專(zhuān)利名稱(chēng)：相干散射成像的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于相干散射成像的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
目前存在對(duì)于快速可靠的材料掃描器的需求。一個(gè)特定商業(yè)關(guān)注的領(lǐng)域是快速的行李掃描器領(lǐng)域，其能夠用于很多場(chǎng)合中，但是其經(jīng)常特別用于掃描航空行李。另一個(gè)特定商業(yè)關(guān)注的領(lǐng)域是醫(yī)學(xué)掃描器領(lǐng)域。
例如，在20到150KeV的特定能量范圍中X射線(xiàn)光子與物質(zhì)的相互作用能夠用光電子吸收和散射來(lái)描述。存在兩種不同類(lèi)型的散射一方面是非相干或者康普頓散射，另一方面是相干或者瑞利散射?？灯疹D散射的角度緩慢變化，而瑞利散射是嚴(yán)格地向前直射的，并且對(duì)于每種類(lèi)型的材料具有截然不同的結(jié)構(gòu)和特征。相干X射線(xiàn)散射是用于分析材料分子結(jié)構(gòu)的通用工具，例如在半導(dǎo)體工業(yè)中的X射線(xiàn)晶體學(xué)或者X射線(xiàn)衍射。分子結(jié)構(gòu)功能是材料的指紋，其允許良好的鑒別。例如，能夠?qū)⑺苣z炸彈與無(wú)害的食品產(chǎn)品區(qū)分開(kāi)。
對(duì)于醫(yī)學(xué)應(yīng)用以及行李檢測(cè)而言，在商業(yè)計(jì)算機(jī)X線(xiàn)斷層造影(CT)掃描器和C型臂系統(tǒng)中通常使用光電子吸收而不是光電子散射。這些系統(tǒng)使用各種計(jì)算技術(shù)來(lái)從所測(cè)量得到的X射線(xiàn)數(shù)據(jù)中計(jì)算在樣本中不同位置處樣本的X射線(xiàn)吸收特性，而不是象傳統(tǒng)X射線(xiàn)成像那樣簡(jiǎn)單地提供樣本的X射線(xiàn)圖像。
例如，US 2002/0150202A1描述了采用扇形光束的CT設(shè)備，并且還描述了用于旋轉(zhuǎn)該設(shè)備的臺(tái)架(gantry)。
在現(xiàn)代裝備中，在所謂的“錐形光束”計(jì)算機(jī)X線(xiàn)斷層攝影術(shù)中，經(jīng)常使用錐形X射線(xiàn)光束。US 2004/0076265描述了這種類(lèi)型的CT掃描器。
由于材料鑒別受限于總體線(xiàn)性衰減系數(shù)中的差異，因此該方法僅僅能夠在感興趣區(qū)域的線(xiàn)性衰減系數(shù)有明顯差異時(shí)才能進(jìn)行良好的鑒別。此外，如果兩種不同材料呈現(xiàn)相同的衰減系數(shù)，則僅僅使用線(xiàn)性衰減系數(shù)的組織識(shí)別或者材料識(shí)別可能是不確定的。
由于散射光子包含額外的對(duì)象信息，因此其能夠用于更好的材料鑒別。
US 5,692,029描述了一種檢測(cè)器，其將反向散射的X射線(xiàn)用于行李裝卸應(yīng)用中。
在SPIE Volume 2092“Substance Detection Systems”，1993，399到410頁(yè)的Strecker等人的“Detection of Explosives in Airport Baggageusing Coherent X-ray Scatter”中已經(jīng)提出了將相干散射作為一種用于行李掃描的合適方法。該文檔描述了炸藥和多種其他普通材料的不同彈性散射光譜。
盡管沒(méi)有描述對(duì)于行李樣本的實(shí)際測(cè)量，該文檔建議了為了滿(mǎn)足速度要求，不可能進(jìn)行成像，取而代之的是測(cè)量能量譜，假設(shè)是整個(gè)行李的能量譜。因此，所提出的系統(tǒng)不適合對(duì)行李中的特定物品進(jìn)行細(xì)節(jié)掃描。
