CN102753963B - 使用材料的透射函数而辨识材料的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于特征化材料的性质的方法，其特征在于，其包含下列步骤：-提供介于X射线光源(1)及侦测器之间的此材料的至少一个样本(100)，-使用所述X射线光源(1)使N个X射线放射光谱透射穿过所述材料，每一个达时间Δt，-计算此材料的透射函数以作为能量或侦测通道的函数，-在至少两个能量区的每一个中，计算透射函数的积分，因此形成至少一个第一透射系数(α1)及第二透射系数(α2)。

Description

使用材料的透射函数而辨识材料的方法及装置

技术领域

本发明涉及材料分析技术的领域，例如用于鉴定如行李中的炸药的产品，自此行李的X射线透射函数的分析开始。

背景技术

因此，它具有使用于飞机场中的系统的应用，以鉴定行李中易爆炸的材料。

但是其它应用可能涉及需要使用放射线而快速地测定材料的性质的领域。

根据已知的行李检查技术，X射线光源，普遍地为X射线管，产生穿过行李的放射线。

根据第一技术，为了计算通过不同路径而穿过物体的光子的数量，使用扫瞄器或其它装置制造行李的许多视图。

使用此方法，测量透射的变化以作为X射线穿过的厚度的函数，且使用复杂的算法以测定待观察的物件的性质。

由使用两个单色X射线的光源或两个X射线管组成的第二技术经校正为两个相异的加速电压。关闭这两个光源中的任一个。

这两个光束可用来取得低能量通道及高能量通道上的相似数据，其使用鉴别及计数系统。

根据第三技术，X射线是通过侦测器以侦测器的片体(线性组合)的形式而侦测。

侦测器通常为闪烁侦测器，例如耦接于光电放大器的碘化铯(铊)晶体。

称为三明治系统的现存系统是由重迭一个于另一个上(双层)的侦测器的二层而组成，且通过形成使低能量光子变小的具有第一侦测器的滤波器的中间材料的厚度而分离。

因此，第一层通常非常薄，当较厚的第二层侦测硬度光谱时，第一层更敏感于低能量光子，低能量光子通过中间材料而经细化。

当第一侦测器输出表示低能量(L.E.)的信号时，虽然第二侦测器输出表示高能量(H.E.)的数据，由于高能量及低能量的重迭，其具有非常低的能量分离性的结果。此外，此系统不能推广于高于二个能量(HE,LE)。

根据先前技术，仅测量二个规模，一个对应于低能量计数及另一个对应于高能量计数。此结果缺乏经确度。此外，对于给定的系统，不能构形对应于此二个规模的能量范围。

此技术的另一个缺点是使用二个侦测器以进行测量。因此，若N个测量值经制造，例如沿着线段，于是需使用2N个侦测器。

发明内容

因此，本发明人选择使用基于可能使用单独侦测器及光谱仪技术的不同测量方法，换句话说，脉冲的振幅分布的使用通过侦测器而测量而不是计数技术。

但是，使用这样的办法有许多技术上的困难。已知的光谱仪技术困难在兼容现存的行李检查要求，一个快速且精确的且相同而安全的方法是必须的。特别地，行李的前进速率迫使经透射的光子的能量的测量值短期间内有高入射光子的强流量(介于数百万光子/平方毫米/秒(Mphotons/mm²/s)及数十倍的百万光子/平方毫米/秒之间的流量)以保留具有统计意义的结果。

根据先前技术的光谱仪装置，通过应用这样强烈的光子射线至侦测器在不超过这样的短时间是不可能制造合理的结果，特别是光子堆栈问题的结果。

第9图是具有两个不同流量的光谱测量值，其显示堆栈现象的结果所产生的问题。当曲线图II对应于4.752x10⁴光子/秒/像素(photons/s/pixel)的流量时，曲线图I对应于6.082x10⁶光子/秒/像素的流量，区域通过每一个800微米(μm)x800微米及具有3毫米(mm)深度的像素而覆盖。

当流量增加时(单位时间及单位像素的入射X光子的数量)，由于堆栈现象使经提供的信号衰退：若介于二个经侦测的事件之间的时间推移太短，此系统不能区分它们且输出错误的信号，此错误的信号随二个光子的能量及分离它们的时间间隔而定。

因此，来自堆栈现象的二个影响可看见于第9图中的曲线I及II：

-当流量增加时，计数的减少可见于低能量(图9中的A区)，

-由于经堆栈的光谱(图9中的B区)，以具有流量的高能量计数的事件的数量增加。

存在可用于处理堆栈现象的方法的许多类别。

经验的方法已知；一个方法是使用具有已知活性的放射光源的基于堆栈现象的校正。

衍生自校正的信息接着使用在未知的信号上，如AmericanNationalStandardforCalibrationandUseofGermaniumSpectrometersfortheMeasurementofGamma-RayEmissionRatesofRadionuclides，AmericanNationalStandardsInstitute(ANSI)N42.14-1999，p.7，13，15，86，89，134所描述。

此方法的主要缺点是需要具有高放射活性的γ光源，其使校正方法复杂且特别是产生放射屏蔽问题。

最佳化电子设备以最小化堆栈的模拟方法也已知。特别地，抑制电路的使用意旨不需考虑现在的粒子的处理的终端前经吸收的新粒子。此方法的形式可给定不会瘫痪的系统，缺点是产生自处理减少根据计数速率的系统的性能的无效时间。

也存在称为有效时间校正方法的数字方法，其可能拒绝部分的堆栈，且接着分析信号的形状。

最后，存在后校正方法，特别像是描述于文件FR2870603中或通过Trigano,T.,Traitementdusignalspectrométrique:Etudedudésempilementdespectreenénergiepourlaspectrométriegamma(光谱信号的处理：用于伽玛光谱仪的能量光谱的拆解的研究)(Processingofthespectrometricsignal:Studyofenergyspectrumdestackingforgammaspectrometry).2006.所描述。此方法是基于每一个脉冲的持续时间及能量的知识。

本发明的主要目的是解决这些问题。

本发明首先涉及用于特征化材料的性质的方法，其包含下列步骤：

-提供介于X射线光源及侦测器之间的至少一个此材料的样本，

-使用X射线光源以使至少一个X射线放射光谱透射穿过所述材料，每一个达持续时间Δt，例如介于1毫秒(ms)及10毫秒之间或介于100微秒及数秒之间，例如1秒或5秒或10秒；每一个光谱表示强度以作为能量或侦测通道的函数，

-计算此材料的透射函数以作为能量或侦测通道的函数，

-在N(N≥2)个能量带(或区)的每一个中包含如称为低能量区的第一能量带，以及如称为高能量区的第二能量带，测定对应于统计规模的透射的系数，例如关于能量的透射函数的积分或平均值，因此形成至少一个第一透射系数(α1)及第二透射系数(α2)。

材料的性质可接着通过比较透射系数与标准透射系数取得。

当N等于2时，方法可包含：

-称为低能量区的第一能量区及称为高能量区的第二能量区的选择，

-关于能量的透射函数的积分的计算，因此形成至少一个第一透射系数(α1)及第二透射系数(α2)。

第一能量区较佳地介于15及50千电子伏特(keV)之间且第二能量区可介于50及120千电子伏特之间。

所述材料的性质可因此使用所述统计规模或系数测定，例如通过在包含作为它们的厚度的已知材料系数的平面中定位经计算的系数而测定。

较佳地，入射于材料上的光子的流量速率是介于10⁶個光子/平方毫米/秒(photonsmm^-2.s^-1)及10⁷個光子/平方毫米/秒之间。

根据本发明之方法可包含当没有材料嵌入于此光源及所述侦测器之间时，测量来自所述X射线光源的射线的能量光谱的先前步骤。

根据本发明的方法也可包含用于产生自堆栈现象的干扰的光谱校正步骤。

本发明也涉及特征化材料样本性质的装置，其包含：

-X射线光源，较佳地发射入射光子射线，其中流量速率介于10⁶mm^-2.s^-1及10⁷mm^-2s^-1之间，

-侦测器，例如半导体装置或闪烁型式侦测器或电离腔室，

-使用X射线光源使X射线放射光谱透射穿过此材料的组件，每一个达时间Δt，

-计算此材料的透射函数以作为能量或侦测通道的函数的组件，

-分别计算称为低能量带的第一能量带及称为高能量带的第二能量带中的至少一个第一透射系数(α₁)及第二透射系数(α₂)的组件，每一个系数是诸如在每一个能量带中的透射函数的积分或平均值的统计规模，

可提供组件以使用这两个系数测定所述材料的性质。

此装置，当N是等于2时，可包含组件，其用于：

-选择称为低能量区的第一能量区，以及称为高能量区的第二能量区，

-计算关于能量的透射函数的积分，以形成至少一个第一透射系数(α₁)及第二透射系数(α₂)。

此装置较佳地也包含用于堆栈现象的校正光谱的组件，例如：

-测定经堆栈的光谱(Emp)的组件，亦即经测量的光谱(Sp_mes)的部分，其单独地对应于堆栈，

-通过采用经测量的光谱(Sp_mes)及经堆栈的光谱(Emp)之间的差异，计算至少一个第一经校正的光谱(Sp_cor)的组件。

经堆栈的光谱可使用经测量的光谱(Sp_mes)及暴露时间(Te_xpo)及系统的无效时间(T_dead)的资料而计算，所述无效时间是小于侦测出二光子中仅其一的最短分辨所述二光子的时间。

