專利名稱：由多能量x-射線識別材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及X-射線和Y-射線分析領(lǐng)域，具體地，但不僅是，高流量。
背景技術(shù)：
X-或Y -射線的應(yīng)用已在非破壞性測試領(lǐng)域和安全應(yīng)用中發(fā)展(例如，使用多能 量X-射線照相術(shù)檢測爆炸材料)。
本發(fā)明的一種具體的工業(yè)應(yīng)用是使用連續(xù)射線照相術(shù)檢測爆炸物以檢查行李。但 其它應(yīng)用也是可能的，尤其是在強(qiáng)的X和/或Y光子流量測量過程中，通過測量由樣品發(fā) 射的光子流量。
此外，用于行李檢查的已知技術(shù)很難符合當(dāng)前的要求該方法必須較快，而且精確 并且合乎安全性。尤其是，行李的傳送速度要求一般在較短得時(shí)間(幾毫秒)內(nèi)，用流量可以 高至(幾十兆光子/mm2/S)保持充分統(tǒng)計(jì)量的入射光子測量透過行李的光子的能量。
為此目的，可以使用各種類型的檢測器，包括測量積累(deposited)能量的傳感 器，或最近以來，光譜傳感器。在這種類型的應(yīng)用中，要測試的對象放置于電離射線源，一般 是X-射線源，和檢測器之間。其結(jié)果是，該檢測器測量由對象發(fā)射的輻射。
在現(xiàn)有技術(shù)中，一般地，后者部分為非光譜檢測器，根據(jù)X輻射的強(qiáng)度傳遞信號。 例如，這些是不具有光譜功能的閃爍檢測器。這種檢測器彼此疊加，中間屏幕能夠放置在兩 個(gè)連續(xù)的檢測器之間。一般地，使用兩個(gè)檢測器，稱為“夾層傳感器(sandwich sensor)”:第 一檢測器疊加到第二檢測器上，該第一檢測器置于要檢測的對象附近。第一檢測器通常較 小，因此其主要吸收低能量光子。第二檢測器通常較大，因此其主要吸收高能量光子。因此， 通過使用這些第一和第二檢測器，分別測量由該對象發(fā)射的輻射的低能量組分的強(qiáng)度和高 能量組分的強(qiáng)度。通過將這些測量與用相同檢測器但在這些檢測器和源之間沒有對象(或 直接測量)而進(jìn)行的測量相比較，在低能量(使用第一檢測器)和高能量(使用第二檢測器) 下估計(jì)對象的衰減系數(shù)。
然后，比較測量的衰減系數(shù)與用相同方法獲得的參考系數(shù)，然后將該對象用具有 已知厚度和性質(zhì)的參考材料替代。
最后，該測定參考材料的值提供了最接近于用分析對象測量的參考衰減系數(shù)。然 后認(rèn)為該分析對象的材料具有所述最接近的參考材料的特征(性質(zhì)、厚度)。
近來，疊加的檢測器已有利地被具有光譜功能的檢測器替代。然后，有可能獲得經(jīng) 受X輻射的對象的透射函數(shù)。從這個(gè)函數(shù)，有可能在不同的能量范圍內(nèi)確定衰減系數(shù)參數(shù)， 這可以與已知材料的參數(shù)相比較。
因此，不考慮使用的檢測技術(shù)(疊加的非光譜檢測器或光譜檢測器)，通過比較在 未知對象上測量的衰減系數(shù)與在參考材料上得到的參考系數(shù)，出現(xiàn)了識別材料的問題。
已知方法基于識別具有最接近用未知對象確定的那些的衰減系數(shù)的參考材料。但 它們并不可靠，尤其是當(dāng)快速進(jìn)行測量時(shí)。信號獲取較短，相關(guān)的不確定性較高。也產(chǎn)生了 使用比當(dāng)前已知的方法更可靠的X或Y射線尋找識別材料的方法的問題。
最后，如已解釋的，一種應(yīng)用是行李檢查，例如在機(jī)場，用于爆炸物檢測。
現(xiàn)在，在這種情況下，產(chǎn)生了非常快速地進(jìn)行檢查以便能夠在很短的時(shí)間段內(nèi)連續(xù)檢測行李的問題，在檢測裝置中與旅客行李的到達(dá)相一致。發(fā)明內(nèi)容
首先公開了一種校準(zhǔn)方法，用于裝置使用X-射線識別材料，包括
a)確定至少一種校準(zhǔn)材料或多種校準(zhǔn)材料，對于每種校準(zhǔn)材料，確定這種材料的至少一個(gè)校準(zhǔn)厚度或多個(gè)校準(zhǔn)厚度，
