CN118483260A - 元素分析系统、方法和装置、以及程序产品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及基于放射性的元素分析领域，尤其是，涉及一种元素分析系统、方法和装置、以及程序产品，所述元素分析系统包括：X射线扫描设备，包括X射线源和探测器阵列，对物料进行双能的X射线扫描；瞬发伽玛中子活化分析设备，在所述物料传输方向上，安装在所述X射线扫描设备的下游；以及控制装置，基于所述X射线扫描获得的各位置上的物料的尺寸、质量衰减系数和密度，计算自吸收修正系数，对伽马能谱进行修正。通过本申请的元素分析系统、方法和装置、以及程序产品，能够提高修正系数的计算准确度，从而提高元素分析检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及基于放射性的元素分析领域，特别是，涉及基于瞬发伽玛中子活化分析技术（PGNAA）的元素分析系统、方法和装置、以及程序产品。
背景技术
瞬发伽玛中子活化分析技术（PGNAA）是一种快速、无接触的多元素分析技术，广泛应用于水泥、煤炭、钢铁、矿山等行业。
该技术利用热中子活化被测物料中的原子核，使其在极短的时间内退激并放出特征伽马射线。伽马射线穿过物料后被伽马谱仪系统检测，并由多道分析仪处理为伽马射线能谱，最终用于分析物料的元素组成信息。
然而，特征伽马射线在穿透被测物料时会被物料自身部分阻挡，导致最终的伽马射线能谱与真实情况存在偏差。在实际应用中，传送带上的物料分布往往不均匀，且厚度、宽度存在变化。这些因素均会影响伽马射线的自吸收程度，使伽马能谱不能被有效修正，进而影响元素组成信息的准确性。
发明内容
为了提高元素分析的准确性，本领域的技术人员想到根据物料情况实时修正伽马射线自吸收情况。对此，现有的一种方法是：通过加入核子秤，测量物料质量，并根据事先标定的质量-修正系数曲线进行取值来进行修正。然而，这种方法相对简化，没有考虑到物料组分变化、或相同质量但不同分布的影响。另一种方法是：同样利用核子秤，通过测量核子秤伽马射线的衰减程度来计算PGNAA设备中的特征伽马射线量，但也存在与前一种方法相同的缺点。
本发明提供一种精确计算自吸收修正系数，从而提高元素分析的检测精度的元素分析系统、方法和装置、以及程序产品。
本申请的第一方式提供一种元素分析系统，包括：X射线扫描设备，包括X射线源和探测器阵列，对物料进行双能的X射线扫描；瞬发伽玛中子活化分析设备，在所述物料传输方向上，安装在所述X射线扫描设备的下游；以及控制装置，基于所述X射线扫描获得的各位置上的物料的尺寸、质量衰减系数和密度，计算自吸收修正系数，对伽马能谱进行修正。
本申请的第二方式提供一种元素分析方法，包括：基于双能的X射线扫描，获得各位置上的物料的尺寸、质量衰减系数和密度；根据获得的各位置上的物料的尺寸、质量衰减系数和密度，计算出自吸收修正系数。
本申请的第三方式提供一种元素分析装置，包括：X射线扫描信息获取部，基于双能的X射线扫描，获得各位置上的物料的尺寸、质量衰减系数和密度；以及修正系数计算部，根据获得的各位置上的物料的尺寸、质量衰减系数和密度，计算出自吸收修正系数。
本申请的第四方式提供一种元素分析程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时上述的第二方式所述的元素分析方法中的步骤。
根据本申请提供的元素分析系统和方法、元素分析装置、元素分析程序产品，通过双能的X射线扫描，能够获得的物料的不同位置上的尺寸、质量衰减系数和密度，从而根据这样的不同位置上的尺寸、质量衰减系数和密度，计算出考虑了物料的不同位置上的元素组分分布的自吸收修正系数，能够提高自吸收修正系数的准确度，从而提高元素分析的检测精度。
附图说明
图1是示出本申请的第一实施方式所涉及的元素分析系统的结构示意图。
图2是示出沿物料的传输方向的X射线扫描设备的示意图。
图3是示出计算物料的自吸收系数的模型图。
图4是示出本申请的第二实施方式所涉及的元素分析方法的流程图。
图5是示出本申请的第二实施方式所涉及的元素分析方法中的X射线扫描阶段的示例的流程图。
图6是示出本申请的第二实施方式所涉及的元素分析方法中的瞬发伽玛中子活化分析阶段的示例的流程图。
图7是示出本申请的第二实施方式所涉及的元素分析方法的另一实施例的流程图。
