CN102713678B - 用于以光谱传感器获得的x射线光谱的迭加现象的校准方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭露一种用以校准X射线的测量光谱(Sp_mes)的方法，其特征在于，根据若干个通道Nc、每个通道i对应E_i与E_i+ΔE_i之间的能量范围，所述方法包含决定方程式δt_i，j(k)，所述方程式δt_i，j(k)决定分离与能量E_i及E_j的两交互作用的时间偏移Δt区间的大小，两交互作用的迭加，产生可被侦测能量值E_k；从方程式δt_i，j(k)，对应能量E_i及E_j的分别两交互作用的迭加，在通道k内被计数的事件的所述概率方程式P_i，j(k)；从概率方程式P_i，j(k)，决定迭加光谱(Emp)，迭加光谱为仅单独对应迭加的测量光谱(Sp_mes)的部分；以及通过测量光谱(Sp_mes)及迭加光谱(Emp)的差值，计算或估计至少一第一校准光谱(Sp_cor)。

Description

用于以光谱传感器获得的X射线光谱的迭加现象的校准方法

技术领域

本发明涉及一种使用X射线及伽玛射线的高流率光谱测定法，特别涉及一种应用于以光谱传感器获得的X射线光谱的迭加现象的校准方法。

背景技术

高流率光谱测定法的应用是多样化的。

高流率光谱测定法的多种应用包括应用伽马探针于辐射防护，多能量造影于医药领域(例如双光子扫描)、于非破坏性测试领域以及保全应用领域(例如利用多能量放射线造影术侦测易爆材料)。

本发明在在工业上的一个特别的应用是利用移动式放射线造影术侦测行李。然而，其他应用也可被实现，特别是利用光谱仪在测量强烈的X射线及/或伽马光子流，举例来说，用来测量核燃料或核废料。

此外，藉由已知技术去制造用以竞争本发明目前所使用的行李检查方法是很难的，该方法需要具有快速、但高精准度及高安全性。特别是，在测量移动中的行李时，应在行李的移动速度上要求穿过行李以进行测量的光子的能量，需具有很高的入射光子流能量（几十百万photons/mm²/s）于很短的时间（几毫秒）以保持充分的测量统计数值。

有关本发明的光谱传感器，优选地为直接转换传感器，例如入射X光子于传感器与一个极化的半导体材料(如CdTe)反应，并且制造出电子云(通常60KeV的X光子有一万个电子)。

该些电荷随后被电极收集，并形成短暂的电子讯号，称之为脉冲。当电荷完全的被收集后，全部测量的脉冲是正比于入射粒子沉积的能量。

电路使测量此全部能量是有可能的。

在数字化后，脉冲可依据个别的振幅以及配给给各个通道的能量值被分类于不同通道。每个互动的通道的分布可对应至具有与被照射物体反应或侦测辐射的能量光谱辐射的能量光谱。辐射优选地为X或伽马光子辐射。

在行李检查的情况下，如此的光谱用以提供被检测的物体的密度和性质是有可能的。

在光谱系统中，包含连接电子电路并用以放大及处理侦测讯号的传感器，测量光谱上光子的高流率相关的校准衰减效应的问题会产生(如上述指出，高流率在行李检查中是必要的)。

更具体的说，问题包括了可分性差，或在非常靠近的情况被侦测器感测到的反应的迭加现象。对侦测器施加越强的入射光子流，将导致越高的反应机率(单位时间内在侦测器内发生的反应次数)。首先，侦测起所量测到的单位时间的计数率随着反应率增加而增加，以及发现迭加效应的发生盖率也因此增加。于是，当入射光子流变得太显著，计数率几乎不再增加，甚至可以减少，是由于侦测器已饱和所导致。

强光子流的概念对应至通常光子流，其数值是在1x10⁴与10⁹反应每秒每画素之间(或基础探测器)。在X射线具有100KeV附近左右的能量的情况下，每秒反应次数是相对接近于每秒入射光子流次数，换言之，入射光子流，每个光子的反应概率相对提高。

一个重要的参数就是计数率，藉由侦测器量测的于先前描述已定义。当侦测器侦测到作用于其上的光子流并不高，侦测器所量测的反应率实质上等同于侦测器所量测的计数率，后者是对应事件的次数(或计数次数)出现在单位时间的光谱上。

在强烈的辐射流的情况下，在一般情况下，超出给定的计数率，侦测器的饱和及讯号处理电子将会发生。

量测计数率此不再对应至侦测器所感测到的电子流。

这种饱和的后果之一是强烈的频谱能量解析度和检测效能的退化。

图9是一个在两个不同光子流中量测光谱，其绘示了迭加现象所带来的问题。

曲线I对应至入射光子流具有6,082x10⁶光子/秒/侦测器，而曲线II对应至入射光子流具有4,752x10⁴光子/秒/侦测器。

当光子流增强(入射X光子单位时间内每画素)，其所提供的讯号将会因为迭加效应恶化：如果两个事件以相距太短的时间内被侦测到，系统并没有能力去分辨它们，并导致提供根据两个光子的能量，并把它们分开的时间间隔的错误讯号。

在图9中，两个迭加现象产生的影响可以从曲线I及曲线II看出：

(1)当光子流增加，在低能量可见(图9的A区域)，被量测到的计数率减少；

(2)事件次数被计数在具有高能量的光子流上增加，因为光谱的迭加(图9的B区域)。

此种迭加现象是已众所知悉。多种不同种类的方法存在用以处理此种迭加现象。

习知的实证方法有：一种成果系基于利用具有已知活性辐射源以校准迭加现象。

从校准后的结果资料，随后可用于未知讯号，就像美国国家校准标准及使用锗分光仪用以量测伽玛射线放射性核素排放率，描述于美国国家标准协会(ANSI)N42.14-1999，第7、13、15、86、89和134页。

这种方法的主要缺点是需要有很强的活性的伽玛射线发射源，这使得校准方法复杂，尤其是对辐射防护问题。

也被称为是模拟方法，优化电子设备，从而最大限度地减少迭加效应。特别是使用的抑制电路，使在现阶段粒子处理结束之前，可不考虑被吸收的新粒子。

这种类型的方法，使人们有可能获得非瘫痪系统，美中不足的是，加工造成的死区时间，降低了这种系统的计数率性能。

数字方法也存在，被称为即时时间校准方法，其使减少一部分的迭加现象是有可能的。然而，此种方法导致获得一光谱的时间。

根据其他的解决方案，某些讯号处理参数调整，特别是关于脉冲的决定。但是，除了降解解析度，这些解决方案是不是很有效：他们只是将系统不再利用的互动率的边界稍微向后推。

最后，终于产生候验校准方法，特别是从文件FR2,870,603或是描述于Trigano,T.,Traitementdusignalspectrométrique:(Etudedudésempilementdespectreenénergiepourlaspectrométriegamma)，2006年出版。

