(57)【要約】【課題】測定物の厚みと出力値の関係を示すＸ線検出器の校正曲線を高精度かつ安価に作成することが可能な校正曲線の作成方法を提供する。【解決手段】測定物１０の厚みとＸ線検出器１５の出力値の関係を示す校正曲線の作成方法は、Ｘ線源１４からＸ線検出器１５に至る経路に存在する物質とＸ線との相互作用断面積値のデータから、Ｘ線源１４とＸ線検出器１５の間に測定物１０と同材質で厚みの異なる複数の仮想試験体を通過させたときのＸ線検出器１５の理論出力値を計算して、測定物１０の厚みと理論出力値との関係を示す計算校正曲線を求める第１工程と、Ｘ線源１４とＸ線検出器１５の間に標準試験体３５を通過させたときのＸ線検出器１５の実測標準出力値を求める第２工程と、理論標準出力値を算出し実測標準出力値に一致させる換算係数を求める第３工程と、換算係数に基づいて計算校正曲線から校正曲線を求める第４工程とを有する。【選択図】図１
2010249691.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源とＸ線検出器の間に測定物を通過させて該測定物の厚みを測定する際に使用する校正曲線の作成方法において、
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器の間に前記測定物と同材質で厚みの異なる複数の仮想試験体をそれぞれ通過させた場合の前記Ｘ線検出器の厚み毎の理論出力値を、前記Ｘ線源から前記Ｘ線検出器に至る経路に存在する物質とＸ線との相互作用断面積値のデータに基づいて計算して、前記仮想試験体の厚みと前記理論出力値との関係を示す計算校正曲線を求める第１工程と、
前記測定物と同材質で厚みの異なる標準試験体を、前記仮想試験体の個数より少ない個数作製し、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器の間に該標準試験体を通過させて前記Ｘ線検出器の実測標準出力値を求める第２工程と、
前記相互作用断面積値のデータを用いて前記標準試験体の理論標準出力値を算出し、該理論標準出力値を前記実測標準出力値に一致させる換算係数を求める第３工程と、
前記換算係数に基づいて前記計算校正曲線を修正して前記校正曲線を求める第４工程とを有することを特徴とする校正曲線の作成方法。
【請求項２】
請求項１記載の校正曲線の作成方法において、前記測定物と同材質又は異なる材質で厚みの異なる複数の模擬測定物を作製し、前記Ｘ線検出器に設けられたＸ線入射用の窓材の厚みを変化させて、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器の間に前記複数の模擬測定物を通過させたときの前記Ｘ線検出器の実測模擬出力値をそれぞれ測定すると共に、前記相互作用断面積値のデータを用いて前記複数の模擬測定物の理論模擬出力値をそれぞれ計算し、該理論模擬出力値と前記実測模擬出力値の誤差率が最小となる前記窓材の最適厚みを決定し、前記計算校正曲線及び前記換算係数を該最適厚みの前記窓材の場合について求めることを特徴とする校正曲線の作成方法。
【請求項３】
請求項２記載の校正曲線の作成方法において、前記換算係数は、前記複数の標準試験体の中から選択された１つの標準試験体Ａの実測標準出力値Ａ及び理論標準出力値Ａと、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器の間に前記標準試験体を通過させない場合の前記Ｘ線検出器の実測標準出力値Ｃ及び理論標準出力値Ｃとの２つのデータで決まる前記理論標準出力値を前記実測標準出力値に換算する１次式の傾きであることを特徴とする校正曲線の作成方法。
【請求項４】
請求項２記載の校正曲線の作成方法において、前記換算係数は、前記複数の標準試験体の中から選択された２つの標準試験体Ａ、Ｂがそれぞれ有する実測標準出力値Ａ及び理論標準出力値Ａと、実測標準出力値Ｂ及び理論標準出力値Ｂと、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器の間に前記標準試験体を通過させない場合の前記Ｘ線検出器の実測標準出力値Ｃ及び理論標準出力値Ｃとの３つのデータで決まる前記理論標準出力値を前記実測標準出力値に換算する２次式の各係数であることを特徴とする校正曲線の作成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線源とＸ線検出器の間に測定物を通過させて測定物の厚みを測定する際に使用する校正曲線の作成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線源とＸ線検出器の間に測定物を通過させて測定物の厚みｔを測定する場合、測定物の材質等で決まるＸ線の吸収係数（X線減衰係数）μと、測定物と同材質で厚みｔ０の校正（較正）用サンプルをＸ線源とＸ線検出器の間に通過させた際のＸ線検出器からの出力Ｐ０を予め求めておき、Ｘ線源とＸ線検出器の間に測定物を通過させた際に得られるＸ線検出器からの出力Ｐから下記の計算式、
