CN110325846A - 采用衍射检测器的样本检查设备 - Google Patents

Abstract

一种样本检查设备(100)以圆锥壳(112)的X光或类似辐射照射样本(110)，用于从样本(110)上的圆形路径(122)产生多个德拜环。该设备(100)设置有两个检测器(1400，1402)；第一检测器(1400)接收衍射辐射，且第二检测器(1402)接收通过在第一检测器(1400)的检测表面处设置的编码孔径(1404)传送的辐射。

Description

采用衍射检测器的样本检查设备

技术领域

本公开涉及采用衍射检测器的样本检查设备。衍射检测器可用于检测散射的电磁辐射(包括X光)。

背景技术

用X光探测样本是众所周知的。典型的配置包括X光源和检测器，样本位于其间。入射到样本上的辐射被称为“入射”辐射，从样本发出的辐射被称为“出射”辐射。

X光吸收成像对于在比如行李和其他物体的安全扫描这样的各公共领域和商业领域以及在各种医学成像领域中生成关于物体内部的图像而言是公知的方法。不同材料在不同程度上衰减X光，且这些不同构成了给不同物体成像的基础。

除了成像之外，还希望确定在被检对象中存在材料或化学物。X光吸收成像可以提供一些基础的材料区分，但仅在能基于材料的吸收特性识别出材料的情况下。

除了通过吸收与物质交互之外，X光还通过弹性(瑞利)和非弹性(康普顿)散射过程与物质交互。在弹性散射过程中，出射的X光具有与入射X光相同的波长，且因此散射的辐射所产生的衍射图案可用来确定受检样本物质的晶格结构，且从而确定受检样本物质的材料特性。这种技术通常被称为X光晶体学。

散射的辐射量与可用于吸收成像的辐射量相比较低，因此传统X光晶体学中测量的X光辐射的强度较低，在这种情况下，为了准确测量，就需要较长积分时段，从而累积足够量的信号。为此，X光晶体学是相对慢的技术且主要用在实验室以慢慢分析材料，然而其一般不适用于探测日常物品或用在“实时”或“线上”检查应用中。

确实，通过吸收进行的X光成像和X光晶体学这两个领域通常被认为关系不密切。除了一个更慢且限于实验室之间的区别之外，X光晶体学考虑X光的散射，而X光吸收考虑初级射束，每项技术都不考虑另一个所考虑的辐射部分。

WO2008/149078公开了一种用于检测X光散射的改进型设备，通过引用将其内容包括在此。在此，确定在其处通过交叠的德拜圆锥的相交而形成“热点”的高度，且该高度提供了关于受检样本的布拉格散射角的信息。

在WO 2011/158047中公开了组合散射和吸收数据的可能性，通过引用将其内容包括在此。

在WO 2014/111684中公开了采样德拜环形成的焦散边缘的另一方案，通过引用将其内容包括在此。

尽管存在这些改进，在本领域中仍需要进一步的发展。

发明内容

根据本公开一方面，提供一种样本检查设备，包括：电磁辐射源；射束形成器，用于产生基本上圆锥壳的辐射，所述圆锥壳入射在待检样本上；检测表面，被设置成在圆锥壳射束入射到待检样本上之后接收衍射辐射；非聚焦准直仪，在检测表面处或靠近检测表面设置，且具有由各自注视圆锥壳的不同部分的单元而形成的网格结构。

可选地，网格结构的噪声滤波准直仪包括切口部分，该切口部分允许形成衍射辐射的自准直热点。

可选地，网格结构包括薄片，薄片相交以形成单元。

可选地，薄片包括一组径向薄片和一组同心薄片，其间具有间距且形成一组单元。

可选地，附加径向薄片设置在网格结构的一个或更多个依次更加向外的部分处。

可选地，样本检查设备包括遮蔽物，遮蔽物从靠近样本出口侧或与出口侧接触的位置向靠近检测表面的点延伸。

根据本公开第二方面，提供一种样本检查设备，包括：电磁辐射源；射束形成准直仪，用于产生基本上圆锥壳的辐射，第一辐射检测器，被设置成在圆锥壳射束入射到待检样本上之后接收衍射辐射；编码孔径，设置在所述第一辐射检测器的检测表面处；以及范围检测器，被设置成收集通过所述编码孔径传送的辐射。

可选地，编码孔径设置在期待形成辐射热点的点处。

可选地，编码孔径被设置在沿着所述设备的对称轴的位置处。

可选地，样本检查设备包括提供多个孔径的编码孔径罩；以及中央遮蔽物，设置在所述编码孔径罩的一个或更多个孔径处，以消除杂散照射。

可选地，样本检查设备包括用于存储和分析由所述第一辐射检测器和/或所述范围检测器收集的数据的系统。

可选地，所述编码孔径和所述第一辐射检测器被集成。

可选地，孔径的主体包括成角度的侧壁，该侧壁朝向中心点变细。该孔径可以是根据主要方面的“孔径”，或者作为孔径罩的部分设置的一个或更多个孔径。

根据本公开第三方面，提供一种样本检查设备，该样本检查设备包括：电磁辐射源；射束形成器，用于产生基本上圆锥壳的射束，所述圆锥壳入射在待检样本上；辐射检测系统，被设置成在圆锥壳射束入射在待检样本上之后接收衍射辐射；其中所述辐射检测系统包括多平面检测表面。

可选地，辐射检测系统包括用于提供相对于彼此倾斜的检测表面的多个检测器。

可选地，多个检测器成平铺设置。

可选地，设置孔径，使其形成在相邻平铺检测器之间的空间中。

可选地，样本检查设备包括被设置成检测通过所述孔径的辐射的另外的检测器。

还可设置“另外的检测器”，其被设置成检测通过如下孔径的辐射，该孔径设置在例如由曲线检测器形成的单片检测表面中。

根据本公开第四方面，提供一种样本检查设备，包括：电磁辐射源；射束形成器，用于产生多个同轴且基本上圆锥壳的辐射，每个圆锥壳具有不同的开口角度；检测表面，设置成在一个或更多个圆锥壳入射在待检样本上之后接收衍射辐射；以及一组圆锥壳狭缝式准直仪，设置在检测表面处或靠近检测表面设置，该组圆锥壳狭缝式准直仪中的各准直仪注视对应对的不同圆锥壳的不同环形区域。

可选地，样本检查设备包括准直仪体，该准直仪体包括基本上阻挡电磁辐射的材料，且在其中形成有对电磁辐射可透过的多个通道，多个通道被设置成提供所述一组圆锥壳狭缝式准直仪。