可提供组件以通过模拟来测定无效时间。

此装置可包含产生N_it(N_it>1)个经校正的光谱Sp_cor(n)的计算的组件，其开始自次序为Sp_cor(n-1)的经校正的光谱，若没有事先经校正的光谱，则自经测量的光谱，通过采用经校正的光谱及经堆栈的的光谱(Emp)之间的差异。根据此发明的方法可使用此步骤。

此装置可包含执行下列经迭代N_it次数的步骤的组件，其中N_it≥1：

-计算堆栈机率以作为事先经校正的光谱Sp_cor(n-1)的函数，换句话说即产生在先前的迭代中，若没有事先经校正的光谱，及暴露时间(T_expo)及无效时间(T_dead)，则为经测量的光谱，

-估计经堆栈的光谱(Emp)以作为事先经校正的光谱的函数，若没有事先经校正的光谱，及无效时间(T_dead)，则为经测量的光谱，

-计算经校正的光谱，例如通过采用介于经测量的光谱(Sp_mes)及经估计经堆栈的光谱(Emp)之间的差异。

根据本发明的方法可使用这些迭代步骤，

此装置可包含使用下列方程式计算平均堆栈机率的组件：

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

或此方程式：

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

其中SP_cor(n-1)(j)是用于通到i的事先经校正的光谱SP_cor(n-1)的数值，若没有事先经校正的光谱则为经测量的光谱。

根据本发明的方法可使用这个步骤以计算平均堆栈机率。

经堆栈的光谱可使用下列方程式而计算：

$\mathrm{Emp}\left(k\right)=\frac{1}{2}\×\underset{i=1}{\overset{\mathrm{Nc}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{j=i}{\overset{\mathrm{Nc}}{\mathrm{\Σ}}}{P}_{i,j}\left(k\right)$

其中：

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

当δ_i，j(k)测定分离二个能量交互作用E_i及E_j的时间差异Δt的间隔的大小时，堆栈给定经侦测的能量数值Ek。

根据本发明的方法可使用这个步骤以计算经堆栈的光谱。

可包含组件以使用堆栈函数的反函数估计函数δ_ij(k)，这个关于能量的后来的函数经测量以作为介于具有一对能量交互作用(Ei,Ej)的二个交互作用之间的时间差异Δt的函数。这个堆栈函数可通过实验的仿真或通过假设能量的递减仿射函数而取得。

根据一实施例，δt_ij(k)是独立于ｋ及相等于下列不考虑ｋ值

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

根据本发明的方法可使用这些步骤中的任一个以计算函数δ_i，j(k)。

根据本发明之装置可包含能输出模拟电压脉冲的电路，其中波幅是成比例于通过侦测器所侦测的电荷，以及数字化电压脉冲以及输出数字脉冲的模拟/数字转换器(ADC)，其特征在于包括位于所述模拟/数字转换器(ADC)的输出侧边上的处理电路，其包含：

-单元，其于读取频率f_L读取通过所述模拟/数字转换器(ADC)所输出的数字脉冲，

-计算单元，其计算数字信号读取的时间变化(S’(t))，以及

-电路，于时间变化达到预先定义的阀值(S1)时，能够撷取数字脉冲。

在此装置中，处理电路也可包含在时间变化S’(t)达到预先定义的阀值(S2)时，能测定介于二个连续的瞬间之间的持续时间，其中S2的正负号是相对于S1的正负号，且比较所述持续时间的组件具有持续时间阀值(T_m)，比较影响数字脉冲读取的撷取的所述持续时间的组件使所述经测定的持续时间也小于或等于持续时间阀值的数值时，撷取数字脉冲读取。

在时间变化S’(t)达到预先定义的阀值(S2)时，用于测定介于二个连续的瞬间之间的持续时间的组件也可包含计数器，于达到每一个经测定的S’(t)的数字数值时而增加，计数当数字信号S(t)使时间变化S’(t)具有小于波幅阀值(S2)的波幅时而经中断。

较佳地，持续时间阀值(T_m)的数值是在自设置于包含能输出具有成比例于通过侦测器而侦测的电荷的波幅的电压脉冲的电路的装置的输入端的电荷前置放大器输出的信号的上升时间。

能输出具有成比例于通过侦测器而侦测的电荷的波幅的电压脉冲的电路较佳地包含延迟线能量测量电路。

根据本发明之方法或装置，使用单独的侦测器及光谱仪技术，换句话说通过侦测器而测量的脉冲的波幅分布的使用而不是计数技术。

附图说明

图1A及图1B为根据本发明的装置的实施例，

图2为在透射穿过材料之前及之后的入射的光谱的实施例，

图3及图4为透射函数的实施例，

图5A及5B为经平均于多次测量值的透射函数，低能量及高能量选择区是显示于图5B，

图6为在平面(α₁,α₂)中一组的测量值的定位，

图7为在用于不同材料的平面(α₁,α₂)中的一组的直线，

图8为经实验的光谱仪系统产生的测量值，

图9为具有二个光子的堆栈函数的模型，

图10为通过技术速率的调整于可瘫痪的系统的实验数据的无效时间的测量，

图11为根据本发明的迭代方法的实施例，

图12为用于62奈秒(ns)的无效时间的经仿真的堆栈机率曲线，

图13为具有二个光子的堆栈机率及总堆栈机率的比率的曲线，达无效时间62ns，

图14A及14B为不同流量的光谱测量值，根据本发明分别在校正之前及之后，

图15为根据本发明的实施例的离子电磁放射光谱仪侦测装置，

图16及17为在来自图15中的电路82的输出时的特殊电规模，

图18为根据本发明显示在图15中的侦测装置中的电路的详细的视图，

图20及21为显示于图18中的电路的电信号特性，

图19为显示于图18中的电路的改进，

图22A及22B为显示根据本发明所呈现的大量的堆栈的装置的操作的图18中电路的电信号特性，以及

图23A及23B为显示重合的几处理及根据本发明的装置所使用的无效时间的图18中电路的电信号特性。

具体实施方式

根据本发明的装置的例示性实施例将参考图1A而给定。此装置是光谱仪系统1且包含下列组件：

-放射光源1，其发射放射线200，例如具有最小流量的介于10⁶mm^-2s^-1及10⁷mm^-2s^-1之间的入射光子，

-传感器2，例如直接转换传感器，例如由半导体材料所制造，诸如碲化镉或碲化镉：氯或碲化镉：铟或镉碲锌；于末端具有二个电极的传感器经提供，其中信号转换介于放射线或光子及感测材料之间的交互作用，且在传感器的材料中的电荷云的产生通过此交互作用而产生。此传感器的形状可例如为平行六面体，其包含在二个相对的面上的二个电极，例如此电极经设置以垂直于入射放射线。

可能使用的传感器的另一个形式是闪烁形式传感器或电离腔室，一般而言任何形式的能输出具有成比例于能量的波幅的信号的传感器通过交互作用而设置，较佳的侦测器是半导体以及特别地于室温下操作的半导体，例如碲化镉、镉碲锌、锰碲化镉、二碘化汞、镓化砷、硅或一溴化铊等等。

连接于电子光谱仪电路的此传感器的一个优点是对应于经良好定义的能量范围的获取信号的机率。此装置也包含：

-电荷前置放大器4，

-放大器6，

-模拟/数字转换器8，

-处理经成形及通过组件4，6及8而数字化的信号及形成放射光谱的组件10。其它处理组件，例如基于延迟线电路以特别地使信号能够成型，可提供于模拟数字转换器的输入侧边上。

-使用与本发明一致的方法的光谱处理的组件12。

放射光谱是经侦测而包含至少二个通道的脉冲的波幅的直方图，每一个通道对应于一个良好定义的波幅范围。既然脉冲的波服是成比例于通过交互作用而设置于侦测器中的能量，此光谱也是经侦测的交互作用的能量的直方图。

通道的数量是等于Nc，使Nc≥2。每一个通道包含具有介于Ei及Ei+ΔEi之间的能量的脉冲。ΔEi可与每一个通道相同，使所有通道i的ΔEi＝ΔE，且ΔE接着是常数。

当装置经使用时，材料样本100经设置于介于光源及侦测器之间，使此样本材料可特征化。此材料样本也可称为实验材料。

特别地，组件12包含计算机或微电脑或经程序化以储存及处理光谱数据的电脑及用于使用本发明的方法的数据，例如经透射的光谱数据I及I₀及/或系数资料μ(E)或穿过材料的厚度。可接着计算经描述于后面的透射系数α₁及α₂。

更精确地，中央处理单元16经程序化以执行根据本发明的处理方法，使用资料以作为开始自经透射的光谱数据I及I₀的透射的函数。

这些组件12也可控制X射线放射光源1以触发放射线发射及使用侦测器2制造一个或多个测量值。

使用这些电子组件12以同步检查放射光源(s)及侦测器(s)经触发。

也可使用这些组件12以于如图7中的平面中定位经估计的系数α₁及α₂且推断经检查的材料的性质。

操作员可使用组件12以选择一个或多个参数以执行这些操作。

特别地，操作员可选择N个能量带，其中N≥2，开始自透射系数α_n,n≥2,而计算。每一个透射系数是通过应用统计规模至不超过给定的能量带的透射函数而计算。例如，此指标可为在经考虑的能量带中的透射函数的积分或平均值。