ｔ＝(１／μ）・ｌｎ（Ｐ／Ｐ０）−ｔ０
に代入して測定物の厚みｔを求めている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１４２１２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された厚み測定の概念は、Ｘ線の基礎的な文献にＸ線の物理的な働きを説明するためによく載せられているものであるが、ここでいうＸ線は単一エネルギー（単一波長）であることを仮定している。一方、測定物の厚み測定の際にＸ線管から発生させるＸ線は、一定範囲のエネルギー分布（一定範囲の波長分布）を有しているため、測定物中を透過するＸ線では、エネルギーの低い軟Ｘ線はエネルギーの高い硬Ｘ線に比較して測定物に吸収され易く、測定物を透過してくるＸ線の線質が硬い方に偏るビームハードニング効果が生じて、Ｘ線の吸収係数μが測定物の厚みによって連続的に変化する。このため、Ｘ線の吸収係数μは、測定物の材質及び厚みの関数となって一義的に決まらず、測定物の厚みを正確に測定することを困難としている。
【０００５】
このため、測定物と同材質で厚みの異なる１０数枚の校正用サンプルを準備して、各校正用サンプルに所定の条件の下で発生させたＸ線をそれぞれ透過させて得られるＸ線検出器の出力値を校正用サンプルの厚みに対して曲線補間することによってＸ線検出器の校正曲線を予め求めておき、厚みを測定しようとする測定物に所定の条件の下で発生させたＸ線を通過させて、このとき得られるＸ線検出器の出力値を校正曲線に当てはめて測定物の厚みを求める方式を採用している。ここで、校正曲線を求める際に使用する校正用サンプルは、測定物の材質及び成分毎に準備しなければならず、また、校正曲線を十分正確に表現できるだけの枚数が必要である。そのため、特殊合金、クラッド材などを製造するメーカーの場合、製造規格が１００〜１０００種類に及びその全ての製造規格に対して校正用サンプルを作製し、校正用サンプルを用いた校正データを収集すると共に、校正用サンプル及び校正データを保管することは、多大なコストと工数を要するという問題がある。
【０００６】
一方、Ｘ線と物質の相互作用についてはＮＩＳＴ（National  Institute  of  Standards  and  Technology)よりＸ線エネルギー（波長）と相互作用断面積に関する詳細なデータテーブルが提供されている。従って、このデータテーブルと物質の密度から、Ｘ線エネルギーが決まればX線減衰係数μを理論的に求めることができるので、理論的に求めたX線減衰係数μを用いれば、校正用サンプルを用いた校正データの収集が不要になると考えられる。しかしながら、Ｘ線管より発生するＸ線は制動Ｘ線と特性Ｘ線が重なったものであり、印加した管電圧から低電圧側へ広いエネルギー分布を有しているため、この方法を直接的には用いることができない。
【０００７】
そこで、この難点を逃れるため実効管電圧という概念がある。すなわち、広いエネルギー分布を有するＸ線と等価な減衰特性を有する単一波長のＸ線エネルギーを求めてこれに代表させるというものである。ここで、厚みを変化させたアルミニウム板に管電圧を一定にして発生させたＸ線を透過させて、透過するＸ線の減衰量が１／２になるときのアルミニウム板の厚みから相互作用断面積を算出し、ＮＩＳＴのデータテーブルからアルミニウムの相互作用断面積の値に対応するＸ線エネルギーを求めればこれが実効管電圧（単一波長のＸ線エネルギー）となる。なお、アルミニウムの相互作用断面積をμ、アルミニウム板の密度をσ、アルミニウム板の厚みをｔとすると、アルミニウム板に入射するＸ線量Ｉ0と出射（透過）するＸ線量Ｉの間には、
Ｉ／Ｉ0  ＝  ｅ−μσｔ  ＝１／２
の関係が成立するので、相互作用断面積μは、
μ＝−ｌｎ（１／２）／（σｔ）
として求められる。
【０００８】