图8是示出本申请的第一实施方式所涉及的元素分析系统中的控制装置的功能模块构成的流程图。
图9是示出本申请的第三实施方式提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本申请的示例性的实施方式或实施例。虽然附图中显示了本申请的示例性的实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本申请而不应被这里阐述的实施方式或实施例所限制。相反，提供这些实施方式或实施例是为了能够更清楚地理解本申请。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式或实施例能够以除了图示或描述的以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备，不限于清楚地列出的步骤或单元，而是可以包括没有清楚地列出的其它步骤或单元。文中的相同或相似的标号表示具有相同或相似的功能的构成要素。
本申请的第一实施方式提供一种元素分析系统。图1是示出第一实施方式所涉及的元素分析系统的结构示意图。
如图1所示，该元素分析系统10包括：包含X射线源1和探测器阵列2的X射线扫描设备、瞬发伽玛中子活化分析技术（PGNAA）设备5、控制装置6。另外，在图1中，3表示被测的物料，4表示运输物料的传送带。
在物料的传输方向X上，PGNAA设备5安装在X射线扫描设备的下游。PGNAA设备5和X射线扫描设备均与控制装置6通信连接。
在本申请中，X射线源1可以是多能X射线源，也可以是单能X射线源。根据射线源不同，探测器阵列可以分别对应地选择单能探测器阵列或双能探测器阵列。例如，X射线源和探测器可以选择多能X射线源搭配单能探测器阵列，或单能的X射线源搭配多能探测器阵列。
X射线源1可以选用加速器、X光机以及同位素源中的任意一种。X射线扫描设备的探测器可以是单排探测器或多排探测器。
图2是示出沿物料的传输方向的X射线扫描设备的示意图。其中，1表示X射线源，2表示探测器阵列，3表示被测的物料，4表示运输物料的传送带。虚线为X射线最大张角范围。
如图2所示，在本申请中，探测器阵列覆盖X射线最大张角范围。
探测器阵列可以选择单排探测器，也可以选择多排探测器。以单排探测器为例，X射线穿过被检物体的横断面，被探测器阵列接收，在每个扫描周期内得到一列数据。将一段时间内获得的多列数据拼接起来，便可得到X射线图像。
在本申请中，采用了探测器阵列，而不是单独的探测器。通过使用探测器阵列，能够获取不同位置处的物料的X射线图像，从而根据X射线图像获取物料的尺寸信息，还能够检测不同位置处的物料的质量衰减系数和密度，从而能够检测不同位置处的物料的组分的变化。
在一些实施例中，X射线扫描频率为：
其中，v为传送带的速度，为探测器单元沿传送带的传输方向X的长度。由此，能够保证X射线扫描图像的横向和纵向的空间分辨率相同。
PGNAA设备5是基于瞬发伽玛中子活化分析技术，根据伽马能谱来分析所述物料的元素组成的设备。PGNAA设备5包括检测伽马射线的探测器。
在PGNAA设备5中，被检测的物料与中子相互作用后会产生瞬发的特征伽马射线，这些射线可以来自物料内的任意位置。在物料随着传送带的传输过程中，部分伽马射线会被物料自身吸收，导致最终到达PGNAA设备5的探测器的射线强度发生衰减。
图3是示出计算物料的自吸收系数的模型图。在图3中，3表示物料，31表示物料中的任意的体元，4表示运输物料的传送带，51表示PGNAA设备5的探测器。
如图3所示，以物料内任意位置的体元为例，该体元产生的伽马射线到达PGNAA设备5的探测器51的透过率为：
（1）
其中，I0和I分别为特征伽马射线穿过物料之前和之后的强度，是质量衰减系数，是密度，r为体元发出的特征伽马射线穿过物料的距离。
瞬发伽玛中子活化分析技术中的自吸收修正系数可以基于这样的透过率来计算。
作为一个示例，瞬发伽玛中子活化分析技术中的自吸收修正系数为：
（2）
其中，为标定时的射线透过率，为测量时的射线透过率。
控制装置6是能够与X射线扫描设备以及PGNAA设备5进行通信，以能够实现对X射线扫描设备以及PGNAA设备5的控制的装置。
在本申请中，为了提高元素分析的准确性，控制装置6根据X射线扫描设备检测到的物料的尺寸以及不同位置处的质量衰减系数和密度，计算修正系数，从而对PGNAA设备5的伽马能谱进行修正，从而提高元素分析结果的准确性。
