專利名稱：表征材料的設備和方法
技術領域：
本發明涉及對材料進行表征的設備和方法。本發明尤其涉及在期望獲取關于物體的內部成分和/或組成的信息的場合，使用諸如X-射線或伽馬射線的高能量放射線來掃描物體的設備和方法。
背景技術：
本發明對于涉及可能期望獲取關于物體的內部成分和/或組成的信息的場合尤其有用，所述物體例如包括含有多種組成元素或材料、包含液體或液體樣本等的物體，例如用于識別目的，用于庫存控制或質量控制目的，用于監視隨時間的變化并且尤其是降解，在安全機構或類似的場所用于檢測危險或禁止材料，例如用來篩查行李進入或離開受限區域。χ-射線吸收已被用作篩查物體的基礎，以在三維空間創建物體的成分或組成相對于彼此的某種形式的代表性圖像，并獲取其可能的組成的某些跡象。物體越厚或越密，則其將X-射線波束衰減得越多。通過使用適當的探測器和適當的源，能夠生成基于一個物體或一組物體的吸收情況的篩查的項目的圖像形式的放射照片。已知來自發射的X-射線的光譜信息可用于給出所掃描的物體的材料成分或組成的另外的信息。已知任何材料的X-射線的吸收特性可在光譜上變化，且這種影響尤其取決于原子數量。這已導致了雙頻帶或雙能量探測器的出現，所述雙譜帶或雙能量探測器能夠從X-射線發射的全光譜分別識別低能帶和高能帶。最近，能夠更有效地解析關于發射的 X-射線的光譜信息的探測器的出現導致了在較大范圍的譜帶區分和生成較多的圖像的設備的出現。例如，US5943388描述了一種使用碲化鎘探測器在橫越至少三個能帶成像且生成至少三個圖像的系統。這種系統允許顯示具有光譜能量解析度的透射放射照片，這可有助于清理與在寬光譜單色圖像中出現的不相干的信息，所述單色圖像僅顯示整個光譜的平均強度，尤其是物體在透射路徑中包括多種組成元素或材料的情況。他們并不總是以這種方式搜集數據以允許獲取表征材料的信息。期望更高效地進行該內容。即使具有這種解析度，這種設備仍可能被X-射線路徑上重疊的物體所困惑。此外，它們通常將不給出關于物體的結晶或多晶性質。多晶材料散射χ-射線，且最終的χ-射線圖像可能幾乎探測不到這種多晶材料，因為沒有被該材料吸收的X-射線的非常大的部分將被散射，并因此沒有被探測器接收到。這是不幸的，因為在安全X-射線篩查中，許多征兆項目在本質上是多晶的，尤其是諸如CP4、 RDX、PETN和其專有的劑型的塑料炸藥、藥物和類似物，且因此通過使用傳統的χ-射線系統難以探測。US5313511概述了一種用于針對使用雙能量探測器探測的透射波束、反向散射波束和前向散射波束產生獨立的圖像的系統。前散射波束和后散射波束僅包含強度信息，且不能與傳輸圖像組合以用于更準確的成像和材料識別。
發明內容
根據本發明的一個方面，提供了一種用于從物體獲取放射線相互作用數據以確定關于物體的組成信息的設備，所述設備包括放射源和放射線探測器系統，所述放射線探測器系統與所述放射源間隔開以限定這兩者之間的掃描區域，且搜索在與所述掃描區域的物體相互作用后關于入射到所述探測器系統的放射線的使用信息，所述探測器系統能夠探測和搜集關于入射的放射線的光譜可解析的信息；其中所述放射線探測器系統包括第一探測器裝置及至少又一個探測器裝置，第一探測器裝置被安置成搜集在放射線透射穿過物體后入射到其上的放射線的第一強度數據集，至少又一個探測器裝置被安置成搜集在與物體發生散射相互作用后入射到其上的放射線的又一強度數據集；且其中所述設備還包括第一數據處理模塊，其適于解析在所述源的光譜內的至少三個能帶上的所述第一強度數據集；及至少又一個數據處理模塊，其適于解析在所述源的光譜內的至少三個能帶上的所述又一強度數據集。根據本發明，通過在源的光譜內的至少三個能帶上進行光譜解析，來處理透射數據集和至少又一個散射數據集，以確定關于物體的組成信息。又一散射的數據集特別優選包括由適當的又一探測器搜集的前向散射的強度數據的數據集。前向散射的強度數據例如可為相干散射的強度數據和/或不相干散射的強度數據。在一個可能的實施方式中，可搜集多個相干和/或不相干的前向和/或反向散射的模式的多個另外的數據集。例如，多個另外的探測器裝置可被安置成搜集在與物體發生多個不同的散射相互作用后入射到其上的放射線的多個另外的強度數據集，如上所述，每一這種強度的數據集由另外的數據處理模塊進行處理。在這種情況中，多個另外的數據集中的至少一個優選是前向散射的強度數據的數據集。前向散射的強度數據例如可為相干散射的強度數據和/或不相干散射的強度數據。探測器系統能夠探測和搜集關于入射的放射線的光譜可解析的信息，在某種意義上，其適于將入射放射線同時區分為在源的光譜的多個分開的能帶。例如，探測器系統在源的光譜的至少一部分表現出光譜可變的響應，從而允許這種同時將入射放射線區分到多個能帶中。數據處理模式適于利用系統的這種特性，使得每個將隨之產生的強度數據集解析為在源的光譜的至少三個這樣的能帶中。根據本發明，第一探測器裝置被安置成搜集透射的放射線的第一強度數據集，且至少又一個探測器裝置被安置成搜集又一個散射的優選為前向散射的強度數據的強度數據集。可從相干的前向散射的放射線和/或不相干的散射放射線搜集前向散射的強度數據。這比通過僅使用單獨由吸收(透射)提供的信息捕捉了更相關的信息，即使當在至少三個能帶上進行光譜解析時。通過將該數據與已知存在的且也是在至少三個能帶上光譜可解析的散射數據進行組合，可得到更多的信息，以便用于識別所感興趣的材料。從這點看，散射數據和透射數據在光譜上都意義重大。將透射數據與前向散射的數據或反向散射的數據或甚至將所有這三者(所有這些都是光譜可解析的)進行組合提供了用于材料識別的更好的方法。可搜集多個散射的數據集。另外的散射數據集可包括前向散射和/或反向散射。 對于某些應用，可能需要使用透射和單個散射模式，諸如僅單個前向散射的模式，對于其他應用，使用透射和多個前向散射的模式，而對于某些應用，使用透射及前向散射和反向散射。在下文討論具有這些能力的實例，但是本發明的概述不限于此。因此，根據本發明的一個優選的實施方式，提供了一種用于從物體獲取放射線相互作用數據以確定關于物體的組成信息的設備，所述設備包括放射源和放射線探測器系統，所述放射線探測器系統與所述放射源間隔開以限定這兩者之間的掃描區域，且在與所述掃描區域的物體相互作用后搜集關于入射到所述探測器系統的放射線的使用信息，所述探測器系統能夠探測和搜集關于入射的放射線的光譜可解析的信息；其中所述放射線探測器系統包括第一探測器裝置、第二探測器裝置及第三探測器裝置，所述第一探測器裝置被安置成搜集在透射穿過物體后入射到其上的放射線的第一強度數據集，所述第二探測器裝置被安置成搜集在與物體發生前向散射相互作用后入射到其上的放射線的第二強度數據集；所述第三探測器裝置被安置成搜集在與物體發生反向散射相互作用后入射到其上的放射線的第三強度數據集；且其中所述設備還包括第一數據處理模塊，其適于解析在所述源的光譜內的至少三個能帶上的所述第一強度數據集；及第二數據處理模塊，其適于解析在所述源的光譜內的至少三個能帶上的所述第
