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技術 X線厚さ計

出願人 株式会社東芝
発明者 賀川武
出願日 2014年2月24日 (5年6ヶ月経過) 出願番号 2014-032740
公開日 2015年9月3日 (4年0ヶ月経過) 公開番号 2015-158405
状態 特許登録済
技術分野 波動性または粒子性放射線を用いた測長装置
主要キーワード 冷却媒体循環装置 校正指令 温度補正式 標準片 時間ピッチ 量ドリフト 校正位置 校正テーブル
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年9月3日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (3)

課題

本発明は、厚さ校正済みX線厚さ計照射線量の温度ドリフトによる測定誤差を、簡易な構成で、測定中であっても補正が可能なX線厚さ計を提供することを目的とする。

解決手段

X線管1aを冷却媒体で冷却する冷却部1bと、当該X線管に印加する電源を供給する電源部1cと、を備えるX線発生器1と、被測定物4を透過した検出照射線量を検出する検出器5と、厚さ基準片を備える校正装置2と、校正テーブルを参照して被測定物の厚さを求める演算部6と、を備えるX線厚さ計100であって、前記冷却媒体の温度を測定する温度センサ7を備え、演算部は、校正時の冷却媒体の温度と、測定中の冷却媒体の温度と、の温度差に対応する検出照射線量を求める温度補正テーブルを予め備え、温度補正テーブルを参照して検出照射線量を求め、さらに、校正テーブルを参照して厚さを求めるX線厚さ計。

概要

背景

種々の被測定物を透過した放射線照射線量の減衰量が被測定物の厚さの関数であることを利用して、被測定物の厚さを測定する厚さ測定装置がある。

圧延中の鉄やアルミ等の板厚測定には、放射線としてX線を利用したX線厚さ計は、線量が多く高速測定が可能であることから広く用いられてきた。

このX線を発生するX線管は、陰極フィラメント)から放出された熱電子が、両極間に印加された高電圧によって陽極ターゲット)方向に加速され、陽極のターゲット表面に衝突してX線が生成される。

X線管の発生効率は非常に低く、衝突による熱電子の運動エネルギの一部1%程度がX線に変換されるが、大半の99%は熱に変換される。この熱のためX線管の陽極のターゲットが加熱され高温となる。

通常ターゲットはオーバーヒートしないように、X線管周囲の絶縁油や、X線管を含むX線発生器内部全体を冷却水などの冷却媒体で、常時冷却している。

ところで、X線発生器の冷却媒体に温度変化があると、ターゲット周辺の温度が変化し、陽極のターゲットの位置や角度がずれてX線の照射線量が変化する。

X線の減衰量から被測定物の板厚を求める厚さ計においては、X線の照射線量の変化は、厚さ測定誤差直結する問題であるため、従来はX線管へ供給する冷却媒体の温度や流量は、チラー等の冷却媒体循環装置によって一定の温度範囲内となるように制御している。

ところで、X線管用冷却器には、一次冷却媒体二次冷却媒体とを備えるX線管用冷却器がある(例えば、特許文献1参照。)。

また、X線厚さ計には、被測定物の測定中であっても、厚さ測定範囲が限定された範囲であれば厚さ校正が可能なX線厚さ計がある(例えば、特許文献2参照)。

概要

本発明は、厚さ校正済みのX線厚さ計の照射線量の温度ドリフトによる測定誤差を、簡易な構成で、測定中であっても補正が可能なX線厚さ計を提供することを目的とする。X線管1aを冷却媒体で冷却する冷却部1bと、当該X線管に印加する電源を供給する電源部1cと、を備えるX線発生器1と、被測定物4を透過した検出照射線量を検出する検出器5と、厚さ基準片を備える校正装置2と、校正テーブルを参照して被測定物の厚さを求める演算部6と、を備えるX線厚さ計100であって、前記冷却媒体の温度を測定する温度センサ7を備え、演算部は、校正時の冷却媒体の温度と、測定中の冷却媒体の温度と、の温度差に対応する検出照射線量を求める温度補正テーブルを予め備え、温度補正テーブルを参照して検出照射線量を求め、さらに、校正テーブルを参照して厚さを求めるX線厚さ計。

