JPH0363556A - 多成分からなる物質の分布量測定装置および測定方法 - Google Patents

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ｊ 本発明は、例えば、シート材に塗布された原子量が互い
に異なる３種以上の成分からなるコーテイング材や、シ
ート材に混入された同様に３以上の成分からなる充填剤
の、分布量（含有量）およびその組成を測定するための
装置および方法に関する。

「従来の技術と解決すべき課題」 以下の説明では、説明の簡略化のため製紙装置により得
られるシート紙に混入または塗布されるアッシュ（天分
）の単位面積当たりの重量（分布量）および組成をＸ線
分析法によって測定する方法を例に挙げる。しかし、本
発明はシート紙やアッシュへの適用に限られるものでは
なく、他種のシート材や物質にも適用可能であるし、Ｘ
線以外の電磁波を使用してもよい。

一般に前記シート紙は、水分、パルプ繊維、アッシュの
３成分から構成されている。アッシュとは紙を完全燃焼
させた後に残る天分で、■炭酸カルシウム（ＣａＣＯｓ
）を主成分とするチョーク、■酸化チタン（Ｔ＋Ｏｚ）
、■シリカ（Ｓｉｆｔ）を主成分とするクレイ（粘土）
等の無機成分からなる。

これらアッシュの各成分の相対含有量は、最終的に得ら
れる紙製品の不透明さや光沢等の物性を左右するうえ、
前記クレイは一般にパルプ繊維等よりも遥かに安価であ
るため、所望の物性を満たす範囲内においてクレイの含
有量を極力大きくすることが重要である。したがって、
各製紙工程においてこれら各成分の含有量を測定するこ
とが望まれている。

これら各成分の含有量が求まれば、シート紙上でのアッ
シュそのものの分布量や、これら各成分の含有量を調整
することが可能となり、シート紙を所望の物性に制御し
、製造コストを低減することが可能となる。

なお、アッシュには前記３成分に加え、あるいはいずれ
かの成分の代わりに、他の不燃性物質が添加される場合
もある。例えばラディシュブラウン色のソート紙を製造
する場合にはＦｅＯが添加されるが、それは特殊な場合
であり、一般に使用される白色紙の製造には前記３成分
が主に使用されている。

アッシュの分布量および各成分の含有量を測定するには
、従来より化学分析法が周知である。この方法では、得
られたシート紙から一定期間毎にサンプルを取り、実験
室で一定条件において燃焼させ、残留物の質量を測定し
た後、この残留物の組成を化学実験法によって決定する
。

一方、アッシュの分布量および各成分の含有量は、製紙
装置に対するパルプ繊維、クレイ、ア・ソシュそれぞれ
の供給量、および水の供給量の比率を変更することによ
って制御可能であるから、前記方法で得られた結果に基
づいて製紙条件のパラメーターを決定することが可能で
あると考えられろ。

しかし、このような測定方法では、１回の測定に時間が
かかり過ぎ、結果を得るまでに製品規格を満たさない多
量の不良紙を製造してしまうおそれがあった。

さらに、測定に長い時間を要することは、紙そのものの
内部にアッシュが添加された場合よりも、アッシュが紙
の表面に塗布されるコーテイング材に含まれる場合に特
に不都合である。

すなわち、この場合、コーターと称する装置を用いて、
アッシュを含むコーティング材料をシート材の片面また
は両面に塗布するが、コーテイング膜は極めて薄く形成
されるから、必然的にシート材の幅方向にも分布量の変
動が大きくなる。このため、乾燥後のコーテイング膜の
物性を製品規格内に維持するには、シート材の幅方向に
並ぶ多数の測定点（以下、スライスと称する）において
絶え間無く測定を行ない、コーターによる塗布量を連続
的に制御することが必要となる。

したがって、コーテイング紙を製造する場合には、前記
のような化学的方法の測定結果を待っていては製品規格
を外れた不良紙を多量に製造するおそれが大きく、実際
には適用不可能だった。

この欠点を改善するため、製紙工程においてシート紙に
添加されたアッシュの分布量およびアッシュの各成分含
有量を測定する方法として、Ｘ線分析法を用いる手法が
既に開示されている。

この方法は、１本またはそれ以上のＸ線ビームを紙に照
射し、シート材を透過したＸ線を検出することによって
行なわれる。

シート材を透過する前後のＸ線、強度の比率、すなわち
透過率Ｔは、次式のように表される。

Ｔ＝Ｉ／ｉｏ　　　　　　　（１） ■−シート材を透過したＸ線の強度 Ｔｏ＝透過前の照射Ｘ線の強度 一方、シート材の透過率Ｔの値はベール（Ｂ　ｅｅｒ）
の法則によって得られる。

Ｔ＝ｅｘｐ（−Ｕｔ−Ｗｔ）　　　　　　（２）Ｕｔ−
シート材全体としての質量吸収係数Ｗｔ＝シート材の単
位面積当たりの質量アッシュを含む充填剤あるいはコー
ティング剤が添加された紙の場合には、前式（２）は次
式のように表せる。