b)對于每種校準(zhǔn)材料和每個(gè)選定的校準(zhǔn)厚度，測量X輻射的N個(gè)衰減或透射系數(shù) a i，其中N彡2，
c)從所述系數(shù)計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù)，
d)對于每種校準(zhǔn)材料和每個(gè)校準(zhǔn)厚度，或?qū)τ诿總€(gè)至少部分校準(zhǔn)厚度，確定或計(jì)算存在概率分布規(guī)律f作為所述統(tǒng)計(jì)參數(shù)的函數(shù)。
在一個(gè)實(shí)施方式中，稱為離散模型，校準(zhǔn)方法還包括以下步驟
e)對于每個(gè)系數(shù)ai，確定α @可測量的離散值，其中I彡pi彡P(guān)i，Pi為最大可測量系數(shù)a i,pi的指數(shù)。
對于每個(gè)N-uplet ( α 1;ρ1，a 2，p2，......，a N，pN)，該步驟之后還有計(jì)算在步驟d)中 確定的每個(gè)概率密度值，然后對于每個(gè)N-uplet ( a1；pl, a2；p2,……，a N，pN)，可能地確定材料的性質(zhì)和厚度，該材料的概率密度是最大的。
在上述方法中的一個(gè)中，在校準(zhǔn)階段期間，建立統(tǒng)計(jì)和分布參數(shù)作為這些系數(shù)的函數(shù)，然后將使得任何對象能夠非?？焖俚貦z查，尤其必須被表征的材料，即希望識別性質(zhì)以及，也可能是，厚度。
這種方法也可以具有步驟C’)，用于確定插值統(tǒng)計(jì)參數(shù)，對于厚度值，稱為插值厚度，除了在步驟a)中確定的那些。從以前確定的統(tǒng)計(jì)參數(shù)進(jìn)行這些插值。
然后，這種方法可以包括以下另外的步驟d’)
d’ )對于每種校準(zhǔn)材料和為每種校準(zhǔn)材料選擇的每個(gè)至少部分插值厚度，計(jì)算存在概率分布規(guī)律，作為所述統(tǒng)計(jì)參數(shù)的函數(shù)。
然后，此方法可以包括，對于每個(gè)衰減或透射系數(shù)ai，確定^#可測量離散值， 其中I彡P(guān)i彡P(guān)i，Pi為最大可測量系數(shù)a .pi的指數(shù)，然后對于每個(gè)N-uplet ( α 1ρ1， α2；ρ2,……，αΝ ρΝ)，可能地計(jì)算在步驟d’)中確定的每個(gè)概率密度值。對于每個(gè)N-uplet (α 1；ρ1, α 2；ρ2,……，α Ν；ρΝ)，也可能包括確定材料的性質(zhì)和厚度，該材料的概率密度是最大的。
換句話說，從插值中獲得的數(shù)據(jù)將使其也可能得到與統(tǒng)計(jì)參數(shù)相關(guān)的數(shù)據(jù)，和存在概率分布數(shù)據(jù)。然后得到數(shù)據(jù)組，其可以在材料識別過程中使用。
可以使用的一種分布的實(shí)例為高斯型存在概率分布。
優(yōu)選地，在步驟b)期間，對于至少部分的每種校準(zhǔn)材料的校準(zhǔn)厚度，至少進(jìn)行Ν_ stat測量，其中100 ( N_stat ( IO40因此，在校準(zhǔn)階段獲得了非常良好的統(tǒng)計(jì)，這使得在隨后測量階段期間有可能確保非常良好的準(zhǔn)確性。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，步驟b)包括對于每種校準(zhǔn)材料和對于每個(gè)選定的校準(zhǔn)厚度，在至少兩個(gè)能量帶或范圍(一個(gè)為低能量和一個(gè)為高能量)內(nèi)至少兩個(gè)透射或衰減系數(shù)(a i，α 2)的計(jì)算。
優(yōu)選地，第一能量帶或范圍在15至50keV之間，并且第二能量帶或范圍在40至 120keV 或 50keV 至 120keV 之間。
進(jìn)一步公開了一種使用X-射線照相術(shù)識別材料的方法，包括
-對于這種材料，測量X輻射的衰減或透射系數(shù)，
-在所述至少兩個(gè)能量帶或范圍內(nèi)，由對這種材料測量的所述系數(shù)確定至少兩個(gè)透射或衰減系數(shù)(α 17 α2),
