使用掃描高壓x射線傳感器測量灰組成的制作方法

專利名稱：使用掃描高壓x射線傳感器測量灰組成的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001本發(fā)明大體上涉及紙產(chǎn)品，特別地涉及一種用于測量添加 劑-例如灰(ash)組成(composition)的新穎才支術(shù)，尤其是存在于紙幅 (paper web )或者紙張材料中的灰材料添加劑的相對濃度。
背景技術(shù)：
0002紙包括纖維素(cellulose)和添加劑。 一種添加劑稱為"灰" 且是當(dāng)紙燃燒時的殘留材料。紙產(chǎn)品通常包含"灰，，以增強可印刷性、 色彩及其他物理特性。在紙產(chǎn)品中最常見類型的添加劑包含粘土、碳酸 鈣(CaC03)和二氧化鈦(Ti02),但也存在其他類型的添加劑。眾所 周知，紙的重量稱為基重(Basis Weight, BW);干重(Dry Weight, DW) 是基重減去紙中殘留水分的重量，灰百分比(percentage ash)被定義為 添加劑的總和除以干重。
0003大多數(shù)紙的質(zhì)量取決于灰含量(ash content)的量，因此 這在紙制造期間要嚴(yán)格控制。在制造期間，必須確定紙產(chǎn)品或者樣品的 總灰含量。典型地，X射線吸收或者X射線熒光技術(shù)被用于測量這些添 加劑的單獨濃度或者總濃度。
0004美國專利號5,854,821描述了 一種用于測量三種常用類型 的紙?zhí)砑觿┑腦射線吸收測量系統(tǒng)和過程。為了測量灰，'821專利利用 兩個在紙幅的一面上相鄰放置的X射線源，和在紙幅的相對面上放置的 兩個相應(yīng)的相鄰檢測器，其中，第一源以高于第二源的能級(energy level)操作?？梢詳嘌?，照這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)對紙中灰的改進的組成檢測。 然而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會注意到，由于還必須考慮每個X射線源 的差異，所以操作這種系統(tǒng)仍會存在準(zhǔn)確度降低的問題。
0005美國專利號6,377,652也描述了 一種X射線吸收測量系統(tǒng)， 該系統(tǒng)利用"測量和校準(zhǔn)"方案，由此利用使用多個濾光器/檢測器裝置 的單個X射線源來確定具有至少三種礦物添加劑組分(component)的 板材中的總礦物含量。測量光束被引導(dǎo)穿過持續(xù)推進的紙幅，其中由該 紙幅的另一面上相應(yīng)的X射線檢測器接收每個光束。計算機接收表示光 束(一個或多個)和檢測器(一個或多個)這二者的信號，然后比較這 些信號，并且使用公知的或者容易導(dǎo)出的方程，計算該紙幅中礦物添加 劑的單獨組分的濃度。
0006本領(lǐng)域技術(shù)人員將會注意到，通過這種裝置在三個檢測器 中獲得的信號僅略微不同，因而導(dǎo)致該組成的準(zhǔn)確度很有限。
0007迫切希望提供一種實現(xiàn)以下技術(shù)的系統(tǒng)，該技術(shù)使得通過 利用簡單的掃描X射線傳感器量具(gauge)和涉及灰含量的已知的基 本物理參數(shù)來檢測紙材料中灰含量的相對材料組成得以實現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
0008本發(fā)明提供了實現(xiàn)對紙產(chǎn)品中灰含量的相對材料組成的測 量和確定的系統(tǒng)、方法和計算機程序產(chǎn)品。盡管灰含量中的材料，例如 CaCa03、粘土和TiCb具有不同的X射線吸收譜(spectrum),但是通 過快速改變X射線量具，在每個能級測量吸收，并將此與基本物理參數(shù) 表相比較，就能夠求出(extract)灰含量中的材料的相對部分(fraction)， 例如CaCaOs、粘土和Ti02。