这种方法是基于对每个脉冲的持续时间和能源的认知，也是对上述方法的限制，特别是在高计数率中。

发明内容

根据本发明所提出的方法，可使预估，从光谱获得使用光谱链，因为迭加导致降解的光谱的校正变得有可能。

本发明揭露一种校准X射线的测量光谱(Sp_mes)的方法，包含：

-决定迭加光谱(Emp)，所述迭加光谱(Emp)为仅单独对应所述迭加的所述测量光谱(Sp_mes)的一部分；

-通过所述测量光谱(Sp_mes)及所述迭加光谱(Emp)的差值，计算或估计至少一第一校准光谱(Sp_cor)。

本发明特别关于一种校准X射线的测量光谱(Sp_mes)的方法，根据若干个通道Nc，每个通道i对应E_i与E_i+ΔE_i之间的能量范围，所述方法包含：

-决定方程式δt_i，j(k)，所述方程式δt_i，j(k)决定分离与能量E_i及E_j的两交互作用的时间偏移Δt区间的大小，所述两交互作用的迭加产生侦测能量值E_k；

-从所述方程式δt_i，j(k)，决定对应能量E_i及E_j的分别两交互作用的迭加，在通道k内被计数的事件的所述概率方程式P_i，j(k)；

-从所述概率方程式P_i，j(k)，决定迭加光谱(Emp)，所述迭加光谱(Emp)为仅单独对应所述迭加的测量光谱(Sp_mes)的部分；以及

-通过所述测量光谱(Sp_mes)及所述迭加光谱(Emp)的差值，计算或估计至少一第一校准光谱(Sp_cor)。

迭加光谱是从所述测量光谱(Sp_mes)以及系统的曝照时间(T_expo)及死时间(T_dead)资料被计算得到，低于分离两个光子的最短期间中，具有两个光子的迭加且所述两个光子中仅有一个光子被侦测到是。

根據本發明的一種方法因此僅使用測量光譜、曝照時間以及死时间的資料於系統。

延迟时间(T_dead)是通过模拟或实验以被获得。

根據本發明的一種方法可包含N_it(N_it ＞1)校准光谱(Sp_cor(n))的计算是通过所述测量光谱及所述迭加光谱(Emp)的差值，从依序的校准光谱(Sp_cor(n-1))或假使没有先前校准光谱则从所述测量光谱得到。

根据本发明的方法可以特定的被反复迭代。

因此，根据一个实施例，从具有与传感器互动的入射辐射的测量光谱开始，校准后的光谱可根据迭代方法被决定，包含下列步骤：

-计算或预估迭加光谱Emp，代表前次校准光谱Sp_cor(n-1)的一部分(如，在前次迭代过程中被建立)对应迭加的步骤；

-校准前次校准光谱，使用在上一步骤所计算或预估的迭加光谱Emp，以获得新校准光谱Sp_cor(n)；

-以新校准光谱Sp_cor(n)取代前次校准光谱Sp_cor(n-1)，也可能重新开始对新校准光谱进行迭代。

根据一个特定的实施例，根据本发明的方法包括以下步骤:迭代N_it次数，其中N_it ＞1，且1＜n＜N_it：

-计算平均迭加概率，作为所述先前校准光谱Sp_cor(n-1)、或假使没有所述先前校准光谱则为所述测量光谱及曝照时间(T_expo)及死时间(T_dead)资料的函数；

-估计所述迭加光谱(Emp)，作为所述先前校准光谱、或假使没有所述先前校准光谱则为所述测量光谱，以及曝照时间(T_expo)资料的函数；

-计算校准光谱，使用所述测量光谱(Sp_mes)及估计后的所述迭加光谱(Emp)之间的差值。

本发明也有关于一种用以校准X射线测量光谱(Sp_mes)的装置，包含：

-决定迭加光谱(Emp)的元件，所述迭加光谱(Emp)为仅单独对应所述迭加的所述测量光谱(Sp_mes)的一部分；以及

-通过所述测量光谱(Sp_mes)及所述迭加光谱(Emp)的差值，计算或估计至少一第一校准光谱(Sp_cor)的元件。

本发明也有关于一种用以校准X射线测量光谱(Sp_mes)的装置，包含若干个通道Nc，每个通道i对应E_i与E_i+ΔE_i之间的能量范围，其包含：

-决定方程式δt_i，j(k)，所述方程式δt_i，j(k)决定分离与能量E_i及E_j的两交互作用的时间偏移Δt区间的大小，所述两交互作用的迭加产生侦测能量值E_k的元件；

-从所述方程式δt_i，j(k)，决定对应能量E_i及E_j的分别两交互作用的迭加，在通道k内被计数的事件的所述概率方程式P_i，j(k)的元件；

-从所述概率方程式P_i，j(k)，决定迭加光谱(Emp)，所述迭加光谱(Emp)为仅单独对应所述迭加的测量光谱(Sp_mes)的部分的元件；

-通过所述测量光谱(Sp_mes)及所述迭加光谱(Emp)的差值，计算或估计至少一第一校准光谱(Sp_cor)的元件。

迭加光谱是从所述测量光谱(Sp_mes)以及系统的曝照时间(T_expo)及死时间(T_dead)资料被计算得到，低于分离两个光子的最短期间中，具有两个光子的迭加且所述两个光子中仅有一个光子被侦测到是。

此种装置包含通过模拟以决定所述死时间的元件。

根据本发明的装置优选的包含根据上述步骤所述的迭代方法决定校准光谱的元件。

在本发明的装置或方法，迭加概率可优选地使用下列方程式被计算出：

$P_{\mathrm{mean}}=1-{(1-2\×\frac{T_{\mathrm{mort}}}{T_{\mathrm{expo}}})}^{\underset{j=1}{\overset{\mathrm{Nc}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Sp}}_{\mathrm{cor}(n-1)}\left(j\right)}$

或使用类似的方程式：

$P=1-{(1-2\×\frac{T_{\mathrm{mort}}}{T_{\mathrm{expo}}})}^{\underset{j=1}{\overset{N\max }{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Sp}}_{\mathrm{cor}(n-1)}\left(j\right)}$

其中，Sp_cor(n-1)(j)是所述先前校准光谱、或假使没有所述先前校准光谱则为所述测量光谱的通道j的值。

迭加光谱，可以使用以下方程式计算：

$\mathrm{Emp}\left(k\right)=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{Nc}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=i}{\overset{\mathrm{Nc}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{i,j}\left(k\right)$

