JPH02228515A - コーティング厚さ測定方法 - Google Patents

コーティング厚さ測定方法

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JPH02228515A
JPH02228515A JP2009477A JP947790A JPH02228515A JP H02228515 A JPH02228515 A JP H02228515A JP 2009477 A JP2009477 A JP 2009477A JP 947790 A JP947790 A JP 947790A JP H02228515 A JPH02228515 A JP H02228515A
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JP
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coating thickness
sample
radiation
compton
thickness
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JP2009477A
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Innes K Mackenzie
イネス　ケイ．マッケンジー
Robert J Stone
ロバート　ジェイ．ストン
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LEXUS CORP
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
    • G01B15/02—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring thickness

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  • Electromagnetism (AREA)
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はコーティング厚さ測定方法に係わり、更に詳細
には基盤物質に塗布された塗料コーティング厚さ測定方
法に関する。
［従来の技術］ 従来技術として知られているのは、例えば合衆国特許第
４．１２９．７７８号；第４．　１４７゜９３１号；第
４，３７７．８６９号および第４゜４５８．３６０号に
記載されているように、基盤物質上のコーティング層の
厚さをＸ線蛍光を用いて測定できるということである。
実際には、放射性同位体またはＸ線管からなる一次Ｘ線
源が、コーティング層または基盤物質内に存在する好適
な元素に蛍光放射を励起させる。コーティング厚さは、
二次Ｘ線放射量から導き出されるか、ある場合には二次
Ｘ線放射量と一次放射吸収量との組合わせから求められ
る。蛍光性元素はコーティングまたは基盤物質の通常成
分であっても良いし、またこの目的のために添加された
標識物質の成分であってもよい。
従来技術による方法は、線源／検査対象試料／検出器と
いった固定された幾何学的配列を必要とするのが難点で
あった。従って従来技術による方法は、例えばコンベア
ベルト上に乗っている物質のコーティング厚さ測定のよ
うに、固定された幾何学的配列が容易に得られる所でし
か適用できなかった。
［発明の目的と要約］ 従って本発明の目的は、軸対象後方散乱配列を用いＸ線
蛍光に加えてさらにコンプトン・レイリー散乱放射を活
用し、前記の問題を解決したコーティング厚さ測定方法
を提供することである。
本発明による方法は、一定の厚さの基盤材料からなる検
査対象試料に塗布されたコーティング厚さを測定するた
めのもので、前記コーティングは原子番号が２０以上の
非放射性標識物質を含むことを特徴とする前記方法であ