在同一冊(cè)SPIE Volume 2092“Substance Detection Systems”，1993，366到377頁(yè)的Speller等人的“X-ray scattering signatures for materialidentification”中描述了其他X射線(xiàn)散射試驗(yàn)。
雖然已經(jīng)有幾年的關(guān)注，但是使用相干散射的行李掃描器目前還沒(méi)有走出研究實(shí)驗(yàn)室而進(jìn)入操作應(yīng)用中。這有幾個(gè)原因，包括相干散射中固有的較低信號(hào)強(qiáng)度和操作應(yīng)用的困難。
取而代之的是，在實(shí)際中行李掃描器簡(jiǎn)單地測(cè)量X射線(xiàn)的吸收，通常使用傳統(tǒng)成像。然而，這種系統(tǒng)不能進(jìn)行良好的鑒別，并且非常難以斷定特定的吸收特征是由炸藥造成的還是由多種普通材料中的任意一種，例如巧克力、塑料或者很多其他材料造成的。
在醫(yī)學(xué)CT掃描中的對(duì)特征進(jìn)行識(shí)別時(shí)存在類(lèi)似的問(wèn)題。
因此，需要一種在這些方面能夠有幫助的改進(jìn)的相干散射成像方法和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種根據(jù)權(quán)利要求1的相干散射成像系統(tǒng)。
通過(guò)關(guān)注感興趣區(qū)域和使用平行參考光束的光譜來(lái)為使用樣本光束測(cè)量得到的樣本光譜糾正吸收效應(yīng)，能夠從所測(cè)量得到的光譜中去掉感興趣區(qū)域之外的區(qū)域所造成的光譜的很多特征。這使得后續(xù)分析變得更容易。
優(yōu)選地，可以使用各種附加樣本路徑。對(duì)于每個(gè)附加路徑，該方法則包括使得筆形X射線(xiàn)光束沿著所述附加樣本路徑通過(guò)樣本，并測(cè)量附加樣本散射光譜；使得筆形X射線(xiàn)光束沿著與所述附加樣本路徑平行的附加參考路徑通過(guò)樣本，但是不經(jīng)過(guò)感興趣區(qū)域，并測(cè)量附加參考散射光譜；以及，通過(guò)從所述樣本散射光譜中減去基于所述參考散射光譜的散射光譜，來(lái)計(jì)算附加差異散射光譜。
然后，可以將所述差異散射光譜和至少一個(gè)附加差異散射光譜合并，來(lái)確定有關(guān)所述感興趣區(qū)域的信息。
由于不同的樣本路徑相互不并行，因此該方法可行。由多個(gè)樣本路徑所通過(guò)的唯一公共區(qū)域是所述感興趣區(qū)域。因此，通常，公共特征是由所述感興趣區(qū)域造成的。
特別是，可以分析所述差異光譜，來(lái)識(shí)別公共特征，并且將公共特征作為存在于感興趣區(qū)域中的特征來(lái)進(jìn)行分析。
為了合并光譜，可以將每個(gè)差異散射光譜乘以各自的幾何校正系數(shù)，來(lái)校正沿著各自路徑的源、準(zhǔn)直器(collimator)、感興趣區(qū)域和檢測(cè)器之間的各個(gè)距離，其中所述幾何校正系數(shù)是位置的函數(shù)。
通常，除了薄樣之外，相干散射光譜不能簡(jiǎn)單地乘以一個(gè)幾何校正系數(shù)，因?yàn)橛捎跇颖镜囊恍﹨^(qū)域更加接近檢測(cè)器，一些區(qū)域更加接近源，因此該幾何系數(shù)會(huì)沿著路徑變化。然而，在該情況中，僅僅是與感興趣區(qū)域相關(guān)的，因此就可以假設(shè)整個(gè)測(cè)量得到的光譜都來(lái)自于感興趣區(qū)域而簡(jiǎn)單地校正整個(gè)光譜。這樣，并非由感興趣區(qū)域造成的特征將出現(xiàn)在不正確的位置上。這種特征幾乎和采用不同路徑的特征沒(méi)有關(guān)系，因此在該情況下，不精確近似的使用在實(shí)際中具有優(yōu)勢(shì)。