しかしながら、ここで必要な実効管電圧は、実際に測定する測定物をＸ線源及びＸ線検出器にそれぞれ設けられたＸ線用の窓材、及び空気を透過したＸ線の実効管電圧である。一方、測定物の厚みが変化すると、透過したＸ線の波長分布はビームハードニング効果により硬質化するため変化する。このため、事前に測定物の厚さレンジと対応するＸ線管電圧毎に、厚みの異なる測定物に対応する実効管電圧を求めるという膨大な測定作業が必要になり、結局、従来からの測定物の材質及び厚み毎に、例えば、厚み校正曲線校正曲線を求めることと何ら変わらないことになる。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、Ｘ線源とＸ線検出器の間に測定物を通過させて測定物の厚みを測定する際に使用する校正曲線を高精度かつ安価に作成することが可能な校正曲線の作成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的に沿う本発明に係る校正曲線の作成方法は、Ｘ線源とＸ線検出器の間に測定物を通過させて該測定物の厚みを測定する際に使用する校正曲線の作成方法において、
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器の間に前記測定物と同材質で厚みの異なる複数の仮想試験体をそれぞれ通過させた場合の前記Ｘ線検出器の厚み毎の理論出力値を、前記Ｘ線源から前記Ｘ線検出器に至る経路に存在する物質とＸ線との相互作用断面積値のデータに基づいて計算して、前記仮想試験体の厚みと前記理論出力値との関係を示す計算校正曲線を求める第１工程と、
前記測定物と同材質で厚みの異なる標準試験体を、前記仮想試験体の個数より少ない個数作製し、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器の間に該標準試験体を通過させて前記Ｘ線検出器の実測標準出力値を求める第２工程と、
前記相互作用断面積値のデータを用いて前記標準試験体の理論標準出力値を算出し、該理論標準出力値を前記実測標準出力値に一致させる換算係数を求める第３工程と、
前記換算係数に基づいて前記計算校正曲線を修正して前記校正曲線を求める第４工程とを有する。
【００１１】
本発明に係る校正曲線の作成方法において、前記測定物と同材質又は異なる材質で厚みの異なる複数の模擬測定物を作製し、前記Ｘ線検出器に設けられたＸ線入射用の窓材の厚みを変化させて、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器の間に前記複数の模擬測定物を通過させたときの前記Ｘ線検出器の実測模擬出力値をそれぞれ測定すると共に、前記相互作用断面積値のデータを用いて前記複数の模擬測定物の理論模擬出力値をそれぞれ計算し、該理論模擬出力値と前記実測模擬出力値の誤差率が最小となる前記窓材の最適厚みを決定し、前記計算校正曲線及び前記換算係数を該最適厚みの前記窓材の場合について求めることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る校正曲線の作成方法において、前記換算係数は、前記複数の標準試験体の中から選択された１つの標準試験体Ａの実測標準出力値Ａ及び理論標準出力値Ａと、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器の間に前記標準試験体を通過させない場合の前記Ｘ線検出器の実測標準出力値Ｃ及び理論標準出力値Ｃとの２つのデータで決まる前記理論標準出力値を前記実測標準出力値に換算する１次式の傾きとすることができる。
【００１３】
本発明に係る校正曲線の作成方法において、前記換算係数は、前記複数の標準試験体の中から選択された２つの標準試験体Ａ、Ｂがそれぞれ有する実測標準出力値Ａ及び理論標準出力値Ａと、実測標準出力値Ｂ及び理論標準出力値Ｂと、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器の間に前記標準試験体を通過させない場合の前記Ｘ線検出器の実測標準出力値Ｃ及び理論標準出力値Ｃとの３つのデータで決まる前記理論標準出力値を前記実測標準出力値に換算する２次式の各係数とすることもできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る校正曲線の作成方法においては、Ｘ線源とＸ線検出器の間に測定物と同材質で厚みの異なる複数の仮想試験体をそれぞれ通過させた場合のＸ線検出器の厚み毎の理論出力値を計算して、仮想試験体の厚みと理論出力値との関係を示す計算校正曲線を決め、仮想試験体の個数より少ない個数の厚みの異なる標準試験体に付いてのＸ線検出器の実測標準出力値及び理論標準出力値を求めて、理論標準出力値を実測標準出力値に一致させる換算係数を決めて、換算係数に基づいて計算校正曲線を修正して校正曲線を求めるので、測定物と同材質で厚みの異なる多数の校正用サンプルを準備し、Ｘ線源とＸ線検出器の間に各校正用サンプルを通過させてそのときのＸ線検出器からの出力値を測定して、校正用サンプルの厚みと出力値との関係を示す校正曲線を作成するという煩雑な作業から解放されて、校正曲線を高精度、安価、かつ短時間に作成することが可能になる。