って、未知のコーティング厚さを有する検査対象試料と
これと同じ厚さの基盤材料から成り既知のコーティング
厚さを有する較正用試料に対してほぼ垂直にガンマ線ま
たはＸ線を、検出器表面の中央に位置する一定強度の放
射性′同位元素またはＸ線源から照射し標識物質にエネ
ルギー帯域が４から９０ｋｅｖの特性蛍光Ｘ線を放射さ
せ、既知の線源・検査対象試料間距離にある較正用試料
の蛍光Ｘ線およびコンプトン放射量を測定し、任意の未
知の線源・検査対象試料間距離にあってコーティング厚
さが未知の検査対象試料の蛍光Ｘ線およびコンプトン放
射量を測定し、コーティング厚さが未知の検査対象試料
の線源・試料間距離をコンプトン放射量から求め、その
距離に於けるコーティング厚さが既知の較正用試料の蛍
光Ｘ線放射量の標準値を求め、コーティング厚さが未知
の試料に対して測定された蛍光Ｘ線放射量を前記距離に
於ける標準蛍光Ｘ線放射量と比較してコーティング厚さ
が未知の検査対象試料のコーティング厚さを求めるとい
う手順で構成されている。
一定の厚さの基盤材料からなる検査対象試料に塗布され
たコーティングの厚さを測定するためのもうひとつの方
法は、前記コーティングは原子番号が２０以上の非放射
性標識物質を含むことを特徴とする前記方法であって、
未知のコーティング厚さを有する検査対象試料とこれと
同じ厚さの基盤材料から成り既知のコーティング厚さを
有する較正用試料に対してほぼ垂直にガンマ線またはＸ
線を、検出器表面の中央に位置する放射性同位元素また
はＸ線源から照射し標識物質にエネルギー帯域が４から
９０ｋｅｖの特性蛍光Ｘ線を放射させ、既知の線源・検
査対象試料間距離にある較正用試料のコンプトン放射量
とレイリー放射量との比率および蛍光Ｘ線量とコンプト
ン放射量との比率を測定し、任意の未知の線源・検査対
象試料間距離にあってコーティング厚さが未知の検査対
象試料のコンプトン放射量とレイリー放射量との比率お
よび蛍光Ｘ線量とコンプトン放射量との比率を測定し、
コーティ・ング厚さが未知の検査対象試料の線源・試料
間距離を測定されたコンプトン／レイリー比率から求め
、その距離に於けるコーティング厚さが既知の較正用試
料の蛍光Ｘ線／コンプトン比率の標準値を求め、そして
コーティング厚さが未知の試料に対して測定された蛍光
Ｘ線／コンプトン比率を前記距離に於ける標準蛍光Ｘ線
／コンプトン比率と比較してコーティング厚さが未知の
検査対象試料のコーティング厚さを求めるという手順で
構成されている。
上記の方法は、測定にコンプトンおよびレイリー放射量
の比率を使用しているので一定強度の線源を必要としな
いという長所を有している。
検査対象試料に塗布されたコーティングの厚さを測定す
るための第三の方法は基盤材料の厚さが変動する試料に
対して適用可能である。本方法は、未知のコーティング
厚さを有する検査対象試料とこれと同じ基盤材料から成
り既知のコーティング厚さを有する較正用試料に対して
ほぼ垂直にガンマ線またはＸ線を、検出器表面の中央に
位置する一定強度の放射性同位元素またはＸ線源から照
射し標識物質にエネルギー帯域が４から９０ｋｅｖの特
性蛍光Ｘ線を放射させ、既知の線源・検査対象試料間距
離にある較正用試料の蛍光Ｘ線放射量およびコンプトン
放射グラフの中心値を測定し、任意の未知の線源・検査
対象試料間距離にあってコーティング厚さが未知の検査
対象試料の蛍光Ｘ線放射量およびコンプトン放射グラフ
の中心値を測定し、コーティング厚さが未知の検査対象
試料の線源・試料間距離を測定されたコンプトン放射グ
ラフの中心値から求め、その距離に於けるコーティング
厚さが既知の較正用試料の蛍光Ｘ線放射量の標準値を求
め、そしてコーティング厚さが未知の試料に対して測定
された蛍光Ｘ線放射量を前記距離に於ける標準蛍光Ｘ線
放射量と比較してコーチ”インク厚さが未知の検査対象
試料のコーティング厚さを求めるという手順で構成され
ている。
線源をアメリシウム２４１とし標識物質を原子番号が２
０から５８の元素とすることが可能である。
