Ｘ射线探测器中成形时间的动态修改制造技术

用于根据样品的元素成分和／或能量分辨要求修改Ｘ射线探测器（１１４）的成形时间和／或其它脉冲处理参数的方法和设备。来自源（１０２）的Ｘ射线（１０４）被引导至样品（１１０）上而作为响应从样品（例如样品元素成分的发荧光照射特性）发出辐射（１０８），并且由Ｘ射线探测器（１１４）探测该辐射，Ｘ射线探测器（１１４）生成表示入射的辐射的能量及强度的脉冲。基于对元素成分的最初分析，对成形时间和／或其它脉冲处理参数进行设置以使受感兴趣的光谱区域中的能量分辨率约束的计数率最优化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及基于能量分辨率要求对探测器电路参数进行实时设置及修改的方法和设备，更具体地，涉及对响应于在进行中的测量的探测器电路参数的设置及修改。
技术介绍
本专利技术适用于广泛类型的辐射探测器，其中，所探测粒子(在下文的描述中通常为X射线光子)的能量在探测器脉冲的持续期间内收集的电荷中被推导出。在X射线闪烁探测器中探测闪烁发射的光电倍增器中产生的电子数量为涉及探测器的实例，该探测器有利地应用于本专利技术中。在该类型的探测器中，脉冲幅度作为时间的函数的绘制图的面积用于确定所探测粒子的能量。在上述辐射探测器中，对脉冲单独且清楚地处理是重要的，从而推导出相应脉冲下的整体面积。如果随后的脉冲撞击在先前脉冲的尾部顶端，则先前脉冲尾部的剩余振幅将转嫁于连续脉冲的整体面积。因此，长期以来一直实践的是，在能量分辨率探测器的应用中，通过缩短脉冲尾部但保留脉冲的整体面积使探测器脉冲“成形”。这通常通过脉冲处理器的运行来实现，脉冲处理器通常包括执行存储的软件指令的数字信号处理器(DSP)。脉冲处理器的输出受到计算采用的多个脉冲处理参数值的影响，该值可预存于DSP的内存中或与DSP相关的内存中。 一个上述的脉冲处理参数为脉冲成形时间。在Knoll的Radiation and Detection(辐射与探测)，3rf Edition, John Wiley与Sons QOOO)中详细列出了关于脉冲成形时间和其它脉冲处理参数的选择的讨论，此处通过引用将其并入本文。样品所发出的χ射线荧光的能谱已使用了几十年来确定其元素和化学成分。χ射线荧光(XRF)技术的应用是极其广泛的，并且例如包括合金分类、土壤分析、涂漆的墙壁中的铅浓度确定、消费品中有毒元素量的测量、以及电镀的厚度和成分确定。手持式XRF仪器，例如Thermo Scientific Niton(特莫科技尼托恩)XRF仪器常被购买用于多种用途。然而，对于每种具体应用而言，一般存在最有效地使样品发荧光的最优χ射线能谱。通过改变最大能量及入射在样品上的激发光束的过滤来产生最优能谱是标准做法。χ射线的发射源可为χ射线管或其它χ射线源，例如放射源。例如，采用用于研究土壤的截然不同的χ射线光谱参数来分析金属合金。合金或土壤的单一测试可能涉及高压和/或过滤的连续的、预编程的改变，从而最有效地分析样品中的广泛范围的元素。自动调整χ射线光束的强度以使在规定的测试时间内收集的χ射线的数量最大也是标准做法。Dugas 的共同未决的题为Automated X-Ray Fluorescence Analysis (自动化的 X射线荧光分析)”(Dugas的申请)的美国专利申请序列号12/似6，022描述了如何可自动选择入射在目标上的χ射线能谱的最优形状，从而使用户并不需要事先了解正在测量的样品的类型，此处通过引用将其并入本文。然而，Dugas方法不能解决从目标探测到的χ射线的光谱。Camus等人的共同未决的美国专利申请序列号12/142，737讨论了在探测器成形时间的进程内多个探测事件的影响，此处通过引用将其并入本文。该申请并未解决响应分辨率要求的成形时间的动态变化。
技术实现思路
根据本专利技术的实施方式，提供了一种用于分析样品的元素成分的方法。该方法具有以下步骤a.用χ射线照射样品；b.探测所述样品响应于照射而发出的χ射线荧光，由此生成探测器信号脉冲；c.前置放大探测器信号脉冲；d.处理受脉冲处理参数支配的探测器信号脉冲；e.基于样品成分的分析确定能量分辨率要求；以及f.在能量分辨率要求的基础上设置至少一个脉冲处理参数。根据本专利技术的进一步的实施方式，脉冲处理参数包括探测器成形时间。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于样品的元素成分分析的χ射线荧光仪。 该X射线荧光仪具有用于照射所述样品的X射线源，以及探测器，其用于探测所述样品响应于照射而发出的X射线荧光并由此生成探测器信号脉冲。该X射线荧光仪还具有用于前置放大所述探测器信号脉冲的前置放大器，和用于处理所述探测器信号脉冲的信号处理器， 以及用于控制处理参数的控制器。