用于读取X射线荧光标记的系统和方法技术方案

公开了用于认证标记了XRF标记的对象的方法和系统。方法包括以下步骤：提供响应于X射线或伽马射线辐射被应用于对象而从对象到达的X射线信号的所检测部分的波长光谱轮廓；以及对X射线信号的所检测部分的波长光谱轮廓进行滤波，以抑制来自波长光谱轮廓的趋势分量和周期分量，这些趋势分量和周期分量与X射线信号部分中的噪声和杂波中的至少一个关联，从而获得具有改善的信噪比和/或信杂比的经滤波轮廓，从该经滤波轮廓，可以以提高的准确性和可靠性识别与所述对象中包括的材料的特征关联的光谱峰。通过处理经滤波轮廓以识别其中的满足预定条件的一个或更多个峰，从而所识别峰的波长指示对象中包括的材料的特征，来认证对象。

Systems and methods for reading X ray fluorescence markers

The methods and systems used to authenticate objects that mark the XRF markup are disclosed. The method includes the following steps: providing a response to the detected wavelength spectrum contour X ray signal in X X-ray or gamma ray radiation is applied to the object from the object to; as well as X - ray signal the detection wavelength spectral profile part of the filter, in order to suppress the trend component and periodic components from the wavelength spectrum contour. The noise of the trend component and periodic component and X ray signal part and at least one association in clutter, and get the SNR and / or SNR filtered profile improvement, from the filtered profile, spectral peak characteristics of related materials to include the recognition accuracy and reliability to improve with the object of the. By processing the filtered contour to identify one or more peaks that meet the predetermined conditions, the wavelength of the identified peak indicates the characteristics of the material contained in the object to authenticate the object.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于读取X射线荧光标记的系统和方法
本专利技术属于X射线荧光(XRF)标记领域，具体涉及用于读取指示用于标记对象的材料和组合物的XRF信号的技术。
技术介绍
X射线荧光(XRF)标记是用于检测并可能量化可以用于标记对象的化学材料元素和/或组合物成分的技术。然后可以基于所检测的材料来识别对象的参数/标识。在下文中，X射线荧光(XRF)用于指代特性“二次”(或荧光)X射线从已经由主X射线或伽马射线辐射激发的材料的发射。措辞荧光是指导致不同能量(通常较低)的辐射的再发射的对特定能量发射的吸收。X射线荧光(XRF)现象基于以下事实：当材料暴露到短波长的X射线或伽马射线时，它们会从原子的内轨道排出电子，这由此使得较高轨道中的电子“落到”较低/内轨道中，并且在该处理中，释放出能量等于所涉及的两个轨道之间的能量差的光子。不同的化学元素具有不同特性能量的电子轨道/壳层，因此来自对象/材料的XRF响应的光谱轮廓指示化学元素并可能指示材料/对象中包括的各元素的量。