可选地，提供所述检测表面的检测器是能量分辨检测器。

可选地，射束形成器包括一组聚焦圆形狭缝或圆锥壳狭缝，其以另外的射束阻挡材料形成。

可选地，射束形成器包括光学元件，其被配置成从所述电磁辐射源接收辐射，以形成圆锥带辐射。

可选地，每个圆锥壳辐射源自于沿着设备对称轴的不同位置。

可选地，选择衍射通量收集高度和/或2θ角圆锥壳狭缝式准直仪，以使得每个圆锥壳狭缝式准直仪从样本接收衍射通量，其仅由一个元锥壳射束产生。

附图说明

下面参考附图仅作为示例描述本公开，在附图中：

图1示出了现有技术X光散射检测设备；

图2示出了如图1所示这样的准直仪形成的衍射辐射的德拜锥的形成；

图3示出了具有准直仪结构的现有技术的另一X光散射检测设备；

图4示出了具有替换性准直仪结构的现有技术的另一X光散射检测设备；

图5示出了根据本公开实施方式的样本检查设备，其上部示出透过对称轴看到的横截面视图，下部示出平面视图；

图6示出准直仪网格中的单元如何注视图5所示系统的圆锥壳射束的不同部分；

图7示出了准直仪实施方式的替换性网格结构；

图8示出了在图5的设备中设置的准直仪一方面的侧视图横截面；

图9示出了图5、6和8中准直仪的透视图；

图10示出可与图5、6和8中的设备一起使用的替换性准直仪；

图11和12示出如何可获得物体图像的各方面；

图13示出用于收集背向散射的衍射辐射的设备的实施方式；

图14示出根据本公开实施方式的样本检查设备的侧视图横截面，其提供两个检测功能；以及

图15示出可与图14的样本检查设备一起使用的第一检测器的侧视图横截面；

图16示出具有一组倾斜检测器的样本检查设备的实施方式；

图17示出具有一组倾斜检测器的样本检查设备的替换性实施方式；

图18示出可与图16或17所示实施方式中任一个一起使用的检测器的布置；

图19示出可在本公开各实施方式中使用的检测器；

图20是在能量和散射角度方面示出有机和无机材料的d间距的表；

图21示出包括多锥壳射束系统的根据本公开的设备的实施方式；

图22示出通过扩展的X光源沿着垂直方向或通过堆叠的分离X光源生成的初级射束；以及

图23示出图21的设备的其他方面。

具体实施方式

对于入射在晶体上的入射或“初级”X光射束的一小部分，如果其波长与存在于受检晶体材料中的晶格距离(或d间距)相似，则其以可测量的角度散射。理想上，由笔形射束探测多晶材料，光子散射跟随圆锥分布，其中散射源位于圆锥顶点。这些“德拜锥”通常在与平坦检测器或其他表面相交时会形成大致圆形的图案。形成这些图案的圆具有共同的中心，该中心与入射在检测器上的射束位置重合。散射的强度的角度分布对于各不同晶体结构来说是独有的，且因此可用来识别材料并确定比如晶格尺寸、晶体尺寸和结晶度百分比这样的特性。晶格间距(d)与来自晶体内部原子平面的衍射或散射的辐射所对向的角度(θ)之间的关键关系在公知的布拉格条件中体现出来：nλ＝2d sinθ，其中λ是入射辐射的波长，且(n)是整数。由衍射辐射或散射以及探测辐射或初级辐射对向的角度是2θ(两倍的θ)。

图1示出用于收集散射的X光辐射的已知设备100的例子。设备100包括X光源102，准直仪104以及包括检测器或传感器(未示出)的检测表面108。在使用中，目标物体110被插入X光源102与检测表面108之间。在此，目标物体110的一部分由点划线来表示。

然后准直仪104在入射由X光源102生成的圆锥体114形的X光后生成圆锥壳的X光辐射112。横向于X光辐射的主轴101(z轴)采取的圆锥壳112的横截面包括窄环状的X光，也就是说，X光以第一外部圆锥和第二内部圆锥之间的带状存在，第一外部圆锥和第二内部圆锥共享共同的主轴然而有不同的开度角。

准直仪104可包括环形准直仪，且可由一般可用于准直X光的传统材料、比如钨或钢制成。只要能够显著阻挡X光的路径，就可使用任何材料。在所示的实现中，准直仪104包括第一环状物116的材料和圆盘118的材料，该圆盘118形的材料的直径比固体环状物116的内直径要小且位于其中，从而在圆盘118和环状物116之间形成环形孔120。环状物116、环形孔120和圆盘118这三个具有同一中心点。圆盘118可通过任何适当的手段、比如经由细线附接相对于圆环116保持在其位置，或使用电磁体保持就位。应理解，只要设置了能产生圆锥壳112的X光辐射的孔，就可以采用任何布置。当圆锥114形的X光辐射入射在准直仪104上时，X光通过孔120但被准直仪104的其他部分阻挡，这产生了圆锥壳112形的X光辐射。

目标物体110是设备100被设计成从其检测衍射的X光的目标。目标物体110可以有各种形式，然而在图1所示例子中，目标物体110是盘状物体，其宽度在直径上大于帘幕112，但不具有实际深度。

在该实施方式中，检测表面108包括物理表面，作为替代方案其也可以仅是给予一假想表面的平面的名称，并没有实体表面存在。传感器109可设置在检测表面108处。传感器109可与X光源的主轴直接一致地位于表面108的中心。

圆锥帘幕112碰到目标物体110。由于目标物体110基本上是平面的，圆锥帘幕112以圆形目标路径122碰到物体110。这些X光中的一些会通过布拉格衍射被目标物体110的晶格散射且一些被吸收，然而初级X光辐射的大部分将继续。然后基本上持续的X光帘幕124在与目标物体110相距距离Z处入射在检测表面108上，形成在该表面108处的环形的初级X光126。

在所述实施方式中，传感器109存在于表面108的中心，且其半径足够小，使得传感器容纳在环状物126的内径中，从而初级X光射束不被传感器109检测到。

由于目标物体110包含具有特定d间距的多晶材料，存在导致光子以锥形分布散射的X光衍射。如上所述，这些被称为“德拜锥”，只要晶体结构存在，这些“德拜锥”从沿着圆形目标路径122的每个点生成。在图1中示出了两个这样的德拜锥128、130。发现如果正确设置了距离Z，在检测表面108的中心点132处可生成小面积的集中辐射。该小面积的集中辐射在此被称为热点。传感器109被布置成与中心点132位置相同，或与检测表面108可期待形成热点的的其他部分的位置相同。

应注意，可同时通过多于一个波长满足布拉格条件，所以如果与能量分辨传感器一起使用宽带/多色源(以计算波长)，则会在不同的z位置或在多个z位置出现热点，且可在单个位置发生出现热点。