在另一方面，本發(fā)明還涉及用于具有準(zhǔn)直X射線(xiàn)源和檢測(cè)器的相干散射成像(CSI)系統(tǒng)的控制器，其包括用于與所述CSI系統(tǒng)交互的接口，適合于向所述CSI系統(tǒng)傳遞控制信號(hào)和從所述檢測(cè)器接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)；以及使得所述CSI系統(tǒng)和控制器執(zhí)行以下步驟的編碼使用X射線(xiàn)吸收來(lái)進(jìn)行掃描，以識(shí)別在樣本對(duì)象中的感興趣區(qū)域；使得筆形X射線(xiàn)光束沿著樣本路徑通過(guò)所述樣本，通過(guò)所述感興趣區(qū)域，并測(cè)量樣本散射光譜；使得筆形X射線(xiàn)光束沿著與所述樣本路徑平行的參考路徑通過(guò)所述樣本，但是不通過(guò)所述感興趣區(qū)域(32)，并測(cè)量參考散射光譜；使得所述樣本光譜和所述參考光譜乘以各自的吸收校正系數(shù)，以生成經(jīng)過(guò)校正的樣本光譜和參考光譜；以及從所述樣本散射光譜(S)中減去所述經(jīng)過(guò)校正的參考散射光譜，以生成差異散射光譜。
在更進(jìn)的一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種相干散射成像(CSI)系統(tǒng)，其包括X射線(xiàn)源；準(zhǔn)直器，用于生成來(lái)自所述X射線(xiàn)源的X射線(xiàn)的準(zhǔn)直光束；樣本室，用于保持樣本；多通道X射線(xiàn)檢測(cè)器，用于將由所述樣本彈性散射的X射線(xiàn)作為位置的函數(shù)進(jìn)行檢測(cè)；以及如上所述的控制器。
所述準(zhǔn)直器可以在將所述準(zhǔn)直器放置的遠(yuǎn)離所述光束的第一位置和在所述X射線(xiàn)光束中的第二位置之間進(jìn)行移動(dòng)，以允許執(zhí)行筆形光束CSI方法。
本發(fā)明還涉及一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其配置為使得CSI掃描器執(zhí)行如上所述的方法。


現(xiàn)在將參考附圖，單純地采用實(shí)例的形式來(lái)描述本發(fā)明的特定實(shí)施例，其中圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的CSI設(shè)備；圖2示出了在本發(fā)明的實(shí)施例中所使用的光束路徑；圖3是示出在本發(fā)明的實(shí)施例中所使用的方法的流程圖；以及圖4是示出在本發(fā)明中所使用的幾何學(xué)的示意圖。
附圖是示意性的，沒(méi)有進(jìn)行比例標(biāo)定。
具體實(shí)施例方式
參考圖1，CSI設(shè)備包括在固定件4上的C型臂2，其連接到驅(qū)動(dòng)器6，驅(qū)動(dòng)器6由控制器8控制用于驅(qū)動(dòng)C型臂進(jìn)入眾多位置中的任意一個(gè)位置。該C型臂支撐X射線(xiàn)源20、準(zhǔn)直器22和檢測(cè)器24。準(zhǔn)直器22能夠進(jìn)入光束中(如實(shí)線(xiàn)所示)或者可以移出光束路徑(如虛線(xiàn)所示)。
C型臂2可以由驅(qū)動(dòng)器6所驅(qū)動(dòng)，來(lái)旋轉(zhuǎn)C型臂，將源20和檢測(cè)器的方向確定為在三維空間中的很多不同角度上。
控制器8包括處理器10和存儲(chǔ)器12，存儲(chǔ)器12包括用于控制控制器以使其驅(qū)動(dòng)C型臂進(jìn)入選定位置的編碼14，和適合于使得控制器分析數(shù)據(jù)的編碼。控制器通過(guò)接口18連接到該C型臂系統(tǒng)。
