(57)【要約】【課題】配管内部等の不可視部位に有する粒子径や粒子速度を簡易に精度よく計測すること。【解決手段】ｋ（ｋ≧４）列で、互いに平行な単一波長のＸ線をＸ線ビーム群Ｂとして発射するＸ線発射源１１と、Ｘ線ビーム群Ｂの発射方向に検出面を有するＸ線検出器１２と、このＸ線検出器１２で検出したＸ線を基にＸ線強度分布を生成するＸ線強度分布生成手段１３と、Ｘ線強度分布から２つのピークを検出するピーク検出手段１４と、このピーク検出手段１４で２つのピークを検出したか否かを判断するピーク検出判断手段１５と、このピーク検出判断手段１５で２つのピークを検出したと判断した場合、２つのピークの幅を粒子径として計算するピーク幅計算手段１６とを備えた。【選択図】  図１
2007085732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｋ（ｋ≧４）列で、互いに平行な単一波長のＸ線をＸ線ビーム群として発射するＸ線発射源と、
前記Ｘ線ビーム群の発射方向に検出面を有するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器で検出したＸ線を基にＸ線強度分布を生成するＸ線強度分布生成手段と、
前記Ｘ線強度分布から２つのピークを検出するピーク検出手段と、
前記ピーク検出手段で前記２つのピークを検出したか否かを判断するピーク検出判断手段と、
前記ピーク検出判断手段で前記２つのピークを検出したと判断した場合、前記２つのピークの幅を計算するピーク幅計算手段とを備えたことを特徴とする粒子パラメータ計測装置。
【請求項２】
ｉ（ｉ≧４）行及びｋ（ｋ≧４）列で、互いに平行な単一波長のＸ線をＸ線ビーム群として発射するＸ線発射源と、
前記Ｘ線ビーム群の発射方向に検出面を有するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器で検出したＸ線を基にＸ線強度分布を生成するＸ線強度分布生成手段と、
前記Ｘ線強度分布から２つのピークを検出するピーク検出手段と、
前記ピーク検出手段で前記２つのピークを検出したか否かを判断するピーク検出判断手段と、
前記ピーク検出判断手段で前記２つのピークを検出したと判断した場合、前記２つのピークの幅を計算するピーク幅計算手段とを備えたことを特徴とする粒子パラメータ計測装置。
【請求項３】
前記Ｘ線発射源、前記Ｘ線検出器、前記Ｘ線強度分布生成手段及び前記ピーク検出手段を複数備え、全ての前記ピーク検出手段で前記２つのピークを検出したか否かを判断する全ピーク検出判断手段と、この全ピーク検出判断手段にて全ての前記ピーク検出手段で２つのピークを検出したと判断した場合、前記ピーク幅計算手段は前記２つのピークの幅を計算することを特徴とする請求項１又は２に記載の粒子パラメータ計測装置。
【請求項４】
前記全ピーク検出判断手段にて全ての前記ピーク検出手段で２つのピークを検出したと判断した場合、前記Ｘ線強度分布からコントラスト画像を生成し、そのコントラスト画像の濃淡を基に対向するエッジを検出して、対向するエッジの幅を計算するエッジ検出・エッジ幅計算手段を具備したことを特徴とする請求項３に記載の粒子パラメータ計測装置。
【請求項５】
前記Ｘ線発射源、前記Ｘ線検出器、前記Ｘ線強度分布生成手段及び前記ピーク検出手段を複数備え、全ての前記ピーク検出手段で前記２つのピークを検出したか否かを判断する全ピーク検出判断手段と、この全ピーク検出判断手段にて全ての前記ピーク検出手段で２つのピークを検出したと判断した場合、前記２つのピークのうち１つのピークの位置を設定するピーク位置設定手段と、前記ピーク位置設定算手段で位置設定した前記１つのピーク及びそのピークを取得した時間を基に前記１つのピークの位置の移動速度を計算するピーク位置移動速度計算手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の粒子パラメータ計測装置。
【請求項６】
前記複数のＸ線発射源を制御して、前記複数のＸ線発射源から発射する各Ｘ線ビーム群を同期させるＸ線発射制御手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載の粒子パラメータ計測装置。
【請求項７】
前記複数のＸ線検出器を制御して、前記複数のＸ線検出器で検出する各Ｘ線を同期させるＸ線検出制御手段を備えたことを特徴とする請求項５に記載の粒子パラメータ計測装置。
【請求項８】
前記複数のＸ線発射源を制御して、前記複数のＸ線発射源から発射する各Ｘ線ビーム群を同期させるＸ線発射制御手段と、前記複数のＸ線検出器を制御して、前記複数のＸ線検出器で検出する各Ｘ線を同期させるＸ線検出制御手段と、前記各Ｘ線ビーム群の発射を等時間間隔で行なわせると共に、前記各Ｘ線の検出を等時間間隔で行なわせる時間間隔制御手段とを備えたことを特徴とする請求項５に記載の粒子パラメータ計測装置。
【請求項９】
ｋ（ｋ≧４）列で、互いに平行な単一波長のＸ線がＸ線ビーム群として発射されるＸ線発射工程と、
前記Ｘ線ビーム群からＸ線が検出されるＸ線検出工程と、
前記Ｘ線を基にＸ線強度分布が生成されるＸ線強度分布生成工程と、
前記Ｘ線強度分布から２つのピークが検出されるピーク検出工程と、
前記２つのピークを検出したか否かが判断されるピーク検出判断工程と、
前記２つのピークを検出したと判断された場合、前記２つのピークの幅が計算されるピーク幅計算工程とを有することを特徴とする粒子パラメータ計測方法。
【請求項１０】
ｉ（ｉ≧４）行及びｋ（ｋ≧４）列で、互いに平行な単一波長のＸ線がＸ線ビーム群として発射されるＸ線発射工程と、
前記Ｘ線ビーム群からＸ線が検出されるＸ線検出工程と、
前記Ｘ線を基にＸ線強度分布が生成されるＸ線強度分布生成工程と、
前記Ｘ線強度分布から２つのピークが検出されるピーク検出工程と、
前記２つのピークを検出したか否かが判断されるピーク検出判断工程と、
前記２つのピークを検出したと判断された場合、前記２つのピークの幅が計算されるピーク幅計算工程とを有することを特徴とする粒子パラメータ計測方法。
【請求項１１】
前記Ｘ線発射工程にて複数の前記Ｘ線ビーム群が発射され、前記Ｘ線検出工程にて各Ｘ線ビーム群から各Ｘ線が検出され、前記Ｘ線強度分布生成工程にて前記各Ｘ線を基に各Ｘ線強度分布が生成され、前記ピーク検出工程にて前記各Ｘ線強度分布から各２つのピークが検出され、前記各２つのピークを全て検出したか否かが判断される全ピーク検出判断工程を有し、前記各２つのピークを全て検出したと判断された場合、前記ピーク幅計算工程では、各２つのピークの幅が計算されることを特徴とする請求項９又は１０に記載の粒子パラメータ計測方法。
【請求項１２】
前記Ｘ線発射工程にて複数の前記Ｘ線ビーム群が発射され、前記Ｘ線検出工程にて各Ｘ線ビーム群から各Ｘ線が検出され、前記Ｘ線強度分布生成工程にて前記各Ｘ線を基に各Ｘ線強度分布が生成され、前記ピーク検出工程にて前記各Ｘ線強度分布から各２つのピークが検出され、前記各２つのピークを全て検出したか否かが判断される全ピーク検出判断工程と、前記各２つのピークを全て検出したと判断された場合、前記各２つのピークのうち１つのピークの位置が設定されるピーク位置設定算工程と、前記１つのピーク及びそのピークを取得した時間を基に前記１つのピークの位置の移動速度が計算されるピーク位置移動速度計算工程とを有することを特徴とする請求項９又は１０に記載の粒子パラメータ計測方法。
【請求項１３】
前記各Ｘ線ビーム群の発射を制御して同期させるＸ線発射制御工程を有することを特徴とする請求項１２に記載の粒子パラメータ計測方法。