-通過在上面所確定的分布中識別概率分布，至少確定材料的性質(zhì)，確定的該材料的透射或衰減系數(shù)具有最大值。
也公開了一種用于識別X射線照相術(shù)材料的裝置，包括
a)用于確定多種校準(zhǔn)材料，對于每種材料，確定該材料的多個(gè)的厚度裝置，
b)對于每種校準(zhǔn)材料和每個(gè)選定的厚度，用于確定X射線的衰減或透射系數(shù)的輻射源、檢測器、和裝置，
c)用于由所述系數(shù)計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù)的裝置，
d)用于計(jì)算存在概率分布作為所述統(tǒng)計(jì)參數(shù)的函數(shù)的裝置，
e)用于至少確定材料的性質(zhì)作為所述概率分布的函數(shù)的裝置。
此處再次，材料性質(zhì)的確定可以非常有利地得益于之前概率分布函數(shù)的確定。盡管要進(jìn)行大量的計(jì)算，但是一旦進(jìn)行測量，材料的確定將是非常快的，遠(yuǎn)小于Ims。
如公開的方法或裝置可以使用測量衰減或透射系數(shù)裝置，包括
-光譜檢測器，即，能夠傳遞測量的輻射的能譜，
-或兩個(gè)相關(guān)的非光譜檢 測器(“夾層”傳感器類型)，或兩個(gè)以上相關(guān)的非光譜檢測器，
-或單一的非光譜檢測器，然后后者部分連續(xù)地暴露于具有不同能量的入射輻射。
優(yōu)選地，此種裝置包括X輻射源，使其可能發(fā)射注量率至少等于KfmmY1的入射光子。
根據(jù)一個(gè)特定的實(shí)施方式，這種裝置進(jìn)一步包括用于確定稱為插值系數(shù)的衰減或透射系數(shù)的裝置，對于厚度值，稱為插值厚度，除了進(jìn)行一次或多次測量的那些，可能地，用于從所述插值系數(shù)確定統(tǒng)計(jì)參數(shù)以及用于計(jì)算存在概率分布作為所述統(tǒng)計(jì)參數(shù)的函數(shù)的>J-U ρ α裝直。
可以提供裝置以從對材料測量的衰減或透射數(shù)據(jù)計(jì)算至少兩個(gè)衰減系數(shù)(α 1； α 2)，在至少兩個(gè)能量帶或范圍內(nèi)，一個(gè)為低能量和一個(gè)為高能量。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，如公開的裝置或方法的統(tǒng)計(jì)參數(shù)包括至少每個(gè)衰減系數(shù)的平均和標(biāo)準(zhǔn)偏差，以及計(jì)算的透射或衰減系數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)。
也可能提供用于在N值中離散透射或衰減系數(shù)(α P α2)的步驟和裝置。


-圖1A和圖1B顯示了公開的裝置的實(shí)施例，
-圖2是入射光束在透射通過材料之前和之后的光譜的實(shí)施例，
-圖3和圖4是衰減函數(shù)的實(shí)施例，
-圖5A-圖5B示出了經(jīng)過多次測量的平均透射函數(shù)，圖5B中定位了低能量和高能量選擇區(qū)，
-圖6顯示了在平面(aP α2)中測量的組的位置，
-圖7顯示了夾層式傳感器，
-圖8Α-圖8C顯示了表明在三種材料的情況下(1，000次測量每種材料一厚度對) 系數(shù)對校準(zhǔn)測量的變化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，
-圖9用圖解方式顯示了如公開的校準(zhǔn)方法的過程，
-圖10用圖解方式示出了如公開的校準(zhǔn)方法的準(zhǔn)備過程，
-圖1lA和圖1lB各自用圖解方式顯示了如公開的校準(zhǔn)方法的步驟過程，
-圖12用圖解方式顯示了如公開的測量過程，
-圖13顯示了代表對象厚度對的噪聲測量組的系數(shù)的高斯分布，
-圖14用圖解方式說明了在三種材料(聚乙烯、迭爾林和特氟龍)的組中的迭爾林的檢測，
-圖15Α-圖15C示出了由圖8Α-圖8C所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，三種材料的概率密度在系數(shù)(α P α2)空間中的變化，