提供了樣本支座26，用于保持樣本30。便利的是，在行李裝卸系統(tǒng)的情況中，樣本支座可以是傳送帶?？商鎿Q的，在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，樣本支座26可以是患者支座。
設(shè)置C型臂2，從而使得X射線(xiàn)從X射線(xiàn)光源20發(fā)射出來(lái)，在準(zhǔn)直器22中進(jìn)行準(zhǔn)直，以引導(dǎo)其通過(guò)樣本30，然后由檢測(cè)器24所獲取，檢測(cè)器24將入射強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并將該信號(hào)提供給控制器8。檢測(cè)器24是多通道檢測(cè)器，其將X射線(xiàn)作為位置的函數(shù)并從而作為散射角度的函數(shù)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。
源20優(yōu)選地為盡可能單色的，以盡可能確保在所測(cè)量的散射角度與反向散射波矢量q之間關(guān)系的精確性。因此，可以在源20附近或者沿著光束28的其他位置處提供任選的單色器21。
在使用中，將樣本30放置在樣本支座26上并且準(zhǔn)直器不在光束路徑中，設(shè)備用在傳統(tǒng)模式中，不通過(guò)提供來(lái)自源的X射線(xiàn)使用相干散射信息，使用X射線(xiàn)照射樣本并在多通道X射線(xiàn)檢測(cè)器24上采集樣本的圖像。
所采集的圖像可以是傳統(tǒng)的X射線(xiàn)圖像。然而，優(yōu)選的是，使用傳統(tǒng)CT檢測(cè)器24，并執(zhí)行CT處理來(lái)計(jì)算作為樣本30中位置的函數(shù)的X射線(xiàn)吸收。最后，如果需要，可以將X射線(xiàn)源和檢測(cè)器移動(dòng)到多個(gè)位置處和多個(gè)方向上。
該CT計(jì)算或者X射線(xiàn)圖像可以揭示在樣本中的一個(gè)或多個(gè)可疑感興趣區(qū)域32。
因此，該設(shè)備則可以用在如下的CSI模式中，來(lái)提供有關(guān)感興趣區(qū)域32的進(jìn)一步信息，這是從圖3中的步驟50所示的對(duì)感興趣區(qū)域的識(shí)別開(kāi)始的。
在該模式中，引入準(zhǔn)直器22，來(lái)提供X射線(xiàn)的單一筆形光束28。計(jì)算通過(guò)感興趣區(qū)域的多個(gè)合適的樣本光束路徑(40，44)(步驟52)。
在步驟52，考慮各種需要來(lái)選擇不同的樣本路徑40，44。首先，沿著該路徑的X射線(xiàn)的吸收應(yīng)該不是太大。第二，路徑在方向上應(yīng)該盡可能不同，以在盡可能多的方向上照射感興趣區(qū)域。第三，除了感興趣區(qū)域之外，路徑應(yīng)該通過(guò)樣本中盡可能相互不同的區(qū)域。不可能滿(mǎn)足所有這些標(biāo)準(zhǔn)，因此，選擇路徑的合理數(shù)量，以在一定程度上滿(mǎn)足這些標(biāo)準(zhǔn)。
首先，使筆形光束28沿著第一樣本路徑40通過(guò)感興趣區(qū)域32，并在多通道檢測(cè)器24上測(cè)量得到樣本散射光譜S1(步驟54)。在檢測(cè)器上將亮度作為位置的函數(shù)進(jìn)行檢測(cè)，該位置與反向散射波矢量(q)相關(guān)。
接下來(lái)，使筆形光束28沿著與第一樣本路徑40平行的一個(gè)或多個(gè)第一參考路徑42行進(jìn)，但是不通過(guò)感興趣區(qū)域32，并測(cè)量得到所述一個(gè)或多個(gè)參考路徑42的參考散射光譜R1(步驟56)。
