DE4445876A1 - Anordnung zum Messen des Impulsübertragsspektrums von elastisch gestreuten Röntgenquanten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Messen des Impulsübertragsspektrums von elastisch gestreuten Röntgen­ quanten mit

• - einem polychromatischen Röntgenstrahler,
• - einer zwischen dem Röntgenstrahler und einem von der Röntgenstrahlung durchsetzten Untersuchungsbereich angeordneten Primärblendenanordnung zum Ausblenden eines den Untersuchungsbereich auf der Mantelfläche eines Kegels durchsetzenden Primärstrahlenbündels,
• - einer aus mehreren, konzentrisch den Detektor-Mittel­ punkt umschließenden Detektorelementen bestehenden Detektoranordnung zum Erfassen von im Untersuchungs­ bereich gestreuten Röntgenquanten einer zwischen dem Untersuchungsbereich und der Detektoranordnung angeordneten Sekundärblendenanord­ nung mit mindestens einem Abbildungsschlitz zum Abbilden der gestreuten Röntgenstrahlung auf die Detektoranordnung,
• - einer Vorrichtung zur Relativverschiebung zwischen einem im Untersuchungsbereich befindlichen Untersu­ chungsobjekt und der Untersuchungsanordnung zum Abtasten des Untersuchungsobjekts in einer Abtastrichtung und
• - Mitteln zur Verarbeitung der gemessenen Signale.

Eine solche, aus der DE-A 42 22 227 bekannte Anordnung kann beispielsweise in einem Gepäckstück bestimmte Stoffe, insbesondere kristalline Stoffe (Sprengstoffe) anhand ihres Impulsübertragsspektrums identifizieren. Die von dem Röntgenstrahler erzeugte polychromatische Röntgenstrahlung wird dabei mit Hilfe der ringförmigen Schlitzöffnung in einer ebenen Primärblendenplatte zu einem kegelförmigen Primärstrahl gebündelt. Die im Untersuchungsbereich gestreute Strahlung wird durch ringförmige Schlitzöff­ nungen der Sekundärblendenanordnung, die aus einer oder mehreren Blendenplatten bestehen kann, auf eine Detektor­ anordnung aus mehreren ringförmigen Detektorelementen abgebildet. Die ringförmigen Schlitzöffnungen der Primär- und der Sekundärblendenanordnung sowie die ringförmigen Detektorelemente sind koaxial um eine Systemachse angeord­ net, die durch den Röntgenstrahler und durch den Mittel­ punkt der Detektoranordnung verläuft und gleichzeitig die Symmetrieachse der Anordnung bildet. Jedes Detektorelement liefert nach einer Meßzeit ein Meßsignal. Ein Meßsignal ergibt sich aus der gesamten während der Meßzeit auf ein Detektorelement fallenden Streustrahlung. Jedes Detektor­ element erfaßt Streustrahlung aus einem zur Abtastricht­ ung parallelen Bereich um eine dem Detektorelement zu­ geordnete Abbildungsebene und berechnet daraus ein Impuls­ übertragsspektrum. Mit Hilfe einer Bewegungsvorrichtung wird das Untersuchungsobjekt während eines Abtastvorgangs relativ gegenüber der Untersuchungsanordnung verschoben in Abtastrichtung.

Bei der Erfassung der im Untersuchungsbereich gestreuten Streustrahlung ergeben sich jedoch sogenannte Abbildungs­ lücken im Untersuchungsbereich. In diesen Abbildungslücken gestreute Streustrahlung liefert in der Detektoranordnung kein oder nur ein schwaches Streusignal im Vergleich zu Streustrahlung aus anderen Teilen des Untersuchungsbe­ reichs.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs genannten Art derart aus zu­ gestalten, daß das Untersuchungsobjekt umfassender abgeta­ stet und eine erhöhte Zuverlässigkeit der Untersuchung erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Detektoranordnung mit Hilfe von senkrecht zur Abtastrich­ tung angeordneten Trennbereichen in mindestens zwei in Abtastrichtung im wesentlichen gleich breite Detektor­ bereiche unterteilt ist, daß jeder der Detektorbereiche eine Anzahl von teilringförmigen Detektorelementen auf­ weist und daß jedem Detektorelement Mittel zur Signalver­ arbeitung zugeordnet sind.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Anzahl der Impulsübertragsspektren, die in einem Abtastvorgang berechnet werden, deutlich größer als bei der bekannten Anordnung, ohne daß die Fläche der Detektoranordnung größer ist. Dies läßt eine zuverlässigere Aussage zu, ob das Untersuchungsobjekt beispielsweise Sprengstoff ent­ hält.