当N等于2时，这些能量带对应于所谓的低能量区及所谓的高能量区，且第一透射系数α₁对应于低能量带而测定，以及第二透射系数α₂对应于高能量带而测定。

经测量的光谱I及I₀以及一个或多个透射函数及/或显示于图6及7的表示可显示于屏幕或显示组件17。操作员也可使用这些显示组件以界定或选择将用来计算前述的系数的低能量及高能量区。

此装置也可使用将脉冲输入于不规则四边形的延迟线，其耦接于数字电子设备及相关的处理，例如用于处理及如描述于文件EP2071722中的数字化能量光谱的电路。光谱测定测量值可接着取得于不超过数毫秒的测量时间的256个通道上。

显示于图1B的此装置主要包含：

-积分形式电荷前置放大电路20，其可连接于半导体侦测器2（电阻14表示关于侦测器2的极化电阻），

-延迟线能量测量电路22（包含延迟线32、第一增益34、减法器36及第二增益38），其连接于前置放大电路的输出端，以及

-采样器，其连接于能量测量电路的输出端。

此装置也可包含同步电路52，其包含：

-电流脉冲测量电路56，其连接于前置放大电路20的输出端且采用介于此输出端及前置放大电路的输出端的衍生物之间的差异，以及

-区分电路66，其形成二元信号以作为来自脉冲测量电路22的输出的函数，所述逻辑电路控制采样器的采样时间。

在此图中，参考值1及100具如图1A中有相同的意义。

如上述的组件12这样的组件可与电路结合以使装置执行根据本发明的方法。

此电路的其它态样描述于文件EP2071722中。

进一步地，较佳地将参考图15至23B所述而使用此电路。再次，如上述的组件12这样的组件可与电路结合以使装置执行根据本发明的方法。

也可使用描述于FR0956844或FR0958506中的电路。

根据本发明之装置可使用以制造入射光束的光谱I₀的测量值：此光谱可为大量的分割的平均值，以最小化光子噪声的影响。当没有材料（经检查的材料或标准材料）介于光源及侦测器之间时，此光谱I₀是通过侦测器而侦测的放射光谱。

接着定位待分析的物件100于光束（图1A，通常为行李或一般来说为待分析的材料的样本）前面，且于选定的时间测量经透射穿过此物件的放射线的光谱I，例如介于数百微秒及数百毫秒之间，且一般小于10毫秒或数十毫秒。此光谱I可或不可被平均，但较佳地为不可。

因此制造的测量值的实施例显示于图2，其中显示二个光谱I及I₀。

一般来说，透射函数是比较经透射穿过物件的放射线的强度与入射于此物件的放射线的强度的函数，于给定的能量或给定的能量范围。

较佳地，此比较是通过比率而制造，使透射函数通过采用介于经透射穿过物件的放射线的强度与入射于此物件的放射线的强度之间的比率而取得，于给定的能量。

因此，若I₀(E)表示每单位时间具有能量E的入射光子的数量，且如果I表示每单位时间经透射穿过此物件的具有能量E的光子数量，透射函数可自I(E)及I₀(E)而取得，通过介于它们之间的比率。

透射函数TR(E)接着等于

若μ(E)表示材料的线性衰减系数，其中物件以能量E制造且若1表示放射线穿过的物件的厚度，已知

I(E)=I₀(E)e^-μ(E)l

进一步地，为了取得制造此物件的材料的线性衰减系数的线性独立方程式，使用前述比率的对数可能有利于解释此材料中的光子的透射。在此例中，透射函数相等于

$\mathrm{TR}\left(E\right)=-\ln \left(\frac{I\left(E\right)}{I_0\left(E\right)}\right)$

此函数通常经提及为衰减函数。

因此在此应用中，透射函数引用：

-于给定的能量中取得自介于经透射穿过物件的放射线的强度与入射于此物件的放射线的强度之间的比率的函数，例如

-或取得自描述于前述段落中的比率的对数的函数，例如此函数也可能提及为衰退函数。此即为将使用于此应用的其余部分的定义。

既然I及I₀分别表示经透射穿过物件的放射线的强度及入射于此物件的放射线的强度。一般来说I及I₀为流量（每秒的光子数量），但是自然地也可为流量率（每单位每秒的光子数量）或于确定时间期间经侦测的光子的数量。

I以及I₀是同质的；它们表示相同形式的规模。I是通过介于材料及光源之间的物件而通过侦测器所测量，I₀是在材料的缺少中或通过光源的已知发射参数的计算的决定两者之至少一个而测量。

在描述的其余部分中，I及I₀分别是每单位时间经透射穿过物件的光子的数量，以及每单位时间入射于此物件的光子的数量。

关于在给定的能量E时具有给定的线性衰退系数μ(E)的给定材料，透射函数的讷氏对数（Naperianlogarithm）线性地变化于此材料的厚度。

图3显示用于具有不同的厚度(20毫米、30毫米、40毫米、50毫米)的单独材料（缩醛树脂）的透射函数。可观察到不同的透射函数和相成比例。

图4显示具有相同厚度的不同材料的透射函数(40毫米)，以测定能量范围，其中透射函数可最佳的区分二个不同的材料（换句话说具有不同性质的材料）。

在此图中，可观察出这些函数全部具有相同的整体形状，但可依靠这些材料的性质区分材料间的不同。当这些函数的形状在低能量时（小于70千电子伏特或甚至50千电子伏特)能较佳地区分时，这些函数于高能量范围（大于70千电子伏特)中互相成比例。

因此，透射函数的分析是特征化物件的平均值。

此函数形成物件的特征、通过关于参考厚度的它们的乘法因子的它们的厚度的特征以及测定此曲线的形状的它们的材料的性质。

取得自测量值的数量的结果的平均值可制造，其中可减少光子的噪声。因此，图5A显示由具有不同比重的三个塑料材料的100个测量值所制造的平均值，特别地特夫纶（Teflon)（曲线I）、缩醛树脂（Delrin）（曲线II）及聚乙烯（polyethylene）（曲线III）。

特夫纶的优点是它的特征（密度及原子数）相似于频繁地使用的炸药的特征。

根据一实施例，二个能量带（N＝2）可考虑第一所谓的低能量带（通过两个数值BE_min及BE_max而限制，见图5）及第二所谓的高能量带（通过两个数值HE_min及HE_max而限制）。

更精确地，这两个区可通过下列准则的一个或二者而鉴别。这些区的每一个是相对地宽的，具有介于5千电子伏特及50千电子伏特之间的宽度，且较佳地是15至50千电子伏特。称为低能量区的第一特别地相关区是介于22及40千电子伏特之间，且第二所谓的高能量区可选择介于50及120千电子伏特之间，且有利地变化于54及112千电子伏特之间。

较佳地，不是每一个区都具有电子噪声形式的干扰（影响低能量）。特别地，将避免具有过度地低统计量的区域，特别地于高能量。

较佳地，这些区是限制用于具有不明显扭曲的透射函数的通道，因此避免光谱的极端的通道。

也较佳地，在第一区中，透射函数显着地显示彼此间（低能量）的不同，当在第二区中，透射函数是相对地互相平行（此为在高能量的情况）。因此，第一区将非常的敏感，换句话将随着材料的性质及/或随着它的厚度而显着地改变，此时第二区将改变远小于第一区以作为材料的性质及/或它的厚度的函数。

关于能量变量的透射曲线的积分可在这二个区中的每一个中计算。但是除了积分外统计规模也可使用，例如平均值。

在选择积分做为统计规模的例子中，接着计算二个系数，在这二个区中每一个相等于关于能量的透射函数的积分。

例如聚乙烯，其中透射函数表示为TR_PE200(E)：

$\mathrm{\α}1=\underset{\mathrm{BE}\min }{\overset{\mathrm{BE}\max }{\∫}}{\mathrm{TR}}_{\mathrm{PE}200}\left(E\right)$

以及

$\mathrm{\α}2=\underset{\mathrm{HE}\min }{\overset{\mathrm{HE}\max }{\∫}}{\mathrm{TR}}_{\mathrm{PE}200}\left(E\right)$

相同的系数可计算，例如特夫纶及缩醛树脂，以及用于鉴定的互相比较。

二个系数α1以及α2使用透射函数而计算，且此可產生在短的積分時間中(数毫秒)。

若用于每一个测量值的具有坐标(α1,α2)的点是表示于对应于积分时间的每一个测量值的平面中，例如1000个连续的测量值所取得的结果是相同的或非常像似的坐标的点的集群，如图6所示。

自特性的材料的许多厚度所取得的结果显示于图7，总是在平面(α1,α2)中，为了鉴定这些材料的性质及厚度，以展示分析材料透射函数的此方法的性能。

对单独的材料来说，点的集群(对于每一个点存在一个测量值)是排在为特夫纶（Teflon)的直线I、为缩醛树脂（Delrin）的直线II及为聚乙烯（polyethylene）的直线III上。

在厚度(以mm表示)中的变化使此集群沿着应用于它的直线移动。对单独的材料及不同的厚度来说，此集群对应于具有坐标(α1,α2)的所有点。对于单独的材料，为了计算对应于不同厚度的系数(α1,α2)，此集群或这个点的组合可通过内插不同的测量直而测定。

