(57)【要約】【課題】ラインセンサを用いた全幅測定において、中央部及び周端部のリアルタイム補正ならびに中長期の補正を可能とする放射線測定装置を実現する。【解決手段】放射線源から所定の幅を有する被測定物に放射線を照射し、前記被測定物を透過した放射線の強度をラインセンサにより前記幅方向に測定し、前記被測定物と同一材質で厚さが既知の複数の参照物体の測定で予め求められた透過放射線強度特性を参照して前記被測定物の厚さ若しくは坪量を測定する放射線測定装置において、  前記放射線源と前記被測定物間に介在させた坪量若しくは厚さが予め別の測定により既知の校正サンプルを、前記ラインセンサの検出部に沿って移動させる校正サンプル移動手段と、  前記校正サンプルの移動位置における前記ラインセンサによる透過放射線強度信号に基づいて補正値を演算し、前記透過放射線強度特性を補正する校正処理手段と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源から所定の幅を有する被測定物に放射線を照射し、前記被測定物を透過した放射線の強度をラインセンサにより前記幅方向に測定し、前記被測定物と同一材質で厚さが既知の複数の参照物体の測定で予め求められた透過放射線強度特性を参照して前記被測定物の厚さ若しくは坪量を測定する放射線測定装置において、
前記放射線源と前記被測定物間に介在させた、坪量若しくは厚さが予め別の測定により既知の校正サンプルを、前記ラインセンサの検出部に沿って移動させる校正サンプル移動手段と、
前記校正サンプルの移動位置における前記ラインセンサによる透過放射線強度信号に基づいて補正値を演算し、前記透過放射線強度特性を補正する校正処理手段と、
を備えることを特徴とする放射線測定装置。
【請求項２】
前記校正処理手段は、前記校正サンプルの移動位置における前記ラインセンサによる透過放射線強度測定信号の瞬時情報に基づいて前記透過放射線強度特性をリアルタイムに補正することを特徴とする請求項１に記載の放射線測定装置。
【請求項３】
前記校正処理手段は、前記校正サンプルの移動位置における前記ラインセンサによる透過放射線強度測定信号のトレンド情報に基づき、前記透過放射線強度特性の中長期特性を演算して補正することを特徴とすることを特徴とする請求項１に記載の放射線測定装置。
【請求項４】
前記校正処理手段は、前記トレンド情報の移動平均演算または運転周期変動演算により前記中長期特性を演算して前記周透過放射線強度特性を補正することを特徴とする請求項３に記載の放射線測定装置。
【請求項５】
前記校正処理手段は、前記校正サンプルの移動位置端部において前記被測定物を介在させない状態で前記校正サンプルからの透過放射線強度を前記ラインセンサで測定した信号に基づいて前記透過放射線強度特性を補正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放射線測定装置。
【請求項６】
前記校正サンプルの移動位置情報ならびに前記校正処理手段による補正情報を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の放射線測定装置。
【請求項７】
前記校正サンプルは、前記被測定物と材質が同一もしくは前記被測定物と原子番号が同程度の材質であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の放射線測定装置。
【請求項８】
前記校正サンプルは、前記被測定物より坪量もしくは厚さが数倍程度大きなものであって、前記被測定物と同一材質の場合は複数枚の重ね合わせたもの、前記被測定物と原子番号が同程度の材質の場合は坪量または厚さが数倍程度大きな材質であることを特徴とする請求項７に記載の放射線測定装置。
【請求項９】
前記校正サンプルは、前記被測定物より十分小さく、その移動により前記被測定物と重なる領域は、前記被測定物のサイズ対して十分狭い範囲であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の放射線測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線源から所定の幅を有する被測定物に放射線を照射し、前記被測定物を透過した放射線の強度をラインセンサにより前記幅方向に測定し、前記被測定物と同一材質で厚さが既知の複数の参照物体の測定で予め求められた透過放射線強度特性を参照して前記被測定物の厚さ若しくは坪量を測定する放射線測定装置に関するものである。
【０００２】
本発明の放射線測定装置で使用される放射線源としては、Ｘ線源、β線を含む放射線源等が選択肢となるが、以下の説明及び図面の表記では、一般的なＸ線源による実施例を説明する。
【背景技術】
【０００３】