In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Mittelra­ dien von in einem Detektorelement liegenden Detektorele­ menten sich von den Mittelradien der in anderen Detektor­ bereichen liegenden Detektorelemente unterscheiden.

Da die in mehrere Elemente segmentierte Detektoranordnung zwischen den "aktiven Zonen" unvermeidlich "Totzonen" aufweist, in denen keine Streustrahlung detektiert werden kann, und da die Breite der Abbildungsschlitze der Se­ kundärblendenanordnung möglichst klein sein muß, erzeugt Streustrahlung aus einer Abbildungsebene in einem Detek­ torelement ein deutlich stärkeres Signal als Streustrah­ lung aus einem Bereich zwischen zwei Abbildungsebenen. Der Bereich um eine Abbildungsebene herum, aus dem ein der Abbildungsebene zugeordnetes Detektorelement während eines Abtastvorgangs Streustrahlung erfaßt, wird im folgenden mit Untersuchungsschicht bezeichnet. Die Breite einer Untersuchungsschicht in Strahlrichtung gesehen hängt von der Breite des Detektorelements und der Breite der Ab­ bildungsschlitze ab. Da die Abbildungsebenen parallel zur Abtastrichtung liegen, wird das Objekt mit unterschiedli­ cher Detektorempfindlichkeit untersucht. Zwischen Abbil­ dungsebenen in den sogenannten Abbildungslücken liegendes Material liefert deutlich geringere Streusignale als genau in Abbildungsebenen liegendes Material.

Sind die Mittelradien der Detektorelemente (mit Mittelra­ dius ist der Radius eines teilringförmigen Detektorele­ ments gemeint, welcher größenordnungsmäßig in der Mitte zwischen seinem Außen- und Innenradius liegt) in jedem Detektorbereich anders dimensioniert, so unterscheiden sich auch die Abstände der zugehörigen Abbildungsebenen von der Detektoranordnung. Die Abbildungslücken werden dadurch ausgefüllt, und das Untersuchungsobjekt wird deutlich umfassender abgetastet.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß die Detektoranordnung symmetrisch in zwei Detektorbereiche unterteilt ist und daß der Mittelradius eines im ersten Detektorbereich liegenden halbringförmigen Detektorelements zwischen den Mittelradien zweier im zweiten Detektorbereich liegender, benachbarter Detektor­ elemente liegt. Bei dieser Ausgestaltung wird der erfor­ derliche Aufwand für Signalverarbeitungsmittel wie etwa einen Verstärker pro Detektorelement möglichst gering gehalten.

Eine davon ausgehende Weiterbildung sieht vor, daß der Trennbereich derart ausgestaltet ist, daß jedes halbring­ förmige Detektorelement einen Winkelbereich zwischen 120° und 180° umfaßt. Die Auflösung der Detektoranordnung wird dadurch erhöht, was sich stärker auf die Zuverlässigkeit der Meßergebnisse auswirkt als der Intensitätsverlust aufgrund geringerer "aktiver" Detektorfläche.

Um eine Korrektur der Meßsignale vornehmen zu können, da die Röntgenstrahlung abhängig vom untersuchten Material an verschiedenen Stellen verschieden stark absorbiert wird, ist vorgesehen, daß in einem Teilbereich mindestens ein weiteres Detektorelement zur Erfassung der den Untersu­ chungsbereich transmittierenden Röntgenstrahlung angeord­ net ist.