该控制装置6可以设置在PGNAA设备5的内部，也可以设置在PGNAA设备5的外部，只要能够与X射线扫描设备以及PGNAA设备5中的其他部件进行通信即可。
本申请的第二实施方式还提供一种元素分析方法。图4是示出本申请的第二实施方式所涉及的元素分析方法的流程图。元素分析方法可以由元素分析系统执行，具体来说，可以由元素分析系统的控制装置6执行。
第二实施方式所涉及的元素分析方法可以包括：S10步骤和S20步骤。其中，S10步骤涉及X射线扫描阶段，S20步骤涉及瞬发伽玛中子活化分析阶段。
X射线扫描阶段
在S10步骤中，基于双能的X射线扫描，获得各位置上的物料的质量衰减系数、密度、以及尺寸。
首先，简单说明X射线扫描阶段的原理。
在X射线扫描阶段，X射线的衰减遵循朗伯比尔定律。
（3）
其中，I0和I分别为X射线穿过所述物料之前和之后的X射线强度，是质量衰减系数，是密度，表示物料的厚度。
在上述式（3）中，I0和I分别可以通过X射线扫描设备的探测器阵列获得，而质量衰减系数和密度可以通过确定物料的材料而获得。
在本申请中，X射线扫描设备通过双能的X射线扫描来获得双能图像，根据双能图像来确定物料的材料。双能的X射线扫描是指分别利用高能射线与低能射线生成高能图像和低能图像。
在一些可选的实施例中，双能的X射线扫描可以通过X射线源分别发射高能射线与低能射线，通过一组探测器阵列分别接收高能射线与低能射线（真双能方式）来实现。例如，既可以由两个X射线源分别发射高能射线和低能射线，也可以通过一个X射线源分时段发射高能射线和低能射线。即，可以通过前述的多个单能的X射线源搭配一个多能探测器阵列来实现。在另一些可选的实施例中，双能的X射线扫描也可以通过X射线源发射多能射线，而分别设置一组高能探测器阵列和一组低能探测器阵列，分别接收高能射线与低能射线（伪双能方式）来实现。即，可以通过前述的多能X射线源搭配多个单能探测器阵列的方式实现。
首先，对S10步骤中的基于双能的X射线扫描，获得各位置上的物料的质量衰减系数、密度的过程的处理进行说明。
在该过程中，可以根据双能图像中的高能射线的透明度与低能射线的透明度来确定物质的质量衰减系数和密度。
实施例1
在实施例1中，可以根据双能图像中的高能射线与低能射线的对数透明度之比来确定物质的质量衰减系数和密度。
在S11步骤中，接收X射线扫描设备的探测器分别检测的高能档的X射线穿过所述物料之前和之后的强度I0H和IH、以及低能档的X射线穿过所述物料之前和之后的强度I0L和IL。
在S12步骤中，针对高能档和低能档，基于X射线穿过所述物料之前和之后的X射线强度，分别计算出高能档的透明度和低能档的透明度。
当双能X射线分别穿过原子序数为Z、密度为、厚度为l的物料时，高能档的透明度和低能档的透明度分别为：
（4）
（5）
式（4）、（5）中的H和L分别对应高能档的X射线、低能档的X射线，I0H和IH分别为高能档的X射线穿过所述物料之前和之后的强度，I0L和IL分别为低能档的X射线穿过所述物料之前和之后的强度，和分别表示高能档的X射线、低能档的X射线穿过物料时的质量衰减系数。
在S13步骤中，基于高能档的透明度和低能档的透明度，计算高能档的透明度和低能档的透明度的对数透明度之比R作为透明度比较参数。即，在S13步骤中，基于高能档的透明度和低能档的透明度，计算透明度比较参数。
作为示例，高能档的透明度和低能档的透明度的对数透明度之比R可以通过下式（6）计算出：
（6）
在S14步骤中，基于对数透明度之比R，确定所述物料的质量衰减系数和密度。即，在S14步骤中，基于透明度比较参数，确定所述物料的质量衰减系数和密度。
作为示例，可以通过将计算出的对数透明度之比R与标定数据表比对，确定不同位置上的材料信息。
不同材料属性的物料，对不同能量的射线具有不同的阻挡能力，因此其R值也会不同，根据这样的性质，在本领域标定有表示对数透明度之比R与材料的元素之间的关系的标定数据表，在计算出R之后，根据该R，可以从该标定数据表中查询到对应的物料的材料信息。根据该材料信息，即可确定物料的质量衰减系数和密度。针对物料的不同位置，分别计算对数透明度之比R，从而获得物料的不同位置上的质量衰减系数和密度。