【請求項１４】
前記各Ｘ線の検出を制御して同期させるＸ線検出制御工程を有することを特徴とする請求項１２に記載の粒子パラメータ計測方法。
【請求項１５】
前記各Ｘ線ビーム群の発射を制御して同期させるＸ線発射制御工程と、前記各Ｘ線の検出を制御して同期させるＸ線検出制御工程と、前記各Ｘ線ビーム群の発射を等時間間隔で行なわせると共に、前記各Ｘ線の検出を等時間間隔で行なわせる時間間隔制御工程とを有することを特徴とする請求項１２に記載の粒子パラメータ計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単一波長のＸ線の光としての性質である屈折を利用して、不可視部位に有する粒子のパラメータを計測する粒子パラメータ計測装置及び粒子パラメータ計測方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発電プラントのタービンやエンジン等の内燃機関の性能評価、空気中に浮遊する微粒子の測定による環境評価、プリンタのインクスプレイ部性能評価等、粒子や液滴を含む機器の性能評価において、粒子径測定は重要な測定として位置づけられ、目的に合わせた粒子径測定方法を適用する必要性がある。特に、発電プラントのタービンやエンジン等の内燃機関では高温高圧条件であるため、その内部にセンサ等を挿入することが困難であり、外部から非接触で測定を実施する必要性がある。また、流れ場中では、流れのパターンに追従して粒子が移動していることから、流れ場を乱さないという観点からも非接触で測定を実施する必要性がある。
【０００３】
流れ場中における粒子径計測の非接触測定方法の例として、ストロボ装置に代表されるフラッシュライトで粒子を含む流れ場中を、顕微鏡レンズ等を用いて拡大撮影を実施し、撮影画像から粒子径を測定する方法（例えば、非特許文献１参照。）や、単一波長のレーザ光をシート状にして、そのシート面を通過する粒子表面での反射光と、粒子内部を屈折して出射する光との光路差により生じる干渉縞をＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラで捕らえ、その画像から干渉縞の数を基に粒子径を計測する方法（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照。）がある。
【０００４】
また、流れ場中における粒子径計測の非接触測定方法の他の例として、複数本のレーザ光の光軸を所定の角度で交差させ、この交差部を通過する粒子の影をライン状に配列させたセンサによって時々刻々と捕らえ、この影の幅と粒子の移動速度から粒子の大きさを計測する方法（例えば、特許文献２参照）がある。さらには、レーザ回折法を用いた粒子パラメータ計測装置において、ＣＣＤ素子、フーリエ変換レンズ及び０次回折光遮蔽板を用いて干渉縞計測の空間分解能を高めた粒子径分布及び粒子濃度分布を計測する方法（例えば、特許文献３参照。）がある。また、前記のフラッシュライトに代わり、Ｘ線を利用して、医療用レントゲンのようにＸ線の吸収率のコントラストを撮影する方法等もある。
【０００５】
加えて、流れ場中における粒子径計測の非接触測定方法の他の例として、粒子によって散乱するＸ線スペクトルの傾きから粒子径を同定する方法（例えば、特許文献４参照。）や、粒子にＸ線を帯電させて、所定流路での流入電流又は粒子の走行時間を測定する方法（例えば、特許文献５参照。）等がある。
【０００６】
上述の従来の流れ場中の粒子パラメータ計測方法では、ＣＣＤカメラ等の撮影画像による、或いはレーザ光を用いることによる、非接触な測定方法となっている。
【特許文献１】特許第３２１１８２５号公報
【特許文献２】特許第３０１１８３６号公報
【特許文献３】特開２００３−１０６９８０号公報
【特許文献４】特開２００３−１３９６８０号公報
【特許文献５】特開平６−２７３３０７号公報
【非特許文献１】混相流計測法、日本原子力学会編、森北出版株式会社（第３２項、第３８項）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の流れ場中の粒子パラメータ計測方法によると、自由噴霧場ではなく、実用的な配管部の流れ場等の粒子計測を実施するためには流れ場が可視化でき、或いはレーザ光が透過し、そして反射光を捕らえることができるような透明な測定用窓を設ける必要がある。高温高圧であるような厳しい条件、例えば発電プラント内の配管部を測定する場合等では、透明な測定用窓を具備することは困難である。たとえ計測用窓を設置したとしても、その部位でしか測定できない。
【０００８】
また、Ｘ線の吸収率のコントラストを用いて撮影することによって粒子径を測定する方法では、レーザ光のような透明な計測窓を設置する必要はないものの、水液滴等、原子番号の小さい元素からなる物質ではＸ線の吸収率が小さく、金属配管等を透過させても明確な吸収によるコントラストは得られない。よって、測定配管部位をＸ線が透過し易い材質に代える必要性がある。
【０００９】
Ｘ線の散乱スペクトル利用の場合も、明確なＸ線強度差やエネルギー差が小さいときには、Ｘ線の吸収率のコントラストを用いて撮影することによって粒子径を測定する方法を利用した場合と同様の問題点が露呈する。また、Ｘ線による帯電利用も、帯電した粒子を検出するために、帯電粒子収集用の流路や区画を設置しなければならず、発電プラント等での計測は困難である。
【００１０】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、粒子径及び粒子速度等の粒子パラメータを簡易に精度よく計測できる粒子パラメータ計測装置及び粒子パラメータ計測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】
【００１１】
本発明に係る粒子パラメータ計測装置は、上述した課題を解決するために、ｋ（ｋ≧４）列で、互いに平行な単一波長のＸ線をＸ線ビーム群として発射するＸ線発射源と、前記Ｘ線ビーム群の発射方向に検出面を有するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器で検出したＸ線を基にＸ線強度分布を生成するＸ線強度分布生成手段と、前記Ｘ線強度分布から２つのピークを検出するピーク検出手段と、前記ピーク検出手段で前記２つのピークを検出したか否かを判断するピーク検出判断手段と、前記ピーク検出判断手段で前記２つのピークを検出したと判断した場合、前記２つのピークの幅を計算するピーク幅計算手段とを備えた。
【００１２】
また、本発明に係る粒子パラメータ計測装置は、ｉ（ｉ≧４）行及びｋ（ｋ≧４）列で、互いに平行な単一波長のＸ線をＸ線ビーム群として発射するＸ線発射源と、前記Ｘ線ビーム群の発射方向に検出面を有するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器で検出したＸ線を基にＸ線強度分布を生成するＸ線強度分布生成手段と、前記Ｘ線強度分布から２つのピークを検出するピーク検出手段と、前記ピーク検出手段で前記２つのピークを検出したか否かを判断するピーク検出判断手段と、前記ピーク検出判断手段で前記２つのピークを検出したと判断した場合、前記２つのピークの幅を計算するピーク幅計算手段とを備えた。
【００１３】