图2示出了针对图1所示的三个不同距离Z值，在检测表面108处来自目标物体110的一些德拜锥的横截面的叠加。为了便于示出，德拜锥的痕迹被示为圆形。这意味着德拜锥从检测器起的固定高度处发出，且产自于初级X光的柱形帘幕112。事实上，德拜锥的横截面是椭圆形的。然而，这不会改变在此描述的设备的工作原理，示为圆形图案是为了说明清楚。

在所有三个例子中，为进行比较示出初级X光的环状物126。在图2a中，检测表面108位于距离Z＝z1处，其中德拜锥的直径仍显著小于圆形目标路径122的直径。德拜锥产生实际上连续的一系列圆，然而在此仅示出一小部分以便于说明。在特定点200、202处圆交叠，从而将这些点处的强度增加到圆上其他地方的将近两倍，且形成了强度相对增加的两个环，在此称为边缘。然而，没有圆形路径穿过中心132，这导致在中心点132处几乎零强度的X光，其中在中心点132处有传感器109。

在图2b中，检测表面108在距离Z＝z2处，其中德拜锥的直径等于圆形目标路径122的直径。在图2b中，有许多交叠点比如点204、206，在这些交叠点两个或三个圆锥相交，这增加了在这些点处X光辐射的强度。然而，所有圆锥都对检测表面108的正中心132处的强度有贡献，且所有圆锥在传感器109存在的地方形成热点。因此，在该点处辐射的强度大幅增加。

在图2c中，检测表面108在更大的距离Z＝z3处，其中德拜锥的直径明显大于圆形目标路径122的直径。在该例子中，存在德拜锥的圆之间的若干交叠点比如点208、210。然而，不存在所有圆锥重合的点。没有圆通过中心点132且因此在存在传感器109的中心132中X光强度几乎为零。

因此，在图2a和2c中在中心点132的传感器109处检测到的X光辐射基本上为零，同时在图2b中，来自每个圆锥的强度较大，这在中心点132的单个点处形成热点。

因此，目标物体110和在中心点132处形成热点的检测表面108之间的距离Z用作能帮助确定目标物体110的材料特性的度量标准。这是因为距离Z对应于材料的散射角，且因此表示形成目标物体110的材料。可通过移动目标物体110、准直仪104或检测表面108中的任何一个来调整该距离，直到得到最大辐射强度。

图3示出用于收集散射的X光辐射的另一示例性设备300。该设备与图1的设备100共享共同的特征，且相似的部件由相似的附图标记来表示。该版本设置有在距检测表面108上方短距离处布置的聚焦的传感器准直仪302。准直仪302包括第一小圆锥304、较大直径圆锥306和侧部308。圆锥304、306被配置成使得较小的圆锥304在较大的圆锥306内部，从而在两个圆锥之间产生通道310，该通道310在检测表面上具有大致环形的痕迹。传感器准直仪302由阻挡X光的材料形成，且可适当地由与源准直仪104相同的材料形成。其阻挡X光使其除非经由通道310否则不会碰到传感器109。

圆锥304、306各自具有V形的竖直横截面，如图3所示。圆锥侧壁的角度被选择为在与表面108相距距离Z处聚焦沿着圆锥帘幕112的入射辐射，其与目标环状物122重合。准直仪302用来阻挡不与通道310平行且重合的X光使其不碰到传感器109。

该设备300在目标物体110不是基本上平坦的这种便利的形式时是有用的。只要目标物体具有显著深度，将会存在通过该深度发生的散射。因此，会产生通过目标物体110的深度的其他德拜锥，这会产生落在检测器109上的圆锥且使得分析变得复杂。因此，传感器准直仪302帮助切掉源自于除距离Z之外的任何点的德拜锥。另外，将会帮助切掉由受测试材料之外的其他材料产生的任何德拜锥。如果物体110包含要识别的主要期望材料，并且还包括一个或更多个其他多晶材料，会存在源自于其他材料的、不同角度的其他组德拜锥。这些也应由传感器准直仪302切除掉。

图4示出用于收集散射的X光辐射的另一设备400。该设备与图1的设备100共享共同的特征，因此相似的部件由相似的附图标记表示。

设备400包括准直仪402和检测器404。准直仪402可设置在检测器404的表面上且可设置在检测器404正上方。准直仪402包括直径逐渐增大且角度逐渐减小的一系列圆锥406，在相邻圆锥406之间有通道408。通道具有在检测器404提供的检测表面处给出的大致环形足迹。检测器404可包括位于各圆锥406之间的各通道408底部的圆形传感器410。

每个通道408被配置成从与传感器404形成的检测表面108沿着z轴相距给定距离处准直辐射，每个通道408被配置成收集与不同的德拜锥对应的不同角度的散射辐射。

仅中心圆锥412和414之间的最中心通道所收集的德拜锥才会产生具有大强度的热点416，每个随后通道中的环形检测器将仍检测来自德拜锥的辐射且优选地被配置成检测德拜锥交点的环。德拜锥交点的环也可被称为焦散曲线，或简称焦散线。焦散线包括在检测器的平面中通过交叠德拜环形成的曲线族的包络。因此，焦散线的形状是曲线，其与德拜环族的每个成员在某个点处相切。

当主要期望识别和量化目标物体110内的特定多晶材料时，可使用图4的设备400。

图3和图4的结构提供了一些优势，然而他们具有固定的工作范围，该范围也相对窄，且在实际系统中探测相对大的检查量(比如行李安检或诊断成像)是无法实现的。

在图3和图4没有提供准直的结构中，必须先验地知道到样本的距离。准直使得检测器能够注视沿着圆锥壳射束的已知位置，从而使得能够知道衍射角(两倍的θ)且能够计算d间距。还必须通过单色化初级射束或通过使用能量分辨检测器，使得知道波长。

图5示出了根据本公开实施方式用于收集散射的X光辐射的改进型设备500。该设备与图1的设备100共享共同的特征，且相似的部件由相似的附图标记表示。

设备500包括用于产生基本锥形壳辐射的射束形成器104。这可包括以上参考图1描述的准直仪；然而还存在能产生锥形壳辐射的其他类型结构，其可统称为射束形成器。示例类型的射束形成器包括罩，以上环形准直仪是罩的一个例子，或波导类型装置比如包括一束毛细管光学元件的多毛细管光学元件，其被设置成形成辐射点，该辐射点通过来自一束毛细管光学元件的射束的发散而形成。