在上述方程式中，也可以有：

$P_{i,j}\left(k\right)=1-{[1-2\×{\mathrm{\δt}}_{i,j}\left(k\right)/T_{\mathrm{expo}}]}^{{\mathrm{Sp}}_{\mathrm{cor}(n-1)}\left(E_i\right)\×{\mathrm{Sp}}_{\mathrm{cor}(n-1)}\left(E_j\right)}$

其中，δt_i，j(k)可从迭加方程式的反函数F^-1 _EiEj,被决定，迭加方程式与带有能量(E_i,E_j)及所述能量是被测量以作为在一对光子的到达时刻的偏移Δt之间的一对电子相关。方程式δt_i，j(k)决定了分开两个能量E_i和E_j互动的暂时时间间隔Δt的大小，其中的迭加导致检测到能量值E_K。迭加方程式F_EiEj可从实验或模拟中获得，举例来说，通过减少仿射函数的能量以预估。

本发明也有关于一种光谱装置，其包含：

-辐射传感器；

-用以处理信号的电子元件，所述信号是从所述传感器而来，并形成与所述传感器相互联系的一幅射光谱；

-根据本发明前述的用以校准测量X射线光谱的装置。

根据本发明，迭加并不通过信号处理电路的修改而被限制，而是通过测量能谱的处理。

根据一个实施例，δt_i，j(k)是独立于k、相等的、无论K的以表示为

${\mathrm{\δt}}_{i,j}\left(k\right)={\∂t}_{\mathrm{ij}}=\frac{E_{k+1}-E_k}{(E_i+E_j-\max (E_i,E_j))/T_{\mathrm{mort}}}.$

附图说明

-图1绘示本发明的光谱装置；

-图2绘示在实验光谱系统完成的量测；

-图3绘示具有两个光子的迭加方程式的模型；

-图4绘示通过调整计数率的方程式的死时间量测，用于阻滞系统，至实验资料；

-图5绘示本发明迭代方法的实现；

-图6绘示死时间于62纳秒的模拟迭加概率曲线；

-图7分别绘示本发明于校准前与校准后的两个光子的迭加概率除以总迭加概率的比率曲线；

-图8A及图8B分别绘示本发明于校准前与校准后的不同流率的光谱量测；

-图9为本发明两个不同流率的光谱量测以说明迭加现象所带来的问题；以及

-图10为本发明的一种具有延迟线的光谱设备。

具体实施方式

本发明的装置的实施例的举例将配合图1，于下列进行描述。

本发明的装置，光谱测定炼1，包含下列元件：

-放射源1，

-传感器2，举例从碲化镉制造；此传感器，举例来说是用以提供两电极，在终端具有传感器的材料，其中是与放射线或光子互动以产生结果，

-电荷前置增幅器4，

-增幅器6，

-类比/数位转换器8，

-元件10用以执行信号处理，所述信号是已通过元件4、6、8被定型及数位化以形成放射线光谱根据若干个通道(Nc)，每个通道(i)对应至在能量E_i与能量E_i+ΔE_i之间的能量范围，(ΔE_i≠0)，然后，相对应通道i能量宽度。ΔE_i对于每个通道可以为相同，像是对于任何通道i，ΔEi等于ΔE，ΔE即成为常数。

-元件12用以执行光谱的处理，是根据本发明的方法。

其他的处理手段，例如基于延迟线电路，特别是使其能够塑造信号，可提供上游的模拟数字转换器。

在使用装置的过程中，材料100的样本被设置于放射源与侦检器的中间以被描述。

元件12特别是包含电脑或微电脑或计算器运算以储存及处理光谱数据及资料以执行本发明的方法,举例来说资料T_expo及T_dead。

更精确的是，中央处理器16被执行用以实现处理本发明的方法，通过计算迭加光谱，举例来说，通过如图5所描述迭代方法以及通过计算或估算校准光谱(Sp_cor)，通过储存的测量光谱资料(Sp_mes)以及储存的迭加光谱资料(Emp)之间。值得注意的是所有或部分的本发明的处理方法可通过元件10被执行，此种元件可以为现场可编程门阵列(FieldProgrammableGateArray)或专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)。

此元件可以使人们有可能控制的X射线源1，引发辐射和执行1或多次测量用探测器2。这种电子元件12，可以使人们有可能触发执行的同步控制。

此元件也可使进行估计死时间T_dead以及迭加方程式F_EiEj或其反函数F^-1从实验上的或模拟的是可能的，如下所述。

使用的元件12，操作员可以选择1或多个参数来实现这些操作。操作员可根据本发明特别选定迭代次数N_it以实现迭代过程，或根据收敛准则以自动停止迭代。

在显示器或是显示元件17上，根据本发明显示测量光谱Sp_mes以及校准光谱Sp_cor以及迭加光谱Emp也可能的。

操作员可选择，举例来说使用下拉式选单，迭代次数可根据本发明被执行以处理。

此种装置也可执行延迟线使脉冲定型为梯形波是有可能的，举例来说如EP2071722的描述。描述于图10的装置，基本上包含:

-集成式的电荷前置放大电路20，能够被连接到半导体探测器2，(电阻14设计一个与探测器2相关的极化电阻)

-延迟线电路22，用以量测能量(包含延迟线32，第一增益34，减法器36以及第二增益38)连接于前置放大电路的插座，以及

-取样器，连接于能量量测电路的插座。

此种装置也包含同步电路52，包含：

-电流脉冲量测电路56，连接于前置放大电路20的插座以及产生输出和衍生的前置放大电路的输出信号之间的差值，以及

-辨别电路66，形成一个二进制信号以作为脉冲量测电路22输出信号的功能，所述逻辑信号控制取样器的取样瞬间。

上述元件12可与此种产生装置以执行本发明的方法的电路结合。

此种电路的其他方面被描述于文件EP2071722。

换句话说，信号被定型，随后通过类比数位转换器(ADC)被数位化，随后以光谱的形式被分类，是通过可编程的现场可编程门阵列的电子电路。定型信号的通道(也叫做梯形或暂时的信号)以及数位化，是通过类比数位转换器转换为光谱，在现场可编程门阵列以被完成。

从具有光谱Sp₀的入射X射线20，光谱Sp_mes通过传感器2以及处理元件4-12被量测。设定T_expo为曝照时间，也就是使用时间或测量时间或收集时间，于从传感气上的入射光流以产生能量光谱的过程中。

Sp_mes举例来说是相对于图9被论述的光谱的一种。

正如上面已经解释，这样的频谱包含从光子的迭加现象而来的扰动。

Sp₀(E)标定为入射放射线20于特定能量E的光子数量。

令P_mean为每个光子至少与另一个光子迭加的概率。测量光谱Sp_mes在能量E时，可随后从入射光谱Sp₀通过下列等式来推算：

Sp_mes(E)＝Sp₀(E)×(1-P_mean)+Emp(E)