-圖16Α-圖16Β是利用如公開的行李篩選裝置的識別方法的實(shí)施方式的實(shí)例以及在相同系統(tǒng)中進(jìn)行并來自相同采集數(shù)據(jù)的計(jì)數(shù)圖像(圖16Α)的對比。
具體實(shí)施方式
在此公開了未知對象的性質(zhì)和/或厚度的識別，通過將所述對象置于輻射源(X或 Y )和檢測器(或檢測器組件)之間。這種識別采取對由對象發(fā)射的輻射的測量，該測量與在源和檢測器之間沒有置入對象的輻射測量相比較。
衰減或透射系數(shù)是指由比較在輻射源和檢測器(多個(gè)檢測器)之間有和沒有對象的輻射測量所得到的系數(shù)。這些測量可以分別指定為I和Ιο。I和Itl之間的比較通常包括 I和Itl之間的比率。在最常見的情況下，并且如將在下文的情況下，這些系數(shù)是衰減系數(shù)， 即從所述對象的衰減函數(shù)中確定它們。
但它也可以應(yīng)用于透射系數(shù)，即由該對象的透射函數(shù)確定的系數(shù)。
據(jù)回顧，如果I是由該對象發(fā)出`的輻射的強(qiáng)度，Itl是沒有對象時(shí)測量的輻射的強(qiáng)度，慣常地，函數(shù)I稱作透射函數(shù)，記為TR，而慣常地函數(shù)-1n —稱作衰減函數(shù)，記為 hJATT。在下文的描述中，并且非限制的，使用衰減系數(shù)。
將提供本教導(dǎo)可以應(yīng)用至的裝置的第一示例性實(shí)施方式，參考圖1A。
在此涉及的優(yōu)選的光譜傳感器優(yōu)選直接轉(zhuǎn)換傳感器，即入射在傳感器上的X光子與偏壓(biased)半導(dǎo)體材料(例如，CdTe)相互作用，并產(chǎn)生電子電荷云(通常60keV的X光子有10，OOO個(gè)電子)。
然后這些電荷被電極收集，并形成瞬態(tài)電信號稱為脈沖。在數(shù)字化后，脈沖根據(jù)其振幅被分類在不同通道中，并且能量值被分配至每個(gè)通道。每次相互作用的通道的分布對應(yīng)于已與照射對象相互作用的輻射的能量譜，或檢測的輻射的能量譜。輻射優(yōu)選X或 光子福射。
因此，裝置或光譜鏈I包括以下部件
-輻射源1，發(fā)射輻射200，例如，入射光子注量率在IO6Him2s-1至IO81Iim2s-1之間，
-傳感器2，例如直接轉(zhuǎn)換型，還例如由半導(dǎo)體材料如CdTe或CdTe:Cl、或 CdTe:1n、或CdZnTe、或CdMnTe、或HgI2、或AsGa、或S1、或TlBr制成。這種傳感器提供有兩個(gè)電極，在其末端信號脈沖轉(zhuǎn)化輻射或光子或與傳感器的材料的相互作用并在由該相互作用產(chǎn)生的傳感器材料中生成電子電荷云(通常60keV的X光子有1，000個(gè)電子)。然后電荷被兩個(gè)電極捕獲，在兩個(gè)電極之間已經(jīng)建立了所需的勢差。如果完成采集，測得的脈沖的積分與由入射粒子積累的能量成比例。例如，該傳感器是平行六面體，在兩個(gè)相對面上具有兩個(gè)電極，該電極能夠定向垂直于入射輻射；例如，在CdTe檢測器的情況下，垂直于入射輻射的表面為800 μ mX800 μ m,并且作為進(jìn)一步的實(shí)例，檢測器的厚度(在入射輻射的平均透射的方向上)為3mm。
-電荷放大器4，
-放大器6，
-模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器8，
-裝置10，用于進(jìn)行由裝置4、6、8圖形化的和數(shù)字化的信號的處理，以及用于根據(jù)通道Ne 2)的數(shù)量形成輻射光譜，每個(gè)通道i對應(yīng)在Ei至Ε +ΛΕ,之間的能量范圍，然后Λ Ei對應(yīng)于通道i的能量寬度。對于每個(gè)通道AEi可以是相同的，因此對于任何通道i， AEi=AE,然后ΔΕ為常數(shù)。
-裝置12，用于使用在 本申請中公開的方法進(jìn)行光譜處理。
可以重復(fù)該結(jié)構(gòu)，以便把上述類型的幾種檢測器并列，組成一維陣列(稱為連接鏈 (connecting strip))或兩維陣列(稱為矩陣)。
其它處理裝置，例如基于延遲線電路，特別是使其能夠使信號圖形化，可以提供在模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器的上游。