因此可使用不同的标准材料，且可测定用于每一个标准材料的标准点的组合，以对应于单独标准材料的不同厚度的标准点(α_{standardmaterial1},α_{standardmaterial2})测定标准点的每一个组合。具有坐标的标准点(α_{standardmaterial1},α_{standardmaterial2})可通过测量值或通过由单独标准材料的不同厚度产生的许多测量值的内插而取得。

因此，可使用两个系数(α1,α2)以测定经检查的材料的性质及/或厚度。在(α1,α2)平面中的此定位操作可使用组件12而自动地执行。例如，可测定最接近具有坐标(α1,α2)的点的标准点的组合。此可测定经检查的材料的性质。若它也需要测定此材料的厚度，可测定最接近的标准点，接着考虑经检查的材料的厚度以相等于对应于最接近的标准点(α_{standardmaterial1},α_{standardmaterial2})的厚度。

根据本发明的方法，产生I₀及I的测量值(或估计值)，如上所述。

此系统接着实时计算用于每一个能量通道的透射函数TR(E)，其可通过 $-\ln \left(\frac{I}{\mathrm{Io}}\right)=\mathrm{\μ}\left(E\right).l$ 而表示。

因此对应于光束穿过的材料的透射函数以作为能量的函数，如图4所示。

下一个步骤是选择B,H带，例如，使用组件12、16及17，且接着计算二个系数α₁,α₂。接着可能测定经穿查的材料的性质及厚度，如参考图7的上述。

可储存在图7中的数据于数据处理装置。

此两个系数α₁,α₂也可通过此装置而定位于图7中的平面中。换句话说，全部的方法可自动化。

整体来说，可了解的是经测量的材料的性质及/或厚度通过比较具有一个或多个标准透射系数配对(α1_{standardmaterial},α2_{standardmaterial})的经测量的透射系数(α1,α2)的数值而测定，此标准透射系数(α1_{standardmaterial},α2_{standardmaterial})配对是自对应于一个或多个具有已知的性质及厚度的标准材料的透射函数而取得，对于相同的能量带。

现在，根据产生介于透射函数TR(E)的二个能量带的差别的实施例经描述，使用每一个带以界定透射系数αi，1≤i≤2。但本发明可推广至N个透射系数αi,1≤i≤N的测定且N可能大于2，每一个系数αi是自统计规模而测定，例如应用至关于能量的透射函数的光谱能量带的积分。

此测量值可接着表示于具有N个尺度的空间，在这个空间中的每一个轴接着表示透射系数α_i的数值。因此，具有N个尺度的这个空间中存在对应于每一个测量值的点，坐标是相等于(α₁,α₂，…α_N)。

测定具有未知材料的每一个透射系数(α₁,α₂,…α_N)的元祖(Nuplet)可与使用具有已知的性质及厚度的一个或多个标准材料取得的一个或多个标准透射系数(α_{istandardmaterial}，…α_{Nstandardmaterial})的元祖比较。

标准透射系数的每一个元祖自测定具有已知性质及厚度的标准材料的透射函数TR(E)而取得。换句话说，对于每一个标准材料，产生透射函数，选择N个能量带及产生一个指标αi于这些能量带的每一个能量带。自然地，将了解的是使用较佳的能量带及统计规模以测定经检查的材料(α1,α2,...αN)的透射系数及标准透射系数(α_{istandardmaterial}，…α_{Nstandardmaterial})是相同的。

也可能测定具有给定的系给定的性质及厚度的标准材料的标准元祖，通过内插对应于具有相同性质但是不同厚度的材料的许多标准元祖。

也可能界定每一个标准材料的标准点的组合，每一个组合包含对应于相同标准材料的标准元祖。随着N的数值，这个组合可能具有直线的形式(例如N=2)，或3D曲面(例如N=3)。

当对应于未知材料的透射系数元祖(α1,α2,...αN)经测定时，所述未知材料的性质及厚度可通过比较具有不同标准元祖的此元祖(α1,α2，...αN)而取得。

每一个经检查的材料(α1,α2,...αN)的元祖可与一个或多个标准元祖(α_{istandardmaterial}，…α_{Nstandardmaterial})比较，例如制造介于元祖(α1,α2，...αN)及每一个标准材料的每一个标准元祖(α_{istandardmaterial},…α_{Nstandardmaterial})之间的距离的测量值。经检查的材料的性质及厚度接着对应于标准材料的性质及厚度而通过具有最接近坐标的标准元祖而表示。

例如，可使用欧几里得距离。

也可能仅测定材料的性质。在此例中，将假设对应于最接近标准元祖的标准材料的性质或最接近标准点(标准元祖的组合对应于相同标准材料的标准点的群组)的组合的性质。

也可能仅测定材料的厚度，例如此材料的性质假设为已知。在此例中，将假设对应于最接近的标准元祖的标准材料的厚度。

根据本发明所使用的方法的实施例，其包含下列步骤：

-制造入射光束的能量光谱的测量值，

-定未经特征化在入射光束的路径上的物件100及测量经透射的光束的光谱，

-计算此物件的透射函数，例如关于全部的能量范围及全部的通道，

-计算二个透射系数：通过加总低能量通道上的透射系数而取得第一系数α1，以及通过加总高能量通道上的透射系数而取得第二系数α2，加总区间较佳地如上述而选择，特别地以避免透射函数的扭曲区，

-使用这两个系数鉴定待鉴定的物件的性质及厚度。

本发明可用来制造快速的光谱仪，例如次序的持续时间小于数秒以及小于强烈的放射线，在能量通道的足够多的数量上能够以快速的分析在非常短的时间内通过分析它们的透射函数而区别材料。

在比较中，提及于前言的已知的系统，使用使计数器相关的侦测器；因此他们能计算产生自每一个侦测器的光子，但是他们不能在一个或多个经测定的能量带中充分的选择经侦测的光子。与本发明不同的是，它们不能制造任何的光谱测定测量值，其中可能对于材料的鉴定非常有用，因为他们可能使用以取得作为能量的函数的透射函数，开始自单独的侦测器。

当需要快速地产生测量值，特别地在行李的测量的应用，光子的放射线是强烈的，流量率通常是介于10⁶光子/平方毫米/秒及10⁷光子/平方毫米/秒之间。对于此种形式的应用，测量时间将很短，通常小于数十毫秒，或甚至于大约10毫秒。

因此，偏好使用能侦测及校正通过堆栈现象而经干扰的光谱的信号处理方法。

能在本发明的范畴中使用的此方法是参考图8A至14B而呈现于下面。

开始自入射具有光谱Sp₀的X射线200，光谱Sp_mes使用传感器2以及，例如，处理组件4至12或在图1B中的装置或根据图15至20中的任一个的装置而测量。令T_expo为暴露时间，亦即对于取得此光谱，此时间是需要的。

此光谱包含产生自光子堆栈现象的干扰。

在给定的能量E的入射放射线200的光子的数量经表示为Sp₀(E)。

令P_mean为关于具有至少一个其它光子的堆栈的每一个光子的机率。

在能量E而测量的光谱可接着自入射光谱通过下列方程式而推断：

Sp_mes(E)=Sp₀(E)×(1-P_mean)+Emp(E)

因子(1-P_mean)×Sp₀(E)表示未经堆栈的所有光子。

术语Emp(E)是，在能量E，对被堆栈的光谱Sp₀(换言之为”经堆栈的光谱”)中的所有光子的测量值的贡献。Emp(E)随着入射光谱Sp₀及通过传感器2及通过在非常接近的时间侦测光子的电子组件4至10而形成的系统的形为，换句话说即在堆栈的情形中。

无效时间T_dead经界定：此为分离二个交互作用(二个事件)的最短时间，其小于这二个经侦测的事件的仅其一。

关于传感器上的二个入射光子，若在传感器2中的光子的交互作用时间t₁与传感器2中的其它光子的交互作用时间t₂在时间上是以小于T_dead的持续时间分离，换句话说若|t₂-t₁|≤T_dead，堆栈发生达持续时间T_expo。

在侦测器2中的光子的到达时间假设为相等地可能遍及持续时间T_expo，因此这两个交互作用的经堆栈而想等于：

P₀=2×T_m/T_expo

反之：

-通过不会与通过其它光子所产生的交互作用堆栈的入射光子而产生的交互作用的机率是1-P₀，

-关于未与其它光子的其它交互作用堆栈的这个相同的交互作用的机率是相等于不同是件的机率的乘积，因为它们是独立事件。

通过与通过其它光子产生的至少一个其它交互作用堆栈的入射光子所产生的交互作用的机率P_mean因此相等于：

P_mean=1-(1-P₀)^N-1

其中N是经侦测的光子的数量，换句话说经测量在入射光谱中的数量： $N=\underset{E}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{Sp}}_0\left(E\right).$

接着，既然能量为离散的，未堆栈于光谱传感器的第i^th个通道中而经侦测的光子的能量范围经表示为E_i。使用根据完全由二个光子堆栈的所有堆栈的近似值以估计经堆栈的光谱。

后面将学习及讨论此近似值的限制。

当二个光子通过在堆栈情况中的传感器而吸收，仅一个事件经计算。

为了对此态样有较好的理解，图8显示在实验的光谱仪系统所产生的测量值，更精确地其显示通过两个粒子在通过电子电路而成形后所产生的脉冲。

当对应于此二个光子的二个交互作用经计算于大于T_dead的时间位移时，仅一个交互作用经计算于短时间位移中(第一光子的交互作用时间t₁及其它光子的交互作用时间t₂满足不等式|t₂-t₁|≤T_dead)。