因子(1-P_mean)×Sp₀(E)代表没有经过迭加的光子的族群。

用语Emp(E)是对于在能量E情况下的测量，所有光谱Sp₀的光子被迭加(也称为迭加光谱)。Emp(E)取决于入射光谱Sp₀以及通过传感器2及通过电子元件4至10在非常接近的时间检测到的光子，也就是迭加现象，所形成的系统的行为。

死时间T_dead被界定为：分离两互动(两事件)时，在两个事件中仅有其中的一个事件被侦测到的最短期间。

对于两个位于传感器的入射光子，在曝照时间T_expo的期间，若在传感器2的光子的相互作用时间t₁从另一光子的相互作用时间t₂暂时地被分离时是通过小于死时间T_dead的期间，换句话说就是当|t₂-t₁|≤T_dead。

在传感器2内光子的到达可被假定于曝照时间T_expo内围等概率，所述两个入射光子迭加概率为：

P₀＝2×T_mort/T_expo

相反地：

不与其他光子产生迭加的入射光子的概率即为1-P₀；

不与任何光子产生迭加的相同入射光子的概率是同等于不同事件概率的乘积，因为该些事件是独立事件。

入射光子与至少另一光子的迭加概率P因此等于：

P_mean＝1-(1-P₀)^N-1

其中N代表在入射光谱中光子的数量：

在下文中，能量被离散，E_i代表光子的能量范围，所述光子在没有迭加的情况下被通道i^th的光谱传感器侦测到。

为了要估测迭加光谱，从根据所有涉及两个光子的迭加近似值开始。

此近似值的边界将会在之后研究与讨论。

当两个光子在迭加现象下被传感器吸收，仅有一次事件会被计数。

为了清楚的明白此现象，图2绘示了在实验光谱系统所完成的量测，更精确的是，图2绘示了脉冲的产生，是通过由电子电路定型后的两粒子所产生。

对于时间小偏移(第一光子互相作用时间t₁及其他光子互相作用时间t₂验证不等式，|t₂-t₁|≤T_dead)，仅有一次互相作用被侦测到，然而对于时间小偏移时间大于T_dead，即会有两次互相作用被计数。

此外，当只有一互相作用被计数时，被侦测到的能量并不对应至由一个或其他的光子沉积的能量，而是对应到不同能量。迭加光谱Emp(E)对应至从迭加导致的部分测量光谱Sp_mes(E)的估计。是通过量化单一事件的能量对应至被测量的两个互相作用于迭加现象而获得的。

迭加光谱的估计可用两步骤被完成：

-两个互相作用的迭加方程式对应至两个光子为首先被形成；

-该些方程式被加成超过所有可能能量对，E_i、E_j，具有1＜i＜Nc及i＜j＜Nc(或1＜j＜Nc)，Nc为通道的数量以估计迭加光谱。

首先估计迭加方程式对应至两个光子的互相作用，考虑一对光子带有能量(E_i，E_j)。

迭加方程式是与此对电子带有的能量相关，所述能量是由测量两个光子到达时间的偏移Δt的函数得到：

[0,T_mort]→[max(E_i,E_j),E_i+E_j]

换句话说，迭加方程式F_Ei，Ej建立能量E_i及E_j的两个迭加互相作用的时间偏移以及造成所述迭加的能量的关系式。

在后述说明，模拟此函数的实施例将被提供，将成为时间偏移Δt的递减函数。

令Δt＝0，此函数达到最大值E_i+E_j。

然后并涉及巧合检测：两个光子相互作用后因此不可分离且两个光子的能量加成。

此函数的最小值为最大(E_i，E_j)。事实上，两个光子中的其中一个光子所沉积的能量，其测量的能量始终保持大于或等于的最大能量。

如图3所绘示，其中图3上半部绘示量测较高能量的光子的能量max(E₁，E₂)以及下半部绘示量测较低能量的光子的能量min(E₁，E₂)。

对于零时间偏移(如巧合检测的情况下)，量测已被扭曲因为事件是在能量等同于光子能量的总和下(或E₁+E₂＝max(E₁，E₂)+min(E₁，E₂))被测量的。

对于偏移大过于或等于死时间，两个光子的每一个是的确在其拥有的能量被测量(较高能量于max(E₁，E₂)以及较低能量于min(E₁，E₂))。

对于介于中间的时间偏移，事件是在E₁+E₂之间的可变能量下被量测。

很明确的是，这涉及到连续递减函数的时间间隔[0，T_dead]。

此能量的函数被量测为时间偏移的函数，因此是可逆的。其反函数，标记为F-1，使得其与在最大值E_i+E_j及最小值(E_i，E_j)的能量之间相关联是有可能的。一时间区间：

[max(E_i,E_j),E_i+E_j]→[0,T_mort]

能量范围被离散，所述反函数F^-1 _EiEj(E_k)按照下列方式被决定：

对于E_k包含在区间[max(E_i，E_j)，E_i+E_j]，F^-1 _EiEj(E_k)是时间偏移Dt在以能量E_i及E_j的两互相作用之间，所述偏移导致在能量E_k的迭加效应。

对于E_k在区间[max(E_i，E_j)，E_i+E_j]外：F^-1 _EiEj(E_k)＝0；没有时间偏移可用那样的能量被提供，因为其值超出了可能的范围。

举例来说：i≠j及/或i≠k及/或j≠k时。

如上述函数F所定义，该反函数F^-1 _EiEj(E_k)代表时间偏移Dt在两个互相作用具有能量E_i以及E_j之间，这样的两个互相作用可被认为是在能量E_k时的一个互相作用。

此函数F^-1 _EiEj可被选为线性。

现在，我们可以进行计算基本的迭加光谱。

让我们来计算通过沉积有能量E_i以及沉积有能量E_j的光子之间的迭加以产生的光谱。

于此，能量区间[max(E_i,E_j),E_i+E_j]是被离散为能量通道E_k，每一个具有光谱传感器通道的宽度，因此会具有

个通道，DE对应至能量范围对应至每一个通道，这个范围被假定为每个Nc渠道皆相同。

对于每一个k值，时间区间δti,j(k)与具有能量Ek的通道相配合，并由下列方程式定义：

δt_i,j(k)＝F_EiEj ^-1(E_k+1)-F_EiEj ^-1(E_k)

在能量光子E_j的团，也视为Sp₀(E_j)，概率可被估计，其中至少有一个是在时间间隔F-1_EiEj(E_k)及F-1_EiEj(E_k+1)与带有能量i的光子相关：

$P_{i,j}\left(k\right)=1-{[1-2\×\mathrm{\δ}{t}_{i,j}\left(k\right)/T_{\mathrm{expo}}]}^{{\mathrm{Sp}}_0\left(E_i\right)\×{\mathrm{Sp}}_0\left(E_j\right)}$