二強度數據集；及第三數據處理模塊，其適于解析在所述源的光譜內的至少三個能帶上的所述第
三強度數據集。有優勢地，本發明的設備對于給定的物體能夠例如同時地或緊接地生成針對透射的放射線和散射到至少一個散射探測器位置的放射線的強度數據，并將這種數據解析為多個能量箱(energy bin)。入射放射線的吸收和入射放射線的散射都是可隨能量發生特性變化的特征材料行為。雖然本發明不限于具體的操作理論，使用在文獻中及互聯網上可得到的針對周密受控的系統幾何結構的好的預測工具，材料與離子放射線的相互作用將眾所周知。對于具有在IOkeV到WkeV之間的能量的光子而言，主要起作用的物理過程是光電效應、湯普遜 (相干)散射和康普頓(不相干)散射。對于許多材料而言，康普頓(不相干)散射將是特別重要的前向散射模式。由此可知，原則上有可能對能量解析的強度數據集中的一個或兩者進行數值分析并從該分析信息獲得表征組成被測物體或可與其聯系的部分的材料的行為的信息，并給出被測物體的組成信息。因此，在一個更完整的優選實施方式中，第一數據處理模塊可還包括分析模塊，以在至少一些解析的能帶上分析能量解析的第一數據集，并從其數值地獲取表征被測物體和 /或組成被測物體的材料的放射線吸收行為的信息。類似地，另外的數據處理模塊可還包括分析模塊，以在至少一些解析的能帶上分析能量解析的另外的數據集，并從其數值地獲取表征被測物體和/或組成被測物體的材料的放射線散射行為的信息。用于透射的放射線和散射的放射線的至少一種模式(優選包括前向散射的放射線，例如，在優選的情況中，前向散射的放射線和反向散射的放射線)的強度數據集優選被解析為相應的多個能量箱，所述多個能量箱中的一個或多個緊密對應，且例如實質上相同。可組合用于透射的放射線和用于散射的放射線(例如在優選的情況中，前向散射的放射線和反向散射的放射線)的強度數據集，以給出關于材料組成的更詳細的信息或給出物體的成分或組成的更詳細的圖像。可用這種方式組合來自能量箱的任何組合的數據集的任何組合的信息。這種組合在數據集被解析為能量箱的場合特別便利，所述能量箱的至少一部分在范圍上緊密對應，例如實質上相同。因此，該分析模塊優選包括一裝置，所述裝置在一個或多個解析的能帶上共同數值地分析多個能量解析的數據集，以通過從該組合分析數值地獲取表征被測物體和/或組成被測物體的材料的放射線散射行為的信息。類似地，如果基于多個能量解析的數據集進一步改進該設備以用于生成圖像，這些可包括由來自多個能量解析的數據集的強度的表示構成的組合圖像，所述能量解析的數據集在至少一些解析的能帶上被組合。該設備優選包括成像模塊，以基于多個能量解析的數據集生成圖像，且尤其生成這種組合圖像。通過類推，由根據本發明的又一個方面可見，本發明提供了 一種從物體獲取放射線相互作用數據以確定關于所述物體的組成信息的方法，所述方法包括以下步驟提供放射源和放射線探測器系統，所述探測器系統與所述放射源間隔開以限定其間的掃描區域，所述探測器系統具有第一探測器裝置和至少又一個探測器裝置，其能夠探測和搜集關于在所述源的光譜的至少一部分上光譜可解析的入射放射線的信息；將被測物體放置到所述掃描區域，并例如使物體相對于所述掃描區域移動并從而進入/通過所述掃描區域；安置所述第一探測器裝置以搜集在穿過所述物體透射后入射到其上的放射線的第一強度數據集，并搜集這種數據集；安置所述至少又一個探測器裝置以搜集在與所述物體發生散射相互作用后入射到其上的放射線的又一強度數據集，并搜集這種數據集；在所述源的光譜內的多個且優選至少三個能帶上解析所述第一強度數據集，并優選對所解析的數據進一步進行數值處理以從其獲取表征被測物體的放射線吸收行為的信息；在所述源的光譜內的至少三個能帶上解析所述又一強度數據集，并優選對所解析的數據進一步進行數值處理，以從其獲取表征被測物體的放射線散射行為的信息。優選地，從多個另外的探測器搜集多個另外的數據集，例如，包括前向散射和/或反向散射。對于某些應用，可能需要使用透射和前向散射，對于其他應用，使用透射和反向散射，而對于某些應用，使用透射及前向散射和反向散射。因此，通過類推亦可見，根據一個優選實施方式，本發明提供了 一種從物體獲取放射線相互作用數據以確定關于所述物體的組成的信息的方法， 所述方法包括以下步驟提供放射源和放射線探測器系統，所述探測器系統與所述放射源間隔開以限定其間的掃描區域，所述探測器系統具有第一探測器裝置、第二探測器裝置和第三探測器裝置，其能夠探測和搜集關于在所述源的光譜的至少一部分上光譜可解析的入射放射線的信息；將被測物體放置到所述掃描區域，且例如使物體相對于所述掃描區域移動并從而進入/通過所述掃描區域；安置所述第一探測器裝置以搜集在穿過所述物體透射后入射到其上的放射線的第一強度數據集，并搜集這種數據集；安置至少一個第二探測器裝置以搜集在與所述物體發生前向散射相互作用后入射到其上的放射線的第二強度數據集，并搜集這種數據集；安置至少一個第三探測器裝置以搜集在與所述物體發生反向散射相互作用后入射到其上的放射線的第三強度數據集，并搜集這種數據集；在所述源的光譜內的至少三個能帶上解析所述第一強度數據集，并優選對所解析的數據進一步進行數值處理，以從其獲取表征被測物體的放射線吸收行為的信息；在所述源的光譜內的至少三個能帶上解析所述第二強度數據集，并優選對所解析的數據進一步進行數值處理，以從其獲取表征被測物體的放射線散射行為的信息；在所述源的光譜內的至少三個能帶上解析所述第三強度數據集，并優選對所解析的數據進一步進行數值處理，以從其獲取表征被測物體的放射線散射行為的信息。