进一步地，当单独的交互作用经计算，此能量不对应于通过这些光子之其中一个而附着的能量，而是不同的能量。经堆栈的光谱Emp(E)对应于产生自堆栈的经测量的光谱Sp_mes(E)的部分的估计值。其可通过量化能量而取得，其中单独的事件经计算于经测量的堆栈情形的二个交互作用。此堆栈的光谱的估计产生于二个步骤：

-的一步骤是模形化具有二个光子的堆栈函数，

-这些函数于所有可能的能量配对Ei,Ej的加总，其中1≤i≤Nc且j≤i≤Nc，Nc是通道的数量以估计经堆栈的光谱。

让我们假设光子配对在侦测器中附着能量(E_i,E_j)，以产生具有二个光子的堆栈函数的初始估计，或更精确地通过二个光子而产生的交互作用。

关于经测量以作为介于具有此配对的二个光子的到达时间之间的位移Δt的函数的能量的函数是称为堆栈函数：

$[0,T_{\mathrm{mort}}]\→[\max (E_i,E_j),E_i+E_j]$

换句话说，堆栈函数F_Ei，Ej产生介于具有能量E_i及E_j之间的二个经堆栈的交互作用之间的时间位移与经分配于此堆栈的能量之间的关系。

我们将给定使用以模型话此函数的方法的实施例，其为位移Δt的递减函数，描述于后面。

此函数达到它的最大值E_i+E_j于Δt=0。接着是重合侦测；相互影响的此二个光子因此不可分离且它们的能量经增加。

此函数的最小值是最大值(E_i,E_j)。经测量的能量总是保持大于或等于通过附着于侦测器中的最高能量的光子而附着的能量，换句话说max(E_i,E_j)。

此经显示于图9，其中上图显示以具有最高的能量max(E1,E2)的光子而测量的能量，以及下图显示以具有最低的能量min(E1,E2)的光子而测量的能量。

关于零时间位移(重合侦测的例子)，测量值因使用相等于光子的能量的总和(亦即E₁+E₂=max(E₁,E₂)+min(E₁,E₂))的能量而测量的事件而经扭曲。

关于大于或等于无效时间的位移，此二个光子中的每一个在它们拥有的能量(使用最高的能量光子于最大的(E1,E2)及最低的能量光子于min(E₁,E₂))而测量。

关于中间时间位移，测量介于E₁+E₂之间的具有能量变量的事件。其可观察出此为递减于区间[0,T_dead]的连续函数。

因此作为时间位移的函数的经测量的能量的此函数可经倒转。经表示为F^-1的倒转经使用以连带具有介于最大值E_i+E_j及最小值max(E_i,E_j)之间的能量的时间区间，如下列：

$[\max (E_i,E_j),E_i+E_j]\→[0,T_{\mathrm{mort}}]$

既然能量范围是离散的，测定此反函数F^-1 _EiEj(E_k)如下：

-包含于不超过的区间[max(E_i,E_j),E_i+E_j]的E_k，F^-1 _EiEj(E_k)是介于具有能量E_i及E_j的二个交互作用之间的时间位移，位移产生自能量E_k的堆栈，

-在区间[max(E_i,E_j),E_i+E_j]外部的E_k，F^-1 _EiEj(E_k)=0；没有时间位移可供给此能量，因为其位于可能数值的外部。

考虑上面给定的函数F的意义，此反函数F^-1 _EiEj(E_k)表示介于具有能量E_i及E_j的二个交互作用的时间差异，使这些交互作用经考虑为具有能量E_k的单独的交互作用。

此函数F^-1 _EiEj(E_k)可经选择为线性的。

我们现在可计算基本而经堆栈的光谱。

我们将计算通过具有能量E_i的光子及具有能量E_j的光子之间的堆栈而产生的光谱。

此通过离散化能量区间[max(E_i,E_j),E_i+E_j]至具有光谱传感器的通道的宽度的能量通道，因此我们得到通道，其中ΔE对应于每一个通道的能量范围，在此例中此范围是经假设以鉴定此Nc个通道中的每一个。关于每一个数值k，与能量通道Ek有关的时间区间δt_i,j(k)通过下列方程式而给定：

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

具有能量E_j的至少一个光子的机率，经表示为Sp₀(E_j)，将相对于具有能量i的光子而位于介于F^-1 _EiEj(E_k)及F^-1 _EiEj(E_k+1)之间的时间区间内，可经估计为：

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

P_i，j(k)是具有能量E_i的光子与堆栈函数的具有能量E_j至能量E_k的光子堆栈的贡献。

换句话说，对应于能量Ek的每一个通道(k)，P_i，j(k)表示在此通道中对应于在时间上是以小于T_dead的持续时间而分离的具有对应能量E_i及E_j的二个交互作用的堆栈而计算的事件的机率。P_i，j将称为堆栈机率且当存在具有1≤i≤Nc及1≤j≤Nc或i≤j≤Nc的许多配对(i,j)时，将存在许多堆栈机率P_i，j。

经堆栈的光谱Emp接着通过加总而估计，关于每一个通道k，所有或一些堆栈机率事先界定每一个配对i及j。

此可迭代地在通过所有或一些配对(E_i,E_j)上的循环而完成。若光谱的传感器的能量通道的数量经表示为Nc，结果的光谱是Nc²/2+Nc/2总和的基本的迭代光谱：

可能的方法用于每一个例子。

无效时间T_dead可首先通过下述而取得：

-仿真脉冲形状于模拟电子装置的输出端，在通过半导体装置2而吸收粒子后，接着过滤及处理通过此模拟电子装置而发射的信号，

-接着估计介于可分离的二个光子之间的最小持续时间。

使用此第一方法，在无效时间上，忽略脉冲的数字处理的影响。

作为改变，使用实验的方法以实验地分析脉冲信号。

根据第一实验的方法：

-第一步骤是读取于组件4、6（模拟电子装置）的输出端的信号，在数字化及建构光谱之前，

-下一个步骤是估计分离二个可分离的光子的最小持续时间。

根据第二实验的方法，光谱分析经制造：

-此第一步骤是估计经测量的计数速率以作为入射流量(每秒的光子数量)的函数：不同的光谱在不同的计数数率产生，使放射线产生器200的强度I改变。理论上的计数速率假设其成比例于I而计算。在最低的流量下参考数值经估计，其中堆栈现象是可忽略的(通常用于入射光子的堆栈机率小于1%)，

-下一个步骤是选择用于此系统的模型，例如已知命名为扩展型(paralysable)的模型

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

-或基于已知命名为非扩展型(non-paralysable)的模型：

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

或其它此领域具有通常知识者所考虑的函数。

其中n是理论的计数速率，换句话说此计数速率缺乏任何的堆栈。

下一个步骤是计算无效时间，通过调整f(n)至实验的计数速率数据。

也可使用一些脉冲处理及光谱形成装置以测定无效时间。此规模也可考虑为无效时间，其可通过本发明而使用。

图10显示此理论，调整接着根据通过本发明所提及的扩展型模型而产生。在使用来自X管的电流I(mA)而调整的不同的入射流量值而产生计数测量值(通过点表示)的组合。用于扩展型系统的用于计数速率的公式接着经调整到通过改变此系统的无效时间T_dead的实验数据。此调整接着给定58奈秒的无效时间。

考虑堆栈函数，估计可在粒子的吸收的期间通过通过半导体装置2而发射的输出脉冲形状的仿真及通过处理电子装置的此信号的过滤而产生。当应用二个脉冲至对应于其E_i及E_j时，接着堆栈函数通过仿真此系统的响应而估计，以及改变介于这两个脉冲之间的时间差异Δt。对应于输出自二个能量脉冲E_i及E_j的堆栈的能量E的堆栈函数F_EiEj(Δt)接着经估计以作为分离这两个交互作用的时间差异Δt的函数。脉冲的数字处理可忽略。在此例中，可使用此模拟以估计对应于在图1中的区块8的输出的模拟信号形状。否则，其可实验地完成：

-通过使用脉冲产生器在分别形成模拟电子装置的前置放大器或放大器的组件4或6的输出端，

-通过测量通过对应于能量E_i及E_j而产生的二个脉冲而产生的能量E_k，如它们的时间差异Δt的函数。

最后，另一个方法是所谓的”仿射模型”。既然能量经测量以介于二个光子的交互作用时间之间的位移而线性地递减，其可假设具有二个光子的仿射形式的堆栈函数是适用的，其中线性地涉及经测量的能量及时间位移Δt。此模型的正确性于未描述于此的实验研究而验证：

$[0,T_{\mathrm{mort}}]\→[\max (E_i,E_j),E_i+E_j]$

经表示为F^-1 _EiEj的具有二个与分离具有能量的二个光子的时间区间有关的光子的堆栈函数的反函数接着使用下列方程式推估：

$[\max (E_i,E_j),E_i+E_j]\→[0,T_{\mathrm{mort}}]$

因此，关于使max(E_i,E_j)≤E(k)≤Ei+Ej的E(k)，F^-1 _EiEj(E_k)对应于二个交互作用E_i及E_j的时间位移。

关于使E(k)<max(Ei,Ej)或E(k)>Ei+Ej的E(k)，F^-1 _EiEj未定义。

我们已观察到与每一个通道E_k有关连的时间区间通过下列方程式而给定：

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：

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

若用于每一个通道k的能量范围ΔE_k是常数且等于ΔE，

${\mathrm{\&delta;t}}_{i,j}\left(k\right)=\frac{\mathrm{\&Delta;E}}{(E_i+E_j-\max (E_i,E_j))/T_{\mathrm{mort}}}$