最后，在控制器、至少一个信号处理器及前置放大器之间的信号路径用于根据所述样品的成分改变脉冲处理参数。根据本专利技术的进一步的实施方式，信号处理器可包括数字信号处理器，X射线源可为X射线管。脉冲处理参数可为探测器成形时间。附图说明通过结合附图参考下文的详细描述，本专利技术的上述特点将更容易被理解，其中图1为本专利技术最有利地适用的XRF仪器的图解描绘图；图2示出作为从IkeV至12keV变化的能量的函数的硅漂移探测器二极管的预期分辨率的绘制图，绘制为在5. 9keV下测量的分辨率的函数；图3是由Ortec从联机辅导资料复制的，其中示出了吞吐量计数率与脉冲成形时间之间的关系，在坐标图中吞吐量计数率以对数形式绘制，在每条相应的曲线下指示脉冲成形时间；图4绘制了成形时间和探测器温度对CdSiTe半导体探测器的分辨率的影响；以及图5为描绘根据本专利技术的实施方式的探测器电子的成形时间的动态修改的流程图。具体实施例方式便携式XRF仪器，例如Thermo Scientific Niton XRF探测器线，用于需要测量物质中元素构成的广泛应用，该物质可含有跨越绝大部分元素周期表的元素。不同目标物质以荧光形式发出的X射线光谱在复杂性和强度上是不同的。一些应用需要尽可能最好的能量分辨率以进行正确分析，而其它应用程序能容忍适度的能量分辨率，但需要最短的测量时间，即最高的计数率。根据本专利技术的优选实施方式，荧光信号的脉冲处理器的参数可被有利地改变，优选地，在测量过程中被有利地改变，从而优化分析关于平衡能量分辨率和计数率的每一个应用。脉冲处理器参数或被称为探测器参数包括但不限于促成在一段时间后响应脉冲处理器探测的照射的信号输出形状的任何参数。这些参数可包括成形时间或有效衰减时间，但也可包括更复杂的滤波参数，例如，可在探测器电路内实施为包括前置放大和脉冲处理器。本专利技术的实施方式利用在信号的成形时间上的探测器的能量分辨率与探测器的最大计数率的强大依赖性。在长的成形时间下达到最低能量分辨率，而在短的成形时间下达到最大计数率。如本文中所使用的，用语“能量分辨率”指的是可达清晰度，例如仪器有限光谱元件的半极大高度处的全宽度或需要满足“斯派洛准则”的两个元件(两个元件足够分离以使零级第一和第二衍生物的鞍状物出现在两个元件之间)的间隔。上述的能量分辨率标准可用作示例，但可以理解，如本文中所使用的那样，为了区别线，越小的能量分辨率越好。在 χ射线荧光光谱技术中，5. QkeV处的FWHM(锰的Ka线)传统地被接受为探测器的分辨率测量，因此在本说明书中得到使用。通常，脉冲成形时间由软件算法控制。对于用户可能遇到的各种应用和各种类型的物质脉冲成形时间均可被预编程。如果要分析未知样品，则在分析周期中早期获得的实时分析数据可用来确定用于以后分析中使用的数据的最优脉冲成形时间。本专利技术的方法描述了但不限于语境中的使用硅漂移探测器的手持式XRF仪器，然而，可以理解的是，本专利技术的范围包括硅漂移探测器在许多其它类型的脉冲计数器中的使用。参照图1及一般由数字100指定的手持式XRF仪器，对优选的方法进行了描述而不损失共性。XRF仪器100具有发出荧光辐射104的χ射线本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于分析样品的元素成分的方法，所述方法包括：ａ．用ｘ射线照射所述样品；ｂ．探测所述样品响应于照射而发出的ｘ射线荧光，由此生成探测器信号脉冲；ｃ．将所述探测器信号脉冲进行前置放大；ｄ．处理受脉冲处理参数支配的所述探测器信号脉冲；ｅ．基于样品成分的分析确定能量分辨率要求；以及ｆ．在能量分辨率要求的基础上设置所述脉冲处理参数中的至少一个。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US61/111,2522008年11月4日1.一种用于分析样品的元素成分的方法，所述方法包括a.用χ射线照射所述样品；b.探测所述样品响应于照射而发出的χ射线荧光，由此生成探测器信号脉冲；c.将所述探测器信号脉冲进行前置放大；d.处理受脉冲处理参数支配的所述探测器信号脉冲；e.基于样品成分的分析确定能量分辨率要求；以及f.在能量分辨率要求的基础上设置所述脉冲处理参数中的至少一个。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个脉冲处理参数包括探测器成形时间。3.一种用于样品的元素成分分析的χ射线荧光仪，包括a.χ射线...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·E·杜加斯，
申请(专利权)人：特莫尼托恩分析仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US