優選的方法特征將由技術人員通過本文描述的優選的設備特征類比地進行推斷， 反之亦然。本發明的目的是使用吸收的和散射的放射線信息，優選包括至少一個前向散射的模式，和例如多個前向散射和/或反向散射的模式，以作為提供更準確的材料識別能力的方法。優選地，以組合的方式對來自數據集的適當的組合的數據在能量箱的適當的組合內進行數值處理。該組合在數據集被解析為緊密相應于能量箱的場合特別方便。目的是生成強度數據集，從其可以數值地獲取特定組成信息，而不是僅僅生成用于成像的數據。因此該設備僅需要簡單的波束幾何結構，例如可使用被準直以產生入射放射線的簡單筆形波束的源來操作。使用包括入射到單個的能量選擇性的探測器上的χ-射線的準直的筆形波束的設備的原因在于需要查看當波束傳播通過物體時，X-射線波束的強度是如何隨能量變化的。在優選的情況中，所述設備包括準直器以準直源放射線來產生發射的筆形波束，及所述方法包括這種波束的使用。特定組成信息的獲取是可能的，原因在于本發明的用戶能夠通過單個設備和/或根據前述方法(優選同時地或緊接地)搜集來自從源直接透射穿過物體的放射線和來自源的被物體散射的放射線的強度數據。此外，這些數據集中的每一個被解析為在至少三個能帶上的能量解析的數據集。所解析的數據集被分開和組合地進行數值處理，例如通過組合在相應的能量箱，以給出更好的材料特征。本發明的設備的第一探測器裝置搜集透射的放射線。另外的探測器裝置搜集來自一個或多個散射相互作用的散射的放射線。例如，第二探測器裝置探測前向散射和/或第三探測器裝置探測反向散射。放置第二探測器裝置，以使得所述探測器離開物體-源線一可測量角度/位置以探測前向散射。這允許對于給定的散射幾何結構搜集強度數據。這通過第二數據處理模塊在多個能帶上被解析。第三探測器裝置設置在χ-射線源和物體之間， 使得所述探測器離開物體-源線一可測量角度/位置以探測反向散射。這通過第三數據處理模塊在多個能帶上被解析。第二和第三數據處理模塊的解析的能帶在很大程度上對應于第一數據處理模塊的能帶。前向散射的光子能量由Eph = hc/λ，其中h是普朗克常數，c是光速。根據本發明，對于透射或散射的強度數據集，可以確定強度隨波長和幾何結構的變化。材料與離子放射線的相互作用眾所周知，且可使用建立的數值關系，從而可以從能量解析的數據集數值地獲取材料組成信息。應該理解上述內容參考了一種探測器系統，其包括第一和另外的探測器裝置，例如，第一、第二和第三探測器裝置，其建議不多于此，根據本發明的設備提供了在與源和物體成一直線的第一位置的探測能力以測量透射的放射線強度，且至少一種在該直線之外的探測能力以測量散射的強度，例如，在優選的情況中，在至少一個前向散射的位置，更優選地，兩個另外的在該直線之外的探測能力以測量在至少一個前向散射的位置和至少一個反向散射的位置的散射強度。特別地，對于用于探測透射的波束和前向散射的第一和第二探測器裝置沒有要求其為物理上分立和分開的結構。本發明也可例如包括一個用于第一和第二探測器裝置的組合的探測器系統，其中，組合探測器的區域或部件被一體地設置，用于探測直接透射的和離線散射的放射線。這種探測器可同時搜集透射的和前向散射的信息。類似地，本發明可包括用于第一和第二探測器裝置的單個探測器，其通過適當的光柵掃描緊接地建立第一和第二數據集。在這種情況中需要的是，設備包括與源和物體成一直線的某種形式的裝置以測量透射的放射線強度、在該直線之外(且與之成一個可測量的角度)的至少一個另外的裝置以測量前向散射的強度、在優選的情況中在該直線之外(且與之成一個可測量的角度) 且在源和物體之間的至少一個另外的裝置以測量反向散射的強度。用于探測反向散射的任何第三探測器裝置將典型地為物理上分立的且分開的結構。類似地，第一和另外的數據處理模塊、分析模塊等可包括在單個設備中，尤其便于第一和另外的強度數據集的組合處理。如很好地理解的，對于不同的材料，根據諸如在下面的實例中給出的那些已知的物理定律，吸收特性(因此對于給定的能量的透射的強度)和散射行為(因此對于給定的能量箱，以強度的給定的前向散射和反向散射的模式在第二和第三數據集中搜集的強度) 兩者對稱地變化，且以關于入射的放射線能量的方式變化。上述的本發明的設備或方法如此搜集能量解析的數據集，針對經由第一探測器裝置的透射強度和針對另外的探測器裝置的散射強度，且例如針對經由第二探測器裝置在至少一個第二探測器位置的前向散射的強度和針對經由第三探測器裝置在至少一個第三探測器位置的反向散射的強度，據此，根據和通過應用這些已知的物理定律，獲取組成信息本質上是可能的。準確的設備特征和/或借此來隨后處理數據的方法不具體限制本發明。對于本發明而言，這種表示透射的和散射的放射線的能量解析的數據已足夠了，例如，對于單個物體以這種方式同時地或緊接地搜集前向散射的和反向散射的放射線。在下文給出適當的數值關系及適當的數值處理算法的實例，但不限制本發明的最寬的范圍。根據本發明的探測器系統，和/或第一和另外的探測器裝置中的每一個可包括單個線性或平面探測器或組成多元件系統的多個分立的探測器元件。平面探測器可由分立的探測器元件的二維陣列和/或在復合元件上的可分別尋址的像素的二維陣列組成。線性探測器可包括分立探測器元件的線性陣列和/或在線性復合元件上的可分別尋址的像素的陣列。探測器可能能夠在空間上解析入射的放射線，以便通過上述的固有的空間解析度和光柵掃描的任何組合來搜集強度信息的至少第一和第二數據集。在一個優選的實施方式中，探測器系統包括至少一個線性探測器(該術語包括線性探測器陣列)，其中線性探測器的第一部分與源和被測物體成一直線以搜集透射的信息 (且構成可獨立尋址的第一探測器裝置)，探測器的其余部分在該直線之外以便搜集前向散射的放射線(且因此成為如上定義的可獨立尋址的第二探測器裝置)。探測器的其余部分搜集在至少一個且優選多個散射位置處散射的放射線，且因此成為如上描述的第二探測器裝置。另外的第三探測器裝置優選設置在源和物體之間，且在源和物體之間的直線之外 (且與之成一個可測量的角度)以搜集反向散射的放射線。在一個可行的實施方式中，線性探測器包括第一和第二探測器裝置，其從與源和被測物體成一直線的第一部分在兩個方向向外延伸以定義該第二探測器裝置。