JPH1114336A - 厚さ及び厚さ換算単重測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多層シート材の厚さあるいは厚さ換算単重を
精度良く測定する方法を提供する。 【構成】 正透過Ｘ線用検出器、散乱Ｘ線用検出器を配
設し、線質を可変する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、走行する多層シート状
物の多層厚さ、あるいは厚さ換算単重を測定する厚さ測
定方法に関する。ここで多層シート状物とは例えばラミ
ネートシート材、塗工層のあるシート材であり、単重と
は例えば紙シート材中の無機質の単位面積当りの重量、
プラスチックシート上の糊の単位面積当り重量などであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の多層シート状物の多層厚さ、ある
いは厚さ換算単重の測定方法はベータ線または、ガンマ
線透過線量または反射線量を測定し厚さ、あるいは厚さ
換算単重の測定をする方法である。

【０００３】例えば２層から成るラミネートシート材の
各層の厚さを測定する方法として、ベータ線とガンマ線
両者の透過線量を測定して各層の厚さを算出するもので
ある。図２に於て１−１がベータ線源、３−１がベータ
線検出器、１−Ａがガンマ線源、３−Ａがガンマ線検出
器、４がベータ線、５がガンマ線、４−１が透過ベータ
線、４−Ａが透過ガンマ線、２が多層の被検査材であ
る。

【０００４】数学的にこれを解釈すれば未知の厚さ（例
えばＴ１，Ｔ２と記する）を決定するためには、測定デ
ータ（例えばＸ１，Ｘ２と記する）が２ケあれば良い。
即ち、 Ａ×（Ｔ１）＋Ｂ×（Ｔ２）＝（Ｘ１） Ｃ×（Ｔ１）＋Ｄ×（Ｔ２）＝（Ｘ２） に於て、Ａ，Ｂはベータ線の吸収係数でそれぞれ１，２
番目の層の物質で特有に決る物性量に関する。Ｃ，Ｄは
ガンマ線の吸収係数でそれぞれ１，２番目の層の物質で
特有に決る物性量に関する。

【０００５】前述の数式に於て未知数はＴ１とＴ２の２
個であり、数式は２個であるので、数学的にはＴ１とＴ
２は決定される。（即ち測定可能である。）

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】測定の精度を向上させ
るには前述の測定データ（例えばＸ１，Ｘ２）の精度を
向上させれば良い。しかしながらベータ線は放射性同位
元素から放射される電子であり、透過する空気層の温
度、空気層の厚さの影響をうける。従って測定精度もこ
れらの影響をうけ、精度の低下を来す可能性がある。

【０００７】更に前述の数式に於て、未知数は２個、数
式は２個であり必要最少限の数式の数である。測定の精
度を向上させるためには更に数式の数（即ち独立の測定
方式の数）が多く、冗長度の多い法が良いのは当然であ
る。

【０００８】本発明は前述の厚さあるいは厚さ換算単重
の測定精度を向上させることを課題とする。また気温、
空気層の厚さの影響を受けにくい測定方法を提供するこ
とを課題とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前述の課題を解決するた
めに本発明に於ては、気温変動の影響および透過空気層
の厚さの影響が微小なＸ線を線源として用いる。

【００１０】更にＸ線の線質を陽極電圧を可変にして、
線質を変更する。これにより例えば線質を４段階に変え
れば Ａ×（Ｔ１）＋Ｂ×（Ｔ２）＝（Ｘ１） Ｃ×（Ｔ１）＋Ｄ×（Ｔ２）＝（Ｘ２） Ｅ×（Ｔ１）＋Ｆ×（Ｔ２）＝（Ｘ３） Ｇ×（Ｔ１）＋Ｈ×（Ｔ２）＝（Ｘ４） の数式が成立する。ここでＡ，Ｃ，Ｅ，Ｇは第１番目の
層の各々の線質に於る吸収係数であり、Ｂ，Ｄ，Ｆ，Ｈ
は第２番目の層の各々の線質に於る吸収係数である。ま
たＸ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４はそれぞれ測定値であり、Ｔ
１，Ｔ２はそれぞれ第１層目の厚さ、第２層目の厚さで
ある。