図１０は、特許文献１に開示されている従来のＸ線測定装置の構成例を示す機能ブロック図である。所定の幅を有し、矢印Ｐ方向に移送される被測定物２０に対して直交方向よりＸ線源１０からＸ線を照射し、被測定物２０を透過したＸ線の強度をラインセンサ３０により幅方向に測定する。
【０００４】
ラインセンサ３０の測定値Ｘｉは、坪量算出手段４０に入力される。坪量算出手段４０は、測定値Ｘｉにより被測定物２０と同一材質で厚さが既知の複数の参照物体の測定で予め求められた透過Ｘ線強度特性をテーブルまたは近似関数で保持する透過Ｘ線強度特性保持手段５０を参照し、測定値Ｘｉに対する坪量Ｗｉを取得し、外部出力手段６０に渡す。
【０００５】
被測定物に対するＸ線の照射位置の近傍に、坪量Ｗｓが予め別の測定により既知の校正サンプル７０が固定配置されている。Ｘ線源１０よりこの校正サンプル７０にＸ線を照射し、透過した透過Ｘ線強度をラインセンサ３０で測定した測定値Ｘｉ´を透過Ｘ線強度補正手段８０に入力する。
【０００６】
透過Ｘ線強度補正手段８０は、対測定値Ｘｉ´する透過Ｘ線強度特性保持手段５０による参照値Ｗｉ´が、校正サンプル７０の坪量Ｗｓに一致するような補正値Ｍを演算して透過Ｘ線強度特性保持手段５０に保持されている特性データを修正する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−３２９４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来構成のＸ線測定装置では、被測定物２０の脇（Ｘ線照射位置近傍）に校正サンプル７０を設置して補正を行っているが、ラインセンサ３０の一端部での校正サンプルの透過強度測定値により測定系全体に補正をかける手法である。
【０００９】
この手法では、校正サンプル７０の置かれた近傍(ラインセンサ３０の端部周辺）での補正および短期的な線源変動に関しては正確に補正できる。一方で、ラインセンサ３０の端部周辺と中央部で確実に同じ補正結果が得られるかは不明であり、端部周辺の測定と中央部での測定で同一性を保証することができない。
【００１０】
図１１は、Ｘ線源、ラインセンサ、被測定物の相対関係を示す斜視図である。Ｘ線源１０から被測定物２０まで距離は、中央部距離Ｌ１と周端部Ｌ２距離では異なる。また、ラインセンサ３０までの距離及び照射角度が異なることで、Ｘ線の投影面積もＳ１とＳ２とで異なる。この面積比に応じて中央部と周辺部ではＸ線の透過強度が異なる。また、照射距離が変わることで大気（温度、湿度、気圧など）の影響を受ける。
（００００）
また、周端部ではビームハードニングの影響を受ける。更に、周端部では被検査物（シート）２０を斜めに通過するため被測定物２０の厚さが同一であっても、ラインセンサ３０の出力はフラックスの入射角によって透過後線量は小さくなる。例えば、測定範囲が線源から左右に45°に開いた扇状ビームで被検査物２０の全幅測定を行う場合を想定すれば、cos45°＝0.707と３０％近くも変化を生じてしまう。
（００００）
坪量測定の測定精度は、一般に０.数％程度を期待されるため、被検査物２０が無い状態で校正を一時的に正確にできたとしても、中・長期的に周辺と中央が初期状態を保てているかは保証することができない。
【００１１】
本発明の目的は、ラインセンサを用いた全幅測定において、中央部及び周端部のリアルタイム補正ならびに中長期の補正を可能とする放射線測定装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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）放射線源から所定の幅を有する被測定物に放射線を照射し、前記被測定物を透過した放射線の強度をラインセンサにより前記幅方向に測定し、前記被測定物と同一材質で厚さが既知の複数の参照物体の測定で予め求められた透過放射線強度特性を参照して前記被測定物の厚さ若しくは坪量を測定する放射線測定装置において、
前記放射線源と前記被測定物間に介在させた坪量若しくは厚さが予め別の測定により既知の校正サンプルを、前記ラインセンサの検出部に沿って移動させる校正サンプル移動手段と、
前記校正サンプルの移動位置における前記ラインセンサによる透過放射線強度信号に基づいて補正値を演算し、前記透過放射線強度特性を補正する校正処理手段と、
を備えることを特徴とする放射線測定装置。
【００１３】
（２）前記校正処理手段は、前記校正サンプルの移動位置における前記ラインセンサによる透過放射線強度測定信号の瞬時情報に基づいて前記透過放射線強度特性をリアルタイムに補正することを特徴とする（１）に記載の放射線測定装置。
【００１４】
（３）前記校正処理手段は、前記校正サンプルの移動位置における前記ラインセンサによる透過放射線強度測定信号のトレンド情報に基づき、前記透過放射線強度特性の中長期特性を演算して補正することを特徴とすることを特徴とする（１）に記載の放射線測定装置。