選擇所述一個(gè)(或多個(gè))參考路徑42，從而使得沿著所述路徑的吸收基本上與沿著樣本路徑40的吸收相同。為了校正在所測(cè)量的吸收中的任何細(xì)微差異，通過(guò)用吸收校正系數(shù)A1乘以光譜以得到經(jīng)過(guò)吸收校正的參考光譜RC1，即RC1＝R1×AR，來(lái)對(duì)所述一個(gè)(或多個(gè))參考路徑光譜進(jìn)行吸收校正(步驟58)。還可以對(duì)樣品光譜S進(jìn)行吸收校正SC1＝S1×AS1。
然后，從樣本散射光譜中減去經(jīng)過(guò)校正的散射光譜，以獲得第一差異散射光譜D1，其主要提供有關(guān)感興趣區(qū)域的信息；D1＝SC1-RC1(步驟60)。
采用通過(guò)感興趣區(qū)域32的不同的第二樣本路徑44和與第二樣本路徑44平行但是不通過(guò)感興趣區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)第二參考路徑46，獲得第二差異散射光譜D2。
如果需要，該過(guò)程可以重復(fù)一次或多次，以使用更多的樣本路徑和參考路徑44、46來(lái)提供第三差異散射光譜D3，第四差異散射光譜D4等等。
要注意的是，在各個(gè)散射光譜中的感興趣區(qū)域與X射線(xiàn)源和檢測(cè)器之間的距離不是必須要相等。例如，如果感興趣區(qū)域靠近檢測(cè)器，則與感興趣區(qū)域遠(yuǎn)離檢測(cè)器的情況相比，將是在檢測(cè)器上較小的距離與特定q值相對(duì)應(yīng)。
因此，首先，通過(guò)使用用于從感興趣區(qū)域32進(jìn)行散射的q標(biāo)度，使得差異光譜D沿著它們各自的x軸進(jìn)行擴(kuò)展和收縮。所測(cè)量的光譜具有它們的x軸位置坐標(biāo)。散射波矢量q由以下給出(在小角度近似中)q＝h/[2λ(G-L)]如圖4所示，G是從源到檢測(cè)器的距離，L是從源到感興趣區(qū)域的距離，h是每個(gè)散射光譜的線(xiàn)性偏移(x軸)。λ是所使用的X射線(xiàn)的波長(zhǎng)。
為了獲得數(shù)量上正確的散射光譜，將散射光譜乘以幾何校正系數(shù)(GCF)，GCF是位置的函數(shù)。GCF考慮了兩種影響首先，偏離平面(off-plane)檢測(cè)器元件的有效檢測(cè)器區(qū)域隨著散射角度的增大而減小，第二，到達(dá)檢測(cè)器元件的被散射光束的立體角根據(jù)該元件到散射中心的距離而降低。偏離平面檢測(cè)器元件的GCF由以下給出GCF＝A(G-L)/(h2+(G-L)2)3/2，其中A表示一個(gè)檢測(cè)器元件的檢測(cè)器區(qū)域。
注意，這種與幾何校正系數(shù)的簡(jiǎn)單乘法是相對(duì)直接的，因?yàn)閮H僅需要來(lái)自較小感興趣區(qū)域的被散射光譜。注意，在感興趣區(qū)域之外，所應(yīng)用的校正將錯(cuò)誤地計(jì)算校正。在現(xiàn)有技術(shù)中，收集了大量的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算整個(gè)樣品厚度上的相干散射光譜。這要求大量的數(shù)據(jù)和大量的計(jì)算資源，因?yàn)闃颖镜牟煌糠治挥谂c檢測(cè)器和源的不同距離上，不可能簡(jiǎn)單地用校正系數(shù)乘以所測(cè)量的光譜。
相反的是，本發(fā)明對(duì)光譜進(jìn)行校正，就好像光譜僅僅是基于感興趣區(qū)域的一樣，而不管該假設(shè)是錯(cuò)誤的這一事實(shí)。這使得對(duì)于具有明顯厚度的樣本而言，在此所述的CSI方法比現(xiàn)有技術(shù)簡(jiǎn)單很多，與現(xiàn)有技術(shù)相比，其占用更少的計(jì)算能力，需要收集更少的數(shù)據(jù)。后一種優(yōu)點(diǎn)是具有特別優(yōu)勢(shì)的，因?yàn)槠湓试S總體X射線(xiàn)劑量更低。
