(57)【要約】【課題】  Ｘ線管の第１グリッド電圧の制御代を正規化し、ＶＩ特性の器差を抑えると共に、寿命予測を標準化することを可能としたＸ線式厚さ測定装置を実現する。【解決手段】  第１グリッド及び第２グリッドを有し、前記第１グリッド電圧により管電流が制御されるＸ線管から放出されるＸ線をシート部材に照射し、その透過減衰量に基づき前記シート部材の厚さを測定するＸ線式厚さ測定装置において、  前記第２グリッドに接続される可変電圧源を備える。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１グリッド及び第２グリッドを有し、前記第１グリッド電圧により管電流が制御されるＸ線管から放出される放射線をシート部材に照射し、その透過減衰量に基づき前記シート部材の厚さを測定するＸ線式厚さ測定装置において、
前記第２グリッドに接続される可変電圧源を備えることを特徴とするＸ線式厚さ測定装置。
【請求項２】
前記管電流を所定値に維持した状態で、前記第１グリッド電圧が標準初期値となるように前記可変電圧源の電圧を設定することを特徴とする請求項１に記載のＸ線式厚さ測定装置。
【請求項３】
前記第１グリッド電圧を標準初期値に維持した状態で、前記Ｘ線管から放出される放射線量が標準値となるように前記可変電圧源の電圧を自動設定する、第２グリッド電圧設定手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のＸ線式厚さ測定装置。
【請求項４】
前記第１グリッド電圧を標準初期値に維持した状態で、前記Ｘ線管から放出される放射線量が標準値となるように、前記可変電圧源の電圧を手動設定することを特徴とする請求項１に記載のＸ線式厚さ測定装置。
【請求項５】
前記第１グリッド電圧の利用中の時間遷移に基づいて、前記Ｘ線管の寿命予測を標準化することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＸ線式厚さ測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１グリッド及び第２グリッドを有し、前記第１グリッド電圧により管電流が制御されるＸ線管から放出される放射線をシート部材に照射し、その透過減衰量に基づき前記シート部材の厚さ（坪量）を測定するＸ線式厚さ測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図５は、厚さ（坪量）計の測定原理図である。坪量計は、放射線（β線）の透過吸収を利用した検出器である。この検出手法は、β線の質量吸収係数が、どのような物質に対してもほぼ一定の吸収係数を示すことから、シート部材一般（プラスチックフィルム、シート等）の面積重量を測定するのに適する。
【０００３】
シート部材１の下部より、Ｘ線管２から放出される所定線量の放射線Ｘ１を照射し、このシート部材１を透過した放射線Ｘ２を電離箱３で測定する。電離箱３の測定値をＲ、被測定物がないときの電離箱３の測定値をＲ0とすると、Ｒ＝Ｒ0・ｅｘｐ（-μρｔ）で表記される。ここで、ｔはシート部材１の厚さ〔ｍ〕、ρは密度〔ｇ／ｍ３〕、μは質量吸収係数（ｍ２／ｇ）である。
【０００４】
従って、μが既知であれば、透過放射線量を測定することにより、坪量ｔρ（ｇ／ｍ３）が求められ、これより厚さｔを測定することができる。シート部材１を所定速度でＰ方向に移動させ、坪量計のユニットをＰと直交方向に走査することにより、シート部材１の厚さプロファイルデータを生成することができる。
【０００５】
図６は、シート部材１の厚さｔと透過放射線量Ｒの関係を示す特性図である。厚さｔ１，ｔ２，ｔ３が既知のシート部材に対する透過放射線量Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の交点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を含む近似特性曲線Ｆを生成し、この特性曲線に基づいて未知の厚さｔを測定する。
【０００６】
図７は、従来のＸ線式厚さ測定装置の構成例を示す機能ブロック図である。図５の厚さ（坪量）計の測定原理図で説明した要素と同一構成要素は、同一符号で示す。Ｘ線管２は一般的な３極管構成であり、ヒータ２１、カソード２２、ターゲット２３、管電流を制御する第１グリッド２４、熱電子収束用の第２グリッド２５を備えている。
【０００７】
ヒータ２１は、固定電圧源４に接続され、カソード２２を加熱する。ターゲット２３は高電圧源５に接続され、カソード２２から放出されターゲット２３に衝突する熱電子により、ターゲット２３を透過して放射線Ｘ１が放出される。第２グリッド２５には、固定電圧源６が接続されている。
【０００８】
ターゲット２３からカソード２２に向けて流れる管電流Ｉｘは、カソード２２と基準電位間に接続された管電流検出抵抗７を流れて検出電圧Ｖｘに変換され、バッファ８を介して比較器９に入力される。