【００１５】
（４）前記校正処理手段は、前記トレンド情報の移動平均演算または運転周期変動演算により前記中長期特性を演算して前記周透過放射線強度特性を補正することを特徴とする
（３）に記載の放射線測定装置。
【００１６】
（５）前記校正処理手段は、前記校正サンプルの移動位置端部において前記被測定物を介在させない状態で前記校正サンプルからの透過放射線強度を前記ラインセンサで測定した信号に基づいて前記透過放射線強度特性を補正することを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の放射線測定装置。
【００１７】
（６）前記校正サンプルの移動位置情報ならびに前記校正処理手段による補正情報を表示する表示手段を備えることを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載の放射線測定装置。
【００１８】
（７）前記校正サンプルは、前記被測定物と材質が同一もしくは前記被測定物と原子番号が同程度の材質であることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれかに記載の放射線測定装置。
【００１９】
（８）前記校正サンプルは、前記被測定物より坪量もしくは厚さが数倍程度大きなものであって、前記被測定物と同一材質の場合は複数枚の重ね合わせたもの、前記被測定物と原子番号が同程度の材質の場合は坪量または厚さが数倍程度大きな材質であることを特徴とする（７）に記載の放射線測定装置。
【００２０】
（９）前記校正サンプルは、前記被測定物より十分小さく、その移動により前記被測定物と重なる領域は、前記被測定物のサイズ対して十分狭い範囲であることを特徴とする（１）乃至（８）のいずれかに記載の放射線測定装置。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、次のような効果を期待することができる。
（１）ラインセンサの中央部と周端部で同じ測定精度を得ることができる。
（２）運転周期（生産ロット単位の周期、朝晩のデイリーな周期変動など）の補正ができる。
（３）測定環境（温度、湿度、気圧など）の影響を補正することができる。
（４）リアルタイムに校正サンプルの測定値をオペレータウィンドウに表示することで、オペレータに常時測定精度を明示することができる。
（５）校正サンプルの測定値をトレンド管理することで、線量低下や検出器感度の安定性など保守情報の収集が可能である。
（６）定期的に被測定物の無い領域において校正サンプルのみで校正することにより、装置全体を引き出して校正サンプルを検証する長期的（数ヶ月）で煩雑な保証作業も不要になる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明を適用したＸ線測定装置の一実施例を示す機能ブロック図である。
【図２】Ｘ線源、ラインセンサ、被測定物、校正サンプルの相対関係を示す斜視図である。
【図３】Ｘ線源、ラインセンサ、被測定物、校正サンプルの相対関係を示す縦断面図である。
【図４】ラインセンサの出力特性図である。
【図５】Ｘ線透過強度特性の補正手法を説明する特性図である。
【図６】表示手段の画面構成図である。
【図７】校正サンプルの走査軌跡と測定不可能領域を説明する模式図である。
【図８】本発明を適用したＸ線測定装置の他の実施例を示す機能ブロック図である。
【図９】校正サンプル保持具の構成例を示す斜視図である。
【図１０】従来のＸ線測定装置の構成例を示す機能ブロック図である。
【図１１】Ｘ線源、ラインセンサ、被測定物の相対関係を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。図１は、本発明を適用したＸ線測定装置の一実施例を示す機能ブロック図である。図２は、図１におけるＸ線源、ラインセンサ、被測定物、校正サンプルの相対関係を示す斜視図である。図３は、Ｘ線源、ラインセンサ、被測定物、校正サンプルの相対関係を示す縦断面図である。図１、図２、図３において、図１０、図１１で説明した従来構成と同一要素には同一符号を付して説明を省略する。
【００２４】
Ｘ線源１０、被測定物２０、ラインセンサ３０の構成は、図１０および図１１と同一であり、Ｘ線源１０に対しラインセンサ３０が正対して設置され、被測定物２０は線源から離れた位置で且つ、ラインセンサ３０の近傍に置かれている。
【００２５】
この被測定物２０をＸ線の照射方向に対してほぼ直角方向（図２では水平方向）に移動してラインセンサ３０で測定すれば被測定物の全幅測定が可能である。この構成に加えて、Ｘ線源１０の直下にビーム整形用のコリメータを設けてもよい。
