[发明专利]利用具有不同检验量的XRF分析对关注元素定位

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于35 U.S.C.§119(e)要求于2009年4月30日提交的、标题为“Localization of an Element of Interest by XRF Analysis of Different Inspection Volumes(利用具有不同检验量的XRF分析对关注元素定位)”的第61/174,426号美国临时专利申请的优先权，该申请的全部公开内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明大体上涉及通过x射线荧光(XRF)对元素组成的测量，更具体地涉及通过特征荧光x射线的强度的较差测量来识别样品中例如铅的关注元素的定位的方法和装置。

背景技术

XRF是可靠、灵敏并广泛使用的技术，其被用于各种样品类型中关注元素的探测与定量。在XRF分析中，放射同位素源或x射线管产生被引导至样品上的激励辐射束。样品中的元素响应地发射特征能量的荧光x射线。所发出的x射线通过检测器感测，检测器产生代表已接收x射线的能量的信号。这些信号被处理以构造作为能量的函数的x射线计数率的光谱。例如铅的关注元素的浓度可以从光谱中其特征峰的强度得到确定。

XRF分析的一种发展的应用是在例如玩具的消费品中对处于不可接收的高浓度的铅及其它有害元素的存在性的筛选。消费品往往是具有各种厚度材料的多层的异质结构，并且仪器操作者通常在测试时间内具有较少的或不具有关于被检验目标的特定结构的信息。然而，可能期望或必须识别被检验目标中被检测的关注元素的定位，例如，该元素是定位于涂层中还是下面的基板中。例如，玩具通常具有覆盖本体材料(bulk material)的涂料薄层或其它涂层。如果在玩具中检测到铅，那么重要的是辨别铅是主要存在于涂料中还是主要贯穿本体材料分布，这是因为适用的管理标准和用于计算铅浓度的优方法会取决于铅的定位。

被检测的关注元素的定位可通过检查对应于关注元素的两条特征x射线(例如，铅的x射线L_α和L_β)的强度比来确定，其中一条相对于另一条被优选吸收(见，例如，Grodzins等人的第2009/0067572号美国专利申请公开)。这种方法虽然提供了对于某些应用满意的结果，但是不适于更宽范围的关注元素和样品矩阵。例如，难以从例如聚乙烯的薄的、低密度材料中的块状铅中区分涂层铅。此外，除了特定情况之外，强度比方法不能被用于其浓度通过K x射线的强度来测量的元素。

因此，在本领域中存在对可用于不相干类型的样品中各种关注元素的XRF分析的、成功且可靠使用的定位技术的需求。

发明内容

概略地描述了通过XRF分析在样品中对关注元素进行定位，这通过用激励辐射辐照样品并检测从至少两个重叠的但不同的检验量(inspection volume)发出的特征x射线来进行。检验量可通过改变激励的和/或发荧光的x射线的准直(例如，通过移动一个或多个准直器结构)、或者通过部分阻挡激励的和/或发荧光的x射线(例如，通过放置遮光器结构)得到可控地变化。根据一个实施，检验量包括第一检验量和第二检验量，第一检验量延伸至样品的涂层和本体(bulk)，第二检验量仅包括样品的本体。通过比较从不同的检验量发出的特征x射线的强度，可确定关注元素的定位(例如，在涂层中、本体中、或者既在涂层中又在本体中)。

附图说明

在附图中：

图1是依照本发明的示意性实施方式的适于改变检验量的XRF分析仪的符号图；

图2是描绘通过比较在重叠的检验量中获得的XRF光谱对关注元素进行定位的方法的步骤的流程图；

图3A和3B是图1中的XRF分析仪的局部图，其示出了如何通过改变激励的和发荧光的x射线束的准直将不同的检验量限定在一般样品中；

图4A和4B是图1中的XRF分析仪的局部图，其示出了被限定在具有覆盖本体材料的薄涂层的特定样品中的不同检验量；以及

图5A和5B是可选设计的XRF分析仪的局部图，其示出了如何通过选择性地阻挡激励的和发荧光的x射线束中的一部分将不同的检验量限定在样品中。

具体实施方式