材料的假冒和供应链转移是影响许多领域的现象。不道德的制造商经常通过复制与“品牌”公司关联的标注(labeling)来伪造劣质的许多材料，包括但不限于原料、电子器件、聚合物以及药物，并进入供应链。为此，领域中存在已知的各种技术，这些技术使用XRF标记来识别对象/材料并确定它们的来源/制造商/所有者和/或各种参数，从而使得能够辨别原创材料/商品与假冒材料/商品。因为原创和假冒材料的化学组成可能是类似的，所以一些技术使用添加的XRF标记物(诸如具有特定先验已知XRF特征(signature)的材料的组合物)，这些标记物被特别地添加到对象，以使得能够识别对象和/或其特定参数，诸如其来源。例如，美国第8590800号专利公开了一种认证和/或识别包含化学标记剂的物品的方法，该化学标记剂大致不可分离地封在作为载体的标记物中，并且包含基于预定加密代码的浓度的、为标记物元素的形式的所选择的化学元素和/或化合物，该方法包括以下步骤：i)定性和/或定量地识别化学标记剂的标记物元素；以及ii)将在步骤(i)中识别出的值与该预定加密代码进行比较。美国第8864038号专利公开了一种用于在材料中对信息编码的材料跟踪技术。该技术包括存储要在材料中编码的信息，基于该信息生成数字，确定与该数字对应的要包含到该材料中的至少一种示踪物的量，以及将所确定的量的至少一种示踪物包含在材料中。对在材料中编码的信息解码包括测量至少一种示踪物的量，在一些实施方式中在激活示踪物之后，确定与所测量的至少一种示踪物对应的数字，以及解码该数字，以获得与该材料关联的信息。美国第8158432号专利公开了一种用于由标记物标记流体的系统，流体从来源流到目的地，系统包括用于确定流体特性的值的传感器和用于准许所选择的量的标记物进入流体的流体流动控制器，其中，所选量根据流体值和目的地中标记物在流体中的预定浓度来确定。
技术实现思路
固体废弃物在许多国家中必须在为这种废弃物的处置而设计的设施中处置，诸如废弃物填埋地。固体废弃物可以包括建筑废弃物，建筑废弃物是因破坏或改建道路、建筑物以及其他人造结构而产生的废弃物。建筑废弃物可以包括混凝土、沥青、金属、木材、绝缘材料、干式墙、玻璃、塑料以及其他关联碎片。在许多国家中，固体废弃物的处置与高费用关联，该高费用来源于将废弃物运送到适当处置设施的运输费用和由处置设施收集以处置废弃物的处置费用。虽然经常需要负责私人和市政建设的承包商来处置建筑废弃物并承担这种处置的费用，但不道德承包商为了避免处置费用而偶尔在非法倾倒场地中处置废弃物。非法倾倒具有消极的环境和美感后果。因此，政府部门经常立法禁止非法倾倒并从被发现非法倾倒固体废弃物的违犯者征收高额罚款。通常，政府部门仅能够起诉被证明在非法倾倒时“正在作案的”违法者。因为执法人员通常不在市民非法倾倒废弃物的时间和地点，所以实施与非法倾倒关联的法律是困难的。将在禁止倾倒的区域中发现的固体废弃物与非法倾倒的犯罪者关联起来也有困难。因此，本领域中需要一种适于允许在对象/材料所处的地点(例如，在户外当场，在不将被检对象的样本带到专门实验室的情况下)中现场检测标记对象/材料的标记物特征的方式来标记并识别对象/材料(诸如固体废弃物)的标记技术。然而，由传统的X射线荧光(XRF)标记技术来可靠并准确识别XRF标记物需要获得具有较高信噪比(SNR)和/或具有较高信杂比(SCR)的XRF信号，这在尝试通过使用便携式XRF检测/测量装置在现场条件下在当场测量XRF信号时经常不可用。这由于多个原因而产生，在这些原因中：-因为该XRF信号是二次荧光信号(较弱)，可能需要高功率X射线/伽马射线辐射发射器来获得具有足以与传统技术一起使用的SNR/SCR的XRF信号，而这种高功率X射线/伽马射线辐射发射器可能不可用和/或可能不适于室外使用和/或在没有合适保护的情况下与便携式装置一起使用；-在现场操作时且在没有真空条件的情况下，来自被检对象的XRF信号在它穿过被检对象与检测器之间的空气时会经受显著的衰减，由此损害测量的SNR；-来自被检对象和/或其附近的对象的主辐射的后向散射以及来自相邻峰的干扰信号和/或来自位于被检对象附近(例如，被检对象处/上)的污染材料/对象(例如，其他外来材料/废弃物材料)的不希望的XRF响应会产生大量的杂波，这劣化测量的SCR；-便携式XRF系统的尺寸和重量限制会限制使用准确的X射线检测器/光谱仪，并且会允许使用与影响测量的SNR的较高内部噪声(例如，检测装置的电子/仪器噪声)和/或低光谱分辨率关联的较小且轻的X射线检测器/光谱仪；由此，对于上述原因中的一些或全部原因，并且可能还由于其他原因，用于可靠并准确读取XRF标记的当前技术通常在受控环境(例如，实验室和/或其他合适的设施/系统)中来执行。