Bei der bekannten Anordnung erfaßt die Detektoranordnung Streustrahlung während eines Abtastvorgangs aus einem Meßbereich. Die Größe des Meßbereichs ist abhängig von der Meßzeit und dem Durchmesser des Primärstrahlenbündels im Untersuchungsbereich. Die Meßzeit ist in der Praxis meist so gewählt, daß das Untersuchungsobjekt während der Meßzeit um eine Strecke verschoben wird, die etwa dem Radius des Primärstrahlenbündels im Untersuchungsbereich entspricht. Da der halbe Öffnungswinkel der Röntgenstrah­ lung sehr klein ist, spielt dabei keine Rolle, daß der Radius des Primärstrahlenbündels im Untersuchungsbereich mit zunehmendem Abstand vom Röntgenstrahler geringfügig größer wird.

Um zu vermeiden, daß in verschiedenen Impulsübertragsspek­ tren Streustrahlung aus demselben Meßbereich erfaßt ist, ist in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß eine Summierschaltung zur Summierung von zeitversetzt gemessenen Teilsignalen von in verschiedenen Detektorbereichen liegenden Detektorelementen und eine Speicherschaltung zur Zeitverzögerung von Teilsignalen der Detektorelemente, welche in Abtastrichtung in vorderen Detektorbereichen liegen, gegenüber Teilsignalen der im hintersten Detektorbereich liegenden Detektorelemente vorgesehen ist. Teilsignale verschiedener Detektorelemen­ te, welche Streustrahlung aus dem gleichen Meßbereich in verschiedenen Abtastvorgängen erfaßt haben, werden zu­ sammengefaßt, und daraus wird ein Impulsübertragsspektrum berechnet, wodurch die Untersuchung eines Objekts wesent­ lich zuverlässiger wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungs­ gemäßen Untersuchungsanordnung,

Fig. 2 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemä­ ßen Detektoranordnung,

Fig. 3 eine Darstellung des während eines Abtastvor­ gangs durchstrahlten Untersuchungsbereichs bei einer Anordnung der bekannten Art,

Fig. 4 eine Darstellung des während eines Abtastvor­ gangs durchstrahlten Untersuchungsbereichs bei einer Anordnung der erfindungsgemäßen Art,

Fig. 5 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung der Signalverarbeitung,

Fig. 6 eine zweite Ausführungsform einer erfindungs­ gemäßen Detektoranordnung,

Fig. 7 den Empfindlichkeitsverlauf bei dieser zweiten Ausführungsform der Detektoranordnung und

Fig. 8 eine dritte Ausführungsform einer erfindungs­ gemäßen Detektoranordnung.

In Fig. 1 sind die Abmessungen in horizontaler Richtung der Verdeutlichung halber wesentlich vergrößert im Ver­ gleich zu den Abmessungen in vertikaler Richtung.

Mit 20 ist in Fig. 1 ein polychromatischer Röntgenstrahler bezeichnet. Die Röntgenstrahlung fällt auf eine ebene Primärblendenplatte 21, die aus einem solchen Material und so dick ist, daß sie die Röntgenstrahlung praktisch vollständig absorbieren kann. Die Primärblendenplatte 21 ist mit einer ringförmigen Schlitzöffnung 22 versehen, so daß hinter der Primärblendenplatte 21 ein Primärstrahlen­ bündel 23 ausgeblendet wird, das die Form der Mantelfläche eines Kegelstumpfes hat. Die Schlitzöffnung 22 ist symme­ trisch um eine durch den Röntgenstrahler 20 verlaufende Systemachse 24, die auch die Zentralachse des Primärstrah­ lenbündels 23 bildet, angeordnet. Der halbe Öffnungswinkel des Primärstrahlenbündels 23 beträgt im Bogenmaß 0,0309 Grad bei einem Abstand zwischen Röntgenstrahler 20 und Primärblendenplatte 21 von 1187 mm. Der Untersuchungs­ bereich, in dem sich das zu untersuchende Objekt 25 befindet, beispielsweise ein Koffer, wird durch die Primärblendenplatte 21 und eine dazu parallele, für Röntgenstrahlung transparente Platte 26 begrenzt, die weiter vom Röntgenstrahler 20 entfernt ist als die Primär­ blendenplatte 21 und von dieser beispielsweise einen Abstand von 500 mm aufweist. Das Objekt 25 und die Unter­ suchungsanordnung mit dem Röntgenstrahler 20 sind relativ zueinander in zwei zur Systemachse 24 senkrechten Richtun­ gen verschiebbar, so daß durch eine mäanderförmige Abtast­ bewegung das gesamte Objekt 25 untersucht werden kann.