Ｕ　ｔ−Ｗｔ＝　Ｕ　ａｓｈ−Ｗａｓｈ＋　Ｕ　ｆｉｂ
ｅｒ−Ｗ　ｆｉｂｅｒ＋　Ｕ　ｗａｔｅｒ−Ｗ　ｗａｔ
ｅｒ　　　　（３）Ｕ　ａｓｈ−アッシュの質量吸収係
数 Ｗａｓｈ−アッシュの単位面積当たり質量Ｕｆｉｂｅｒ
＝繊維の質量吸収係数 Ｗｆｉｂｅｒ−繊維の単位面積当たり質量Ｕ　ｗａｔｅ
ｒ＝水の質量吸収係数 Ｗｗａｔｅｒ＝水の単位面積当たり質量繊維および水の
質量吸収係数Ｕ　ｆｉｂｅｒ、　Ｕ　ｗａｔｅｒは既知
である。また、製紙装置は一般に、水分の含有ｉＷｗａ
ｔｅｒおよびソート材全体の質、ＩＷＬを測定するセン
サを備えているから、繊維の質量Ｗ［’１ｂｅｒは次式
のように表される。

Ｗ「１ｂｅｒ＝Ｗｔ−（Ｗａｓｈ＋Ｗｗａｔｅｒ）　　
（４）したがって、（３）におけるアッシュの項、すな
わちＵａｓｈ−Ｗａｓｈのみが未知数として残る。

クレイ、炭酸カルシウム、二酸化チタンを含む多成分か
らなるアッシュにおいては、（３）式の前記アッシュ環
は以下のように表される。

Ｕａｓｈ−Ｗａｓｈ ＝　Ｕ　ｃｌａ）”Ｗｃ１ａｙ＋　Ｕ　ｃａ−Ｗｃａ＋
　Ｕ　ｔｉ−Ｗ　Ｌｉ　（５）Ｕｃｌａｙ＝クレイの質
量吸収係数 Ｗｃ１ａｙ−クレイの単位面積質量 Ｕｃａ＝炭酸カルンウムの質量吸収係数Ｗｃａ−炭酸カ
ルシウムの単位面積質量Ｕ　ｔｉ＝ミニ二酸化チタン量
吸収係数Ｗ　ｔ　ｉ　＝二酸化チタンの単位面積質量質
量吸収係数［Ｊ　ｃｌａｙ、Ｕ　ｃａ、　Ｕ　ｔｉは、
Ｘ線管のターゲット電圧と、Ｘ線のスペクトル幅および
スペクトル分布との関数、すなわち、そのＸ線ビーム中
の各改良における強度の関数として計測可能であるから
、結果的に（５）式において残る未知数は、Ｗｃ１ａｙ
、Ｗｃａ、Ｗｔｉで、これらはシート材の単位面積当た
りにおける各アッシュ成分の含有量である。

これら各アッシュ成分の含有量を求める方法として、波
長およびスペクトル分布の異なる３種のＸ線ビームを用
いる方法がある。このような３種のＸ線ビームを用い、
アッシュを含有する７−ト材の透過率を計測すると、こ
れらＸ線ビームのそれぞれについて前記（２）式が成立
する。

Ｘ線ビーム１： Ｕ　ａｓｈｌ　−ｗ　ａｓｈ＝＝　Ｕ　ｃｌａｙｌＷ　
ｃｌａｙ＋　Ｕ　ｃａ、　−Ｗ　ｃｓ　＋　ｔＪ口＋・
Ｗｔ＋　　　（６）Ｘ線ビーム２： Ｕ　ａｓｈｔＩＷ　ａｓｈ＝　Ｕ　ｃｌａｙｙ−Ｗ　ｃ
ｌａｙ＋Ｕｃａ１Ｗｃａ＋Ｕｔｉｔ・Ｗｔｉ　　　（７
）ｘｌビーム３： Ｕａｓｂ１Ｗａｓｈ＝　Ｕｃｌａｙ１Ｗｃｌａｙ→−Ｕ
ｃａｓ・Ｗｃａ＋ＵｔＬ・ＷＬｉ　　　（８）したがっ
て、これら３式を連立させて解けば、アッシュの前記３
種の成分の含有量Ｗｃ１ａｙｓ　Ｗｃａ。

およびＷＬｌが算出できる。そして、アッシュ全体の含
有量は、これらの含有量の合計として求められる。なお
、コーティング材料として、アッシュの各成分はラテッ
クス等の結合剤と混合して使用される場合が多い。この
上うは結合剤は通常、アッシュと既知の一定割合で混合
されるため、アッシュの分布量が測定できればシート材
に塗布されたコーテイング材の分布量をも測定できるこ
とになる。

前記の方法の応用として、３対のＸ線管およびＸ線検出
器を使用しなくて済むように、高電位Ｘ線管を１本だけ
用い、Ｘ線ビームでシート材を幅方向に走査する間にこ
のＸ線管の陰極電圧を連続して３段階に変化させるとと
もに、Ｘ線検出器からの出力を前記陰極電圧に対応して
時分割し、それぞれを計測に供する方法が既に提案され
ている。