P_i，j(k)是贡献于在具有能量E_i的光子与其他具有能量E_j的光子迭加的迭加方程式的能量E_k。换句话说，P_i，j(k)代表队于每一个通道(k)对应至能量E_k，其事件计数的概率在对应于两个互相作用的具有各自的能量E_i和E_j迭加的通道，在时间区间小于T_dead时间内被分开。P_i，j将被称为迭加概率且对应各个配对(i,j)，将会有许多迭加概率P_i，j，其中1＜i＜Nc及i＜j＜Nc。

迭加光谱Emp随后通过加成每一个通道k的迭加概率以被估计，所述迭加概率是通过前述每一配对i及j所定义的。也可通过循环所有配对(E_i，E_j)重复地被完成。

若Nc代表光谱传感器的能量通道的数量，结果光谱是Nc²/2+Nc/2基本迭加光谱的总和：

$\mathrm{Emp}\left(k\right)=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{Nc}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=i}{\overset{\mathrm{Nc}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{i,j}\left(k\right)$

在实务上，我们探究估计死时间T_dead及两个光子的迭加方程式。对于这两种，有各种不同的方法去执行。

死时间T_dead可以首先由下列获得：

-模拟在类比电器外部所形成的脉冲，在通过传感器2吸收粒子后，随后过滤且执行通过类比电器所输出的信号，

-随后估计足以分离两个光子的最短时间。

根据此第一种方法，脉冲的数位化处理的影响对于死时间可被忽略。

或者，我们通过分析脉冲的信号进行实验。

根据第一实验方法：

-读取从元件4、6(类比电器)输出的信号，于光谱的数位化与重建之前；

-随后估计足以分离两个光子的最短时间。

根据第二实验方法，通过光谱分析以执行：

-首先估计量测计数率作为入射流(光子数量/秒)的函数：不同光谱在不同计数率被产生，通过放射线产生器20的不同光密度I。理论计数率是假设其与光密度I成正比而被计算的。参考值用以估计最低流率，以使迭加现象可被忽略考虑(通常，入射光子的迭加概率会小于1%)；

-然后选择一个系统模型，举例来说，阻滞模型(paralyzablemodel)：

$f\left(n\right)={\mathrm{ne}}^{-n\×T_{\mathrm{mort}}}$

或非阻滞模型(non-paralyzablemodel)：

$f\left(n\right)=\frac{n}{1-n\×T_{\mathrm{mort}}}$

或于本领域具有通常知识者所认定的任何其他相关的函数f(n)。

其中，n是理论计数率，也就是不考虑迭加效应的计数率。

随后可以执行以计算死时间，通过校准f(n)至实际的计数率资料。某些设备用以执行脉冲以及形成光谱，也可使决定死时间是有可能的。装置的大小也可能被考虑本发明所述的死时间。

图4绘示了这个原则，发明人优选地根据阻滞模型以完成校准。

一组计数测量值(通过图4上的点被描述)，以不同入射流率值被完成，通过管X的管电流I(毫安培)。计数率的方程式用于阻滞系统，随后通过不同的系统延迟时间T_dead被校准于实验资料。

调整然后产生一个延迟时间为58纳秒。

关于迭加方程式，可以通过模拟通过传感器2的输出脉波波型在通过处理元件吸收粒子及过滤所述信号的过程中以被估计。迭加方程式随后可通过模拟系统回应当其对应能量E_i及E_j遭受到两对应脉冲，以及通过在两脉冲之间的不同的时间差Δt以被估计。迭加方程式F_EiEj(Δt)随后可根据从两个能量脉冲E_i及E_j的对应而来的能量E被估计，作为时间偏移Δt以分离该些互相作用的函数。脉冲的数位化处理可被忽略。在此种情况下，此模拟使得根据进入图1的方块8以估计类比信号的波型式有可能的。除此之外，另一种可实施于实验上的：

-通过使用脉冲产生器分别于元件4或6的入口已构成前置放大器或类比电器的放大器；

-通过量测由两个对应能量E_i及E_j以产生的脉波的能量E_k，作为其时间偏移t的函数。

最后，另一方法是所谓的″仿射模型″。事实上，量测到的能量随着两个互相作用的侦测时间的偏移Δt递减，假设可以得到对于仿射型态的两个光子的迭加方程式，其线性地连结被侧能量以及时间偏移Δt。

此模型的有效性已被没有在这里描述的实验研究中被验证

[0,T_mort]→[max(E_i,E_j),E_i+E_j]

对于两个光子的迭加方程式的反函数，使得能量与分离两个光子的时间区间相互关联是有可能的，并且称为F_Ei，Ej ^-1。可由下列方程师推导而得到：

[max(E_i,E_j),E_i+E_j]→[0,T_mort]

因此，对于E(k)，使max(E_i，E_j)≤E(k)≤Ei+Ej，F^-1 _EiEj(E_k)对应于两个互相作用的能量E_i及E_j的时间偏移。

对于能量E(k)，使E(k)＜max(Ei，Ej)或E(k)＞Ei+Ej，F^-1 _EiEj是没有定义的。

然而，我们已经发现时间区间与能量E_k的通道的相关可由下列方程式得到：

δt_i，j(k)＝F_EiEj ^-1(E_k+1)-F_EiEj ^-1(E_k)

根据仿射函数F的假设：

${\mathrm{\δt}}_{i,j}\left(k\right)=\frac{E_{k+1}-E_k}{(E_i+E_j-\max (E_i,E_j))/T_{\mathrm{mort}}}---\left(1\right)$

若是能量范围ΔE_k对于每一个通道k是常数且等于ΔE，以及对于给定的常数i和j：

${\mathrm{\δt}}_{i,j}\left(k\right)=\frac{\mathrm{\ΔE}}{(E_i+E_j-\max (E_i,E_j))/T_{\mathrm{mort}}}$

换句话说，根据此种假说，无论k值为何，δt_i，j(k)仅与i以及j相关。

函数δt_i，j(k)决定了分离两具有能量E_i及E_j互相作用时间偏移Δt区间的大小，两个能量的迭加导致检测到的能量E_k。当时间偏移Δt在两个互相作用之间，即为：

