CN117546012A - 用于验证x射线荧光装置的校准的测量对象和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于验证X射线荧光装置(9)的校准的测量对象(100)和方法，其中测量对象(100)具有主体(110)和布置在主体(110)上的至少一个标记(112)。标记由与主体(110)不同的材料形成，并且标记(112)配有至少一个另外的层(114)，所述层在受到X射线辐射(RS)撞击时发出具有不同强度(IS、IRf)的电磁辐射。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于验证X射线荧光装置的校准的测量对象和方法。
背景技术
文件CN101551347B提供了用于X射线荧光装置中的X射线辐射点的初始对准的校准标准。该校准标准被设计为具有两个纵向狭缝的板，这两个纵向狭缝彼此成直角对准。通过在X射线荧光装置的工作台上移动校准标准，板的区域中和狭缝的区域中发出的X射线荧光辐射的强度被检测到以对准X射线辐射点。
文件DE 19836884C1还公开了一种用于确定X射线荧光分析中的测量点的强度数据的方法和样品部件。所述样品部件由周围材料和布置在周围材料内的具有限定轮廓的探针组成。周围材料和探针材料对发出的X射线荧光辐射具有相同的线性衰减系数。通过移动测量台上的样品部件，可以确定X射线荧光源的强度中心和测量点轮廓。
从JP 2008-286554A已知一种X射线荧光分析仪。提供了用于确定测量台上样品的位置的相机。在关闭X射线荧光分析仪的盖子之前和之后，捕获并分析测量台上样品的位置的图像。
从文献DE 10013012A1已知一种X射线荧光分析仪。在执行X射线荧光分析的准备过程中，样品被定位在光学样品观察系统中，其中用X射线束照射样品。作为确定过程，样品的图像被捕获，其中样品中彼此相邻且每一个都形成线性界面的材料A和另一材料B的亮度被检测到。然后确定照射到样品上的X射线束是否部分地穿过样品。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于验证X射线荧光装置的校准的测量对象，所述测量对象能够实现简单且快速的验证。本发明的另一个目的是提供一种用于验证X射线荧光装置的校准的方法，所述方法可以以简单的方式被执行。
该目的通过一种用于验证X射线荧光装置的校准的测量对象来实现，所述测量对象包括主体和布置在所述主体上的至少一个标记。主体由第一材料形成，设置在主体上或主体内的标记由不同于第一材料的第二材料形成。此外，在测量对象中设置，主体至少在一些区域内具有层，所述层与标记对准。当层和标记至少部分地暴露于X射线辐射时，层发出或反射预定波长范围内的强度的电磁辐射，标记发出预定强度的X射线荧光辐射。这使得在暴露于X射线辐射之后，层和标记的反射或发出的辐射的特征强度能够被层检测到，层至少在一些区域内被提供且与标记对准。这些强度可以在X射线荧光装置中被分析。
在X射线荧光装置的数据处理装置中，有利地针对分配给标记或与标记对准的层以及基于材料选择的标记存储各种强度的参考数据。所述参考数据与由用于标记发出的X射线荧光的检测器和由用于层反射或发出的电磁辐射的检测器(特别是光学检测装置)确定的数据进行比较。理想地，如果检测到的层和标记的强度与存储的参考数据或强度匹配，则可以认为X射线源、至少一个准直器或者用于引导X射线束的X射线光学器件、用于检测X射线荧光的检测器以及用于检测测量对象的光学装置已校准到目标状态。这意味着测量对象可以同时检查光场和X射线场。如果从层和/或标记发出的辐射的强度偏离层和标记各自的预定强度，则需要重新调整X射线荧光装置和/或测量对象或者其在X射线荧光装置的测量台上的位置，这是因为与X射线荧光装置的原始校准相比已经发生了变化，例如在交付后由于运输或在运行期间由于温度影响等原因。
优选地，第二材料是重金属，例如铅。特别地，第一材料不是重金属。
主体的第一材料可以包括以下材料中的至少一种：a)PTFE，聚四氟乙烯；b)PMA，聚丙烯酸甲酯；c)PMMA，聚甲基丙烯酸甲酯；d)PC，聚碳酸酯；e)PE，聚乙烯。
有利地，主体的第一材料可以具有相对高的纯度，例如不含添加剂，特别是不含着色剂和/或金属添加剂。
与标记的第二材料相比，主体的第一材料在暴露于X射线辐射时可以发出相对较低的X射线荧光发射物。
在主体内和/或主体上对准标记的层或者为标记指定的层可以被设计为荧光涂层。
优选地，该层的可预定或已预定的波长范围在300nm与1100nm(纳米)之间的范围内，特别是在400nm与800nm之间的范围内，例如在人的可见波长范围内，这使得用户能够简单地光学感知，和/或通过图像检测器检测，例如在相同或至少相似的波长范围内操作的数字相机。
可选地，可预定或已预定的波长范围可以位于人的可见波长范围之外，例如，可以通过合适的数字相机来检测，例如，所述数字相机具有至少一个具有相应光谱灵敏度的图像传感器。图像传感器可以例如是CCD(电荷耦合装置)类型或者CMOS(互补金属氧化物半导体)类型，也可以是其他类型。
标记可以具有至少两条相交线，特别是相交直线，所述至少两条相交线优选地彼此正交对准。这还可以促进和/或加速X射线荧光装置的测量台上的待测量对象相对于检测器、特别是光学检测装置的对准。
标记可以具有至少一个圆。特别地，至少两条相交线或至少两条直线与相交点同心地布置在圆中。圆形标记的优点可以类似于相交线的优点。
