JP5831144B2 - 放射線検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射線（例えばベータ線、Ｘ線，ガンマ線等）を用いた測定装置に関し、特に放射線源と放射線測定器の間に介在する空気層の影響による被測定物（以下、試料という）の測定精度の改善を図った放射線検査装置に関するものである。

放射線が物質層を通過すると，電離作用や励起作用等によって次第にエネルギ―を失って減衰し，更にこの様な非弾性散乱を多数回受けて進行方向が変化する。従って試料の物理量（例えば厚さ）が増すに伴い透過する放射線の数は減少する。この様な原理を応用し，シ―ト状の種々の試料の物理量を測定する装置が知られている。

放射線を用いた検査では、放射線源と検出器の間に試料（製品、人体など）を置き、その透過率から例えば放射線の強度を検出して濃淡の画像を得るのが一般的である。このため、放射線源と検出器の間に存在する空気層の変化は検出画像（検出精度）に直接影響する。即ち、気温や気圧が変化して密度変化が起きるとそれがそのまま測定誤差につながることになる。

放射線源を安定駆動するフィードバック制御や温度制御による放射線量のモニタが行われている。温度や気圧などの変動を監視して測定系にフィードバックし測定対象物を精度良く測定する先行技術として、特開平４−１５８２０９号公報や特開２００１−２２７９１８号公報に開示されたものがある。

図３（ａ，ｂ）はＸ線、放射線、γ線、赤外線などの放射線を用いた透過特性によりシート状の試料の厚さや塗工量測定を行うインライン型厚さ測定装置の一例を示す斜視図である。
５は厚さ測定装置であり、シート状の試料１が右から左方向へ一定速度で流れている。この試料を略直行するように放射線源ヘッド（下側・・・以下線源という）２と電離箱等の検出器ヘッド（上側）３が一対となって試料１を走査する形態で測定を行っている。

夫々のヘッドは門型と呼ばれるＯ型フレーム４に支持され、対向する上下ヘッドの位置関係を保持して夫々駆動される。夫々のヘッド２，３は、試料の端部付近で折り返しを繰り返してジグザグに測定を繰り返す。Ｏ型フレーム４の右側には夫々のヘッドを退避させるための待避位置Ａが設けられている。

これは、試料をセットする場合や放射線源ヘッド２や検出器ヘッド３のメンテナンス、校正などの際に試料の無い位置に移動する必要があるためである。厚さ測定においては、予め厚さと材質（坪量）が既知の複数の標準サンプルを測定しておき、その坪量に対する透過特性として検量線を求めている。
その検量線と試料の透過出力値から逆引きして厚さを換算する。

図３（ａ）に示すような方式では高速に流れる試料１に対してヘッド２、３が幅方向に走査するため、ジグザグのライン上を部分的にしか測定出来ない。このため近年では全面測定の要望もある。

図３（ｂ）は検出素子（図示省略）が狭ピッチで隙間無く並んだライン型放射線検出器（以下、ラインセンサという）を設置し、所定の距離はなれた放射線源から放射状に放射線を出射させて試料幅の全面を測定している状態を示す斜視図である。２ａは放射線源、３ａはラインセンサである。

ここで、図３（ａ）に示す走査型測定器であっても、図３（ｂ）に示す全面測定型測定器であっても校正の際には試料１を一旦取り除き、ラインセンサ３ａも測定位置から完全に退避させた状態で行わなければならない。
図３（ｂ）は校正に際して放射線源とラインセンサを試料から完全にずらすにはラインセンサの幅ｗの２．５倍程度が必要であることを示している。

即ち、経時変化による線源の劣化、検出器の感度変化、空気層の温度・湿度変化（生産ライン内の空調で制御しきれない季節的または朝晩などの周期的な変動等）に対して校正を行う場合は、試料１が無い状態（＝空気層）を測定して校正を行う。

また、ある程度長期的には標準サンプルを測定して検量線を求め直すことも行われる。図３（ｂ）に示す走査形測定器では、従来リアルタイムにセンサヘッド間の温度を測定して空気温度の補正を行なうと共に、数時間単位程度の間隔で空気層の測定を行ない、この値を用いて測定値の補正演算を行っている。

特開昭６１−１１３６３ 特開平４−１５８２０９ 特開２００１−２２７９１８

ところで、短期−中期にかけての測定精度に一番影響を与える空気層の変化に対して、通常は、数時間おきに退避・校正動作を行えば大きな問題は生じない。しかし、図３（ｂ）に示すような全面測定型の場合には、設置面積が大きくなることから退避動作そのものが行い難いと言う状況がある。