F^-1 _EiEj(k)≤Δt＜F^-1 _EiEj(k)+δt_i，j(k)，

迭加导致检测到的能量等于E_k。

若时间偏移Δt并不包含由上述方程式定义的区间，举例来说，若是：

F^-1 _EiEj(k)+δt_i，j(k)≤Δt＜F^-1 _EiEj(k)+δt_i，j(k)+δt_i，j(k+1)，

可以被表示成：

F^-1 _EiEj(k+1)≤Δt＜F^-1 _EiEj(k+1)+δt_i，j(k+1)，

然后，迭加导致被检测到的能量等于E_k+1。

因此看到的是一个区间，具有宽度δt_i，j(k)，定义时间偏移Δt，如此两个互相作用短暂的通过包含在所述区间的差值Δt分离的能量E_i及E_j，被迭加且随后被认为是具有能量E_k的单一互相作用。我们也可以指定δt_i，j(k)作为一个框口的宽度涵盖或包含时间偏移Δt，如此两个互相作用的能量E_i及E_j时间间隔的差异可被认为是与能量E_k迭加。

一种校准本发明的方法，其中使用元素(T_dead，Emp，迭加方程式)将会在以下被描述，并请配合参阅图5。

此种方法使得推导从被迭加现象衰减的量测光谱Sp_mes得知校准光谱Sp_cor是有可能的。

但是入射光谱Sp₀一般来说是未知的，因此根据先前所描述的方式，是不可能估计平均迭加概率P_mean、迭加概率P_i，j或迭加光谱Emp。因此，校准迭加现象是基于估计平均迭加概率Pmean、迭加概率Pi，j及迭加光谱Emp，举例来说，根据下列关系式：

P_mean＝1-(1-P₀)^N-1

和 $N=\underset{E}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{Sp}}_{\mathrm{cor}}\left(E\right)$

$P_{i,j}\left(k\right)=1-{[1-2\×\mathrm{\δ}{t}_{i,j}\left(k\right)/T_{\mathrm{expo}}]}^{{\mathrm{Sp}}_{\mathrm{cor}}\left(E_i\right)\×{\mathrm{Sp}}_{\mathrm{cor}}\left(E_j\right)}$

以及， $\mathrm{Emp}\left(k\right)=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{Nc}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=i}{\overset{\mathrm{Nc}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{i,j}\left(k\right).$

若是校准方法是迭代的，Sp_cor将会被认为是在第一迭代从测量光谱被估计的；但是，在随后的迭代，校准光谱Sp_cor(n)将会从上一次迭代的校准光谱Sp_cor(n-1)获得(假定1＜n＜N_it，其中N_it是迭代次数)。举例来说，在第一次迭代中，校准光谱Sp_cor可等同于量测光谱Sp_mes，以及在接二连三的迭代中，校准光谱Sp_cor可等于在前次迭代时的校准光谱。

若仅有一次迭代，Sp_cor就是从测量光谱Sp_mes得到，也就是说，Sp_cor＝Sp_mes。

此方法包含4个输入变量：

-待校准的光谱Sp_mes(j)，事实上是一个栏向量，具有通道数量(N_C)×1的维度：

$N_C\{\left[\begin{array}{c}\\ \mathrm{Spmes}\\ \end{array}\right]$

(数位化)光谱是从量测中获得的，举例来说使用如图1的装置以及Spcor可从该光谱得到结果。

-积分时间T_expo。是一个为毫秒的实际数值，且是系统的物理资料，作为使用放射线射源的函数。

-电子系统传感器的死时间T_dead，是一个为毫秒的实际数值。其被描述了其如何可被量测或估计。

-迭代次数N_it是用以校准迭加现象，因此是被反复地执行。迭代的次数，举例来说可被资料执行系统的操作员所决定。迭代次数未被预先决定是有可能的，此方法将会随后被操作员停止，或是根据收敛原则通过比较两个光谱校准于两个成功的迭代。

于输出时，此方法提供了校准后的迭加光谱Sp_cor(Nit)，也提供了具有N_C×1维度的向量：

$N_C\{\left[\begin{array}{c}\\ {\mathrm{Sp}}_{\mathrm{cor}\left(\mathrm{Nit}\right)}\\ \end{array}\right]$

此种方法首先包含(步骤S1)从测量光谱得到的校准光谱的初始化，举例来说，Sp_cor(0)＝Sp_mes。换句话说，在初始化的过程中，测量光谱被确定于校准光谱。

根据一实施例，迭代校准被完成N_it个次数。

每次迭代后，下列步骤被继续进行：

-计算平均迭加概率(函数f₀)(步骤S2)，

-估计迭加光谱(函数f₁)(步骤S3)，

-校准迭加(函数f₂)(步骤S4)以提供校准光谱Sp_cor。

步骤S2使他可以从三个输入参数以提供一个时计数值P_mean，三个输入参数分别为：Sp_cor(n-1)(如上所述的向量初始化，当n＝1时)、T_dead(实际数值)及T_expo(实际数值)。P_mean是以一步计算：

$P_{\mathrm{mean}}=1-{(1-2\×\frac{T_{\mathrm{mort}}}{T_{\mathrm{expo}}})}^{\underset{j=1}{\overset{N_C}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Sp}}_{\mathrm{cor}(n-1)}\left(j\right)}$

或，更加严密地，

$P_{\mathrm{mean}}=1-{(1-2\×\frac{T_{\mathrm{mort}}}{T_{\mathrm{expo}}})}^{\underset{j=1}{\overset{N_C}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{Sp}}_{\mathrm{cor}(n-1)}\left(j\right)-1}$

从前述的两个参数Sp_cor(n-1)(向量)及迭加方程式P_ij，是以时间偏移区间宽度函数δt_ij决定，步骤S3是可提供输出：Emp(向量)，也是通过一步计算被完成：

$\mathrm{Emp}\left(k\right)=\underset{i=1}{\overset{\mathrm{Nc}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=i}{\overset{\mathrm{Nc}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{i,j}\left(k\right)$

并结合：

$P_{i,j}\left(k\right)=1-{[1-2\×{\mathrm{\δt}}_{i,j}\left(k\right)/T_{\mathrm{expo}}]}^{{\mathrm{Spcor}}_{(n-1)}\left(E_i\right)\×{\mathrm{Spcor}}_{(n-1)}\left(E_j\right)}$

于上述以被定义的Sp_cor(n-1)以及δ_i，j(k)是先前所呈现的函数，且可根据上述描述的其中的一种方法被计算，且优选地是通过方程式(1)。

迭加的校准(步骤S4)是通过实际数值P的向量Sp_mes(或Sp_cor(n-1)，如果进行超过一次迭代)以及于步骤S3决定的向量Emp，以产生输出Sp_cor(n)。其计算是通过一步完成：

${\mathrm{Sp}}_{\mathrm{cor}\left(n\right)}=\frac{{\mathrm{Sp}}_{\mathrm{cor}(n-1)}-\mathrm{Emp}}{1-P_{\mathrm{mean}}}$

步骤S4因此使从测量光谱减去迭加光谱是可完成的。

其可包含除法是通过除以校准光谱Sp_cor的平均迭加概率P_mean为依赖的因子，所述因子可等于1–P_mean。若此除法没有被完成，光谱的波型将会被保持，但整体上将不会是被校准过的。

