KR970007068B1 - 두께/밀도 측정 장치 - Google Patents

두께/밀도 측정 장치 Download PDF

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Abstract

내용없음

Description

[발명의 명칭]
두께/밀도 측정 장치
[발명의 상세한 설명]
[발명의 분야]
본 발명은, 특히 필름의 두께 또는 밀도를 측정하는데 적합한 두께 또는 밀도 측정 장치에 관한 것이다. 본 발명은, 비록 절대적이진 않지만 압출된 플라스틱 필름의 두께 및/또는 밀도를 생산 허용 오차 범위로 제어해야 되는 플라스틱 처리 산업에 특히 유용하다.
[선행 기술의 설명]
두께 및/또는 밀도 측정 시스템은 여러 가지 타입의 측정용 센서에 의존하는 기술 분야에서 공지되어 있다. 두께 측정에 있어서, 측정될 대상물 또는 재료와 접촉하여 소망의 두께를 확실히 얻도록 재료 및/또는 대상물을 제조하는 장치를 제어하는데 사용될 수 있는 두께 정보를 제공하는 기계적 게이지형 장치가 공지되어 있다. 마찬가지로, 보통 방사선을 대상물에 투과시킴으로써 목적물의 밀도를 측정하는 밀도 측정 장치도 공지되어 있다. 밀도의 변화는 대상물을 투과하는 방사선의 투과율의 변화에 의해 알 수있다.
다양한 생산 환경, 특히 플라스틱 필름과 시트를 제조하는 환경에 있어서, 제품의 재료 용도와 품질에 대한 제어는 재료의 두께가 정밀하게 측정될 수 있을 때 크게 향상된다. 이것은 특히 측정 계기가 제조 기기상에, 또는 그것에 아주 근접하게 설치될 수 있고, 상기 기기가 적정 필름 제품을 생산하기 위한 최적의 파라미터가 결정될 수 있도록 생산 공정에 대한 피드백 제어 시스템에 두께 정보가 사용될 수 있는 온-라인 방식으로 측정이 행해질 수 있을 때 향상된다. 이와 같은 환경에서 측정 계기의 출력은 두께 변화에 대해 즉시 응답해야 되며, 상기 출력은 피드백되어 어떠한 조작자의 조정없이 기기를 전자적 또는 기계적으로 조정한다. 이것을 행하기 위하여, 상기 계기는 생산 환경의 열악함을 견디기 위하여 본래 튼튼해야 하며, 측정이 가장 필요시되는 곳에 적합시킬 수 있도록 그 크기가 충분히 작아야 하고, 계산 및 제어 장치의 총체화가 용이하게 될 수 있도록 최소한도의 입력 및 출력 접속을 가져야 한다.
현재, 많은 두께 측정은 소스로부터 방출된 핵 및 원자 입자 방사선의 검출의 원리를 이용하여 행해진다. 미합중국 특허 제4, 047, 029호에는 배타 입자, X-선 및 감마선을 발생시키는 것들을 포함한 각종 방사원들이 개시되어 있다. 이들 방사선은 물질을 통과할 때 물질 속의 원자와 핵과의 상호 작용의 결과로서 감쇠되거나 스캐터링된다. 상호 작용의 정도는 방사선의 투과 경로에 있어서 원자 및 핵의 수량과 그것을 때리는 방사선의 유형과 상호 작용할 재료의 성향에 좌우한다. 주어진 재료와 방사선 유형에 있어서, 상호 작용의 정도는 재료의 밀도와 두께에 좌우되는데, 그 이유는 밀도에 의해 단위 체적당 방사선의 투과 경로의 원자와 핵의 수량이 결정되고 두께에 의해 방사선이 편평한 면에 대해 보통 직각으로 재료를 투과할 때 이송 길이가 결정되기 때문이다.
입자 선출의 원리를 토대로 한 현대의 두께 측정 장치는 재료의 샘플을 투과하는 입자들을 개별적으로 검출하여 계수하고, 미지의 샘플에 대해 관찰된 계수율과 기지의 두께의 샘플에 대해 관찰된 계수율을 비교한다. 다음에 재료의 두께는 기지의 샘플과 미지의 샘플간에 비슷한 밀도를 취하여 일반적으로 계수율과 재료 두께간의 선형 관계를 부여함으로써 추정된다. 그 관계는 일반적으로 매우 큰 범위에 걸쳐서는 선형이 아니지만 정밀도의 상당한 손실없이 생산 환경에 처한 두께의 범위에서는 선형인 것으로 가정될 수 있다.
현재, 그와 같은 방사선을 검출하는데 사용되는 방법은 신틸레이션 검출기 또는 가스 주입 이온화 계수기(gas filled ionization counter)에 의해서 행해진다. 이온화 계수기는 방사선에 의해 가스를 이온화시킬 수 있는 가스의 챔버로 구성되어 있으며, 그것에 의해 챔버의 벽과 챔버의 중앙에 있는 가느다란 와이어 간의 고전압의 사용에 의해 전하가 수집된다. 전자와 원자의 이온화된 쌍들은 전압이 어떻게 인가되는가에 따라 전기장의 영향하에 상기 벽 또는 상기 와이어가 될 수 있는 반대 극성으로 끌어당겨진다. 다음에 이 전하는 전하 감응 증폭기의 신호로서 수집되고 증폭된 다음, 타당한 검출이 이루어졌는지를 결정하기 위하여 전압 임계치와 비교된다. 생산 환경에 있어서, 이온화 챔버의 단점은 가스가 챔버에서 누출되거나 사용에 의해 훼손되어 질이 저하될 수 있으며, 효율을 얻기에는 챔버가 아주 크므로 많은 환경에 적용하기가 곤란하다는 점이다. 더욱이, 이온화 챔버는 일반적으로 1000-3000볼트 범위의 매우 높은 전압을 요하며, 또한 비용이 많이 들기 때문에 두께 측정 장치로 널리 사용되는 것이 억제된다.
두께를 측정하는 기술 분야에 공지된 신틸레이션 검출기는 한 단위의 방사선을 흡수했을 때 작동되며, 신틸레이션의 처리에 의해 자외선 영역의 빛을 발함으로써 동작되는 신틸레이터로 불리우는 재료를 이용한다. 상기 자외선은 광전 증배관(photomultiplier tube)으로 알려진 매우 민감한 광검출기에 의해 검출된다. 광전 증배관은 자외선이 그것을 투과할 수 있도록 신틸레이터 재료에 밀접하게 접속되어 있다. 광전 증배관내의 제1광전 음극으로부터의 검출 신호는 연속적으로 이전의 다이노드 단계에서보다 더욱 전하를 증배시키는 일련의 다이노드 단계들에 의해 전형적으로 증배된다. 이어서, 증배된 신호는 출력 신호로 취해진다. 신틸레이션 검출기의 단점은 1000-3000볼트 범위의 치명적인 고전압을 이용할 뿐만 아니라 광전 증배관 특성은 사용 기간과 고전압 레벨의 변동에 의해 변화되고 드리프트된다. 이런 형의 검출기는 또한 전공 유리관이기 때문에 파손되기 쉬우며, 그것의 사이즈, 중량 및 비용 때문에 이런 형의 검출기는 또한 여러 가지 타입의 환경에 이용될 수 없다.
또한, 반도체 다이오드 입자 검출기도 공지되어 있다. 그것들은 p-형층, n-형 층 및 그 가운데에 선택적 진성층으로 구성되어 있다. 이 다이오드는 광, 핵 및 원자 방사선이 다이오드를 때릴 때 이것들에 민감하다. 이런 형의 검출기는 고분해능의 핵분광기에 이용되고 있다. 이런 형의 검출기에 의해 발생된 신호는 방사선이 검출기의 감응 영역에서 에너지를 잃을 때 방출된 전하의 집합으로 이루어진다. 이 전하는 p-형 재료와 n-형 재료에 걸쳐 수집되며, 고성능 전하 감응 증폭기에 의해 증폭된다.