Zur Erfassung der durch das Primärstrahlenbündel 23 im Objekt 25 erzeugten Streustrahlung 27 und 28 ist eine ebene Detektoranordnung D mit einer Anzahl von zur System­ achse 24 konzentrischen, halbringförmigen Detektorelemen­ ten 41 bis 43 und 51 bis 53 vorgesehen, die in der rage sind, die Anzahl der auf sie auftreffenden Röntgenquanten energieaufgelöst zu messen. Dazwischen befindet sich ein senkrecht zur Systemachse 24 und zur Abtastrichtung A verlaufender Trennbereich 32.

Die Detektoranordnung D befindet sich im Innern eines rohrförmigen, mit einer Bodenplatte versehenen Gehäuses 29, das die gesamte Primärstrahlung und die Streustrahlung absorbieren kann, die die Begrenzungsplatte 26 durchsetzt und die Detektoranordnung D nicht erreicht. Im Innern des Gehäuses 29 ist außerdem eine Sekundärblendenanordnung 30 vorgesehen, die aus einer ebenen kreisförmigen Platte aus einem die Röntgenstrahlung absorbierenden Material be­ steht. Die Sekundärblendenplatte 30 weist eine ringförmige Schlitzöffnung 31 auf, welche symmetrisch um die System­ achse 24 angeordnet ist. Durch diese Schlitzöffnung 31 wird die Streustrahlung 27 und 28 auf die Detektoranord­ nung D geführt.

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Detektoranordnung in einer Draufsicht. Die Detektoranordnung ist mit Hilfe eines Trennbereichs 32 in zwei in Abtastrichtung gleich breite Detektorbereiche 40 und 50 unterteilt, in denen jeweils drei halbringförmige Detektorelemente 41 bis 43 bzw. 51 bis 53 liegen. Der Trennbereich 32 kann keine Röntgenstrahlung detektieren ebenso wie die Totzonen zwischen den Detektorelementen, die der Segmentierung dienen.

Die Messung eines Impulsübertragsspektrums erfolgt in der Weise, daß jedes Detektorelement während einer bestimmten Meßzeit Streustrahlung aus dem ihm zugeordneten Teil des Untersuchungsbereichs (einer zur Detektoranordnung pa­ rallelen Untersuchungsschicht) erfaßt und daß das Aus­ gangssignal jedes Detektorelements mit Verarbeitungsmit­ teln wie einem Verstärker und einem Impulshöhenanalysator anschließend nach dem in der DE-A 42 22 227 beschriebenen Verfahren weiterverarbeitet wird. Jedes Detektorelement liefert somit in jedem Abtastvorgang ein Impulsübertrags­ spektrum. Während der Meßzeit wird das Untersuchungsobjekt gegenüber der Untersuchungsanordnung kontinuierlich in Abtastrichtung verschoben bis es eine Strecke zurückgelegt hat, die dem Radius des Primärstrahlenbündels im Untersu­ chungsbereich, im gezeigten Fall etwa 45 mm, entspricht.