层优选地布置在圆内。特别是，层覆盖圆的整个区域。
测量对象可以具有片状形状，其中测量对象的厚度小于测量对象的沿垂直于厚度的方向的至少一个外部尺寸。例如，测量对象的厚度可以小于测量对象的宽度和高度或者小于测量对象的具有标记的表面的宽度和高度。
测量对象可以手动和/或自动地放置在X射线荧光装置的样品台或测量台上。样品台可以被设计为通常所说的自动样品台，使得台面或布置在台面上的测量对象能够通过电动驱动器移动。
本发明所解决的问题进一步通过根据权利要求14的特征的一种用于校准X射线荧光装置的方法来解决。为此目的，使用根据前述实施例中任一实施例的测量对象。测量对象被定位在X射线荧光装置内。然后将测量对象至少暂时地暴露于X射线辐射。随后检测第一量，所述第一量具有由测量对象的标记上的层发出的电磁辐射的强度。此外，具有由测量对象的标记发出的电磁辐射的强度的第一量可以通过检测器检测。随后，确定从测量对象的层检测到的第一量与层的预定强度相比的匹配或差异(DS)，和/或检测测量对象的标记的检测到的第一量与测量对象的标记的预定强度相比的匹配或差异(DM)。当确定至少一个差异(DM、DS)时，进行X射线装置的测量对象的对准或重新调整或者进行至少一个检测器、至少一个准直器、X射线光学器件和/或X射线荧光装置的X射线源的重新调整。因此，通过针对层的预定波长范围使用检测器检查层的第一量以及针对标记的X射线荧光辐射使用检测器检查标记的第一量，可以同时验证是否需要调整以及需要调整到何种程度。因此，X射线荧光装置的操作者可以立即看到可能需要的任何调整。另外，X射线荧光装置的操作者或控制系统可以经由显示器或显示装置接收关于X射线荧光装置的哪些部件需要重新对准的指示。
优选地，当检测到的强度IS1在容许限度内与测量对象的层的预定强度IS相对应时，以及当相对于标记的差异DM被确定时，确定X射线源、至少一个准直器或者X射线光学器件和/或检测X射线荧光辐射的检测器必须重新调整，并且针对预定波范围仍然适当地校准用于层的电磁辐射的检测器。因此，仅通过将测量对象单次暴露于X射线辐射，就可以验证用于检测测量台上的测量对象的位置的光学装置是否未对准和/或X射线源、至少一个准直器或者X射线光学器件和/或用于检测X射线荧光的检测器是否需要重新调整。
此外，优选地，当确定检测到的强度IRf1与标记的预定强度IRf在容差范围内的匹配时以及当确定层的强度的差DS时，确定用于检测电磁辐射的检测器对于预定波长范围是未对准的。因此可以确定与X射线辐射和X射线荧光辐射相关的部件不需要重新调整，而是需要重新调整光学检测装置和/或其光学部件来定位测量对象在测量台上的位置。
此外，优选地，当在将测量对象暴露于X射线辐射后确定差异DS和差异DM时，测量对象在第一步骤中首先与用于检测针对预定波长范围的电磁辐射的检测器对准。如果检测到的强度IS1与层的预定强度IS的匹配被检测到，则执行标记的强度的匹配或差异DM的确定。执行该方法步骤是为了确保在测量对象相对于X射线源和检测器(特别是光学检测装置)没有正确定位的情况下避免错误陈述。如果测量对象的层的强度匹配且随后确定差异DM，则必须重新调整X射线源、至少一个准直器或者X射线光学器件和/或用于检测X射线荧光辐射的检测器。
根据所述方法的另一个有利实施例，当确定差异DS和差异DM时，在第一步骤中针对预定波长范围执行测量台上的测量对象与用于确定电磁辐射的检测器的校准。当进一步确定差异DS时，检测器12'的针对预定波长范围对电磁辐射的检测的重新调整被确定。
根据所述方法的另外有利实施例，可以将X射线荧光装置的工作台移动到X射线辐射的区域之外，并且借助可见光束装置，特别是激光指示器，将待测对象在测量台上对准。可见光束装置相邻于X射线源10布置，并且特别是与X射线源分开布置。然后将测量台移回到X射线辐射的区域中，并且执行层的匹配或差异DS的确定和/或标记的匹配或差异DM的确定。如果差异DS被确定，则检测器的针对预定波长范围对电磁波束的检测的重新调整被确定，并且如果差异DM被确定，则可见光束装置(特别是激光指示器)的重新调整被确定。这使得X射线荧光装置的部件的可能的重新调整的进一步验证被执行。
此外，优选地，在测量对象至少暂时暴露于X射线辐射之前，将X射线源与测量对象对准，和/或反之亦然。一方面，可以提供手动对准，其中特别地，待测量对象的位置和/或方向显示在X射线荧光装置的显示器或监视器上。可选地，还可以控制自动对准，特别是测量对象的自动对准。为此，X射线荧光装置的控制器会对数据进行处理，以便重新对准测量对象的位置和/或方向。
自动对准可以基于例如由数字相机或摄像机捕获的数字图像或视频数据流。
优选地，可以使用模式识别方法来确定数字图像上或者视频数据流中的测量对象的标记，并且如果必要，在此基础上确定和/或影响X射线源与测量对象的相对对准，这样可以提高对准的精度。
如果检测到差异DS或DM，则优选地可以执行进一步的处理步骤，以便表征差异。所述处理布置包括：改变测量对象相对于X射线源的布置和/或对准；重复测量对象的至少暂时暴露于X射线辐射以及测量对象的至少一个部件(特别是层和标记)由于测量对象暴露于X射线辐射而发出的电磁辐射的检测；以及根据检测到的电磁辐射确定第一量的变化，并且可选地，根据第一量的变化再次改变测量对象相对于X射线源的布置和/或对准。通过这种方式，可以首先确定X射线源和与之相关的检测器以及其他光学装置的位置和/或对准。