目的

本発明は、厚さ校正済みのX線厚さ計のX線の照射線量ドリフトによる厚さ測定誤差を、簡易な構成で、測定中であっても補正が可能なX線厚さ計を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

X線管と、X線管を冷却媒体で冷却する冷却部と、当該X線管に印加する高圧電源及びフィラメント電流を安定化して供給する電源部と、を備え、X線を生成するX線発生器と、前記X線発生器から照射する照射線量が被測定物を透過した検出照射線量を検出する検出器と、照射された前記X線の経路中に設けられる厚さ基準片を備える校正装置と、前記検出器の出力から前記被測定物による前記X線の減衰量を求めて、予め作成された前記厚さ基準片の厚さと前記透過検出線量とを対応付けした校正テーブルを参照して前記被測定物の厚さを求める演算部と、を備えるX線厚さ計であって、さらに、前記冷却媒体の温度を測定する温度センサを備え、前記演算部は、前記厚さ基準片を用いて測定する校正時の前記冷却媒体の温度と、前記被測定物を測定する測定中の冷却媒体の温度と、の温度差に対応する前記検出照射線量を求める温度補正テーブル、または、温度補正式を予め備え、前記演算部は、前記測定中の前記冷却媒体の温度と前記校正時の温度との差を求めて、前記温度補正テーブル又は温度補正式を参照して前記検出照射線量を求め、さらに、前記校正テーブルを参照して厚さを求め、測定中であっても厚さ測定誤差補正が可能としたことを特徴とするX線厚さ計。

請求項2

前記温度センサは、前記冷却部から冷却媒体が排出される位置に設けるようにした請求項1に記載のX線厚さ計。

技術分野

0001

本発明は、X線厚さ計係りX線照射線量ドリフトによる厚さ測定誤差補正方法に関する。

背景技術

0002

種々の被測定物を透過した放射線の照射線量の減衰量が被測定物の厚さの関数であることを利用して、被測定物の厚さを測定する厚さ測定装置がある。

0003

圧延中の鉄やアルミ等の板厚測定には、放射線としてX線を利用したX線厚さ計は、線量が多く高速測定が可能であることから広く用いられてきた。

0004

このX線を発生するX線管は、陰極フィラメント)から放出された熱電子が、両極間に印加された高電圧によって陽極ターゲット)方向に加速され、陽極のターゲット表面に衝突してX線が生成される。

0005

X線管の発生効率は非常に低く、衝突による熱電子の運動エネルギの一部1%程度がX線に変換されるが、大半の99%は熱に変換される。この熱のためX線管の陽極のターゲットが加熱され高温となる。

0006

通常ターゲットはオーバーヒートしないように、X線管周囲の絶縁油や、X線管を含むX線発生器内部全体を冷却水などの冷却媒体で、常時冷却している。

0007

ところで、X線発生器の冷却媒体に温度変化があると、ターゲット周辺の温度が変化し、陽極のターゲットの位置や角度がずれてX線の照射線量が変化する。

0008

X線の減衰量から被測定物の板厚を求める厚さ計においては、X線の照射線量の変化は、厚さ測定誤差に直結する問題であるため、従来はX線管へ供給する冷却媒体の温度や流量は、チラー等の冷却媒体循環装置によって一定の温度範囲内となるように制御している。

0009

ところで、X線管用冷却器には、一次冷却媒体二次冷却媒体とを備えるX線管用冷却器がある(例えば、特許文献1参照。)。

0010

また、X線厚さ計には、被測定物の測定中であっても、厚さ測定範囲が限定された範囲であれば厚さ校正が可能なX線厚さ計がある(例えば、特許文献2参照)。

先行技術

0011

開閉5−82285号公報
特許第1610330号公報

発明が解決しようとする課題

0012

従来のX線厚さ計においては、装置が設置されている周囲温度が変化しても測定精度が変化しないように、厚さの標準片をX線の放射経路中に挿入して、高い頻度で厚さ校正を行って測定精度を保証するようにしていた。