注意，由于在感興趣區(qū)域之外的校正將會(huì)是錯(cuò)誤的，因此降低了在感興趣區(qū)域之外的光譜中的特征的相關(guān)的可能性。因此，在本發(fā)明中，不精確近似的使用提高了識(shí)別感興趣區(qū)域中的特征的能力。
現(xiàn)在需要將經(jīng)過(guò)幾何校正的光譜進(jìn)行合并。合并光譜的第一可能方法是簡(jiǎn)單地對(duì)經(jīng)過(guò)幾何校正的光譜G進(jìn)行平均。
然而，樣本路徑全部通過(guò)感興趣區(qū)域，但是除了感興趣區(qū)域之外，它們會(huì)通過(guò)不同區(qū)域。因此，很可能不同光譜的公共特征是由感興趣區(qū)域造成的，而僅僅在不同光譜中的一個(gè)中出現(xiàn)的特征不是由感興趣區(qū)域造成的。
因此，在優(yōu)選方法中，將經(jīng)過(guò)幾何校正的光譜相互關(guān)聯(lián)來(lái)識(shí)別公共特征，以得到與感興趣區(qū)域相關(guān)的相關(guān)散射光譜(步驟66)。
例如，可以在一對(duì)經(jīng)過(guò)幾何校正的光譜G之間進(jìn)行互相關(guān)計(jì)算，來(lái)識(shí)別公共特征。
然后使用該相關(guān)散射光譜來(lái)分析感興趣區(qū)域。例如，在行李檢測(cè)應(yīng)用中，將該相關(guān)光譜與各種不同類(lèi)型的物質(zhì)(例如炸藥)的光譜進(jìn)行比較，來(lái)觀(guān)察其是否匹配?？商鎿Q的，在醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，將該相關(guān)光譜與各種不同的類(lèi)型的組織的光譜進(jìn)行比較，以例如確定感興趣區(qū)域是否出現(xiàn)任何病狀。
在存在多個(gè)光譜的情況下，可以在每個(gè)光譜與參考散射光譜之間進(jìn)行互相關(guān)，所述參考散射光譜給出了例如特定材料的預(yù)計(jì)散射光譜。然后可以計(jì)算平均互相關(guān)，如果該平均值大于預(yù)定閾值，則給出警告。當(dāng)然，可以對(duì)其他的所有感興趣材料的光譜重復(fù)進(jìn)行互相關(guān)。
通過(guò)關(guān)注特定感興趣區(qū)域的散射光譜，本發(fā)明允許對(duì)感興趣區(qū)域的相干散射光譜進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。該方法僅僅使用幾個(gè)筆形光束，因此所使用的總的X射線(xiàn)劑量小于現(xiàn)有系統(tǒng)中所需要的劑量。
本發(fā)明作為傳統(tǒng)CT掃描器的附件特別有價(jià)值，其允許對(duì)由傳統(tǒng)CT掃描器所揭示的典型結(jié)果執(zhí)行CSI。
盡管以上對(duì)本發(fā)明的描述使用了多個(gè)樣本光束，如果情況需要，則本發(fā)明也可以?xún)H僅使用一個(gè)樣本光束。
盡管以上描述采用了C型臂系統(tǒng)，本發(fā)明也可以用于其他配置，尤其是錐形光束CT系統(tǒng)。
該系統(tǒng)并不局限于行李裝卸，而是可以用于任何使用X射線(xiàn)的場(chǎng)合，例如用于對(duì)人和動(dòng)物的身體進(jìn)行成像，以及材料評(píng)估。
因此，顯然對(duì)于該詳細(xì)描述的特定系統(tǒng)存在各種變體，并且很多其他的變化對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見(jiàn)的。
權(quán)利要求