为了确定X射线源相对于测量对象的位置和/或方向，可以执行以下操作：确定测量对象的至少一个部件由于测量对象暴露于X射线辐射而发出的电磁辐射的多个值；多个值中的至少两个值中的每一个都与测量对象相对于X射线源的不同布置和/或对准相关联；以及根据多个值中的至少两个值，通过至少一个矢量(例如，误差矢量)确定表征X射线源相对于测量对象的对准(例如，未对准)和/或布置的信息。这使得能够对X射线荧光装置的至少一个部件的设置进行计算校正或实际改变。
优选地，通过至少一个数字图像来检测测量对象的层的第一量(或强度IS1)，其中可以使用数字相机来确定至少一个第一量。
优选地，所述方法包括：改变测量对象相对于X射线源的布置和/或对准；重复测量对象的至少暂时暴露于X射线辐射以及测量对象的至少一个部件(特别是层和标记)由于测量对象暴露于X射线辐射而发出的电磁辐射的检测，所述检测由至少一个数字图像检测到；以及根据检测到的数字图像确定第一量的变化，并根据第一量的变化再次改变测量对象相对于X射线源的布置和/或对准。X射线源与测量对象之间的未对准可以由第一数字图像、第二数字图像或另外的数字图像之间的差异来确定，并且可以确定矢量，特别是用于校正的误差矢量，或者可以确定变化是否已经导致所需的对准，而不是所述的偏差。
所述方法还可以包括：将表征X射线源相对于测量对象的对准性和/或布置的信息发送到至少一个驱动单元，以便改变测量对象相对于X射线源的布置和/或对准。这使得例如可以实现测量对象相对于X射线源的布置和/或对准的闭环控制。
可选地或者另外，所述方法可以还包括：通过在X射线荧光装置的显示器上输出信息来通知用户关于X射线源相对于测量对象的对准性和/或布置。这使得能够手动调节对准性和/或布置，或者使得用户能够被告知当前的对准性和/或布置。
优选地，可以执行以下步骤：a)提供用于X射线荧光分析的测量对象；b)使X射线源能够例如有效和/或精确地相对于测量对象对准和/或布置，和/或反之亦然；c)确保可以由相机(例如，数字相机)捕获到的光学视场与可以暴露于来自X射线源的X射线辐射的区域(“X射线场”)相对应，所述X射线源例如独立于X射线辐射的束路径中可以存在的任何部件，例如，诸如准直器(K)、过滤器和光阑的改变束的部件；d)检查X射线源相对于测量对象的对准性和/或布置；e)协助用户相对于测量对象定向和/或布置X射线源，和/或反之亦然；f)选择准直器和/或另一个场成形元件布置在X射线辐射的束路径中；和g)校正X射线源相对于测量对象的对准性和/或布置。
附图说明
下面将参照附图中显示的示例对本发明及其其他有利的实施例和发展进行更详细的描述和说明。根据本发明，从说明书和附图中获得的特征可以单独应用或者以任意组合应用。在附图中：
图1是测量对象的示意图；
图2是具有测量对象的X射线荧光装置的示意图；
图3是X射线荧光装置的工作台的平面图；
图4是X射线荧光装置的操作的示意性流程图；
图5是用于确定用于测量对象的对准性和/或布置的第一量的示意性流程图；
图6是用于确定用于由数字图像确定误差矢量的信息的示意图；
图7是用于使用数字图像确定测量对象的对准的示意性流程图；
图8是用于确定用于由数字图像确定误差矢量的信息的示意性流程图；以及
图9是用于校准X射线荧光装置的过程步骤的示意图。
具体实施方式
图1是测量对象100的视图，根据图2，测量对象100可以用于X射线荧光装置9的校准。测量对象100具有主体110和布置在主体110上的至少一个标记112。主体110包括第一材料M-1和/或主体110由第一材料M-1形成，且标记112由不同于第一材料M-1的第二材料M-2形成。第二材料M-2可以是重金属，例如铅。第一材料M-1优选地不是重金属。
第一材料M-1可以包括以下材料中的至少一种：a)PTFE，聚四氟乙烯；b)PMA，聚丙烯酸甲酯；c)PMMA，聚甲基丙烯酸甲酯；d)PC，聚碳酸酯；e)PE，聚乙烯。
优选地，第一材料M-1具有相对高的纯度，例如不含添加剂和/或例如不含着色剂和/或金属添加剂。
与第二材料相比，第一材料M-1在暴露于X射线辐射RS时发出相对较低的X射线荧光发射物。
图2示意性地示出X射线荧光装置9。X射线辐射RS由X射线源10提供。
由测量对象100发出的电磁辐射ES2由例如用于X射线荧光发射的检测器12(例如，光电检测器)以及检测器12'(特别是光学检测装置，例如，图像传感器或数字相机)检测。
测量对象100可以放置在工作台20上或者与工作台20一体形成。
测量对象100可以手动和/或自动地放置在样品台20上。样品台20可以被设计为通常所说的自动样品台，使得台面和布置或一体形成在台面上的测量对象100能够移动，例如，通过电动驱动器21移动。
还可以提供可见光束装置18，特别是激光指示器，用于在样品台20或测量台20上对准测量对象100。该光束装置18相邻于X射线源10，并且优选地与X射线源10分开并对准。有利地，光束装置18还可以通过驱动器11连接，通过驱动器11可以与X射线源一起改变光束装置18的位置。用于发出可见光的光束装置18沿样品台20的方向定向。该光束装置18特别用在X射线荧光装置9的布置中，其中X射线光学器件或至少一个准直器与样品台20的表面之间的距离较小。