在本申请中，通过利用双能图像，基于高能档的透明度和低能档的透明度的对数透明度之比R来确定物料的质量衰减系数和密度，与现有技术中的通过加入核子秤，测量物料质量，并根据事先标定的质量-修正系数曲线进行取值来进行修正的技术相比，能够获得物料的不同位置上的材料信息，即能够获得物料的组分分布，从而能够更真实地检测组分有变化的物料，提高检测精度，扩大应用场景。
另外，通过根据高能射线与低能射线的对数透明度之比来确定物料的质量衰减系数和密度，能够利用事先已有的标定数据表来容易地确定不同位置上的质量衰减系数和密度。
在上述的实施例1中，利用了对数透明度之比作为透明度比较参数与事先已有的标定数据表来确定了不同位置上的质量衰减系数和密度，然而，透明度比较参数只要是能够体现高能档的透明度和低能档的透明度的之间的比较关系且能够确定材料的参数就可以。即，也可以基于双能图像中的高能档的透明度和低能档的透明度的其他透明度比较参数与其对应的材料之间的关系来计算不同位置上的质量衰减系数和密度。
实施例2
在实施例2中，通过Alpha曲线来计算不同位置上的质量衰减系数和密度。
在该实施例中，在S13步骤中，计算高能档的透明度的Alpha变换值、低能档的透明度的Alpha变换值、以及两者的差值，作为透明度比较参数。
可以先对高能档的透明度和低能档的透明度进行如下Alpha变换，分别求出高能档的透明度的Alpha变换值、低能档的透明度的Alpha变换值。
（7）
（8）
再求出高能档的透明度的Alpha变换值、低能档的透明度的Alpha变换值之间的差值。
（9）在上述式（7）~（9）中，Scale为缩放因子。
然后，可以以alphaH为横轴，以alphaL-alphaH为纵轴绘制Alpha曲线。
由于每一种材料的Alpha曲线不同，因此，通过该Alpha曲线能够获得不同位置上的质量衰减系数和密度。
从而，在S14步骤中，基于该Alpha曲线（透明度比较参数），确定所述物料的质量衰减系数和密度。
该实施例2的其他的步骤中的具体处理与上述的实施例1相同，省略重复说明。
与利用R值相比，利用Alpha曲线可以使高能X射线双能成像的材料分辨模型更加线性化，更有利于分辨材料，提高确定质量衰减系数和密度的准确度。
在S10步骤中，还需要获得各位置上的物料的尺寸。即，如图5所示，S10步骤还可以包括S15步骤。
在S15步骤中，基于物料的质量衰减系数和密度以及X射线穿过所述物料之前和之后的强度，计算出物料的厚度。
当X射线强度I0和I、质量衰减系数和密度均已知的情况下，可以将上述的式（1）变更为：
（10）
由此可知，如果X射线强度I0和I、质量衰减系数和密度均已知，则可以获得物料的厚度。该物料的厚度可以作为物料的尺寸而发送给控制装置6，以用于修正系数的计算。
在S14步骤获得质量衰减系数和密度之后，可以通过将其代入到上述的式（10）中，即可得到物料的厚度。在一些实施例中，也可以将获得的质量衰减系数和密度带入到上述的式（4）或式（5）中，得到物料的厚度。
基于上述过程，可以根据物料的不同位置上的质量衰减系数和密度，分别计算出物料的不同位置上的厚度。
在一些实施例中，作为物料的尺寸还可以包括物料的宽度，该宽度可以通过统计探测器阵列所检测到的X射线图像中的宽度方向上的像素来获得。作为一个示例，可以统计X射线图像中物料的宽度方向的像素，根据事先标定的图像中像素宽度与实际宽度尺寸的对应关系，得到物料宽度的实时变化情况。由于使用探测器阵列，因此也可以获得物料的不同位置上的宽度。
在一些实施例中，作为物料的尺寸还可以包括物料的长度，该长度可以通过传送带的移动距离、或者传送带的移动速度以及物料在传送带上的移动时间来获得。
由此可知，在本申请中，通过将X射线扫描阶段获得的不同位置处的质量衰减系数和密度以及物料的厚度、宽度、长度等的物料的尺寸传递到瞬发伽玛中子活化分析阶段，来计算修正系数，能够提高修正系数的计算准确度，从而提高元素分析的检测精度。
在可选的实施例中，在X射线扫描阶段，除了上述的物料的质量衰减系数和密度以及尺寸之外，还可以获得其他信息。
作为一个示例，还可以获得物料实时质量信息。由于物料中的不同位置上的体元的射线接收角不一致，并且传送带和灰尘等也会给测量带来影响，因此，实际质量也有变化。
在该示例中，可以基于对标准样品的标定求出质量修正因子，基于该修正因子和待测物料的各位置上的密度，求出待测物料的实际质量。
首先，对标准样品的质量进行标定，获得标准样品的质量计算值。
当进行标定时,
（11）