本発明に係る粒子パラメータ計測方法は、上述した課題を解決するために、ｋ（ｋ≧４）列で、互いに平行な単一波長のＸ線がＸ線ビーム群として発射されるＸ線発射工程と、前記Ｘ線ビーム群からＸ線が検出されるＸ線検出工程と、前記Ｘ線を基にＸ線強度分布が生成されるＸ線強度分布生成工程と、前記Ｘ線強度分布から２つのピークが検出されるピーク検出工程と、前記２つのピークを検出したか否かが判断されるピーク検出判断工程と、前記２つのピークを検出したと判断された場合、前記２つのピークの幅が計算されるピーク幅計算工程とを有する。
【００１４】
本発明に係る粒子パラメータ計測方法は、ｉ（ｉ≧４）行及びｋ（ｋ≧４）列で、互いに平行な単一波長のＸ線がＸ線ビーム群として発射されるＸ線発射工程と、前記Ｘ線ビーム群からＸ線が検出されるＸ線検出工程と、前記Ｘ線を基にＸ線強度分布が生成されるＸ線強度分布生成工程と、前記Ｘ線強度分布から２つのピークが検出されるピーク検出工程と、前記２つのピークを検出したか否かが判断されるピーク検出判断工程と、前記２つのピークを検出したと判断された場合、前記２つのピークの幅が計算されるピーク幅計算工程とを有する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る粒子パラメータ計測装置及び粒子パラメータ計測方法によると、粒子径及び粒子速度等の粒子パラメータを簡易に精度よく計測できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る粒子パラメータ計測装置及び粒子パラメータ計測方法の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明に係る粒子パラメータ計測装置の第１実施の形態を示すブロック図である。
【００１８】
図１（ａ）及び（ｂ）は、単一波長のＸ線の光としての性質である屈折を利用して、不可視部位に有する粒子のパラメータを計測する粒子パラメータ計測装置１０を示す。
【００１９】
粒子パラメータ計測装置１０には、Ｘ線発射源１１と、Ｘ線の発射方向に検出面を有し、Ｘ線発射源１１に対して進退自在に移動できるＸ線検出器１２と、Ｘ線検出器１２で検出したＸ線を基にＸ線強度分布を生成するＸ線強度分布生成手段１３と、Ｘ線強度分布から２つのピークを検出するピーク検出手段１４と、このピーク検出手段１４で２つのピークを検出したか否かを判断するピーク検出判断手段１５と、このピーク検出判断手段１５で２つのピークを検出したと判断した場合、２つのピークの幅を粒子径として計算するピーク幅計算手段１６とが備えられる。図１（ａ），（ｂ）は、Ｘ線発射源１１とＸ線検出器１２との間に径の計測対象物、例えば粒子Ｐを内部に保有する配管Ｔを配置した図である。また、図１（ａ）は、配管Ｔを横断面（Ｘ−Ｙ平面）方向から見た図を、図１（ｂ）は、配管Ｔを縦断面（Ｚ−Ｘ平面）方向から見た図をそれぞれ示している。
【００２０】
Ｘ線発射源１１は、大きくは、図示しないＸ線源とスリットとから構成される。Ｘ線源で発生したＸ線ビーム群はスリットでコリメートされ、Ｚ方向にｋ列（ｋ≧４）であって、互いに平行な単一波長のＸ線がＸ線ビーム群Ｂ（Ｂ１，Ｂ２，…，Ｂｋ：図中ではｋ＝７としている）としてＸ線発射源１１からＸ線検出器１２に向かって発射される。なお、粒子パラメータ計測装置１０ではＸ線発射源１１から発射されるＸ線ビーム群Ｂを７本のＸ線ビームから構成したが、７本に限定されるものではない。
【００２１】
また、図１では、粒子パラメータ計測装置１０に対する配管Ｔは、Ｚ方向を配管Ｔの軸方向として、また、Ｘ線ビーム群Ｂが配管Ｔの軸と垂直となるように配置されているが、その配置に限定されるものではない。
【００２２】
Ｘ線強度分布生成手段１３、ピーク検出手段１４、ピーク検出判断手段１５及びピーク幅計算手段１６は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）がコンピュータにインストールされたプログラムを実行することによって行なわれる機能である。なお、コンピュータの周辺機器として、ピーク幅計算手段１６で計算した粒子径を表示するモニタや、粒子径を記憶するメモリを備えてもよい。
【００２３】
また、コンピュータの周辺機器としてユーザが入力可能なマウス等の入力装置を備え、その入力装置からＣＰＵへの入力によって粒子パラメータ計測装置１０に対する制御信号を発生させてもよい。さらに、制御信号に従い、Ｘ線発射源１１に対してＸ線検出器１２を自動的に進退移動させる構成としてもよい。又は、プログラムの実行によって発生した制御信号に従い、Ｘ線発射源１１に対してＸ線検出器１２を自動的に進退移動させる構成としてもよい。それらの場合、遠隔操作によってＸ線発射源１１に対してＸ線検出器１２を自動的に進退移動させることが可能となる。
【００２４】
続いて、本発明に係る粒子パラメータ計測方法について、図２に示すフローチャートを用いて説明する。
【００２５】
図１（ａ）及び（ｂ）に示した粒子パラメータ計測装置１０において、Ｘ線発射源１１とＸ線検出器１２との間に、Ｘ線ビーム群Ｂが配管Ｔの軸方向（Ｚ方向）にｋ列に配列されるように、径の計測対象物である粒子Ｐを内部に保有する粒子保有媒体、例えば内部に流れ場を形成する配管Ｔを配置させる。
【００２６】
粒子パラメータ計測装置１０のＸ線発射源１１から、Ｚ方向にｋ列であって、互いに平行な単一波長のＸ線がＸ線ビーム群Ｂとして発射される（ステップＳ１）。Ｘ線ビーム群Ｂは、配管Ｔの配管壁ＴＬを透過し、配管Ｔ内部を直進して、配管壁ＴＬと対向する配管壁ＴＲを透過する。又は、Ｘ線ビーム群Ｂは、配管Ｔの配管壁ＴＬを透過し、配管Ｔ内部で屈折して、配管壁ＴＬと対向する配管壁ＴＲを透過する。配管壁ＴＲを透過したＸ線ビーム群ＢはＸ線検出器１２に到達し、Ｘ線がＸ線検出器１２によって検出される（ステップＳ２）。
【００２７】
ここで、Ｘ線の偏向角Δθは可視光のそれと比較すると非常に小さく、相対屈折率δと入射角θ０を用いて近似的に、
［数１］
Δθ＝δ×ｔａｎθ０
と表される。この式から、入射角が浅いほど偏向角が大きくなる。また、相対屈折率δは粒子の密度ρとＸ線の波長λを用いて近似的に、
［数２］
δ＝１．３５×１０−６×ρ×λ
と表される。この式から、ある密度を持つ粒子ＰがＸ線ビーム群Ｂの進路中に存在する場合、粒子Ｐの表面で密度差の影響によりＸ線ビーム群Ｂは、偏向角Δθを持って僅かに屈折することになる。
【００２８】
次いで、Ｘ線強度分布生成手段１３では、Ｘ線検出器１２で検出したＸ線を基にＸ線強度分布が生成される（ステップＳ３）。
【００２９】
図３は、Ｘ線ビーム群Ｂの屈折と、Ｘ線強度分布との関係を示すＺ−Ｘ平面の模式図である。
【００３０】
図３に示したように、Ｘ線ビーム群Ｂ１，Ｂ２，Ｂ６及びＢ７は、その進路中に粒子Ｐが存在しないので、そのままＸ線検出器１２によって検出される。Ｘ線ビーム群Ｂ４は、その進路中に粒子Ｐが存在するがその粒子Ｐへの入射角θ０が「０」なので、そのままＸ線検出器１２によって検出される。一方、Ｘ線ビーム群Ｂ３及びＢ５は、その進路中に粒子Ｐが存在しその粒子Ｐへの入射角θ０があるので、粒子Ｐによって屈折し、屈折したＸ線ビーム群ＢからＸ線がＸ線検出器１２で検出される。なお、図３では、Ｘ線ビーム群Ｂ１及びＢ７上に端点をもち、Ｘ線検出器１２から所要距離Ｄにある直線Ｌ上に粒子Ｐ全体が存在する場合を示している。ここで、所要距離Ｄは、後述する２つのピークを検出できる距離であり、粒子Ｐのもつ密度や径によって異なるものである。
【００３１】