因此对于经给定的i及j是常数；换句话说根据此假设，δt_i，j(k)仅随着i及j而定而不是k的数值。

函数δt_i,j(k)测定分离二个能量交互作用E_i及E_j的时间差异Δt的区间的大小，给定经侦测的能量数值Ek的堆栈。当介于这两个交互作用之间的时间差异Δt使：

F^-1 _EiEj(k)≤Δt<F^-1 _EiEj(k)+δt_i,j(k)，堆栈导致经侦测的能量相等于E_k。

若时间差异Δt不在通过前述方程式而定义的时间区间中，例如

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

其可写作

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

接着堆栈导致经侦测的能量相等于E_k+1。

因此，可观察到具有界定时间差异Δt的宽度δt_i,j(k)的区间，使通过包含在此区间的差异Δt而及时分离的具有能量E_i及E_j的二个交互作用，经堆栈且经考虑为具有能量E_k的单独的交互作用。δt_i,j(k)也可涉及包含时间差异Δt的窗的宽度，使通过此差异而及时分离的具有能量E_i及E_j的二个交互作用经考虑为具有能量E_k的单独堆栈。

根据本发明使用(T_dead，Emp,堆栈函数)组件的校正方法将参考图11而说明。

此方法可用来推估来自通过堆栈现象而衰退的光谱测定值Sp_mes的经校正的光谱Sp_cor。

但是入射光谱Sp₀通常是未知的，且接着不可能估计堆栈机率P_mean，堆栈机率P_i，j或经堆栈的光谱Emp基于前述的说明。堆栈的校正接着基于平均堆栈机率P_mean、堆栈机率P_i,j及经堆栈的光谱Emp的迭代估计，例如使用下列表达式P_mean=1-(1-P₀)^N-1

其中 $N=\underset{E}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{Sp}}_{\mathrm{cor}}\left(E\right)$

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

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

若校正方法是迭代的，Sp_cor将考虑为自于第一次迭代中的经测量的光谱Sp_mes而开始建立；但关于后续迭代，经校正的光谱Sp_cor(n)将自于先前的迭代中取得的经校正的光谱Sp_cor(n-1)而产生(假设1≤n≤N_it，其中N_it是迭代次数)。例如，在第一次迭代中光谱Sp_cor可相等于光谱Sp_mes，且于连续的迭代中Sp_cor可相等于在前次迭代中而经校正的光谱。

若仅一次单独的迭代，Sp_cor自经测量的光谱Sp_mes而开始建立，例如Sp_cor=Sp_mes。

此方法包含四个输入变量：

-待校正的光谱Sp_mes(j)，其实际上是具有相等于通道数量(N_C)×1的尺度的行向量。

此光谱(经数字化)通过测量而取得，例如使用在图1A或1B或图15至20中的装置。

-积分时间T_expo。此为经给定于毫秒单位的实数，且此为随着所使用的放射线光源而定的系统的物理数据。

-电子敢侧系统的无效时间T_dead。此为经给定于毫秒单位的实数。我们已解释其可如何测量或估计。

-用于堆栈的校正的迭代数量，因此而迭代地产生，N_it。例如此数量可为通过数据处理系统的操作员而选择。此数量不需事先定义。此方法将接着通过操作员或基于收敛准则而停止，通过比较于二个连续迭代中而校正的二个光谱。

此方法于输出端提供经校正经堆栈的光谱Sp_cor，以及具有尺度N_C×1的向量。

此方法首先包含(步骤S1)来自经测量的光谱而校正的光谱的初始化，例如Sp_cor(0)=Sp_mes。换句话说，在初始化期间，经测量的光谱以经校正的光谱而鉴别。

根据实施例，迭代的校正接着执行N_it次。下列步骤于每一个迭代中执行：

-平均堆栈机率(函数f₀)(步骤S2)的计算，

-经堆栈的光谱(函数f₁)(步骤S3)的估计，

-堆栈的校正(函数f₂)(步骤S4)以提供经校正的光谱Sp_cor。步骤S2开始自三个输入参数Sp_cor(n-1)(如上述提及而初始化的向量)；T_dead(实数)；T_expo(实数)，以通过使用单独的计算步骤而提供实数P，

或更严密地为：

$P_{\mathrm{mean}}=1-{(1-2\&times;\frac{T_{\mathrm{mort}}}{T_{\mathrm{expo}}})}^{\underset{j=1}{\overset{N_C}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\mathrm{Sp}}_{\mathrm{cor}}\left(j\right)-1}$

开始自此二个参数，明确地Sp_cor(n-1)(向量)及堆栈函数P_ij使用事先定义而具有时间差异区间δt_ij的宽度的函数而测定，步骤S3经使用以提供输出值Emp(向量)，使用在单独步骤中产生的计算：

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

其中：

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

Sp_cor(n-1)已在上面定义以及δ_i，j(k)是经呈现于上面的函数以及其可根据事先提及的方法的其一而计算，以及较佳地使用方程式(1)。

堆栈的校正(步骤S4)自向量Sp_mes(或Sp_cor(n-1)，如果存在多于一次迭代)而产生，实数P及向量Emp在S3中测定。此结果是输出值Sp_cor(n)。此计算在单独步骤中产生：

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

因此步骤S4自经测量的光谱扣除经堆栈的光谱。其可包含通过随着经校正的光谱Sp_cor的平均堆栈机率P_mean而定的因子的除法，此因子可相等于1–P_mean。若此除法未使用，光谱的形状将保持但积分将保持。

若N_it迭代已使用，此方法停止且经取得为Sp_cor(Nit)的最后光谱经考虑以成为必须的经校正的光谱。否则，此方法再次开始，使用最后取得的光谱Sp_cor(n-1)作为初始光谱。

特别地，在每一次迭代中，P_i，j(k)及Emp(k)的计算经使用以作为于先前迭代(除了第一次迭代，P_i，j(k)及Emp(k)经计算以作为经测量的光谱的函数)中取得的经校正的光谱的函数。

较大的数量N_it将产生较正确的结果。此数量将介于1及100之间，且较佳地介于2及10之间，随着实验所取得的结果而定。

估计堆栈函数的方法基于使用二个光子的堆栈多数与使用三个或更多个光子的堆栈比较的假设。特别地，此假设于低流量（低堆栈速率）调整。

关于入射光子，具有一个且仅一个光子的堆栈机率可写作：

P₂=P₀×(1-P₀)ⁿ×n

记得平均堆栈机率可写作：

P_mean=1-(1-P₀)^N-1

考虑耦接于接续着用于处理全部无效时间的电子装置的光子传感器的系统的实施例，亦即分离在测量他们的传感器中所吸收的二个光子的最小时间区间是62奈秒。

图12显示变量P及P₂，如上述定义以作为入射流量的函数，经解释为每秒及每像素的光子的数量。

对于流量的低数值，具有二个光子(曲线II)的堆栈的机率是流量的递增函数。

关于高于5x10⁷光子/像素/秒(photons/pixel/s)的非常高的流量，它接着在趋向0之前达到最大值。

另一方面，堆栈机率P(曲线I)是流量的递增函数。在高流量区中，堆栈机率趋向1且所有堆栈以高于二个光子堆栈。

图13显示介于具有二个光子的堆栈的机率及全部的堆栈机率之间的比率。

此曲线显示此假设是精确于全部范围[0至-5x10⁵光子/像素/秒]的1%。

其保持正确于1x10⁶光子/像素/秒的流量的7%之内。

注意当系统的无效时间减少时，具有二个光子的堆栈的假设的流量范围精确的增加。

图14A至14B显示根据本发明的堆栈校正方法的性能，在快速的光谱仪中。

图14A显示用于不同的光子流量的经测量的光谱：

-曲线I:3.62x10⁵光子/像素/秒,

-曲线II:7.24x10⁵光子/像素/秒,

-曲线III:1.448x10⁶光子/像素/秒,

-曲线IV:2.896x10⁶光子/像素/秒,

-曲线V:5.792x10⁶光子/像素/秒,

图14B显示在三次迭代中的校正后的相同光谱(光谱I’是光谱I的经校正的光谱,…等等)。

这些图式显示大约3x10⁶光子/像素/秒以内的良好的校正以及具有大约6x10⁶光子/像素/秒流量的获得的经校正的光谱的衰退，虽然结果仍然可接受。

完全的校正是相对地简单的。其可使用关于X射线产生器的不同强度的一系列的充分的流量测量值而完成。

在上述经描述的本发明的特别实施例中，具有二个光子的堆栈函数的测定不需要任何额外的校正且可基于仅基于无效时间的知识的模型。

因此，本发明揭露一种快速校正方法，其具有仅需输入Sp_mes光谱中的数据及T_expo以及T_dead的数据的的优点。因此，此减少了待透射至执行数据处理的组件的数据量。

