[发明专利]X射线衍射和计算机层析成像

说明书

技术领域

本发明涉及一种组合X射线衍射(XRD)和计算机层析成像(computedtomography，CT)的功能的设备和方法。

背景技术

计算机层析成像(CT)是一种利用计算来组合X射线图像的技术。样品的常规X射线吸收图像是样品在许多不同的取向上被记录的，并且使用计算技术将这些图像组合以产生样品的三维图像。这种技术通常用于医学或行李安检应用。

使用的X射线通常是广谱(白)X射线。

X射线衍射(XRD)是一种用于基于材料的X射线衍射来检测材料样品的性质的技术。

XRD测量可以是角色散的或能量色散的。在角色散测量中，使用单色束，该单色束通常是使用单色器来产生的，并且，根据衍射角进行XRD测量，以探测样品中的不同的长度尺度，即，布拉格方程中的间距d的不同值。常规上，单色束被衍射的角度被称为2θ。

与此不同的是，能量色散XRD采用宽谱X射线和能量敏感检测器，该能量敏感检测器不仅可以检测X射线强度，还可以根据能量检测X射线强度。使用的不同能量均对应于样品中的不同的长度尺度。

基于CT技术的行李检查系统在US2009/0213989中被提出了。被提出的CT系统的进一步细节在US7492862中被提供。样品被安装在旋转平台上，获得衰减图，即，常规的显示穿过样品的X射线吸收的X射线图像，并且，重新构建计算图像。

行李检查系统另外具有XRD系统，该XRD系统将CT中被识别的样品的区域与第二辐射源对准，并在样品的该区域上执行X射线衍射，以建立关于该区域的进一步信息。该系统被预计用来检测特定的高原子序数金属以及较低的原子序数材料，例如，潜在的爆炸性物质。该系统采用硬X射线，大概是为了良好的穿透性，并且，该系统采用能量色散XRD。

发明内容

在本发明的一方面中，成像系统可以在XRD模式和CT模式中操作，XRD模式是通过使用X射线检测器检测作为衍射角2θ函数的X射线衍射来实现样品上的角色散X射线衍射，CT模式是使用二维X射线检测器来测量作为穿过样品的位置的函数的样品吸收。

通过在XRD设备中提供另外的CT功能，而不是在CT设备中提供XRD功能，发明人已经认识到，可以组合精确的XRD测量和CT功能。

特别是，X射线源可以是发射在4.5keV至25keV的能带范围中具有少数(例如，两个)的峰的X射线的源。该两个峰可以是步调接近的Kα和Kβ线。该源也可以发射广谱辐射，例如，轫致辐射。在一些实施例中，以比这低得多的带宽(尤其是标称能量的1％或更好)使用单色X射线。

该成像系统可以被布置为在CT模式中操作，以通过相对于源和检测器旋转样品来根据穿过样品的位置捕捉该样品吸收的多个吸收测量结果，并组合该多个被测量的吸收测量结果来产生CT图像。

在一个实施例中，该设备包括集成单元，该集成单元包括二维X射线检测器和用于将样品安装在检测器的5cm内的旋转样品架(rotary sample mount)。

在另一方面，本发明涉及一种设备在CT模式和角色散XRD模式中操作的方法。

附图说明

为更好地理解本发明，现在纯粹通过举例的方式参照附图描述实施例，在附图中：

图1示出本发明的实施例；以及

图2示出本发明的另一实施例中使用的集成单元。

图3示出了用真药和假药样品拍摄的XRD光谱；

图4示出了与图3相同的样品的CT图象；

图5示出了药物样品的吸收测量结果；以及

图6示出了混凝土样品的CT图像。

这些图都是示意性的，并且不是按比例绘制的。

具体实施方式

参考图1，与本发明一起使用的XRD设备使用角色散XRD布置，该角色散XRD布置具有：测角仪2，该测角仪2安装X射线源4；用于安装样品8的样品台6；以及二维光子计数X射线检测器10。该测角仪可以改变该X射线源4、样品和X射线检测器的相对角度。用于下面显示的测量的特定的检测器10为Panalytical Pixcel(注册商标)二维检测器。

在使用中，该X射线源提供特定波长和相应能量的X射线单色束。该能量便利地在5.4keV至25keV范围内，其可以通过下述方式来实现：对于5.4keV，使用Cr靶，直到对于25keV，使用Ag靶。可以使用Co、Cu或者Mo靶来提供中间的X射线能量。辐射可以包括伴有一条或多条线的轫致辐射，如下面更详细地讨论的。