若N_it次迭代已被完成，所述方法将会停止，且最后迭代的光谱Sp_cor(Nit)被认为是所需的校准光谱。否则，所述迭代过程将会重启，并使用最后迭代的光谱Sp_cor(Nit)作为起始点。

每次执行迭代后，计算就会被完成，特别是P_i，j(k)及Emp(k)，作为在前次迭代过程中获得的校准光谱的函数(除了第一次迭代，其中P_i，j(k)及Emp(k)被视为计算测量光谱的函数，随后才会被指定为校准光谱)。

越高的迭代次数N_it，结果将会越精准。根据实验结果发现，迭代次数是在1至100之间，优选地在2至10之间。

迭加方程式的估计过程是基于两个光子的迭加与三个光子或更多的光子迭加比较，假设两个光子的迭加是绝大部分的情况下。

这种假设特别在低流率(低迭加率)的情况下是合理的。

对于入射光子，与一个且只有一个光子迭加的概率可被描述为：

P₂＝P₀×(1-P₀)ⁿ×n

请一起回顾，迭加概率可被描述为：

P＝1-(1-P₀)^N-1

考虑系统耦接光子传感器的示例，后面有执行电子设备关于的全球死时间，也就是被传感器吸收的两光子被分离的最短时间区间，被量测为62纳秒。

第6图绘示了如上所述的P及P₂的变量，作为入射流率的函数，被表示为光子/画素/秒。

迭加两光子(曲线II)的概率是低数值流率的递增函数。

在非常显著的流动趋向于0之前，其随后到达了最大值，其大于5×10⁷光子/画素/秒。迭加概率P(曲线I)然而则是流率的递增函数。

在高流率区，迭加概率往往朝向1及迭加群组，也就是与超过两个光子进行迭加。

图7绘示了两个光子的迭加概率除以总迭加概率。

曲线绘示了在[0-5×10⁵光子/画素/秒]的范围内，假设精确到百分之三以内。在流率1×10⁶光子/画素/秒的范围内，仍然保持真实至百分之七以内。

如图所绘示的流率范围，其表示两个光子迭加的假设是正确的，因为系统死时间较低。

图8A制图8B绘示了本发明校准迭加的方法的体现，于快速光谱测定法。

图8A绘示了不同光子流率的量测光谱：

-曲线I：3.6×10⁵光子/秒/画素；

-曲线II：7.2×10⁵光子/秒/画素；

-曲线III：1.4×10⁶光子/秒/画素；

-曲线IV：2.0×10⁶光子/秒/画素；

-曲线V：5.8×10⁶光子/秒/画素；

图8B绘示了经过三次迭代校准后的相同光谱(光谱I’是光谱I的校准光谱，以此类推)。

这些图绘示了好的校准特性在约3×10⁶光子/秒/画素，且在6×10⁶光子/秒/画素，校准光谱开始降低，然而此种结果仍然可被接受。

完整的校准是相对比较简单。

可以通过一个完整的流量测量系列于不同强度的X射线产生器。

特别是本发明上述的实施例，决定两个光子的迭加方程式不需要额外的校准；可仅基于死时间的知识。

本发明因此提出了快速校准方法，仅需要输入光谱Sp_mes的资料配合T_expo及T_dead的资料。

于上，因此降低大量资料将被传输至进行资料处理的元件是有可能的。

优选地，测量光谱可于光子流率小于10⁸光子/画素/秒时被获得。

Claims (26)

1.一种用以校准X射线的测量光谱(Sp_mes)的方法，其特征在于，根据若干个通道Nc，每个通道i对应E_i与E_i+ΔE_i之间的能量范围，包含：

-决定方程式δt_i,j(k)，所述方程式δt_i,j(k)决定分离与能量Ei及Ej的交互作用的时间偏移Δt区间的大小，所述两交互作用的迭加产生侦测能量E_k，

δt_i,j(k)是由迭加方程式F_Ei,Ej的反函数F^-1 _EiEj所决定的，所述迭加方程式的反函数对应于两个互相作用的能量E_i及E_j且在最大值(E_i，E_j)及E_i+E_j的能量之间，其与所述时间偏移Δt的关系为：

F^-1 _EiEj(k)≤Δt<F^-1 _EiEj(k)+δt_i,j(k)；

-从所述方程式δt_i,j(k)，决定对应能量E_i及E_j的分别两交互作用的迭加，在通道k内被计数的事件的概率方程式P_i,j(k)；

-从所述概率方程式P_i,j(k)，决定迭加光谱(Emp)，所述迭加光谱(Emp)为仅单独对应所述迭加的测量光谱(Sp_mes)的部分；以及

-通过所述测量光谱(Sp_mes)及所述迭加光谱(Emp)的差值，计算或估计至少一第一校准光谱(Sp_cor)。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述迭加光谱是从所述测量光谱(Sp_mes)以及系统的曝照时间(T_expo)及死时间(T_dead)资料被计算得到，低于分离两个光子的最短期间中，具有所述两个光子的迭加且所述两个光子中仅有一个光子被侦测到。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述死时间(T_dead)是通过模拟或实验以被获得。

4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于，包含N_it校准光谱(Sp_cor(n))的计算是通过所述测量光谱及所述迭加光谱(Emp)的差值，从依序的先前校准光谱(Sp_cor(n-1))或假使没有先前校准光谱则从所述测量光谱得到，其中N_it大于1或等于1。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，包含下列步骤，迭代N_it次数，其中N_it≥1：

-计算平均迭加概率P_mean，作为所述先前校准光谱Sp_cor(n-1)、或假使没有所述先前校准光谱则为所述测量光谱，以及曝照时间(T_expo)及死时间(T_dead)资料的函数，所述平均迭加概率P_mean是入射光子与至少另一光子的迭加概率；

-估计迭加光谱(Emp)，作为所述先前校准光谱、或假使没有所述先前校准光谱则为所述测量光谱，以及所述曝照时间(T_expo)资料的函数；

-计算校准光谱，使用所述测量光谱(Sp_mes)及估计后的所述迭加光谱(Emp)之间的差值。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述平均迭加概率是使用下列方程式计算出：

$P_{mean}=1-{(1-2\&times;\frac{T_{dead}}{T_{\exp o}})}^{\underset{j=1}{\overset{N\max }{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{Sp}}_{cor(n-1)}\left(j\right)};$

其中，Sp_cor(n-1)(j)是所述先前校准光谱、或假使没有所述先前校准光谱则为所述测量光谱的通道j的值。

7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，N_it在1到100之间。

8.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述迭加光谱是使用下列方程式计算出：

$Emp\left(k\right)=\underset{i=1}{\overset{Nc}{\&Sigma;}}\underset{j=i}{\overset{Nc}{\&Sigma;}}{P}_{i,j}\left(k\right).$