1.一種操作相干散射成像(CSI)系統(tǒng)的方法，包括執(zhí)行掃描，以識(shí)別在樣本對(duì)象(30)中的感興趣區(qū)域(32)；使得筆形X射線(xiàn)光束(28)沿著樣本路徑(40)通過(guò)所述樣本，通過(guò)所述感興趣區(qū)域(32)，并測(cè)量樣本散射光譜(S1)；使得筆形X射線(xiàn)光束沿著與所述樣本路徑(40)平行的參考路徑(42)通過(guò)所述樣本(30)，但是不通過(guò)所述感興趣區(qū)域(32)，并測(cè)量參考散射光譜(R1)；以及通過(guò)從所述樣本散射光譜(S1)中減去基于所述參考散射光譜(R1)的散射光譜，來(lái)計(jì)算差異散射光譜(D1)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括，將所述差異散射光譜(D1)與感興趣材料的至少一個(gè)散射光譜M進(jìn)行比較。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，還包括對(duì)于通過(guò)所述感興趣區(qū)域(32)的一個(gè)或多個(gè)附加樣本路徑(44)中的每一個(gè)而言進(jìn)行以下操作，所述附加樣本路徑(44)與其他樣本路徑(40，44)不平行使得筆形X射線(xiàn)光束(28)沿著所述附加樣本路徑(40)通過(guò)所述樣本(30)，通過(guò)所述感興趣區(qū)域(32)，并測(cè)量附加樣本散射光譜(S2，S3)；使得筆形X射線(xiàn)光束(28)沿著與所述附加樣本路徑(40)平行的附加參考路徑(44)通過(guò)所述樣本，但是不通過(guò)所述感興趣區(qū)域(32)，并測(cè)量附加參考散射光譜(R2，R3)；以及通過(guò)從所述樣本散射光譜(S2，S3)中減去基于所述參考散射光譜(R2，R3)的散射光譜，來(lái)計(jì)算附加差異散射光譜(D2，D3)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，包括將所述差異光譜(D1，D2，D3)相互關(guān)聯(lián)來(lái)識(shí)別公共特征，并將所述公共特征作為存在于所述感興趣區(qū)域(32)中的特征進(jìn)行分析。
5.一種用于具有準(zhǔn)直X光源(20，22)和檢測(cè)器(24)的相干成像(CSI)系統(tǒng)的控制器(8)，包括用于與所述CSI系統(tǒng)交互的接口(18)，其適合于向所述CSI系統(tǒng)傳遞控制信號(hào)和從所述檢測(cè)器接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)；以及使得所述CSI系統(tǒng)和控制器執(zhí)行以下步驟的編碼(14)使用X射線(xiàn)吸收來(lái)進(jìn)行掃描，以識(shí)別在樣本對(duì)象(30)中的感興趣區(qū)域；使得筆形X射線(xiàn)光束(40)沿著樣本路徑通過(guò)所述樣本，通過(guò)所述感興趣區(qū)域，并測(cè)量樣本散射光譜(S)；使得筆形X射線(xiàn)光束沿著與所述樣本路徑(40)平行的參考路徑(42)通過(guò)所述樣本，但是不通過(guò)所述感興趣區(qū)域(32)，并測(cè)量參考散射光譜(R)；使得所述參考散射光譜(R)乘以相應(yīng)的吸收校正系數(shù)(A)，以生成經(jīng)過(guò)校正的參考散射光譜(C)；以及從所述樣本散射光譜(S)中減去所述經(jīng)過(guò)校正的參考散射光譜(C)，以生成差異散射光譜(D)。
6.如權(quán)利要求5所述的控制器(8)，其中，所述編碼另外配置為將所述差異散射光譜(D1)與感興趣材料的至少一個(gè)散射光譜M進(jìn)行比較。