Bei der aus der DE-A 42 22 227 bekannten Anordnung, bei der die Detektorelemente geschlossene Ringe sind, wird in einem Abtastvorgang der in Fig. 3 dargestellte Bereich vom Primärstrahlenbündel durchstrahlt. Gezeigt ist ein Schnitt durch den Untersuchungsbereich senkrecht zur Systemachse 24 (siehe Fig. 1). Während eines Abtastvorgangs bewegt sich der Kegelmantelstrahl des Primärstrahlenbündels von der mit 33 bezeichneten Anfangsposition in die mit 34 bezeichnete Endposition, so daß während der Meßzeit der Meßbereich 351 und 352 vom Primärstrahlenbündel überstri­ chen wird. Der Meßbereich 351 wird dabei von der vorderen (in Fig. 3 rechten) Hälfte des Primärstrahlenbündels überstrichen, die von der Anfangsposition 331 in die Endposition 341 übergeht, der Meßbereich 352 wird von der hinteren (in Fig. 3 linken) Hälfte des Primärstrahlenbün­ dels überstrichen, die von der Position 332 in die Posi­ tion 342 übergeht.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung mit einer in Fig. 2 dargestellten Detektoranordnung wird dagegen der in Fig. 4 mit 361 und 362 bezeichnete Meßbereich vom Primärstrahlen­ bündel überstrichen. In einem ersten Abtastvorgang wird von der vorderen Hälfte des Primärstrahlenbündels, die von der Position 371 in die Position 381 übergeht, der mit 361 bezeichnete Meßbereich überstrichen. Die Streustrahlung aus diesem Meßbereich wird von einem der in Fig. 2 mit 51 bis 53 bezeichneten Detektorelemente des Detektorbereichs 50 erfaßt. Diese ersten Teilsignale werden zunächst zwischengespeichert. In einem zweiten Abtastvorgang überstreicht die hintere Hälfte des Primärstrahlenbündels, die von der Position 372 in die Position 382 übergeht, den mit 362 bezeichneten Meßbereich, aus welchem Streustrah­ lung von einem der Detektorelemente 41 bis 43 des Detek­ torbereichs 40 (siehe Fig. 2) erfaßt wird. Diese zweiten Teilsignale ergeben nach Addition mit den ersten Teil­ signalen die Gesamtmeßsignale, aus denen die Impulsüber­ tragsspektren berechnet werden.

Wie aus Fig. 4 zu erkennen ist, ist der Überschneidungs­ bereich der beiden Meßbereiche 361 und 362 wesentlich größer als bei den Meßbereichen 351 und 352 in Fig. 3 bei der bekannten Anordnung. Bei der erfindungsgemäßen An­ ordnung wird deshalb die Genauigkeit der Messungen und die Zuverlässigkeit der daraus getroffenen Aussagen erhöht, da die (aktive) Detektorfläche etwa gleich groß ist, der Meßbereich, aus dem Streustrahlung erfaßt wird, aber kleiner ist als bei der bekannten Anordnung.

Zu Fig. 3 ist anzumerken, daß Streustrahlung beispiels­ weise aus dem Meßbereich 351 zwar ein zweites Mal erfaßt wird, nämlich dann, wenn dieser Meßbereich von der hinte­ ren Hälfte 332 bzw. 342 des Primärstrahlenbündels in einem späteren Abtastvorgang überstrichen wird. Jedoch gehen diese beiden Messungen aus nahezu demselben Meßbereich in verschiedene Ergebnisse (Impulsübertragsspektren) ein. Dieser Nachteil ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung nicht mehr vorhanden.

Es ist auch möglich, durch andere Wahl der Zeitpunkte, zu denen der erste und der zweite Abtastvorgang beginnt, eine noch größere Überschneidung der beiden Meßbereiche 361 und 362 in Fig. 4 zu erreichen. Auch durch andere Wahl der Meßdauer oder der Speicherzeit, während der die ersten Teilsignale bis zur Addition mit den zweiten Teilsignalen gespeichert werden, kann eine weitere Verbesserung er­ reicht werden.