为了将测量对象100对准在测量台20上，可以将测量台20移动到X射线辐射RS的区域之外。随后，可以借助光束装置18将测量对象100对准在样品台20上的位置。特别地，测量对象100的标记112可以具有支撑效果。然后，测量台20返回到起始位置，使得X射线束RS射到测量对象100，以便验证X射线荧光装置9的校准。
主体110(图1)至少在一些区域内具有层114，层114在暴露于X射线辐射RS(图2)时以预定波长范围WLB内的强度IS发出电磁辐射ES1，电磁辐射ES1例如可以通过检测器12'来检测。
层114优选地是荧光涂层。荧光涂层114可以包括以下材料中的一种：a)岩盐(氯化钠)；b)氟化锂；c)氯化钾；d)Na2O2(过氧化钠)。
层114的可预定波长范围WLB在300nm与1100nm之间的范围内，特别是在400nm与800nm之间的范围内，例如在人的可见波长范围内，这使得用户能够例如简单地光学感知和/或通过图像检测器12'(例如，数字相机12')检测，所述图像检测器在相同或至少相似的波长范围内操作。
可选地，层114的可预定波长范围WLB可以至少部分地在人的可见波长范围之外，其中可以例如通过合适的数字相机12'(例如，包括具有相应光谱灵敏度的至少一个图像传感器)或者光电探测器12(例如，可以包括PIN二极管)来检测。例如，图像传感器可以是CCD(电荷耦合装置)类型或CMOS(互补金属氧化物半导体)类型，或者也可以是其他类型。
标记112包括前述材料M-1中的一种，其中当暴露于X射线辐射RS时以强度IRf发出电磁辐射ES1。在所述过程中，由于材料M-1的选择，发出包括预定强度IRf的X射线荧光辐射。
根据图1的标记112可以包括至少两条相交线112a、112b，例如直线，所述两条相交线彼此正交地对准。
标记112优选地包括至少一个圆112c，其中圆112c与至少两条相交线或直线112a、112b的相交点112ab同心地布置。
层114可以布置在圆112c内。特别地，层114完全在圆112c内延伸。这使得能够特别精确地评估X射线源10或X射线辐射RS相对于测量对象100的对准，以便确定X射线辐射RS是否与圆112同心地定向。
测量对象100具有片状形状，测量对象100的厚度D1(图2)小于测量对象100在垂直于厚度D1的方向上的至少一个外部尺寸。例如，测量对象100的厚度D1小于测量对象的宽度B1(图1)和高度H1或者小于测量对象100的具有标记112的表面100a的宽度B1和高度H1。
图4示意性地示出用于操作具有发出X射线辐射RS的X射线源10的X射线荧光装置9的方法。所述方法包括：将测量对象100至少暂时地暴露202于X射线辐射RS(图2)；检测204(图4)由测量对象100的至少一个部件112、114发出的电磁辐射ES1、ES2，例如，所述电磁辐射由于测量对象100暴露于X射线辐射RS而发出；和通过至少一个光电探测器12(图2)和至少一个数字相机12'，根据检测到的电磁辐射ES1、ES2确定206至少一个第一量G1、G2，所述第一量表征X射线源10与测量对象100的对准。
在图4中通过步骤206a象征性地示出通过至少一个光电检测器12对第一量G2的确定，并且在图4中通过步骤206b象征性地示出通过至少一个数字相机12'对第一量G1的确定。
测量对象100对X射线辐射RS的第一次暴露202之后是对准200。例如，X射线源10与测量对象100和/或测量对象100与X射线源10通过驱动器21和/或手动地进行手动对准200a和/或自动对准200b。
自动对准200b可以基于由数字相机12'或摄像机捕获的数字图像或视频数据流来执行。
特别地，可以使用模式识别方法(例如，“模式识别”)来确定数字图像上或视频数据流中的测量对象100的标记112，并且如果必要，在此基础上确定和/或影响X射线源10与测量对象100相对于彼此的相对对准，可以提高对准200的精度。
为了确定电磁辐射ES1、ES2的强度IS和IRf的第一量G1、G2，可以根据图5提供以下操作：改变210测量对象100相对于X射线源10的布置AN(例如，位置)和/或对准AUSR(例如，角度对准)；重复212测量对象100的至少暂时暴露202(图4)于X射线辐射以及电磁辐射ES1'、ES2'的检测204(图5)，并且确定由于测量对象暴露于X射线辐射而在测量对象100的标记112和层114前面产生的强度IS和IRf；以及基于检测到的电磁辐射ES1'、ES2'确定214第一量G1、G2中的变化G1'、G2'，并基于第一量G1、G2中的变化再次改变216测量对象相对于X射线源的布置和/或对准。可选地，在其他示例性实施例中，可以重复所述方法或操作210、212、214、216中的一个或多个，例如直到实现期望的对准或布置为止，例如X射线辐射RS相对于交点112ab(图1)或圆114的同心对准。
根据图6，优选地提供以下操作：确定220多个值ES-W-1、ES-W-2、ES-W-3，所述多个值表征测量对象100的标记112和层114由于测量对象100暴露于X射线辐射而发出的电磁辐射，其中多个值ES-W-1、ES-W-2、ES-W-3中的至少两个值中的每一个都与测量对象100相对于X射线源10的不同布置和/或对准相关联；以及基于所述多个值ES-W-1、ES-W-2、ES-W-3中的至少两个值，通过至少一个矢量(例如，误差矢量)来确定222信息I-AUSR，所述信息表征X射线源10相对于测量对象100的对准(例如，未对准)和/或布置。
第一量G1(图4)可以是测量对象100的至少一个数字图像，例如，使用数字相机12'(图2)。