在此，设备500设置有准直仪502，且可选地设置有遮光器520，遮光器520由适当材料比如钨或铅锑合金形成以阻挡或大幅衰减X光辐射。

设备500用于探测可能在代表性物体范围504内的样本。该范围504可以是提前已知的或可选地被限制在给定工作包506内，其代表设备500可工作的一组范围值。

准直仪502包括网格结构，该网格结构被设计成限制电磁辐射的入射。网格的壁在此被称为薄片或隔片。薄片包括较薄的材料板，且由适当材料比如钨或铅锑合金形成以阻挡或较大地衰减X光辐射。然而，由于其仅经受散射的辐射，因此与比如环准直仪104需要的用以阻挡或衰减初级辐射的所需材料厚度相比，薄片可以相对更薄。作为非限制性示例，薄片的厚度可以是0.1mm至1mm量级，且高度可以是1cm至30cm量级。

网格结构提供多个单元514，每个单元被设置成注视圆锥壳射束112的对应有限面积元素(或从其接收辐射)。这在图6中示出，图6示出了单元回视-投射在初级射束112的横截面上。该配置维持了名义上恒定的每单元两倍θ。这种非聚焦设置与图3和4中的依赖于聚焦准直仪的设置不同。

该网格结构可以包括任何形状的单元514。在图5和图6中，示出了示例性实施例，其中，薄片可被理解为包括一组径向薄片和一组同心薄片。该设置是合乎期望的，因为网格被设计成注视圆锥壳射束，且因此每个单元514将与圆锥壳射束112的特定的给定有限面积元素良好匹配。

然而，应理解可以提供不同形式的网格。图7示出了替换性实施方式的平面图，其中网格由横向和纵向薄片形成，其形成了具有基本上方形横截面的网格单元714。每个单元/元素具有角谱宽度(angular acceptance)-如果假定深凹单元，则其会注视主射束112上的实际上唯一的有限区域。应理解，单元可以以其他形状比如三角形或六边形形成。

对于图5和图6所示的圆形实施方式，薄片508包括一组同心薄片510和一组径向薄片512。同心薄片设置在不同的径向位置且优选地以检测表面108的中心部分132为中心。径向薄片512设置在不同的角度位置，且优选地沿着源起于检测表面108的中心部分132的径向轴布置。

准直仪502还包括切口部分516。如图8和图9所示，该切口部分516使得衍射通量的焦点在中心点132处形成在检测表面108上。图8示出准直仪502的横截面图。薄片512的侧壁倾斜，从而提供切口部分516，切口部分516在其中心点将检测器的表面暴露于辐射的热点。切口部分516的形状被设计成允许有助于中心部分132处的热点的入射射束行进。

与比如图5的本公开结构相比，图3的结构由于特别是对于沿着距离轴伸展的厚物体来说拒绝了不相干/康普顿散射，而具有较好的信噪比特性。然而，图3的结构仅探测单个范围(Z距离)。

比如图5所示的本公开结构与图4的结构相比具有改进的信噪比特性。薄片还将针对显著的工作范围提供深度分辨率(因此两倍的θ-假定波长已知)。

返回参考图2，示出了一部分德拜环的选择，然而实际中围绕初级X光的环状物126会形成连续一系列的德拜环。因此，在图2a中，沿着一系列交叠点200限定的圆形路径会形成第一外边缘，且沿着一系列交叠点202限定的圆形路径会形成第二内边缘。在图2b中，辐射会聚焦在热点132处，且会沿着一系列交叠点204限定的圆形路径形成外边缘。在图2c中，会沿着一系列交叠点210限定的圆形路径形成内边缘，且沿着一系列交叠点214限定的圆形路径形成外边缘。

边缘是通过与边缘相切的圆的连续体(每个圆都是德拜环)形成的包络。在几何学上，平面中一族曲线的包络是在某个点处与该族每个成员相切的曲线。在光学上，焦散线是光线的包络。对于本公开的目的，术语边缘、包络和焦散线一般可互换使用。应注意，在实际中，德拜环是椭圆形而不是圆形的，其长轴在相对于圆锥壳初级射束痕迹的径向方向上。然而，如果假定德拜环是圆形的，将会以更简明的方式理解本公开的原理。

在外内边缘限定(针对给定德拜环家族)的区域内不存在其他焦散曲线。然而，存在多种德拜锥交点，以及不同对的相切德拜环的连续体。热点是特殊的情况，因为其形成在德拜环连续体、或等同地一系列相切德拜环对的交点处，其中每对的切线在该热点处相交。

在图2的示例中，在每个径向位置示出环，如果是这种情况，那么每个边缘将包括(基本上)圆形的连续辐射线。实际上，辐射的角度分布取决于材料比如优选朝向或可变晶粒尺寸，这导致衍射且边缘的图案可能沿着边缘的路径具有不连续性。这些不连续性会形成特定材料的独特标识的一部分，因此检测沿着边缘的辐射图案可用于材料识别。

该中心区域实际上是自准直的。在此之外，薄片510、512禁止收集不位于边缘上的衍射光线。这减少了寄生背景，且因此改进了收集信号的信噪比。实际上，减少来自许多不同族(每个具有恒定的2θ值)德拜锥形成的不同边缘的寄生信号将改进信噪比。

可以提供仅采用径向薄片512的准直仪502，不采用任何同心薄片510。然而，在这种情况下，需要知道到样本的距离从而计算2θ(且因此计算材料d间距)角。

如果径向薄片512与同心圆形薄片510组合，那么每个单元514将收集来自对应区域的初级射束112的衍射通量，且将使得能够在不知道样本110沿探测射束位置的情况下计算2θ。

径向薄片512和同心薄片510二者的存在限定包括单元514的网格结构，着意味着在每个单元514处收集的信号的信噪比得到改进。

图9示出了准直仪结构502的透视图，其示出了如何形成径向薄片512、同心薄片510和切口部分516的例子。

根据期望的网格分辨率，每种类型薄片的数目可以是任意的，比如从八个或更少到几百个或更多。

可选择薄片的角度从而适当地收集辐射，使得网格中的每个单元514注视圆锥壳射束112的对应有限面积元素(从其接收辐射)。

准直仪502可通过任何合适手段制造。该制造过程可包括联结、剪切、倾斜、切割和铣削这些步骤，以形成包括无缺陷的恒定厚度材料的薄片。

图10示出了根据替换性实施方式的准直仪800的平面图，其中径向薄片802根据其径向位置具有变化的节距。这是有利的，因为当采用全长度薄片时，有限厚度的薄片针对相对小的半径遮蔽相对大的检测器区域。此外，有限厚度物理上限制了周向分离，因此通过这样的配置可在这方面得到改进。

遮蔽物520是圆锥形状，且从与样本110的出口侧靠近或接触的位置向与检测表面108靠近的点延伸。通过贯穿该空间，在受检物体110的位置如图5所示时，遮蔽物520衰减交叉衍射通量，以使得能明确计算2θ角。