일반적으로 이런 타입의 검출 장치는 매우 약한 출력 신호를 갖는다. 출력 신호가 매우 약하기 때문에 열효과 또는 불순물, 그리고 실리콘 재료내의 결함에 의해 발생된 노이즈는 전하 신호를 압도할 것이다. 이 때문에 이와 같은 검출기는 충분한 성능에 이르기 위하여 보통 액화 질소 냉매의 사용을 통해서 아주 저온에서 동작된다. 이런 타입의 검출기는 실험실에서 이 연구에 사용될 수 있는 반면, 생산 환경에서는 실제로 사용될 수 없다.
[발명의 요약]
본 발명의 하나의 목적은, 소형이고 단단하며 저가인 입자 방사선 검출 두께/밀도 측정 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 목적은, 저전압으로 작동하는 입자 방사선 검출 두께/밀도 측정 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 목적은, 입자 계수를 검출하여 등록하는데 필요한 엘리먼트들을 내장한 검출 헤드 부분과, 이 검출 헤드 부분과 프로세싱 및 디스플레이 부분간을 통하는 단순한 저전압 케이블에 의해 두께 측정을 모니터링하기 위하여 배치된 프로세싱 및 디스플레이 부분을 포함하는 분리 가능한 부분들을 가질 수 있는 입자 방사선 검출 두께/밀도 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 부가의 목적은, 미지의 두께를 갖는 재료가 측정을 위해 배치될 수 있는, 방사원과 검출 헤드와의 사이에 일정한 갭을 공급하는 저가의 휴대용 입자 방사선 검출 두께/밀도 측정 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 하나의 목적은 저가의 단순한 입자 방사선 검출 두께 측정 장치를 복수개 이용하여 압출된 필름을 생산하는 동안에 압출된 필름의 두께를 모니터링하여 제어하는 제어 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명은 특히 p-층, n-층 및 그들 사이의 진성층을 포함하고 있고, 방사선을 검출하기 위하여 실내 온도에 동작가능한 새로운 타입의 실리콘 다이오드 검출기를 이용한다. PIN 다이오드로 명명된 상기 장치는 주로 레이저와 자외선의 검출을 위한 것이다. 그러나, 이 검출기는 또한 베타 입자, X-선 및 감마선과 같은 핵 및 원자 방사선에도 민감하다는 것을 알게 되었다.
본 발명은 입자 방사선만을 검출하는 성능을 향상시키기 위하여 특별한 기계적 구성 및 회로 구성에 PIN 다이오드를 사용한다. 광 차단 원도우는 광의 영향으로부터 PIN 다이오드를 차폐하는데 이용되며, PIN 다이오드로부터의 출력은 전하 감응 전치 증폭기에 연결된다. 다음에 고성능 증폭기가 전치 증폭기의 출력에 접속되어 임계치 검출기에 공급될 수 있는 적당한 신호를 생성하며, 그것의 출력은 펄스율 계수기로 전송된다. 펄스율 계수기의 출력은 방사원으로부터 PIN 다이오드 검출기로의 경로에 미지의 두께의 재료가 제공될 경우 검출된 펄스율로부터 두께 측정치를 결정하기 위하여 본 발명의 사전 검정(calibration) 사용 기간 중에 유도된 펄스율 정보와 함께 사용될 수 있다. 본 발명을 밀도 측정 장치로 이용하기 위하여 유사한 검정 및 검출 단계들이 이용될 수 있다.
PIN 다이오드 및 관련된 소형 전자 패키지를 이용하여, 입자 방사선원리에 기초한 현대의 두께 측정장치가 접근할 수 없는 여러 적용 분야에 사용될 수 있는 소형 검출기를 제공할 수 있다. 일반적으로 이와 같은 검출기는 프로파일 압출, 블로우(blow) 필름 및 블로우 몰딩, 그리고 시트 및 필름 압출과 같은 일반적인 영역에 이용될 수 있다. 더구나, 본 발명의 측정 계기는 저전압 회로만을 필요로 하기 때문에 안전에 대한 위험이 없으며, 이와 관련하여 강력하게 절연된 전원 케이블 및 접속들이 회피되며, 그것에 의해서 본 장치에 대한 새로운 설치 가능성이 나타나게 된다. 또한, 소형의 크기와 콤팩트 고체 상태 구조는 고신뢰도와 안정도를 제공할 수 있으며, 유리관 또는 일반적으로 선행 기술의 장치와 관련된 가스 챔버의 파손에 따른 손상의 가능성을 최소화한다. 보다 적은 검정 동작과 보다 적은 보수를 또한 부수적인 구성이다. 최종적으로, 그것의 소형의 크기, 고체 상태 구조 및 비교적 저가의 컴포넌트의 사용 때문에, 검출기는 현존하는 두께 측정 시스템보다 저가로 제조될 수 있다.
저가 및 소형의 구조 때문에, 이산적인 지점에서 압출된 필름의 폭을 가로질러 재료 두께를 동시에 측정하기 위하여 복수의 측정 장치를 압출된 필름을 가로질러 배열할 수 있다. 현존하는 발생 장치의 복잡성 및 사이즈 때문에 이러한 접근 방법은 현재 달성될 수 없으며, 대신에 시티의 폭을 가로질러 두께 측정 장치의 기계적인 주사가 이용되어야 하는데, 이는 기계적인 주사 메카니즘으로 인해 바라지 않는 복잡성을 갖게 된다. 장치에 제공된 복수의 두께 측정 장치의 각각은 압출된 제품을 적정학 제어하기 위하여 압출 다이의 각각의 립(lip) 부분과 같은 처리 기계의 각 부분을 제어하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 전술한 목적 및 다른 목적들, 장점 및 특징들은 첨부 도면과 연관지워 주어진 본 발명의 이후의 상세한 설명에 의해 보다 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
제1도는 일부는 개략도로 다른 일부는 블록도로 도시한 본 발명의 두께/밀도 측정 시스템을 나타낸다. 두께/밀도 측정 시스템(7)은 제1도에서 알 수 있는 바와 같이, 2개의 컴포넌트, 즉, 검출기 헤드부분(11)과 프로세서 및 디스플레이 부분(13)으로 구성되어 있다. 이 부분들은 저전압 케이블(37)에 의해 상호 접속되어 있고, 이후 더욱 상세히 설명될 것이다.
검출기 헤드 부분(11)은 두께/밀도 측정용 검출 전자 장치를 포함하며, 프로세서 및 디스플레이 부분(13)은 두께/밀도 측정치의 디지탈 디스플레이 및/또는 제어용으로 사용될 수 있는 두께/밀도 측정치를 나타내는 출력신호를 공급하는 프로세싱 및 디스플레이 성분을 포함한다.
검출기 헤드 부분(11)은 하우징에 윈도우(19)을 포함하고 있으며, 이 윈도우는 광이 하우징내로 들어가는 것은 차단하지만 입자 방사선의 통과는 허용한다. 원도우(19)로 사용될 수 있는 적합한 재료는 알루미늄으로 처리된 마일라(aluminized mylar)를 포함한다. 방사선, 즉, 광 방사선 및 입자 방사선 양자 모두에 민감한 PIN 다이오드(21)는 윈도우(19)의 뒤쪽 하우징(11)내에 배치되어 있다. 전술한 바와 같이, 윈도우(19)는 PIN 검출기(21)가 X-선, 베타선 및 감마선과 같은 입자 방사선만을 검출할 수 있도록 광 방사선에 대해서는 차단하고 있다. 이 입자 방사선은 윈도우(19)와 간격을 이루고 있는 방사선(15)으로부터 방출된다. 측정될 재료(17)는 방사원(15)과 윈도우(19) 사이에 놓인다.