Ｘ線ビーム群Ｂの進路中に存在し、かつ、Ｘ線検出器１２から所要距離Ｄの直線Ｌ上に存在する粒子Ｐの粒子境界で屈折したＸ線ビーム群Ｂと、もともと平行で発射されているＸ線ビーム群Ｂとが重なり合うことで、Ｘ線強度分布生成手段１３で生成するＸ線強度分布に凹凸として、Ｘ線ビーム群Ｂが屈折した粒子面に相当する位置で２つのピークＭ１及びＭ２が現れる。図３では、屈折したＸ線ビーム群Ｂ３と、もともと平行で発射されているＸ線ビーム群Ｂ２とが重なり合うことでピークＭ１が、また、屈折したＸ線ビーム群Ｂ５と、もともと平行で発射されているＸ線ビーム群Ｂ６とが重なり合うことでピークＭ２が現れる。
【００３２】
ここで、粒子ＰがＸ線ビーム群Ｂの進路中に存在しない場合、又は、粒子ＰがＸ線ビーム群Ｂの進路中に存在するが、直線Ｌ上にはない場合はＸ線強度分布にはピークＭ１及びＭ２が現れないことになる。また、粒子ＰがＸ線ビーム群Ｂの進路中に存在し、かつ、直線Ｌ上にある場合であっても、粒子Ｐの他の粒子がＸ線ビーム群Ｂの進路中に存在し、かつ、直線Ｌ上にはないとき、他の粒子による屈折の影響を受け、Ｘ線強度分布にはピークＭ１及びＭ２が現れないことになる。
【００３３】
次いで、図１に示すピーク検出手段１４では、Ｘ線強度分布生成手段１３で生成したＸ線強度分布からピークＭ１及びＭ２が検出される（ステップＳ４）。ここで、Ｘ線強度分布からのピークＭ１及びＭ２の検出は、例えば、しきい値処理を施すことによって行なわれる。ピーク検出判断手段１５では、Ｘ線強度分布からピークＭ１及びＭ２が検出されたか否かが判断される（ステップＳ５）。
【００３４】
ステップＳ５の判断にてＹｅｓ、すなわち、Ｘ線強度分布からピークＭ１及びＭ２が検出されたと判断された場合、すなわち直線Ｌ上に粒子Ｐが存在すると判断された場合、ピーク幅計算手段１６では、ピークＭ１とピークＭ２との幅が粒子パラメータとして計算される。ここで、ピーク幅計算手段１６では、ピークＭ１とピークＭ２との幅が、直線Ｌ上に存在する粒子ＰのＺ方向の粒子径として計算される（ステップＳ６）。
【００３５】
一方、ステップＳ５の判断にてＮｏ、すなわち、Ｘ線強度分布からピークＭ１及びＭ２が検出されなかったと判断された場合、コンピュータからエラー出力される（ステップＳ７）。また、エラー出力によってユーザは、所要時間Δｔ経過後、同一のＸ線検出器１２の位置で再びステップＳ１から計測を行なうか、又は、Ｘ線検出器１２の位置をＸ線発射源１１に対して進退移動させて再びステップＳ１から計測を行なう。
【００３６】
なお、ステップＳ６にてピーク幅計算手段１６で計算した粒子径をモニタに表示させたり、粒子径をメモリに記憶させたりしてもよい。また、入力装置からＣＰＵへの入力による制御信号に従わせ、Ｘ線発射源１１に対してＸ線検出器１２を自動的に進退移動させる構成としてもよい。又は、プログラムで発生した制御信号に従い、Ｘ線発射源１１に対してＸ線検出器１２を自動的に進退移動させる構成としてもよい。それらの場合、遠隔操作によってＸ線発射源１１に対してＸ線検出器１２を自動的に進退移動させることが可能となる。
【００３７】
本実施の形態の粒子パラメータ計測装置１０及び粒子パラメータ計測方法によれば、Ｘ線検出器１２で検出されたＸ線を基にしたＸ線強度分布から２つのピークＭ１及びＭ２を検出し、それらピークＭ１及びＭ２の幅を計算することによって、Ｘ線検出器１２の検出面から所要距離Ｄの直線Ｌ上に存在する粒子ＰのＺ方向の径を簡易に精度よく計測することができる。
【００３８】
図４は、本発明に係る粒子パラメータ計測装置の第２実施の形態を示すブロック図である。
【００３９】
図４は、粒子パラメータ計測装置１０Ａを示す。また、図４は、Ｘ線発射源１１ａとＸ線検出器１２ａとの間、Ｘ線発射源１１ｂとＸ線検出器１２ｂとの間、Ｘ線発射源１１ｃとＸ線検出器１２ｃとの間に径の計測対象物を配置した図であり、例えば、径の計測対象物である粒子Ｐを内部に保有する配管Ｔを、Ｚ方向を配管Ｔの軸方向としＸ線ビーム群Ｂが配管Ｔの軸と垂直となるように配置している。また、図４は、配管Ｔを横断面（Ｘ−Ｙ平面）方向から見た図を示している。なお、図４では、粒子パラメータ計測装置１０Ａに対する配管Ｔは、Ｚ方向を配管Ｔの軸方向として、また、Ｘ線ビーム群Ｂが配管Ｔの軸と垂直となるように配置されているが、その配置に限定されるものではない。
【００４０】
粒子パラメータ計測装置１０Ａには、３つのＸ線発射源１１（１１ａ，１１ｂ及び１１ｃ）と、各Ｘ線発射源１１ａ，１１ｂ及び１１ｃを制御して、各Ｘ線発射源１１ａ，１１ｂ及び１１ｃからのＸ線ビーム群Ｂａ，Ｂｂ及びＢｃを同期させるＸ線発射制御手段２１と、各Ｘ線発射源１１ａ，１１ｂ及び１１ｃのＸ線の発射方向に検出面を有する３つのＸ線検出器１２（１２ａ，１２ｂ及び１２ｃ）と、各Ｘ線検出器１２ａ，１２ｂ及び１２ｃで検出したＸ線を基にＸ線強度分布を生成するＸ線強度分布生成手段１３（１３ａ，１３ｂ及び１３ｃ）と、各Ｘ線強度分布から２つのピークをそれぞれ検出するピーク検出手段１４（１４ａ，１４ｂ及び１４ｃ）とが備えられる。
【００４１】
また、粒子パラメータ計測装置１０Ａには、各ピーク検出手段１４ａ，１４ｂ及び１４ｃの全てにおいて２つのピークを検出したか否かを判断する全ピーク検出判断手段２２と、この全ピーク検出判断手段２２で各ピーク検出手段１４ａ，１４ｂ及び１４ｃの全てにおいて２つのピークをそれぞれ検出したと判断した場合、２つのピークの幅を粒子径として計算するピーク幅計算手段１６とが備えられる。なお、Ｘ線発射源１１ａ，１１ｂ及び１１ｃに対してＸ線検出器１２ａ，１２ｂ及び１２ｃは進退自在に移動できる。また、粒子パラメータ計測装置１０ＡではＸ線発射源１１、Ｘ線検出器１２、Ｘ線強度分布生成手段１３及びピーク検出手段１４を３組用いたが、３組に限定されるものではない。
【００４２】
Ｘ線発射制御手段２１、Ｘ線強度分布生成手段１３、ピーク検出手段１４、全ピーク判断手段２２及びピーク幅計算手段１６は、図示しないＣＰＵがコンピュータにインストールされたプログラムを実行することによって行なわれる機能である。なお、コンピュータの周辺機器として、ピーク幅計算手段１６で計算した粒子の粒子径を表示するモニタや、粒子径を記憶するメモリを備えてもよい。
【００４３】
また、コンピュータの周辺機器としてユーザが入力可能なマウス等の入力装置を備え、その入力装置からＣＰＵへの入力によって粒子パラメータ計測装置１０Ａに対する制御信号を発生させてもよい。さらに、制御信号に従い、Ｘ線発射源１１に対してＸ線検出器１２を自動的に進退移動させる構成としてもよい。又は、プログラムの実行によって発生した制御信号に従い、Ｘ線発射源１１に対してＸ線検出器１２を自動的に進退移動させる構成としてもよい。それらの場合、遠隔操作によってＸ線発射源１１に対してＸ線検出器１２を自動的に進退移動させることが可能となる。
【００４４】
なお、図４に示した粒子パラメータ計測装置１０Ａにおいて、図１に示した粒子パラメータ計測装置１０と同一部材には同一符号を付して、重複する説明を省略する。
【００４５】
図５は、本発明に係る粒子パラメータ計測装置１０Ａに配管Ｔを配置した場合の斜視図である。
【００４６】
図５に示す粒子パラメータ計測装置１０ＡのＸ線発射源１１ａから発射されるＺ方向にｋ列のＸ線ビーム群Ｂａ（Ｂａ１，Ｂａ２，…，Ｂａｋ：両端であるＸ線ビーム群Ｂａ１及びＢａｋのみ図示する）と、Ｘ線発射源１１ｂから発射されるＸ線ビーム群Ｂｂ（Ｂｂ１，Ｂｂ２，…，Ｂｂｋ：両端であるＸ線ビーム群Ｂｂ１及びＢｂｋのみ図示する）と、Ｘ線発射源１１ｃから発射されるＸ線ビーム群Ｂｃ（Ｂｃ１，Ｂｃ２，…，Ｂｃｋ：両端であるＸ線ビーム群Ｂｃ１及びＢｃｋのみ図示する）とはそれぞれ交点Ｉ（Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｋ：両端である交点Ｉ１及びＩｋのみ図示する）で交わるものとする。また、交点Ｉ１，Ｉ２，…，Ｉｋで形成する直線は第１実施の形態で説明した直線Ｌであり、その直線ＬとＸ線検出器１２ａ，１２ｂ及び１２ｃとの距離は、それぞれ所要距離Ｄａ，Ｄｂ及びＤｃであるとする。