0013

さらに、X線厚さ計の場合、測定精度に影響を与える温度ドリフトの主原因が、X線管の周囲温度の変化によるX線の照射線量の変化であるため、上述したように、一般には冷却媒体である冷却水循環装置(チラー)設けX線管の周囲温度が一定になるように制御して照射線量が変化しないようにしている。しかし、この場合にはシステムが高価で複雑になる問題がある。

0014

引用文献2に開示された厚さ校正方法の場合、厚さの全測定範囲にわたる全校正においては、X線が照射されたX線経路空間中は、被測定物が無い状態、即ち、測定中では被測定物が存在しない状態で行うようにしている。

0015

しかしながら、鋼板等の圧延ラインの場合の厚さ測定は、長時間連続して測定が行われるので、厚さ校正する場合には、一旦測定位置から校正可能な校正位置まで装置を退避させる必要があるので、その間は厚さ測定が出来なくなる問題がある。

0016

また、厚さ測定範囲が小範囲に限定されたレンジ校正においては、測定中でも校正が可能であるとしているが、校正装置が複雑になる問題がある。

0017

この様な問題を回避するためX線厚さ計を複数台設置し、冗長化した構成で交互に使用する方法があるが、この構成の場合にもシステムが複雑になる問題がある。

0018

本発明は、厚さ校正済みのX線厚さ計のX線の照射線量ドリフトによる厚さ測定誤差を、簡易な構成で、測定中であっても補正が可能なX線厚さ計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

0019

上記目的を達成するために、実施形態のX線厚さ計は、X線管と、X線管を冷却媒体で冷却する冷却部と、当該X線管に印加する高圧電源及びフィラメント電流を安定化して供給する電源部と、を備え、X線を生成するX線発生器と、前記X線発生器から照射する照射線量が被測定物を透過した検出照射線量を検出する検出器と、照射された前記X線の経路中に設けられる厚さ基準片を備える校正装置と、前記検出器の出力から前記被測定物による前記X線の減衰量を求めて、予め作成された前記厚さ基準片の厚さと前記透過検出線量とを対応付けした校正テーブルを参照して前記被測定物の厚さを求める演算部と、を備えるX線厚さ計であって、さらに、前記冷却媒体の温度を測定する温度センサを備え、前記演算部は、前記厚さ基準片を用いて測定する校正時の前記冷却媒体の温度と、前記被測定物を測定する測定中の冷却媒体の温度と、の温度差に対応する前記検出照射線量を求める温度補正テーブル、または、温度補正式を予め備え、前記演算部は、前記測定中の前記冷却媒体の温度と前記校正時の温度との差を求めて、前記温度補正テーブル又は温度補正式を参照して前記検出照射線量を求め、さらに、前記校正テーブルを参照して厚さを求め、測定中であっても厚さ測定誤差の補正が可能としたことを特徴とする。

図面の簡単な説明

0020

実施形態のX線厚さ計のブロック構成図。
実施形態のX線発生器とX線制御電源概要を説明する構成図。

実施例

0021

以下、実施形態について、図1図2を参照して説明する。先ず、本実施形態のX線厚さ計100の構成について説明する。

0022

図1において、X線厚さ計100は、X線管1aと、X線管1aを冷却媒体で冷却する冷却部1bと、X線管1aに印加する高圧電源及びフィラメント電流を安定化して供給する電源部1cと、を備え、X線を生成するX線発生器1と、X線発生器1から照射する照射線量が被測定物4を透過した検出照射線量を検出する検出器5と、照射されたX線の経路中に設けられる厚さ基準片2aを備える校正装置2と、を備える。

0023

さらに、検出器5の出力から被測定物4によるX線の減衰量を求めて、予め作成された厚さ基準片2aの厚さと検出照射線量とを対応付けした校正テーブルを参照して被測定物の厚さを求める演算部6と、を備える。

0024

通常、鋼板等の板厚さを測定する場合には、X線発生器1と検出器5とは、被測定物4を上下方向から対向して挟むように固定する、図示しないC型フレームに搭載される。

0025

また、校正装置2は、X線発生器1と被測定物4との間に設けられ、被測定物4が、X線の経路中に存在しない状態で演算部6らの校正指令を受けて厚さ校正片2aをX線の経路中に挿入する。