【００１５】
本発明に係る校正曲線の作成方法において、測定物と同材質又は異なる材質で厚みの異なる複数の模擬測定物を作製し、Ｘ線検出器に設けられたＸ線入射用の窓材の厚みを変化させて、Ｘ線源とＸ線検出器の間に複数の模擬測定物を通過させたときのＸ線検出器の実測模擬出力値をそれぞれ測定すると共に、相互作用断面積値のデータを用いて複数の模擬測定物の理論模擬出力値をそれぞれ計算し、理論模擬出力値と実測模擬出力値の誤差率が最小となる窓材の最適厚みを決定し、最適厚みの窓材に対して計算校正曲線及び換算係数をそれぞれ求める場合、実測標準出力値と理論標準出力値の相関関係を高精度で求めることができ、校正曲線の信頼性を高めることができる。
【００１６】
本発明に係る校正曲線の作成方法において、換算係数を、複数の標準試験体の中から選択された１つの標準試験体Ａの実測標準出力値Ａ及び理論標準出力値Ａと、Ｘ線源とＸ線検出器の間に標準試験体を通過させない場合のＸ線検出器の実測標準出力値Ｃ及び理論標準出力値Ｃとの２つのデータで決まる理論標準出力値を実測標準出力値に換算する１次式の傾きとする場合、校正曲線を短時間かつ容易に決定することができる。
【００１７】
本発明に係る校正曲線の作成方法において、換算係数を、複数の標準試験体の中から選択された２つの標準試験体Ａ、Ｂがそれぞれ有する実測標準出力値Ａ及び理論標準出力値Ａと、実測標準出力値Ｂ及び理論標準出力値Ｂと、Ｘ線源とＸ線検出器の間に標準試験体を通過させない場合のＸ線検出器の実測標準出力値Ｃ及び理論標準出力値Ｃとの３つのデータで決まる理論標準出力値を実測標準出力値に換算する２次式の各係数とする場合、精度の高い校正曲線を決定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】（Ａ）は本発明の一実施の形態に係る校正曲線の作成方法で作成した校正曲線を用いるＸ線厚み測定装置の説明図、（Ｂ）はＱ−Ｑ矢視断面図である。
【図２】同Ｘ線厚み測定装置のＸ線源及びＸ線検出器の説明図である。
【図３】シミュレーター機能で求めたキセノン電離箱のＸ線エネルギーの分布図である。
【図４】Ｘ線検出器に設けられた窓材の厚みと実測模擬出力値及び理論模擬出力値の誤差率の関係を示す説明図である。
【図５】同窓材の厚みと誤差率の標準偏差との関係を示す説明図である。
【図６】最適厚みの窓材を使用した際の理論標準出力値と実測標準出力値の換算関係を示す説明図である。
【図７】最適厚みの窓材を使用した際の校正曲線の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
本発明の一実施の形態に係る校正曲線の作成方法は、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、測定物の一例である特殊鋼板１０を製造する可逆式圧延ミル１１の入側及び出側にそれぞれ設けられたＸ線透過方式のＸ線厚み測定装置１２、１３で使用する校正曲線を作成するものである。以下、図１（Ａ）、（Ｂ）、図２を参照しながらＸ線厚み測定装置１２（Ｘ線厚み測定装置１３についても同様）について説明し、次いで、本発明の一実施の形態に係る校正曲線の作成方法について説明する。
【００２０】
図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、Ｘ線厚み測定装置１２は、Ｘ線源１４とＸ線検出器１５を有している。そして、Ｘ線源１４とＸ線検出器１５は、Ｘ線源１４とＸ線検出器１５の間に可逆式圧延ミル１１で圧延中の帯状の特殊鋼板１０が通過可能なように、Ｃ型フレーム１６の開放部の上下に対向させて取付けられている。ここで、図２に示すように、Ｘ線源１４は、Ｘ線管１７と、Ｘ線管１７の放出口１８から放出されたＸ線ビームのビームパス１９の方向を規制するコリメータ２０を備えたＸ線射出部２１と、Ｘ線射出部２１の出口に設けられた、例えばアルミニウム製の窓材２２とを有している。また、図２に示すように、Ｘ線検出器１５は、特殊鋼板１０を透過したＸ線ビームのビーム束の入射量を調整する絞り部材２７を備えたＸ線入射部２８と、Ｘ線入射部２８の出口に設けられた、例えばアルミニウム製の窓材２９と、窓材２９を透過したＸ線ビームのエネルギー分布（強度）を測定するＸ線検出部の一例であるキセノン電離箱３０とを有している。
【００２１】