これとは別に線源をカドミウム１０９とし標識物質を原
子番号が２０と４２の間または４８と６４の間の元素と
することが可能である。
また線源をモリブデン陽極Ｘ線管とし標識物質を原子番
号が２０と３９との間の元素とすることも可能である。
蛍光Ｘ線量、コンプトンおよびレイリー放射量測定に使
用される検出器は好適に真性ゲルマニウム検出器である
。
多チャンネルまたは複数の単チャンネル解析器が蛍光Ｘ
線量、コンプトンまたはレイリー放射量測定に使用出来
る。
同一試料に塗布された一層以上のコーティングの厚さ測
定は、各コーティング内に異なる標識物質を使用するこ
とにより測定できる。
例として示す添付図を参照して本発明をさらに詳細に説
明する。
［実施例］ 本発明で使用される線源／検査対象試料／検出器の配列
は第１ａ図に示されており、これは検査対象Ｔに対面す
る大きな円筒形検出器りの中心部に装着された遮蔽Ｓ内
の線源で構成されている。
検査対象は線源／検出器の組合せ部品に対して移動する
ので、検査対象に対して線源が照射する部分と検出器が
検出対象とする部分は同じとなるが、これは線源／検出
器の組合せ部品が先行技術に於ける組合せで例えば第１
ｂ図に示された先に述べた合衆国特許箱４，３７７．８
６９号に記載のものと比較して幾何学的に独立であると
いえる。第１ｂ図に示す線源／検出器の組合せでは検査
対象の位置が変動すると、線源によって照射された部分
と同じ領域を検出器が検出するとは限らなくなる。従っ
て、第１ｂ図に示す先行技術に於ける線源／検出器の組
合わせは、線源と検査対象との距離が一定であるような
固定された幾何学的配列の所でのみ使用可能である。従
って、本発明で使用される幾何学的配列は線源、検査対
象および検出器の位置関係が固定されていない所でも読
み取り能力がある。この長所があるために、本発明によ
るコーティング厚さ測定方法は、線源、検査対象および
検出器の現実の幾何学的配列を規定できないような、例
えば自動車の塗装工場等をはじめ多くの分野での使用が
可能となる。
第２図は、本測定方法で使用される装置のブロック図を
示す。装置はＬＯＡＸ高純度ゲルマニュウム検出器１０
を有し、これは高電圧電源１２でバイアスをかけられて
おりその出力は線形増幅器１４に接続されている。多チ
ャンネルバッファ１６はＡＤ変換機で構成されており多
チャンネル解析器は増幅器の出力に接続されていて必要
な計測値を得るためにコンピュータ１８で制御されてい
る。線源は、アメリシウム２４１またはカドミウム１０
９の数ミリキューり程度の線源であって、第１ａ図に示
すように一次放射が直接検出器に入るのを防止するため
に遮蔽箱に入れられている。
検査対象は検出器の面と平行になるように検出器の全面
に置かれている。カドミウム１０９を銅に照射すると第
３図に示すものと同様なスペクトルが得られるはずであ
る。期待蛍光Ｘ線放射量は、既知のコーティング厚さを
有する標識に基づいて較正する事により決定される。こ
の較正に従ってコーティング厚さは三通りの方法の内の
ひとつを用いて求められる。
第一の方法では、較正は次のように実行される、すなわ
ち一定強度の線源を用い既知の厚さの基盤材料と例えば
バリウムの様な指標物質を含む既知のコーティング厚さ
を有する較正用検査対象試料に対して行なわれる。化バ
リウムＸ線放射量およびコンプトン放射量（蛍光Ｘ線お
よびコンプトンビークの下の領域）が第４図および第５
図に示すように既知の線源・検査対象試料間距離に対し
て測定される。このような測定で得られたデータはコン
ピュータに、較正の期待データまたは標準データとして
記憶される。同様の測定を同一の指標物質を含みコーテ
ィング厚さが未知でしかも線源・検査対象試料間距離も
未知な検査対象試料に対して実施する。コーティング厚
さが未知の試料の線源・検査対象試料間距離はコンプト
ン放射量から導き出されるが、このコンプトン放射量は
コーティング厚さの影響を比較的受けにくいのでコーテ
ィング厚さが既知の試料および未知の試料に対して同じ