本专利技术提供了一种用于以提高的准确性且可靠地读取对象(例如，固体材料但不仅仅固体材料)的XRF标记的新颖技术。本专利技术的技术促进在非受控环境中使用用于读取对象的XRF标记的手持/便携式XRF读取器(例如，在现场，被检对象被发现/位于的地方)。更具体地，本专利技术的特定实施方式提供了新颖XRF信号处理器和XRF信号处理方法，该新颖XRF信号处理器和XRF信号处理方法允许即使从已劣化SNR和/或SCR的较嘈杂信号(该信号从可以在非受控环境中操作的手持/便携式XRF读取器获得)也提取被检对象的准确XRF特征(即，下文中还被指示为指纹)。本专利技术的XRF信号处理技术的特定方面基于专利技术人的以下理解：出现在嘈杂XRF信号中的噪声和杂波中的大部分以出现在信号的波长光谱轮廓中的趋势分量和/或周期分量的形式出现，并且应用合适滤波以去除这种分量会产生其中XRF特征以显著较高的SNR/SCR出现的经滤波光谱轮廓。为此，本专利技术的特定实施方式提供了新颖的XRF信号处理器和XRF信号处理方法，该新颖XRF信号处理器和XRF信号处理方法使用时间序列处理方法，诸如自回归(AR)和移动平均(MA)技术，来对XRF信号的光谱轮廓进行滤波。如将从以下的描述理解的，本专利技术还提供了具体AR模型和/或MA模型，诸如专门为对XRF信号滤波设计的自回归积分移动平均(ARIMA)模型。并且，特定实施方式提供了基于博克思-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种X射线荧光XRF装置，该XRF装置包括：辐射检测器，该辐射检测器用于检测响应于由X射线或伽马射线辐射照射对象而从所述对象到达的X射线信号，并且提供指示所检测的X射线信号的数据；和信号读取处理器，该信号读取处理器与所述检测器通信，所述处理器适于接收并处理所检测的X射线信号，以识别所述对象中包括的材料的特征；其中，所述处理器包括：光谱数据提供器，该光谱数据提供器被配置为确定指示所检测的X射线信号的至少一部分的波长光谱轮廓的数据；和滤波模块，该滤波模块适于对指示所述波长光谱轮廓的所述数据进行滤波并获得经滤波轮廓，所述滤波被配置为抑制来自所述波长光谱轮廓的趋势分量和周期分量，其中，所述趋势分量和周期分量与由所述辐射检测器检测的X射线信号部分中的噪声和杂波中的至少一个关联；从而，所述经滤波轮廓具有改善的信噪比和/或信杂比，从所述经滤波轮廓，能够以提高的准确性和可靠性识别与所述对象中包括的材料的特征关联的光谱峰。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.02 US 62/142,1001.一种X射线荧光XRF装置，该XRF装置包括：辐射检测器，该辐射检测器用于检测响应于由X射线或伽马射线辐射照射对象而从所述对象到达的X射线信号，并且提供指示所检测的X射线信号的数据；和信号读取处理器，该信号读取处理器与所述检测器通信，所述处理器适于接收并处理所检测的X射线信号，以识别所述对象中包括的材料的特征；其中，所述处理器包括：光谱数据提供器，该光谱数据提供器被配置为确定指示所检测的X射线信号的至少一部分的波长光谱轮廓的数据；和滤波模块，该滤波模块适于对指示所述波长光谱轮廓的所述数据进行滤波并获得经滤波轮廓，所述滤波被配置为抑制来自所述波长光谱轮廓的趋势分量和周期分量，其中，所述趋势分量和周期分量与由所述辐射检测器检测的X射线信号部分中的噪声和杂波中的至少一个关联；从而，所述经滤波轮廓具有改善的信噪比和/或信杂比，从所述经滤波轮廓，能够以提高的准确性和可靠性识别与所述对象中包括的材料的特征关联的光谱峰。2.根据权利要求1所述的XRF装置，所述XRF装置包括辐射发射器，该辐射发射器适于发射用于照射所述对象的所述X射线或伽马射线辐射。3.根据权利要求1或2所述的XRF装置，所述XRF装置包括识别模块，该识别模块被配置且可操作为处理所述经滤波轮廓，以识别其中满足预定条件且与所述对象中包括的材料的XRF特征关联的一个或更多个峰。4.