检测器522被设置在检测表面108处以收集衍射通量。可使用各种检测器。优选的实施方式将是具有大感测区域的检测器，其可检测入射在每个单元514上的辐射。该检测器在提供宽带入射辐射时可以是能量分辨的。

检测器522可与适当的系统524耦合，系统524包括存储并分析由检测器522收集的数据的存储器和软件。系统524可包括执行指令以实施数据处理的计算机。根据本公开，该指令可从为实施数据分析而设置的计算机可读介质下载或安装。

材料识别可通过适当的显示器或其他类型的指示比如可听或可见的警报信号来传送给用户。当使用具有显示器的计算机时，在识别一个或更多个特定物质时，可生成图形或音频警报；且在适当时可以以文本或图形格式显示更复杂的数据。

还可生成受检物体的图像。其原理示例如图11和图12所示。当射束入射在通常参考对称轴布置的有限厚度的平坦样本上时，样本或测量容量是圆锥壳112的截头椎体900。组成截头椎体的每个有限面积元素对应于唯一单元，且可通过三个变量来识别，例如通过一组极坐标结合距离来识别。测量容量可在显示器中经由图形再建来可视化、旋转且移动或展开(截头椎体网)。图11示出了在可从计算机系统524接收输入的电子或数字显示器的显示窗口904中的展开的可视化902。应理解，可视化可被映射到其他形状比如矩形或圆形区域。图12示出了在显示器904上可视化物体1000的示例。

图5的设备500具有材料特定探测器的用途。其可被命名为“瞄准射击”检测系统。图5示出了静止的物体，然而物体可以是移动的，且检测系统可分析扫过的测量容量。一个示例应用领域是使物体在传送带上行进，且系统500可用于在物体沿传送带传送时检测物体中的指定材料比如药品或其他违禁品。这可以相对于传送带纵向或横向地完成。也就是说，X光源可以向下注视带，且检测器可位于其下面；或X光源从一侧穿过传送带进行注视，且检测器跨传送带在另一侧设置。

还可以在扫描期间使射束跟踪物体。例如，源和射束可相对于彼此旋转，从而沿着线性移动方向扫过射束，以保持注视物体。这可通过在计算机系统524处设置图像分割和物体跟踪软件来实现；且还可提供预筛选系统来提供坐标。

预筛选器可以是单视图、多视图或计算机断层扫描(CT)X光系统(或任何其他正交筛选技术)，其采用光谱/吸收分析(比如双/多能量分析)来在空间2D/3D图像内提供比如平均原子数和物理密度估计。可疑区域/容量(禁运品、药物/爆炸物、自制爆炸物(HME)、货币等的潜在标签)可被分配相对的坐标位置(x，y)或(x，y，z)。然后可将预筛选系统确定的相对坐标位置输入到衍射探测器。探测器然后可被旋转和/或平移，从而探测感兴趣区域。该操作可以是静态的瞄准射击模式，或包含相对的扫描移动，从而通过威胁区域/容量沿着轴从不同的相对站点获取集成信号。这种组合或集成的方法将帮助提供错误警报分辨/提高的明确性和敏感度，从而分别降低错误警报的概率且提高检测概率。

在替换性实施方式中，物体110和检测器可相对于彼此平移(通过移动物体100和检测器中的一个或两个)来扫描较大的区域。作为例子，可以采用光栅扫描。随着扫描进行，可通过系统524存储并分析连续的数据帧。此外，多发射器X光源也可提供所需的覆盖范围。

本公开的设备可用作深度解析材料特定探测器。信号可以在周向上被集成，从而获得提高的颗粒统计数据；参见图11所示的点划线906。该方法包括考虑到任何其他轴向方向，或甚至考虑完整的测量容量或其部分。

除了材料识别之外，来自本公开系统的数据还可与吸收数据相结合，从而获得可呈现给观察者的物体图像，例如如WO 2011/158047中所述。

图5的设备的各种变形是可能的。例如，检测器表面可定位在辐射源和样本之间，且被设置成收集背向散射的辐射。可参考图13理解这样装置的一个例子，图13示出了从源1102发出的初级射束1112在入射到样本1110上之前通过检测器1108。样本1110将散射的辐射反射回检测器1108，且准直仪1114与之前图中示出的准直仪502相似地动作，以凭借由径向薄片1124和同心薄片1126形成的网格结构的单元1120提供角度和径向分辨。与上述实施方式一样，准直仪1114的形状允许在中心位置1132形成热点。

收集背向散射的辐射的设备可用于上述传送带示例。

还可以提供至少两个不同的检测器，其被设置成检测前向传送的衍射辐射(如图5所示)和背向散射的衍射辐射。

根据本公开另一方面，样本检查设备包括：电磁辐射源，用于产生基本圆锥壳辐射的射束形成器；第一辐射检测器，被设置成在圆锥壳射束入射到待检样本上后接收衍射辐射。检测表面在期待形成辐射“热点”的点处设置有编码孔径。这可以在沿着设备的对称轴的位置处。该设备还包括被设置成收集通过编码孔径传送的辐射的范围检测器。

来自编码孔径的图像结合已知的源和检测器配置使得能够计算针对样本的2θ角和距离。完成这个后，其通知并支持对第一辐射检测器收集的衍射通量的分析。也就是说，可经由径向分布和波长，识别来自与用于形成热点的德拜环族相同的德拜环族的衍射通量。

在一个实施方式中，编码孔径可以包括单个孔径，且因此可以是针孔照相机。

此处提及的第一辐射检测器与上述相似。其用于检测通过堆叠德拜环形成的相对高强度辐射(“边缘”)的图案，且通过匹配检测的图案与已知材料签名，来确定能够识别给定材料的存在的信息。

图5所示的设备可用来在物体范围已知或被限制的情况下检测给定材料的存在。这在要扫描的样本的位置可被较好的控制的许多场景下有用。然而，入射在热点上的衍射通量不以范围信息编码，且因此热点仅具有内含的材料识别信息。在热点处检测的通量需要经由径向分布和能量或波长、通过周围的准直仪单元而与深度解码的边缘匹配或关联。

如图14所示的根据该方面的样本检查设备提供了针对“热点”辐射的附加范围检测功能，且因此使得即使在物体范围没有被良好控制时也能够进行样本分析，且因此应用范围更加广泛。这是因为仅热点就可以用来建立物相识别。作为例子，图14的设备将比图5的设备更好地处理安全检查应用比如扫描随身携带行李和托运行李，这是物体范围没有得到良好控制的应用的示例。