此光谱校正方法可通过已描述于上面的组件12而执行。

这些组件接着经程序化以储存及处理光谱数据以及用以执行根据本发明之方法的数据，例如T_expo以及T_dead数据。

中央处理单元16可因此经程序化以计算经堆栈的光谱，例如使用像下面参考图11而描述的迭代方法，以及通过采用介于经储存经校正的光谱数据(Sp_mes)以及经储存经校正的光谱数据(Emp)之间的差异而计算或估计经校正的光谱(Sp_cor)。

这些组件12也可用来产生无效时间T_dead的估计及/或堆栈函数或它的反函数δt_i，j(k)，实验地或通过如上述的模型化两者中的的任一个。

操作员可使用组件12以选择一个或多个参数以执行这些操作。

特别地，他可选择迭代的数量N_it以执行根据本发明的迭代方法。

根据此发明的经测量的光谱Sp_mes以及经校正的光谱Sp_cor，且或许经堆栈的光谱Emp可经显示于屏幕或显示组件17。例如，操作员可使用下拉式选单以选择待使用来处理根据本发明的方法的迭代数量。

我们将描述可在本发明之范畴内使用的多个电路，再次处理如上述的堆栈的问题。

此装置有利地允许高流量的光谱校正测定值以及可用来撷取用于光谱的结构的数值，甚至在通过延迟线而成形的许多脉冲推迭的前面。它有利地组合上述参考图8至14的方法。

图15显示一种离子电磁放射线光谱侦测装置。在此图中，参考值1及100具有如图1A中相同的意义。此装置包含侦测器2(例如上述的型式)通过半导体材料M的区块以及连接区块M的HV高电压的电阻R而经符号化。电子近似电路2是包含电容C1、放大器A1、电容C2以及电阻Rp的电荷前置放大器。电容C1经安装于放大器A1的输入端且电容C2以及电阻Rp串连地安装于放大器A1的输入端及输出端之间。

当光子的交互作用经侦测于侦测器中，既然侦测器电流i(t)通过侦测器1而输出，电荷前置放大器的输出端的电压V_OUT(t)相等于：

$V_{\mathrm{OUT}}=-\frac{1}{C2}\&Integral;\mathrm{idt},$ 亦即

$V_{\mathrm{OUT}}=-\frac{Q}{C2}$

其中Q是通过在半导体材料M(见图17中的时间区Za)中交互作用的光子而发射的电荷量。

在电荷前置放大器的输出端，因为前置放大器的放电，所以对应于光子能量的数据是间歇的。

因此，此电压在侦测器电流(见图17中的时间区Zb)消失后必须尽快的收集。同时，因为电荷前置放大器的输出端的电压累积，电荷前置放大器的弛缓提供处理高计数速率的组件，且不需弛缓，前置放大器将快速地饱和(见图17中的饱和电压V_sat)。

通过电子电路82而输出的电压V_OUT(t)是关于电子处理电路83的输出电压。

电路82输出电压E(t)(图10)。ADC接着数字化E(t)以给定一种经数字化的信号，其对应于图20中可见的点。

自然地，本发明可应用于任何其它能输出具有波形成比例于通过侦测器中的交互作用而附着的能量的模拟脉冲的电子处理电路83，例如峰值侦测器或如在背景技术中所提及的经开关的主动积分器。

说到这，描述于下面的电子处理电路83对应于一种较佳的模式。

电荷前置放大器82的输出端直接连接于由延迟线Lr、衰减器Att(增益小于1)、减法器D、放大器A2以及模拟/数字转换电路ADC所组成的组合。延迟线Lr串连地与衰减器Att设置且形成延迟以及透射区块，连接于前置放大器的输出端的第一端子以及连接于减法器D的第一输入端的第二端子，第二输入端直接地连接于前置放大器的输出端。

输出自前置放大器的信号V_OUT(t)穿过延迟线Lr而延迟，此延迟大于V_OUT(t)信号的上升时间。减法器D从电压V_OUT(t)减去经延迟且经衰减的电压V_OUT(t)且放大器A2放大产生自此减法器的信号且接着功过放大器A2输出模拟脉冲E(t)，脉冲的规模是成比例于通过经侦测的光子而附着的能量。

既然计算机经程序化以鉴定大于预先定义的能量阀值Es的能量值，通过模拟/数字转换器ADC34而制造的数字化连续地完成。此数字化的结果经显示于图20：每一个模拟脉冲通过经数字化的信号脉冲而取代，其中组合一系列的通过图20中的点所呈现的数字信号S(t)。因此，经数字化的脉冲通过模拟数字转换器而组合通过处理模拟脉冲E(t)而产生的所有的数字信号S(t)。

此装置也包含执行通过模拟/数字转换器ADC所输出的数字信号S(t)的处理的电路85。

图18明确地显示在本发明的范畴中所操作的电路85的处理单元。

图19显示在图18中的电路的改良。

例如，电路85可为一种微处理器或一种可规划逻辑门阵列(FPGA)，或一种特殊用途集成电路(ASIC)。

根据本发明的较佳的实施例，输出脉冲的电路使用有利地可给定脉冲的延迟线，其中时间特性(上升时间、下降时间)是相似于通过侦测器的电极而收集的脉冲。

延迟线电路的使用可因此给定精确的时间信息。

图18显示电路85的处理单元。计算机85包含单元86以读取通过模拟/数字转换器ADC而输出的经数字化的信号S(t)，单元87以计算介于二个连续的数字信号S_L(t)读取之间的时间变化S’(t)的速率，单元88以比较通过具有预先定义的变化阀值S1的单元87而输出的时间变化率S’(t)以及决定是否撷取读取数字信号的单元89。

读取单元86在较佳地相等于模拟数字转换器ADC的抽样频率的读取频率f_L读取通过模拟/数字转换器AD而输出的数字信号S(t)，读取单元及模拟数字转换器接着通过相同的频率而同步化。图21显示通过形成模拟脉冲E(t)的离散化的模拟/数字转换器ADC而输出的数字信号的实施例，此离散化产生经数字化的信号脉冲。

连续地数字化通过模拟/数字转换器ADC而输出的信号，例如介于1MHz以及1GHz(通常为数百MHz)之间的高频率。显示于图21中的时间τ1对应于模拟脉冲(在侦测器中的电荷传递时间)的上升时间，且时间τ2对应于介于模拟脉冲的开始及它的衰退之间的持续时间(τ2可因此相等于经使用的光谱仪系统的无效时间)。

读取单元86输出读取数字信号S(t)_L。计算时间变化率的单元87接着以下列方程式(1)的形式而测定变化率S’(t)：

S’(t)=[S(t)_L-S(t-dt)_L]/dt(1)

因此，变化率S’(t)可在每一个新脉冲读取S_L(t)而计算，换句话说在读取频率，通常相等于模拟数字转换器的抽样频率。

于一实施例中，图21显示当通过ADC转换器而输出的数字信号符合在图13中所显示的信号时，通过计算时间变化率的单元而输出的数字信号。

通过单元87而输出的变化率S’(t)通过比较单元88与阀值S1比较。

在经数字化的信号读取S_L(t)的每一个脉冲的时间，信号S’(t)连续地描述对应于放大器中的信号S_L(t)的成长的第一部分，以及对应于放大器中的读取经数字化的信号S_L(t)的衰退的第二部分。

在此例中，第一部分可称为正部分，因为它对应于S’(t)的正值。相同地，第二部分可称为负部分，因为它对应于S_L(t)的负值。

阀值S1通常设定为预先定义的负值。

阀值S1的绝对值经选择使它大于影响变化率S’(t)的噪声BS’(t)的波幅。变化率的数值通过具有与规模相同的次序以作为抽样频率的高频率波动而经影响，由于噪声BS_L(t)影响读取数字信号S_L(t)。噪声BS’(t)的平均值通常是零。阀值S1设定为负值使S1的绝对值大于噪声波幅BS’(t)的最大值，但也使S1的绝对值足够低使S’(t)达到此阀值时，信号S_L(t)相似地对应于局部最大值，换句话说是尽可能的接近脉冲的最大值，可见于图22A及22B中。尽可能的接近意旨同步频率的些许时段dt。阀值S1的调整步骤实验地制造且可更新，使阀值S1的数值可更新。

通过比较单元88而输出的比较信号控制决策单元89。若阀值S1未交叉(亦即S1≤S’(t))，比较信号控制决策单元使最小数字信号读取未经撷取。若阀值经交叉，(亦即S’(t)≤S1)，比较信号控制决策单元使最小读取脉冲S_L(t)经结果。

一旦撷取已或未制造，另一个数字信号经读取。

信号S’(t)的第一部分(或正部分)对应于通过在侦测器中的光子的交互作用而取得的电子电流脉冲的影像。

信号S’(t)的第二部分(或负部分)经使用以作为同步化：当此负部分经交叉时，信号S_L(t₀)的对应数值经保持以作为光谱的形成，t₀对应于S’(t₀)低于阀值S1的瞬时。因此t₀使S’(t₀–dt)>S1在t₀–δt，以及S’(t₀)≤S1在t₀，dt是读取电路同步频率的时段。

有利地，根据本发明的装置给定比根据先前技术而通过电路取得的区别有较好的重合交互作用的判别。事实上，操作随着呈现于延迟线的下游侧的信号的时间的变化具有比操作随着呈现于此线的上游侧的信号的时间的变化好的优点。延迟线的过滤影响是有用的，呈现于延迟线的输出端的信号噪声比比存在于此线的输入端的更好。

