される。

Ｘ線管の発生効率は非常に低く、衝突による熱電子の運動エネルギの一部１％程度がＸ線に変換されるが、大半の９９％は熱に変換される。この熱のためＸ線管の陽極のターゲットが加熱され高温となる。

通常ターゲットはオーバーヒートしないように、Ｘ線管周囲の絶縁油や、Ｘ線管を含むＸ線発生器内部全体を冷却水などの冷却媒体で、常時冷却している。

ところで、Ｘ線発生器の冷却媒体に温度変化があると、ターゲット周辺の温度が変化し、陽極のターゲットの位置や角度がずれてＸ線の照射線量が変化する。

Ｘ線の減衰量から被測定物の板厚を求める厚さ計においては、Ｘ線の照射線量の変化は、厚さ測定誤差に直結する問題であるため、従来はＸ線管へ供給する冷却媒体の温度や流量は、チラー等の冷却媒体循環装置によって一定の温度範囲内となるように制御している。

ところで、Ｘ線管用冷却器には、一次冷却媒体と二次冷却媒体とを備えるＸ線管用冷却器がある(例えば、特許文献1参照。)。

また、Ｘ線厚さ計には、被測定物の測定中であっても、厚さ測定範囲が限定された範囲であれば厚さ校正が可能なＸ線厚さ計がある(例えば、特許文献２参照)。

特開平５−８２２８５号公報 特開昭５８-１５０８０９号公報

従来のＸ線厚さ計においては、装置が設置されている周囲温度が変化しても測定精度が変化しないように、厚さの標準片をＸ線の放射経路中に挿入して、高い頻度で厚さ校正を行って測定精度を保証するようにしていた。

さらに、Ｘ線厚さ計の場合、測定精度に影響を与える温度ドリフトの主原因が、Ｘ線管の周囲温度の変化によるＸ線の照射線量の変化であるため、上述したように、一般には冷却媒体である冷却水循環装置（チラー）設けＸ線管の周囲温度が一定になるように制御して照射線量が変化しないようにしている。しかし、この場合にはシステムが高価で複雑になる問題がある。

引用文献２に開示された厚さ校正方法の場合、厚さの全測定範囲にわたる全校正においては、Ｘ線が照射されたＸ線経路空間中は、被測定物が無い状態、即ち、測定中では被測定物が存在しない状態で行うようにしている。

しかしながら、鋼板等の圧延ラインの場合の厚さ測定は、長時間連続して測定が行われるので、厚さ校正する場合には、一旦測定位置から校正可能な校正位置まで装置を退避させる必要があるので、その間は厚さ測定が出来なくなる問題がある。

また、厚さ測定範囲が小範囲に限定されたレンジ校正においては、測定中でも校正が可能であるとしているが、校正装置が複雑になる問題がある。

この様な問題を回避するためＸ線厚さ計を複数台設置し、冗長化した構成で交互に使用する方法があるが、この構成の場合にもシステムが複雑になる問題がある。

本発明は、厚さ校正済みのＸ線厚さ計のＸ線の照射線量ドリフトによる厚さ測定誤差を、簡易な構成で、測定中であっても補正が可能なＸ線厚さ計を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、実施形態のＸ線厚さ計は、Ｘ線管と、Ｘ線管を冷却媒体で冷却する冷却部と、当該Ｘ線管に印加する高圧電源及びフィラメント電流を安定化して供給する電源部と、を備え、Ｘ線を生成するＸ線発生器と、
前記Ｘ線発生器から照射する照射線量が被測定物を透過した検出照射線量を検出する検出器と、照射された前記Ｘ線の経路中に設けられる厚さ基準片を備える校正装置と、前記検出器の出力から前記被測定物による前記Ｘ線の減衰量を求めて、予め作成された前記厚さ基準片の厚さと前記検出照射線量とを対応付けした校正テーブルを参照して前記被測定物の厚さを求める演算部と、を備えるＸ線厚さ計であって、さらに、前記冷却媒体の温度を測定する温度センサを備え、前記演算部は、前記厚さ基準片を用いて測定する校正時の前記冷却媒体の温度と、前記被測定物を補正する測定中の冷却媒体の温度と、の温度差に基づいて前記検出照射線量を求める温度補正テーブル、または、温度補正式を予め備え、前記演算部は、前記測定中の前記冷却媒体の温度と前記校正時の温度との差を求めて、前記温度補正テーブル又は温度補正式を参照して前記検出照射線量を補正し、さらに、前記校正テーブルを参照して厚さを求め、測定中であっても厚さ測定誤差の補正が可能としたことを特徴とする。