7.如權(quán)利要求5或6所述的控制器(8)，其中，所述編碼(14)設(shè)置為，對(duì)于與其他樣本路徑(40，44)不平行的一個(gè)或多個(gè)附加樣本路徑(44)，使得所述CSI系統(tǒng)使得筆形X射線(xiàn)光束沿著所述附加樣本路徑(44)通過(guò)所述樣本，通過(guò)所述感興趣區(qū)域(32)，并測(cè)量附加樣本散射光譜；使得筆形X射線(xiàn)光束沿著與所述附加路徑平行的參考路徑(46)通過(guò)所述樣本，但是不通過(guò)所述感興趣區(qū)域(32)，并測(cè)量附加參考散射光譜；其中，所述編碼(14)還配置為使得所述附加參考散射光譜乘以相應(yīng)的吸收校正系數(shù)，以生成經(jīng)過(guò)吸收校正的附加參考散射光譜；從所述附加樣本散射光譜中減去所述附加參考散射光譜，以生成附加差異散射光譜；以及將所述差異散射光譜與所述一個(gè)或多個(gè)附加差異散射光譜進(jìn)行合并，以確定關(guān)于所述感興趣區(qū)域的信息。
8.如權(quán)利要求6所述的控制器，還包括配置為將所述差異光譜相互關(guān)聯(lián)以識(shí)別公共特征并根據(jù)作為存在于所述感興趣區(qū)域中的特征的所述公共特征來(lái)分析所述差異光譜的代碼。
9.一種相干散射成像(CSI)系統(tǒng)，包括X射線(xiàn)源(20)，用于生成X射線(xiàn)；準(zhǔn)直器(22)，用于生成來(lái)自所述X射線(xiàn)源的X射線(xiàn)的準(zhǔn)直筆形光束；樣本支座(26)，用于保持樣本(30)；多通道X射線(xiàn)檢測(cè)器(24)，用于將由所述樣本彈性散射的X射線(xiàn)作為位置的函數(shù)進(jìn)行檢測(cè)；構(gòu)架(2)，用于支撐所述X射線(xiàn)源(20)、準(zhǔn)直器(22)和多通道X射線(xiàn)檢測(cè)器(24)；驅(qū)動(dòng)器(6)，用于移動(dòng)所述構(gòu)架(2)；以及根據(jù)權(quán)利要求5到7中任意一項(xiàng)所述的控制器(8)。
10.如權(quán)利要求8所述的CSI系統(tǒng)，其中，所述準(zhǔn)直器(22)能夠在遠(yuǎn)離所述X射線(xiàn)源(20)的第一位置和與所述X射線(xiàn)源(20)成一直線(xiàn)的第二位置之間移動(dòng)，以生成X射線(xiàn)的平行筆形光束(28)，當(dāng)所述準(zhǔn)直器(22)在所述第一位置時(shí)所述X射線(xiàn)源(20)所生成的X射線(xiàn)光束比當(dāng)所述準(zhǔn)直器(22)在所述第二位置時(shí)所生成的筆形光束(28)更寬。
11.記錄在數(shù)據(jù)載體上的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，所述計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包含用于使得CSI系統(tǒng)執(zhí)行如權(quán)利要求1到4中任意一項(xiàng)所述的方法的代碼(14)。
全文摘要
描述了一種CSI系統(tǒng)，其使用通過(guò)具有感興趣區(qū)域(32)的樣本(30)的筆形光束(40，42，44，46)。從通過(guò)感興趣區(qū)域的樣本光束(40，44)的每個(gè)相干散射光譜中減去使用各自的參考光束(42，46)得到的光譜。將測(cè)量結(jié)果合并，以確定感興趣區(qū)域(32)的特征，同時(shí)使得樣本(30)的其他區(qū)域的特征的影響最小化。
文檔編號(hào)G01T1/164GK101014883SQ200580030188
公開(kāi)日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2005年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月11日
發(fā)明者烏多·范斯特文達(dá)勒, 延斯－彼得·施洛姆卡, 米夏埃多·格拉斯 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司