图14示出了根据本公开实施方式的样本检查设备的实施方式，其提供了第一辐射检测器和范围检测器。在图14中，与图5共享各种部件，且相似的部件由相似的附图标记来表示。

图14的设置通过包括范围检测器提供了明确的材料识别，不需要存在边缘，也就是说，边缘可落在检测器的检测区域之外或可由样本周围的杂物遮蔽。边缘材料识别信息与热点材料识别信息相似，然而形成热点的射束路径和边缘不同。实际上(比如对于杂乱场景)射束路径会被其他物体或样本部分或全部扰乱或遮蔽。在比如安全检查这样的应用领域，有不同的射束路径用于检查是有用的。

没有通过点(透视中心)传播的任何通量将增加点扩散函数。这方面的公开使得与扩展的角谱宽度范围耦合的更小孔径能够通过改进的图像保真度提供对2θ增强的确定。

在此，第一检测器1400结合遮蔽物1408提供了编码孔径罩1401。第一检测器1400是以与图5-13所述相似的方式工作的初级辐射检测器。编码孔径罩1401被设置成允许辐射通过执行范围检测功能的第二检测器1402。这通过在检测器1400表面处提供孔径1404以及在遮蔽物1408处提供间距1405来实现。

在该实施方式中，设置孔径1404作为编码孔径，且间距1405是不构成成像功能的更宽通道，因为遮蔽物1408的目的是确保初级射束112以及来自检测器自身的任何辐射散射的衰减，所以其可以具有不同形状比如环形来提供该功能。应理解，遮蔽物1408不需要被设置为分离的部件。在替换性实施方式中，检测器1400是编码孔径罩1401的组成部分；也就是说，检测表面可形成在编码孔径罩的表面上，或检测器可具有足够的厚度从而衰减入射辐射，且可设有孔径使得其也用作编码孔径。

该实施方式示出了单个孔径1404，其是被称为针孔孔径的编码孔径的基本实现。应理解，在该上下文中“孔径”指的是检测器1400一部分，该部分与检测器表面的其余大部分相比提供入射辐射的不同衰减。尽管在优选实施方式中，孔径可以没有实体材料，在替换性实施方式中，孔径可以包括使相关能量的入射辐射通过的实体材料。

孔径1404设置在检测表面1400的中心点132处，且因此有效地形成在第二检测器1402的表面上产生图像的透镜。孔径1404和圆锥壳射束112的已知几何配置使得能够计算衍射通量的源的深度或范围。在所示的实施方式中，通过形成在第二检测器1402的检测表面上的、相对密的辐射的环1410的直径来确定样本110(或其组成部分)到检测器表面1400的距离。可由系统524实施根据检测的辐射确定材料特性的相关计算。

第二检测器1402可包括环形检测表面，或可包括任何其他适当形状的区域传感器，或任何其他适当的检测器。例如，一个合适的照相机可以提供像素化的(80×80以及2cm正方形)CZT能量分辨检测器，比如在60k eV处能量分辨率平均在800eV，总能量范围4-200keV，最大计数率每秒一千万光子。

获得深度信息的能力意味着，与不具有范围检测功能的设备的有效工作区域相比，可增加系统的有效工作范围1406，比较比如图5的设备的工作范围506和图14的设备的较大工作范围1406。

图14的实施方式示出了使用准直仪502，且图14的设备一般可设置有任意适当形式的准直，包括以上参考图5-8描述的所有特征。然而，应理解准直的设置是可选的。省略准直仪502会使得材料清单更少、设备重量更轻以及制造复杂性降低。

在替换性实施方式中，可提供与图14所示的针孔孔径相比更复杂的其他编码孔径。这些更复杂的孔径包括可透过入射辐射的材料图案。特定图案产生的调制可用来从图案的每个部分所产生的图像的组合来重建清晰图像。该组合通过可由系统524执行的计算算法来实现。使用编码孔径可用于最大化在低光照水平情况下收集的信息量。可实现提高的信噪比。

图14的设备的各种变形是可能的。比如，第一和第二检测器1400、1402可放置在辐射源和样本之间，且被设置成收集背向散射的辐射。还可以提供至少两个不同组的第一检测器和/或第二检测器，其被设置成检测发送模式(如图14所示)和背向散射的衍射信号。与图13所示相似的原理将适用。

在设计与X光或相似的高能量辐射一起使用的用于编码孔径罩的孔径时，重要的是确保孔径具有合适的形状，然而也要确保周围的罩足够厚，从而衰减或阻挡入射辐射。

图15示出了编码孔径罩1400的实施方式。在此，检测器1400的主体设置有成角度的侧壁，该侧壁朝向中心点变细。这对应于如上所述可形成热点的中心点132。

图15也示出了附加可选的遮蔽物1500，其也可设置有图14以及其他实施方式的设备。中央的遮蔽物1500用来通过衰减聚焦在中心点132处、不是感兴趣的主要射束部分的辐射光线来提高信噪比。在该实施方式中，中央遮蔽物1500具有较高部分1502和较低部分1504，其每个都朝向中心点变细，然而也可以有其他配置。在中心点处可以有缝隙，或遮蔽物1500可包括刚性连接或接触的顶点，其可提供改进的刚性然而将在某种程度上吸收入射通量。遮蔽物1500可由被配置成与薄片交叠的支撑用的支柱腹板(空心或实心)来支持。该支柱可由呈现出低X光吸收性和低X光散射的材料制造，且优选地为低密度材料。适当的选择可以是比如吐弗诺这样的薄片塑料。

根据本公开的另一方面，提供一种产生圆锥壳辐射的样本检查设备，该设备具有提供多平面检测表面的辐射检测系统。在优选的实施方式中，辐射检测系统包括多个检测器，多个检测器提供了相对于彼此倾斜的检测表面。检测器也可以是平铺排列的形式。更优选地，辐射检测系统中的每个检测器被设置成以给定方向注视或注视从受检样本散射的部分衍射辐射(从其收集辐射)。

检测器的注视角度可被配置成容纳任何支持性处理电子设备和/或冷却设置，否则其将阻止检测器被设置成使检测表面镶嵌成平面。倾斜的检测器表面导致半椭圆形的焦散线，其使得增加的2θ覆盖范围以及提高的d间距范围成为可能。另外，可将检测表面上的特定点定向从而收集在法线入射处的来自样本的衍射通量。法线入射通量将表现出空间涂抹减少，以及因此峰展宽减少，峰鉴别力得到提高。

使用现有的辐射检测器，根据该方面的辐射检测系统包括多个检测器，检测器提供平坦检测表面且相对于彼此倾斜。然而，应理解本公开还可提供曲线检测表面，其在柔性电子电路方面未来有改进的可能。在这种情况下，使用曲线表面检测器，检测系统可包括多个曲线传感器或单个曲线检测表面。