其中，为标准样品的质量计算值，是标准样品的密度、是标准样品的体积，对于标准样品来说，、均是预设的固定值。、、分别表示物料的长度、宽度、厚度方向的坐标。
其次，基于标准样品的质量计算值以及由电子秤测量得到的标准样品的质量，计算质量修正因子。
质量修正因子为：
（12）
其中，为由电子秤测量得到的标准样品的质量。
然后，根据计算出的质量修正因子以及针对待测物料获得的密度和体积，计算实际测量中的物料的质量。
在实际测量中的物料的质量为：
（13）
其中，是在上述的S14步骤中确定的坐标为、、的位置上的密度，是根据在上述的S15步骤中计算出的物料的厚度、宽度、长度计算出的待测物料的体积，、、分别表示物料的长度、宽度、厚度方向的坐标。
在该示例中，在X射线扫描阶段，获得物料的密度的基础上，进一步计算出质量修正因子，通过进行质量修正的方式来获得实际的物料的质量，从而能够实现对物料的质量的无接触式测量。
瞬发伽玛中子活化分析阶段
接着，对瞬发伽玛中子活化分析阶段的处理进行说明。
在S20步骤中，根据在S10步骤中获得的物料的不同位置处的质量衰减系数和密度和尺寸，计算出自吸收修正系数。
在瞬发伽玛中子活化分析阶段，自吸收修正系数可以表示为：
=（14）
和分别为修正前和修正后的伽马射线强度。为标定时的伽马射线透过率，为测量时的伽马射线透过率。
作为可选的实施例，如图6所示，S20步骤可以包括S21步骤~S23步骤。
在S21步骤中，针对充分混合的标准样品，以不随位置变化的质量衰减系数和密度，计算标准样品的透过率。
在进行标定的过程中，使用标准质量、标准含量、均匀分布的标准样品。在将标准样品充分混合的情况下，和不随位置变化。自吸收影响下的透过率为：
（15）
其中，和分别为标定时的射线透过率和标准样品体积；和分别是标准样品的质量衰减系数和密度，对于标准样品来说，、、均是固定值。、、分别表示物料的长度、宽度、厚度方向的坐标。
在S22步骤中，针对未充分混合的待测物料，以不随位置变化的质量衰减系数和密度，计算待测物料的透过率。
通过X射线扫描阶段的检测可以发现，在物料的组分分布不均匀时，和并不是固定值，而是随位置而变化的，即和应当为质量衰减系数和密度。因此，在瞬发伽玛中子活化分析阶段，不均匀的待测物料的透过率为：
（16）
其中，和分别为PGNAA设备5进行测量时的伽玛射线透过率和物料的体积，、、分别表示物料的长度、宽度、厚度方向的坐标，为物料中的坐标为处的体元的质量衰减系数，为该体元的质量衰减系数的密度。
在上述的式（16）中，不同位置处的和是通过X射线扫描阶段获得的，并且体积是根据在上述的X射线扫描阶段中计算出的物料的厚度、宽度、长度计算出的。通过在X射线扫描阶段获得不同位置处的物料的尺寸以及质量衰减系数和密度，能够在瞬发伽玛中子活化分析阶段，计算考虑了不同位置处的不均匀的物料组分分布的透过率。
在S23步骤中，基于标准样品的透过率和待测物料的透过率，计算自吸收修正系数。
通过将S21步骤中计算出的标准样品的透过率和在S22步骤中计算出的待测物料的透过率代入上述式（11）中，可以计算出自吸收修正系数。
如上所述，在S20步骤中，通过使用在X射线扫描阶段获得的质量衰减系数和密度以及物料的尺寸，计算出考虑了不同位置处的不均匀的物料组分分布的透过率，从而能够计算出体现了不同组分分布的更为准确的修正系数。
元素分析阶段
在一些实施例中，如图7所示，第二实施方式所涉及的元素分析方法还可以包括S30步骤。
在S30步骤中，基于在S23步骤中计算出的自吸收修正系数，对PGNAA设备5测量的伽马能谱进行修正，基于修正后的伽马能谱分析所述物料的各位置的元素组成。即，S30步骤为元素分析阶段的处理。
由于利用了体现了不同组分分布的更为准确的修正系数进行了伽马能谱进行修正，因此，也能够实现考虑了组分分布的元素分析，从而元素分析的检测精度提高。
控制装置的构成
以下，说明控制装置6的功能模块构成。图8是示出本申请的第一实施方式所涉及的元素分析系统中的控制装置6的功能模块构成的流程图。这样的模块仅是以功能划分，在物理上可以是由多个部件来实现一个模块的功能，也可以由一个部件来实现多个模块的功能。控制装置6可以仅由软件实现，也可以由软件和硬件相结合的方式来实现。
如图8所示，控制装置6可以包括X射线扫描信息获取部61和修正系数计算部62。
X射线扫描信息获取部61基于X射线扫描，获得各位置处的物料的质量衰减系数、密度、以及尺寸。
