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原文传递元素分布探测装置、标定测试方法及元素分布探测方法

专利名称：	元素分布探测装置、标定测试方法及元素分布探测方法
摘要：	本发明提供了一种元素分布探测装置、标定测试方法及元素分布探测方法，元素分布探测装置包括：射线发生器，适用于向待检测目标发射X射线，以使待检测目标被激发生成特征X射线；多孔准直器，包括束状的多个射线通道，多个射线通道的一端朝向待检测目标，其中，射线通道被配置为允许相对于射线通道端面入射角度为零的特征X射线入射；探测器，包括像素层，像素层包括阵列式分布的多个像素，像素层与束状的多个射线通道垂直设置，像素适用于将特征X射线转化为电信号；数据处理单元，适用于根据电信号得到待检测目标的元素分布。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	安徽;34
申请人：	中国科学技术大学
发明人：	封常青;秦阳辉;王宇;沈仲弢;刘树彬
专利状态：	有效
申请日期：	2023-10-23T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202311367726.4
公开号：	CN117110343A
代理机构：	中科专利商标代理有限责任公司
代理人：	鄢功军
分类号：	G01N23/223;G;G01;G01N;G01N23;G01N23/223
申请人地址：	230026 安徽省合肥市包河区金寨路96号
主权项：	1.一种元素分布探测装置，其特征在于，包括：射线发生器，适用于向待检测目标发射X射线，以使所述待检测目标被激发生成特征X射线；多孔准直器，包括束状的多个射线通道，多个所述射线通道的一端朝向所述待检测目标，其中，所述射线通道被配置为允许相对于射线通道端面入射角度为零的特征X射线入射；探测器，包括像素层，所述像素层包括阵列式分布的多个像素，所述像素层与束状的多个射线通道垂直设置，所述像素适用于将所述特征X射线转化为电信号；数据处理单元，适用于根据所述电信号得到待检测目标的元素分布。 2.根据权利要求1所述的元素分布探测装置，其特征在于，多个所述射线通道均为直线通道。 3.根据权利要求1所述的元素分布探测装置，其特征在于，所述探测器还包括：阳极像素电极，设置在所述像素层上，所述阳极像素电极在所述特征X射线作用下生成阳极信号；半导体层，设置在所述阳极像素电极上；阴极平面电极，与束状的多个射线通道垂直设置；其中，所述数据处理单元根据所述阳极信号得到所述特征X射线的能谱，对能谱解析得到特征X射线的能量信息，特征X射线的能量信息与元素的原子序数相关，所述数据处理单元根据所述阳极信号的计数率获得元素的丰度信息。 4.根据权利要求3所述的元素分布探测装置，其特征在于，所述阴极平面电极在所述特征X射线作用下生成阴极信号，所述数据处理单元通过所述阳极信号、所述阴极信号得到特征X射线击中探测器的深度信息，所述深度信息适用于对特征X射线作用不同深度下的增益进行标定测试，以消除不同深度下载流子收集效率差异导致的增益不同对能量分辨率的影响。 5.根据权利要求4所述的元素分布探测装置，其特征在于，所述数据处理单元通过所述阳极信号、所述阴极信号得到特征X射线击中探测器的深度信息包括：利用所述阴极信号与所述阳极信号的幅度比得到特征X射线击中在探测器的深度信息；或者利用所述阴极信号与所述阳极信号的触发时间差得到特征X射线击中在探测器的深度信息。 6.根据权利要求4所述的元素分布探测装置，其特征在于，每个所述像素对应一个或多个所述射线通道。 7.根据权利要求3所述的元素分布探测装置，其特征在于，所述半导体层包括碲锌镉化合物或碲化镉化合物。 8.一种元素分布探测的标定测试方法，其特征在于，使用如权利要求1至7中任一项所述元素分布探测装置，标定测试方法包括操作：利用X射线照射待标定测试目标，所述待标定测试目标被激发生成特征X射线；利用多孔准直器对所述特征X射线进行准直处理；探测器接收处理后的特征X射线，在阳极像素电极产生阳极信号，在阴极平面电极产生阴极信号，计算阴极信号与阳极信号幅度比C/A，或者计算阴极和阳极信号的触发时间差Δt，通过阴极信号与阳极信号幅度比C/A或者触发时间差Δt计算特征X射线击中在探测器的深度d，其中，一个特征X射线作用于探测器产生的阳极信号和阴极信号记为同一事件；将探测器深度等分为多个深度子区间，在不同的深度子区间下，对阳极信号幅度进行统计得到幅度谱，对幅度谱寻找特征峰并对特征峰进行高斯拟合得到特征峰的中心峰位值；通过标准样品的已知能量的特征X射线或者放射源已知能量的γ射线进行标定测试，得到标定幅度谱，所述标定幅度谱包括至少两个标定特征峰；根据至少两个所述标定特征峰和所述中心峰位值计算得到深度的增益参数，包括：（1）；其中，为特征X射线击中深度为d的能量，P为特征峰的中心峰位值，/>，/>为像素在击中深度为d的增益参数。 9.根据权利要求8所述的标定测试方法，其特征在于，计算得到深度的增益参数之后还包括：对像素层的每个像素接收到的信号进行计算，以获得不同像素不同深度区间下的增益参数。 10.一种元素分布探测方法，其特征在于，使用如权利要求1至7中任一项所述元素分布探测装置，探测方法包括：利用X射线照射待标定测试目标，所述待标定测试目标被激发生成特征X射线；利用多孔准直器对所述特征X射线进行准直处理；探测器接收处理后的特征X射线，在阳极像素电极产生阳极信号，在阴极平面电极产生阴极信号，计算阴极信号与阳极信号幅度比C/A，或者计算阴极和阳极信号的触发时间差Δt，通过阴极信号与阳极信号幅度比C/A或者触发时间差Δt计算特征X射线击中在探测器的深度d，一个特征X射线作用于探测器产生的阳极信号和阴极信号记为同一事件；利用阳极信号的幅度以及所述深度计算得到所述特征X射线的能量；对所述特征X射线的能量进行统计得到所有像素的能谱；对所述所有像素的能谱进行解谱得到特征峰，将所述特征峰与已知的元素特征X射线参数表进行比对，获得待标定测试目标的元素空间分布信息。
所属类别：	发明专利