この場合、高電位Ｘ線管とＸ線検出器はシート材をはさ
んで互いに対向する位置に配置され、シート材の走行に
つれシート材の幅方向に往復動されてシート材の全域を
走査する。３回の走査の間に検出器の出力は積分され、
次の３回の走査の間に前記３元連立方程式が解かれて、
アッシュの個々の成分の含有量が算出される。そしてこ
れら含有量は合算され、アッシュの含有量が最終的に算
出される。

しかし、前記高電位Ｘ線管へ供給する高電圧電源の切換
速度は本質的に遅いため、このような装置は最も速くて
も、３回の走査毎に１回、アッシュの各成分の含有量お
よびアッシュ含有量を測定できるに過ぎなかった。

このため、このような装置では、】走査の間にシート材
の幅方向の複数の箇所（スライス）でコーティング材料
の分布量を測定し、それに基づいて各箇所でのコーティ
ング材料の塗布量を連続的に制御する目的には役に立た
なかった。

一方、他の従来技術として、１本のＸ線管を使用し、こ
の照射管が発するＸ線ビームのスペクトル分布を祠祭し
て、アッシュの個々の成分に対してのｆｆ量吸収係数が
全て等しくなるように設定する方法も提案されている。

この場合、アッシュの個々の成分の含有率に拘わりなく
、Ｘ線検出器からの出力が、アッシュ全体の分布量を直
接反映することになり、計算処理が簡略化される。

しかし、このような方法では当然、アッシュの３成分が
識別できないため、これら成分の含有量をそれぞれ測定
することは不可能である。

「課題を解決するための手段」 本発明は上記課題を解決するためになされたもので、第
２材料に付随する、３成分を含有する第１材料の分布量
を測定するための装置であって、前記第１材料および第
２材料を透過させて第１、第２および第３のＸ線ビーム
をそれぞれ照射するＸ線源と、 前記第１材料および第２材料を透過した前記第１、第２
および第３のＸ線ビームをそれぞれ検出し、これらに対
応した第１１第２および第３の信号を発生するＸ線検出
手段と、 このＸ線検出手段に接続され、前記第１、第２および第
３の信号を受けるコンピューターとを具備し、 このコンピューターは、前記第１信号に基づいて前記第
１材料の分布量を連続的に算出するとともに、第２およ
び第３の信号に基づいてこの連続的算出を周期的に補正
するようにプログラムされていることを特徴とする。

なお、前記Ｘ線検出手段は、第１および第２のＸ線検出
器を備えるとともに、 前記Ｘ線源は、前記第１Ｘ線ビームを前記第１Ｘ線検出
器に向けて照射するように配置された第１Ｘ線源と、第
２および第３Ｘ線ビームを第２Ｘ線検出器に向けて照射
するように配置された第２Ｘ線源とを備えていてもよい
。

また、前記第２Ｘ線源は、前記第２Ｘ線検出器に向けて
元Ｘ線ビームを照射するように配置されたＸ線管と、透
過スペクトルの異なる第１および第２のＸ線フィルタの
いずれかを選択的して前記元Ｘ線ビームの光路内に挿入
するフィルタ切換手段とを備え、前記第２Ｘ線フィルタ
は前記元Ｘ線ビームを前記第２Ｘ線ビームに転換し、前
記第２Ｘ線フィルタは前記元Ｘ線ビームを前記第３Ｘ線
ビームに転換するものであってもよい。

また、前記第１Ｘ線ビームのエネルギーは、前記第１材
料に含有される３成分のそれぞれに対する吸収係数が実
質的に等しくされていてもよい。

また、前記第１Ｘ線源は、５５Ｆｅのような単色Ｘ線源
であってもよい。

さらに、前記コンピューターは、前記第１材料を構成す
る３成分のそれぞれの含有量を、周期的に算出するよう
にプログラムされていてもよい。

一方、本発明の多成分からなる物質の分布量測定方法は
、前記第１材料を透過させて第１１第２および第３のＸ
線ビームを照射するとともに、前記第１材料を透過した
前記第１１第２および第３のＸ線ビームをそれぞれ検出
し、これらに対応する第１、第２および第３の信号を発
生させ、前記第１信号に基づき、周期的に第１割合で第
１材料の分布量を連続的に計測するとともに、前記第１
頻度よりも少ない第２割合で、前記第２および第３の信
号に基づいて前記第１材料の分布量測定を補正すること
を特徴とする。

なお、第１Ｘ線ビームのエネルギーは、第１材料に含有
される前記３成分のそれぞれに対する吸収係数が実質的
に等しく設定されていてもよい。

また、前記第１Ｘ線ビームを発する第１Ｘ線源は、単色
Ｘ線源であってもよいし、１１５Ｆ　ｅ等の放射性同位
体であってもよい。

また、第１材料を構成する３成分のそれぞれの含有量を
周期的に測定する工程をさらに有していてもよい。

さらに、前記第１材料は、別の第２材料にコーティング
されていてもよい。

「作　用」 本発明の装置および方法では、第１材料および第２材料
を透過した第１Ｘ線ビームをＸ線検出手段で検出し、こ
のＸ線検出手段からの第１信号に基づいて３成分からな
る第１材料全体の分布量を決定する。