0009因此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種通過包含在紙 產(chǎn)品中的灰材料元素的重量來確定相對組成的方法，該方法包括
提供在多個施加的能量的每一個下具有已知X射線譜的X射線源 以及X射線;^測器，所述X射線源和X射線才企測器分隔開以收納 (receive)所述紙產(chǎn)品；
掃描用于以多個施加的能量為所述X射線源供電的電壓電源，并且 在每個施加的能量下在所述紙產(chǎn)品處于所述X射線源和所述X射線 檢測器之間的情況下從所述X射線檢測器獲得X射線響應(yīng)測量，并且 在所述紙產(chǎn)品不處于所述X射線源和所述X射線檢測器之間的情況下 從所迷X射線檢測器獲得X射線響應(yīng)測量；
根據(jù)在每個施加的能量下所獲得的X射線響應(yīng)測量這二者生成實 際傳感器響應(yīng)；
根據(jù)在多個施加的能量的每一個下所述紙產(chǎn)品的每個組分的已知 吸收系數(shù)值和已知的X射線響應(yīng)譜來預(yù)測傳感器響應(yīng)；和，
比較實際傳感器響應(yīng)和預(yù)測的傳感器響應(yīng)以計算灰組分重量，并根 據(jù)所述比較求出灰材料元素的相對重量。
0010根據(jù)所述發(fā)明的第二方面，提供了一種通過包含在紙產(chǎn)品 中的灰材料元素的重量測量相對組成的設(shè)備，該設(shè)備包括
在多個施加的能量的每一個下具有已知X射線譜的X射線源，以
及X射線檢測器，所述X射線源和X射線檢測器分隔開以收納所述紙
本口 .
廣口口 ，
用于以多個施加的能量為所述X射線源供電的電壓電源，所述X 射線檢測器在所述多個施加的能量的每一個下提供多個X射線響應(yīng)測 量，其中，在所述紙產(chǎn)品處于所述X射線源和所述X射線檢測器之間 的情況下從所述X射線檢測器獲得多個X射線響應(yīng)測量，并且在所述
紙產(chǎn)品不處于所述x射線源和所述x射線檢測器之間的情況下從所述x
射線檢測器獲得多個X射線響應(yīng)測量，其中根據(jù)多個測量這二者得到實 際傳感器響應(yīng)；
用于預(yù)測傳感器響應(yīng)的裝置，其根據(jù)在所述多個施加的能量的每一 個下所述紙產(chǎn)品的每個組分的已知吸收系數(shù)和所述已知的X射線響應(yīng) 譜來預(yù)測傳感器響應(yīng)；和，
灰組分重量以及^據(jù)所i^比^較求:灰材料元素:的相對重量的裝置。'^0011本發(fā)明的系統(tǒng)和方法有利地避免了成為"測量和校準(zhǔn)"方 案，而是一種需要從已知物理常數(shù)中導(dǎo)出組成的方案。該方案包括1. 使用良好特性(well-characterized)的X射線管(經(jīng)計算和調(diào)整的譜)； 2.使用在公用域已知的可獲取的待測量元素的基本(fundamental)吸收 系數(shù)；3.通過傳感器響應(yīng)的數(shù)值(理論)預(yù)測進行灰測量；4.快速掃描 高壓電源以改變X射線鐠；和5.唯一的濾光器，用以改進不同類型的灰 之間的分離(separation)。


0012通過對下述要結(jié)合附圖閱讀的說明性實施例的詳細(xì)描述， 本發(fā)明的這些和其他目的、特征和優(yōu)點將會很明顯，在附圖中
0013圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的用于確定紙張(幅)中相對灰含 量的系統(tǒng)10;
0014圖2描繪了要與根據(jù)本發(fā)明的真實數(shù)據(jù)相比較的根據(jù)本發(fā) 明計算的吸收曲線；