第一量G2可以是由用于检测来自标记112的X射线荧光发射的检测器12确定的频谱。
根据图7的方法可以包括：改变230测量对象100相对于X射线源的布置和/或对准；重复232测量对象的至少暂时暴露于X射线辐射RS以及测量对象100的至少一个部件112、114由于测量对象100暴露于X射线辐射RS而发出的电磁辐射ES2”的检测，所述检测是至少一个另外的数字图像DB-2的记录；基于记录的数字图像DB-1、DB-2确定234第一量G1的变化G1'；以及基于第一量G1的变化G1'再次改变236测量对象相对于X射线源的布置和/或对准。在改变230之前，可以先记录第一数字图像DB-1，然后执行改变230，然后记录第二数字图像或另外的数字图像DB-2。根据第一数字图像与第二数字图像之间的差异，可以确定X射线源10与测量对象100之间是否仍然存在未对准，或者所述改变是否已经导致所需的对准，而不是所述的偏差。
根据图8，所述方法还可以包括：确定240多个数字图像DB-1、DB-2、DB-3，所述多个数字图像表征由测量对象100的至少一个部件112、114由于测量对象暴露于X射线辐射RS而发出的电磁辐射，其中多个数字图像DB-1、DB-2、DB-3中的至少两个数字图像中的每一个都与测量对象100相对于X射线源10的不同布置和/或对准相关联；以及根据多个数字图像DB-1、DB-2、DB-3中的至少两个数字图像，通过至少一个矢量(例如，误差矢量)来确定242信息I-AUSR'，所述信息表征X射线源10相对于测量对象100的对准(例如，未对准)和/或布置。
在根据图6和图8的实施例中，优选地，所述方法包括：将表征X射线源10相对于测量对象100的对准性和/或布置的信息I-AUS、I-AUSR'发送224a至驱动单元21，以便改变测量对象100相对于X射线源10的布置和/或对准。这使得可以实现测量对象相对于X射线源的布置和/或对准的闭环控制。
所述方法还可以包括以下操作：通知224b用户关于信息I AUSR、I AUSR'，所述信息I AUSR、I AUSR'表征X射线源相对于测量对象的对准性和/或布置。这使得例如可以手动调整对准性和/或布置或者通知用户当前的对准性和/或布置。
还可以规定，对准200(图4)根据至少一个数字图像DB-1来执行。
所述方法特别涉及使用测量对象100检查光场与X射线场之间的匹配。这允许以简单的方式检查X射线束与光学检测装置(特别是数字相机)之间的几何结构匹配。测量对象100被手动放置在例如样品台20(图3)上的预定测试位置处。可选地或者另外，可以例如使用自动工作台将测量对象100移动到测试位置。可选地或者另外，测量对象100可以例如已经在可预定位置处与样品台20一体形成。在更多示例性实施例中，测量对象100的位置是可以接近的，例如，以用于前述的检查光场与X射线场之间的匹配。
为了精确对准测量对象100，可以应用吸收X射线辐射RS的结构(例如，第二材料M-2，例如铅)的十字准线形式的标记112。例如也由铅或第二材料M-2制成的同心环或圆112c可以围绕十字准线112a、112b应用，十字准线112a、112b例如限定中心112ab。
圆112c(图1)的环形直径D可以对应于准直器K的准直器直径，所述准直器用于例如在测量台20的标称距离处投射的X射线源10，如图2所示。例如，如图2示意性所示，准直器K布置在X射线源10与测量对象100之间的X射线辐射RS的束路径中。
例如，X射线源10的标准件或激光指示器或者包含其的X射线测量系统首先相对于测量台20或者位于所述测量台上或布置在所述测量台中的测量对象100对准，使得例如，测量对象100的十字准线112a、112b与标准件或激光指示器的十字准线重合。
可选地，执行模式识别算法，其中例如通过CCD相机12'记录测量对象100的数字图像，并例如进行自动分析。这允许CCD相机执行测量对象100的预定对准，这可以实现自动化。这使得用户不必精确对准测量台/标准件，从而消除进一步的误差。
优选地，选择准直器K(图2)，使得所述准直器在工作台平面100a(标准件)上的投影对应于测量对象100上的环112c的直径D(图1)。准直器K的其他直径也是可能的，如下所述。
在测量对象100已经对准之后，用X射线辐射RS照射测量对象100，并且例如，由CCD相机12'捕捉测量对象100的光学图像。如果装置10、20、100的设置关于光场和X射线场的匹配是理想的，则通过X射线辐射RS照射的测量对象100的区域精确地覆盖圆112c的内部，这可以通过与圆112c的内部相对应的数字图像的图像区域的像素IS1的确定强度值，从CCD相机12'的数字图像中识别出来。将这些确定的强度值IS1与层114的预定强度值IS进行比较，层114的预定强度值IS优选地存储在控制器中。如果匹配，则至少测量对象100与数字相机正确对准。圆112c的照明偏差，例如过大(大于圆112c)或过小(小于圆112c)的区域，表明X射线源10的焦点与测量台20之间的距离发生变化。该误差可以通过调整准直器K或X射线光学器件来消除。
可选地或者另外，在偏差不消失的情况下，X射线源10相对于测量对象100的对准性和/或布置也可以改变，例如，可以通过至少一个驱动装置21改变部件10、20和/或100之间的距离，直到X射线辐射RS照射的测量对象100的区域完全覆盖圆112c的内部为止。