【００４７】
続いて、本発明に係る粒子パラメータ計測方法について、図６に示すフローチャートを用いて説明する。
【００４８】
図４に示した粒子パラメータ計測装置１０Ａにおいて、Ｘ線発射源１１ａとＸ線検出器１２ａとの間、Ｘ線発射源１１ｂとＸ線検出器１２ｂとの間、Ｘ線発射源１１ｃとＸ線検出器１２ｃとの間に、Ｘ線ビーム群Ｂが配管Ｔの軸方向（Ｚ方向）にｋ列に配列されるように配管Ｔを配置させる。
【００４９】
ＣＰＵがコンピュータにインストールされたプログラムを実行することによって、Ｘ線発射制御手段２１は、Ｘ線発射源１１ａ，１１ｂ及び１１ｃを制御し、Ｘ線発射源１１ａ，１１ｂ及び１１ｃから、同期したＸ線ビーム群Ｂａ，Ｂｂ及びＢｃを発射させる（ステップＳ１０）。
【００５０】
粒子パラメータ計測装置１０ＡのＸ線発射源１１ａ，１１ｂ及び１１ｃから、Ｚ方向にｋ列であって、互いに平行な単一波長のＸ線ビーム群Ｂａ，Ｂｂ及びＢｃがそれぞれ発射される（ステップＳ１１）。次いで、Ｘ線ビーム群Ｂａ，Ｂｂ及びＢｃはＸ線検出器１２ａ，１２ｂ及び１２ｃにそれぞれ到達し、Ｘ線がＸ線検出器１２ａ，１２ｂ及び１２ｃによってそれぞれ検出される（ステップＳ１２）。
【００５１】
次いで、Ｘ線強度分布生成手段１３ａ，１３ｂ及び１３ｃでは、各Ｘ線検出器１２ａ，１２ｂ及び１２ｃで検出したＸ線を基にＸ線強度分布がそれぞれ生成される（ステップＳ１３）。
【００５２】
図７は、Ｘ線ビーム群Ｂａ，Ｂｂ及びＢｃの屈折と、各Ｘ線強度分布との関係を示すＸ−Ｙ平面の模式図である。
【００５３】
図７に示したように、Ｘ線ビーム群Ｂａ，Ｂｂ及びＢｃは、Ｘ線検出器１２ａ，１２ｂ及び１２ｃによってそれぞれ検出される。なお、図７では、粒子Ｐが各Ｘ線検出器１２ａ，１２ｂ及び１２ｃからそれぞれ所要距離Ｄａ，Ｄｂ及びＤｃの直線Ｌ上に存在する場合を示している。
【００５４】
Ｘ線ビーム群Ｂａの進路中に存在し、かつ、Ｘ線検出器１２ａから所要距離Ｄａの直線Ｌ上に存在する粒子Ｐの粒子境界で屈折したＸ線ビーム群Ｂと、もともと平行で発射されているＸ線ビーム群Ｂとが重なり合うことで、Ｘ線強度分布生成手段１３ａで生成するＸ線強度分布に２つのピークＭａ１及びＭａ２が現れる。同様に、Ｘ線強度分布生成手段１３ｂで生成するＸ線強度分布に２つのピークＭｂ１及びＭｂ２が、また、Ｘ線強度分布生成手段１３ｃで生成するＸ線強度分布に２つのピークＭｃ１及びＭｃ２がそれぞれ現れる。
【００５５】
次いで、図４に示すピーク検出手段１４ａ，１４ｂ及び１４ｃでは、Ｘ線強度分布生成手段１３ａ，１３ｂ及び１３ｃで生成したＸ線強度分布からピークＭ１及びＭ２がそれぞれ検出される（ステップＳ１４）。ここで、Ｘ線強度分布からのピークＭ１及びＭ２の検出は、例えば、しきい値処理を施すことによって行なわれる。全ピーク検出判断手段２２では、ピーク検出手段１４ａ，１４ｂ及び１４ｃにおいて、全てのＸ線強度分布からピークＭ１及びＭ２が検出されたか否かが判断される（ステップＳ１５）。
【００５６】
ステップＳ１５の判断にてＹｅｓ、すなわち、全てのＸ線強度分布からピークＭ１及びＭ２が検出されたと判断された場合、すなわち直線Ｌ上に粒子Ｐが存在すると判断された場合、ピーク幅計算手段１６では、ピークＭ１とピークＭ２と幅が粒子パラメータとして計算される。ここで、ピーク幅計算手段１６では、ピークＭ１とピークＭ２との幅が、直線Ｌに存在する粒子ＰのＺ方向の粒子径として計算される（ステップＳ１６）。
【００５７】
一方、ステップＳ１５の判断にてＮｏ、すなわち、全てのＸ線強度分布からはピークＭ１及びＭ２が検出されなかったと判断された場合、コンピュータからエラー出力される（ステップＳ１７）。また、エラー出力によってユーザは、所要時間Δｔ経過後、同一のＸ線検出器１２ａ、１２ｂ及び１２ｃの位置で再びステップＳ１０から計測を行なうか、又は、Ｘ線検出器１２ａ、１２ｂ及び１２ｃの位置をＸ線発射源１１ａ、１１ｂ及び１１ｃに対してそれぞれ進退移動させて再びステップＳ１０から計測を行なう。
【００５８】
本実施の形態の粒子パラメータ計測装置１０Ａ及び粒子パラメータ計測方法によれば、３つのＸ線検出器１２ａ，１２ｂ及び１２ｃで検出されたＸ線を基にした各Ｘ線強度分布から２つのピークＭ１及びＭ２をそれぞれ検出し、それらピークＭ１及びＭ２の幅を計算することによって、Ｘ線検出器１２ａ，１２ｂ及び１２ｃの各検出面からそれぞれ所要距離Ｄａ，Ｄｂ及びＤｃの直線Ｌ上に存在する粒子ＰのＺ方向の径を簡易に精度よく計測することができる。
【００５９】
図８は、本発明に係る粒子パラメータ計測装置の第３実施の形態を示すブロック図である。
【００６０】
図８は、粒子パラメータ計測装置１０Ｂを示し、この粒子パラメータ計測装置１０Ｂには、Ｘ線発射源３１と、Ｘ線の発射方向に検出面を有するＸ線検出器３２とが備えられる。
【００６１】
Ｘ線発射源３１は、大きくは、図示しないＸ線源とスリットとから構成される。Ｘ線源で発生したＸ線ビーム群はスリットでコリメートされる。図９は、Ｘ線発射源３１とＸ線検出器３２との間に、内部に流れ場を形成する配管Ｔを配置させた斜視図である。Ｙ方向にｉ行及びＺ方向にｋ列（ｉ＝ｋ≧４又はｉ≠ｋ≧４）であって、互いに平行な単一波長のＸ線がＸ線ビーム群Ｂ（Ｂ１１，…，Ｂｉｋ）としてＸ線発射源３１（図８に図示）からＸ線検出器３２に向かって発射される。なお、図９では、Ｘ線ビーム群Ｂ１１，Ｂｉ１，Ｂ１ｋ，及びＢｉｋ上に頂点をもち、Ｘ線検出器３２から所要距離Ｄにある平面Ｆ上に粒子Ｐが存在する場合を示している。
【００６２】
また、図８及び図９では、粒子パラメータ計測装置１０Ｂに対する配管Ｔは、Ｚ方向を配管Ｔの軸方向としＸ線ビーム群Ｂが配管Ｔの軸と垂直となるように配置されているが、その配置に限定されるものではない。
【００６３】
図８に示したＸ線検出器３２は、Ｙ方向にｉ行及びＺ方向にｋ列であって、互いに平行な単一波長のＸ線ビーム群Ｂを検出する。
【００６４】
なお、図８に示した粒子パラメータ計測装置１０Ｂにおいて、図１に示した粒子パラメータ計測装置１０と同一部材には同一符号を付して、重複する説明を省略する。また、本発明に係る粒子パラメータ計測方法は、図２に示したフローチャートによる動作と同様であるので説明を省略する。図２に示したフローチャートでは、Ｚ方向にｋ列のＸ線ビーム群Ｂ発射によって検出されるＸ線を基に１つのＸ線強度分布を生成したが、本実施の形態では、ｋ列のＸ線ビーム群Ｂ発射によって検出されるＸ線を基に１つのＸ線強度分布を生成し、そのＸ線強度分布の生成をＹ方向のｉ行に亘って行なうことになる。
【００６５】
また、全ピーク検出判断手段２２にて全てのピーク検出手段１４で２つのピークＭ１及びＭ２を検出したと判断した場合、ＣＰＵがコンピュータにインストールされたプログラムを実行することによって、ｉ行×ｋ列のＸ線強度分布からコントラスト画像を生成し、そのコントラスト画像の濃淡を基に対向するエッジを検出し、対向するエッジの幅を粒子径として計算するエッジ検出・エッジ幅計算手段（図示しない）を具備するように構成してもよい。本実施の形態に係る粒子パラメータ計測方法では、ピーク幅計算手段１６によって、ピークの幅が、平面Ｆ上に存在する粒子ＰのＹ方向及びＺ方向の粒子径として計算される。
【００６６】