0026

次に、各部の詳細構成について説明する。X線管1aは、被測定物4の材質と被測定物4の厚さ測定範囲により適切な照射線量が得られるものを適宜選択する。

0027

そして、冷却部1bは、X線管1aにより予め定められる冷却構造に基づいて、冷却媒体である絶縁油、及び冷却水等を流して、X線管1aの周囲を所定の温度範囲以下となるように冷却する。

0028

冷却部1bは、冷却媒体を供給する冷却媒体供給部8から供給される冷却媒体をX線管1aの周囲の設ける配管内を循環させ、冷却媒体排出部9に排出する。冷却部1bは、この冷却媒体をX線管1aの周囲に流すことでX線管1aの周囲を一様な温度に冷却する。

0029

さらに、冷却部1bの吐出位置の近傍には、循環された冷却媒体の温度を測定する温度センサ7を備え、排出された冷却媒体の温度を温度センサ7で検出して演算部6に送る。

0030

尚、冷却媒体が水である場合には、冷却媒体供給部8と冷却媒体排出部9とは一体構成とした循環型冷却装置としてもよい。しかしながら、チラー等を使用しない一般の配管による冷却水の場合、その温度は装置が設置される生産工場内の環境においては、通常、朝夕で10℃程度は変化するので、何らかの温度補正が必要である。

0031

次に、このように構成された、X線厚さ計100の動作について説明する。先ず、特許文献2に示すような従来方法に基づいて、所定の校正時間間隔、例えば、8時間ピッチで厚さ基準片2aを用いた校正を行い、検出照射線量と複数の基準厚さとを対応付けした校正テーブル(検量線)を作成しておく。

0032

そして、この校正時の冷却媒体の温度Trを温度センサ7から演算部6に送り、検出照射線量と校正時の温度Trとの対応付けして記憶する。

0033

次に、被測定物4の測定を行う。このときの測定中の温度をTmとする。

0034

すると、校正時の温度Trの状態での検量線を用いて、検出照射線量に対応する厚さを求めると、測定時の温度Tmと温度Trとの差に基づく検出照射線量の変化に対応する厚さ測定誤差が生じる。

0035

しかしながら、温度Tmの時の検出照射線量Imと、温度Trの時の検出照射線量Irとは相関があるので、この相関関数F(d)を、予め冷却媒体の温度を変えて求めておく。ここで相関関数F(d)は、被測定物の厚さに依存する関数である。

0036

この検出照射線量と冷却水温度の関係は、下記式で示される。

0037

Im=Ir×F1(d)×(Tm−Tr) ・・・・・(1)
または、
Im=Ir×F2(d)×((Tm−Tr)/Tr)・・・・・(2)
したがって、この補正された検出照射線量Imを上記(1)または(2)式で求め、求めたImに対応する温度Tr時の校正テーブルを参照して厚さを求めれば、温度差に対応する測定誤差が補正された厚さを求めることができる。

0038

即ち、冷却媒体の温度変化による相関関数F(d)を予め求めておけば、測定中であっても、冷却媒体の温度変化による検出照射線量の変化を補正することが可能である。

0039

以上説明したように、本実施例に拠れば、演算部6は、校正テーブルを作成した校正時の冷却媒体の温度Trと、被測定物4の厚さ測定中の冷却媒体の温度Tmと、の温度差Tm−Trに対応する検出照射線量を求める温度補正テーブル、または、温度補正式を予め備え、測定中の冷却媒体の温度から、校正時の温度との差を求めて、温度補正テーブル又は温度補正式を参照して検出照射線量を求め(補正し)、さらに、校正テーブルを参照して厚さを求めるので、測定中であっても前記被測定物の厚さを求めることができる。

0040

したがって、厚さ校正済みのX線厚さ計の照射線量ドリフトによる測定誤差を、簡易な構成で、X線厚さ計が測定中であっても補正が可能なX線厚さ計を提供することができる。

0041

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。また、これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

0042

1X線発生器
1aX線管
1b 冷却部
1c電源部
2校正装置
2a 厚さ基準片
3X線制御電源
4被測定物
5検出器
6演算部
7冷却媒体の供給部
8 冷却媒体排出部
9温度センサ
100 X線厚さ計

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