PIN 다이오드(21)의 출력은 전하 감응 전치 증폭기(23)에 연결되며, 상기 증폭기의 출력은 제1고역 필터(25)에 연결되어 있다. 고역 필터(25)의 출력은 저잡음 연산 증폭기(27)의 입력으로 전송되며, 상기 연산 증폭기(27)의 출력은 제2 고역 필터(29)에 입력된다. 고역 필터(29)의 출력은 PIN다이오드(21)에 의해 검출된 전하에 상응하는 전압 펄스를 나타낸다. 고역필터(29)의 출력은 비교기(31)의 입력에 접속되며, 비교기(31)는 비교기(31)의 다른 하나의 입력에 인가된 저항 회로(33)에 의해 설정된 임계치를 갖는다. 고역 필터는 저주파 잡음 성분을 차단하며, 비교기(31)의 임계치는 유효한 검출 펄스를 구성하지 않는 잡다한 잡음이 계기의 판독에 영향을 미지지 않도록 설정된다. 고역 필터(29)의 출력이 설정된 임계치를 초과할 경우 비교기(31)는 출력 펄스를 공급하며, 다음에 이 출력 펄스는 광 아이 솔레이터 및 라인 구동 회로(35)에 공급된다. 다음에 아이솔레이터 회로(35)의 출력은 디지탈 프로세서 및 디스플레이 부분(13)에 있는 부가의 프로세싱 전자 장치와 연결하기 위하여 검출기 헤드 부분상의 터미날 스트립에 연결된다.
디지탈 프로세서 및 디스플레이 부분(13)을 설명하기 전에, 검출기 헤드 부분(11)에 제공된 회로의 나머지 부분을 설명하고자 한다. 검출기 헤드 부분(11)내의 각종 전자 성분들에 동력을 제공하기 위하여 전원이 내부에 설치되어 있다. PIN 다이오드는 검출기 헤드 어셈블리내의 다른 전자 성분들과는 다른 전압을 요하기 때문에, 복수의 1차 권선(41 및 42)과 복수의 2차 권선(45, 47 및 49)을 갖는 변압기(39) 형식의 다중 전압 전원이 설치되어 있다. 2차 권선은 각각 다이오드/캐패시터 회로망에 연결되어 있으며, 검출기 헤드 부분(11)내의 각종 회로 성분에 필요한 가동 D C. 전압을 공급한다. 1차 권선(41)의 일측은 검출기 헤드 부분(11)의 입력 터미날 스트립(36)에 인가되고 디지탈 프로세서 및 디스플레이 부분(13)으로부터 수신된 조절되지 않은 입력 전압을 수신하도록 연결되어 있다. 이 조절되지 않은 전압원은 펄스폭 변조 장치(53)의 제어하에 있는 트랜지스터 전환 장치(42)에 의해 전환된다. 펄스폭 변조 장치(53)는 또한, 펄스폭 변조 장치(53), 회로밍(51) 및 전환 장치(42), 그리고 1차 권선 접속이 2차 권선의 터미날(46, 48 및 50)에 조정된 전압 출력을 공급하도록 다이오드 캐패시터 회로망을 통해서 1차 기준 권선(43)으로부터 DC 전압 입력을 수신한다.
본 발명의 중요한 특징은 검출기 헤드 부분(11)이 초소형으로 만들어질 수 있다는 것과 검출기 헤드용 전원은 고전압 및/또는 부피가 크고, 복잡한 장치가 설치될 수 없는 많은 환경에 배치하기에 적합한 검출기 헤드를 만드는 저 D.C.전압으로 동작한다는 것이다.
디지탈 프로세서 및 디스플레이 부분(13)은 AC 전원 입력(67)을 수신하는 전원 회로(57)를 통하여 검출기 헤드(11)에 저전압 전원 입력을 공급한다. 선택적으로, D.C. 전원이 공급될 수 있다. 디지탈 프로세서 및 디스플레이 부분(13)은 또한 시간 윈도우를 규정하는 타이머(59)를 포함하며, 시간 윈도우 동안에 디지탈 펄스 계수기(61)는 검출기 헤드 부분(11)에 있는 광아이솔레이터 회로의 출력으로부터 수신되는 펄스들을 계수할 수 있다. 펄스 계수기(61)는 타이머(59)에 의해 게이트되어 소정 기간 동안 계수 펄스를 공급하는 펄스율 계수 회로를 형성한다. 디지탈 펄스 계수기(61)의 출력은 순차로 마이크로프로세서(63)로 게이트되며, 상기 마이크로프로세서(63)는 프로그램과 데이터를 기억하는 보통의 ROM과 RAM 기억 장치 회로를 포함한다. 수동 조작 패널 입력 서비스(71)는 복수의 입력 스위치 또는 키와 입력 설정 장치를 내장하고 있으며, 또한 입력 정보를 마이크로프로세서(63)에 공급하기 위하여 제공되어 있다. 마이크로프로세서는 또한 출력 신호로서 디지탈 신호를 두께 또는 밀도 측정치를 나타내는 터미날(69)에 공급하여, 또한 두께 또는 밀도 측정치를 나타내는 디지탈 프로세서 및 디스플레이 부분(13)내에 설치된 디지탈 디스플레이(65)에 출력 신호를 공급한다.
이때, 본 발명의 제1실시예는 이후 더욱 상세히 설명하겠지만, 마이크로프로세서(63)의 프로그래밍에 따라 두께 측정 또는 밀도 측정 중 어느 하나에 사용될 수 있다는 것을 주지해야 한다.
마이크로프로세서(63)는 계수율을 기초로 하여 두께 또는 밀도 측정치를 계산하기 위한 알고리즘을 내장하고 있으며, 상기 계수율은 디지탈 펄스 계수기(61)로부터 수신한다. 나중의 측정치가 이 검정 기준과 연관될 수 있도록 기지의 두께 또는 밀도에 대한 측정된 계수율과 기지의 두께 또는 밀도를 가리키는 기준 데이터에 상응하는 기준 데이터로서 마이크로프로세서(63)를 검정하는 것이 우선적으로 필요하다. 필름의 미지의 두께에 대한 검정과 측정이 먼저 설명될 것이다.
제2도는 플로우차트의 형태로 마이크로프로세서(63)의 프로그래밍을 나타낸 것으로, 상기 프로그래밍은 우선 첫째로, 마이크로프로세서가 검정될 수 있게 하며, 다음에 두께 측정을 할 수 있게 한다. 제2도에 도시된 작동은 2개의 샘플 검정 기법에 기초하고 있다. 처리의 제1단계 101에 있어서, 제1도의 전방 패널 입력 장치(71)에 있는 스위치를 판독하여 검정 및 측정 동작 중 어느 것이 요구되는지를 결정한다. 단계 103에서 마이크로프로세서는 어떤 타입의 처리가 요구되는지를 결정한다. 만약, 검정 절차가 전방 패널 입력 장치(71)에 의해 선택되면, 마이크로프로세서는 단계 105로 진행하여 조작자에게 방사원(15)과 윈도우(19) 사이에 있는 측정 경로에 기준 샘플을 삽입할 것을 명령하는 프롬프트를 디지탈 디스플레이(65)에 표시한다. 게다가, 마이크로프로세서는 이 샘플의 실제 두께 T1을 나타내는 신호를 얻기 위하여 전방 패널 입력 장치(71)상의 두께 설정 입력 장치, 예컨대, 디지탈값 스위치를 판독한다. 단계 107에 이어서 마이크로프로세서는 단계 109로 진행하여 기지의 두께의 샘플에 대한 계수율 C을 측정한다. 마이크로프로세서는 디지탈 디스플레이를 작동시켜 조작자로 하여금 방사원(15)과 윈도우(19) 사이에 기지의 두께의 제2샘플을 배치하도록 한다. 게다가, 마이크로프로세서는 전방 패널 입력 장치(71)상의 입력으로서 제2샘플에 상응하는 등록된 두께 T2를 수신한다. 그 후, 마이크로프로세서는 단계 115로 진행하여 제2샘플에 대한 계수율 C2를 측정하고 난 뒤 단계 117로 진행하여 거기서 하기의 방정식을 이용하여 경사도 M값을 계산한다 :
M = (T2- T1) / (C2- C1) …(1)
다음에, 마이크로프로세서는 단계 119로 진행하여 거기서 인터셉트값 B를 하기 식으로 계산한다 :
B = T1- (M × C1) …(2)
다음에, 경사도 값 M과 인터셉트값 B는 미지의 두께를 갖는 샘플의 두께를 계산할 때에 기기에 의해 추후 사용되기 위하여 단계 121에서 기억된다.