となる。次にこの距離に於けるコーティング厚さが既知
の検査対象試料の標準蛍光Ｘ線放射量が求められる。そ
の次にコーティング厚さが未知の検査対象試料で測定さ
れた蛍光Ｘ線放射量をその距離に於ける標準蛍光Ｘ線放
射量と比較しコーティング厚さが未知の検査対象試料の
コーティング厚さを求める。
従って未知のコーティング厚さは： ここでＴ、Ｔ　　はそれぞれ未知および既知のｍ　　　
　　ｓ コーティング厚さであり、Ｆｍ、Ｆｓはそれぞれ蛍光ピ
ーク下領域の測定値および標準値である。
種々の線源・検査対象試料間距離に於けるコンプトン放
射量に対する標準Ｘ線放射量を直読するために第４図と
第５図に含まれるデータを結合したグラフを第６図に示
す。
第二の方法では、較正は一定の厚さの基盤材料と一定の
厚さのコーティングを有する較正用試料に対して実施さ
れる。既知の線源・検査対象試料間距離に於けるコンプ
トン放射量とレイリー放射量との比率および蛍光Ｘ線放
射量とコンプトン放射量との比率が第７図および第８図
に示すように測定される。これらのデータはコンピュー
タに較正用の期待または標準データとして記憶される。
同様の測定を未知の線源・検査対象試料間距離にある未
知のコーティング厚さを有する検査対象試料に対して実
施する。未知の線源・検査対象試料間距離は、コンプト
ン／レイリー比率から求められるが、これはこの値が比
較的コーティング厚さの影響を受は難いためである。こ
の距離に於けるコーティング厚さが既知の較正用試料の
蛍光Ｘ線／コンプトン比率の標準値が導き出される。コ
ーティング厚さが未知の検査対象試料に対して測定され
た蛍光Ｘ線／コンプトン比率が次にこの距離に於ける標
準蛍光Ｘ線／コンプトン比率と比較され、未知のコーテ
ィング厚さを有する試料のコーティング厚さが求められ
る。
従って未知のコーティング厚さ： ここでＦ／Ｃ）ｍ、Ｆ／Ｃ）ｓはそれぞれ標準蛍光Ｘ線
／コンプトン比率の測定値および標準値である。
種々の線源・検査対象試料間距離に於けるコンプトン／
レイリー比率に対する標準蛍光Ｘ線／コンプトン比率を
求めるために第７図と第８図に含まれるデータを結合し
たグラフを第９図に示す。
第三の方法では、較正は既知の強度の線源を使用し、既
知のコーティング厚さの較正用試料に対して行なわれる
。基盤材料の厚さは変動するであろうしまた、先の二つ
の方法のように一定である必要もない。この方法によれ
ば、既知の線源φ試料間距離にある較正用試料の蛍光Ｘ
線放射量およびコンプトン放射の中心値が第４図および
第１０図に示すように測定され、コンピュータに記憶さ
れる。同様の測定が未知のコーティング厚さを有し、任
意の線源・試料間距離にある検査対象試料に対して行な
われる。コンプトン放射ピークの中心値は線源・試料間
距離を与え、さらには標準蛍光Ｘ線放射量を与える。
従って未知のコーティング厚さは： ｍ 種々の線源・検査対象試料間距離に於けるコンプトン放
射ピーク中心値に対する標準Ｘ線放射量を直読するため
に第４図と第１０図に含まれるデータを結合したグラフ
を第１１図に示す。
ＥＧＧオリチック（ＥＧＧ　Ｏ＋ｌｃｃ　）製のＬＯＡ
Ｘ検出器は、標準のプレーナＧｅ検出器に比較して検出
領域が広く背景雑音の少ないので好適な真性Ｇｅ検出器
である。−船釣に、標識物質としては原子番号が２０以
上の元素が使用できる。実際上はそのＸ線が１５から３
５ｋｅｖの間に落ちるものが最適である。これらは元素
番号３９（Ｙ）から５８（Ｃｅ）の元素である。さらに
、与えられた濃度の標識物質のＸ線放射量は原子番号と
共に増加するのでＺ＝５８が最適である。
本発明に於て、鋼鉄上に塗布されるバリウムを含む下塗
剤の厚さは、０．２２秒以内に９７％の信頼水準で５％
の確度で測定できる。この場合のバリウム剤の濃度は１
３％である。仮に濃度が１％しか無い場合には測定に４
．４秒かかる。
【図面の簡単な説明】
第１ａ図および第１ｂ図は、本発明による線源、検査対
象、検出器の配列を先行技術との比較において示した図