連続的に流れる試料を扱う生産ラインの全長は数十ｍ〜百ｍを超えるものもあり生産現場では、品種替えの際には繋ぎのダミーシートによりライン内の各装置から一時的であっても試料が途切れることが無いようにして、品種替えの作業性を向上させている。
そのため、測定装置側の都合（装置校正やメンテナンス）で容易に試料を取り除くことが出来ない。このため現実的には、図３（ａ）に示すように装置内に待避位置を設けるなど行われている。

一方、図３（ｂ）に示すような全面測定装置では全長の長い一体のラインカメラであるため、スキャン型センサと同様に校正動作を行おうとした場合、これらのフレーム構造そのものを試料から外れた位置まで線源と検出器を一体で引き出して試料の無い空間を確保する必要がある。

生産工程は、工場のフットプリントを少なくするために、極力装置間の間隔を詰めてレイアウトしてあり、生産ラインと生産ラインの間の通路であっても最小限にしたい。ところが、全長の長いラインカメラ以上の（約２．５倍）装置を通路側に引き出さねばならず、よほど通路が広くない限り、通路を塞いでしまったり、隣のラインと干渉してしまうといった問題がある。

したがって本発明の目的は、連続試料を扱う生産ラインの全面測定装置において、フットプリントをなるべく増大させずに、校正動作を行えるようにして厚さ測定の精度安定性を向上させることを目的とする。

このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の放射線検査装置の発明
は、
放射線源から放射され、シート状の試料を透過してくる放射線を前記試料の流れ方向に
対して直角に配置されたライン状放射線検出器により検出し、坪量の測定を行う放射線検
査装置において、前記ライン状放射線検出器の片側に回動機構を設けるとともに前記シート状の試料を前記放射線源に対して垂直方向に移動させる移動手段を設け、前記ライン状放射線検出器及び試料のそれぞれを前記坪量の測定位置から一時的に移動させ、前記放射線源とライン状放射線検出器の間から前記試料を除去した後、前記ライン状放射線検出器を元の測定位置に移動させ、前記放射線源と前記ライン状放射線検出器間の空気層を測定するように構成したことを特徴とする。

請求項２においては、請求項１記載の放射線検査装置において、
前記シート状の試料を前記放射線源に対して垂直方向に移動させるに際しては前記シート状の試料の幅に直行し、かつ前記ライン状放射線検出器を挟んで配置された一対の試料
支持手段により移動させることを特徴とする。

請求項３においては、請求項２記載の放射線検査装置において、
前記回動機構は前記試料支持手段により垂直方向に移動した前記シート状の試料が少なくとも前記ライン状放射線検出器に接触しない程度の角度まで回動し、前記シート状の試料が移動した後はもとの位置に戻り、前記放射線源と前記ライン状放射線検出器の間の空気層を測定するように構成したことを特徴とする。

請求項４の放射線検査装置の発明は、放射線検査装置において、
放射線源から放射され、シート状の試料を透過してくる放射線を前記試料の流れ方向に
対して直角に配置されたライン状放射線検出器により検出し、坪量の測定を行う放射線検
査装置において、前記ライン状放射線検出器を前記シート状の試料の幅方向に対して直角方向に水平に移動させる移動機構と、前記試料を前記放射線源に対して垂直方向に移動させる移動手段を設け、前記ライン状放射線検出器及び試料のそれぞれを前記坪量の測定位置から一時的に移動させ、前記放射線源とライン状放射線検出器の間から前記試料を除去した後、前記ライン状放射線検出器を元の測定位置に移動させ、前記放射線源と前記ライン状放射線検出器間の空気層を測定するように構成したことを特徴とする。

請求項５においては、請求項４記載の放射線検査装置において、
前記シート状の試料を前記放射線源に対して垂直方向に移動させるに際しては前記シート状の試料の幅に直行し、かつ前記ライン状放射線検出器を挟んで配置された一対の試料支持手段により移動させることを特徴とする。

請求項６においては、請求項４または５記載の放射線検査装置において、
前記ライン状放射線検出器を前記試料に対して直角方向に水平に移動させるに際しては
前記試料の全幅に渡って移動させ、前記試料支持手段により垂直方向に移動した試料が少なくとも前記ライン状放射線検出器に接触しない程度まで移動させると共に試料が移動した後はもとの位置に戻り、前記放射線源と前記ライン状放射線検出器の間の空気層を測定するように構成したことを特徴とする。

本発明によれば以下のような効果がある。
連続試料を扱う生産ラインの全面測定装置において、フットプリントをなるべく増大させずに、校正動作を行うことができ、大気変動を由来として生じる測定信号の変動を補償する事により、厚さ測定の精度安定性を向上させることができる。