단계 103으로 복귀하여, 만약 실제 측정이 요구되면, 마이크로프로세서는 단계 103에서 단계 123으로 진행하여 거기서 미지의 두께의 샘플에 대한 계수율 Cu를 측정한다. 그 후, 하기식을 이용하여 실제 두께 Tu를 산출한다 :
Tu= (M × Cu) + B …(3)
여기서, M과 B는 검정 단계에서 미리 얻어낸 값들이다. 이것에 의해 두께 측정치가 산출되며, 이 두께 측정치는 단계 127에서 디지탈 디스플레이(65)에 표시되거나, 선택적으로 디지탈 프로세서 및 디스플레이 장치(13)의 라인(69)상의 제어 장치로 출력된다.
제3도는 마이크로프로세서(63)와 함께 사용될 수 있는 두께 검정과 측정이 교대로 행해지는 프로그램을 나타낸다. 이 처리 순서에서, 계기를 검정하는데 단연 검정 샘플이 이용된다. 첫 번째 단계 201에서 전방 패널입력 장치(71)는 검정, 측정 또는 재료형 등록 루틴 중 어느 것이 실행될 것인가를 결정하기 위해 판독된다. 입력 장치(71)의 전방 패널 스위치가 검정루틴의 요구를 지시하면, 단계 203에서 검정 서브 루틴의 검색 및 실행이 이루어진다. 따라서, 마이크로프로세서는 단계 205로 진행하여, 조작자가 방사원(15)과 윈도우(19) 사이에 검정 샘플을 삽입하는 것을 지시하기 위해 디지탈 디스플레이(65)상에 프롬프트를 표시한다. 게다가, 재료 샘플의 두께 Ts는 단계 207에서 전방 패널 입력 장치(71)에 의해 입력된다. 이 단계에 이어 마이크로프로세서는 단계 209로 진행하여 거기서 계수율 C2을 측정한다. 그 다음에 단계 211에서 측정된 카운트비 C2와 삽입된 샘플 두께 Ts를 기록하고 단계 201로 복귀한다. 제3도에서 검정 기법과 함께 재료형 등록, 예컨대 폴리에스테르, 나일론, 아크릴 등도 입력 장치(71)에서 이루어져야 된다. 재료형 등록이 전방 패널 입력 장치(71)에 지시되었을 때, 마이크로프로세서(63)는 이 사실을 단계 203에서 감지하고 단계 223으로 분기시키며, 거기서 마이크로프로세서는 조작자가 검정에 사용되는 재료형을 전방 패널 입력 장치(71)에 의해 등록시키도록 디지탈 디스플레이(65)상에 프롬프트를 표시한다. 전방 패널 입력 장치(71)에서 설정된 재료형은 다음에 단계 225에서 마이크로프로세서(63)에 의해 판독되고 단계 227에서 기록되어 기억된다. 이제는 마이크로프로세서가 재료 두께의 실제 측정을 행하기 위하여 스스로 검정하는데 필요한 모든 데이터가 존재한다. 따라서, 전방 패널 입력 장치(71)가 측정을 하도록 설정되며, 마이크로프로세서에 의해 실행된 단계 203에 의해 측정 루틴이 단계 213에서 시작되며, 거기서 방사원(15)과 창(19)과의 사이에 배치된 미지의 샘플을 계수율 Cu이 구해진다. 다음에, 단계 215에서 검정 루틴 동안에 얻어진 값 Cs와 Ts가 검색되며, 이어서 단계 217에서 카운트값 Cs, 설정 두께 Ts및 삽입된 재료형을 서로 관련지운, 마이크로프로세서에 기억된 테이블을 기초로 하여 값 M이 얻어진다. 이 테이블은 기억된 룩업 테이블(lookup table)이며, Cs,Ts의 값과 재료형의 여러 가지 조합에 기초한 M의 여러 가지 값을 가지고 있다. 룩업 테이블에서 값M이 얻어지는 단계 217에 이어, 단계 219에서는 하기 식에 의거하여 두께 계산이 행해진다.
Tu= (M × (Cu- Cs) ) + Ts…(4)
다음에, 두께값은 단계 221에서 디스플레이(65)상에 표시되거나, 더 이상의 처리 또는 장치의 제어를 위해 라인(69)으로 출력되며, 단계 221에 이어 마이크로프로세서는 프로그램의 시작 단계로 복귀한다.
제2도 및 제3도에 설명된 검정 기법은 그것들의 각각의 단점과 장점을 갖는다. 제2도의 검정 기법은 간단하며, 조작가가 기지의 두께값을 등록하는 것만을 요하지만 검정을 위하여 상이한 기지의 두께를 갖는 2개의 샘플을 필요로 한다. 상기 검정 기법은 매우 양호한 계기의 검정을 제공하지만, 근소 한 차의, 그러한 측정 가능하게 서로 다른 두께의 2개의 샘플을 가져야 한다는 조건은 때로는 곤란하며, 어떤 때에는 달성하기가 불가능하기도 하다. 따라서, 제3도의 검정 기법은 실행하기에는 약간 더 장애가 되며, 단지 하나의 샘플만을 필요로 하며, 이것을 하나의 잇점으로 갖는다. 제3도의 검정이 기초를 이루는 원리는 어떤 주어진 환경하에서 관찰된 특정한 계수율은 소스 세기(source strengh), 검출기 분열과 기하에 대한 소스, 검출기 윈도우의 손실, 검출기 윈도우에 누적된 먼지, 전자 감도 및 임계치 설정 및 재료 조성 및 두께를 포함하는 다수의 요인에 의해 영향을 받을 것이라는 것이다. 단일 검정샘플 관찰은 제때에 특정한 시점에서 이들 파라미터의 조합의 종합적인 결과를 확립할 것이다. 생산에 이용할 때, 실제적인 관심사중 유일한 변수는 적당한 주기에 대한 미지의 재료 두께이다. 적당한 주기는 전형적으로 생산 주기와 비교해서 꽤 긴 방사원의 반감기, 전자의 드리프트율 및 윈도우에 쌓인 먼지의 누적율과 같은 요인에 의해 확립된다. 제3도의 검정 기법은 일단 계수율이 소스 세기, 검출기 분열과 기하에 대한 소스 등의 어떤 상태하에서 어떤 형의 재료의 주어진 두께에 대해 확립되었으면, 상기 식(4)에서 M으로 표시된 재료 두께와 함께 계수율과 변화분은 생산 측정 동안에 사용하기 위해 미리 결정되어 장치에 영구히 기억될 수 있다. M은 명목상의 계수율과 측정될 재료의 타입에 어느 정도 의존하기 때문에, 복수의 M의 값은 미리 결정되어 마이크로프로세서(63)에 기억될 수 있으며, 작동 상태에 가장 밀접하게 부합하는 하나의 M을 마이크로프로세서(63)가 선택할 수 있다. 따라서, 전방 패널입력 장치(71)를 통해서 조작자가 재료의 타입을 선택할 수 있으며, 게다가 검정 샘플 계수 기간 중에 명목상의 계수율을 취할 수 있으므로 마이크로프로세서는 적절한 값 M을 선택을 할 수 있다. 마이크로프로세서(63)에 영구히 기억될 수 있는 M의 초기치를 결정하기 위하여 상기 식(1)의 반복된 적용은 재료 타입과 두께의 범위에 걸쳐서 이용될 수 있다. 이 결과들은 테이블형으로 배열될 수 있으므로 특정한 검정 샘플 두께와 재료 타입이 등록되고, 계수율이 관찰되었을 때, 이 조건들에 가장 가깝게 부합하는 M의 값을 사용하기 위하여 선택될 수 있다.