； 第２図は、コーティング厚さ測定装置で使用されるブロ
ック図； 第３図は、カドミウム１０９を線源とした場合の銅の典
型的な後方散乱スペクトルを示す図；第４図および第５
図は、既知のコーティング厚さを有する較正用試料のバ
リウムＸ線量対線源・検査対象間距離、およびコンプト
ン放射量対線源・検査対象間距離の関係を示す図； 第６図は、種々の線源・検査対象間距離に於けるＸ線放
射量対コンプトン放射量の関係を示す図；第７図および
第８図は、既知のコーティング厚さを有する較正用検査
対象のコンプトン放射量／レイリー放射量比率対線源・
検査対象間距離およびＸ線放射量／コンプトン放射量比
率対線源・検査対象間距離の関係を示す図； 第９図は、種々の線源・検査対象間距離に於けるＸ線放
射量／コンプトン放射量比率対コンプトン放射量／レイ
リー放射量比率の関係を示す図；第１０図は、種々の線
源・検査対象間距離に対゛するコンプトンピークの中心
値を示す図；そして第１１図は、Ｘ線放射量対コンプト
ンピークの中心値の関係を示す図。 ［符号の説明］ Ｓ・・・・・・線源 Ｄ・・・・・・検出器 Ｔ・・・・・・検査対象試料

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）一定の厚さの基盤材料からなる検査対象試料に塗
    布されたコーティングの厚さを測定する方法に於て、前
    記コーティングは原子番号が２０以上の非放射性標識物
    質を含むことを特徴とする前記方法であって： イ）未知のコーティング厚さを有する検査対象試料と、
    これと同じ厚さの基盤材料から成り既知のコーティング
    厚さを有する較正用試料に対してほぼ垂直にガンマ線ま
    たはＸ線を、検出器表面の中央に位置する一定強度の放
    射性同位元素またはＸ線源から照射し標識物質にエネル
    ギー帯域が４から９０ｋｅｖの特性蛍光Ｘ線を放射させ
    ；ロ）既知の線源・検査対象試料間距離にある較正用試
    料の蛍光Ｘ線およびコンプトン放射量を測定し； ハ）任意の未知の線源・検査対象試料間距離にあってコ
    ーティング厚さが未知の検査対象試料の蛍光Ｘ線および
    コンプトン放射量を測定し；ニ）コーティング厚さが未
    知の検査対象試料の線源・試料間距離をコンプトン放射
    量から求め；ホ）前記距離に於けるコーティング厚さが
    既知の較正用試料の蛍光Ｘ線放射量の基準値を求め；ヘ
    ）コーティング厚さが未知の試料に対して測定された蛍
    光Ｘ線放射量を前記距離に於ける標準蛍光Ｘ線放射量と
    比較してコーティング厚さが未知の検査対象試料のコー
    ティング厚さを求めるという手順で構成されていること
    を特徴とする前記コーティング厚さ測定方法。
  2. （２）一定の厚さの基盤材料からなる検査対象試料に塗
    布されたコーティングの厚さを測定するための方法に於
    て、前記コーティングは原子番号が２０以上の非放射性
    標識物質を含むことを特徴とする前記方法であって： イ）未知のコーティング厚さを有する検査対象試料とこ
    れと同じ厚さの基盤材料から成り既知のコーティング厚
    さを有する較正用試料に対してほぼ垂直にガンマ線また
    はＸ線を、検出器表面の中央に位置する放射性同位元素
    またはＸ線源から照射し標識物質にエネルギー帯域が４
    から９０ｋｅｖの特性蛍光Ｘ線を放射させ； ロ）既知の線源・検査対象試料間距離にある較正用試料
    のコンプトン放射量とレイリー放射量との比率および蛍
    光Ｘ線量とコンプトン放射量との比率を測定し； ハ）任意の未知の線源・検査対象試料間距離にあってコ
    ーティング厚さが未知の検査対象試料のコンプトン放射
    量とレイリー放射量との比率および蛍光Ｘ線量とコンプ
    トン放射量との比率を測定し； ニ）コーティング厚さが未知の検査対象試料の線源・試
    料間距離を測定されたコンプトン／レイリー比率から求