在优选实施方式中，辐射检测系统的多个检测器或单个检测器的设置在邻近检测器之间提供有孔径。该孔径可对应于期待形成热点的中心点132，如上所述。检测器可以以平铺设置来提供，从而在相邻检测器之间提供间隙且该间隙形成孔径。可提供另一检测器来检测通过该孔径的辐射。

辐射检测系统还可设置有准直仪，该准直仪在优选实施方式中可以是以上参照图5-8描述的准直仪：该准直仪在检测器的检测表面处或靠近该检测表面设置有非聚焦的准直仪，且具有单元构成的网格结构，其中上述单元各自注视初级射束形成的圆锥壳的不同部分。

根据该方面的设备还可包括设置在孔径处的点检测器或与孔径间隔开且用于检测非聚焦图像的范围检测器。

参考图16-19示例该方面的各实施方式。这些图示出了平铺四个检测器且四个检测器相对于彼此倾斜的实施方式，然而应理解根据该方面可使用其他数目的检测器和其他形状的检测器。

现在看图16，与之前一样，点源102通过射束形成器104，发出初级辐射射束112，照到样本110上。在该实施方式(以如图18所示)中提供的检测系统包括四个平铺的检测器1600、1602、1604和1606。这些检测器相对于彼此倾斜，以在所示不同方向上注视，其中检测器1600在图16的方向1608上注视，检测器1602在图16所示的方向1610上注视。在图16的实施方式中，系统还设置有准直仪1612。准直仪1612可形成为单个件，或可在点检测器1600-1606每个处通过分离的件的形式提供。准直仪1612可在功能上与以上参照图5和随后图描述的准直仪502相似。

另外，根据图16的实施方式的设备提供了点检测器1614，其被设置成接收在热点处聚焦的衍射辐射1616。

点检测器1614设置在期待形成热点的中心部分132处，也就是说，点检测器沿着图中z示出的系统对称轴布置。图16的系统以与参照图5-13所述相似的方式工作，除了检测器1600-1606倾斜之外，而该倾斜提供了如上所述的优点。

图17示出了以与参照图14和图15所述相似的方式工作的替换性实施方式。在此，设置了范围检测器1700，其检测通过由检测器1600-1606之间的间隙提供的编码孔径的自准直的辐射。如上所述，通过检测器1600-1606提供2θ检测功能，且通过检测器1700提供距离检测功能，以提高材料识别和成像的能力。

图16和图17的实施方式还可包括与以上所述相似的系统524，其包括存储并分析检测器522收集的数据的存储器和软件。

图18示出了可与图16或图17所示实施方式一起使用的平铺检测器设置的平面图。如图所示，四个检测器被平铺在一起以在中心点处形成孔径。另外，通过在检测器表面上标记的网格示出了准直仪形成的薄片的实施方式。如之前所述，这些薄片包括允许在热点处收集辐射的切口部分。

图19示出了可用作检测器1600-1606之一的检测器类型的示例。该检测器1900具有安装在其长侧之一上的成像器1902，提供了与该侧的平面平行的检测表面。多个这样的检测器1900可以以如下布置来提供：各个检测表面1902相对于彼此倾斜的，且可平铺在一起以提供孔径。检测器平铺可具有缝隙和/或倾斜，从而容纳中间编码孔径。应理解，仅作为说明性例子示出该检测器1900。

可以仅通过在给定布置中小心将检测器放在一起从而在其各个边缘之间形成小缝隙，来提供根据本公开该方面的平铺检测器之间设置的孔径。可替换地，一个或更多个检测器的已有外壳可被定型或裁切，从而形成孔径。

在替换性实施方式中，可设置分离的托架，该托架被配置成将检测器保持就位且被成形为提供孔径。该托架的孔径的形状可类似于例如图15所示的孔径的形状。其还可以以与图15所示相似的方式设置有用于阻挡杂散辐射的遮蔽物。

根据本公开进一步的方面，设置有用于检测杂散辐射的设备，该设备包括多圆锥壳射束系统。这使得能够分析多个衍射角度(2θ)从而进行材料分析。

图20示出了在能量和散射角度方面针对有机和无机材料的d间距的表格。根据图例，材料2000是有机的，假定具有2与0.225nm之间的d间距，材料2002是无机的，假定具有0.4与和0.115nm之间的d间距。以keV计的能量在垂直方向绘制，且条形物示出了针对每种材料的连续2θ角度，从2度到16度。

该表根据以下等式来填充：

该等式通过组合布拉格条件与普朗克-爱因斯坦关系式而得出。

从图20应理解，对于要通过单个衍射读取或扫描计算的相对大范围的d间距，则需要某种程度的折中。例如，在安全检查场景下，爆炸物TNT和HMT跨d间距范围0.8-0.2nm具有许多相似的衍射强度峰，因此多2θ角度设置将是有利的。相反，PETN和硬脂酸钠分别在0.38和0.4nm具有单个占主导的衍射最大值，且从单个固定角度的设置进行的检测将是更合适的。

在药物目标的情况下，可执行相似的分析，比如盐酸可卡因在扩展的能量(d间距)范围产生衍射最大值，而硫酸苯丙胺可根据在约1.5nm处的单个峰来识别。

其他的考虑包括潜在威胁材料/样本的可变厚度或存在杂物，这在安全检查应用比如行李或移动电子设备安检中常遇到。因此，可采用相对小的2θ角和较高能量探测光子，从而克服样本吸收和/或吸收性杂物的效果，以提供快速检测和识别。在这样的应用中，与较高能量衍射峰相关联的一些几何展宽的不可避免的效果(cot(θ)效果)是次要考虑因素，特别是在低暴露“实时”筛选任务中。因此，在实际中，相对于不足量的“潜在”较高保真度信号，一些较低保真度信号是优选的。

根据本公开的该方面，提供了一种设备，该设备具有射束形成器，用于从X光源产生一组同心的圆锥壳辐射。例如，射束形成器可采用以射束阻挡材料形成的聚焦的圆形或圆锥壳狭缝。作为替选，来自各向同性源的X光可通过光学元件或设备被重新引导，以形成圆锥带的X光。另外，每个圆锥壳X光可源自于沿着系统的对称轴(z轴)的不同位置。这可通过参考图22得到理解，图22示出了通过扩展的X光源沿着垂直(z轴)方向、或通过堆叠的离散X光源生成的初级射束。每个源具有对应的射束形成器，且可支持恒定的射束开启角度(图22a)或不同的射束角度(图22b)。图22的初级射束可替换图21的初级射束，其他部件与图21是相似的。