在可選的布置中，線性探測器從與源和被測物體成一直線的第一部分僅在一個方向向外延伸。在另一實例中，線性探測器的向外延伸的部分優選包括多個可分別尋址的第二探測器裝置，例如多個分立的元件或可獨立尋址的區域，從其可以獲取針對相應的多個散射位置的強度信肩、ο結合包括被準直以產生筆形波束的源的源放射線的優選實施方式，考慮這種包括第一和第二探測器裝置的探測器的操作，可以看出，來自源的入射的放射線與物體的相互作用將產生與物體的吸收特性直接相關的透射的強度，其沖擊在探測器陣列的中央的第一部分，前向散射的放射線的圓錐體從其向外延伸，并通過多個第二區域在各個散射位置可以分別探測到。在優選的情況中，另外的反向散射的放射線從物體的后側朝著源向外延伸， 通過單個或多個第三探測器區域在各個散射幾何結構可分別檢測到該放射線。可選地，如果探測器系統包括用于測量透射和前向散射的波束的第一和第二探測器裝置，則能夠得到同樣的結果。所述探測器系統包括分立的探測器元件或可獨立尋址的探測器部分的區域陣列，所述區域陣列具有用于探測透射的放射線的中心區域和用于探測在各個散射角度的前向散射的放射線的從中心區域向外延伸的區域。放射源能夠產生在需要的操作帶寬內的在較寬范圍的能量上的寬光譜發射。放射源優選包括發出諸如離子放射線的高能量放射線的源，例如諸如X-射線和/或伽馬射線的高能量電磁放射線，或亞原子粒子放射線，且所述探測系統被相應地適于探測在該光譜的放射線。放射源例如是寬帶X-射線或伽馬射線源，其能夠在X-射線或伽馬射線能量的較寬范圍內產生寬光譜發射。源可為單個寬光譜源，通過其可識別多個帶寬或單一的能量。例如，源可為單個寬光譜X-射線源。可選地或另外地，根據本發明的方法，可提供具有窄帶寬或以一個或多個離散的能量產生入射放射線的源以提供某些能量用于比較。在這種情況，放射源是包括在不同的能量的源的組合的多重源，以提供所必需的總光譜，所述光譜被擴展以允許通過探測器在多個能量/能量帶進行解析。例如，多重源包括具有相對較低的能量譜的χ-射線源，例如在低于60keV操作和例如在10到50keV，及一個或多個以較高的能量例如高于IOOkeV產生放射線的放射性同位素源。該源優選能夠產生足夠寬的光譜的放射線，以使得能夠具有對于本發明的性能所必需的光譜解析度。優選地，源產生在20keV到IMeV的范圍的至少一個或多個部分的放射線，更優選地在20keV到160keV的范圍的至少一部分，例如其主要部分。例如，源產生在給定范圍內的至少20keV的至少一個帶寬的范圍的放射線。例如，光譜為至少三個IOkeV帶能夠在所述范圍被解析。優選提供準直器以從源產生適當的幾何結構的發射波束。發射波束的幾何結構將決定探測器系統的最有用的幾何結構。最簡單的，特別是如果該設備僅用于搜集光譜解析的透射數據以用于數值地獲取質量衰減系數的目的，則可提供簡單有效的一維“筆形”波
束ο本發明利用多光譜解析的原理來搜集可能與掃描區域的物體的組成相關的有用信息。探測器系統適于產生關于透射或散射的放射線的光譜信息。即，探測器在源的放射線的光譜的至少一個實質性部分表現出光譜可變的響應，這允許獲取光譜信息。可解析在多個能帶的強度數據。此外，代替僅用此來產生物體的多帶多光譜圖像，這能夠僅給出關于組成的有限的指示信息，通過處理能量解析的信息來數值分析數據集以獲得具有比較性的數值結果， 所述數值結果以量化的方式表示數據的結果數據集，其比起僅通過多光譜圖像實現，能夠更具體地表征物體的組成的一個方面。所述探測器適于至少在至少三個更優選地至少五個能帶進行解析的程度上產生關于透射的放射線的光譜信息。將輸出解析為8或16個這樣的能帶可能是方便的。只要解析了至少三個特定的能帶，每個的帶寬不直接相關于本發明，且通過任何適合的方法來全部或部分地將光譜劃分為分開的帶可以獲得有用的結果。例如，整個光譜或其實質性部分可被簡單地劃分在該多個帶寬之間，每個數據項可視為表示在整個帶上的強度的測量，例如平均強度。可選地，可在相同的基礎上想象和分析多個相對較寬但其間具有離散的間隙的帶。可選地，“帶”甚至可窄到點，在該點處它們幾乎接近在單一能量的強度的估值。如本文使用的，在能量“帶”的強度的概念包括在這種離散的單一能量的強度的評估及在窄或寬的帶寬上的能量的強度的評估。對于透射的放射線，優選寬帶，窄帶用于識別特定的散射模式。必要的是，探測器系統能夠以可被數據處理設備光譜解析的方式來探測放射線。 優選地，探測器系統在放射源的光譜的至少一實質性部分上表現出光譜可變的響應，這允許獲取詳細的光譜信息。優選地，探測器系統或組成多元件系統的一些或所有的分立的探測器元件可適于產生光譜解析，原因在于其表現出直接的光譜響應。特別地，系統或元件由被選取的材料制成，所述材料固有地作為直接的材料特性表現直接的可變的電響應，例如對源光譜的不同部分的光電響應。例如，探測器系統或元件包括半導體材料或優選形成為塊狀晶體(例如，形成為塊狀單晶，其中在該文中的塊狀晶體表示厚度至少為500μπι，優選為至少Imm)的材料。組成半導體的材料優選選自碲化鎘、碲鋅鎘(CZT)、碲錳鎘(CMT)、鍺、溴化鑭、溴化釷。II-IV 族半導體，尤其是那些列出的，在這點上尤其優選。組成半導體的材料優選選自碲化鎘、碲鋅鎘(CZT)、碲錳鎘(CMT)及其合金，例如包括晶體Cd1-(Mb)MnaZnbTe,其中a+b < 1，且a和/ 或b可為0。將理解雖然本文為了方便掃描物體做了一些參考，但這不應視為將本發明的應用限制到掃描單一的同類物體。確實，對于許多設想的應用，“物體”可能由多種同類的材料組成和/或作為多種微粒的容器或其他聚積物，因此任何透射的放射性可能傳遞通過具有變化的特性的多種不同的材料。本發明的一個特別的優勢是其可促進這種變化的材料的解析。最基本的，本發明能夠基于在光譜的不同的解析部分上的特有的透射/散射行為，從所搜集的數據數值地獲取材料的識別的改進的表示。不要求特定的波束幾何結構。沒有必要生成圖像。本發明不排除這種可能性，即本發明形成由掃描成像系統提供的信息的一部分且補充了由掃描成像系統提供的信息，但是不要求這種額外的復雜度。在一些實例中，優選地，本發明形成由掃描成像系統提供的信息的一部分且補充了由掃描成像系統提供的信息。