一方、両材料を透過した第２および第３のＸ線ビームは
Ｘ線検出手段により第２および第３信号に転換され、コ
ンピューターでは、これら第１１第２、および第３信号
を用いて第１材料の組成を決定するとともに、前記第１
材料の分布量決定を補正する。

第１材料の個々の成分は、各Ｘ線ビームの透過率に対す
る３種の方程式（前式（２）参照）を連立させ、求める
ことができる。こうして−旦、各成分の含有量が求めれ
ば、それらの値を用いて、第１材料全体としての質量吸
収係数が算出できるから、その値を用いて、単純な計算
により第１信号から第１材料の分布量を算出することが
可能である。

したがって、この装置では、第１信号から第１材料の分
布量測定を高速かつ連続的に行なうことができ、第１材
料の分布量のフィードバック制御が容易に行なえる。特
に、走行する第１および第２材料の幅方向に、Ｘ線源お
よびＸ線検出器を往復動させた場合には、その幅方向の
複数位置における第１材料の分布量制御も可能となる。

第１材料の各成分含有量の処理速度は、３元連立方程式
を解く必要があるため、第１材料の分布量測定より低速
ではあるが、通常、第１材料の組成変化は分布量の変化
よりも緩慢であるから、処理速度が遅くても、その組成
制御の目的を十分に果たすことができる。

「実施例」 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

第１ａ図は本発明の一実施例を適用したコーティング装
置１０の該略構成を示す斜視図である。図中符号１２は
コーティングされる長尺のシート材で、図示しない前工
程から塗布機構１３を垂直に通過して下方に走行する。

塗布機構１３は、シート材１２の一面に沿って軸線水平
に配置された背面ロール１６と、シート材１２の他面に
沿って傾斜して配置された弾性変形可能な塗布量調整板
１８とを備え、この塗布量調整板１８の下端はシート材
１２をはさんで背面ロール１６の外周面と対向している
。

背面ロール１６とシート材１２の間、および塗布量調整
板１８とシート材１２の間には、それぞれ塗布すべきコ
ーテイング材１４が満たされている。背面ロール１６と
塗布量調整板１８の下端２２との間にはシート材１２お
よび若干のコーテイング材１４が通過する間隙２０が形
成されており、塗布量調整板１８を背面ロール１６側に
付勢する圧力を調整すると、この間隙量が変化してシー
ト材１２の両面へのコーテイング材１４の塗布量が制御
できる。

塗布量調整板１８には、水平方向に一定間隔毎に駆動器
２６が取り付けられ、個々の駆動器２６を作動させると
、その駆動器２６の近傍で塗布量調整板１８を撓ませ、
前記間隙２０の幅を制御してコーテイング材１４の付着
量をシート材１２の幅方向複数の区域で制御する。なお
、駆動器２６同士の間隔は３〜６インチであることが望
ましく、各駆動器２６から両側に３〜６インチの個々の
塗布区域を「スライス」と称する。

間隙２０を通り抜け、両面にコーテイング材Ｉ４が塗布
されたシート材１２は次に、加熱された多数の乾燥ドラ
ム３０の間を蛇行して送られ、コーテイング材１４が乾
燥して第１ｃ図に示すようなコーテイング膜２４が形成
される。

乾燥したシート材１２の走行路に沿って、Ｘ線センサー
３２が配置され、図示しない駆動機構によりシート材１
２の幅方向（矢印２８参照）に往復動されるようになっ
ており、これによりシート材１２のほぼ全面に亙ってシ
ート材１２のＸ線透過率が連続的に測定される。

第１ａ図では、単純化するためＸ線センサー３２をシー
ト材１２の上面側にのみ示したが、実際には、このＸ線
センサー３２はシート材１２の下面側にＸ線源を備え、
これらＸ線センサー３２とＸ線源は対向したまま、前記
駆動機構によりシート材１２の幅方向に往復動される。

Ｘ線センサー３２からの信号は、信号処理回路３５を介
してコンピューター３４に伝達される。

このコンピューター３４では、前記信号をセンサー３２
の走査速度に応じて時分割し、シート材！２の各スライ
スに対応する複数の信号に分割する。

そしてコンピューター３４は、時分割前の信号、および
分割後の信号のそれぞれについて計算処理（後述する）
を行ない、コーテイング膜２４の単位面積当たりの重量
（分布量）を算出する。

そしてコンピューター３４は、予め設定されている各ス
ライスでのコーテイング膜２４の分布量の所望値と、得
られた実測値とを比較し、その結果に応じて制御機構３
６に制御信号を伝達する。

この制御機構３６は、その制御信号に対応するスライス
と対向した駆動器２６を作動させ、塗布量調整板１８の
該当箇所を変形させて、コーテイング材１４の塗布量を
調整して、コーテイング膜２４の分布量を前記所望値と
一致させる。一般には、シート甘夏２の幅方向に均一な
分布量であることが望まれるが、故意に分布量を不均一
化することも可能である。