요약하면, 제3도에 예시된 검정 기법은 두께를 수동으로 측정한 생산 재료의 단일 샘플이 검정 샘플로 이용될 수 있으며, 이후의 두께 측정을 위하여 M의 적당한 값을 선택하는 알고리즘을 위하여 제품의 명목상의 계수율을 확립하는데 이용될 수 있다. 따라서, 미숙련 조작자에 의해 보다 쉽게 이용되는 단일 단계 검정 절차를 제공한다.
제4도에는 제1도에 도시된 검출기 헤드(11)의 변형예가 도시되어 있다. 이 실시예에서, 생산 기계에 쉽사리 고착할 수 있는 용이하게 이동 가능한 검출기 헤드 어셈블리가 구비되어 있다. PIN 다이오드(21)는 에폭시(305) 또는 유사한 접착물에 의해 숫나사가 형성된 슬리브(303)의 내부에 접착된 것으로 도시되어 있다. 필름(309)의 형태로 된 마잉라 입구 윈도우는 마일라 윈도우와 나사식 슬리브(303)와의 사이에 설치되어 있는 O형 링 밀봉체(313)와 함께 나사식 슬리브(303)의 한쪽 끈에 설치되어 있다. 록킹 캡(301)은 나사식 슬리브(303)의 외주상에 나사식으로 끼워져 마일라 필름(309)이 제위치를 유지하도록 하고, 또한 부분(11)에 있는 개구부내로의 나사식 슬리브의 이동량을 제한하는 백스톱(backstop)을 제공하는데 기여한다.
갭(301)은 마일라 윈도우(309)가 있는 장소에 상응하는 위치에, 즉, 캡의 앞쪽에 있는 개구부(302)를 포함한다. 백너트(311)는 검출기 헤드 전체가 제위치를 유지하도록 검출기 헤드 하우징(11)의 벽 뒤쪽에 있는 나사식 슬리브(303)상에 나사식으로 결합된다. PIN 다이오드(21)의 리드선은 다음에 제1도에 도시된 검출기 헤드의 어셈블리의 나머지의 전자 장치를 내장하는 전자 회로판에 부착된다. 제4도에 예시된 하우징의 설계는 하우징(13)내의 성분들의 완전한 해체를 요하지 않고 PIN 다이오드를 포함하여 실제의 검출기 헤드 그 자체의 용이한 교체를 가능하게 하기 때문에 특히 유리하다.
제1도 및 제4도에 예시된 알루미나이즈 마일라 윈도우(19 및 309)는 0.5∼50밀(mils)의 두께를 갖는 마일라 필름으로 형성될 수 있다. 윈도우는 또한, 알루미늄 박 또는 스테인레스강 박으로 만들어질 수 있다. 또한, 제1도 및 제4도에 도시된 PIN 다이오드는 방사선 감도를 최대로 하기 위하여 제작자가 활성 PIN 영역을 덮고 있는 보호층을 제공하지 않은, 인도우가 없는 구성을 갖는다. 따라서, 마일라 윈도우(19 또는 309)는 PIN 다이오드(21)에 대한 주요한 형태의 보호를 제공한다. 제4도의 마일라 원도우(309)는 제1도의 것과 동일한 알루미늄으로 처리된 구성물을 포함하며, 광이 PIN다이오드(21)를 때리는 것을 방지하며, 그것에 의해서 입자 방사선의 검출 신뢰도를 개선한다.
이렇게 설명된 본 발명의 실시예에서, 감마선, X-선, 또는 베타선을 방출할 수 있는 방사원은 별개의 지지체에 장치되므로써 검출기 헤드 부분(11)과는 일정한 간격을 이룬다. 검출기 헤드 부분(11)상의 일체식 지지체에 검출기 소스를 제공할 수도 있으며, 상기 일체식 지지체는 그밖의 두께를 측정하고자 하는 재료가 그 내부에 놓일 수 있도록 방사원과 PIN 검출기와의 사이에 일정한 갭을 공급한다. 본 실시예는 제1도 및 제4도의 실시예와 각각 대응하는 제5도 및 제6도에 더욱 상세히 예시되어 있다. 그러나, 본 실시예는 방사원과 방사선 검출기와의 사이에 갭을 제공하기 위하여 L자 형으로 헤드 부분(11)으로부터 뻗어 있고 일체식으로 연결된 신장 아암(315)을 갖는다. 이 일체식 구성에 의해 전체 검출기 장치를 간단한 휴대용 어셈블리로 구성할 수 있다. 더구나, 검출기 장치는 저전압으로 운용되기 때문에, 제1도의 부분(13)에 제공된 디지탈 프로세서 및 유니트의 것들을 포함하는 모든 전자 장치들을 다른 환경에서 이용하기 위해 용이하게 이동할 수 있는 단일 하우징내에 통합할 수 있다.
제7도는 검출기 헤드 부분(11')이 백스캐터 방사선 검출 기법에 이용된 본 발명의 변형예를 나타낸다. 본 실시예에서, PIN 다이오드(21)는 부분(11)의 한쪽 끝의 비교적 두꺼운 재료 부분내에 장치된다. 또한, 방사원(15')도 하우징의 동일한 끝 부분에 장치되지만, 상기 하우징은 소스(15)로부터의 방사선의 대부분이 PIN 다이오드(21) 쪽으로 향하는게 아니라 하우징의 바깥쪽으로 방출되도록 구성된다. 따라서, 재료는 방사원(15)과 PIN 다이오드(21)의 앞쪽에서 부분(11)의 한쪽 끝을 가로질러 이끌릴 수 있다. 일어나는 백스캐터의 양은 재료 두께에 의존하므로 계기는 제2도 및 제3도에 관하여 앞에서 설명한 검정 기법 중 하나를 이용하여 백스캐터에 기초한 방사선 계수에 대해 검정될 수 있다. 제7도의 실시예에서, PIN 다이오드는 검출기 헤드 부분(11)의 한쪽 끝에 설치된 나사식 보어(28)와 나사 결합하는 외주 나사산을 갖는 PIN 다이오드 홀더(26)에 장치된다.
백스캐터 접근 방법이 사용될 때, 두께값을 계산하기 위한 마이크로 프로세서(63) 프로그래밍간의 유일한 차이는 기울기 상수 M의 수치 부호가 검정 절차가 뒤따를 때 포지티브가 되도록 값이 구해진다는 것이다. 이것은 백스캐터 모드에서 재료 두께를 증가시키기 위하여 계수율이 증가하지만, 전송 모드에서 재료 두께를 증가시키기 위하여 계수율이 감소한다는 사실 때문이다.