また、線源変動や大気変動、ダスト等にまつわる変動を補正する際にフレーム全てをシート上から退避する必要が無く、設置上のフットプリントを減じることができる。
また、試料と検出器の位置関係を変えるのみで、校正が可能になり、操業を停止させる必要が無く、通常測定に用いる検出器と線源をそのまま利用することにより、校正処理の精度を向上させることができる。

本発明の実施形態の一例を示す要部斜視図である。 本発明による信号処理の流れを示すフローチャートである。 従来例を示す要部斜視図である。

以下本発明を、図面を用いて詳細に説明する。図１（ａ，ｂ）は本発明の実施形態の一例を示す構成図で、（ａ）はライン状放射線検出器（以下、ラインセンサという）の片側に回動機構を設け、シート状の試料（以下、試料という）を放射線源に対して垂直方向に移動させる移動手段を設けた状態の斜視図、（ｂ）はラインセンサを試料に対して直角方向に水平に移動させる移動機構と、試料を放射線源に対して垂直方向に移動させる移動手段を設け状態を示す斜視図である。

図１（ａ−１）は、試料を挟んだ放射線検査装置が試料の測定が可能な状態として設置されている様子を示す。この図において、試料は矢印の何れかの方向に進行する。
図において、放射線源部２ａと示した位置から試料１に向かって照射を行い、試料を通過して減衰した放射線量をラインセンサで測定している。

校正が必要となった場合には、図１（ａ−２）で示す様にラインセンサの片側に形成された回動機構（図示省略）によりラインセンサを矢印Ａ−Ｂ方向に回動させて他方の側を上部に跳ね上げた後、ラインセンサ３ａの両脇に配置された試料支持手段（ローラ、又はバー等・・・以下、ローラという）７の位置を上方にＨの距離を移動させる事によって試料の通過位置を変更する。

試料１とラインセンサ３ａが干渉しない位置に達したら、図１（ａ−３）に示す様に試料の無い状態で空気層をラインセンサで測定する。そして、この状態における放射線の値を校正用データとして記憶する。

校正用データは、主に大気の変動を捉えるが、これ以外にも線源変動、ダストの付着、ラインセンサの劣化等々の試料の減衰以外の測定に及ぼす影響を含んでいる。
校正用データを取り終えたら、逆の順序で試料の通過位置を測定位置に戻し、試料の測定を継続する。この際、得られた測定値から先に得られた校正用データを減算して、補正を行なう。

ラインセンサに温度センサを含む複数個のセンサが配置されている場合には、夫々の照射分布、ダスト付着量、器差等に合わせて夫々の検出器に適合した校正用データを用いるのが望ましい。そして、必要により温度補償等を適宜行ない、補正後の測定値として出力する。

図１（ｂ）は、処理手順は同様であるが、機構としての動きが異なる例を示す要部斜視図である。
ラインセンサの他方を上方に跳ね上げる余裕が無い場合等では、ラインセンサを図１（ｂ−１）から図１（ｂ−２）に示すように図示しない駆動装置により矢印Ｄ方向に後方に引き出し、ローラ７によって試料１をＨ’の距離を上方に移動させて通過位置を変更した後に図１（ｂ−３）に示すようにラインセンサ３ａを矢印Ｃ方向に元の位置に戻して空気層を測定して校正を行なう。

校正のための測定が終了したら、逆の手順で試料の通過位置を元に戻して測定を継続する。校正用データの用い方は、図１（ａ）の例で示したものと同様に行なう。
図１（ａ，ｂ）に示した何れの方法でも、試料の搬送を止める必要は無く試料の通過位置が変更できれば良い。また、ローラを動かす代わりに放射線源やラインセンサ側が動いても構わない。設置場所の状況に応じてラインセンサの動きは、適宜、図１（ａ，ｂ）に示す構成を組み合わせた種類のものであっても良い。

上述の構成によれば、放射線源変動や大気変動、ダスト等にまつわる変動を補正する際にフレーム全てを試料上から退避する必要が無く、設置上のフットプリントを減じることができる。また、試料とラインセンサの位置関係を変えるのみで、校正が可能になり、操業を停止させる必要が無い。また、通常測定に用いる検出器と線源をそのまま利用することができるので、校正処理の精度が向上する。

図２（ａ，ｂ）は本発明の放射線検査装置を用いた信号処理の流れを示すフローチャートである。図において（ａ）は試料測定用センサで測定した信号処理の流れ、（ｂ）は所定時間ごとにラインセンサを一時退避させて試料のない状態にした後、空気層を測定するためのフローである。