次に、第２図を参照して、Ｘ線センサー３２の具体例を
説明する。図中２１０はＸ線センサー３２の照射側ハウ
ジングであり、走行するシート材１２の一面に沿って配
置されている。一方、シート材１２の他面には照射側ハ
ウジング２１０と対向して検出側ハウジング２１４が配
置され、これらハウジング２１０，２１４　　は互いに
対向したままシート材１２の幅方向に往復動される。

ハウジング２１０の内部には、２基のＸ線源が収められ
ている。第１のＸ線源は電源２１８に接続されたＸ線管
２１６であり、第１Ｘ線２２４をシート材１２に垂直に
向けて照射する。第２のＸ線源は電源２２２に接続され
たＸ線管２２０であり、第２Ｘ線２２６をシート材１２
に向けて垂直に照射する。第１Ｘ線２２４の一部はシー
ト＋４１２を透過してビーム２３０となり、第２Ｘ線２
２６の一部はシート材１２を透過してビーム２３２とな
る。

この実施例において、シート材１２に形成されるコーテ
イング膜２４は、クレイ、二酸化チタン、および炭化カ
ルシウムをラテックス中に分散したものであり、第１Ｘ
線ビーム２２４のエネルギーは、クレイ、二酸化チタン
、炭化カルシウムのそれぞれに対する質量吸収係数が実
質的に全て等しくなるように設定されている。

このため、電源２１８から第１Ｘ線管２１６に供給され
る電圧は６，５５９ｋＶとされ、さらに第１Ｘ線管２１
６の光路上にはスペクトル調整用のフィルタ２６６が配
置されている。

このフィルタ２６６は、カルシウムとチタンのに系列間
のエネルギーを持つＸ線を選択的に吸収するように設定
されている。このような選択性を得るには、例えば厚さ
０．１１６５ｍｉｌ（Ｉｍｉｌ＝　１／１０００インチ
）のＳｎ膜フィルタが使用可能である。

このフィルタ２６６は、第２図に示すようにＸ線管２１
６の放射口の直前に配置されてもよいし、あるいはＳｎ
膜を、例えばＸ線検出器２３４のベリリウム等からなる
窓に蒸着しておいても同様の効果が得られる。

なお、Ｓｎ膜の厚さは、第１Ｘ線２２４が発するＸ線２
２４の強度と、第１Ｘ線検出器２３４の感度に応じて決
定すべきである。ただし、一般には前述のように０　、
　Ｉ　ｎａｉｌ程度が適当である。

一方、第２Ｘ線管２２０の近傍には、２種のフィルタ２
７’０．２７２が配置されている。これらフィルタ２７
０，２７２は回転板の外周部に固定されており、この回
転板は、コンピューター３４により制御されるモータ２
７４の回転軸に固定されている。そして、モータ２７４
の半回転毎に、フィルタ２７０，２７２が交互に第２Ｘ
線路に挿入されるようになっている。

フィルタ２７０を挿入した場合には、第２Ｘ線ビーム２
３２のエネルギー分布が炭化カルシウムと二酸化チタン
に対して質量吸収係数が等しく、クレイに対してはこれ
らと異なる質量吸収係数となるように設定されている。

また、フィルタ２７２に切り替えた場合には、第２Ｘ線
ビーム２３２のエネルギー分布がクレイと二酸化チタン
に対しての質量吸収係数が等しく、炭化カルシウムに対
してはこれらと異なる質量吸収係数を有するように設定
されている。

この条件を満たす材質としては、例えばフィルタ２７０
としては１．００　Ｏｎ＋ｉｌの厚さのアルミニウム箔
が挙げられる。一方、フィルタ２７２としては、厚さ１
．０００ｍ１ｌのアルミニウム箔および厚さ０．３４５
ｍ１ｌのチタンを積層したものが挙げられる。

なお、この場合、フィルタ２７０，２７２はいずれもア
ルミニウム箔の厚さが等しいため、このアルミニウム箔
を共通として予め第２Ｘ線路内に固定しておいてらよい
。例えば、第２Ｘ線検出器２３６のベリリウム窓に固定
することもできる。

こうした場合には、チタン製フィルタだけを回転板に固
定し、これを間欠的に第２Ｘ線路に挿入すれば済む。

一方、ハウジング２１４内には、第１Ｘ線ビーム２３０
を受ける第１Ｘ線検出器２３４、および第２Ｘ線ビーム
２３２を受ける第２Ｘ線検出器２３６がそれぞれ設けら
れている。

一般に、これらＸ線検出器２３４，２３６としては、ク
リプトンを満たし、前述のようにベリリウム製の入射窓
を有するイオンチャンバーが好適である。ベリリウムは
Ｘ線に対する透過率が高く、検出器２３４．２３６はＸ
線を受けるとイオンチャンバー内で直流電流を生じ、こ
の電流量は入射したＸ線強度に比例する。

Ｘ線検出器２３４，２３６の出力端は、増幅器２４０お
よび２４２にそれぞれ接続され、各検出器２３４．２３
６　　からの電流がアナログ信号のまま増幅される。ま
た各増幅器２４０，２４２　　の出力端は電圧−周波数
変換器２４４，２４６　　にそれぞれ接続されており、
各増幅器２４０，２４２　　からの直流電圧に対応した
周波数のＡＣ信号を発するようになっている。