本実施の形態の粒子パラメータ計測装置１０Ｂ及び粒子パラメータ計測方法によれば、Ｘ線検出器３２で検出されたＸ線を基にしたＸ線強度分布から２つのピークＭ１及びＭ２を検出し、それらピークＭ１及びＭ２の幅を計算することによって、Ｘ線検出器３２の検出面から所要距離Ｄの平面Ｆ上に存在する粒子ＰのＹ方向及びＺ方向の径を簡易に精度よく計測することができる。
【００６７】
図１０は、本発明に係る粒子パラメータ計測装置の第４実施の形態を示すブロック図である。
【００６８】
図１０は、粒子パラメータ計測装置１０Ｃを示す。また、図１０は、Ｘ線発射源３１ａとＸ線検出器３２ａとの間、Ｘ線発射源３１ｂとＸ線検出器３２ｂとの間、Ｘ線発射源３１ｃとＸ線検出器３２ｃとの間に径の計測対象物を配置した図であり、例えば、径の計測対象物である粒子Ｐを内部に保有する配管Ｔを、Ｚ方向を配管Ｔの軸方向としＸ線ビーム群Ｂが配管Ｔの軸と垂直となるように配置している。また、図１０は、配管Ｔを横断面（Ｘ−Ｙ平面）方向から見た図を示している。なお、図１０では、粒子パラメータ計測装置１０Ｃに対する配管Ｔは、Ｚ方向を配管Ｔの軸方向として、また、Ｘ線ビーム群Ｂが配管Ｔの軸と垂直となるように配置されているが、その配置に限定されるものではない。
【００６９】
粒子パラメータ計測装置１０Ｃには、２つのＸ線発射源３１（３１ａ及び３１ｂ）と、各Ｘ線発射源３１ａ及び３１ｂからのＸ線ビーム群Ｂａ及びＢｂの発射を制御するＸ線発射制御手段２１と、各Ｘ線発射源３１ａ及び３１ｂのＸ線の発射方向に検出面を有する２つのＸ線検出器３２（３２ａ及び３２ｂ）とが備えられる。なお、Ｘ線発射源３１ａ及び３１ｂに対してＸ線検出器３２ａ及び３２ｂは進退自在に移動できる。
【００７０】
Ｘ線発射源３１ａ及び３１ｂは、大きくは、図示しないＸ線源とスリットとから構成される。Ｘ線源で発生したＸ線ビーム群はスリットでコリメートされる。図１１は、Ｘ線発射源３１とＸ線検出器３２との間に、内部に流れ場を形成する配管Ｔを配置させた斜視図である。Ｘ線ビーム群ＢａとＸ線ビーム群Ｂｂとのなす角は９０°であることが好適であるので、Ｘ方向にｉ行及びＺ方向にｋ列（ｉ＝ｋ≧４又はｉ≠ｋ≧４）であって、互いに平行な単一波長のＸ線はＸ線ビーム群Ｂａ（Ｂａ１１，…，Ｂａｉｋ）としてＸ線発射源３１ａ（図１０に図示）からＸ線検出器３２ａに向かって発射される一方、Ｙ方向にｉ行及びＺ方向にｋ列であって、互いに平行な単一波長のＸ線はＸ線ビーム群Ｂａ（Ｂｂ１１，…，Ｂｂｉｋ）としてＸ線発射源３１ｂ（図１０に図示）からＸ線検出器３２ｂに向かって発射される。
【００７１】
粒子パラメータ計測装置１０Ｃでは、Ｘ方向にｉ行、Ｙ方向にｉ行及びＺ方向にｋ列のＸ線ビーム群Ｂの各交点で形成される空間Ｓ内に、Ｘ線発射源３１ａから発射され、Ｘ方向にｉ行及びＺ方向にｋ列のＸ線ビーム群Ｂａ（Ｂａ１１，…，Ｂａｉｋ：４端であるＸ線ビーム群Ｂａ１１，Ｂａｉ１，Ｂａ１ｋ及びＢａｉｋのみ図示する）及びその屈折したＸ線ビーム群Ｂａによって、Ｘ線ビーム群Ｂａ１１，Ｂａｉ１，Ｂａ１k及びＢａｉｋ上に頂点をもち、Ｘ線検出器３２ａから所要距離Ｄａにある平面Ｆａを形成させる。また、空間Ｓ内に、Ｘ線発射源３１ｂから発射され、Ｘ線ビーム群Ｂｂ（Ｂｂ１１，…，Ｂｂｉｋ：４端であるＸ線ビーム群Ｂｂ１１，Ｂｂｉ１，Ｂｂ１ｋ及びＢｂｉｋのみ図示する）及びその屈折したＸ線ビーム群Ｂｂを検出することによって、Ｘ線ビーム群Ｂｂ１１，Ｂｂｉ１，Ｂｂ１ｋ及びＢｂｉｋ上に頂点をもち、Ｘ線検出器３２ｂから所要距離Ｄｂにある平面Ｆｂを形成させる。すなわち、粒子パラメータ計測装置１０Ｃでは、空間Ｓ内において、平面Ｄａ及びＤｂが交わる直線Ｌが形成され、その直線Ｌ上の粒子Ｐの位置を設定できる。
【００７２】
また、図１０に示した粒子パラメータ計測装置１０Ｃには、全ピーク検出判断手段２２で各ピーク検出手段１４ａ及び１４ｂにおいて２つのピークをそれぞれ検出したと判断した場合、粒子Ｐの位置を設定するピーク位置設定手段４１と、異なるＸ線発射時間で設定した粒子Ｐの位置を基に粒子パラメータとしての粒子Ｐの速度を計算するピーク位置移動速度計算手段４２とが備えられる。なお、全ピーク検出判断手段２２で各ピーク検出手段１４ａ及び１４ｂにおいて２つのピークをそれぞれ検出したと判断した場合、２つのピークの距離から粒子径を計算するピーク幅計算手段１６（図４に示す）が備えられてもよい。
【００７３】
Ｘ線発射制御手段２１、Ｘ線強度分布生成手段１３、ピーク検出手段１４、全ピーク判断手段２２、ピーク位置設定手段４１及びピーク位置移動速度計算手段４２は、図示しないＣＰＵがコンピュータにインストールされたプログラムを実行することによって行なわれる機能である。なお、コンピュータの周辺機器として、ピーク位置移動速度計算手段４２で計算した粒子の粒子速度を表示するモニタや、粒子速度を記憶するメモリを備えてもよい。
【００７４】
また、コンピュータの周辺機器としてユーザが入力可能なマウス等の入力装置を備え、その入力装置からＣＰＵへの入力によって粒子パラメータ計測装置１０Ｃに対する制御信号を発生させてもよい。さらに、制御信号に従い、Ｘ線発射源３１に対してＸ線検出器３２を自動的に進退移動させる構成としてもよい。又は、プログラムの実行によって発生した制御信号に従い、Ｘ線発射源３１に対してＸ線検出器３２を自動的に進退移動させる構成としてもよい。それらの場合、遠隔操作によってＸ線発射源３１に対してＸ線検出器３２を自動的に進退移動させることが可能となる。
【００７５】
なお、図１０に示した粒子パラメータ計測装置１０Ｃにおいて、図１に示した粒子パラメータ計測装置１０と、図８に示した粒子パラメータ計測装置１０Ｂと同一部材には同一符号を付して、重複する説明を省略する。
【００７６】
続いて、本発明に係る粒子パラメータ計測方法について、図１２に示すフローチャートを用いて説明する。
【００７７】
図１０に示した粒子パラメータ計測装置１０Ｃにおいて、Ｘ線発射源３１ａとＸ線検出器３２ａとの間、Ｘ線発射源３１ｂとＸ線検出器３２ｂとの間に、Ｘ線ビーム群Ｂが配管Ｔの軸方向（Ｚ方向）にｋ列に配列されるように、内部に流れ場を形成する配管Ｔを配置させる。
【００７８】
ＣＰＵがコンピュータにインストールされたプログラムを実行することによって、Ｘ線発射制御手段２１は、Ｘ線発射源３１ａ及び３１ｂを制御し、Ｘ線発射源３１ａ及び３１ｂから同期したＸ線ビーム群Ｂａ及びＢｂを発射させる（ステップＳ２０）。なお、Ｘ線発射源３１ａ及び３１ｂを制御し、Ｘ線発射源３１ａ及び３１ｂから同期したＸ線ビーム群Ｂａ及びＢｂを、所要時間Δｔ間隔で連続して発射させてもよい。
【００７９】
粒子パラメータ計測装置１０ＣのＸ線発射源３１ａから、Ｘ方向にｉ行及びＺ方向にｋ列であって、互いに平行な単一波長のＸ線ビーム群Ｂａが発射される。また、Ｘ線発射源３１ｂから、Ｙ方向にｉ行及びＺ方向にｋ列であって、互いに平行な単一波長のＸ線ビーム群Ｂｂが発射される（ステップＳ２１）。次いで、Ｘ線ビーム群Ｂａ及びＢｂは、Ｘ線検出器３２ａ及び３２ｂにそれぞれ到達し、Ｘ線がＸ線検出器３２ａ及び３２ｂによってそれぞれ検出される（ステップＳ２２）。
【００８０】
次いで、Ｘ線強度分布生成手段１３ａ及び１３ｂでは、各Ｘ線検出器３２ａ及び３２ｂで検出したＸ線を基にＸ線強度分布がそれぞれ生成される（ステップＳ２３）。
【００８１】
次いで、ピーク検出手段１４ａ及び１４ｂでは、Ｘ線強度分布生成手段１３ａ及び１３ｂで生成したＸ線強度分布からピークＭ１及びＭ２がそれぞれ検出される（ステップＳ２４）。ここで、Ｘ線強度分布からのピークＭ１及びＭ２の検出は、例えば、しきい値処理を施すことによって行なわれる。全ピーク検出判断手段２２では、ピーク検出手段１４ａ及び１４ｂにおいて、全てのＸ線強度分布からピークＭ１及びＭ２が検出されたか否かが判断される（ステップＳ２５）。