実施形態のＸ線厚さ計のブロック構成図。 実施形態のＸ線発生器とＸ線制御電源の概要を説明する構成図。

以下、実施形態について、図１、図２を参照して説明する。先ず、本実施形態のＸ線厚さ計１００の構成について説明する。

図１において、Ｘ線厚さ計１００は、Ｘ線管１ａと、Ｘ線管１ａを冷却媒体で冷却する冷却部１ｂと、Ｘ線管１ａに印加する高圧電源及びフィラメント電流を安定化して供給する電源部１ｃと、を備え、Ｘ線を生成するＸ線発生器１と、Ｘ線発生器１から照射する照射線量が被測定物４を透過した検出照射線量を検出する検出器５と、照射されたＸ線の経路中に設けられる厚さ基準片２ａを備える校正装置２と、を備える。

さらに、検出器５の出力から被測定物４によるＸ線の減衰量を求めて、予め作成された厚さ基準片２ａの厚さと検出照射線量とを対応付けした校正テーブルを参照して被測定物の厚さを求める演算部６と、を備える。

通常、鋼板等の板厚さを測定する場合には、Ｘ線発生器１と検出器５とは、被測定物４を上下方向から対向して挟むように固定する、図示しないＣ型フレームに搭載される。

また、校正装置２は、Ｘ線発生器１と被測定物４との間に設けられ、被測定物４が、Ｘ線の経路中に存在しない状態で演算部６らの校正指令を受けて厚さ校正片２ａをＸ線の経路中に挿入する。

次に、各部の詳細構成について説明する。Ｘ線管１ａは、被測定物４の材質と被測定物４の厚さ測定範囲により適切な照射線量が得られるものを適宜選択する。

そして、冷却部１ｂは、Ｘ線管１ａにより予め定められる冷却構造に基づいて、冷却媒体である絶縁油、及び冷却水等を流して、Ｘ線管１ａの周囲を所定の温度範囲以下となるように冷却する。

冷却部１ｂは、冷却媒体を供給する冷却媒体供給部８から供給される冷却媒体をＸ線管１ａの周囲の設ける配管内を循環させ、冷却媒体排出部９に排出する。冷却部１ｂは、この冷却媒体をＸ線管１ａの周囲に流すことでＸ線管１ａの周囲を一様な温度に冷却する。

さらに、冷却部１ｂの吐出位置の近傍には、循環された冷却媒体の温度を測定する温度センサ７を備え、排出された冷却媒体の温度を温度センサ７で検出して演算部６に送る。

尚、冷却媒体が水である場合には、冷却媒体供給部８と冷却媒体排出部９とは一体構成とした循環型の冷却装置としてもよい。しかしながら、チラー等を使用しない一般の配管による冷却水の場合、その温度は装置が設置される生産工場内の環境においては、通常、朝夕で１０℃程度は変化するので、何らかの温度補正が必要である。

次に、このように構成された、Ｘ線厚さ計１００の動作について説明する。先ず、特許文献２に示すような従来方法に基づいて、所定の校正時間間隔、例えば、８時間ピッチで厚さ基準片２ａを用いた校正を行い、検出照射線量と複数の基準厚さとを対応付けした校正テーブル（検量線）を作成しておく。

そして、この校正時の冷却媒体の温度Ｔｒを温度センサ７から演算部６に送り、検出照射線量と校正時の温度Ｔｒとの対応付けして記憶する。

次に、被測定物４の測定を行う。このときの測定中の温度をＴｍとする。

すると、校正時の温度Ｔｒの状態での検量線を用いて、検出照射線量に対応する厚さを求めると、測定時の温度Ｔｍと温度Ｔｒとの差に基づく検出照射線量の変化に対応する厚さ測定誤差が生じる。