このような構成とすることにより、Ｘ線管１７の電子放射部２３とターゲット２４（例えば、タングステン）の間に高電圧発生部２５を介して数十ｋＶの高電圧を印加すると、電子放射部２３からターゲット２４に向けて流れる電子ビーム２６が発生し、電子ビーム２６が衝突してターゲット２４の先端部から発生するＸ線を、Ｘ線射出部２１から窓材２２を介してＸ線ビームとして外部に取出すことができ、窓材２２の前方を通過する特殊鋼板１０にＸ線ビームを照射することができる。また、特殊鋼板１０を透過してきたＸ線ビームのエネルギー分布をキセノン電離箱３０の吸収エネルギー分布として求めることができる。なお、可逆式圧延ミル１１が設置された圧延ライン等では、水や圧延油、水蒸気などの飛散物が蔓延しているが、Ｘ線射出部２１及びＸ線入射部２８の出口にそれぞれ窓材２２、２９を設けることで、Ｘ線管１７、Ｘ線射出部２１、キセノン電離箱３０が飛散物で汚染されるのを防止できる。
【００２２】
また、Ｘ線厚み測定装置１２は、高電圧発生部２５を操作してＸ線ビームを発生させ、特殊鋼板１０を透過しキセノン電離箱３０に入射したＸ線ビームのエネルギー分布を出力値として求め、特殊鋼板１０の厚みとキセノン電離箱３０の出力値の関係を示すキセノン電離箱３０の校正曲線に基づいて特殊鋼板１０の厚みを算出する厚み測定機能を備えた測定制御器３１を有している。
【００２３】
ここで、測定制御器３１は、厚み測定機能に加えて、Ｘ線射出部２１からキセノン電離箱３０に至る経路に存在する物質とＸ線との相互作用断面積値に基づいて、Ｘ線射出部２１とＸ線入射部２８の間に厚みの異なる特殊鋼板１０を通過させたときのキセノン電離箱３０の理論出力値をそれぞれ計算して、特殊鋼板１０の厚みと理論出力値との関係を示す計算校正曲線を求めるシミュレーター機能と、Ｘ線射出部２１とＸ線入射部２８の間に特殊鋼板１０と同材質で厚みの異なる標準試験体３５を通過させたときのキセノン電離箱３０の実測標準出力値と理論標準出力値を求める標準試験体データ作成機能と、実測標準出力値と理論標準出力値の関係から理論標準出力値を実測標準出力値に一致させる換算係数を求めるゲイン調整機能と、換算係数に基づいて計算校正曲線を修正して、特殊鋼板１０の厚みとキセノン電離箱３０の出力値の関係を示すキセノン電離箱３０の校正曲線として保存する校正曲線決定機能とを有している。
【００２４】
更に、測定制御器３１は、求めた特殊鋼板１０の厚みを、ＡＤ変換して可逆式圧延ミル１１の運転制御装置３２に運転制御用信号として入力するデータ出力機能を有している。これによって、特殊鋼板１０の厚みが予め設定された厚みとなるようにを可逆式圧延ミル１１の運転を制御することができる。そして、測定制御器３１は、上記の各機能を発現するプログラムを、例えばパーソナルコンピュータに搭載することにより形成できる。なお、図１（Ａ）において、符号３３、３４は、一方が特殊鋼板１０の巻き取り用のリール、他方が特殊鋼板１０の巻き戻し用のリールである。
【００２５】
本発明の一実施の形態に係る校正曲線の作成方法は、Ｘ線源１４のＸ線射出部２１とＸ線検出器１５のＸ線入射部２８との間に特殊鋼板１０と同材質で厚みの異なる複数の仮想試験体をそれぞれ通過させた場合のＸ線検出器１５のキセノン電離箱３０からの厚み毎の理論出力値を、Ｘ線射出部２１からキセノン電離箱３０に至る経路に存在する物質とＸ線との相互作用断面積値のデータに基づいて計算して、仮想試験体の厚みと理論出力値との関係を示す計算校正曲線を求める第１工程と、特殊鋼板１０と同材質で厚みの異なる標準試験体３５（図１（Ｂ）参照）を、仮想試験体の個数より少ない個数作製し、Ｘ線射出部２１とＸ線入射部２８の間に標準試験体３５を通過させてキセノン電離箱３０の実測標準出力値を求める第２工程と、相互作用断面積値のデータを用いて標準試験体３５の理論標準出力値を算出し、理論標準出力値を実測標準出力値に一致させる換算係数を求める第３工程と、換算係数に基づいて計算校正曲線を修正して校正曲線を求める第４工程とを有する。以下、各工程毎に説明する。
【００２６】
（第１工程）
可逆式圧延ミル１１と組合わせて使用するＸ線厚み測定装置１２では、キセノン電離箱３０の出力値（実測値）と理論出力値の比率は、０．１％オーダーで一致させる必要がある。ところが、例えば、厚みの異なる１０枚の標準試験体３５を作製して、標準試験体３５に対して、理論標準出力値と実測標準出力値の比率を求めた結果、ほぼ類似した特性となるものの無視できない非線形性が存在することが判明した。この非線形性は、理論標準出力値の算出に用いるX線ビームを、ビームパス１９を通過するＸ線に限定していることによるものである。すなわち、Ｘ線厚み測定装置１２では、図２に示すように、Ｘ線入射部２８に絞り部材２７があり、そのため途中で発生する散乱Ｘ線３６が、キセノン電離箱３０に入射することになるが、散乱Ｘ線３６の線量は考慮されていない。また、Ｘ線散乱量は、Ｘ線管１７、ビームパス１９、窓材２２、２９、標準試験体３５の材質、位置により変化する。更に、理論標準出力値の計算も、干渉性散乱、非干渉性散乱により散乱した二次Ｘ線以降の散乱及び吸収度合いについては、計算できないと言う問題がある。