【００８２】
ステップＳ２５の判断にてＹｅｓ、すなわち、全てのＸ線強度分布からピークＭ１及びＭ２が検出されたと判断された場合、すなわち直線Ｌ上に粒子Ｐが存在すると判断された場合、ピーク位置設定手段４１では、ピークＭ１又はＭ２の相対的な位置が、直線Ｌ上に存在する粒子Ｐの位置として設定される（ステップＳ２６）。ピークＭ１又はＭ２の位置情報は、その位置情報を得るために発射されたＸ線の発射時間情報と共にメモリ（図示しない）に記録される。
【００８３】
一方、ステップＳ２５の判断にてＮｏ、すなわち、全てのＸ線強度分布からはピークＭ１及びＭ２が検出されなかったと判断された場合、コンピュータからエラー出力される（ステップＳ２７）。
【００８４】
次いで、ピーク位置移動速度計算手段４２では、Ｘ線発射時間の異なるピークＭ１又はＭ２の位置情報がメモリに記憶されているか否かが判断される（ステップＳ２８）。ステップＳ２８の判断にてＹｅｓ、すなわち、Ｘ線発射時間の異なるピークＭ１又はＭ２の位置情報がメモリに記憶されている場合、ピーク位置移動速度計算手段４２では、Ｘ線発射時間の異なるピークＭ１又はＭ２の位置情報を基に粒子パラメータが計算される。ここで、ピーク位置移動速度計算手段４２では、Ｘ線発射時間の異なるピークＭ１又はＭ２の位置情報を基にピークＭ１又はＭ２の移動速度が、直線Ｌに存在する粒子ＰのＺ方向の移動速度として計算される（ステップＳ２９）。
【００８５】
図１３（ａ）及び（ｃ）は、Ｘ線ビーム群Ｂｂの屈折と、Ｘ線強度分布との関係を示すＺ−Ｘ平面の模式図であり、図１３（ｂ）は、Ｘ線ビーム群Ｂｂの屈折と、Ｘ線強度分布との関係を示すＸ−Ｙ平面の模式図である。図１３（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、ステップＳ２６におけるピークＭ２の相対的な位置設定を説明するものであり、図１３（ａ）及び（ｂ）と、図１３（ｃ）とはＸ線発射時間が異なっている。
【００８６】
図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、ステップＳ２５で全ピーク検出がなされたと判断され、Ｘ線強度分布生成手段１３ｂで生成するＸ線強度分布に凹凸として、Ｘ線ビーム群Ｂｂが屈折した粒子面に相当する位置で２つのピークＭｂ１及びＭｂ２が現れる。ピーク位置設定手段４１では、Ｘ座標を所要距離Ｄｂ、Ｙ座標をｙ１、Ｚ座標をｚ１としてピークＭｂ２の平面Ｆｂ上の相対的な位置が検出される。また図示しないが、Ｘ線強度分布生成手段１３ｂと同様に、Ｘ線強度分布生成手段１３ａで生成するＸ線強度分布を基に、ピーク位置設定手段４１では、Ｘ座標をｘ１、Ｙ座標を所要距離Ｄａ、Ｚ座標をｚ１としてピークＭｂ２の平面Ｆａ上の相対的な位置が検出される。よって、ピーク位置設定手段４１では、ピークＭｂ２の位置としての粒子Ｐの位置が、空間Ｓ内に形成される直線Ｌ上のＸ座標ｘ１（所要距離Ｄｂ）、Ｙ座標ｙ１（所要距離Ｄａ）及びＺ座標ｚ１として設定される。
【００８７】
さらに、図１３（ａ）及び（ｂ）に示した粒子Ｐが、所要時間Δｔ経過後は図１３（ｃ）に示す位置まで移動する。図１３（ｃ）に示すように、ステップＳ２５で全ピーク検出がなされたと判断され、Ｘ線強度分布生成手段１３ｂで生成するＸ線強度分布に２つのピークＭｂ１及びＭｂ２が現れる。図１３（ｃ）の粒子Ｐの位置でも図１３（ａ）及び（ｂ）と同様に全ピーク検出がなされており、図１３（ｃ）の粒子Ｐも、空間Ｓ内に形成される直線Ｌ上に存在するので、粒子Ｐの位置のＸ座標はｘ１（所要距離Ｄｂ）及びＹ座標はｙ１（所要距離Ｄａ）である。また、ピーク位置設定手段４１では、Ｘ線強度分布生成手段１３ｂで生成するＸ線強度分布を基に、Ｚ座標がｚ２として検出され、ピークＭｂ２の位置としての粒子Ｐの位置が、空間Ｓ内に形成される直線Ｌ上のＸ座標ｘ１（所要距離Ｄｂ）、Ｙ座標ｙ１（所要距離Ｄａ）及びＺ座標ｚ２として設定される。又は、ピーク位置設定手段４１では、Ｘ線強度分布生成手段１３ａで生成するＸ線強度分布を基に、Ｚ座標がｚ２として検出されてもよい。
【００８８】
ピーク位置移動速度計算手段４２では、Ｚ方向への相対的な移動距離（ｚ１−ｚ２）と所要時間差Δｔとからピーク位置のＺ方向の移動速度が、粒子Ｐの速度として計算される。
【００８９】
一方、ステップＳ２８の判断にてＮｏ、すなわち、Ｘ線発射時間の異なるピークＭ１又はＭ２の位置情報がメモリに記憶されていない場合、ステップＳ２０に戻る。
【００９０】
本実施の形態の粒子パラメータ計測装置１０Ｃ及び粒子パラメータ計測方法によれば、２つのＸ線検出器３２ａ及び３２ｂで検出されたＸ線を基にした各Ｘ線強度分布から２つのピークＭ１及びＭ２をそれぞれ検出し、ピークＭ２（又はピークＭ１）の位置を計算し、Ｘ線発射時間の異なるピークＭ２の位置を比較することによって、Ｘ線検出器３２ａ及び３２ｂの各検出面から所要距離Ｄａ及びＤｂの直線Ｌ上に存在する粒子ＰのＺ方向の速度を簡易に精度よく計測することができる。
【００９１】
図１４は、本発明に係る粒子パラメータ計測装置の第５実施の形態を示すブロック図である。
【００９２】
図１４は、粒子パラメータ計測装置１０Ｄを示す。また、図１４は、Ｘ線発射源１１ａとＸ線検出器１２ａとの間、Ｘ線発射源１１ｂとＸ線検出器１２ｂとの間に径の計測対象物を配置した図であり、例えば、径の計測対象物である粒子Ｐを内部に保有する配管Ｔを、Ｚ方向を配管Ｔの軸方向としＸ線ビーム群Ｂが配管Ｔの軸と垂直となるように配置している。また、図１４は、配管Ｔを横断面（Ｘ−Ｙ平面）方向から見た図を示している。なお、図１４では、粒子パラメータ計測装置１０Ｄに対する配管Ｔは、Ｚ方向を配管Ｔの軸方向として、また、Ｘ線ビーム群Ｂが配管Ｔの軸と垂直となるように配置されているが、その配置に限定されるものではない。
【００９３】
Ｘ線発射制御手段２１、Ｘ線強度分布生成手段１３、ピーク検出手段１４、全ピーク判断手段２２、ピーク位置設定手段４１及びピーク位置移動速度計算手段４２は、図示しないＣＰＵがコンピュータにインストールされたプログラムを実行することによって行なわれる機能である。なお、コンピュータの周辺機器として、ピーク位置移動速度計算手段４２で計算した粒子の粒子速度を表示するモニタや、粒子速度を記憶するメモリを備えてもよい。
【００９４】
また、コンピュータの周辺機器としてユーザが入力可能なマウス等の入力装置を備え、その入力装置からＣＰＵへの入力によって粒子パラメータ計測装置１０Ｄに対する制御信号を発生させてもよい。さらに、制御信号に従い、Ｘ線発射源１１に対してＸ線検出器１２を自動的に進退移動させる構成としてもよい。又は、プログラムの実行によって発生した制御信号に従い、Ｘ線発射源１１に対してＸ線検出器１２を自動的に進退移動させる構成としてもよい。それらの場合、遠隔操作によってＸ線発射源１１に対してＸ線検出器１２を自動的に進退移動させることが可能となる。
【００９５】
なお、図１４に示した粒子パラメータ計測装置１０Ｄにおいて、図１に示した粒子パラメータ計測装置１０と、図４に示した粒子パラメータ計測装置１０Ａと、図１０に示した粒子パラメータ計測装置１０Ｃと同一部材には同一符号を付して、重複する説明を省略する。また、本発明に係る粒子パラメータ計測方法は、図１２に示したフローチャートによる動作と同様であるので説明を省略する。本実施の形態は、所要距離Ｄａ及びＤｂが概ね既知の場合、すなわち、計測する粒子Ｐの密度や径が概ね既知の場合に適用され、Ｘ線検出器３２ａ及び３２ｂを進退移動させて直線Ｌの位置を調整する。一方、図１２に示した第４実施の形態のフローチャートは、所要距離Ｄａ及びＤｂが概ね既知の場合の他、未知の場合にも適用され、空間Ｓ内のいずれかにＺ軸に平行な直線Ｌが形成されその直線Ｌ上の粒子Ｐの移動速度を計測する。