根據該可行的實施方式，在探測器裝置搜集的關于放射線入射的信息的數據集用于生成在掃描區域的物體的圖像。特別地，在一種可行的操作模式， 組合在源的光譜內的多個頻帶上光譜解析的每一數據集來生成組合圖像。如果需要這種操作模式，可提供圖像創建模塊以從該強度數據集創建圖像，且可提供圖像顯示器以顯示該圖像。對于給定的掃描事件，信息與透射的數據集中固有的特征材料數據相關，并因此通過單個掃描事件可獲得在透射路徑中的物體的材料組成，例如，由適當的幾何結構的單波束(例如，筆形波束或錐形波束)掃描的靜止物體。在這種情況中，該方法僅包括將物體放置到掃描區域以獲得該單個掃描和關于入射到探測器的放射線的信息的數據的單個數據集。經常優選這種簡單的布置。可選地，該設備適于搜集關于在單個掃描位置的物體的使用中的透射和散射的強度數據，例如其包括將物體保持在掃描位置的裝置，該掃描位置諸如可將物體放置到其中的容器或可將物體放置到其上的平臺。另外地或可選地，其可包括傳送帶以將物體傳送進該掃描位置和傳送出該掃描位置。在本發明的一個更完整的實施方式中，第一和另外的能量解析的強度數據集中的每個可結合適當的關系進行數值地處理，以產生表示材料組成的輸出結果，通過所述適當的關系可將預測的強度與材料組成的某一方面相關聯。在一個特別優選的實施方式中，該方法的數值分析步驟，以及通過類比該設備的相關模塊，同時處理透射數據和散射數據以獲取組成的更準確的表示。例如，以允許從材料常數或類似的特有的材料物理特性的數據集提取的方式，對能量解析的強度數據進行數值處理。該材料常數或類似的特性可與適當的數據庫進行比較，所述適當的數據庫例如包括針對相似成分的材料尤其是目標材料等的這種數據的庫。 優選地，根據本發明的該實施方式的設備包括實現所述數值分析步驟的數值分析模塊、含有該數據庫的數據寄存器、和比較器模塊，所述比較器模塊實現輸出結果與數據庫中的數據的比較步驟以建立材料組成的表示。本發明允許基于數值分析從搜集的且光譜解析的透射和散射數據來識別材料，例如基于針對至少一種且優選為在給定的應用中可能遇到的目標材料和/或物體的等效數值分析，參考表征光譜解析的透射/散射數據的適當數據庫，所述數值分析提供了材料成分的表示。該數據庫可包括任何適當的形式的信息，所述信息可以數值方式關聯到強度數據的數值分析的結果，根據本發明，所述強度數據是在解析的能帶上搜集的。該數據庫可包括標準預設的參考材料和/或用戶輸入的參考材料，和/或根據前述方法可從已知的材料生成參考數據。即，數據庫可由系統建立，其能夠實際上隨著時間“學習”材料特性。該數據庫可包括電子存儲的數據和/或存儲在諸如印刷資源的硬介質上的數據，且可被在本地和/或遠程地、手動和/或自動地保持和訪問，所有這些都不與本發明的方法的該實施方式直接相關。通常將理解本發明的方法中的數值步驟可通過適當的一組機器可讀的指令或代碼來實現。這些機器可讀的指令可裝載到通用計算機、專用計算機或其他可編程的數據處理設備以產生用于實現規定的數值步驟，特別由其產生如本文所述的計算裝置。這些機器可讀的指令也可存儲在計算機可讀介質中，所述計算機可讀介質可引導計算機或其他可編程的數據處理裝置以特定的方式運行，使得存儲在計算機可讀介質中的指令產生包括指令裝置的制造物件以實現本發明的方法中的一些或所有的數值步驟。計算機程序指令也可裝載到計算機或其他可編程的設備以產生能夠實現計算機執行的過程的機器，使得在計算機或其他可編程的設備上執行指令，從而提供用于實現本發明的方法的一些或所有數值步驟的步驟。將理解，步驟可通過專用硬件和/或計算機指令的任何適當的組合的方式來實現，且可通過用于執行該步驟的設備的方式來實現，所述設備包括專用硬件和/或計算機指令的任何適當的組合。附圖描述現在將僅通過實例并參考附圖對本發明進行描述，其中
圖1是根據本發明的一個實施方式的設備的示意性表示，所述設備被建立以掃描物體并獲取發射的和散射的放射線；圖2和3圖示了線性陣列探測器的可能布置；圖4圖示了用于探測發射的和前向散射的放射線的探測區域的可能的布置的平面圖；圖5圖示了用于探測反向散射的放射線的探測區域的可能的布置的平面圖；圖6是根據本發明的一個實施方式的數據處理設備的示意性表示；圖7示出了根據本發明的一個實施方式的用于數據處理的源光譜和能帶；圖8示出了作為能量的函數的水的光子截面，其比較了光電效應、湯普遜(相干) 散射和康普頓(不相干)散射的效果；圖9示出了 IOOmm水的透射曲線。
具體實施例方式參考圖1，使用適當的χ-射線源來在探測器4的方向引導χ-射線經由掃描區。探測器4包括能夠分辨入射的χ-射線的光譜的材料，在具體的實例中包括碲化鎘，雖然技術人員將認識到其他材料選擇可能是合適的。為了探索該光譜解析度，X-射線源1發出在較寬的能量譜上的X-射線。放射源1必須產生用于表征散射的、適合的光譜范圍上的能量分布，其通常是X-射線源。鎢是最適合的目標，但可以使用其他的。可選地，可以使用多個光源。在一個實例中，這可以是校準的X-射線源以產生具有設計的在約10到50keV操作的光譜的筆形波束和至少一個較高能量例如大于IOOkeV的放射性同位素源。在實例中，提供了 12^eV的鈷-57源。可以提供分立的多個源和探測器。將χ-射線源1進行適當的校準以產生主筆形波束11。將主波束11對準物體9。 探測器設備4設置在物體的相對側的探測區域DZ中。尤其在圖示的實施方式中，在探測區域接收的放射線受到以三種方式與物體的相互作用的影響。首先，放射線被物體9吸收，尤其根據下面的等式(1)，這以隨著入射的放射線能量而改變特性的方式影響最終透射的波束13。其次，根據本發明，放射線由構成物體9的材料前向散射。各種相干和不相干機制，通常湯普遜(相干)散射和康普頓(不相干)散射中的一個或兩者占主導。這產生了入射的放射線的散射，所述入射的放射線以對于給定的材料的各種材料特性所特有的方式被散射。這通過產生以典型的能量和散射幾何結構的放射線12的多個散射的“圓錐體”在圖中示意性地示出。每個散射的圓錐體的結果是在探測區域DZ上圓形的覆蓋區。散射的圓錐體被示出為圖示在探測區域DZ以多個散射角探測散射強度的方法，且不應作為表示散射的特定機理，所述散射的特定機理需要產生強度峰值的離散的圓錐體。再次，主要通過構成物體9的材料的低原子數元素，將放射線反向散射。