0015圖3A和3B描繪了根據(jù)本發(fā)明在為紙灰中的每個成分 (constituent)材料計算基重的過程中使用的方法100。
具體實施例方式
0016本發(fā)明針對用于測量紙產(chǎn)品(紙幅或者紙張)中灰含量的 相對材料組成的設(shè)備和方法。特別地，設(shè)計了一種實現(xiàn)X射線量具(傳 感器)的新穎技術(shù)，用于測量平紙材料中灰含量的相對材料組成。根據(jù) 一個實施例，提供了對X射線量具的精細(xì)(carefule)表征，由此被使 用的傳感器根據(jù)基本物理參數(shù)來計算灰含量。
0017圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明的用于確定紙張(幅)中的相對灰 含量的系統(tǒng)IO,該系統(tǒng)10包括X射線吸收測量系統(tǒng)，其中利用X射線 管20產(chǎn)生X射線。該系統(tǒng)可以包括掃描器設(shè)備40,能夠使所述傳感器 和接收器移動橫過所述紙幅。使用可變高壓電源15來在寬能量范圍內(nèi) 產(chǎn)生X射線。照這樣，根據(jù)本發(fā)明，在這種能量范圍內(nèi)，實施對X射 線吸收的測量以確定灰組成信息。在一個實施例中，例如使用可變高壓 電源而操作的單個X射線源在4.0 K V和6 K V之間為X射線管2 0供電。
0018根據(jù)本發(fā)明，X射線管20在可編程控制設(shè)備(處理器) 50的控制下工作，所述X射線管20提供信號，所述信號控制在可變能 量下產(chǎn)生X射線的過程中使用的高壓電源15。特別地，處理器50提供 數(shù)字信號，所述數(shù)字信號由數(shù)模轉(zhuǎn)換器55轉(zhuǎn)換以控制該高壓電源并提 供掃描信號，所述掃描信號被用于產(chǎn)生在寬能譜上的X射線信號。也就 是，可編程控制設(shè)備50操作地控制高壓供電以掃描(sweeping)電壓(能 量)。該高壓被"掃描，，，例如在每100V或者200 V停止，不過應(yīng)該 理解的是這些編程的電壓增量可以是變化的。X射線然后穿過要測量其 灰含量的紙樣本(張)12。在每個電壓電平，X射線檢測器設(shè)備30都 要進行測量達(dá)預(yù)定時間量。在一個實施例中，所進行的測量長達(dá)大約50 ms,但是該測量時間是可配置的。檢測器30包括X射線傳感器或者類 似的總能量接收器設(shè)備，例如離子室。其他檢測器也是可能的，包括固 態(tài)設(shè)備。提供放大器32以增強來自離子室的小信號，最后，接收器每 單位時間產(chǎn)生與所接收到的X射線能量成比例的電壓。采用將在這里描 述的方式，在每個電壓設(shè)定，記錄檢測器響應(yīng)。表示這些檢測值的信號 ^U莫數(shù)轉(zhuǎn)換器設(shè)備35轉(zhuǎn)換，由處理器50輸入和處理，并記錄在存儲器 設(shè)備52中。如進一步在圖1中所示，在致力于增強組成分析的過程中， 可以提供X射線濾光器設(shè)備25 ，其過濾X射線并且當(dāng)檢測器中測量的
總信號是能量X吸收概率乘積的總和時減少吸收譜邊緣的"沖去
(washing out )"效應(yīng)。在一個示例性實施例中，X射線濾光器是70 g/cm2 厚的鋁板，然后本領(lǐng)域技術(shù)人員將會認(rèn)識到，可以根據(jù)被分析的產(chǎn)品元 素而實施其他厚度的濾光器。優(yōu)選地，實施唯一的(unique) X射線濾 光器以改進不同類型灰之間的分離。圖2描繪了根據(jù)本發(fā)明由處理器50計算的吸收曲線，其被與 真實數(shù)據(jù)進行比較，在下文中將更詳細(xì)地對其進行解釋。所示的例子適 用于三(3)張紙(紙張)樣本，所述樣本僅具有所關(guān)心的灰組分中的 一個-CaCa03、粘土和Ti02。