輻射光譜是指檢測的脈沖的振幅直方圖，至少具有兩個(gè)通道，每個(gè)通道對應(yīng)于確定的振幅范圍。脈沖的振幅與通過相互作用在檢測器內(nèi)積累的能量成比例，這種光譜也是檢測的相互作用的能量的直方圖。
在使用該裝置期間，材料100的樣品設(shè)置在源和檢測器之間，如我們將在下面看到的，以便進(jìn)行校準(zhǔn)或在進(jìn)行校準(zhǔn)后被表征。
裝置12尤其包括計(jì)算機(jī)或微型計(jì)算機(jī)或編程計(jì)算機(jī)以存儲(chǔ)和處理光譜數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)，以實(shí)施根據(jù)本申請公開的方法，例如，發(fā)射光譜數(shù)據(jù)I和Itl和/或系數(shù)μ (E)或穿透的材料的厚度數(shù)據(jù)。因此也可以計(jì)算后面描述的衰減系數(shù)\和α2。
編程裝置12或中央部件16以進(jìn)行如在本申請中公開的處理方法，通過從發(fā)射光譜數(shù)據(jù)I和Itl計(jì)算透射函數(shù)數(shù)據(jù)。它們進(jìn)一步具有存儲(chǔ)裝置，用于存儲(chǔ)測量的數(shù)據(jù)，以及用于存儲(chǔ)使用如在本申請中公開的方法處理的數(shù)據(jù)。也提供了用于應(yīng)用如在本申請中公開的方法步驟的存儲(chǔ)裝置。
可以使用裝置10應(yīng)用如在本申請中公開的全部或部分處理方法，這些裝置能夠是FPGA (現(xiàn)場可編程門陣列)或ASIC (專用集成電路)。
裝置12可以使其可能控制X輻射源1，以引發(fā)輻射的發(fā)出以及使用檢測器2進(jìn)行一次或多次測量。這些電子裝置12可以使其可能進(jìn)行輻射源(多個(gè)輻射源)和檢測器(多個(gè)檢測器)的觸發(fā)的同步檢查。
這些裝置12也可以使其可能進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算以實(shí)施本發(fā)明的方法，特別是在校準(zhǔn)階段期間。如下面解釋的，在測量階段期間，它們也使其可能確定待表征的材料的性質(zhì)以及可能地確定厚度。
使用裝置12，操作者可以選擇一個(gè)或多個(gè)參數(shù)來執(zhí)行這些操作。
他/她也可以選擇N彡2能量帶的數(shù)量N，由其將能夠計(jì)算衰減系數(shù)α η，η彡2， 如下面解釋的。在給定的能量帶中，通過將統(tǒng)計(jì)量或函數(shù)應(yīng)用至衰減函數(shù)中計(jì)算每個(gè)衰減系數(shù)。該指示可以是，例如，在所考慮的能量帶中的透射函數(shù)的積分或平均值。
當(dāng)Ν=2時(shí)，這些能量帶對應(yīng)于所謂的低能量區(qū)和所謂的高能量區(qū)，并且確定第一衰減系數(shù)CI1，對應(yīng)于低能量帶，以及第二透射系數(shù)CI2，對應(yīng)于高能量帶。
在屏幕裝置或可視化裝置17上，可能顯示
-測得的光譜I和I。，
-和/或一個(gè)或多個(gè)衰減和/或代表函數(shù)，如圖3-圖6、圖8Α-圖8C、或圖13-圖 16Β中的一個(gè)，
-待表征的材料的性質(zhì)以及可能的厚度。
由這些觀察裝置，操作者也可以限定或選擇用于計(jì)算上面指出的系數(shù)的低能量和高能量區(qū)。
這種裝置也可以應(yīng)用延遲線，使得可能以梯形的形式使脈沖圖形化，例如，如在 ΕΡ2071722中所描述的。該裝置，如圖1B所示，主要包括
-集成式的電荷前置放大電路20，能夠連接到半導(dǎo)體檢測器2上(電阻14稱作與檢測器2相關(guān)的偏壓電阻)，
-電路22，用于通過延遲線(具有延遲線32、第一增益34、減法器36和第二增益 38)測量能量，連接在前置放大電路的輸出端，以及
-采樣器，連續(xù)在能量測量電路的輸出端。
還具有同步電路52，包括
-電路56，用于測量電流脈沖，連接在前置放大電路20的輸出端，以及獲得在輸出端和前置放大電路的輸出端的衍生端(derivative)之間的差，以及