这里还可以使用调节装置相对于工作台20调节X射线源10的高度和/或位置。
部件10、20、100之间的横向位移还可以根据CCD相机12'的数字图像进行分析，并通过部件21和/或X射线源10的调节装置来改变、减小或消除。
根据CCD相机12'记录的一个或多个数字图像或者所述图像的图像数据，可以确定误差矢量，所述误差矢量表征X射线源10相对于测量对象100的对准(例如，在一个或多个空间方向上的角度对准，特别是未对准)和/或布置(例如，在一个或多个空间方向上的距离)。
根据误差矢量改变X射线源10相对于测量对象100的对准性和/或布置可以手动和/或自动完成。
换句话说，根据数字图像或者可以从数字图像中确定的误差矢量，具有X射线源10的测量装置的光学十字准线的显示(或布置和/或对准)(例如，用于X射线荧光)现在可以相应地进行校正，以使用户在也显示出的完全相同的点上进行测量，例如，通过光学十字准线来测量。
可选地，也可以使用比上述准直器直径更小或更大的准直器直径。X射线辐射RS在与准直器K相关的测量对象100上的投影可以使用截距定理确定。投影尺寸和/或位置(例如，布置和/或对准)的偏差也可以使用本偏差准直器直径值进行评估，与上述实施例类似，例如，为了确定十字准线(例如，包含X射线源10的测量装置的光学十字准线)校正偏移的误差矢量。
优选地，使用可用的最大准直器直径，这可以提高测量的准确性。
另外的实施例涉及其中不存在图像传感器或数字相机12'而仅存在(光电)检测器12的结构。在这些实施例中，测量对象100被定位在测量台20上，使得测量对象100的十字准线112a、112b(图1)的中心(交叉点112ab)被指示X射线源RS的对准的目标装置(例如，激光指示器)照射。测量从假定位置开始，即，激光指示器指示的位置，测量对象100因此暴露在X射线辐射RS下。
优选地通过自动工作台20、21相对于X射线源10的布置和/或对准测量对象100在轴向方向上变化。这改变了由X射线辐射RS照射的测量对象100的区域，并且因此也改变了由于测量对象100暴露于X射线辐射RS而由检测器12检测到的信号ES1，所述信号例如由为引线结构112形式的标记112生成。当测量对象100的照明较小时，信号ES1的信号强度随着X射线辐射RS的降低而相应地减小。
例如针对部件10、100相对于彼此的三个不同的相对位置和/或布置来确定表征信号ES1的信号强度的量，例如，检测器12的计数率，所述三个不同的相对位置和/或布置包括假定的中心点(例如，通过激光指示器信号在交叉点112ab上的入射来表示)、沿第一空间方向的变化(例如，X变化)和沿第二空间方向的变化(例如，Y变化)。X轴对应于测量对象100的表面100a的宽度范围B1，Y轴对应于测量对象100的表面100a的高度范围H1。
与三个位置相关联的三个计数率与理论上由X射线辐射RS照射的测量对象100的区域相关，并且确定相应的误差矢量，根据所述误差矢量可以改变对准性和/或布置，直到实际获得可预定的对准为止，这使得能够通过X射线辐射RS进行精确测量。
通过包括另外的测量点(除了上面作为示例提到的三个测量点之外)可以明显增加精确度。
图9记载了用于校准X射线荧光装置的另一个示例性方法。所述方法包括：a)提供401测量对象100，例如用于X射线荧光分析；b)使X射线源10能够402有效和/或精确地相对于测量对象100对准和/或布置，和/或反之亦然；c)确保403可以由相机(例如，数字相机)光学检测到的光场与可以暴露于来自X射线源的X射线辐射的区域(“X射线场”)相对应，所述X射线辐射例如独立于X射线辐射的束路径中存在的诸如准直器(K)、过滤器和光阑的部件；d)检查404X射线源相对于测量对象100的对准性和/或布置；e)协助405用户相对于测量对象对准和/或布置X射线源10，和/或反之亦然；f)选择406a准直器和/或另一个场成形元件用于布置在X射线辐射的束路径中；和g)校正407X射线源10相对于测量对象100的对准性和/或布置。
Claims (26)
1.一种用于校准X射线荧光装置(9)的测量对象(100)，所述X射线荧光装置(9)通过X射线源(10)发出X射线辐射(RS)，并且所述X射线荧光装置(9)包括用于评估X射线荧光的检测器(12)，所述测量对象具有主体(110)和布置在所述主体(110)上的至少一个标记(112)，其中，所述主体(110)由第一材料(M-1)形成，所述主体(110)上和/或所述主体(110)内的所述标记(112)由不同于所述第一材料(M-1)的第二材料(M-2)形成，其中：
所述主体(110)至少在一些区域内具有层(114)，所述层(114)与所述标记(112)对准；以及
所述层(114)在暴露于所述X射线辐射(RS)时以预定波长范围(WLB)内的强度(IS)发出电磁辐射(ES1)，并且所述标记(112)在暴露于所述X射线辐射(RS)时以预定强度(IRf)发出X射线荧光辐射(ES2)。
2.根据权利要求1所述的测量对象(100)，其中，所述层(114)和所述标记(112)能够至少部分地同时暴露于所述X射线辐射(RS)。
3.根据权利要求1或2所述的测量对象(100)，其中，所述第二材料(M-2)是重金属，例如铅。
4.根据前述权利要求中至少一项所述的测量对象(100)，其中，所述第一材料(M-1)不是重金属。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的测量对象(100)，其中，与所述第二材料(M-2)相比，所述第一材料(M-1)在暴露于所述X射线辐射(RS)时发出相对较低的X射线荧光发射物。