제8도 및 제9도에는, 본 발명의 두께 측정 장치(7)가 특히 적합하게 사용될 수 있는 제어 시스템이 도시되어 있다. 제어 시스템은 필름 압출 시스템의 다이 립 부분을 제어하는데 사용된다. 제8도는 플라스틱 재료의 두꺼운 시트를 압출하기 위하여 다이(403)에 플라스틱 재료를 공급하는 압출기통(401)을 포함하는 시스템의 측면도이다. 다이(403)는 다이의 출구측 끝에 다이 립을 포함하며, 상기 립에 의해 규정된 갭과 연관되어 조절 가능하며, 그것에 의해서 다이를 떠나는 재료의 두께를 조절한다. 일반적으로 볼트(407)는 다이 립을 조절하는데 이용되며, 볼토의 수동 조작은 다이 립간의 갭의 거친 조절을 실행하는데 이용되며, 시스템은 갭의 미세한 조절을 제공한다. 많은 경우에, 다이 갭의 미세한 조절을 제공하기 위하여 볼트(407)를 실제로 가열함으로써 미세한 조절이 제공된다. 이 가열은 대표적인 PID(비례, 적분, 미분)제어 장치를 포함하는 제어 시스템(413)에 의해 제어되며, 제1도에 예시된 두께 측정 장치(7)의 출력, 특히 터미날(69)에 제공된 출력에 접속된다. 다이 립으로부터 나오는 필름(411)은 견인 롤러(409)에 걸쳐진다. 두께를 측정하기 위하여, 방사원(15)은 필름의 한쪽에 설치되며, 하우징부분(11 및 13)을 포함하는 검출기는 필름의 다른 쪽에 설치된다. 대신, 백-스캐터링 기법은 제7도에 도시된 바와 같이 이용될 수 있다. 어떤 경우이든지, 두께 측정 장치의 출력 신호는 PlD 제어장치(413)에 인가되어 다이립(405)의 갭을 미세하게 제어하는 볼트(407)의 가열을 제어한다. 제9도에 도시된 바와 같이, 실질적인 폭의 시트에 대해 다이 립(405)은 복수의 다이립 부분(405a…405f)으로 분할되며, 각 부분은 각각의 다이 볼트(407a…407f)에 의해 제어되며, 각 다이 볼트의 가열은 각각의 PID 제어 장치(413a…413f)에 의해 제어된다. 이들 제어 장치의 각각에 대한 입력은 전술한 바와 같이 구성된 개개의 두께 측정 장치(7a…7f)로부터 각각 유도된다. 이렇게 배열되어, 각 측정 장치(7)는 필름의 폭이 넓은 부분을 측정하며, 필름의 광폭의 각 부분의 두께가 개별적으로 제어되도록 그 자체의 가열 볼트(407)를 개별적으로 제어한다.
여태까지는, 본 발명은 두께 측정에 관하여 주로 설명되었다. 그러나, 밀도를 측정하기 위하여 동일한 장치를 이용할 수도 있다. 밀도 측정을 가능하게 하기 위하여 세가지 조건이 나타나야 되며, 방사원과 검출기와의 사이에 배치된 재료의 두께는 일정하게 유지되야 하고, 재료는 방사원과 검출기 사이의 체적을 유체 매체로 완전히 채우고, 두께는 공지되어 외부 두께 측정 장치에 의해 알고리즘에 공급하며, 다음에 측정된 두께 및 기지의 재료특성으로부터 밀도를 계산할 수 있다.
제10도는 밀도 측정을 위하여 제1도의 장치의 이용을 가능하게 하는 제2도의 플로우챠트의 변형예를 나타낸다. 제10도에 도시된 바와 같이, 단계 107은 새로운 단계 107'로 변경되고, 단계 113은 새로운 단계 l13'로 변경되고, 단계 117,119 및 125는 새로운 단계 117', 119' 및 125'로 모두 변경되어 있다.
제10도와 공통인 제2도에 예시된 모든 단계들을 다시 설명하지 않고, 공통인 이들 단계들은 동일한 참고번호를 갖는다. 변경된 단계들은 프라임 부호(' )로 표시된다. 제10도의 단계 107′에서, 제1재료 샘플에 대한 밀도 D1이 입력되고, 단계 113'에서는 제2재료 샘플에 대한 밀도 D2가 입력된다. 단계 117′에서, 경사도 M은 하기 식을 이용하여 계산된다 :
M = (D2- D1) / (C2- C1) …(5)
단계 119′에서, 인터셉트는 하기 식으로 계산된다 :
B = D1- (M × C1) …(6)
현재 기억된 M과 B의 검정값을 가지고,
Du= (M × Cu) + B …(7)
로써 단계 125′에서 이루어진 밀도 계산으로 다음에 밀도 측정을 실행할 수 있다.
제11도는 밀도 측정을 달성하기 위하여 제3도의 플로우챠트에 필요한 변형예를 나타낸다.
제11도에 예시된 밀도 측정에 대한 검정 기법에 있어서, 입력 샘플밀도는 단계 207′에서 시스템에 입력되며, 그 샘플에 대해 검출된 계수율 Cs와 함께 이것은 단계 211′에서 기록된다. 샘플 재료형도 단계 227에서 입력되어 기록된다. 마지막으로, 밀도 측정을 계산하기 위하여, 단계 213에서 측정된 계수율 Cu는 다음에 우선적으로 취해지며, 검정 절차 기간 중에 입력된 값 Cs및 Ds는 Cs, Ds를 토대로 한 테이블과 재료형으로부터 경사도 값을 얻는데 이용된다. 이것으로부터 밀도 측정치는 다음에 단계 213,215, 217', 219' 및 221'에 의해 표시된 서브루틴을 이용하여 다음과 같이 계산될 수 있다. 계수율은 단계 213에서 측정되고, 다음에 값 Cs및 Ds는 단계 215'에서 검색된다. 이것으로부터 M의 값은 Cs, Ds의 값과 재료형을 토대로 한 기억된 테이블로부터 얻어진다. 단계 219'에서 밀도 Du는 하기 식으로부터 계산된다:
Du= ( M × (Cu- Cs) ) + Ds… (8 )
다음에 밀도값은 디지탈 디스플레이(65)상에 표시되거나 또는 단계 221'에서 출력단자(69)로 전송된다.
또한, 샘플의 두께가 알려지거나 또는 하기 식으로부터 측정될 때 밀도를 계산할 수 있다.
Du=Ts/Tu×((M(Cu-Cs)+Ds) … (9)
여기서 Ds는 검정 샘플의 밀도이며, M은 제11도의 단계 213…221'에서 설명된 방식으로 계산된 경사도 요소이며, Tu는 검출기의 앞에 있는 샘플의 두께이며, Ts는 밀도 표준의 두께이다.
홈(Flaw)또는 공간이 밀도치의 변화로 인지될 수 있기 때문에 본 발명의 장치는 또한 재료홈 또는 공간 검출 장치로 사용될 수도 있다는 것을 주목하기 바란다.
전술한 설명에서 명백한 바와 같이, 본 발명은 광범위한 환경들, 툭히 고전압 및/또는 복잡하고 부피가 큰 구조가 사용될 수 없는 환경에 사용될 수 있는 콤팩트한 두께/밀도 측정 장치를 제공한다. 측정계기는 소형이며, 쉽게 이동 가능하며, 휴대용 장치로 형성될 수 있다.
본 발명의 여러 가지 실시예들은 도면과 관련하여 설명되고 예시되어 있지만, 본 발명의 정신과 범위를 벗어남없이 설명된 본 발명에 대해 많은 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서, 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되지 않지만, 첨부된 특허청구범위의 범위에 의해서만 제한된다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명의 제1 실시예의 개략 블록도.