-區(qū)別電路66，形成二進(jìn)制信號作為脈沖測量電路22的輸出端的函數(shù)，所述邏輯信號控制采樣器的樣本矩。
上面描述的裝置，如裝置12，可以與該電路相結(jié)合以產(chǎn)生實(shí)施如在本申請中公開的方法的裝置。
在文檔EP2071722中描述了這種電路的其它方面。
在本申請中公開的裝置使得可能進(jìn)行入射光束的光譜Itl的測量該光譜可以在大量的獲得中平均化，以便使光子噪聲的影響最小化。該光譜Itl為在`源和檢測器之間不存在材料(檢測材料或樣品材料)的情況下通過檢測器檢測的輻射光譜。
然后，將待分析的對象100置于光束的前面(圖1A，典型地行李或，更一般地，待分析的材料樣品)或在裝置校準(zhǔn)期間將使用的對象或材料100的前面。
在選定期間內(nèi)，通常相當(dāng)短，例如在幾百μ s至幾個(gè)IOOms之間，通常小于IOms或幾十ms，測量透過該對象的輻射的光譜I。可以使或可以不使該光譜I平均化，但優(yōu)選地， 不使其平均化。
從而進(jìn)行的測量的實(shí)例如圖2所示，其中看到兩個(gè)光譜I和Im
現(xiàn)在將回顧，經(jīng)受輻射的對象的衰減函數(shù)對應(yīng)于
權(quán)利要求
1.一種用于利用X-射線識別材料的裝置的校準(zhǔn)方法，包括a)確定至少一種校準(zhǔn)材料以及，對于每種校準(zhǔn)材料，至少一個(gè)該材料的校準(zhǔn)厚度，b)對于每種所述校準(zhǔn)材料以及對于每個(gè)所述選定的校準(zhǔn)厚度，測量X輻射的N個(gè)衰減或透射系數(shù)a i，其中N彡2，c)由所述系數(shù)計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù)，d)對于每種校準(zhǔn)材料以及對于每個(gè)校準(zhǔn)厚度，確定或計(jì)算存在概率分布規(guī)律f作為所述統(tǒng)計(jì)參數(shù)的函數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括，對于每個(gè)系數(shù)ai，確定C^pi可測量離散值的步驟，其中I彡pi彡P(guān)i, Pi為最大可測量系數(shù)α @的指數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法,還包括,對于每個(gè)N-uplet( α 1；ρ1, α 2；ρ2,......，α Ν;ρΝ)，計(jì)算每個(gè)在步驟d)中確定的概率密度值。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括，對于每個(gè)N-uplet( α1ρ1，α 2 ρ2，......，αΝ ρΝ)，確定所述概率密度最大的所述材料的性質(zhì)和厚度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，還包括以下步驟除了在步驟a)中確定的那些，確定衰減或透射系數(shù)或統(tǒng)計(jì)參數(shù)，稱為插值統(tǒng)計(jì)參數(shù)，對于厚度值，稱為插值厚度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括步驟d’)，對于每種校準(zhǔn)材料和每個(gè)為每種校準(zhǔn)材料選定的至少部分所述插值厚度，確定或計(jì)算存在概率分布規(guī)律作為所述統(tǒng)計(jì)參數(shù)的函數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，還包括，對于每個(gè)衰減或透射系數(shù)ai，確定a iiPi可測量離散值，其中I彡P(guān)i彡P(guān)i, Pi為最大可測量系數(shù)a .pi的指數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法,還包括,對于每個(gè)N-uplet( α 1；ρ1, α 2；ρ2,......，α Ν；ρΝ),計(jì)算在步驟d’ )中確定的每個(gè)概率密度值。