各ＡＤ変換器２４４，２４６　　からのＡＣ信号は、計
数器２４５と２４７にそれぞれ伝達され、これら計数器
２４５，２４７　　はアナログのＡＣ信号をデジタル信
号に変換し、コンピューター３４に伝達する。

コンピューター３４には、コーティングされたシート材
１２の単位面積当たりの重量に対応した信号２６２と、
シート材１２の水分含有量と対応した信号２６４とが伝
達されるようになっている。

信号２６２は周知のシート重量センサー（図示路）から
、また水分含有量の信号２６４は周知の水分センサー（
図示路）からそれぞれ供給される。

コンピューター３４では、第１Ｘ線検出器２３４からの
信号から、コーテイング膜２４中のアッノユの分布量を
算出する。その算出結果は前述のように塗布量調整板１
８の自動制御に使用されるとともに、ＣＲＴ等の表示器
で表示しＥす、周知の記録装置によって記録することも
可能である。

一方、第２Ｘ線検出器２３６からの信号は、いずれのフ
ィルタ２７０．２７２　　が第２Ｘ線ビーム２２６の光
路内に挿入されているかに応じて時分割される。この処
理により、第２Ｘ線管２２０と第２Ｘ線検出器２３６は
、２組のＸ線管および検出器の働きをすることができる
。

また、コーテイング膜２４中のアッシュの３成分それぞ
れの含有量は、第１Ｘ線検出器２３４からの信号と、時
分割された第２Ｘ線検出器２３６からの２組の信号を用
い、以下に詳述する三元連立方程式を解いて算出される
。同時に、前述したように第１Ｘ線検出器２３４からの
信号のみから、アッシュの分布量、ひいてはコーテイン
グ膜２４の分布量が算出される。

この実施例では、フィルタ２６６の作用により、第１Ｘ
線検出器２３４で生じる信号では、Ｕ　ｃｌａｙ＝　Ｕ
　ｃａ＝　ＵＬｉが戊り立つ。

一方、第２Ｘ線検出器２３６からの時分割された信号の
うち、フィルタ２７０に対応する信号ではＵ　ｃａ−Ｌ
Ｊ　ｔｉ、フィルタ２７２に対応する信号ではＵ　ｃｌ
ａｙ＝　ＴＪ　ｔｉがそれぞれ成り立つように設定され
ている。

したがって、第１Ｘ線検出器２３４からの信号において
、アッシュの３成分の質量吸収係数が等しく、Ｕ　ａｓ
ｈ＝　Ｕ　ｃｌａｙ＝　ｔＪ　ｃａ＝　Ｕ　ｔｉが成立
し、かつ、シート材１２の繊維と水分によるＸ線吸収が
無視できる場合には、これらの質量吸収係数を前記の式
（２）、（３）、（５）に代入し、次式（９）が得られ
る。

Ｗａｓｈ＝−１ｎＴ／Ｕａｓｈ　　　　　　（９）ただ
し、繊維と水分によるＸ線吸収が無視できない場合には
、Ｗａｓｈの計算値はそのような吸収に対して補正する
ことが必要である。前述したように水と繊維の質量吸収
係数は既知であり、これらの分布量は計測できる。

この方法により、第１Ｘ線検出器２３４からの信号から
アッシュの分布量が決定されるとともに、その値を用い
てコーテイング膜２４の分布量が決定される。

また、上記３種の信号のそれぞれについて成立する前述
した３式の連立解から、アッシュの個々の３成分の含有
量が算出される。

なお、本発明においては、第！Ｘ線管２１６（！：電源
２１８の代わりに　８５　ｐ　ｅのような放射性同位体
を使用することもできる。例えば５ｆｉｐｅは約７ｋｅ
Ｖの単色Ｘ線を放出する。このような放射性同位体を用
いると、Ｘ線管を用いた場合よりも幾つかの利点が得ら
れる。すなわち５ａＦｅは強度一定の単色Ｘ線を放射す
るため、Ｘ線管の出力強度を安定化するために必要だっ
た電気回路系が不要となり、装置の構成が大幅に簡略化
でき、動作の信頼性も向上する。

たたし、放射性同位体ではＸ線管のようにスペクトルの
広いＸ線を発生することができないから、フィルタを用
いて３成分のそれぞれに対する質量吸収係数を同一化す
ることは不可能である。したがって、５５Ｆｅを用いた
場合には、 Ｕ　ａｓｈ＝　Ｕ　ｃｌａｙ＝　Ｕ　ｃａ＝　Ｕ　ｔｉ
が成立せず、式（９）が上記実施例よりも複雑になる。

しかしこの場合にも、３成分のそれぞれの質量吸収係数
が異なるにも拘わらず、第１Ｘ線検出器２３４の出力信
号のみから、アッシュの分布量を連続的に算出すること
が可能である。

すなわち、前記７ｋｅＶでのＵ　ｃｌａｙ、　Ｕ　ｃａ
、　Ｕ　ｔｉの値は予め決定できるからである。したが
って前記各式の中で、クレイと二酸化チタンと炭化カル
シウムの相対量だけが未知数となる。