しかしながら、温度Ｔｍの時の検出照射線量Ｉｍと、温度Ｔｒの時の検出照射線量Ｉｒとは相関があるので、この相関係数Ｆを、予め冷却媒体の温度を変えて求めておく。ここで相関係数Ｆは、被測定物の厚さｄと、冷却媒体の測定時の温度Ｔｍと校正時の温度Ｔｒとの温度差（Ｔｍ−Ｔｒ）に依存する。

この検出照射線量と冷却水温度の関係は、下記式で示される。

Ｉｍ＝Ｉｒ×Ｆ（ｄ、Ｔｍ−Ｔｒ）
したがって、この補正された検出照射線量Ｉｍを上記式で求め、または、この関係を温度補正テーブルから求め、求めたＩｍに基づいて温度Ｔｒ時の校正テーブルを参照して厚さを求めれば、温度差に対応する測定誤差が補正された厚さを求めることができる。

即ち、冷却媒体の温度変化による温度Ｔｍの時の検出照射線量Ｉｍと温度Ｔｒの時の検出照射線量Ｉｒとの相関係数Ｆを予め求めておけば、測定中であっても、冷却媒体の温度変化による検出照射線量の変化を補正することが可能である。

以上説明したように、本実施例に拠れば、演算部６は、校正テーブルを作成した校正時の冷却媒体の温度Ｔｒと、被測定物４の厚さ測定中の冷却媒体の温度Ｔｍと、の温度差Ｔｍ−Ｔｒに対応する検出照射線量を求める温度補正テーブル、または、温度補正式を予め備え、測定中の冷却媒体の温度から、校正時の温度との差を求めて、温度補正テーブル又は温度補正式を参照して検出照射線量を求め(補正し)、さらに、校正テーブルを参照して厚さを求めるので、測定中であっても前記被測定物の厚さを求めることができる。

したがって、厚さ校正済みのＸ線厚さ計の照射線量ドリフトによる測定誤差を、簡易な構成で、Ｘ線厚さ計が測定中であっても補正が可能なＸ線厚さ計を提供することができる。

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。また、これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ Ｘ線発生器
１ａ Ｘ線管
１ｂ 冷却部
１ｃ 電源部
２ 校正装置
２ａ 厚さ基準片
３ Ｘ線制御電源
４ 被測定物
５ 検出器
６ 演算部
７ 冷却媒体の供給部
８ 冷却媒体排出部
９ 温度センサ
１００ Ｘ線厚さ計

Claims (2)

1. Ｘ線管と、Ｘ線管を冷却媒体で冷却する冷却部と、当該Ｘ線管に印加する高圧電源及びフィラメント電流を安定化して供給する電源部と、を備え、Ｘ線を生成するＸ線発生器と、
   前記Ｘ線発生器から照射する照射線量が被測定物を透過した検出照射線量を検出する検出器と、
   照射された前記Ｘ線の経路中に設けられる厚さ基準片を備える校正装置と、
   前記検出器の出力から前記被測定物による前記Ｘ線の減衰量を求めて、予め作成された前記厚さ基準片の厚さと前記検出照射線量とを対応付けした校正テーブルを参照して前記被測定物の厚さを求める演算部と、
   を備えるＸ線厚さ計であって、
   さらに、前記冷却媒体の温度を測定する温度センサを備え、
   前記演算部は、前記厚さ基準片を用いて測定する校正時の前記冷却媒体の温度と、前記被測定物を補正する測定中の冷却媒体の温度と、の温度差に基づいて前記検出照射線量を求める温度補正テーブル、または、温度補正式を予め備え、
   前記演算部は、前記測定中の前記冷却媒体の温度と前記校正時の温度との差を求めて、前記温度補正テーブル又は温度補正式を参照して前記検出照射線量を補正し、さらに、前記校正テーブルを参照して厚さを求め、測定中であっても厚さ測定誤差の補正が可能としたことを特徴とするＸ線厚さ計。
2. 前記温度センサは、前記冷却部から冷却媒体が排出される位置に設けるようにした請求項1に記載のＸ線厚さ計。

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