6.根据前述权利要求中任一项所述的测量对象(100)，其中，所述层(114)的重心(FS)和所述标记(112)的重心(FM)是一致的。
7.根据前述权利要求中至少一项所述的测量对象(100)，其中，所述层(114)具有荧光涂层，或者所述层(14)是荧光涂层。
8.根据前述权利要求中任一项所述的测量对象(100)，其中，所述层(114)的所述预定波长范围(WLB)在300nm与1100nm(纳米)之间的范围内，特别是在400nm与800nm之间的范围内。
9.根据前述权利要求中至少一项所述的测量对象(100)，其中，所述标记(112)具有至少两条相交线(112a、112b)，例如直线，所述至少两条相交线优选地彼此正交对准。
10.根据前述权利要求中至少一项所述的测量对象(100)，其中，所述标记(112)具有至少一个圆(112c)，并且优选地，所述圆(112c)与所述至少两条相交线(112a、112b)的相交点(112ab)同心地布置。
11.根据权利要求10所述的测量对象(100)，其中，所述层(114)在所述圆(112c)内的整个区域上延伸。
12.根据前述权利要求中至少一项所述的测量对象(100)，其中，所述主体(110)具有片状形状，和/或所述主体(110)的厚度(D1)小于所述主体(110)在垂直于所述厚度(D1)方向上的至少一个外部尺寸，并且优选地，所述主体(110)的所述厚度(D1)小于所述主体(110)的宽度(B1)和高度(H1)或小于所述主体(110)的具有所述标记(112)的表面(100a)的宽度(B1)和高度(H1)。
13.根据前述权利要求中至少一项所述的测量对象(100)，其中，所述测量对象(100)能够被手动和/或自动地放置在样品台(20)上。
14.一种用于验证X射线荧光装置(9)的校准的方法，所述X射线荧光装置(9)包括发出X射线辐射(RS)的X射线源(10)、聚焦X射线束(RS)的至少一个准直器(K)或X射线光学器件、和用于评估X射线荧光辐射的检测器(12)，所述X射线荧光辐射由暴露于所述X射线束(RS)的测量对象(100)发出，所述方法包括：
将根据权利要求1至13中至少一项所述的测量对象(100)至少暂时地暴露(202)于所述X射线辐射(RS)；
针对所述层(114)的所述预定波长范围(WLB)，使用检测器(12')检测(204)所述测量对象(100)的所述层(114)的电磁辐射(ES1)的强度(IS1)的第一量(G1)；和/或
使用所述检测器(12)检测(204)来自所述测量对象(100)的所述标记(112)的所述X射线荧光辐射(ES2)的强度(IRf1)的第一量(G2)；
确定所述第一量(G1)的所述检测到的强度(IS1)与所述层(114)的所述预定强度(IS)的匹配或差异(DS)；和/或
确定所述第一量(G2)的所述检测到的强度(IRf1)与所述标记(112)的所述预定强度(IRf)之间的匹配或差异(DM)；和
当确定至少一个差异(DM、DS)时，检测到所述测量对象(100)的不对准、或者所述检测器(12、12')、所述至少一个准直器(K)或所述X射线光学器件和/或所述X射线荧光装置(9)的所述X射线源(10)的重新调整。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，当检测到的所述强度(IS1)在容许限度内与所述层(114)的所述预定强度(IS)匹配时，并且当存在所述差异(DM)时，则确定所述X射线源(10)、所述至少一个准直器(K)或者所述X射线光学器件和/或用于检测所述X射线荧光辐射的所述检测器(12)未对准，并且用于检测所述预定波长范围(WLB)的所述电磁辐射的所述检测器(12')被校准。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，当检测到的所述强度(IRf1)在容许限度内与所述标记(112)的所述预定强度(IRf)匹配时，并且当存在所述差异(DS)时，则确定所述X射线源(10)、所述至少一个准直器(K)、或者所述X射线光学器件和/或用于检测所述X射线荧光辐射的所述检测器(12)被校准，并且用于检测所述预定波长范围(WLB)内的所述电磁辐射(ES2)的所述检测器(12')未对准。
17.根据权利要求14至16中任一项所述的方法，其中，当在第一步骤中确定所述差异(DS)和所述差异(DM)时，所述测量对象(100)在所述样品台(20)上移动且相对于所述检测器(12')被调整，并且当检测到所述预定强度(IS)与所述层(114)的检测到的所述强度(IS1)匹配时，对所述标记(112)的强度执行匹配或差异(DM)的检测。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的方法，其中，当确定所述差异(DS)和所述差异(DM)时，在第一步骤中，在所述X射线荧光装置(9)的测量台(20)上相对于用于检测所述预定波长范围(WLB)的所述电磁辐射(ES1)的所述检测器(12')调整所述测量对象(100)，并且当进一步确定所述差异(DS)时，所述检测器(12')的针对所述预定波长范围(WLB)对所述电磁辐射(ES1)的检测的重新调整被确定。