この相対量は、第１Ｘ線検出器２３４の信号、および第
２Ｘ線検出器２３６の時分割した２種の信号のそれぞれ
に付いての式を連立させることにより決定でき、これら
３成分の相対量が得られれば、Ｕ　ａｓｈの値か容易に
計算できる。

以上の第２実施例では、シート材１２の幅方向にＸ線セ
ンサー３２が走査する間に、前記３成分の割合が変化し
ないと仮定しているが、これは殆どの場合に正しい。第
１ａ図に示すように、コーティング装置は、シート材１
２の両面に極めて薄Ｌ）コーテイング膜２４を形成する
だけであるから、ｊ−ティング材１４の消費量はごく少
なく、塗布機構１３内のコーテイング材１４はめったに
補う必要がない。このため、コーテイング材１４の組成
は長期に亙ってほぼ一定に保たれるのである。

したがって、１走査中にお：する３成分の割合は一定と
みなしてよいから、第１Ｘ線検出器２３４の信号から、
各スライスにおけるコーテイング膜２４の分布量をほぼ
正確に算出できる。

マｔ：、この実施例では、センサー３２による各走査の
終了点において、第２Ｘ線検出器２３６からの時分割さ
れた２組の信号を用いて前記３元連立方程式を解き、３
成分のそれぞれの相対重量を算出する。そしてこれらの
値を、次の走査におけるＵ　ａｓｈの値として更新登録
し、この値を用いて各スライス毎のコーテイング膜２４
の基本重量を算出する。このため、漸次的なコーテイン
グ材Ｉ４の組成変化が生じたとしても、常に正確な値が
得られる。

また、各走査の終了点で測定された３成分の割合に応じ
て、これら３成分の混合タンク（図示路）における調合
割合を制御したうえ、混合タンクから前記塗布機構１３
にコーテイング材１４を供給する構成とすることも可能
である。

このように、上記実施例の装置では、コーテイング膜２
４の分布量をシート材１２の幅方向の各スライス毎にほ
ぼ連続的に計測し、塗布ｍ凋整仮１８に固定された各駆
動器２６を作動させ、シート材Ｉ２の幅方向および長芋
方向の全ての部分で所望の塗布量に制御できる。

また、２つのｘｍ源（２１６，２２０）を用いた比較的
単純な構成により、コーテイング材１４の３成分の個々
の含有量を間欠的に測定することが可能である。この成
分測定は、間欠的で計算処理に若干時間を要するが、コ
ーテイング材Ｉ４の成分変化は緩慢であるから、成分制
御の上での支障はない。

なお、本発明は上記各実施例に限定されるものではなく
、適宜構成を変更してよいのは勿論である。

例えば、上記装置ではコーテイング材１４を対象として
いたが、その代わりにシート材１２の内部に屁入される
充填剤の分布量および充填剤の個々の成分の含有量測定
に適用することら可能であるし、さらにこの充填剤入り
のシート材１２の表面にコーテイング材を塗布する場合
に適用してもよい。また、本発明は透過型Ｘ線測定に限
らず、可能であれば反射型Ｘ線測定方法を採用してもよ
い。

「発明の効果」 以上説明したように、本発明の多成分からなる物質の分
布量測定装置では、第１材料および第２材料を透過した
第１Ｘ線ビームをＸ線検出手段で検出し、このＸ線検出
手段からの第１信号に基づいて３成分からなる第１材料
全体の分布量を決定する。

同時に、両材料を透過した第２および第３のＸ線ビーム
をＸ線検出手段により第２および第３信号に転換し、コ
ンピューターにより、これら第１１第２、および第３信
号を用いて第１材料の３成分の含有量を決定するととも
に、前記第１Ｉ料の分布量決定を補正する。

このため、本発明の装置および方法では、第１材料の分
布量測定を高速かつ連続的に行なうことができ、第１材
料の分布量のフィードバック制御等が容易に行なえる。

例えば、走行する第１および第２材料の幅方向に、Ｘ線
源およびＸ線検出姦を走査させた場合には、その幅方向
の複数位置における第１材料の分布量制御も可能となる
。

また、第１材料の各成分含有量の算出は、３元連立方程
式を解く必要があるために第１材料の分布量測定より低
速ではあるが、通常、第１１料の組成変化は分布量変化
よりも緩慢であるから、組成制御の要求を十分に満たす
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は本発明に係わる多成分からなる物質の分布量
測定装置の一実施例を適用したコーティング装置の斜視
図、第１ｂ図はシート材の断面を示す拡大斜視図、第１
Ｃ図はコーテイング後のシート材の拡大斜視図、第２図
は装置の要部を示す構成図である。 ＩＯ・・・コーティング装置、１２・・・シート材（第
２材料）、１３・・・塗布機構、１４・・・コーテイン
グ材（第１材料）、１８・・・塗布量調整板、２６・・
・駆動器、３２・・・Ｘ線センサー　３４・・・コンピ
ューター３５・・・信号処理回路、３６・・・制御機構
、２１６・・・第１Ｘ線管（第１Ｘ線源）、２２０・・
・第２Ｘ線管（第２Ｘ線Ｒ）、２２４，２３０−・・第
１Ｘ線ビーム、２２６．２３２・・・第２Ｘ線ビーム、
２３４・・・第１Ｘ線検出器、２３６・・・第２Ｘ線検
出器、２６６．２７０　２７２・・・スペクトル調整用
フィルタ。

