[发明专利]表征材料的设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及对材料进行表征的设备和方法。

本发明尤其涉及在期望获取关于物体的内部成分和/或组成的信息的场合，使用诸如x-射线或伽马射线的高能量放射线来扫描物体的设备和方法。

背景技术

本发明对于涉及可能期望获取关于物体的内部成分和/或组成的信息的场合尤其有用，所述物体例如包括含有多种组成元素或材料、包含液体或液体样本等的物体，例如用于识别目的，用于库存控制或质量控制目的，用于监视随时间的变化并且尤其是降解，在安全机构或类似的场所用于检测危险或禁止材料，例如用来筛查行李进入或离开受限区域。

x-射线吸收已被用作筛查物体的基础，以在三维空间创建物体的成分或组成相对于彼此的某种形式的代表性图像，并获取其可能的组成的某些迹象。物体越厚或越密，则其将x-射线波束衰减得越多。通过使用适当的探测器和适当的源，能够生成基于一个物体或一组物体的吸收情况的筛查的项目的图像形式的放射照片。

已知来自发射的x-射线的光谱信息可用于给出所扫描的物体的材料成分或组成的另外的信息。已知任何材料的x-射线的吸收特性可在光谱上变化，且这种影响尤其取决于原子数量。这已导致了双频带或双能量探测器的出现，所述双谱带或双能量探测器能够从x-射线发射的全光谱分别识别低能带和高能带。最近，能够更有效地解析关于发射的x-射线的光谱信息的探测器的出现导致了在较大范围的谱带区分和生成较多的图像的设备的出现。例如，US5943388描述了一种使用碲化镉探测器在横越至少三个能带成像且生成至少三个图像的系统。

这种系统允许显示具有光谱能量解析度的透射放射照片，这可有助于清理与在宽光谱单色图像中出现的不相干的信息，所述单色图像仅显示整个光谱的平均强度，尤其是物体在透射路径中包括多种组成元素或材料的情况。他们并不总是以这种方式搜集数据以允许获取表征材料的信息。期望更高效地进行该内容。

即使具有这种解析度，这种设备仍可能被x-射线路径上重叠的物体所困惑。此外，它们通常将不给出关于物体的结晶或多晶性质。

多晶材料散射x-射线，且最终的x-射线图像可能几乎探测不到这种多晶材料，因为没有被该材料吸收的x-射线的非常大的部分将被散射，并因此没有被探测器接收到。这是不幸的，因为在安全x-射线筛查中，许多征兆项目在本质上是多晶的，尤其是诸如CP4、RDX、PETN和其专有的剂型的塑料炸药、药物和类似物，且因此通过使用传统的x-射线系统难以探测。

US5313511概述了一种用于针对使用双能量探测器探测的透射波束、反向散射波束和前向散射波束产生独立的图像的系统。前散射波束和后散射波束仅包含强度信息，且不能与传输图像组合以用于更准确的成像和材料识别。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于从物体获取放射线相互作用数据以确定关于物体的组成信息的设备，所述设备包括：

放射源和放射线探测器系统，所述放射线探测器系统与所述放射源间隔开以限定这两者之间的扫描区域，且搜索在与所述扫描区域的物体相互作用后关于入射到所述探测器系统的放射线的使用信息，所述探测器系统能够探测和搜集关于入射的放射线的光谱可解析的信息；

其中所述放射线探测器系统包括第一探测器装置及至少又一个探测器装置，第一探测器装置被安置成搜集在放射线透射穿过物体后入射到其上的放射线的第一强度数据集，至少又一个探测器装置被安置成搜集在与物体发生散射相互作用后入射到其上的放射线的又一强度数据集；

且其中所述设备还包括第一数据处理模块，其适于解析在所述源的光谱内的至少三个能带上的所述第一强度数据集；

及至少又一个数据处理模块，其适于解析在所述源的光谱内的至少三个能带上的所述又一强度数据集。

根据本发明，通过在源的光谱内的至少三个能带上进行光谱解析，来处理透射数据集和至少又一个散射数据集，以确定关于物体的组成信息。又一散射的数据集特别优选包括由适当的又一探测器搜集的前向散射的强度数据的数据集。前向散射的强度数据例如可为相干散射的强度数据和/或不相干散射的强度数据。

在一个可能的实施方式中，可搜集多个相干和/或不相干的前向和/或反向散射的模式的多个另外的数据集。例如，多个另外的探测器装置可被安置成搜集在与物体发生多个不同的散射相互作用后入射到其上的放射线的多个另外的强度数据集，如上所述，每一这种强度的数据集由另外的数据处理模块进行处理。在这种情况中，多个另外的数据集中的至少一个优选是前向散射的强度数据的数据集。前向散射的强度数据例如可为相干散射的强度数据和/或不相干散射的强度数据。