제2도는 제1도에 도시된 실시예를 이용하여 검정하고, 미지의 두께를 검정하고 측정하는 방법에 대한 마이크로프로세서 프로그램의 플로우챠트.
제3도는 미지의 두께를 검정하고 측정하는 다른 하나의 방법에 대한 마이크로프로세서 프로그램의 플로우챠트.
제4도는 입자 방사선 검출기를 장착하는 다른 방법을 보여주는 제1도의 실시예의 변형을 도시한 도면.
제5도는 제1도의 실시예의 다른 변형을 도시한 도면.
제6도는 제4도의 실시예의 변형을 도시한 도면.
제7도는 배-스캐터링 방사선 기법을 이용한 제1도의 실시예의 다른 변형을 도시한 도면.
제8도는 본 발명을 이용한 압출 다이용 제어 시스템을 도시한 도면.
제9도는 압출된 필름의 두게를 제어하기 위한 제어 시스템에 이용되는 두께 측정 검출기의 배열을 도시한 도면.
제10도는 제1도에 도시된 실시예를 이용하여 미지의 밀도를 검정하고 측정하는 방법에 대한 마이크로프로세서 프로그램의 플로우챠트.
제11도는 미지의 밀도를 검정하여 측정하는 다른 하나의 방법에 대한 마이크로프로세서 프로그램의 플루우차트.

Claims (36)

  1. 입자 방사원, 상기 입자 방사원으로부터 간격져 있으며 PIN 다이오드를 포함하는 입자 방사선 검출기 : 입자 방사원과 검출기 사이의 입자 이동 경로에 저저항 도전성 재료를 제공하며, 광이 다이오드에 들어가는 것은 방지하고 상기 입자 방사원으로부터 입자 방사선이 다이오드에 들어가는 것은 허용하기 위한 수단, 상기 다이오드의 출력에 연결되는 전하 감응 전치 증폭기, 상기 전치 증폭기의 출력에 연결되는 제1고역 필터, 상기 제1고역 필터의 출력에 연결되는 연산 증폭기, 상기 연산 증폭기의 출력에 연결되는 제2고역 필터, 상기 제2고역 필터의 출력을 수신하고, 상기 제2고역 필터의 출력의 레벨이 규정된 임계치를 초과할 경우 출력 신호를 제공하는 비교기 ; 및 상기 입자 방사원과 입자 방사선 검출기 사이에 위치되는 재료의 적어도 하나의 두께 및 밀도를 나타내는 신호를 공급하기 위해 상기 비교기의 출력에 응답하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 신호 공급 수단은 상기 비교기 수단의 출력에 접속되는 펄스율 계수기와 신호를 생성하기 위해 펄스율 계수기의 출력에 응답하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 신호 생성 수단은 펄스 계수율을 상기 신호로 변환하기 위한 마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 비교기의 출력을 상기 신호 공급 수단에 연결하기 위한 광 아이솔레이터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 다이오드, 전치 증폭기, 증폭기 및 비교기에 동작 전력을 공급하기 위한 전력 공급 장치를 더 포함하며, 상기 전력 공급 장치는 제 1값의 제 1 의 조절되지 않은 직류 전압을 공급하기 위한 수단과, 상기 조절되지 않은 직류 전압으로부터 다수의 조절된 직류 전압을 생성하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 다수의 조절된 직류 전압을 생성하기 위한 수단은 제1의 1차 권선에서 상기 조절되지 않은 직류 전압을 수신하고 다수의 2차 권선에서 상기 조절된 직류 전압을 공급하기 위한 트랜스포머, 상기 제1의 1차 권선을 통해 흐르는 전류를 스위칭하기 위한 수단, 상기 스위칭 수단을 작동시키기 위한 펄스폭 변조기, 및 상기 펄스폭 변조기를 트랜스포머의 제2의 1차 권선에 접속하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정장치.
  7. 검출기 유니트, 상기 검출기 유니트로부터 간격져 있는 처리 유니트 및 상기 검출기와 처리 유니트를 접속하는 통신 링크를 포함하며, 상기 검출기 유니트는, 저저항 도전성 재료층을 포함하는 광 차단 및 입자 방사선 투과윈도우를 갖는 하우징 : 상기 하우징내에서 입자 방사선을 받아들이기 위한 상기 윈도우에 인접하게 장착된 편평한 구역 PIN 다이오드 : 상기 PIN 다이오드의 출력에 연결되는 전하 감응 전치 증폭기 상기 : 전치 증폭기의 출력에 접속되는 연산 증폭기 : 상기 연산 증폭기의 출력에 접속되는 고역 필터 : 상기 필터 출력과 규정된 임계치를 비교하기 위한 필터의 출력에 접속되는 비교기 : 및 상기 비교기의 출력을 상기 검출기 유니트의 출력 터미널에 접속하기 위한 수단을 포함하며, 상기 처리 유니트는, 상기 비교기의 출력을 수신하고, 상기 비교기 출력을 대상물의 적어도 하나의 두께 및 밀도를 나타내는 측정 신호로 변환하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 통신 링크는 상기 검출기 유니트와 처리 유니트 사이의 와이어 접속인 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  9. 제7항에 있어서, 상기 처리 유니트는 상기 측정 신호의 표시를 디스플레이하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  10. 제7항에 있어서, 상기 비교기의 출력을 수신하여 그것을 측정 신호로 변환하기 위한 수단은 상기 비교기 수단의 출력에 접속되는 펄스율 계수기와 상기 측정 신호를 생성하기 위해 상기 펄스율 계수기의 출력에 응답하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  11. 제10항에 있어서, 상기 측정 신호를 생성하기 위한 수단은 펄스 계수율을 상기 측정 신호로 변환하기 위한 마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  12. 제10항에 있어서, 상기 비교기의 출력을 상기 처리 유니트에 접속하기 위한 광 아이솔레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  13. 제7항에 있어서, 상기 다이오드, 전치 증폭기, 증폭기 및 비교기에 동작 전력을 공급하기 위한 전력 공급 장치를 더 포함하며, 상기 전력 공급 장치는 제1값의 제1의 조절되지 않은 직류 전압을 공급하기 위해 상기 처리 유니트에 위치되는 수단과, 상기 조절되지 않은 직류 전압으로부터 다수의 조절된 직류 전압을 생성하기 위해 검출기 유니트에 위치되는 수단을 포함하며, 상기 통신링크는 상기 제1의 조절되지 않은 직류 전압을 공급하기 위한 수단과 상기 다수의 조절된 직류 전압을 생성하기 위한 수단을 연결하는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 다수의 조절된 직류 전압을 생성하기 위한 수단은 제1의 1차 권선에서 상기 조절되지 않은 직류 전압을 수신하고 다수의 2차 권선에서 상기 조절된 직류 전압을 공급하기 위한 트랜스포머, 상기 제1의 1차 권선을 통해 흐르는 전류를 스위칭하기 위한 수단, 상기 스위칭 수단을 작동시키기 위한 펄스폭 변조기 및 상기 펄스폭 변조기를 상기 트랜스포머의 제2의 1차 권선에 접속하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  15. 입자 방사선을 받아들이기 위한 것으로서 PIN 다이오드를 포함하는 입자 방사선 검출기 ; 광 방사선이 다이오드에 들어가는 것을 방지하고 상기 입자 방사선이 다이오드에 들어가는 것은 허용하며, 상기 PIN 다이오드 쪽으로의 입자 이동 경로에 배열된 저저항 도전성 재료를 공급하기 위한 수단 ; 상기 PIN 다이오드의 출력에 연결되는 전하 감응 전치 증폭기 ; 상기 전치 증폭기의 출력에 연결되는 증폭기 ; 상기 증폭기의 출력의 레벨이 규정된 임계치를 초과할 경우, 출력 신호를 생성하기 위해 증폭기의 출력에 연결되는 비교기 ; 펄스율 신호를 공급하기 위해 상기 비교기의 출력에 응답하는 수단, 및 상기 펄스율 신호를 상기 입자 방사원으로부터 상기 검출기에 도달하는 방사선의 양에 영향을 미치도록 위치된 재료의 두께 또는 밀도 측정지 중 하나로 변환하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  16. 