根据权利要求1至3中任一项所述的XRF装置，所述XRF装置包括数据存储，该数据存储存储将指示多个对象的信息与指示多个XRF标记物的标记数据关联的关联数据，各XRF标记物指示一个或更多个材料的XRF特征，所述XRF特征用于分别标记所述多个对象，并且其中，所述XRF装置包括识别模块，该识别模块被配置为利用所述关联数据来关联标记所述对象且出现在所述经滤波轮廓中的XRF标记物，并且基于对于所述对象获得的所述XRF特征数据确定指示所述对象的对象数据。5.根据权利要求4所述的XRF装置，其中，所述XRF标记物包括并由包括以下各项中的一个或更多个的材料形成：原始形式的所述对象；添加到所述对象以标记所述对象的一个或更多个添加XRF标记材料；以及用于将所述XRF标记材料粘到所述对象的载体材料。6.根据权利要求1至5中任一项所述的XRF装置，所述XRF装置被配置为手持XRF检测装置；所述XRF装置包括通信模块，该通信模块被配置为向远程的处理中心传送指示所述经滤波轮廓的数据，并且从所述处理中心获得作为响应的指示所述对象的对象数据。7.根据权利要求6所述的XRF装置，其中，所述对象数据包括指示以下各项中的一个或更多个的数据：所述对象的标识；与所述对象关联的产品的标识、所述对象的制造商的标识；所述对象的批号、所述对象的制造日期、所述对象的制造场所和/或所述对象的序列号；以及所述对象的拥有者的标识符。8.根据权利要求6或7所述的XRF装置，所述XRF装置包括显示器和显示控制器，该显示控制器被配置为操作所述显示器以呈现指示所述对象数据的标记。9.根据权利要求6至8中任一项所述的XRF装置，其中，所述通信模块是无线通信模块。10.根据权利要求6至9中任一项所述的XRF装置，所述XRF装置包括位置定位器，该位置定位器被配置为识别所述XRF装置的位置，以及其中，所述通信模块能够将指示所述位置的数据连同所述经滤波轮廓的所述数据一起传送到所述处理中心。11.根据权利要求6至10中任一项所述的XRF装置，所述XRF装置还包括光学读取器，该光学读取器被配置为读取与所述对象关联的光学代码，并且其中，所述通信模块能够将指示所述光学代码的数据连同所述经滤波轮廓的所述数据一起传送到所述处理中心。12.根据权利要求11所述的XRF装置，其中，所述光学代码是条形码或QR码。13.根据权利要求1至12中任一项所述的XRF装置，其中，所述处理器适于进行以下各项：-操作所述滤波模块，以应用所述滤波以对在多个时间帧中从所述对象到达的所述X射线信号的多个部分的多个波长光谱轮廓进行滤波，以抑制来自所述多个波长光谱轮廓的趋势分量和周期分量；并且-从指示被滤波的所述多个波长光谱轮廓的数据计算所述经滤波轮廓。14.根据权利要求13所述的XRF装置，其中，计算所述经滤波轮廓包括计算被滤波的所述多个波长光谱轮廓的平均轮廓。15.根据权利要求1至14中任一项所述的XRF装置，其中，所述滤波模块适于向所述波长光谱轮廓应用时间序列技术，以抑制所述趋势分量和所述周期分量并且获得具有改善的SNR或SCR的所述经滤波轮廓。16.根据权利要求15所述的XRF装置，其中，所述滤波模块适于利用预定自回归AR模型来进行所述滤波。17.根据权利要求16所述的XRF装置，其中，所述预定自回归AR模型是自回归积分移动平均ARIMA模型。18.根据权利要求15至17中任一项所述的XRF装置，其中，所述滤波模块适于在对所检测的X射线信号的所述部分进行滤波时利用以下各项中的至少一个：博克思-詹金斯处理和季节分解处理。19.根据权利要求15至18中任一项所述的XRF装置，其中，所述滤波模块包括季节性滤波器，该季节性滤波器操作为抑制所述周期分量；所述季节性滤波器适于进行以下各项：a.向所获得的所述波长光谱轮廓应用移动平均，以获得经平滑波长光谱轮廓；b.在所述波长光谱轮廓与所述经平滑波长光谱轮廓之间差分，从而获得指示所述周期分量的季节性轮廓，并且通过计算所述季节性轮廓的移动中间平均来使所述季节性轮廓平滑；以及c.在所述波长光谱轮廓与所述季节性轮廓之间差分，从而获得抑制了所述周期分量的经抑制周期性波长光谱轮廓。20.根据权利要求15至19中任一项所述的XRF装置，所述XRF装置包括固定滤波器，该固定滤波器操作为抑制所述趋势分量；所述固定滤波器适于进行以下各项：a.向所述波长光谱轮廓或向所述经抑制周期性波长光谱轮廓应用移动平均处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·格罗夫，
申请(专利权)人：索雷克核研究中心，安全事业有限公司，
类型：发明
国别省市：以色列,IL