【００１１】前述の数式は４個であり、未知数は２個で
あるので、冗長度は４−２＝２で、２個である。この冗
長度２は加算平均するなどの手法で測定精度の向上のた
めに利用する。なを厳密には、前述の数式はＩ＝Ｉ_０・
ｅｘｐ（−ＭＴ）から導出されるべきものであるが、説
明の判りやすさのため前述の数式とする。ここでＩ_０，
Ｉは透過あるいは散乱前後のＸ線線量、Ｍは透過あるい
は散乱係数、Ｔは厚さである。

【００１２】更に図１に示すように、Ｘ線４の正透過線
量４−１を検出する正透過検出器３Ａ−１以外に前方散
乱線量４−２を検出する前方散乱検出器３Ｂ−１、また
後方散乱線量４−３を検出する後方散乱検出器３Ｃ−１
を配設し、それぞれ厚さ測定に利用する。

【００１３】前述の方法は次のように数式表現される。 ａ×（Ｔ１）＋ｂ×（Ｔ２）＝（ｘ１） ｃ×（Ｔ１）＋ｄ×（Ｔ２）＝（ｘ２）， ｅ×（Ｔ１）＋ｆ×（Ｔ２）＝（ｘ３） ここでａ，ｃ，ｅ，は第１層の物質の吸収あるいは散乱
係数であり、ｂ，ｄ，ｆは第２層の物質の吸収あるいは
散乱係数であり、ｘ１〜３は測定データである。

【００１４】前述の数式に於ては、未知数はＴ１，Ｔ２
の２個、数式は３個であるので、冗長度は３−２＝１、
即ち１個である。この冗長度は平均化または相関などの
の手法により精度向上に役立たすことができる。

【００１５】更に線質数と前述の前方散乱、後方散乱、
正透過を組合せると、例えば （線質数） ＝４個 （透過、散乱数）＝３通り となり、４×３＝１２個となり、例えば２層フィルムの
場合には未知の量２個（即ち第１層目の厚さＴ１，第２
層目の厚さＴ２の合計２個）に対して、数式の数（即ち
測定値）が１２個あるので冗長度は、１２−２＝１０個
となり、測定精度の向上が図れる。

【００１６】更に前方散乱、後方散乱に於ては、物質に
よっては固有の散乱角度特性（散乱線量の角度分布特
性）を持つので、検出器の配設角度を可変にして、冗長
度を更に増加させても良いことは明らかである。

【００１７】また図４に示すように多数組のＸ線源１−
１，１−２，１−３，１−４・・・１−Ｎと検出器３−
１，３−２，３−３，３−４・・・３−Ｎの組でシート
状物の厚さまたは厚さ換算単重を測定する場合に於て
は、相互に隣接する（Ｘ線源）と（検出器）の組で、各
々の厚さ測定感度のバラツキを較正する。

【００１８】図４に於て、Ｘ線源１−１〜と検出器３−
１〜の組が距離Ｐの等ピッチで配設されている。矢印Ｗ
Ｄと図示してある被検材の幅方向に距離Ｐ以上（Ｐと図
示されている）でＷＤ方向に揺動させ、各々隣接組の厚
さ感度のバラツキを較正する。

【００１９】連続生産されるシート材に於ては通常、走
行方向の厚さの変動はゆるやかである。従って図４に於
て（１−２，３−２）の組がシート状のある点の厚さを
測定し、同じ点（但しシートは走行しているので幅方向
では同じ点で走行方向では異る点）を隣の（１−３，３
−３）の組が距離Ｐだけ揺動されて測定する。前述の連
続生産されるシート材の基本的性質により、短時間内で
は（１−２，３−２）と距離Ｐだけ揺動後の（１−３，
３−３）の組は同一厚さを測定しており、従って（１−
２，３−２）の組と（１−３，３−３）の組の厚さ感度
のバラツキは較正される。

【００２０】同様にして、隣接の組の較正を順次繰り返
せば全組（Ｘ線源と検出器の組）の厚さ感度のバラツキ
が較正される。

【００２１】

【作用】以上説明したように、本発明に於てはＸ線を線
源として使用するので空気層の温度、層の厚さの影響を
受けずに多層シート材の厚さあるいは厚さ換算単重が精
度良く測定可能になる。