X射线扫描信息获取部61可以包括：接收模块611、双能透明度计算模块612、透明度对比参数计算模块613、确定模块614、尺寸计算模块615。
接收模块611接收X射线扫描设备的探测器分别检测的高能档的X射线穿过所述物料之前和之后的强度、以及低能档的X射线穿过所述物料之前和之后的强度。
双能透明度计算模块612针对高能档和低能档，基于X射线穿过所述物料之前和之后的X射线强度，分别计算出高能档的透明度和低能档的透明度。
透明度对比参数计算模块613基于高能档的透明度和低能档的透明度，计算高能档的透明度和低能档的透明度的对数透明度之比作为透明度比较参数，或者计算高能档的透明度的Alpha变换值、低能档的透明度的Alpha变换值、以及两者的差值，作为透明度比较参数。
确定模块614基于透明度比较参数，确定所述物料的质量衰减系数和密度。
尺寸计算模块615基于物料的质量衰减系数和密度以及X射线穿过所述物料之前和之后的强度，计算出物料的厚度。尺寸计算模块615也可以通过统计X射线扫描设备的探测器阵列所检测到的X射线图像中的宽度方向上的像素来计算物料的宽度。
上述的接收模块611、双能透明度计算模块612、透明度对比参数计算模块613、确定模块614、尺寸计算模块615的具体处理以及技术效果分别与上述的S11步骤~S15步骤相同，因此可以参考上述关于S11步骤~S15步骤的详细记载。
X射线扫描信息获取部61还可以包括质量计算模块。质量计算模块基于对标准样品的标定求出质量修正因子，基于该修正因子和待测物料的各位置上的密度，求出待测物料的实际质量。
修正系数计算部62根据获得的各位置上的物料的尺寸、质量衰减系数和密度，计算出自吸收修正系数。
修正系数计算部62可以包括：标定模块621、待测物料透过率计算模块622、修正系数模块623。
标定模块621针对充分混合的标准样品，以不随位置变化的质量衰减系数和密度，计算标准样品的透过率。
待测物料透过率计算模块622针对未充分混合的待测物料，以不随位置变化的质量衰减系数和密度，计算待测物料的透过率。
修正系数模块623基于标准样品的透过率和待测物料的透过率，计算自吸收修正系数。
标定模块621、待测物料透过率计算模块622、修正系数模块623的具体处理以及技术效果分别与上述的S21步骤~S23步骤相同，因此可以参考上述关于S21步骤~S23步骤的详细记载。
另外，本申请也可以以包含上述的控制装置6的元素分析装置的形式来实现。即，元素分析装置可以包括X射线扫描信息获取部61、修正系数计算部62。X射线扫描信息获取部61、修正系数计算部62可以参考上述记载，因此不在重复描述。
作为一个示例，元素分析装置除了X射线扫描信息获取部61、修正系数计算部62之外，还可以包括元素分析部。
元素分析部可以基于计算出的自吸收修正系数，对伽马能谱进行修正，基于修正后的伽马能谱分析所述物料的各位置的元素组成。
本申请提供的控制装置6、元素分析装置能够获得与第一实施方式的元素分析系统、第二实施方式的元素分析方法相同的技术效果，在此不再重复记载。
本申请的第三实施方式还可以提供一种电子设备。图9示出本申请的第三实施方式提供的一种电子设备的结构示意图。如图9所示，电子设备可以包括处理器801以及存储有计算机程序或指令的存储器802。
具体地，上述处理器801可以包括中央处理器（CPU），或者特定集成电路（Application Specific Integrated Circuit ，ASIC），或者可以被配置成实施本申请实施例的一个或多个集成电路。
存储器802可以包括用于数据或指令的大容量存储器。举例来说而非限制，存储器802可包括硬盘驱动器（Hard Disk Drive，HDD）、软盘驱动器、闪存、光盘、磁光盘、磁带或通用串行总线（Universal Serial Bus，USB）驱动器或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，存储器802可包括可移除或不可移除(或固定)的介质。在合适的情况下，存储器802可在综合网关容灾设备的内部或外部。在特定实施例中，存储器802是非易失性固态存储器。在特定实施例中，存储器802包括只读存储器（ROM）。在合适的情况下，该ROM可以是掩模编程的ROM、可编程ROM（PROM）、可擦除PROM（EPROM）、电可擦除PROM（EEPROM）、电可改写ROM（EAROM）或闪存或者两个或更多个以上这些的组合。