如圖2所示，吸收系數(shù)是相對于所施加的 X射線管電壓(X射線能量)而繪出的。在圖2描繪的傳感器響應(yīng)曲線 中，由于X射線管產(chǎn)生寬范圍的能量這樣的事實，所以上述的銳邊緣被 "沖去(washed out)，，。因此，如圖2所示，大多數(shù)元素具有特征X 射線吸收譜，也就是，能夠穿過該材料的X射線的數(shù)量隨著X射線能 量而劇烈地變化?；液恐械牟牧?，例如，諸如CaCa03、粘土和Ti02 之類的添加劑具有不同的X射線吸收鐠，在圖2中分別由附圖標(biāo)記60、 70和80進4亍標(biāo)記。特別地，造紙工業(yè)所關(guān)心的兩個元素，4丐和《太，具 有在大約4和5KeV處繪出的這樣的吸收特征，通常使用X射線的能量 單位。粘土 -另一常見成分在區(qū)域3-10 KeV中沒有吸收邊緣，對于纖 維素也是如此-它們的X射線吸收隨著X射線能量的增加而平滑地降低。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)，利用表列(tabulated)吸收截面，已知 的X射線管鐠和觀測器傳感器響應(yīng)函數(shù)(即，傳感器信號對向生成X 射線管施加的高壓的圖)，非線性最小二乘方最小化技術(shù)可以被用于求 出(extract)灰組成(如在本示例性實施例中描述的CaCa03、 Ti02和 粘土)的相對量。在該技術(shù)中，假設(shè)已知灰的總量和紙基重。在本發(fā)明 的另一^實施例中，已知水含量和BW,可以計算出灰成分材料-如 CaCa03、 Ti02和粘土的絕對量。在又一實施例中，所述灰組分中的一 個可以是完全不存在的，并且計算其余的兩個元素的量。圖3A和圖3B描繪了在為灰中的組成材料中的每一個計算基 重的過程中使用的方法100。根據(jù)方法100，計算傳感器響應(yīng)信號，其 包括在紙張(幅)不處于X射線管和X射線檢測器之間的情況下的X 射線檢測器(傳感器)信號和在紙張(幅)處于X射線管和X射線檢 測器之間的情況下的X射線檢測器(傳感器)信號的比率。如圖3A所
示，描述了第一步驟103,其中為每個施加的高壓(HV)設(shè)定加載所計 算的X射線譜。該步驟103相當(dāng)于獲得上述已知的X射線管譜。然后， 如下一步驟106所描述的那樣，將所有紙張組分(包括灰組分材料)的 X射線吸收系數(shù)加載并存儲在存儲器設(shè)備中以備后面參考。然后如步驟 110所描繪的那樣，在紙張(幅)沒有在掃描器中就位的離線過程中， 將X射線管電壓設(shè)為初始值(HV),獲取并記錄X射線傳感器輸出V。
(0)。然后，如在下文中將參照圖3B詳細(xì)描述的那樣，就進入測量參 考環(huán)路(measure reference lo叩)(在紙張(紙幅)沒有就位的情況下)， 由此在值HV(i)(其中，i=0,……，n,)的期望范圍內(nèi)，增加所施加的 X射線管電壓，并且在增加值HV(i)的整個范圍內(nèi)測量傳感器檢測器 輸出V。(i)。在一個實施例中，在范圍-例如在3.8至6.2 KeV的范圍 內(nèi)，以50V-200V之間的任意電壓增量值，向X射線管傳感器施加高壓 電源值。在紙張沒有就位的情況下，記錄在增加值HV (i)的整個范圍 測得的X射線檢測器值。然后，參見圖3A，步驟113,描繪了在圖1的傳感器結(jié)構(gòu)中 裝入紙張(幅)的進一步步驟，并且在步驟116，執(zhí)行如圖3B所描繪的 測量環(huán)路，以在增加值HV(i) (i-O，……，n)的范圍內(nèi)獲取傳感器 檢測器輸出V(i)。特別地，在如圖3B中描繪的步驟116的執(zhí)行，包 括測量環(huán)路，所述測量環(huán)路包括第一步驟120,表示將X射線管電壓設(shè) 置為初始值(HV),然后在期望范圍內(nèi)以預(yù)定量來對值HV (i)進行增 加。如所提到的，增加的高壓電源值被編程為是均勻地分隔開，例如， 以50 V-200 V之間任意電壓增量分隔開，然而，這是可配置的。然后， 在步驟125, 獲取積分的(integrated)接收器輸出信號V (i)(被放 大、處理和轉(zhuǎn)換以供計算機使用的值)，并且計算機存儲針對該施加的 傳感器輸入電壓的積分的接收器輸出信號V (i)值。然后，如在步驟 130中所描繪的，確定是否已達(dá)到上次施加的高壓電源電壓增量，HV