经取得的时间信息更精确。

图19显示显示于图18中的电路的改良。根据此改良，装置包含能测定信号S’(t)的正部分的持续时间的组件。当S’(t)达到数值S1，但是S’(t)的正部分超过预先定义的持续时间Tm时，撷取未制造。S’(t)的正部分意旨在相同的经数字化的模拟脉冲期间中而在信号S_L(t)的波幅的上升期间中所测定的所有信号S’(t)。

撇开上述提及的电路86、87、88及89来说，电路5包含信号比较单元90、计算S’(t)的正部分的持续时间的单元91以及比较此正部分的持续时间的单元92。信号S’(t)首先与阀值S2比较。阀值S2经选择使它的正负号相反于S1且它的绝对值大于噪声波幅BS’(t)的最大值。它可具有相反于S1的数值，换句话说相同的绝对值但具有相反的正负号。当信号S’(t)大于S2时，比较器40输出控制脉冲持续时间T_imp的计数的信号，否则不计数。

脉冲持续时间计数器增大每一个数字数值读取S’(t)直到信号S’(t)小于S2，其停止脉冲持续时间T_imp的计数。

通过计数单元11而输出的脉冲S’(t)的正部分的持续时间T_imp接着与阀值持续时间T_m比较。持续时间T_m较佳地选择为位于电荷前置放大器的输出端的信号的上升时间。若脉冲持续时间T_imp大于T_m，通过比较器82而输出的信号控制决策单元89使其不撷取对应于S’(t)穿过阀值S1的瞬时t₀的信号S_L(t₀)。

若脉冲持续时间T_imp小于或等于T_m，对应于S’(t₀)≤S1以及S’(t₀–dt)>S1的瞬时t₀的信号S_L(t₀)经考虑，其中δt是读取电路同步频率的时段。

根据本发明的装置有利地允许高流量光谱侧量值；它可撷取用来建构光谱的数值，甚至是通过延迟线而成形的许多光谱堆栈。图22A及22B显示本发明的此优点。图22A显示许多堆栈的电压脉冲且图22B显示具有经显示于图22A中的电压堆栈的时间的变化。

通过变化与信号(见图22B)的时间的阀值S1的交叉给定时间标记以触发在信号的光谱中的收集。当具有时间低于阀值S1(见图22B)的变化时，信号(见图22A)的对应数值经标记且经收集以建立光谱。

不像根据先前技术的方法，它总是可能撷取校正测量值，甚至当脉冲经重迭时。

根据本发明的装置可因此增加脉冲成形系统的性能，至它们的计数速率性能的最大值。

图23A及23B显示产生自根据图19中本发明的装置的改良的优点。

若具有信号的时间的变化的正部分的持续时间大于参考时间T_m，接着堆栈发生。对应于经撷取的信号S_L(t)的经侦测的能量值接着经扭曲且它必不能包含于能量光谱中。

图23A及23B显示二个光子于非常短的时间内入射于侦测器中的实施例。在此例中，随着信号的时间的变化不交叉于阀值S1且具有时间的变化的正部分的持续时间大于T_m。因此，此二个光子未经选择为光谱。

根据本发明的延迟线装置的无效时间是需要用来测量入射于侦测器中的光子的能量的时间，换句话说延迟T_d通过延迟线而加入。一个经遵守于本发明的装置的条件是延迟T_d大于或等于持续时间T_m。

特别地，本发明涉及材料分析技术的领域，例如鉴定诸如在旅行者的行李中的炸药的产品，使用此行李的X射线透射函数的分析。因此，它也涉及鉴定行李中的材料的性质的方法，或调查行李的内容，包含定位行李于诸如光束200的光束的路径以及例如使用图1A中的装置的经透射的放射线的侦测。根据本发明的方法的使用可接着鉴定在行李中是否存在任何的炸药。因此，它可应用于经使用于机场的系统中以鉴定行李中的易爆炸的材料。

Claims (19)

1.一种用于特征化材料的性质的方法，其特征在于，其包含下列步骤：

-提供介于X射线光源(1)及侦测器(2)之间的此材料的至少一个样本(100)，

-使用所述X射线光源(1)使至少一个X射线放射光谱透射穿过所述材料，每一个达时间Δt，

-使用至少一个所述光谱来计算此材料的透射函数以作为能量或侦测通道的函数，

-选择所述函数的N个能量带，N是大于或等于2，

-在每一能量带中，测定对应于此能量带中所述透射函数的统计规模的透射系数αi，所述统计规模是所述透射函数的积分或平均值，

-通过比较透射系数(α₁,...α_N)与标准透射系数(α_{standardmaterial1},...α_{standardmaterialN})，使用所述透射系数αi而测定所述材料的性质。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，N等于2，所述方法接着包含：

-称为低能量区的第一能量区及称为高能量区的第二能量区的选择，

-关于能量的所述透射函数的积分的计算，因此形成至少一个第一透射系数α1及第二透射系数α2。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一能量区是介于15至50千电子伏特之间且所述第二能量区是介于50至120千电子伏特之间。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述时间Δt是介于1毫秒及10毫秒之间。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，入射于所述材料上的光通量是至少等于10⁷mm^-2s^-1。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所生产的放射光谱的数量是介于1至100之间。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述材料的性质是使用透射系数通过在包含作为它们的厚度的函数的已知材料系数的平面中定位经计算的系数而测定。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，透射系数(α₁,...α_N)及标准透射系数(α_{istandardmaterial1},...α_{NstandardmaterialN})之间的比较包含介于N个透射系数(α₁,...α_N)的组合及每一标准材料的N个透射系数(α_{istandardmaterial},...α_{Nstandardmaterial})的每一个标准组合之间的距离的测定，经检查的材料的性质及厚度于是对应于由具有最接近的坐标的N个透射系数的所述标准组合所表示的所述标准材料的性质及厚度。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，其包含当没有材料嵌入于此光源及所述侦测器之间时，测量来自所述X射线光源的射线的能量光谱的先前步骤。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，也包含用于产生自堆栈现象的干扰的光谱校正步骤。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述侦测器(2)是由碲化镉、或锌碲化镉、或锰碲化镉、或二碘化汞、或镓化砷、或硅或一溴化铊半导体所制造的侦测器。

12.一种用于特征化材料的样本的性质的装置，其特征在于，其包含：

-X射线光源(1)，

-侦测器(2)，

-使用所述X射线光源使至少一个X射线放射光谱透射穿过所述材料的所述样本的电子光谱仪电路(4，6，8，10，12，20，22，52，82，83，84，85)，每一个达时间Δt，

-计算机(12，16)，其用于：

-计算此材料的透射函数以作为所述X射线放射光谱的能量或侦测通道的函数，

-选择所述透射函数的N个能量带，N是大于或等于2，

-计算每一个所述能量带中的至少一个透射系数αi，每一个系数是所述能量带中所述透射函数的统计规模，所述统计规模是所述透射函数的积分或平均值，

-通过比较所述至少一个透射系数αi与标准透射系数(α_{standardmaterial1},...α_{standardmaterialN})，使用所述至少一个透射系数αi而测定所述材料的性质。

13.如权利要求12所述的装置，其特征在于，N是等于2，

-所述透射函数的所述能量带称为低能量带的第一能量带，以及称为高能量带的第二能量带，

-所述计算机(12，16)计算关于能量的所述透射函数的积分，以形成至少一个第一透射系数α₁及第二透射系数α₂。

14.如权利要求12或13中的任一项所述的装置，其特征在于，用于发射光子的入射流量的光源(1)至少等于10⁷mm^-2s^-1。

15.如权利要求12或13中的任一项所述的装置，其特征在于，所述侦测器(2)是碲化镉、或锰碲化镉、或二碘化汞、或镓化砷、或硅或一溴化铊侦测器。

16.如权利要求12或13中的任一项所述的装置，其特征在于，所述计算机(12，16)也校正堆栈现象光谱。

17.如权利要求16所述的装置，其特征在于，所述计算机(12，16)：

-测定经堆栈的光谱Emp，亦即经测量的光谱Sp_mes的部分，其单独地对应于堆栈，

-通过采用所述经测量的光谱Sp_mes及所述经堆栈的光谱Emp之间的差异，计算至少一个第一经校正的光谱Sp_cor。

18.如权利要求17所述的装置，其特征在于，所述经堆栈的光谱使用所述经测量的光谱Sp_mes及暴露时间T_expo及系统的无效时间T_dead的资料而计算，所述无效时间是小于侦测出二光子中仅其一的最短分辨所述二光子的时间。

19.如权利要求12或13中的任一项所述的装置，其特征在于，也包含能输出电压脉冲的电路(82，83)，其中波幅是成比例于通过所述侦测器(2)所侦测的电荷，以及数字化所述电压脉冲以及输出数字脉冲的模拟/数字转换器(ADC)，包括位于所述模拟/数字转换器的输出侧边上的处理电路(85)，其包含：

-单元(86)，其读取通过所述模拟/数字转换器(ADC)所输出的数字脉冲，于读取频率f_L，

-计算单元(87)，其计算数字脉冲读取的时间变化(S’(t))，以及

-电路(88，89)，于时间变化达到预先定义的阀值(S1)时，其能够撷取数字脉冲。