【００２６】
ラインセンサ３０の上空で且つ被測定物２０のわずかに上空には、ラインセンサ３０の検出範囲の全域に渡って移動（走査）可能な校正サンプル移動手段２００が設けられている。この校正サンプル移動手段２００には、校正サンプル１００を保持する保持具２０１が設けられ、校正サンプル１００をラインセンサ３００に対して平行に移動でき、移動範囲の端部では折り返す連続反復移動が可能な構成となっている。
【００２７】
この校正サンプル１００が、被測定物２０の測定中にこれを横切るようにして移動走査し、校正サンプル１００と被検査物２０を連続して透過した透過線量がラインセンサ３０で測定される。校正サンプル１００の移動形態は、前記の連続反復移動の他、間欠移動、一時停止を含む。
【００２８】
一般的な校正サンプルとしては、予め既知の面積に正確に切り出したアルミ板や樹脂プレートなどで実現可能であり、これを電子天秤で正確に重量測定して坪量が既知のものを用いる。
【００２９】
本発明では、この一般的な校正サンプルを用いてもよいが、最適は、被測定物２０と同じ材質（コーティングを施した複合材料であっても良い）で、同様に既知の面積に正確に切り出して、電子天秤で正確に重量測定したものがより好ましい。この校正サンプルを、複数枚（３〜７枚）重ねて保持具２０１にセットする。
【００３０】
Ｘ線源１０はラインセンサ３０から距離を離して配置しなければならないため、Ｘ線源１０のエネルギー強度は空気の影響を比較的受けないように高いエネルギー帯（15〜25KeV）が用いられる。
【００３１】
被測定物２０が薄い樹脂シート、金属箔、電池電極シートなどの場合では、10〜15KeVが測定には適当であるが、高いエネルギー帯（15〜25KeV）を用いれば、被測定物２０に対して十分過ぎる透過力があり、複数枚を透過させることが可能である。
【００３２】
図４は、ラインセンサ３０の出力特性図であり、被測定物２０の幅方向に対するラインセンサ３０の測定値を示す。校正サンプル１００が通過する重なり箇所Ｗ以外では、ラインセンサ３０の測定値Ｘｉを入力する坪量算出手段３００は、透過Ｘ線強度特性保持手段５０を参照して幅方向の坪量のプロファイルＷｉを算出し、外部出力手段６０に渡す。この坪量算出手法は、従来構成と同一である。
【００３３】
重なり部分Ｗのラインセンサ３０の測定値Ｘｉ´を入力する校正処理手段４００は、この測定値から補正値Ｍを演算して、透過Ｘ線強度特性保持手段５０に出力し、校正サンプル１００が通過中の領域を除く全領域の透過Ｘ線強度特性を補正する。
【００３４】
校正処理手段４００は、リアルタイムの補正値を算出する瞬時補正値算出手段４０１、トレンドデータ保持手段４０２、トレンド情報に基づいた中長期の補正値を算出する中長期補正値算出手段４０３を備える。
【００３５】
中長期補正値算出手段４０３は、所定期間のトレンド情報の移動平均演算または運転周期変動演算を実行し中長期補正値Ｍを演算し、透過Ｘ線強度特性保持手段５０に出力して透過Ｘ線強度特性を補正する。トレンド情報に基づく解析手法として、校正サンプル１００の通過位置毎に、その通過位置を考慮して過去のデータと現在のデータに基づくトレンド解析を実行する。
【００３６】
補正値Ｍは、校正サンプル１００の枚数との枚数比に応じて補正量を換算して求めるが、実際に被測定物２０の坪量が重くなったのか、外乱によって変化が出たかは定かでないため、直接的にその差分で補正することはせず、具体的には下記のように行う。
【００３７】
校正サンプル枚数を４枚とした場合の測定精度への影響は、重なり部には坪量が不明な１枚分（被測定物）の透過減衰と既知の坪量４枚分の透過減衰の和となる。被測定物の坪量が200g/m2として、規定値より2%（＝4g/m2）重くなった場合には、4/（200+（200×4)）＝0.4g/m2変化として重なり部の測定値が高くなる。
【００３８】
この変化の要因が、実際に被測定物の坪量が重くなったものか、外乱によって2%の変化が出たかは瞬時的には定かではないが、中長期補正値算出手段４０３移動平均演算と組み合わせることにより、短期的に変化があったものか、長期的に現れているかの推測は可能である。
【００３９】
本発明によるオペレーションでは、基本的には短期的な変動に対しては、補正を行わないか軽微な補正に留めるようにし、校正サンプルの走査による周期と一致する変化量や運転周期（生産ロット単位の周期、朝晩のデイリーな周期変動など）と一致するものについては積極的に補正をかけていく。
【００４０】
校正サンプル１００の走査周期は、数秒〜１０秒で、数回〜数十回の移動平均情報により補正値のデータを作成する。例えば１６回の移動平均値(１分間程度）であれば、ばらつきは1/√16＝1/4になり、前記の0.4g/m2は0.1g/m2まで安定した補正値となり、被測定物が介在しているものの、外乱の値を補正するに十分な補正値Ｍを得ることができる。