對于給定的材料，反向散射的放射線具有用于入射的放射線的特征能量(波長)的散射特征角。這通過以特征能量和散射幾何結構產生放射線15的多個散射的“圓錐體”，在圖中示意性地示出。再次，“圓錐體”的表示用于示意性圖示的目的，不意在表示散射的特定機理。根據本發明的探測器系統能夠探測被分解到多個能量箱中的前向散射的強度和反向散射的強度，且以多個不同的前向散射和反向散射的角度探測，探測器系統能夠生成結果，從該結果能夠獲得表示產生所測量的散射幾何/強度分布的材料的組成的信息。在圖1，單個像素探測器4被圖示在直接透射位置(即，作為上文定義的第一探測器裝置)。沒有示出散射探測器。在探測區域水平面DZ，每個圖示的放射線的前向散射的圓錐體在中心透射線以外呈現圓形的跡線。每個圖示的放射線的反向散射的圓錐體在放射源1和物體9之間呈現圓形的跡線。此外，在已知的角度的單個像素探測器或在適當的掃描圖案上的單個探測器裝置也可用于搜集反向散射的信息。在圖2和3中圖示了用于線性陣列探測器的可選的布置，所述線性陣列探測器能夠同時搜集三組數據。在圖2中，線性陣列探測器14被安置成使得陣列的一端與主透射波束13在一條直線上并探測透射的強度，而陣列的其余部分在探測區域的水平面向外延伸以探測在多個不同的散射角的散射波束12。又一個線性陣列16位于放射源1和物體之間且不接觸源和物體9之間的線，以探測在多個不同的散射角的散射的波束15。在圖3中，在可選的布置中，線性陣列14以透射波束15為中心并在兩個方向向外延伸，以探測在多個不同的散射位置的散射波束17。另外的線性陣列16位于源1和物體9 之間的區域，在陣列16之間具有足夠的間隙以用于入射波束11從源通向物體。探測器16 探測在多個不同的散射位置的散射波束15。在圖4中呈現了用于探測透射的和前向散射的波束的尤其優選的布置，其中兩個線性陣列探測器18在掃描跡線水平面正交布置，從而以所示的方式從表示特征的前向散射的放射圓19獲得信息。在圖5中呈現了用于探測反向散射的波束的尤其優選的布置，其中4個線性陣列探測器16在掃描跡線水平面正交布置從而以所示的方式從表示特征的反向散射的放射圓 20獲得信息。在區域2提供了間隙以用于入射波束從源通向物體。在圖6中呈現了由上述設備搜集的數據的解析的一般示意性表示。χ-射線源1與第一探測器裝置21a和第二探測器裝置21b的形式的橫向間隔開的探測器及又一個探測器 21c共同限定了其間的掃描區域Z。在使用時，待掃描的物體以通常的方式放入掃描區域， 例如，放在適當的物體平臺上或經由適當的傳送帶傳送過來。在示出的實例中，材料9的樣本位于掃描區域Z。圖示了來自X-射線源的入射波束11。前向散射的波束12被適當的機構散射，例如，其可能為不相干的康普頓散射，并入射到第一探測器裝置21a上。透射波束13入射到探測器裝置21b上。反向散射的波束15 入射到探測器裝置21c上。優選實施方式中的探測器裝置包括碲化鎘探測器單元的線性陣列。探測器陣列21a、21b、21c與處理器22進行數據通信。探測器陣列用于以熟悉的方式生成強度信息的數據集。陣列中的材料的固有光譜解析允許處理器22通過參考存儲在數據寄存器23中的能帶邊界并根據本發明的原理，在多個預置的頻帶/能帶上區別地處理該數據集。源1產生在相對寬的能量光譜上的χ-射線，這樣可以采用該解析。源1優選為鎢源，其給出χ-射線強度⑴對波長(λ)的特征圖，如圖7所示。圖7示出了該光譜如何被劃分為連續的相對寬的帶bl到沾以根據本發明的原理操作系統。計算模塊M對于放射線相互作用過程的變化，根據本發明的普遍原理使用已知的物理關系執行數值計算，所述放射線相互作用過程以光譜變化的方式影響投射的和散射的強度，所述物理關系將強度變化與初始放射線能量光譜相關聯。這些已知的關系可用于生成特征材料特性數據，參考先前在數據寄存器25中存儲的參考數據，從這些特性數據可以獲得與材料組成相關的信息。以任何方式，例如經由顯示器27或通過另一適合的警示系統，可將如此產生的最終數據識別給該掃描系統的用戶。該設備的任何數據處理或存儲元件，例如包括處理器22、數據寄存器23、計算模塊M和數據寄存器25中的一個或多個，可以通過適當編程的數據處理器裝置諸如專用或通用計算機來提供。透射的強度信息的第一數據集通過至少在一定程度上解析入射能量/波長和從與源和物體成一直線的探測器或探測器陣列的一部分獲得的透射強度之間的關系來生成， 以用于根據本發明的原理進行數值分析。可參考已知的將尤其涉及光電吸收的透射強度與入射強度相關聯的適合的數值關系對該數據進行數值分析。前向散射的強度信息的第二數據集通過至少在一定程度上解析入射能量/波長和從遠離直線的探測器或探測器陣列的一部分獲得的強度之間的關系來生成，以用于根據本發明的原理進行數值分析。可參考已知的將尤其涉及湯普遜(相干)散射或康普頓(不相干)散射效果的前向散射的強度與入射強度相關聯的適合的數值關系，對該數據進行數值分析。根據本發明的原理，反向散射的強度信息的第三數據集通過至少在一定程度上解析入射能量/波長和從探測器21c獲得的強度之間的關系來生成。可參考已知的將反向散射的強度與入射強度相關聯的適合的數值關系對該數據進行數值分析。各個能量解析的數據集可分別或共同地進行數值分析以生成與組成相關的信息。現在將更加詳細地描述本發明的一些可能的實施方式，所述實施方式包括基于強度比率分析對頻率特定的數據集進行適當數值分析，以得到與組成相關的量化信息的頻率可比較的數據集。將認識到這些僅為實例且本發明的原理可應用于將產生與組成相關的量化信息的任何數值分析技術，這作為從多光譜解析的數據集獲取有用數據的方法，所述有用數據作為可單獨從圖像獲取的信息的替代物。在第一數據集的可能的數值分析中，獲取了能量解析的數據集，所述數據集包括至少關于在多個能帶的透射的放射線的強度的數據，且例如，包括代表在給定的譜帶的透射的放射線的平均強度或至少足夠代表其一部分的數據。優選通過應用比較函數到至少一對能量特定的強度數據集尤其是平均強度數據集，來執行對至少這對數據集的數值分析以產生比較數據集。然而，更優選地，數值分析步驟包括對于至少一對能量特定的數據集來確定強度比，例如平均強度比(即，如先前定義的在給定的能帶或至少其一部分的平均強度的比率)。