9.根據(jù)權(quán)利要求6至8中任一項(xiàng)所述的方法，還包括，對于每個(gè)N-uplet( α 1；ρ1, α2；ρ2,……，αΝ ρΝ)，確定所述概率密度最大的所述材料的性質(zhì)和厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的方法，所述存在概率分布是高斯型的。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在步驟b)過程中，對于每種所述校準(zhǔn)材料以及對于每個(gè)選定的校準(zhǔn)厚度的所述校準(zhǔn)厚度，至少進(jìn)行N_stat測量，其中 100〈N_stat〈104。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的方法，其中對于每次測量，X-射線光子在步驟b)過程中的流量至少等于IO6Him2s'
13.根據(jù)權(quán)利要求1至12中任一項(xiàng)所述的方法，還包括，對于每種所述校準(zhǔn)材料以及對于每個(gè)所述選定的校準(zhǔn)厚度，在至少兩個(gè)能量帶或范圍內(nèi)計(jì)算至少兩個(gè)透射或衰減系數(shù) (α 17 α2)，一個(gè)為低能量且一個(gè)為高能量。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，第一能量帶或范圍在15至50keV之間，并且第二能量帶或范圍在50keV至120keV之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14中任一項(xiàng)所述的方法，所述統(tǒng)計(jì)參數(shù)至少包括每個(gè)所述衰減或透射系數(shù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，以及計(jì)算的透射和衰減系數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15中任一項(xiàng)所述的方法，其中在N值中離散所述衰減或透射系數(shù)(α P α 2)。
17.一種利用X射線照相術(shù)識別材料的方法，包括，對于該材料，測量X輻射的衰減或透射系數(shù)，以及通過以下方法至少確定所述材料的性質(zhì)在根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的校準(zhǔn)方法過程中確定的分布規(guī)律中，識別所述衰減或透射系數(shù)具有最大值的存在概率分布規(guī)律。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括，對于每種校準(zhǔn)材料和對于每個(gè)選定的校準(zhǔn)厚度，由該材料的所述測量的系數(shù)，在所述至少兩個(gè)能量帶或范圍中確定至少兩個(gè)透射或衰減系數(shù)(α 1； α 2)，一個(gè)為低能量，另一個(gè)為高能量，通過識別所述材料的這些透射或衰減系數(shù)具有最大值的概率分布至少進(jìn)行所述材料的性質(zhì)的確定。
19.根據(jù)權(quán)利要求1至18中任一項(xiàng)所述的方法，使用光譜傳感器(2)或一個(gè)或多個(gè)非光譜傳感器進(jìn)行所述衰減或透射系數(shù)的測量，例如兩個(gè)傳感器設(shè)置為夾層(23、24、25)。
20.一種用于識別X射線照相術(shù)材料的裝置，包括a)用于確定至少一種校準(zhǔn)材料以及，對于每種材料，至少一個(gè)該材料的厚度的裝置 (12,16),b )對于每種所述校準(zhǔn)材料以及對于每個(gè)所述選定的厚度，用于測量X-射線的N個(gè)衰減或透射系數(shù)的裝置(2-10、23、25、23’、25’)，其中N≥2，c)用于由所述系數(shù)計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù)的裝置(12、16)，d)對于每種所述校準(zhǔn)材料以及對于每個(gè)所述選定的厚度，用于計(jì)算存在概率分布規(guī)律作為所述統(tǒng)計(jì)參數(shù)的函數(shù)的裝置(12、16),e)用于至少確定材料的性質(zhì)作為所述概率分布規(guī)律的函數(shù)的裝置(12、16)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的裝置，用于測量所述衰減或透射系數(shù)的所述裝置包括光譜檢測器(2)或一個(gè)或多個(gè)非光譜傳感器，例如兩個(gè)傳感器設(shè)置為夾層(23、24、25)。