JPH09502014A - 単位面積当りの重量を測定する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 帯状紙（ウェブ）（１０）の坪量を測定するために、測定用ヘッド（１２、１４）において、帯状紙の一方の側における放射線源（１６）と、ホトダイオードラインアレーにより構成された半導体ディテクタ（２０）とが設けられている。区分化された半導体ディテクタは、放射線源（１６）と協働して帯状紙（１０）を横方向に移動し、アレーの各ホトダイオードの電流の他に、位置に関し同じホトダイオードの光電流を平均化を行う。

Description

【発明の詳細な説明】 単位面積当りの重量を測定する装置 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載の面状の被検体の単位面積当り の重量（坪量）を測定する装置に関する。 帯状紙（ウェブ）の坪量を測定するために、帯状紙の一方の側にβ線源を用い 、帯状紙の他方の側にβ線ディテクタを用いることが公知である。β線源として 、たとえばプロメチウム１４７、クリプトン８５、またはストロンチウム９０を それぞれ用いることができる。従来技術ではβ線ディテクタは通例電離箱である が、ＷＯ８８／０７６７１号から公知であるように、金属フィルムの形の被覆に よって可視光線に対して遮蔽されている半導体ダイオードを使用することもでき る。この公知の装置は、被検体の密度の測定、ひいては単位重量当たりの測定に も用いられる。 面状の被検体、たとえば紙の坪量の放射測定では、しばしば横断面プロフィー ルに対する高い分解能が求められる。たとえばβ放射源と被検体との間に通常配 設されているアパーチャを小さくし、被検体の測定面積を小さくするすることに より、この高い分解能を達成することができる。この結果、一方で必要な程度に 分解能を増大させることになるが、他方で測定される 放射線強度を低め、信号対雑音比を劣化させることになる。放射性源の崩壊率を 高めることにより、この放射線強度の低減を打ち消すことができる。しかし放射 性試料内部の自己吸収に起因する限界と、放射線防護規則による限界とがある。 したがってこの従来技術から出発して、本発明の課題は、横断面プロフィール に関する所望の分解能を簡単に達成することができる、坪量を測定する装置を提 供することである。 本発明の課題は、特許請求の範囲第１項の特徴部分に記載の構成により達成さ れる。坪量を測定する本発明の装置の別の有利な実施例は、従属請求項から明ら かである。 次に本発明の装置の実施例を添付図面について説明する。 図１は、本発明の装置を側方から見た図である。 図２は、使用するディテクタを平面図である。 図３は、ディテクタの断面図である。 図４は、被検体と測定用ヘッドとを合わせて示した測定システムの全体図であ る。 面状の被検体１０は、移動する被検体１０を横断する方向に移動する測定用ヘ ッドの上部１２と下部１４との間に存在する。上部１２内部に、その都度プロメ チウム１４７、クリプトン８５またはストロンチウム９０によって形成すること ができる放射線源１６が設 けられている。矩形の開口部を持つアパーチャ１８により、被検体１０を透過し 、測定用ヘッドの下部１４内部のディテクタ２０に入射する放射線の境界を定め る。羽板３３を３３ａの位置から３３ｂの位置に切り替えることにより放射線の 出口が遮られ、被検体がない場合の信号値の他にディテクタデバイスの暗電流も 測定するための２点標準測定を実施する。ディテクタ２０は半導体ディテクタで あり、たとえば巨視的にはホトディテクタのラインアレーであるが、それは複数 の帯状のホトダイオード２２¹〜２２ⁿから構成されている。各ホトダイオード２ ２¹〜２２ⁿは、増幅器２４¹〜２４ⁿを介して電気信号処理ユニット２６に接続さ れている。 温度変化による暗電流の変化を最小にするために、ホトダイオード２２¹〜２ ２ⁿは、温度に対して安定化されている冷却素子２８上に配設されている。さら にホトダイオード２２¹〜２２ⁿは、被検体１０に近い側で遮光性フィルム３０に よりシールドされている。フィルム３０は、金属、たとえば数μｍの厚さのアル ミニウムから成る。暗電流の変化および増幅器の温度ドリフトによる増幅器群２ ４¹〜２４ⁿの電流増幅率の変化を最小にする特別有利な構成は、冷却素子２８、 増幅器２４、電流増幅率を決定する高抵抗素子３５およびホトダイオード２２¹ 〜２２ⁿの層構成である（図３参照）。 ホトダイオードのラインアレー２０に対してわずかな一定の距離に被検体１０ を維持するためのウェブガイド素子３２、３２´を介して、被検体１０はディテ クタのある測定用ヘッド１４を通過する。 電気信号処理ユニット２６内部で全ての光電流が個々に検出されて評価され、 関連する面積要素の重量を決定する。さらに１回のプロフィール測定後、信号対 雑音比を高めるために、位置的に同じホトダイオードの測定結果が平均化される 。各横断の後でｍ本の測定要素３６¹〜３６^mそれぞれが、ｎ個のホトダイオード ２２の横断プロフィールにより測定されるので、この平均化が可能である。この 結果１度の横断に対してｎ×ｍ個の測定値ｍ_ijが生じる。ｉ番目の測定要素３６ に対する測定結果Ｍｉは、ｎ個の測定値の平均値から計算される。つまり である。 これにより信号対雑音比を、大きな測定面を持つ１個の大きなホトダイオード （したがって位置分解能は悪くなる）を用いた測定の場合と等しくすることが達 成される。 