제15항에 있어서, 상기 검출기로부터 간격져 있는 방사원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 검출기는 하우징에 장착되고, 상기 방사원은 상기 검출기의 반대쪽에서 상기 하우징으로부터 연장한 아암에 장착되며, 그로 인해 측정될 재료를 수용하기 위해 상기 방사원과 검출기 사이에 갭이 형성되는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  18. 제16항에 있어서, 상기 검출기에 의해 검출된 입자 방사선이 상기 측정될 재료에 의해 백-스캐터링되도록 상기 검출기에 대하여 상기 방사원을 장착하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  19. 제16항에 있어서, 상기 검출기는 하우징내에서 입자 방사선은 통과시키고, 광 방사선은 차단하는 상기 하우징의 윈도우 뒤에 장착되는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  20. 제19항에 있어서, 상기 윈도우는 박막 윈도우인 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 윈도우는 알루미늄으로 처리된 마일라로 형성되는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  22. 제16항에 있어서, 상기 전치 증폭기와 증폭기 사이에 연결되는 제1고역 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 증폭기와 비교기 사이에 연결되는 제2고역 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  24. 제15항에 있어서, 상기 비교기와 펄스율 신호를 공급하는 수단 사이에 연결되는 광 아이솔레이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  25. 제15항에 있어서, 상기 장치는 두께 측정을 위해 사용될 수 있고 두께 측정을 위해 상기 장치를 검정하기 위한 수단을 더 포함하며, 상기 검정 수단은 검정 재료샘플에 대한 실제 두께값(TS)를 입력하기 위한 수단, 상기 검정 재료 샘플에 대한 샘플 펄스 계수율(CS)을 결정하기 위한 수단, 상기 값(CS및 TS)을 기억하기 위한 수단, 측정된 재료에 대한 재료 타입의 지시를 입력하기 위한 수단, 입력된 재료 타입을 기억하기 위한 수단, 및 샘플 펄스 계수율(CS)의 여러 가지 결합에 대한 다수의 경사값(M), 입력된 실제 두께값(TS) 및 입력된 재료 타입을 기억하기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 변환 수단은 다음 방정식에 따른 두께값을 계산하기 위한 수단을 포함하며 :
    TU=(M × (CU-CS)) +TS
    여기서, TU는 미지의 두께값이고, CU는 펄스율 신호이고, TS는 검정을 위해 사용되는 재료 샘플의 실제 두께이고, CS는 재료 샘플에 대한 펄스 계수율이고, 그리고 M은 입력된 TS값, 결정된 CS값 및 입력된 재료 타입에 상응하는 다수의 경사값으로부터 선택된 경사값인 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정장치.
  27. 제15항에 있어서, 상기 PIN 다이오드는 상기 방지 수단과 입자 방사선 감응 영역 사이에 어떤 보호층도 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 두께/밀도 측정 장치.
  28. 길이를 따라 다수의 다이 립 섹션으로 분할되는 다이 립쌍에 의해 한정되는 갭을 통해 필름 두께를 압출하기 위한 수단, 입자 방사원 : 상기 입자 방사원으로부터 간격져 있으며 PIN 다이오드를 포함하는 입자 방사선 검출기 : 광 방사선이 상기 PIN 다이오드에 들어가는 것은 방지하나 입자 방사선이 상기 PIN 다이오드에 들어가는 것은 허용하기 위한 수단 ; 상기 PIN 다이오드의 출력에 연결되는 전하 감응 전치 증폭기 ; 상기 전치 증폭기의 출력에 연결되는 증폭기 ; 상기 증폭기의 출력에 연결되며 증폭기의 출력 레벨이 규정된 임계치를 추과할 경우 출력신호를 공급하는 비교기 ; 및 상기 입자 방사원과 입자 방사선 검출기 사잉 위치된 재료의 적어도 하나의 두께를 나타내는 신호를 공급하기 위해 상기비교기의 출력에 응답하는 수단을 포함하는 각 다이 립 섹션용 두께 측정 장치 , 상기 각 립 섹션의 갭을 별도로 제어하기 위한 수단 및 측정 장치의 출력과상기 측정 장치에 의해 측정되는 한 섹션의 필름을 제조하는 각각의 다이 립 섹션용 제어 수단을 각각 연관시키기 위한 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 압출 필름 두께 제어 시스템.
  29. 제28항에 있어서, 상기 제어 수단은 각 다이 립 섹션에 대해 각각의 두께 측정 장치로부터의 출력 신호에 의해 구동되는 가열된 볼트를 포함하는 것을 특징으로 하는 압출 필름 두께 제어 시스템.
  30. 재료를 적어도 하나의 적정 두께로 연속적으로 형성하기 위한 수단, 상기 재료를 적어도 하나의 적정 두께로 제조하기 위해 상기 형성 수단을 제어하기 위한 제어 수단 및 상기 형성된 재료의 두께를 측정하기 위한 적어도 하나의 두께 측정 장치를 포함하며, 상기 측정 장치의 각각은 상기 형성 수단의 다운 스트림에 위치되고, 상기 각 측정 장치는 입자 방사원 ; 상기 입자 방사원으로부터 간격져 있으며 PIN 다이오드를 포함하는 입자 방사선 검출기 ; 광 방사선이 상기 PIN 다이오드에 들어가는 것은 방지하고 입자 방사선이 상기 PIN 다이오드에 들어가는 것은 허용하기 위한 수단 ; 상기 PIN 다이오드의 출력에 연결되는 전하 감응 전치 증폭기 ; 상기 전치 증폭기의 출력에 연결되며 증폭기의 출력 레벨이 규정된 임계치를 초과할 경우 출력 신호를 공급하는 비교기 ; 상기 검출기에 도달하는 방사원으로부터의 방사선에 영향을 미치는 위치에 위치된 재료의 두께를 나타내는 신호를 공급하기 위해 상기 비교기의 출력에 응답하는 수단을 포함하며, 상기 제어 수단은 상기 적어도 하나의 측정 장치에 의해 제공된 두께를 나타내는 신호에 응답하여 상기 형성 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 재료 두께 제어 시스템.
  31. 제30항에 있어서, 상기 재료는 압출된 재료이고, 상기 형성 수단은 압출기인 것을 특징으로 하는 재료 두께 제어 시스템.
  32. 제30항에 있어서, 상기 압출된 재료는 압출된 필름인 것을 특징으로 하는 재료 두께 제어 시스템.
  33. 제31항에 있어서, 상기 형성 수단은 압출기 다이를 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 두께 제어 시스템.
  34. 제30항에 있어서, 각 측정 장치에 대해, 상기 광 방지 수단은 광을 차단하는 저저항 도전성 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 재료 두께 제어 시스템.
  35. 제30항에 있어서, 상기 제어 수단은 PID 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 재료 두께 제어 시스템.
  36. 제30항에 있어서, 상기 형성된 재료에 대해 간격져 있는 다수의 측정 장치를 더포함하며, 상기 제어 수단은 상기 다수의 간격져 있는 측정 장치로부터 두께를 나타내는 신호에 응답하는 것을 특징으로 하는 재료 두께 제어 시스템.
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