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21中任一項(xiàng)所述的裝置，包括X-射線源(I)，使得可能發(fā)出流量至少等于IO6mnT2iT1的入射光子。
23.根據(jù)權(quán)利要求20至22中任一項(xiàng)所述的裝置，包括CdTe或CdMnTe、或HgI2、或AsGa、 或S1、或TiBr、或CdZnTe型的檢測器(2)。
24.根據(jù)權(quán)利要求20至23中任一項(xiàng)所述的裝置，除了進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)測量的那些，還具有用于確定以下參數(shù)的裝置衰減或透射系數(shù)或統(tǒng)計(jì)參數(shù)，稱為衰減或透射系數(shù)或插值統(tǒng)計(jì)參數(shù)，對于厚度值，稱為插值厚度。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的裝置，還具有用于由衰減或透射系數(shù)或插值統(tǒng)計(jì)參數(shù)確定衰減或透射系數(shù)或統(tǒng)計(jì)參數(shù)并且計(jì)算存在概率分布作為所述統(tǒng)計(jì)參數(shù)的函數(shù)的裝置。
26.根據(jù)權(quán)利要求20至25中任一項(xiàng)所述的裝置，還具有用于在至少兩個(gè)能量帶或范圍內(nèi)，由測量的材料的所述衰減或透射函數(shù)計(jì)算至少兩個(gè)透射或衰減系數(shù)(α P α 2)的裝置， 一個(gè)為低能量且另一個(gè)為高能量。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的裝置，第一能量帶或范圍在15至50keV之間，第二能量帶或范圍在50至120keV之間。
28.根據(jù)權(quán)利要求26或27中任一項(xiàng)所述的裝置，所述統(tǒng)計(jì)參數(shù)至少包括每個(gè)所述透射或衰減系數(shù)的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差，以及計(jì)算的透射或衰減系數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)。
29.根據(jù)權(quán)利要求26至28中任一項(xiàng)所述的裝置，還包括用于在N值中離散所述透射或衰減系數(shù)(α P α2)的裝置。
全文摘要
披露了一種用于利用X-射線識別材料的裝置的校準(zhǔn)方法，包括a)確定至少一種校準(zhǔn)材料以及，對于每種校準(zhǔn)材料，至少一個(gè)該材料的校準(zhǔn)厚度，b)對于每種校準(zhǔn)材料以及對于每個(gè)選定的校準(zhǔn)厚度，測量X輻射的衰減或透射系數(shù)，c)由所述系數(shù)計(jì)算統(tǒng)計(jì)參數(shù)，d)對于每種校準(zhǔn)材料以及對于每個(gè)校準(zhǔn)厚度，確定或計(jì)算存在概率分布規(guī)律作為所述統(tǒng)計(jì)參數(shù)的函數(shù)。
文檔編號G01V5/00GK103069305SQ201180040433
公開日2013年4月24日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者讓·林克爾, 紀(jì)堯姆·貝爾德喬迪, 讓-馬克·丁滕, 喬治·戈農(nóng), 韋羅妮克·勒比費(fèi)爾 申請人:法國原子能及替代能源委員會(huì)