In Fig. 5 ist ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung der Signalverarbeitung bei der erfindungsgemäßen Anordnung gezeigt. Mit 60 ist ein erstes Teilsignal D₁ eines Detek­ torelements bezeichnet, mit 61 ein zweites, in einem späteren Abtastvorgang gemessenes Teilsignal D₂. Das Teilsignal D₁ wird in der Speichereinrichtung 62 um eine Zeit T verzögert - mindestens bis das Teilsignal D₂ gemessen ist - und anschließend wird daraus mit der Summierschaltung 64 das mit 63 bezeichnete Gesamtsignal D_ges berechnet. Die Teilsignale D₁ und D₂ sind durch Streustrah­ lung aus dem selben Meßbereich in Detektorelementen bewirkt, welche in verschiedenen Detektorbereichen liegen. Beispielsweise ist das Teilsignale D₁ durch Streustrahlung aus dem Meßbereich 361 (siehe Fig. 4) im Detektorelement 41 (siehe Fig. 2) in einem ersten Abtastvorgang bewirkt. Das Teilsignal D₂ ist dann durch Streustrahlung aus dem Meßbereich 362 im Detektorelement 51 in einem zweiten Abtastvorgang bewirkt, da diese Streustrahlung in der gleichen Untersuchungsschicht und damit auch unter dem gleichen Streuwinkel (vgl. DE-A 42 22 227) gestreut wurde, da die Detektorelemente 41 und 51 gleiche Mittelradien aufweisen.

Die Größe der Speichereinrichtung richtet sich nach der Anzahl der Detektorbereiche und der Anzahl der Detektor­ elemente. Es müssen mindestens so viele Teilsignale zwi­ schengespeichert werden, wie sich aus der Anzahl der Detektorbereiche verringert um eins mal der Anzahl an Detektorelementen je Detektorbereich ergibt. Bei der in Fig. 2 dargestellten Detektoranordnung mit zwei Detektor­ bereichen mit je drei Detektorelementen müssen also mindestens drei Teilsignale zwischengespeichert werden.

Fig. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform einer erfin­ dungsgemäßen Detektoranordnung, die mittels eines Trenn­ bereichs 321 in zwei gleich große Detektorbereiche 401 und 501 unterteilt ist, wobei in jedem Detektorbereich drei halbringförmige Detektorelemente 411, 421, 431 und 511, 521, 531 liegen. Jedoch liegt hier der Mittelradius eines Detektorelements eines ersten Detektorbereichs größen­ ordnungsmäßig zwischen den Mittelradien zweier Detektor­ elemente des zweiten Detektorbereichs, während bei der in Fig. 2 dargestellten Detektoranordnung zwei Detektorele­ mente je eines Detektorbereichs identische Mittelradien aufweisen. Beispielsweise liegt hier der Mittelradius R₅₃₁ des Detektorelements 531 größenordnungsmäßig zwischen den Mittelradien R₄₃₁ und R₄₂₁ der Detektorelemente 431 bzw. 421.

Die Untersuchung eines Objekts erfolgt so, wie bereits oben im Zusammenhang mit den Fig. 2 bis 5 beschrieben wurde. Aufgrund der unterschiedlichen Mittelradien der Detektorelemente wird von den Detektorelementen 411 bis 431 im wesentlichen Streustrahlung aus Abbildungsebenen erfaßt, die einen anderen Abstand von der Detektoranord­ nung aufweisen als Abbildungsebenen, aus denen Streustrah­ lung von den Detektorelementen 511 bis 531 erfaßt wird. In Verbindung mit der anhand von Fig. 5 beschriebenen Spei­ cherung und Summierung jeweils zweier Teilsignale, wird mit dieser Detektoranordnung erreicht, daß das Untersu­ chungsobjekt mit doppelt so großer Zahl an Abbildungs­ ebenen untersucht wird. Zu einem Gesamtsignal werden hierbei jeweils die Teilsignale der Detektorelemente 411 und 511, 421 und 521 sowie 431 und 531 addiert. Allgemein werden Teilsignale von Detektorelementen addiert, deren Mittelradien größenordnungsmäßig möglichst nahe beiein­ ander liegen.