強度比可表示透射的放射線的數據集的尤其有用的量化，所述量化能夠特別表征特定材料的組成。在適當且可應用的場合，在任何頻率特定的數據集之間的比較的過程之前或作為該過程的一部分，可將不同的數值權重系數應用于不同的頻率特定的數據集中的數據，以在不背離本發明的原理的情況下產生適當修改的/有意義的結果的數據集。這種權重例如可校正在給定的源光譜中的強度變化，可校正任何類型的噪聲，或用于可能需要考慮以改善該數值結果的任何其他因素。透射強度可通過諸如比爾-朗伯吸收定律的質量衰減關系進行描述。Ι/Ιο = θχρ[-(μ / P ) P t](1)其中，μ/P =質量衰減系數，材料常數，其為材料的加權的元素組成的特征。I是最終強度，Io是初始強度，P是材料的密度，t是材料的厚度。放置本發明的設備的第一探測器裝置，使得探測器與物體-源線成一直線以搜集透射的放射線。這允許搜集強度數據并通過第一數據處理模塊在多個能帶解析該強度數據，從該強度數據，通過以某種適當的方式應用該定律，從能量解析的數據集可以數值地獲取材料組成信息。因此，該方法優選包括應用諸如上面的等式(1)的質量衰減關系的方法，例如，評估在給定的強度數據集中的針對至少兩對能帶的強度數據項之間的比率，且例如每個連續的這種能帶使用與強度數據集相關的質量衰減系數得到函數關系中的數值指示符；將其與表示特征質量衰減系數的數據庫進行比較，尤其例如與表示諸如可疑材料的目標材料的特征質量衰減系數進行比較，以便獲得在透射路徑中產生該強度數據集的材料的可能的材料成分的表示。通過類比，在該實施方式中，適當的設備包括計算裝置，其評估在給定的強度數據集中的針對至少兩對能帶的強度數據項之間的比率，例如每個連續的這種能帶使用與強度數據集相關的質量衰減系數得到函數關系中的數值指示符；及更優選又一個數據寄存器，以存儲該數值指示符；表示特征質量衰減系數的數據的數據庫，且特別地，例如具有表示諸如可疑材料的目標材料的特征的質量衰減系數；比較器，其將數值指示符與庫中的數據進行比較，并從其獲取在透射路徑中的產生該強度數據集的材料的可能的材料成分的表示。根據該實施方式，對于每一這樣的掃描事件，至少兩對如此解析的強度數據項測量的比率，例如連續的強度數據項測量的比率，被數值地獲取，以提供代表性信息，所述信息可與產生這種強度圖案所必需的質量衰減系數相關。與給定的掃描事件相關的大多數變量相對于來自源的入射放射線的頻率/能量恒定。然而，該質量衰減系數以特有的方式隨著能量變化。對于給定的掃描事件，通過對在至少三個不同的能帶上的強度數據執行這種比率分析來產生至少兩個比率，能夠得到表示質量衰減系數和入射的放射線能量之間的函數關系的數據。因此，能夠得出關于可應用于對于給定的掃描事件、通過被測材料的透射路徑的特定的質量衰減系數的推論。然后對表示不同材料和/或目標物體的質量衰減系數的數據的適當數據庫進行比較，以給出對被掃描的物體的更具代表性的表示。去除另外的項的最簡單的方式之一是以不同的能量取得透射的比率，例如在多個連續的不同能量的連續讀數的比率。可以看出比率在原理上將去除作為常數項的材料厚度和密度。因此這將使質量衰減系數成為將影響透射比的唯一的剩余項。優選對結果庫進行比較。因此，優選地，該設備還包括下述中的一個或多個另外的數據寄存器，其用于存儲這種比較數據；用于已知材料的已知數據的數據庫；及比較器， 比較數據寄存器中的可比較數據與庫中的數據并從其獲取在透射路徑中的材料的可能的材料成分的表示。本發明的設備具有計算裝置，其至少通過應用比較函數到至少一對頻率特定的強度數據集來實現至少一對能量特定的數據集之間的比較，以確定至少一對頻率特定的數據集的強度比以產生頻率可比較的數據集。該設備可選地還具有比較器，以比較數據寄存器中的頻率可比較的數據與庫中的數據。可以想象組合適當的硬件和軟件及組合自動和用戶輸入的計算步驟的計算裝置和/或比較器和/或庫的任何適當的形式。例如，計算裝置和 /或比較器和/或庫包括適當編程的數據處理設備，諸如適當編程的通用或專用計算機。在某些情況下，由于與波束的吸收相反的波束的過度散射，質量衰減吸收關系的使用可能失敗。在簡單的僅識別透射強度的設備，該散射信息會丟失，且這具有妨礙材料識別過程的影響。本發明利用了如下事實，S卩，根據已知的關系，散射事件通常也表征被測材料。圖8和9圖示了在檢測和處理透射、相干散射和不相干散射中采用的原理。在一般情況下，對于具有IOkeV和160keV之間的能量的光子來說，主要起作用的物理過程是光電效應、湯普遜(相干)散射和康普頓(不相干)散射。用于水的散射截面的相對幅值在圖8(注意這是Log=Log圖)中示出。在30到40keV(對于較重的元素，這更高，例如，對于 HCI為60keV)，在光電和康普頓散射控制的過程之間存在過渡。通過查究該過渡，我們可發現更多關于材料特性的信息。廣義地說，光電效應由原子數(Z)控制，因此其易受到材料的元素組成的影響。康普頓散射由波束路徑中的電子數控制，因此其易受到材料的物理密度的影響。在電子和光學顯微鏡中，材料特性中的細微差別經常通過暗場技術暴露出來。主要的直線通過的波束被阻止(通常經由棱鏡或機械波束阻止)且圖像對比度由散射的或衍射的放射線控制。用于諸如通過本發明實施的系統的類似方法可將配置從吸收控制的切換到散射控制的進行對比。圖9中的曲線是規范化透射(Ι/Ιο)的計算。如同人們預期的，由于光電相互作用平均自由行程隨著能量而增加，所以透射增加。通過任意增大康普頓散射截面，紫色曲線夸大了康普頓散射對透射強度的影響。綠色曲線是由典型的實驗液體掃描器的散射控制的輸
出ο存在幾種方式，其中可以調節對比機制以適合測量或可以順序選取多個對比機制。在如上所示的基本布局中，可以使用多個探測器告知散射的放射線的分布。例如，對于圓柱地準直的波束，探測器或其分別尋址的部分可以設置在主系統軸上，另一探測器或其分別尋址的部分可以遠離軸設置。由于來自前者的信號將是吸收控制的而來自后者的信號是散射控制的，差別分析將提供關于材料特性的有用的見識。如上所述，可將該方案擴展到如上所述的探測器的線性或二維陣列以更好地繪出強度分布。可通過使用探測器準直器進一步完善該一般示意圖，以優先選擇主要(直射)的或次要(散射)的光子。可選地，可通過電子或軟件切換來選取單個探測器或探測器的組合或探測器的分別尋址的區域，以解析散射的或透射的光子信號。這些實例示出了本發明的原理，由此以可在數值分析中利用的方式搜集光譜解析的透射/散射數據，所述數值分析提供了更好地識別呈現的材料的潛力。