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. （１）第２材料に付随する、３成分を含有する第１材料
   の分布量を測定するための装置であって、前記第１材料
   および第２材料を透過させて第１、第２および第３のＸ
   線ビームをそれぞれ照射するＸ線源と、 前記第１材料および第２材料を透過した前記第１、第２
   および第３のＸ線ビームをそれぞれ検出し、これらに対
   応した第１、第２および第３の信号を発生するＸ線検出
   手段と、 このＸ線検出手段に接続され、前記第１、第２および第
   ３の信号を受けるコンピューターとを具備し、 このコンピューターは、前記第１信号に基づいて前記第
   １材料の分布量を連続的に算出するとともに、第２およ
   び第３の信号に基づいてこの連続的算出を周期的に補正
   するようにプログラムされていることを特徴とする多成
   分からなる物質の分布量測定装置。
2. （２）前記Ｘ線検出手段は、第１および第２のＸ線検出
   器を備えるとともに、 前記Ｘ線源は、前記第１Ｘ線ビームを前記第１Ｘ線検出
   器に向けて照射するように配置された第１Ｘ線源と、第
   ２および第３Ｘ線ビームを第２Ｘ線検出器に向けて照射
   するように配置された第２Ｘ線源とを備えていることを
   特徴とする請求項１記載の多成分からなる物質の分布量
   測定装置。
3. （３）前記第２Ｘ線源は、前記第２Ｘ線検出手段に向け
   て元Ｘ線ビームを照射するように配置されたＸ線管と、
   透過スペクトルの異なる第１および第２のＸ線フィルタ
   のいずれかを選択的して前記元Ｘ線ビームの光路内に挿
   入するフィルタ切換手段とを備え、前記第１Ｘ線フィル
   タは前記元Ｘ線ビームを前記第２Ｘ線ビームに転換し、
   前記第２Ｘ線フィルタは前記元Ｘ線ビームを前記第３Ｘ
   線ビームに転換することを特徴とする請求項２記載の多
   成分からなる物質の分布量測定装置。
4. （４）前記第１Ｘ線ビームのエネルギーは、前記第１材
   料に含有される３成分のそれぞれに対する吸収係数が実
   質的に等しいことを特徴とする請求項３記載の多成分か
   らなる物質の分布量測定装置。
5. （５）前記第１Ｘ線源は、単色Ｘ線源であることを特徴
   とする請求項３記載の多成分からなる物質の分布量測定
   装置。
6. （６）前記第１Ｘ線源は、放射性同位体であることを特
   徴とする請求項５記載の多成分からなる物質の分布量測
   定装置。
7. （７）前記放射性同位体は、＾５＾５Ｆｅであることを
   特徴とする請求項６記載の多成分からなる物質の分布量
   測定装置。
8. （８）前記コンピューターはさらに、前記第１材料に含
   有される３成分のそれぞれの含有量を、周期的に算出す
   るようにプログラムされていることを特徴とする請求項
   １記載の多成分からなる物質の分布量測定装置。
9. （９）３成分を含有する第１材料の分布量を測定するた
   めの方法であって、 前記第１材料を透過させて第１、第２および第３のＸ線
   ビームを照射するとともに、 前記第１材料を透過した前記第１、第２および第３のＸ
   線ビームをそれぞれ検出し、これらに対応する第１、第
   ２および第３の信号を発生させ、前記第１信号に基づき
   、周期的に第１割合で前記第１材料の分布量を連続的に
   計測するとともに、前記第１割合よりも少ない第２割合
   で、前記第２および第３の信号に基づいて前記第１材料
   の分布量測定を補正することを特徴とする多成分からな
   る物質の分布量測定方法。
10. （１０）前記第１Ｘ線ビームのエネルギーは、前記第１
    材料に含有される前記３成分のそれぞれに対する吸収係
    数が実質的に等しいことを特徴とする請求項９記載の多
    成分からなる物質の分布量測定方法。
11. （１１）前記第１Ｘ線ビームを発する第１Ｘ線源は、単
    色Ｘ線源であることを特徴とする請求項９記載の多成分
    からなる物質の分布量測定方法。
12. （１２）前記第１Ｘ線源は、放射性同位体であることを
    特徴とする請求項１１記載の多成分からなる物質の分布
    量測定方法。
13. （１３）前記放射性同位体は、＾５＾５Ｆｅであること
    を特徴とする請求項１２記載の多成分からなる物質の分
    布量測定方法。
14. （１４）前記第１材料に含有される３成分のそれぞれの
    含有量を周期的に計測する工程をさらに有することを特
    徴とする請求項９記載の多成分からなる物質の分布量測
    定方法。
15. （１５）前記第１材料は、別の第２材料にコーティング
    されていることを特徴とする請求項１４記載の多成分か
    らなる物質の分布量測定方法。