【００９６】
本実施の形態の粒子パラメータ計測装置１０Ｄ及び粒子パラメータ計測方法によれば、２つのＸ線検出器１２ａ及び１２ｂで検出されたＸ線を基にした各Ｘ線強度分布から２つのピークＭ１及びＭ２をそれぞれ検出し、ピークＭ２（又はピークＭ１）の位置を計算し、Ｘ線発射時間の異なるピークＭ２の位置を比較することによって、Ｘ線検出器１２ａ及び１２ｂの各検出面から所要距離Ｄａ及びＤｂの直線Ｌ上に存在する粒子ＰのＺ方向の速度を簡易に精度よく計測することができる。
【００９７】
図１５は、本発明に係る粒子パラメータ計測装置の第６実施の形態を示すブロック図である。
【００９８】
図１５は、粒子パラメータ計測装置１０Ｅを示す。また、図１５は、Ｘ線発射源１１ａとＸ線検出器１２ａとの間、Ｘ線発射源１１ｂとＸ線検出器１２ｂとの間に径の計測対象物を配置した図であり、例えば、径の計測対象物である粒子Ｐを内部に保有する配管Ｔを、Ｚ方向を配管Ｔの軸方向としＸ線ビーム群Ｂが配管Ｔの軸と垂直となるように配置している。また、図１５は、配管Ｔを横断面（Ｘ−Ｙ平面）方向から見た図を示している。なお、図１５では、粒子パラメータ計測装置１０Ｅに対する配管Ｔは、Ｚ方向を配管Ｔの軸方向として、また、Ｘ線ビーム群Ｂが配管Ｔの軸と垂直となるように配置されているが、その配置に限定されるものではない。
【００９９】
粒子パラメータ計測装置１０Ｅには、Ｘ線検出器１２ａ及び１２ｂを制御して、Ｘ線検出器１２ａ及び１２ｂで検出する各Ｘ線を同期させるＸ線検出制御手段５１と、Ｘ線発射源１１ａ及び１１ｂによる各Ｘ線の発射を等時間間隔で行なわせると共に、Ｘ線検出器１２ａ及び１２ｂによる各Ｘ線の検出を等時間間隔で行なわせる時間間隔制御手段５２とが備えられる。なお、時間間隔制御手段５２は必ずしも必要な構成要素ではない。また、図１５の粒子パラメータ計測装置１０Ｅには、Ｘ線照射源１１ａ及び１１ｂ、Ｘ線検出器１２ａ及び１２ｂを備えたが、それらの代わりに図８で説明したＸ線照射源３１ａ及び３１ｂ、Ｘ線検出器３２ａ及び３２ｂを備えてもよい。
【０１００】
時間間隔制御手段５２、Ｘ線発射制御手段２１、Ｘ線検出制御手段５１、Ｘ線強度分布生成手段１３、ピーク検出手段１４、全ピーク判断手段２２、ピーク位置設定手段４１及びピーク位置移動速度計算手段４２は、図示しないＣＰＵがコンピュータにインストールされたプログラムを実行することによって行なわれる機能である。なお、コンピュータの周辺機器として、ピーク位置移動速度計算手段４２で計算した粒子の粒子速度を表示するモニタや、粒子速度を記憶するメモリを備えてもよい。
【０１０１】
また、コンピュータの周辺機器としてユーザが入力可能なマウス等の入力装置を備え、その入力装置からＣＰＵへの入力によって粒子パラメータ計測装置１０Ｅに対する制御信号を発生させてもよい。さらに、制御信号に従い、Ｘ線発射源１１に対してＸ線検出器１２を自動的に進退移動させる構成としてもよい。又は、プログラムの実行によって発生した制御信号に従い、Ｘ線発射源１１に対してＸ線検出器１２を自動的に進退移動させる構成としてもよい。それらの場合、遠隔操作によってＸ線発射源１１に対してＸ線検出器１２を自動的に進退移動させることが可能となる。
【０１０２】
なお、図１５に示した粒子パラメータ計測装置１０Ｅにおいて、図１に示した粒子パラメータ計測装置１０と、図４に示した粒子パラメータ計測装置１０Ａと、図１０に示した粒子パラメータ計測装置１０Ｃと同一部材には同一符号を付して、重複する説明を省略する。また、本発明に係る粒子パラメータ計測方法は、図１２に示したフローチャートによる動作と同様であるので説明を省略する。本実施の形態では、時間間隔制御手段５２を介してＸ線発射制御手段２１によって等時間間隔でＸ線ビーム群Ｂａ及びＢｂを発射させる。また、時間間隔制御手段５２を介してＸ線検出制御手段５１によって等時間間隔で各Ｘ線を検出させる。
【０１０３】
本実施の形態の粒子パラメータ計測装置１０Ｅ及び粒子パラメータ計測方法によれば、Ｘ線検出器１２ａ及び１２ｂで検出されたＸ線を基にした各Ｘ線強度分布から２つのピークＭ１及びＭ２をそれぞれ検出し、ピークＭ２（又はピークＭ１）の位置を計算し、Ｘ線発射時間の異なるピークＭ２の位置を比較することによって、Ｘ線検出器１２ａ及び１２ｂの各検出面から所要距離Ｄａ及びＤｂの直線Ｌ上に存在する粒子ＰのＺ方向の速度を簡易に精度よく計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明に係る粒子パラメータ計測装置の第１実施の形態を示すブロック図。
【図２】本発明に係る粒子パラメータ計測方法を示すフローチャート。
【図３】Ｘ線ビーム群の屈折と、Ｘ線強度分布との関係を示すＺ−Ｘ平面の模式図。
【図４】本発明に係る粒子パラメータ計測装置の第２実施の形態を示すブロック図。
【図５】本発明に係る粒子パラメータ計測装置に配管を配置した場合の斜視図。
【図６】本発明に係る粒子パラメータ計測方法を示すフローチャート。
【図７】Ｘ線ビーム群の屈折と、各Ｘ線強度分布との関係を示すＸ−Ｙ平面の模式図。
【図８】本発明に係る粒子パラメータ計測装置の第３実施の形態を示すブロック図。
【図９】Ｘ線発射源とＸ線検出器との間に、内部に流れ場を形成する配管を配置させた斜視図。
【図１０】本発明に係る粒子パラメータ計測装置の第４実施の形態を示すブロック図。
【図１１】Ｘ線発射源とＸ線検出器との間に、内部に流れ場を形成する配管を配置させた斜視図。
【図１２】本発明に係る粒子パラメータ計測方法を示すフローチャート。
【図１３】（ａ）はＸ線ビーム群の屈折と、Ｘ線強度分布との関係を示すＺ−Ｘ平面の模式図、（ｂ）は、Ｘ線ビーム群の屈折と、Ｘ線強度分布との関係を示すＸ−Ｙ平面の模式図、（ｃ）はＸ線ビーム群の屈折と、Ｘ線強度分布との関係を示すＺ−Ｘ平面の模式図。
【図１４】本発明に係る粒子パラメータ計測装置の第５実施の形態を示すブロック図。
【図１５】本発明に係る粒子パラメータ計測装置の第６実施の形態を示すブロック図。
【符号の説明】
【０１０５】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ  粒子パラメータ計測装置
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，３１，３１ａ，３１ｂ  Ｘ線発射源
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，３２，３２ａ，３２ｂ  Ｘ線検出器
１３，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ  Ｘ線強度分布生成手段
１４，１４ａ，１４ｂ，１４ｃ  ピーク検出手段
１５  ピーク検出判断手段
１６  ピーク幅計算手段
２１  Ｘ線発射制御手段
２２  全ピーク検出判断手段
４１  ピーク位置設定手段
４２  ピーク位置移動速度計算手段
５１  Ｘ線検出制御手段
５２  時間間隔制御手段
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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