權利要求
1.一種用于從物體獲取放射線相互作用數據以確定關于所述物體的組成的信息的設備，所述設備包括放射源和放射線探測器系統，所述放射線探測器系統與所述放射源間隔開，以限定這兩者之間的掃描區域且搜集關于與所述掃描區域中的物體相互作用后入射到所述探測器系統的放射線的使用信息，所述探測器系統能夠探測和搜集關于入射放射線的光譜可解析的信息；其中所述放射線探測器系統包括第一探測器裝置和至少又一個探測器裝置，所述第一探測器裝置被安置成搜集透射過物體后入射到所述第一探測器裝置的放射線的第一強度數據集，所述至少又一個探測器裝置被安置成搜集與物體發生散射相互作用后入射到所述至少又一個探測器裝置的放射線的另外的數據集；其中所述設備還包括第一數據處理模塊和至少又一個數據處理模塊，所述第一數據處理模塊適于解析在所述源的光譜內的至少三個能帶上的所述第一強度數據集，所述至少又一個數據處理模塊適于解析在所述源的光譜內的至少三個能帶上的所述另外的強度數據集。
2.根據權利要求1所述的設備，包括探測器裝置，該探測器裝置被安置成搜集與物體發生前向散射相互作用后入射到該探測器裝置的放射線的至少一個數據集。
3.根據權利要求1或權利要求2所述的設備，包括另外的探測器裝置，該另外的探測器裝置被安置成搜集與物體發生反向散射相互作用后入射到該另外的探測器裝置的放射線的另外的強度數據集。
4.根據前述任何一項權利要求所述的設備，其中每個數據處理模塊適于解析在至少一些密切對應的能帶上的其各自的強度數據集。
5.根據前述任何一項權利要求所述的設備，其中每個數據處理模塊還包括分析模塊， 以分析在至少一些所解析的能帶上的能量解析的數據，并從所述能量解析的數據數值地獲取表征被測物體和/或組成被測物體的材料的放射線吸收行為的信息。
6.根據權利要求5所述的設備，其中所述分析模塊包括一裝置，該裝置在至少一些解析的能帶上同時數值地分析多個能量解析的數據集，以從這種組合分析中數值地獲取表征被測物體和/或組成被測物體的材料的放射線散射行為的信息。
7.根據前述任何一項權利要求所述的設備，其中所述探測器系統包括線性探測器，其中所述線性探測器的第一部分與所述源和被測物體成直線以搜集透射信息，且所述探測器的其余部分離開該直線以便搜集前向散射的放射線。
8.根據權利要求7所述的設備，其中所述線性探測器從與所述源和被測物體成直線的第一部分在兩個方向上都向外延伸。
9.根據權利要求7或8所述的設備，其中所述探測器系統包括兩個正交的線性探測器。
10.根據前述任意一項權利要求所述的設備，還包括另外的探測器，該探測器設置在所述源和所述物體之間，且離開在所述源和所述物體之間的這樣的直線，以搜集反向散射的放射線。
11.根據前述任意一項權利要求所述的設備，其中所述放射源包括用于發送選自諸如 χ-射線和/或伽馬射線的高能量電磁放射線和亞原子微粒放射線的高能量放射線的源，且所述探測系統相應地適于探測此光譜中的放射線。
12.根據前述任意一項權利要求所述的設備，還包括準直器，所述準直器用于準直所述源的放射線以產生發射的筆形波束。
13.根據前述任意一項權利要求所述的設備，其中所述探測器系統由固有地能夠展示在所述源的光譜的至少一部分上的光譜可變的響應的材料制成。
14.根據權利要求13所述的設備，其中所述探測器包括選自碲化鎘、碲鋅鎘(CZT)、碲錳鎘(CMT)、鍺、溴化鑭、溴化釷的半導體材料。
15.根據權利要求13或14所述的設備，其中所述探測器包括半導體材料或形成為包括 II-IV族半導體材料的塊狀晶體的材料。
16.一種從物體獲取放射線相互作用數據以確定關于所述物體的組成信息的方法，所述方法包括以下步驟提供放射源和放射線探測器系統，所述探測器系統與所述放射源間隔開以限定這兩者之間的掃描區域，所述探測器系統具有第一探測器裝置和至少又一個探測器裝置，能夠探測和搜集關于在所述源的光譜的至少一部分上的光譜可解析的入射放射線的信息；將被測物體放置到所述掃描區域中；安置所述第一探測器裝置以搜集透射過所述物體后入射到所述第一探測器裝置的放射線的第一強度數據集，并搜集這種數據集；安置所述至少又一個探測器裝置以搜集與所述物體發生散射相互作用后入射到所述至少又一個探測器裝置的放射線的另外的強度數據集，并搜集這種數據集；在所述源的光譜內的至少三個能帶上解析所述第一強度數據集；在所述源的光譜內的至少三個能帶上解析所述另外的強度數據集。
17.根據權利要求16所述的方法，還包括安置探測器裝置以搜集與物體發生前向散射相互作用后入射到該探測器裝置的放射線的至少一個數據集的步驟。
18.根據權利要求16或17所述的方法，還包括安置另外的探測器裝置以搜集與物體發生反向散射相互作用后入射到該另外的探測器裝置的放射線的另外的強度數據集。
19.根據權利要求16到18中的一項所述的方法，還包括數值地處理每個強度數據集的解析數據以從該解析數據獲取表征所述被測物體的放射線吸收和/或散射行為的信息的步驟。
20.根據權利要求18所述的方法，其中結合適當的關系來數值地處理每個解析的強度數據集以產生表示材料組成的輸出結果，其中通過所述適當的關系，預期的強度能夠與所述材料組成的某個方面相關。
21.根據權利要求20所述的方法，其中同時數值地處理透射數據和散射數據以獲取對組成的更準確的表示。
全文摘要
本發明描述了用于從物體獲取放射線相互作用數據以能夠更好地確定所述物體的組成的設備和方法。使用放射源和放射線探測器搜集透射的和散射的放射線，優選包括來自至少一個前向散射模式的放射線。探測器系統能夠探測和搜集關于入射的放射線的光譜可解析的信息。每一強度數據集在所述源的光譜的在至少三個能帶上被解析，且然后可將該數據進行數值處理以能夠更好地確定所述物體的組成。
文檔編號G01V5/00GK102257380SQ200980151276
公開日2011年11月23日 申請日期2009年12月14日 優先權日2008年12月19日
發明者馬科斯·魯賓遜 申請人:克羅梅克有限公司