【００２７】
そこで、色々試行錯誤した結果、X線検出器１５のX線入射部２８の出口に設けられた窓材２９の厚みを微調整することにより、理論標準出力値と実測標準出力値の間の非線形性が変化し、直線化できることが判明した。以下、具体的に説明する。
Ｘ線入射部２８に設けられた窓材２９の厚みを７．２５〜１０ｍｍの範囲で変化させながら、Ｘ線射出部２１とＸ線入射部２８の間に種々の厚み（０．１〜０．９ｍｍ）の模擬測定物（例えば、特殊鋼板１０から切出して作成したもの）を通過させたときのキセノン電離箱３０の実測模擬出力値及び理論模擬出力値を求めた。更に、Ｘ線射出部２１とＸ線入射部２８の間に模擬測定物を通過させない場合における実測模擬出力値及び理論模擬出力値、例えば、Ｘ線源１４をオフした状態でのキセノン電離箱３０の実測模擬出力値及び理論模擬出力値を求めた。なお、理論模擬出力値は、後述する測定制御器３１の標準試験体データ作成機能を用いて求めた。そして、実測模擬出力値と理論模擬出力値の誤差率を算出した。その結果を図４に示す。
【００２８】
次いで、各窓材２９の厚み毎に、模擬測定物の厚み変化に伴う誤差率の平均値を求めると共に、誤差率の平均値の標準偏差を求めた。図５に窓材２９の厚みと誤差率の平均値の標準偏差との関係を示す。図５に示すように、窓材２９の厚みを変化させると、誤差率の平均値の標準偏差が変化し、窓材２９の厚みが８．４ｍｍ近辺で模擬測定物の厚み全域（０〜０．９ｍｍ）にわたって誤差率が最小になっていることが判り、実測模擬出力値と理論模擬出力値の誤差率を最小とする窓材２９の最適厚みは、８．４ｍｍとなる。また、模擬測定物の材質が変わっても、Ｘ線源１４とＸ線検出器１５の幾何学的な配置が変わらない限り、最適厚みの窓材２９で実測模擬出力値と理論模擬出力値の関係を精度よく直線化できることが確認できた。従って、窓材２９の厚みを最適厚み（８．４ｍｍ）とした場合のX線入射部２８から入射するＸ線ビームのエネルギー分布をキセノン電離箱３０で測定すると、キセノン電離箱３０の出力値（実測値）と理論出力値の間の関係を直線化でき、０．１％オーダーで理論標準出力値を実測標準出力値に一致させることが可能になる。
【００２９】
続いて、窓材２９の厚みを最適厚み（８．４ｍｍ）とし、測定制御器３１のシミュレーター機能を用いて、Ｘ線射出部２１とＸ線入射部２８の間に特殊鋼板１０と同材質で厚みの異なる複数の仮想試験体をそれぞれ通過させた場合のＸ線検出器１５のキセノン電離箱３０からの厚み毎の理論出力値を求める。ここで、シミュレーター機能は、例えば、加藤秀起により公開されているＢｉｒｃｈ５のコードを参考に構築した。なお、シミュレーター機能の理論的な背景は、例えば、「加藤秀起：パソコンによるモンテカルロシミュレーション  日本放射線技術学会雑誌  第５５巻  第２号  ｐ１９０−ｐ１９４(１９９９年２月)」、「Ｂｉｒｃｈ  B  ａｎｄ  Ｍａｒｓｈａｌｌ  Ｍ  ：Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｂｒｅｍｓｓｔｒａｈｌｕｎｇ  Ｘ−ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒａ  ａｎｄ  ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ  ｗｉｔｈ  ｓｐｅｃｔｒａ  ｍｅａｓｕｒｅｄ  ｗｉｔｈ  ａ  Ｇｅ（Ｌｉ）ｄｅｔｅｃｔｏｒ．Ｐｈｙｓ．Ｍｅｄ．Ｂｉｏｌ．，２４（３）,５０５−５１７，（１９７９）．」に記載されている。また、物質（化合物を含む）のＸ線の1ｋｅＶ〜１００ＧｅＶに対する全滅弱係数（相互作用断面積μ）も同じく加藤秀起により提供されているＸＣＯＭ２に含まれるデータテーブルを利用した。
【００３０】