図２（ａ）において、
Ｓｔｅｐ１：放射線が試料全面を透過する測定状態でラインセンサにより試料を透過した後の放射線信号を測定する。
Ｓｔｅｐ２：検量線を用い、
Ｓｔｅｐ３：厚さ（坪量）を求める。

図２（ｂ）において、
Ｓｔｅｐ１’：試料がない状態における放射線源とラインセンサの間の空気層を測定する。
Ｓｔｅｐ２’：その信号を用いて検量線を作成する。
Ｓｔｅｐ３’：作成した検量線を用いて校正用の坪量を計算する。
Ｓｔｅｐ４’：Ｓｔｅｐ３’で計算した坪量を記憶する。

図２（ａ）に戻り、
Ｓｔｅｐ４：Ｓｔｅｐ４’で記憶した校正用の坪量を減算する。
ステップ５：補正後の坪量を求め、
ステップ６：その他の補正演算を行う。
ステップ７：補正された坪量を測定値として出力する。
以上のステップにより厚さ測定の補正を行なうことができる。

なお、以上の説明は、本発明の説明および例示を目的として特定の好適な実施例を示したに過ぎない。たとえばラインセンサを上方に僅かに移動させ試料に沿う方向に回動させるように構成しても良い。
従って本発明は、上記実施例に限定されることなく、その本質から逸脱しない範囲で更に多くの変更、変形を含むものである。

１ 試料
２、２ａ 放射線源
３ 検出器ヘッド（電離箱）
３ａ 放射線検出器（ラインセンサ）
４ Ｏ型フレーム
５ 厚さ測定装置
６ 回動機構
７ 試料支持手段（ローラ、バー等）

Claims (6)

1. 放射線源から放射され、シート状の試料を透過してくる放射線を前記試料の流れ方向に
   対して直角に配置されたライン状放射線検出器により検出し、坪量の測定を行う放射線検
   査装置において、前記ライン状放射線検出器の片側に回動機構を設けるとともに前記シート状の試料を前記放射線源に対して垂直方向に移動させる移動手段を設け、前記ライン状放射線検出器及び試料のそれぞれを前記坪量の測定位置から一時的に移動させ、前記放射線源とライン状放射線検出器の間から前記試料を除去した後、前記ライン状放射線検出器を元の測定位置に移動させ、前記放射線源と前記ライン状放射線検出器間の空気層を測定するように構成したことを特徴とする放射線検査装置。
2. 前記シート状の試料を前記放射線源に対して垂直方向に移動させるに際しては前記シート状の試料の幅に直行し、かつ前記ライン状放射線検出器を挟んで配置された一対の試料
   支持手段により移動させることを特徴とする請求項１記載の放射線検査装置。
3. 前記回動機構は前記試料支持手段により垂直方向に移動した前記シート状の試料が少なくとも前記ライン状放射線検出器に接触しない程度の角度まで回動し、前記シート状の試料が移動した後はもとの位置に戻り、前記放射線源と前記ライン状放射線検出器の間の空気層を測定するように構成したことを特徴とする請求項２記載の放射線検査装置。
4. 放射線源から放射され、シート状の試料を透過してくる放射線を前記試料の流れ方向に
   対して直角に配置されたライン状放射線検出器により検出し、坪量の測定を行う放射線検
   査装置において、前記ライン状放射線検出器を前記シート状の試料の幅方向に対して直角方向に水平に移動させる移動機構と、前記試料を前記放射線源に対して垂直方向に移動させる移動手段を設け、前記ライン状放射線検出器及び試料のそれぞれを前記坪量の測定位置から一時的に移動させ、前記放射線源とライン状放射線検出器の間から前記試料を除去した後、前記ライン状放射線検出器を元の測定位置に移動させ、前記放射線源と前記ライン状放射線検出器間の空気層を測定するように構成したことを特徴とする放射線検査装置。
5. 前記シート状の試料を前記放射線源に対して垂直方向に移動させるに際しては前記シート状の試料の幅に直行し、かつ前記ライン状放射線検出器を挟んで配置された一対の試料支持手段により移動させることを特徴とする請求項４記載の放射線検査装置。
6. 前記ライン状放射線検出器を前記試料に対して直角方向に水平に移動させるに際しては
   前記試料の全幅に渡って移動させ、前記試料支持手段により垂直方向に移動した試料が少なくとも前記ライン状放射線検出器に接触しない程度まで移動させると共に試料が移動した後はもとの位置に戻り、前記放射線源と前記ライン状放射線検出器の間の空気層を測定するように構成したことを特徴とする請求項４または５記載の放射線検査装置。

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