    め； ホ）前記距離に於けるコーティング厚さが既知の較正用
    試料の蛍光Ｘ線／コンプトン比率の標準値を求め；そし
    て ヘ）コーティング厚さが未知の試料に対して測定された
    蛍光Ｘ線／コンプトン比率を前記距離に於ける標準蛍光
    Ｘ線／コンプトン比率と比較してコーティング厚さが未
    知の検査対象試料のコーティング厚さを求めるという手
    順で構成されていることを特徴とする前記コーティング
    厚さ測定方法。
  3. （３）色々な厚さの基盤材料からなる検査対象試料に塗
    布されたコーティングの厚さを測定するための方法に於
    て、前記コーティングは原子番号が２０以上の非放射性
    標識物質を含むことを特徴とする前記方法であって： イ）未知のコーティング厚さを有する検査対象試料とこ
    れと同じ基盤材料から成り既知のコーティング厚さを有
    する較正用試料に対してほぼ垂直にガンマ線またはＸ線
    を、検出器表面の中央に位置する一定強度の放射性同位
    元素またはＸ線源から照射し標識物質にエネルギー帯域
    が４から９０ｋｅｖの特性蛍光Ｘ線を放射させ； ロ）既知の線源・検査対象試料間距離にある較正用試料
    の傾向Ｘ線放射量およびコンプトン放射グラフの中心値
    を測定し； ハ）任意の未知の線源・検査対象試料間距離にあってコ
    ーティング厚さが未知の検査対象試料の蛍光Ｘ線放射量
    およびコンプトン放射グラフの中心値を測定し； ニ）コーティング厚さが未知の検査対象試料の線源・試
    料間距離を測定されたコンプトン放射グラフの中心値か
    ら求め； ホ）前記距離に於けるコーティング厚さが既知の較正用
    試料の螢光Ｘ線放射量の標準値を求め；そして ヘ）コーティング厚さが未知の試料に対して測定された
    蛍光Ｘ線放射量を前記距離に於ける標準蛍光Ｘ線放射量
    と比較してコーティング厚さが未知の検査対象試料のコ
    ーティング厚さを求めるという手順で構成されているこ
    とを特徴とする前記コーティング厚さ測定方法。
  4. （４）請求項第一項または第二項または第三項に記載の
    方法に於て、線源がアメリシウム２４１であり標識物質
    が原子番号が２０から５８の元素であることを特徴とす
    る前記コーティング厚さ測定方法。
  5. （５）請求項第一項または第二項または第三項に記載の
    方法に於て、線源がカドミウム１０９であり標識物質が
    原子番号２０と４２の間または４８と６４の間の元素で
    あることを特徴とする前記コーティング厚さ測定方法。
  6. （６）請求項第一項または第二項または第三項に記載の
    方法に於て、線源がモリブデン陽極Ｘ線管であり標識物
    質が原子番号が２０と３９との間の元素であることを特
    徴とする前記コーティング厚さ測定方法。
  7. （７）請求項第一項または第二項または第三項に記載の
    方法に於て、蛍光Ｘ線量、コンプトンおよびレイリー放
    射量測定に使用される検出器が好適に真性ゲルマニウム
    検出器であることを特徴とする前記コーティング厚さ測
    定方法。
  8. （８）請求項第一項または第二項または第三項に記載の
    方法に於て、多チャンネルまたは複数の単チャンネル解
    析器が蛍光Ｘ線量、コンプトンまたはレイリー放射量測
    定に使用されていることを特徴とする前記コーティング
    厚さ測定方法。
  9. （９）請求項第一項または第二項または第三項に記載の
    方法に於て、同一試料に塗布された一層以上のコーティ
    ングの厚さ測定が、各コーティング内に異なる標識物質
    を使用することにより測定できることを特徴とする前記
    コーティング厚さ測定方法。
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