さらに、本発明により、坪量測定のための移動しない装置、すなわち測定用ヘ ッドが被検体の走行する軌 道に対して横断方向の運動を必要としない装置を実現することが可能である。被 検体の幅を有する１つのホトダイオードアレーまたは複数の個々のホトダイオー ドアレーセグメントをディテクターとして使用しかつ放射線源として同じく被検 体全幅に亘って延在するライン放射器を使用する場合、測定用ヘッドを移動する 被検体を横断する方向に移動させる必要なしに、被検体の坪量を高い位置分解能 で連続的に検出することができる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９５年３月２０日 【補正内容】 明細書 単位面積当りの重量を測定する装置 本発明は、請求の範囲第１項の上位概念に記載の面状の検査物の単位面積当り の重量（坪量）を測定する装置に関する。 帯状紙（ウェブ）の坪量を測定するために、帯状紙の一方の側にβ線源を用い 、帯状紙の他方の側にβ線ディテクタを用いることが公知である。β線源として 、たとえばプロメチウム１４７、クリプトン８５、またはストロンチウム９０を それぞれ用いることができる。従来技術ではβ線ディテクタは通例電離箱である が、ＷＯ８８／０７６７１号から公知であるように、金属フィルムの形の被覆に よって可視光線に対して遮蔽されている半導体ダイオードを使用することもでき る。この公知の装置は、検査物の密度の測定、ひいては単位重量当たりの測定に も用いられる。 面状の検査物、たとえば紙の坪量の放射測定では、しばしば横断面に対する高 い分解能が求められる。たとえばβ放射源と被検体との間に通常配設されている アパーチャを小さくし、被検体の測定面積を小さくするすることにより、この高 い分解能を達成することができる。この結果、一方で必要な程度に分解能を増大 させることになるが、他方で測定される放射線強度を 低め、信号対雑音比を劣化させることになる。放射性源の崩壊率を高めることに より、この放射線強度の低減を打ち消すことができる。しかし放射性試料内部の 自己吸収に起因する限界と、放射線防護規則による限界とがある。 ホトダイオードのラインアレー２０に対してわずかな一定の距離に被検体１０ を維持するためのウェブガイド素子３２、３２´を介して、被検体１０はディテ クタのある測定用ヘッド１４を通過する。 電気信号処理ユニット２６内部で全ての光電流が個々に検出されて評価され、 関連する面積要素の重量を決定する。さらに１回のプロフィール測定後、信号対 雑音比を高めるために、位置的に同じホトダイオードの測定結果が平均化される 。各横断の後でｍ本の測定要素３６¹〜３６^mそれぞれが、ｎ個のホトダイオード ２２の横断プロフィールにより測定されるので、この平均化が可能である。この 結果１度の横断に対してｎ×ｍ個の測定値ｍ_ijが生じる。ｉ番目の測定要素３６ に対する測定結果Ｍｉは、ｎ個の測定値の平均値から計算される。つまり である。 これにより信号対雑音比を、大きな測定面を持つ１個の大きなホトダイオード （したがって位置分解能は悪くなる）を用いた測定の場合と等しくすることが達 成される。 請求の範囲 １． 被検体の一方の側に放射線源（１６）を有し、被検体の他方の側に半導体 ディテクタ（２０）を有する、たとえば紙、プラスティック箔、または織物のよ うな面状の被検体（１０）の単位面積当たりの重量（坪量）を測定する装置にお いて、前記半導体ディテクタ（２０）は、ホトダイオードラインアレー（２２¹ 〜２２ⁿ）に従って区分化され、前記放射線源（１６）と協働して被検体（１０ ）に対して横方向に移動され、各ホトダイオード（２２¹〜２２ⁿ）の個々の電流 の検出の他に、被検体（１０）の移動方向に対して横方向に位置に関し同じホト ダイオードの光電流が平均化されることを特徴とする単位面積当りの重量を測定 する装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 被検体の一方の側に放射線源（１６）を有し、被検体の他方の側に半導体 ディテクタ（２０）を有する、たとえば紙、プラスティック箔、または織物のよ うな面状の被検体（１０）の単位面積当たりの重量（坪量）を測定する装置にお いて、前記半導体ディテクタ（２０）は、ホトダイオードラインアレー（２２¹ 〜２２ⁿ）に従って区分化され、被検体（１０）に対して横方向に移動され、各 ホトダイオード（２２¹〜２２ⁿ）の個々の電流の検出の他に、位置に関し同じホ トダイオードの光電流が平均化されることを特徴とする単位面積当りの重量を測 定する装置。 ２． 放射線源（１６）とホトダイオードラインアレー（２０；２２¹〜２２ⁿ） との間のアパーチャ（１８）の開口部が、ホトダイオードラインアレーの幾何学 的形状と整合する請求項１記載の装置。 ３． 増幅器（２４¹〜２４ⁿ）が、ラインアレー（２０）の各ホトダイオード（ ２２¹〜２２ⁿ）に接続されている請求項２記載の装置。 ４． ホトダイオードラインアレー（２０）が、温度に対して安定化されている 冷却素子（２８）上に配設される請求項１から３までのいずれか１項記載の装置 。 ５． 前記ホトダイオードラインアレー（２０）の他に、増幅器（３４）と、前 記増幅器と関連する高抵抗素子（３５）が、温度に対して安定化されている冷却 素子（２８）上に配設されている請求項４記載の装置。 ６．被検体（１０）が所定の間隔をおいてホトダイオードアレー（２０）を通過 走行するためにウエブガイド部材（３２，３２′）が設けられている請求項１か ら５までのいずれか１項記載の装置。