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，其中:

$P_{i,j}\left(k\right)=1-{\&lsqb;1-2\&times;{\mathrm{\&delta;t}}_{i,j}\left(k\right)/T_{\exp o}\&rsqb;}^{{\mathrm{Sp}}_{cor(n-1)}\left(E_i\right)\&times;{\mathrm{Sp}}_{{\mathrm{cor}}_{(n-1)}}\left(E_j\right)}$

Sp_cor(n-1)(E_i)及Sp_cor(n-1)(E_j)分别为能量E_i与能量E_j的先前校准光谱。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包含通过模拟或实验的方程式F_Ei,Ej(Δt)的估计。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方程式F_Ei,Ej(Δt)是通过随着能量递减的仿射方程式而被估计。

12.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，δt_i,j(k)是常数。

13.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述测量光谱在光子流率少于10⁸光子/画素/秒的情况下被获得。

14.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述校准光谱除以取决于所述校准光谱的平均概率的因子，所述平均概率是入射光子与至少一个其他光子的迭加概率。

15.一种用以校准X射线测量光谱的装置，其特征在于，其包含若干个通道Nc，每个通道i对应E_i与E_i+ΔE_i之间的能量范围，其包含：

-决定方程式δt_i,j(k)，所述方程式δt_i,j(k)决定分离与能量Ei及Ej的交互作用的时间偏移Δt区间的大小，所述两交互作用的迭加产生侦测能量E_k，

δt_i,j(k)是由迭加方程式F_Ei,Ej的反函数F^-1 _EiEj所决定的，所述迭加方程式的反函数对应于两个互相作用的能量E_i及E_j且在最大值(E_i，E_j)及E_i+E_j的能量之间，其与所述时间偏移Δt的关系为：

F^-1 _EiEj(k)≤Δt<F^-1 _EiEj(k)+δt_i,j(k)；

-从所述方程式δt_i,j(k)，决定对应能量E_i及E_j的分别两交互作用的迭加，在通道k内被计数的事件的概率方程式P_i,j(k)的元件；

-从所述概率方程式P_i,j(k)，决定迭加光谱(Emp)，所述迭加光谱(Emp)为仅单独对应所述迭加的测量光谱(Sp_mes)的部分的元件(12)；

-通过所述测量光谱(Sp_mes)及所述迭加光谱(Emp)的差值，计算或估计至少一第一校准光谱(Sp_cor)的元件(12)。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述迭加光谱是从所述测量光谱(Sp_mes)以及系统的曝照时间(T_expo)及死时间(T_dead)资料被计算得到，低于分离两个光子的最短期间中，具有所述两个光子的迭加且所述两个光子中仅有一个光子被侦测到。

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，包含通过模拟以决定所述死时间的元件。

18.如权利要求15至17中任一项所述的装置，其特征在于，其特征在于，包含N_it校准光谱(Sp_cor(n))的计算是通过所述测量光谱及所述迭加光谱(Emp)的差值，从依序的先前校准光谱(Sp_cor(n-1))或假使没有先前校准光谱则从所述测量光谱得到，其中N_it大于1或等于1。

19.如权利要求18所述的装置，其特征在于，包含进行以下步骤的元件，迭代N_it次数，其中N_it≥1：

-计算平均迭加概率P_mean，作为所述先前校准光谱Sp_cor(n-1)、或假使没有所述先前校准光谱则为所述测量光谱，以及曝照时间(T_expo)及死时间(T_dead)资料的功能，所述平均迭加概率P_mean是入射光子与至少另一光子的迭加概率；

-估计迭加光谱(Emp)，作为所述先前校准光谱、或假使没有所述先前校准光谱则为所述测量光谱，以及所述曝照时间(T_expo)的功能；以及

-计算校准光谱，使用所述测量光谱(Sp_mes)及估计后的所述迭加光谱(Emp)之间的差值。

20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，包含用下列方程式以计算所述平均迭加概率的元件，下列方程式为：

$P_{mean}=1-{(1-2\&times;\frac{T_{dead}}{T_{\exp o}})}^{\underset{j=1}{\overset{N\max }{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{Sp}}_{cor(n-1)}\left(j\right)};$

其中，Sp_cor(n-1)(j)是所述先前校准光谱、或假使没有所述先前校准光谱则为所述测量光谱的通道j的值。

21.如权利要求15至17中任一项所述的装置，其特征在于，包含用下列方程式以计算所述迭加光谱的元件，下列方程式为：

$Emp\left(k\right)=\underset{i=1}{\overset{Nc}{\&Sigma;}}\underset{j=i}{\overset{Nc}{\&Sigma;}}{P}_{i,j}\left(k\right).$

22.如权利要求21所述的装置，其特征在于，包含用下列方程式以计算所述迭加光谱的元件，下列方程式为：

$Emp\left(k\right)=\underset{i=1}{\overset{Nc}{\&Sigma;}}\underset{j=i}{\overset{Nc}{\&Sigma;}}{P}_{i,j}\left(k\right);$ 以及

$P_{i,j}\left(k\right)=1-{\&lsqb;1-2\&times;{\mathrm{\&delta;t}}_{i,j}\left(k\right)/T_{\exp o}\&rsqb;}^{{\mathrm{Sp}}_{cor(n-1)}\left(E_i\right)\&times;{\mathrm{Sp}}_{cor(n-1)}\left(E_j\right)}$

其中Sp_cor(n-1)(E_i)及Sp_cor(n-1)(E_j)分别为能量E_i与能量E_j的先前校准光谱。

23.如权利要求15至17中任一项所述的装置，其特征在于，所述方程式δti,j(k)是以迭加方程式F_Ei,Ej(Δt)的反函数被决定，后者与带有能量(E_i,E_j)及所述能量是被测量以作为在一对光子的到达时刻的所述偏移Δt之间的一对电子相关，以符合下列方程式:

δt_i,j(k)＝F_EiEj ^-1(E_k+1)-F_EiEj ^-1(E_k)_。

24.如权利要求23所述的装置，其特征在于，包含通过模拟用以估计所述方程式F_Ei,Ej(Δt)的元件。

25.如权利要求23所述的装置，其特征在于，所述方程式F_Ei,Ej(Δt)是通过随着能量递减的仿射方程式而被估计。

26.一种光谱装置，其特征在于，其包含：

-辐射传感器(2)；

-用以处理信号的电子元件(4、6、8、10)，所述信号是从所述传感器而来，并形成与所述传感器相互联系的幅射光谱；

-根据权利要求15至17中任一项用以校准测量X射线光谱的装置。