【００４１】
図５は、Ｘ線透過強度特性の補正手法を説明する特性図である。図１０で説明した従来手法と同様に、被測定物２０と同一材質で厚さが既知の複数の参照物体の測定で予め求められた透過Ｘ線強度特性Ｆ１を基礎データとしてテーブルまたは近似関数で保持する。この基礎データは、線源変動が十分抑えられた安定した状態で、厚さの異なる複数の校正用サンプルを測定して求めることもできる。
【００４２】
補正サンプル１００を被測定物上で移動させて測定した測定した実測値による中長期補正値Ｍで透過Ｘ線強度特性Ｆ１の基礎データを補正した特性をＦ２で示す。測定値Ｘｉの時に補正のない基礎データによる特性Ｆ１基づく坪量Ｗｉ１は、補正した特性に基づく坪量Ｗｉ２に補正され、測定精度が改善される。
【００４３】
ラインセンサー３０の中央部では前回測定周期の測定値と今回測定値間に変化がなく、周辺だけに変化が認められる場合には、ラインセンサー３０のエリアを限定した補正を実行することができる。
【００４４】
走査した校正サンプル１００が、瞬時的な変動を除く補正結果として、常時規格値内の測定値を表示すことで、ラインセンサ３０の中央部と周端部の差や、経時変化に対して十分な測定精度を維持していることをオペレータに明示することができる。
【００４５】
図６は、表示手段５００の画面構成図である。重なり部の測定値から、被測定物の坪量分を除いて校正サンプル１００の坪量をリアルタイムに計算し、補正情報として表示手段５００に渡し、オペレーティングウィンドウに表示する。校正サンプル１００の位置移動位置情報Ｐと一緒に表示してもよい。
【００４６】
中央の測定部に、時間とともに測定値が更新され、古いデータは上方に消えてゆく。校正サンプルが通過した軌跡は、測定部より厚くなるために黒く表示され、結果的にジグザグのラインとして表示される。ラインの先端には校正サンプルの測定値が坪量で表示され、時々刻々と更新される。校正サンプルの坪量測定値が既知の規程値であることで校正処理が正常に実行されていることが明示される。
【００４７】
測定部の平均値も画面右下付近に表示される。厚塗りが発生した場合は、色分けまたはグレースケールレベルで測定結果が表示され、面情報としてグラフ化されてオペレータが認識することができる。
【００４８】
画面は、時々刻々と流れて行くが、ログは残るようにし、データ集計することで過去のデータ解析を時系列に行うことができる。校正サンプルが通過した軌跡は、連続したジグザグで示したが、数分、数時間おきに横切るような形態で時々測定して表示することもできる。
【００４９】
図７は、校正サンプルの走査軌跡と測定不可能領域を説明する模式図である。校正サンプル１００の走査軌跡は、被測定物２０の移動によりジグザグのラインとして表示される。校正サンプル１００が折り返えされる両端部で被測定物２０に重ならない区間を設け、この区間では校正サンプル１００のみの坪量を測定し、この測定値に基づき透過Ｘ線強度特性を補正することができる。
【００５０】
図８は、本発明を適用したＸ線測定装置の他の実施例を示す機能ブロック図である。図１との相違点は、Ｘ線源１０からのＸ線が校正サンプル１００のみを透過し、被測定物２０を介さないでラインセンサ２０に直接入力されている構成である。
【００５１】
このように、被測定物２０を含まない校正サンプル１００のみで周期的に測定する仕組みを組み込むことにより、装置全体を引き出して校正サンプルを検証する長期的（数ヶ月）で煩雑な保証作業は不要になる。
【００５２】
図９は、校正サンプル保持具２０１の構成例を示す斜視図である。図９（Ａ）に示すように、校正サンプル１００を支持するリブを狭くするか無くすことで測定できない領域を減らすことができる。
【００５３】
図９（Ｂ）に示すように、校正サンプル１００を片持ち支持する構成により、校正サンプル１００の端面を正確に重ねられれば、図９（Ｃ）に示すように校正サンプル通過中であっても測定できない領域を減らす、もしくは無くすことが可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１０  Ｘ線源
２０  被測定物
３０  ラインセンサ
５０  透過Ｘ線強度特性保持手段
６０  外部出力手段
１００  校正サンプル
２００  校正サンプル移動手段
２０１  保持具
３００  坪量算出手段
４００  校正処理手段
４０１  瞬時補正値算出手段
４０２  トレンド情報保持手段
４０３  中長期補正値算出手段
５００  表示手段
【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６】
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