【００２２】更にＸ線の線質を図６に示すように連続的
に可変して測定の冗長度を増やすので、測定精度が向上
する。図６に於ては横軸ＨＶはＸ線の線質を変える高電
圧であり陽極電圧に相当する。縦軸ＤＶは検出器出力で
あり、被検査材の物質により例えば実線および破線の特
性を示す。一例を示せば、被検査材の第１層が実線、第
２層が破線である。

【００２３】また図６に於てはＸ線の線質を連続的に可
変したが、離散的に可変しても良いのは当然であり、更
に図７に示すように、三層の被検査材の散乱出力に適用
すれば、例えば第３層の特性が２点鎖線でそのＨＶ−Ｄ
Ｖ特性が示される。

【００２４】このようにして図３−１に示す多層の検査
材の第一層２−１の層の厚さ、または第二層２−２の厚
さがそれぞれ測定される。また、厚さは重量換算して単
位面積当りの重量即ち単重として表現することも出来
る。更に図３−２に示すようにシート材の内部に均質に
分布している別種の物質の単重も測定できるのは明らか
である。即ち図３−２と図３−１の対比に於て第一層目
が図３−１の２−１，図３−２の２−１に相当し、第二
層目が図３−１の２−２，図３−２の２−３に相当する
と考えれば良いことは明らかである。

【００２５】

【実施例】本発明の一実施例を図１，図６を参照して説
明する。図１に於てＸ線源１から放射されるＸ線４は多
層の被検査材２を透過、散乱し、その正透過Ｘ線４−１
は正透過用検出器３Ａ−１に入射する。また前方散乱し
たＸ線４−２は前方散乱用検出器３Ｂ−１に入射する。
後方散乱したＸ線４−３は後方散乱用検出器３Ｃ−１に
入射する。

【００２６】このようにして厚さ測定の冗長度を増やし
ているが、更に図１に図示されていない可変高電圧電源
でＸ線源の線質を変え更に冗長度を増やしている。

【００２７】図１に於るＸ線源と検出器の組は図５に示
すように複数組並置され、図５に示すように被検査シー
ト材２を囲む揺動フレーム６内に配設される。揺動フレ
ームは揺動機構７によって、（Ｘ線源１−１〜），（正
透過検出器３Ａ−１〜），（後方散乱線検出器３Ｃ−１
〜），（図示されていない前方散乱線測定器）の組の相
互組間距離以上のストロークで揺動装置７により揺動さ
れ、相互間の厚さ測定感度の較正が行われる。

【００２８】

【発明の効果】以上詳記したように本発明によれば多層
の被検査材の各層の厚さ、或いは厚さ換算の単重を、気
温、変動の影響を受けずに精度良く測定することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す図。

【図２】従来技術を示す図。

【図３】多層の被検査材の説明図。

【図４】Ｘ線源と検出器の組を複数組並置した図。

【図５】信号処理及び揺動を示す図。

【図６】Ｘ線質と検出器出力と被検査シート材質の相関
を示す図。

【図７】Ｘ線質と検出器出力と被検査シート材質の相関
を示す図。

【符号の説明】

１……Ｘ線源 ２……被検査シート材 ３……検出器 ４……Ｘ線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】正透過量、前方散乱量、後方散乱量の各Ｘ
   線量および各Ｘ線量の比率から、被検査材の厚さ及び換
   算単重を測定することを特徴とする、厚さ測定方法。
2. 【請求項２】前記請求項１に於て、Ｘ線質を可変するこ
   とを特徴とする、厚さ及び厚さ換算単重測定方法。
3. 【請求項３】前記請求項１に於て、複数のＸ線源とＸ線
   検出器の組を被検査材の幅方向に等間隔に並置し、揺動
   させ、各々のＸ線源とＸ線検出器の組の厚さ及び厚さ換
   算単重測定値を、隣接組の相互間で較正させることを特
   徴とする厚さ及び厚さ換算単重測定方法。