(n)。直到在HV (n)獲得了上次的測量結(jié)果，測量環(huán)路才返回到步 驟120,其中施加下一個電壓增量HV (i)。如所提到的，在參考(圖3A中的步驟110所描繪的無紙張) 以及在測量期間(圖3A中的步驟110所描繪的有紙張)實施測量環(huán)路 并且在有和沒有紙張的情況下的檢測器(輸出傳感器)信號的比率是傳 感器響應(yīng)。因此，才艮據(jù)方法100，對于每個施加的HV(i)電壓，處理
器設(shè)備為每個施加至管的電壓，記錄傳感器輸出值V。 (i)。所描述的
示例性測量序列因而包括紙張被從傳感器移除的背景運行(background
run)。例如，在從3.8KV至6.2KV (例如等于HV (n))的范圍內(nèi)，
以100 V為步長實施高壓掃描。處理器設(shè)備50 (圖1)記錄所有的數(shù)據(jù)
點(電壓)。在紙張在X射線管和檢測器之間的情況下實施如圖3A中
的步驟116所描繪的相同的測量。在一個實施例中，使用快速掃描高壓
電源以改變X射線語，從而該系統(tǒng)可以快速地扭J亍測量環(huán)路(例如，對
于20伏數(shù)據(jù)點，以l.O秒來掃描)。
0025返回圖3A中的步驟150，計算機或者處理器設(shè)備然后計
算包括傳感器響應(yīng)函數(shù)的比率。這在步驟150中表示為包括步驟在紙
張就位和沒有就位的情況下針對每一個施加的電壓值，計算R(i)= V (i)
/V。 (i)。然后，正如步驟115所指示的，為總的紙重量、水含量和灰
組成(元素)設(shè)置初始值，因為這些是預(yù)先已知的。
0026在該技術(shù)中，X射線管譜的表征是主要要素。因此，如圖 3A中所示，步驟2A,使用所計算的X射線譜(在步驟103獲得)和所 有紙張組分的X射線吸收系數(shù)(在步驟106中獲得)來計算第一猜測(理 論上或者"預(yù)期的")傳感器響應(yīng)比率Rt(i)。數(shù)量上，該第一猜測或者
預(yù)期的響應(yīng)值是<formula>formula see original document page 10</formula> 其中，
<formula>formula see original document page 10</formula>在這些等式中，I (E)是相對X射線管譜密度，"E"是X射線的能量。 特別地，第 一等式中的求和是在當(dāng)不測量紙張時在源和接收器之間存在 的所有材料(這些包括空氣和接收器窗口 )上進行的，(ij是材料的吸收 系數(shù)，m」是其質(zhì)量，jUk是紙組分(包括水、纖維素和灰)的吸收系數(shù)， Wk是其質(zhì)量，Emax是在施加的高壓下X射線管輸出的最大能量。
0027然后，在步驟165,確定所測量的R(i)是否等于笫一猜想 或者預(yù)測的響應(yīng)比率Rt(i)。如果在步驟165確定所測量的R(i)不等于第 一猜測或者預(yù)測的響應(yīng)比率Rt(i),則該過程進行到步驟170,其中更新 灰組分的重量，例如，使用所應(yīng)用的"非線性卡方(chi-squared)最小
化"技術(shù)，并且計算在新的灰重量值下的預(yù)期比率Rt(i)。也就是，如普 通技術(shù)人員所知，改變灰重量以匹配對理論傳感器比率的測量。重復(fù)執(zhí)