シミュレーター機能では、Ｘ線源１４から放出されるＸ線ビームの波長λｉに対して、特殊鋼板１０の相互作用断面積をμ（λｉ）、特殊鋼板１０の密度をρ、特殊鋼板１０の厚みをｄとすると、波長λｉ、Ｘ線量Ｉ0（λｉ）のX線が特殊鋼板１０に入射し透過するX線のＸ線量がＩ（λｉ）の場合、Ｉ（λｉ）／Ｉ0（λｉ）  ＝  ｅ−μρｄの関係が成立するのを利用して、各波長λｉ毎にＩ（λｉ）／Ｉ0（λｉ）を計算する。ここで、ρ、ｄは特殊鋼板１０により決まり、μ（λｉ）はＮＩＳＴ及びＸＣＯＭ２のデータテーブルから求まる。そして、波長λｉ毎のＩ（λｉ）／Ｉ0（λｉ）を全波長に亘って加えてＩ／Ｉ0（相対強度）を求めると、密度ρ、厚みｄの特殊鋼板１０を透過したX線ビームをキセノン電離箱３０で検出したときのエネルギー分布（X線エネルギーとＩ／Ｉ0の関係）が求まり理論出力値が計算できる。そして、厚みｄが異なる特殊鋼板１０に対してもキセノン電離箱３０の理論出力値を求め、例えば、グラフの横軸を特殊鋼板１０の厚みｄ、縦軸をキセノン電離箱３０の理論出力値として散布図を作成すると、特殊鋼板１０についての厚みと理論出力値との関係を示す計算校正曲線が得られる。
【００３１】
測定制御器３１のシミュレーター機能を用いて、Ｘ線管１７に５７ｋＶの電圧を印加して電子放射部２３から発生させた電子ビーム２６を、先端部を２２°に成形したタングステン製のターゲット２４にて衝突させて発生させたＸ線を、アルミニウム製の厚み８．３ｍｍの窓材２９を通過させてキセノン電離箱３０にて測定したときのＸ線エネルギー分布（ブランク）と、Ｘ線射出部２１とＸ線入射部２８の間に配置した厚み1ｍｍの特殊鋼板１０及びアルミニウム製の厚み８．３ｍｍの窓材２９を通過させてキセノン電離箱３０にて測定したときのＸ線エネルギー分布（特殊鋼）をそれぞれ求めた。その結果を、図３に示す。２つのＸ線エネルギー分布の相対位置を比較することで、厚み1ｍｍの特殊鋼板１０を透過したＸ線ビームのエネルギー分布は高エネルギー側（高電圧側）にシフトしていること、２つのＸ線エネルギー分布の面積を比較することでキセノン電離箱３０の受光エネルギーは１１％に低下していることからビームハードニング効果が確認できる。
【００３２】
従って、測定制御器３１のシミュレーター機能を用いることで、いかなる材質及び板厚の測定物に対しても、Ｘ線を透過させた際にキセノン電離箱３０にて測定されるＸ線エネルギー分布を求めることができ、このＸ線エネルギー分布を全波長について積分することにより、キセノン電離箱３０の出力値（出力特性）を求めることができる。これにより、Ｘ線透過方式のＸ線厚み測定装置１２では、測定しようとする測定物の材質毎、厚み毎に校正用サンプルを多数枚準備して測定し、校正曲線を作成するという非常に手間の掛かる作業から解放されることになる。
【００３３】
（第２工程）
測定制御器３１の標準試験体データ作成機能を用いて、Ｘ線射出部２１とＸ線入射部２８の間に特殊鋼板１０と同材質で異なる厚み（０．１〜０．９ｍｍ）の複数（仮想試験体の個数より少ない個数）の標準試験体３５を通過させたときのキセノン電離箱３０の実測標準出力値を求める。
【００３４】
（第３工程）
測定制御器３１の標準試験体データ作成機能を用いて、相互作用断面積値のデータから標準試験体３５の理論標準出力値を算出する。ここで、Ｘ線源１４から放出されるＸ線ビームの波長λｉに対して、標準試験体３５の相互作用断面積をμ（λｉ）、標準試験体３５の密度をκ、標準試験体３５の厚みをｑとすると、波長λｉ、Ｘ線量Ｉ0（λｉ）のX線が標準試験体３５に入射し透過するX線のＸ線量がＩ（λｉ）の場合、Ｉ（λｉ）／Ｉ0（λｉ）＝  ｅ−μκｑの関係が成立するので、各波長λｉ毎にＩ（λｉ）／Ｉ0（λｉ）を計算する。ここで、κ、ｑは標準試験体３５により決まり、μ（λｉ）はＮＩＳＴ及びＸＣＯＭ２のデータテーブルから求まる。そして、波長λｉ毎のＩ（λｉ）／Ｉ0（λｉ）を全波長に亘って加えてＩ／Ｉ0（相対強度）を求めると、密度κ、厚みｑの標準試験体３５を透過したX線ビームをキセノン電離箱３０で検出したときのエネルギー分布（X線エネルギーとＩ／Ｉ0の関係）が求まり理論標準出力値が計算できる。
【００３５】
次いで、測定制御器３１のゲイン調整機能を用いて、理論標準出力値を実測標準出力値に一致させる換算係数を求める。具体的には、横軸を理論標準出力値、縦軸を実測標準出力値として、第２、３工程で求めた実測標準出力値及び理論標準出力値の散布図を作成する。その結果を図６に示す。なお、図６には、Ｘ線射出部２１とＸ線入射部２８の間に標準試験体３５を通過させない場合でＸ線源１４をオフした状態でのキセノン電離箱３０の出力値（すなわち０）及び理論出力値（すなわち０）の関係も示している。図６から、キセノン電離箱３０の出力値と理論標準出力値の間には、直線（原点を通過する１次式）となる換算関係が成立することが確認でき、理論標準出力値に直線の傾き（係数）を乗ずることにより、理論出力値を出力値に換算できる。
【００３６】