Anhand von Fig. 7 wird das mit der in Fig. 6 gezeigten Detektoranordnung verbesserte Empfindlichkeitsprofil der Detektoranordnung verdeutlicht. Mit x ist der senkrechte Abstand eines Streuungsortes von der Detektoranordnung bezeichnet, mit E_x die Empfindlichkeit des Detektors für am Ort mit dem Abstand x gestreute Strahlung.

Streustrahlung wird von einem Detektorelement mit etwa gaußförmiger Empfindlichkeit erfaßt, d. h. genau in einer Abbildungsebene gestreute Streustrahlung kann ein stärke­ res (maximales) Signal liefern als Streustrahlung aus Bereichen zwischen Abbildungsebenen (Abbildungslücken). Mit E₄₁₁, E₄₂₁ und E₄₃₁ sind die gaußförmigen Empfindlich­ keitsverläufe der Detektorelemente 411 bis 431 aus Fig. 6 bezeichnet, mit E₅₁₁, E₅₂₁ und E₅₃₁ die Empfindlichkeitsverläu­ fe der Detektorelemente 511 bis 531, durch die die Ab­ bildungslücken zwischen den Empfindlichkeitsverläufen E₄₁₁, E₄₂₁ und E₄₃₁ ausgefüllt werden. Dies führt zu einer deutlich genaueren Abtastung des Untersuchungsobjekts und erhöht letzlich die Sicherheit, mit der beispielsweise Spreng­ stoff in einem Gepäckstück gefunden wird.

Eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Detektoranordnung zeigt Fig. 8. Wie bei der in Fig. 6 gezeigten Ausführungsform liegen hier die Mittelradien der Detektorelemente 412, 422 und 432 des Detektorbereichs 402 größenordnungsmäßig zwischen den Mittelradien der Detek­ torelemente 512, 522 und 532 des Detektorbereichs 502. Die Detektorelemente umfassen einen Winkelbereich von deutlich weniger als 180°, was durch die gezeigte Ausge­ staltung des Trennbereichs 322, der zum Rand der Detektor­ anordnung hin immer breiter wird, erreicht wird. Diese Verkleinerung der Fläche der Detektorelemente führt zwar dazu, daß von einem Detektorelement weniger Strahlungs­ intensität gemessen werden kann, was jedoch durch eine gleichzeitige Verbesserung der Auflösung kompensiert wird.

Je kleiner der von einem Detektorelement umfaßte Winkel­ bereich ist, desto mehr Intensität geht verloren und desto mehr wird die Auflösung verbessert. Einen vorteilhaften Wert des Produktes "Auflösung mal Intensität" erhält man, wenn der Winkelbereich eines Detektorelements etwa 140° umfaßt.

Im Trennbereich 322 sind zusätzlich drei weitere Detektor­ elemente 64 bis 66 angeordnet. Diese dienen zur Messung der Transmissionsstrahlung durch das Untersuchungsobjekt. Mit Hilfe dieser Messungen erhält man einen Wert dafür, wieviel Röntgenstrahlung vom Untersuchungsobjekt absor­ biert wird, und es kann damit eine Korrektur der Impuls­ übertragsspektren erfolgen. Im Trennbereich 322, der ansonsten keine Röntgenstrahlung detektieren kann, sind hier vorteilhaft drei derartige Detektorelemente vorgese­ hen. Eine Transmissionsmessung mit geringerer Genauigkeit ist jedoch auch mit weniger Detektorelementen im Trenn­ bereich möglich.

Wie aus der DE-A 42 22 227 bekannt ist, sind die Primär- und die Sekundärblendenanordnung mit zusätzlichen Öff­ nungen an den Stellen zu versehen, an denen eine Verbin­ dungslinie zwischen dem Röntgenstrahler und einem Detek­ torelement zur Transmissionsmessung die Primär- bzw. Sekundärblendenplatte schneidet. Auch die in vorherigen Figuren gezeigten Ausführungsformen einer Detektoranord­ nung können ein oder mehrere zusätzlich Detektorelemente aufweisen zur Messung der Transmissionsstrahlung.