19.根据权利要求14至18中任一项所述的方法，其中：
所述X射线荧光装置(9)的测量台(20)移动到所述X射线辐射(RS)的区域之外；
所述测量对象(100)通过可见光束装置(18)在所述测量台(20)上被对准，所述可见光束装置(18)特别地为激光指示器，并且所述可见光束装置(18)相邻于所述X射线源(10)布置；
所述测量台(20)移回至所述X射线辐射(RS)的区域中；
所述层(114)的匹配或差异(DS)的确定和/或所述标记(112)的匹配或差异(DM)的确定被执行；以及
当所述差异(DS)被确定时，用于检测所述预定波长范围(WLB)内的所述电磁辐射(ES1)的所述检测器(12')的重新调整被检测到，或者当所述差异(DM)被确定时，所述可见光辐射装置(18)的重新调整被检测到。
20.根据权利要求14所述的方法，其中，在所述至少暂时暴露(202)于所述X射线辐射(RS)之前，执行所述X射线源(10)与所述测量对象(100)的对准(200)，和/或反之亦然，其中手动对准(200a)通过所述X射线荧光装置(9)的显示器中的表示形式输出，或者自动对准(200b)由所述X射线荧光装置(9)的控制器启动。
21.根据权利要求14或20中至少一项所述的方法，其中，从所述电磁辐射(ES1、ES2)的所述强度(IS1、IRf)的所述第一量(G1、G2)开始，所述方法还包括：
改变(210)所述测量对象(100)相对于所述X射线源(10)的布置和/或对准性；
重复(212)所述测量对象(100)的所述至少暂时暴露(202)于所述X射线辐射(RS)以及所述测量对象(100)的至少一个部件(112、114)由于所述测量对象(100)暴露(202)于所述X射线辐射(RS)而发出的电磁辐射(ES1'，ES2')的检测(204)；以及
根据检测到的所述电磁辐射(ES1'、ES2')确定(214)所述第一量(G1、G2)的变化(G1'、G2')，并且优选地根据所述第一量(G1、G2)的所述变化(G1'，G2')再次改变(216)所述测量对象(100)相对于所述X射线源(10)的布置和/或对准性。
22.根据权利要求14至21中至少一项所述的方法，还包括：
确定(220)多个值(ES-W-1、ES-W-2、ES-W-3)，所述多个值表征所述测量对象(100)的所述至少一个部件(112、114)由于所述测量对象(100)暴露(202)于所述X射线辐射(RS)而发出的电磁辐射(ES1'、ES2')，其中所述多个值(ES-W-1、ES-W-2、ES-W-3)中的至少两个值中的每一个都与所述测量对象(100)相对于所述X射线源(10)的不同布置和/或对准性相关联；和
根据所述多个值(ES-W-1、ES-W-2、ES-W-3)中的所述至少两个值，确定(222)所述X射线源(10)相对于信息(I-AUSR)的对准性和/或布置，所述信息(I-AUSR)通过至少一个向量来表征所述测量对象(100)，所述至少一个向量优选为误差向量。
23.根据权利要求14至23中至少一项所述的方法，其中，所述第一量(G1)由所述层(114)通过所述测量对象(100)的至少一个数字图像(DB-1、DB-2、DB-3)来检测。
24.根据权利要求23所述的方法，还包括：
确定(240)多个数字图像(DB-1、DB-2、DB-3)，所述多个数字图像中的每一个数字图像都具有所述测量对象(100)相对于所述X射线源(10)的不同布置和/或对准性；和
通过至少一个向量，例如误差向量，根据所述多个数字图像(DB-1、DB-2、DB-3)中的至少两个来确定(242)表征所述X射线源(10)相对于所述测量对象(100)的对准性和/或布置的信息(I-AUSR')，其中所述对准性例如为未对准。
25.根据权利要求14至24中至少一项所述的方法，还包括：
将表征所述X射线源(10)相对于所述测量对象(100)的对准性和/或布置的信息(I-AUSR；I-AUSR')发送(224a；244a)到至少一个驱动单元(11；21)，以改变所述测量对象(100)相对于所述X射线源(10)的布置和/或对准性；和/或
将表征所述X射线源(10)相对于所述测量对象(100)的对准性和/或布置的信息(I-AUSR；I-AUSR')通知(224b；244b)用户。
26.根据权利要求14至25中任一项所述的方法，还包括：
a)提供(401)用于X射线荧光分析的所述测量对象(100)；
b)使所述X射线源(10)相对于所述测量对象(100)能够对准和/或布置(402)，和/或反之亦然；
c)确保(403)能够由相机光学检测到的视场与能够暴露于来自所述X射线源(10)的所述X射线辐射(RS)的区域相对应，所述X射线辐射(RS)独立于所述X射线辐射(RS)的线束路径中存在的部件，特别是准直器(K)、过滤器、光阑；
d)检查(404)所述X射线源(10)相对于所述测量对象(100)的对准性和/或布置；
e)协助(405)用户相对于所述测量对象(100)对准和/或布置所述X射线源(10)，和/或反之亦然；
f)选择(406)准直器(K)和/或另一个场成形元件，用于布置在所述X射线辐射(RS)的所述线束路径中；和
g)校正(407)所述X射线源(10)相对于所述测量对象(100)的对准性和/或布置。
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