図６に示すように、実測標準出力値と理論標準出力値の間には、高精度で直線関係が成立すること、更に、Ｘ線射出部２１とＸ線入射部２８の間を通過する測定物の材質が変わっても、Ｘ線源１４とＸ線検出器１５の幾何学的な配置が変わらない限り、最適厚みの窓材２９を使用する場合、実測標準出力値及び理論標準出力値の関係を精度よく直線化できることから、換算係数を、複数の標準試験体３５の中から選択された１つの標準試験体Ａの実測標準出力値Ａ及び理論標準出力値Ａと、Ｘ線源１４とＸ線検出器１５の間に標準試験体３５を通過させない場合のＸ線検出器１５の実測標準出力値Ｃ及び理論標準出力値Ｃ、例えば、Ｘ線源１４をオフした状態でのＸ線検出器１５の出力値（すなわち０）及び理論出力値（すなわち０）との２つのデータで決まる理論標準出力値を実測標準出力値に換算する１次式の傾きとすることができる。
【００３７】
（第４工程）
測定制御器３１の校正曲線決定機能を立ち上げて、理論標準出力値を実測標準出力値に換算する１次式の傾きである換算係数を用いて、計算校正曲線を構成する理論出力値をキセノン電離箱３０の出力値に変換して校正曲線を求めて保存する。得られた校正曲線を図７に示す。図７に示すように、理論出力値から換算したキセノン電離箱３０の出力値（●）から構成される校正曲線は、キセノン電離箱３０の実際の出力値（□）と０．００１のオーダーで完全に一致し、図上ではお互いの差異を見ることはできない。これによって、Ｘ線射出部２１とＸ線入射部２８の間に厚みの不明な特殊鋼板１０を通過させたときのキセノン電離箱３０の出力値から、Ｘ線検出器１５の校正曲線を用いて、厚みの不明な特殊鋼板１０の厚みを決定することができる。
【００３８】
また、最適厚みの窓材２９を決めて、Ｘ線厚み測定装置１２に装備されている内蔵基準板３７の校正曲線を求めておくと、内蔵基準板３７を用いた校正曲線と比較することで、Ｘ線源１４及びＸ線検出器１５のいずれか一方又は双方にドリフトが発生した場合でも、ドリフトの影響を補正して正確な測定物の厚み測定ができる。ここで、内蔵基準板３７とは、測定物に類似した吸収特性を持つステンレス板やアルミニウム板で構成され、内蔵基準板３７を複数枚組合わせることにより、広い範囲の材質及び厚みの校正が可能になる。
【００３９】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、Ｘ線検出器にＸ線検出部として、キセノン電離箱の代わりにシンチレーション検出器を使用することができる。
また、換算係数を、複数の標準試験体の中から選択された２つの標準試験体Ａ、Ｂがそれぞれ有する実測標準出力値Ａ及び理論標準出力値Ａと、実測標準出力値Ｂ及び理論標準出力値Ｂと、Ｘ線源とＸ線検出器の間に標準試験体を通過させない場合のＸ線検出器の実測標準出力値Ｃ及び理論標準出力値Ｃ（例えば、Ｘ線源をオフした状態でのＸ線検出器の出力値（すなわち０）及び理論出力値（すなわち０））との３つのデータで決まる理論標準出力値を実測標準出力値に換算する２次式の各係数とすることもできる。これによって、Ｘ線入射部の窓材を最適厚みに設定しても、理論標準出力値と実測標準出力値の間に非線形関係が存在する場合に対して、精度の高い校正曲線を決定することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
Ｘ線厚み測定法は、高温高湿、ミストの充満した環境でも高精度、高速に帯状体の厚みの測定が可能な唯一の方法であり、高速圧延ラインの圧延制御や、プロセッシングラインにおける品質保証には必須のものである。しかしながら、特殊合金やグラッド材の分野では、品種規格が１０００種類以上に及び、従来は校正用サンプルを多数準備しなければならないという制約が存在したため、Ｘ線厚み測定法の導入に二の足を踏むメーカーも多かった。本発明に係る校正曲線の作成方法によって作成される校正曲線を用いたＸ線厚み測定法により、その負担が画期的に軽減されるため、今後、Ｘ線厚み測定法の適用範囲の拡大が一気に進むことが期待される。
【符号の説明】
【００４１】
１０：特殊鋼板、１１：可逆式圧延ミル、１２、１３：Ｘ線厚み測定装置、１４：Ｘ線源、１５：Ｘ線検出器、１６：Ｃ型フレーム、１７：Ｘ線管、１８：放出口、１９：ビームパス、２０：コリメータ、２１：Ｘ線射出部、２２：窓材、２３：電子放射部、２４：ターゲット、２５：高電圧発生部、２６：電子ビーム、２７：絞り部材、２８：Ｘ線入射部、２９：窓材、３０：キセノン電離箱、３１：測定制御器、３２：運転制御装置、３３、３４：リール、３５：標準試験体、３６：散乱Ｘ線、３７：内蔵基準板
【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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