圆锥壳射束可以以检查量入射在样本上，且衍射辐射通过各个注视圆锥壳初级射束上的不同环形区域的一组圆锥壳狭缝式准直仪来收集。

得到的配置可以被视为一系列同心然而独立的衍射系统，也就是说，各圆锥壳及其对应的准直仪形成分离的系统，因为一般在各系统之间没有衍射通量耦合。最大工作范围取决于各同心圆锥壳的角分离，以及各圆锥壳狭缝式准直仪的注视角度(2θ)。这些参数的值应被选择成使得如果样本呈现在结果工作范围内的检查量内，那么每个圆锥壳狭缝式准直仪将仅注视一个圆锥壳。

这种设置的例子在图21中示出。在此，射束形成器2110修改来自于辐射源2112的辐射，从而产生多个圆锥壳射束2100。这些壳射束入射在工作表面2102上，且入射在遮蔽物2104上，遮蔽物2104允许来自于样本的对应衍射通量入射在衍射检测器2106上。遮蔽物2104具有由适于阻挡入射辐射的材料形成的本体，该材料比如可适于阻挡x光辐射的钨，遮蔽物2104在其内形成有多个通道2108用于允许衍射辐射通过直达衍射检测器2106。工作表面2102可透过衍射辐射。每个圆锥壳狭缝式准直仪注视不同圆锥壳初级辐射上的不同环形区域。这在附图标记2110处示出且参考图21的部分(a)和(b)来理解。

每个圆锥壳狭缝式准直仪(conical shell slot collimator，CSSC)注视圆锥壳初级X光的环形区域。当样本占据该区域时，形成环形(或部分环形)样本路径。来自样本的衍射光子沿着准直仪2θ角指定的已知轨迹行进。该信息结合经由能量分辨检测器进行的能量/波长(普朗克-爱因斯坦关系)量化使得能够通过布拉格条件计算样本的d间距。

如上所述，每个准直仪应仅从正确或对应的入射射束接收衍射光子，从而使得能够明确计算d间距和其他结构参数，例如优选朝向和粒径。如果该条件不满足，那么两个或更多个不同2θ角可与准直仪接收的光子相关联，这将降低敏感性和明确性，且潜在地破坏本技术的分析能力。

为了确保仅在已知的2θ角接收来自样本的衍射通量，需要采用以下设计标准和分析。

收集寄生衍射通量的可能性可从图22得到理解，图22示出考虑了最外两个射束n和n-1的多圆锥壳射束系统。在射束n处的样本产生由其对应准直仪在衍射角2θ_n接收的衍射通量。然而，沿着射束n更靠近源的样本可在衍射角2θp_n，n-1处产生寄生通量，其可由衍射准直仪针对射束n-1根据以下等式来接收：

其中，两个圆锥壳探测射束之间的角度分离是

关键是圆锥壳射束的角度分布、衍射通量准直仪和相关联的衍射通量集合高度被配置成避免集合寄生光线。例如，在其处可由准直仪针对射束n-1从射束n照射的样本收集寄生衍射通量的高度Hp_n，n-1由下式给出：

其中，Op_n,n-1＝S_n,n-1+O_n-1(3)

两个圆锥壳射束在准直仪面上的分离S_n,n-1可通过简单的几何因子来计算，该几何因子包括所选择的圆锥壳射束半开启角度和点源高度L。来自对应的壳射束的准直仪偏移距离O_n-1由下式给出：

收集衍射通量的所选高度是H_n-1。

为确保来自样本在射束n处的寄生衍射光子不会被准直仪在射束n-1处收集，需要实现以下条件：

Hp_n,n-1＞H_n (5)

相似地，对两个或更多射束的所有组合及其衍射准直仪也是如此。

作为结果得到的配置可被视为一系列同心然而“独立的衍射系统”，即每个圆锥壳及其对应的准直仪形成分离的系统，因为在每个系统之间一般没有衍射通量耦合。

检查容量的尺寸以及深度或范围分辨率可参考系统的特定期望用途来选择。

衍射通量收集高度可以例如被设置成彼此等距，以提供贯穿工作高度比如电子设备安检在相等增量高度处的结构分析；可以分布在不同增量距离处以将采样的密度更好地匹配于样本中的任何期望的异质性，比如从更强衍射平面以上和/或以下的感兴趣材料收集衍射通量，比如是印刷电路板中的强衍射铜接地层附近的塑性爆炸物；或被设置成在一个指定平面处同心，从而增加来自薄样本的衍射通量的总量，这会对制造应用和过程提高扫描速度。

相似地，2θ角可以是恒定的，或可以采用不同的2θ角来提供提高的d间距范围，比如针对光谱的更软部分采用相对大的2θ以进行小d间距分析，以及针对硬性辐射采用较小的2θ以进行大d间距分析。

作为进一步的变型，可以以不同的2θ角然而不同的每圆锥壳射束高度采用多于一个衍射准直仪，以提高收集的信号总量，从而提高速度和信噪比(以及提高深度分辨率)。

还可以以相同的2θ角然而不同的每圆锥壳射束高度采用多于一个衍射准直仪，以提高收集的信号总量，从而提高速度和信噪比(以及提高深度分辨率)。

此外，可以采用如下衍射准直仪，该衍射准直仪被设置成收集初级辐射和图23所示系统对称轴之间的衍射通量和/或被设置成收集与图23所示相比初级射束的相对侧(即镜像图像)上的衍射通量。

在不脱离本公开范围的情况下，可对以上做出各种修改和改进。应理解，在提及“样本”时，本公开可应用于同时检查许多样本。

Claims (7)

1.一种样本检查设备，包括：

电磁辐射源；

射束形成准直仪，用于产生基本上圆锥壳的辐射，

第一辐射检测器，被设置成在圆锥壳射束入射到待检样本上之后接收衍射辐射；

编码孔径，设置在所述第一辐射检测器的检测表面处；以及

范围检测器，被设置成收集通过所述编码孔径传送的辐射。

2.根据权利要求1所述的样本检查设备，其中所述编码孔径被设置在期待形成辐射热点的点处。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的样本检查设备，其中所述编码孔径被设置在沿着所述设备的对称轴的位置处。

4.根据权利要求1所述的样本检查设备，包括：提供多个孔径的编码孔径罩；以及中央遮蔽物，设置在所述编码孔径罩的一个或更多个孔径处，以消除杂散照射。

5.根据以上权利要求中任一项所述的样本检查设备，包括用于存储和分析由所述第一辐射检测器和/或所述范围检测器所收集的数据的系统。

6.根据以上权利要求中任一项所述的样本检查设备，其中所述编码孔径和所述第一辐射检测器被集成。

7.根据以上权利要求中任一项所述的样本检查设备，其中孔径的主体包括成角度的侧壁，所述侧壁朝向中心点变细。