处理器801通过读取并执行存储器802中存储的计算机程序指令，以实现上述实施例中的任意一种元素分析方法。
在一个示例中，电子设备还可包括通信接口803和总线810。其中，如图9所示，处理器801、存储器802、通信接口803通过总线810连接并完成相互间的通信。
通信接口803，主要用于实现本申请实施例中各模块、设备、单元和/或设备之间的通信。
总线810包括硬件、软件或两者，将电子设备的部件彼此耦接在一起。举例来说而非限制，总线可包括加速图形端口（AGP）或其他图形总线、增强工业标准架构（EISA）总线、前端总线（FSB）、超传输（HT）互连、工业标准架构（ISA）总线、无限带宽互连、低引脚数（LPC）总线、存储器总线、微信道架构（MCA）总线、外围组件互连（PCI）总线、PCI-Express（PCI-X）总线、串行高级技术附件（SATA）总线、视频电子标准协会局部（VLB）总线或其他合适的总线或者两个或更多个以上这些的组合。在合适的情况下，总线810可包括一个或多个总线。尽管本申请实施例描述和示出了特定的总线，但本申请考虑任何合适的总线或互连。
该电子设备可以执行本申请的第二实施方式中的元素分析方法，从而实现第一实施方式所描述的控制装置6或者元素分析装置。
另外，结合上述实施例中的元素分析方法，本申请还可提供一种可读存储介质来实现。该可读存储介质上存储有程序指令；该程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种元素分析方法。本申请还可提供一种计算机程序产品。该计算机程序产品包含程序指令；该程序指令被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种元素分析方法。
需要明确的是，本申请并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本申请的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本申请的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路（ASIC）、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本申请的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM（EROM）、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频（RF）链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
还需要说明的是，本申请中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或装置。但是，本申请不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
应理解，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种元素分析系统，包括：
X射线扫描设备，包括X射线源和探测器阵列，对物料进行双能的X射线扫描；
瞬发伽玛中子活化分析设备，在所述物料传输方向上，安装在所述X射线扫描设备的下游；以及
控制装置，基于所述X射线扫描获得的各位置上的物料的尺寸、质量衰减系数和密度，计算自吸收修正系数，对伽马能谱进行修正。
2.根据权利要求1所述的元素分析系统，其中，
根据高能射线的透明度与低能射线的透明度，确定物料的质量衰减系数和密度。
3.根据权利要求2所述的元素分析系统，其中，
根据高能射线与低能射线的对数透明度之比、或者基于高能射线与低能射线的透明度的Alpha曲线，确定物料的质量衰减系数和密度。
4.根据权利要求2所述的元素分析系统，其中，
所述控制装置包括X射线扫描信息获取部，所述X射线扫描信息获取部包括：
接收模块，接收X射线扫描设备的探测器分别检测的高能档的X射线穿过所述物料之前和之后的强度、以及低能档的X射线穿过所述物料之前和之后的强度；