行步驟序列160、 165和170，直至所觀測到的傳感器比率與才莫型計算相 匹配。在該點，對灰組分重量值進行略微校正，并將其提供給用戶，如 步驟175所示。可選地，可以通過對照獨立的、實馬全室型化學(xué)分析進行 校準(zhǔn)來對傳感器結(jié)果值進行最后的校正。也就是，除了依照本發(fā)明分析 紙樣本之外，還可以可選地執(zhí)行化學(xué)分析技術(shù)。將這二者比較得到的小 的校正加入到前面得到的傳感器結(jié)果中或者從其中減去該小的校正。
0028因此，X射線管譜的表征在該技術(shù)中是主要要素。根據(jù)原 子公式計算第一猜測譜；但是通過在已知厚度的純元素上進行實驗室測量 做出修正。這是因為X射線吸收截面是眾所周知的。已知的X射線管譜 越好，結(jié)果就越準(zhǔn)確。利用這些結(jié)果且知道總基重和每個灰組分的部分的 第一猜測，經(jīng)編程的處理器或者類似的計算機設(shè)備，在每個電壓設(shè)定計算 預(yù)期的傳感器比率(傳感器響應(yīng)函數(shù))。對于水、纖維素、CaCa03、粘土 和Ti〇2而言使用公共可獲得的吸收數(shù)據(jù)。在將此與所測得的數(shù)據(jù)進行比較 之后，計算機程序校正CaCaOg、粘土和Ti02的相對量，直到理論上預(yù)測 的傳感器響應(yīng)函數(shù)與所測得的響應(yīng)函數(shù)相匹配。最后的步驟是使用非線性 最小二乘方最小化或者類似的最小化技術(shù)實施的。
0029因此，根據(jù)本發(fā)明，通過快速改變X射線量具，在每個能 級測量吸收并且將此與存儲在與計算機設(shè)備(包括所有已知元素的基本 物理參數(shù)表，能夠從美國國家標(biāo)準(zhǔn)研究所(National Institute of Standards, NIST)或者Sandia國家實驗室得到)相關(guān)聯(lián)的存儲設(shè)備中的數(shù)據(jù)進行 比較，求出灰含量中的材料-例如，CaCa03、 Ti02和粘土的相對部分。
0030可以理解，在紙幅或者紙產(chǎn)品中的其他組分材料的相對重 量能夠根據(jù)本發(fā)明的講授來確定。通常地，本發(fā)明可被用于任意應(yīng)用， 其中，已知產(chǎn)品成分的類型并且這些成分具有不同的X射線吸收譜。因 此例如，本發(fā)明可用于確定合金鍍層中的元素的相對重量。
0031盡管已經(jīng)針對本發(fā)明的說明性的和可執(zhí)行的實施例而特別 示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解，可以在不脫 離僅由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，在其中對形 式和細(xì)節(jié)進行前述以及其他改變。
權(quán)利要求
1. 一種用于通過紙產(chǎn)品中包含的灰材料元素的重量來測量相對組成的設(shè)備，所述設(shè)備包括在多個施加的能量中的每一個下具有已知X射線譜的X射線源(20)，以及X射線檢測器(30)，所述X射線源和X射線檢測器分隔開以收納所述紙產(chǎn)品；用于以多個施加的能量為所述X射線源供電的電壓電源(15)，所述X射線檢測器在所述多個施加的能量中的每一個下提供多個X射線響應(yīng)測量，其中在所述紙產(chǎn)品處于所述X射線源和所述X射線檢測器之間的情況下從所述X射線檢測器獲得多個X射線響應(yīng)測量，并且在所述紙產(chǎn)品不處于所述X射線源和所述X射線檢測器之間的情況下從所述X射線檢測器獲得多個X射線響應(yīng)測量，其中根據(jù)所述的多個測量這二者獲得實際的傳感器響應(yīng)；用于根據(jù)在所述多個施加的能量中的每一個下所述紙產(chǎn)品的每個組分的所述已知的X射線響應(yīng)譜和已知的吸收系數(shù)值來預(yù)測傳感器響應(yīng)的裝置(50)；和，用于通過將所述實際傳感器響應(yīng)與所述預(yù)測的傳感器響應(yīng)進行比較來計算灰成分重量以及根據(jù)所述比較求出灰材料元素的相對重量的裝置(50)。
2. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中，所述實際傳感器響應(yīng)是第一比 率R(i)= V (i) /V。 (i),其中對于每個施加的能量增量(i) , V(i) 是在所述紙產(chǎn)品處于所述X射線源和所述X射線檢測器之間的情況下 所獲得的吸收響應(yīng)測量，V。 (i)是在所述紙張不處于所述X射線源和所述X射線檢測器之間的情況下 所獲得的吸收響應(yīng)測量。
3. 如權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中，所述預(yù)測的傳感器響應(yīng)包括第二比率Rt(i),第二比率R《i)是通過在多個施加的能量中的每一個下將所 述紙產(chǎn)品的每個組分的已知吸收系數(shù)施加到所述已知的X射線響應(yīng)譜 而獲得的。
4.如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，還包括存儲針對每個施加的電壓設(shè)定 的所述X射線響應(yīng)譜以及存儲針對所述紙產(chǎn)品的每個組分的所述一個 或者多個吸收系數(shù)值的裝置(52)。
5. 如權(quán)利要求4所述的設(shè)備，其中，所述存儲裝置存儲總的紙重量 和所述灰組成的組分重量的初始值。
6. 如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，還包括控制裝置(50),用于根據(jù)所 述第一和第二比率的比較、所述存儲的總的紙重量和所述灰組分重量值 來計算灰組分重量。
7. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括控制裝置(50),用于掃描所 述電壓電源，用于以多個施加的能量為所述X射線源供電。
8. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述控制裝置掃描所述電壓電 源，用于以1 KeV和10KeV之間的電壓增量為所述X射線源供電。
9. 如權(quán)利要求8所述的設(shè)備，其中，所述電壓增量是介于50 V至 200 V范圍之間的值。
10. 如權(quán)利要求3所述的設(shè)備，其中，被包含在紙產(chǎn)品中的所述灰 材料元素包括CaCa03、 Ti02和粘土。
11. 如權(quán)利要求1所述的設(shè)備，還包括設(shè)在所述X射線源和所述 紙產(chǎn)品之間的X射線濾光器裝置(25),用于改進不同類型灰材料之間 的分離。
全文摘要
本發(fā)明提供了實現(xiàn)對紙產(chǎn)品中灰含量的相對材料組成的測量和確定的系統(tǒng)、方法和計算機程序產(chǎn)品。盡管灰含量中的材料，例如CaCA₃、粘土和TiO₂具有不同的X射線吸收譜，但是通過快速改變X射線量具，在每個測量級測量吸收，并將此與基本物理參數(shù)表相比較，就能夠求出灰含量中的材料-例如CaCA₃、粘土和TiO₂的相對部分。另外，紙幅或者紙張產(chǎn)品中的其他成分材料的相對重量也是可確定的。
文檔編號G01B15/02GK101389951SQ200680053483
公開日2009年3月18日 申請日期2006年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月27日
發(fā)明者G·J·霍夫曼 申請人:霍尼韋爾國際公司