【０００９】
比較器９は、管電流Ｉｘの検出電圧Ｖｘと管電流設定電圧Ｖｉを比較し、偏差に基づいて第１グリッド２４に第１グリッド電圧Ｖｇ１を供給する可変電圧源１０をフィードバック制御する。このフィードバックループにより、管電流Ｉｘが管電流設定電圧Ｖｉで決まる所定値に制御される。
【００１０】
このように、第１グリッド電圧Ｖｇ１の操作により管電流Ｉｘを定値制御し、Ｘ線管２から放出される放射線量Ｘ１を制御する手法は、特許文献１に開示されているように周知技術である。
【００１１】
図８は、バラツキを持つＸ線管の寿命カーブである。標準寿命カーブを実線Ｆで示す。管電流を所定値に維持する第１グリッド電圧Ｖｇ１は、Ｘ線管の使用開始時Ｔ0の標準初期値より所定カーブで低下し、時間Ｔ1で制御代がゼロとなった時点で制御不能となり、寿命が尽きるＶＩ特性を呈する。
【００１２】
プラントにおけるプロセス制御システムにセンサとして使用されるＸ線式厚さ測定装置では、故障停止によるプラントへの波及が大きいので、Ｘ線管の寿命が尽きる所定時間前に交換メンテナンスをする必要がある。
【特許文献１】特開平５−１８８０１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図８に示すように、Ｘ線管は個々にＶＩ特性のバラツキにより寿命カーブにバラツキを有し、標準寿命カーブＦに対してＦ´からＦ″の幅で所定の器差を持つ。従って、寿命はＴ１´からＴ１″のバラツキを持つ。また、ＶＩ特性のバラツキは測定精度に影響する。
【００１４】
Ｘ線管のＶＩ特性の器差を抑えることは構造的に難しいために、従来は第１グリッド電圧Ｖｇ１の制御開始電圧をＸ線管毎にシフトさせて器差を相殺する手法をとっていた。
【００１５】
このため、第１グリッドの制御開始電圧が個体によって異なってしまう、このことは、第１グリッド電圧Ｖｇ１の制御代が個体により異なることに繋がり、寿命に器差を生み出す結果となり、寿命の標準化管理を妨げている。
【００１６】
従って、Ｘ線管の交換メンテナンス時期は個々に異なることになり、メンテナンスが極めて煩雑となる。このため、安全マージンを取って所定使用時間で一斉に交換するメンテナンスを実行しており、まだ使用可能なＸ線管も交換する資源の無駄使いが生じている。
【００１７】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、Ｘ線管の第１グリッド電圧の制御代を正規化し、ＶＩ特性の器差を抑えると共に、寿命予測を標準化することを可能としたＸ線式厚さ測定装置の実現を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
このような課題を達成するために、本発明は次の通りの構成になっている。
（１）第１グリッド及び第２グリッドを有し、前記第１グリッド電圧により管電流が制御されるＸ線管から放出され放射Ｘ線をシート部材に照射し、その透過減衰量に基づき前記シート部材の厚さを測定するＸ線式厚さ測定装置において、
前記第２グリッドに接続される可変電圧源を備えることを特徴とするＸ線式厚さ測定装置。
【００１９】
（２）前記管電流を所定値に維持した状態で、前記第１グリッド電圧が標準初期値となるように前記可変電圧源の電圧を設定することを特徴とする（１）に記載のＸ線式厚さ測定装置。
【００２０】
（３）前記第１グリッド電圧を標準初期値に維持した状態で、前記Ｘ線管から放出される放射線量が標準値となるように前記可変電圧源の電圧を自動設定する、第２グリッド電圧設定手段を備えることを特徴とする（１）に記載のＸ線式厚さ測定装置。
【００２１】
（４）前記第１グリッド電圧を標準初期値に維持した状態で、前記Ｘ線管から放出される放射線量が標準値となるように、前記可変電圧源の電圧を手動設定することを特徴とする（１）に記載のＸ線式厚さ測定装置。
【００２２】
（５）前記第１グリッド電圧の利用中の時間遷移に基づいて、前記Ｘ線管の寿命予測を標準化することを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載のＸ線式厚さ測定装置。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の構成によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）第２グリッドを可変電圧源に接続し、この電圧設定により、所定管電流時の第１グリッドの制御開始電圧を標準初期値にセットすることで、Ｘ線管の第１グリッド電圧Ｖｇ１の制御代を正規化してＶＩ特性の器差を抑えることができる。
【００２４】