双能透明度计算模块，针对高能档和低能档，基于X射线穿过所述物料之前和之后的X射线强度，分别计算出高能档的透明度和低能档的透明度；
透明度比较参数计算模块，基于高能档的透明度和低能档的透明度，计算高能档的透明度和低能档的透明度的对数透明度之比作为透明度比较参数，或者计算高能档的透明度的Alpha变换值、低能档的透明度的Alpha变换值、以及两者的差值，作为透明度比较参数；
确定模块，基于所述透明度比较参数，确定所述物料的质量衰减系数和密度；以及
尺寸计算模块，基于物料的质量衰减系数和密度以及X射线穿过所述物料之前和之后的强度，计算出物料的厚度。
5.根据权利要求4所述的元素分析系统，其中，
所述物料的尺寸还包括物料的宽度，所述宽度通过统计X射线扫描设备的探测器阵列所检测到的X射线图像中的宽度方向上的像素来获得。
6.根据权利要求1所述的元素分析系统，其中，
所述控制装置还包括瞬发伽玛中子活化分析部，所述瞬发伽玛中子活化分析部包括：
标定模块，针对充分混合的标准样品，以不随位置变化的质量衰减系数和密度，计算标准样品的透过率；
待测物料透过率计算模块，针对未充分混合的待测物料，以不随位置变化的质量衰减系数和密度，计算待测物料的透过率；以及
修正系数模块，基于标准样品的透过率和待测物料的透过率，计算自吸收修正系数。
7.根据权利要求4所述的元素分析系统，其中，
所述X射线扫描信息获取部还包括质量计算模块，所述质量计算模块基于对标准样品的标定求出质量修正因子，基于所述质量修正因子和所述物料的各位置上的密度，求出所述物料的实际质量。
8.一种元素分析方法，包括：
基于双能的X射线扫描，获得各位置上的物料的尺寸、质量衰减系数和密度；
根据获得的各位置上的物料的尺寸、质量衰减系数和密度，计算出自吸收修正系数。
9.根据权利要求8所述的元素分析方法，其中，
根据高能射线的透明度与低能射线的透明度，确定物料的质量衰减系数和密度。
10.根据权利要求9所述的元素分析方法，其中，
根据高能射线与低能射线的对数透明度之比、或者基于高能射线与低能射线的透明度的Alpha曲线，确定物料的质量衰减系数和密度。
11.根据权利要求9所述的元素分析方法，其中，
基于X射线扫描，获得各位置上的物料的尺寸、质量衰减系数和密度包括：
接收X射线扫描设备的探测器分别检测的高能档的X射线穿过所述物料之前和之后的强度、以及低能档的X射线穿过所述物料之前和之后的强度；
针对高能档和低能档，基于X射线穿过所述物料之前和之后的X射线强度，分别计算出高能档的透明度和低能档的透明度；
基于高能档的透明度和低能档的透明度，计算高能档的透明度和低能档的透明度的对数透明度之比作为透明度比较参数，或者计算高能档的透明度的Alpha变换值、低能档的透明度的Alpha变换值、以及两者的差值，作为透明度比较参数；
基于所述透明度比较参数，确定所述物料的质量衰减系数和密度；以及
基于物料的质量衰减系数和密度以及X射线穿过所述物料之前和之后的强度，计算出物料的厚度。
12.根据权利要求11所述的元素分析方法，其中，
所述物料的尺寸还包括物料的宽度，所述宽度通过统计X射线扫描设备的探测器阵列所检测到的X射线图像中的宽度方向上的像素来获得。
13.根据权利要求8所述的元素分析方法，其中，
根据获得的各位置上的物料的尺寸、质量衰减系数和密度，计算出自吸收修正系数包括：
针对充分混合的标准样品，以不随位置变化的质量衰减系数和密度，计算标准样品的透过率；
针对未充分混合的待测物料，以不随位置变化的质量衰减系数和密度，计算待测物料的透过率；以及
基于标准样品的透过率和待测物料的透过率，计算自吸收修正系数。
14.根据权利要求8所述的元素分析方法，还包括：
基于对标准样品的标定求出质量修正因子，基于所述质量修正因子和所述物料的各位置上的密度，求出所述物料的实际质量。
15. 一种元素分析装置，包括：
X射线扫描信息获取部，基于双能的X射线扫描，获得各位置上的物料的尺寸、质量衰减系数和密度；以及
修正系数计算部，根据获得的各位置上的物料的尺寸、质量衰减系数和密度，计算出自吸收修正系数。
16.一种元素分析程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求8至14中的任一项所述元素分析方法中的步骤。
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