Nicht dargestellt in der Fig. 1 ist eine aus der DE-A 42 22 227 bekannte Kollimatoranordnung zwischen dem Untersuchungsbereich und der Detektoranordnung. Außerdem kann die Primär- und/oder Sekundärblendenanordnung auch aus mehreren Blendenplatten mit mehreren Schlitzöffnungen bestehen.

Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen ist eine Rotationssymmetrie gegeben. Grundsätzlich ist jedoch eine Rotationssymmetrie nicht erforderlich. Es kann beispielsweise auch mit einem Primärstrahlenbündel mit halbkreisförmigem Querschnitt gearbeitet werden, wenn der bzw. die Schlitze in den Blendenanordnungen und die Detektorelemente ebenfalls Halbkreisform haben. Ebenso ist es nicht erforderlich, daß der Querschnitt des Primär­ strahlenbündels, die Schlitze und die Detektorelemente Kreisform haben. Allgemein gilt, daß das Primärstrahlen­ bündel sich im Untersuchungsbereich auf der Mantelfläche eines Kegels (oder auf einem Sektor einer solchen Mantel­ fläche) ausbreiten muß.

Claims (7)

1. Anordnung zum Messen des Impulsübertragsspektrums von elastisch gestreuten Röntgenquanten mit

• - einem polychromatischen Röntgenstrahler,
• - einer zwischen dem Röntgenstrahler und einem von der Röntgenstrahlung durchsetzten Untersuchungsbereich angeordneten Primärblendenanordnung zum Ausblenden eines den Untersuchungsbereich auf der Mantelfläche eines Kegels durchsetzenden Primärstrahlenbündels,
• - einer aus mehreren, konzentrisch den Detektor-Mittel­ punkt umschließenden Detektorelementen bestehenden Detektoranordnung zum Erfassen von im Untersuchungs­ bereich gestreuten Röntgenquanten,
• - einer zwischen dem Untersuchungsbereich und der Detektoranordnung angeordneten Sekundärblendenanord­ nung mit mindestens einem Abbildungsschlitz zum Abbilden der gestreuten Röntgenstrahlung auf die Detektoranordnung,
• - einer Vorrichtung zur Relativverschiebung zwischen einem im Untersuchungsbereich befindlichen Untersu­ chungsobjekt und der Untersuchungsanordnung zum Abtasten des Untersuchungsobjekts in einer Abta­ strichtung und
• - Mitteln zur Verarbeitung der gemessenen Signale,

dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoranordnung mit Hilfe von senkrecht zur Abtastrichtung angeordneten Trennbereichen in mindestens zwei in Abtastrichtung im wesentlichen gleich breite Detektorbereiche unterteilt ist, daß jeder der Detektorbereiche eine Anzahl von teilringförmigen Detektorelementen aufweist und daß jedem Detektorelement Mittel zur Signalverarbeitung zugeordnet sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelradien von in einem Detektorbereich liegenden Detektorelementen sich von den Mittelradien der in anderen Detektorbereichen liegenden Detektorelemente unterscheiden.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoranordnung symme­ trisch in zwei Detektorbereiche unterteilt ist und daß der Mittelradius eines im ersten Detektorbereich liegenden halbringförmigen Detektorelements zwischen den Mittelra­ dien zweier im zweiten Detektorbereich liegender, benach­ barter Detektorelemente liegt.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennbereich derart ausgestaltet ist, daß jedes halbringförmige Detektor­ element einen Winkelbereich zwischen 120° und 180° umfaßt.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Trennbereich minde­ stens ein weiteres Detektorelement zum Erfassen der den Untersuchungsbereich transmittierenden Röntgenstrahlung angeordnet ist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Summierschaltung zur Summierung von zeitversetzt gemessenen Teilsignalen von in verschiedenen Detektorbereichen liegenden Detektorelemen­ ten und eine Speicherschaltung zur Zeitverzögerung von Teilsignalen der Detektorelemente, welche in Abtastrich­ tung in vorderen Detektorbereichen liegen, gegenüber Teilsignalen der im hintersten Detektorbereich liegenden Detektorelemente vorgesehen ist.