（２）第１グリッド電圧の時間遷移に基づいて、Ｘ線管の寿命予測を標準化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。図１は、本発明を適用したＸ線式厚さ測定装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。図７で説明した従来装置と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００２６】
従来構成に対する本発明の特徴部は、第２グリッド２５に接続された可変電圧源１００を設けた構成にある。第２グリッド２５は、熱電子収束機能を備えるものであり、固定電圧源に接続されている。本発明は、この電圧の設定によりＸ線管のＶＩ特性を所定範囲で調整可能な点に着目している。
【００２７】
図１の実施形態は、最もシンプルな調整手法を示しており、オペレータ２００による手動操作により可変電圧源１００の電圧を設定する。可変電圧源１００の電圧設定に先立ち、管電流Ｉｘが所定の標準値となるように管電流設定電圧Ｖｉをセットする。この状態での第１グリッド電圧Ｖｇ１は、Ｘ線管によりバラツキを持つ。
【００２８】
オペレータ２００は、適当な電圧測定手段で第１グリッド電圧Ｖｇ１をチェックしながら、この電圧Ｖｇ１が標準制御開始電圧になるように可変電圧源１００手動操作で設定する簡単な操作で調整作業を終了する。
【００２９】
図２は、本発明による器差調整の概念を示すＸ線管の寿命特性図である。標準寿命カーブＦに対してバラツキを有する寿命カーブＦ´、Ｆ″を持つＸ線管の第２グリッド電圧Ｖｇ２の設定を調整することにより、第１グリッド電圧Ｖｇ１の制御開始電圧を標準初期値に合わせる。
【００３０】
これにより、Ｆ´、Ｆ″のＶＩ特性を標準特性のＦに合わせることができ、Ｘ線管の第１グリッド電圧Ｖｇ１の制御代を正規化してＶＩ特性の器差を抑え、寿命予測の標準化が可能となる。
【００３１】
図３は、本発明を適用したＸ線式厚さ測定装置の他の実施形態の要部構成を示す機能ブロック図である。図１の実施形態では、管電流を所定値に制御することでＸ線管から放出される放射線も所定値に制御されていることを前提としている。
【００３２】
図３の実施形態では、第１グリッド電圧Ｖｇ１を標準初期値に維持した状態で、Ｘ線管２から放出される放射線量Ｘ１を電離箱３００で測定し、その測定値Ｒが標準値となるように可変電圧源１００の電圧を自動設定する、第２グリッド電圧設定手段４００を備える。
【００３３】
第２グリッド電圧設定手段４００は、電離箱３００の測定値Ｒを電圧値Ｖｒに変換するＲ／Ｖ変換器４０１、電圧値Ｖｒと標準放射線量設定値Ｖｓを比較し、その偏差に基づいて可変電圧源１００の電圧をフィードバック制御する比較器４０２よりなる。
【００３４】
図４は、本発明を適用したＸ線式厚さ測定装置の更に他の実施形態の要部構成を示す機能ブロック図である。この実施形態では、第１グリッド電圧Ｖｇ１を標準初期値に維持した状態で、Ｘ線管２から放出される放射線量Ｘ１を電離箱３００で測定し、Ｒ／Ｖ変換器４０１の電圧値Ｖｒを表示手段４０３で表示する。
【００３５】
表示された電圧値Ｖｒをオペレータ２００が監視し、この電圧値Ｖｒが標準値Ｖｓとなるように第２グリッド電圧Ｖｇ２を与える可変電圧源５の電圧を手動操作により設定する。
【００３６】
本発明が適用されるＸ線管の形態は、第２グリッドを備えるＸ線管であれば、透過型、反射型、開放型、密閉型の何れの形態であっても構わない。また、放射線の放出形態は、ターゲットを透過して放射線を発生するＸ線管、及びターゲットから反射して放射線を発生するＸ線管の何れでも構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明を適用したＸ線式厚さ測定装置の一実施形態を示す機能ブロック図である。
【図２】本発明による器差調整の概念を示すＸ線管の寿命カーブである。
【図３】本発明を適用したＸ線式厚さ測定装置の他の実施形態の要部構成を示す機能ブロック図である。
【図４】本発明を適用したＸ線式厚さ測定装置の更に他の実施形態の要部構成を示す機能ブロック図である。
【図５】厚さ（坪量）計の測定原理図である。
【図６】シート部材の厚さと透過放射線量の関係を示す特性図である。
【図７】従来のＸ線式厚さ測定装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図８】バラツキを持つＸ線管の寿命カーブである。
【符号の説明】
【００３８】
１  シート部材
２  Ｘ線管
２１  ヒータ
２２  カソード
２３  ターゲット
２４  第１グリッド
２５  第２グリッド
３  電離箱
４  ヒータ電源
５  ターゲット電源
７  管電流検出抵抗
８  バッファ
９  比較器
１０  可変電圧源
１００  可変電圧源
２００  オペレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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