用于确定样本的物理性质的方法技术

本发明专利技术涉及通过电离辐射、特别是通过x辐射或伽马辐射来进行材料分析的领域。本发明专利技术提出了一种使用具有至少三个通道的光谱检测器(20)来确定测试样本(14)的物理性质的方法，该方法包括：·在每个通道中对测试样本执行测量，·计算变量，每个变量是由不同通道的测量结果的组合而形成的，·将加权且偏置矩阵应用于变量，以使得能够确定测试样本的所研究的物理性质。

Methods used to determine the physical properties of samples

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定样本的物理性质的方法
本专利技术涉及通过电离辐射、特别是通过x辐射或伽马辐射来进行材料分析的领域。
技术介绍
x辐射或伽马辐射的应用已在无损检测和安全领域(例如爆炸材料的检测)中得到了发展。在无损检测的领域中，有几种应用已经例如用于确定肉中的脂肪水平。对于此类应用，进行了多能量测量。更具体地，要分析的对象位于多色光谱源和多能量检测器之间。该多能量检测器例如是与限定不同能带的几个滤波器相关联的光谱检测器或闪烁检测器。例如，有可能从两个能带测量针对这两个能带中的每个能带的入射辐射的衰减系数。使用使得能够限定衰减系数的比较基准的参考材料。接下来，测试材料的衰减系数使得能够将其置于该比较基准中，以便获得测试材料的性质，例如其脂肪水平。更具体地，物体的透射在数学上表征了在没有相互作用的情况下通过其的光子的数量，也就是在给定的能带中，物体之后的光子通量与物体之前的光子通量之间的比率。通过射线照相法进行的材料识别与材料和x射线或伽马射线相互作用的方式有关。x射线或伽马射线被材料吸收(或有效相互作用部分)的可能性取决于其有效原子序数(Zeff)和x射线或伽马射线的能量。有效原子序数反映了电子云中与x射线或伽马射线相互作用的电子数。在纯化学元素(碳、铁、金等)的情况下，有效原子序数等于化学元素的原子序数Z(Zeff＝Z)。在化合物的情况下，有效原子序数近似为每单位体积的平均电子数。每种材料都通过其自己的衰减谱来表征。衰减谱是描述随着光子的能量而变化的该光子与材料的相互作用的可能性的函数。从根本上讲，已经确认下面三种物理现象表明x射线或伽马射线与材料之间的相互作用：光电效应、瑞利或弹性扩散、以及康普顿或非弹性扩散。在这三种现象中，X光子的原子序数和能量以不同的功率介入。材料的识别包括通过一种或几种物理性质来表征该材料，所述物理性质例如有效原子序数Zeff、密度、一种材料在另一种材料中的含量(或百分比)。使用例如在文献US2013/0110438A1中描述的已知方法，能够确定如何分解对测试样本进行的多能量测量。基于两种以上的材料，结果始终是仅考虑其测量结果适用于测试样本的测量结果的两种材料的概率分布。因此，该方法例如可以用于测量脂肪水平，但是不能在大量材料中找到有效原子序数。此外，对于给定的材料，衰减取决于所使用的样本的厚度。其厚度越大，衰减越强。已知方法非常不适合该参数，并且为了认出材料，通常必须使用预定厚度的样本。该约束不适用于测试行李箱，在这种情况下，由于待测物体本身的性质，待测物体的尺寸是未知的。
技术实现思路
本专利技术设法通过提出一种新方法来抵消所有或一些上述问题，该新方法使用能够适应任何样本厚度的光谱检测器来确定样本的物理性质。本专利技术还设法提高确定的精度，例如在涉及查找一种材料在另一种材料中的比例的情况下。为此，本专利技术涉及一种使用具有至少三个通道的光谱检测器来确定测试样本的物理性质的方法，该方法由以下步骤组成：·在每个通道中对测试样本执行测量，·计算变量，每个变量是由不同通道的测量结果的组合而形成的，·将加权且偏置矩阵应用于变量，以使得能够确定测试样本的所研究的物理性质，所研究的物理性质值能够连续变化。有利地，所述变量形成“变量向量”，并且将加权且偏置矩阵应用于变量向量产生结果向量，结果向量的分量是所研究的物理性质的值。有利地，使用被样本衰减的辐射的有用测量结果与未被样本衰减的辐射的空测量结果之间的比率来对变量进行标准化。可以使用该比率的对数来对变量进行标准化。有利地，该方法还由以下步骤组成：·在每个通道中对具有不同厚度和不同材料的几个校准样本执行测量，·计算关于每个校准样本的变量，·在第一校准步骤期间，使用回归方法，通过定义加权且偏置矩阵来将与校准样本有关的变量和校准样本的所研究的性质的预期值关联起来。有利地，该方法还由以下步骤组成：·在第二校准步骤期间，将加权且偏置矩阵应用于与校准样本有关的变量，以便获得校准样本的性质的计算值，并计算要被最小化的与校准样本的性质的计算值和校准样本的性质的预期值之间的偏差有关的均方误差，·如果均方误差的值小于或等于预定阈值，则验证加权且偏置矩阵有效，·如果均方误差的值高于所述阈值，则修改不同变量的测量结果组合，然后重复第一和第二校准步骤，直到均方误差的值小于或等于所述阈值为止。有利地，该方法还由以下步骤组成：·在第二校准步骤期间，将加权且偏置矩阵应用于与校准样本有关的变量，以便获得校准样本的性质的计算值，并计算要被最大化的与校准样本的性质的计算值和校准样本的性质的预期值之间的偏差有关的均方误差，·如果均方误差的值大于或等于预定阈值，则验证加权且偏置矩阵有效，·如果均方误差的值低于所述阈值，则修改不同变量的测量结果组合，然后重复第一和第二校准步骤，直到均方误差的值小于或等于所述阈值为止。有利地，所研究的物理性质的确定需要至少一个参数，并且所述至少一个参数适用于协助在每个通道中对具有预定厚度以及已知的至少一个所研究的性质的参考样本进行的测量。有利地，对参考样本的测量与对测试样本的测量同时进行，并且该参数适用于确定待测样本的所研究的物理性质。有利地，所述至少一个参数适用于协助在每个通道中对具有预定且不同的厚度的两个参考样本进行的测量，使得可以实现对被研究性质中的一个的相同的测量；所述参数可以采取两个不同的值，它们取决于具有两个参考样本所共有的所研究的性质的第一材料的等效厚度。附图说明根据作为示例提供的一个实施例的详细描述，将更好地理解本专利技术，并且其其他优点将变得明显，该描述通过附图来说明，在附图中：图1示出了允许行李箱中的材料的特定检测的示例性系统；图2示出了能够在图1的系统中使用的根据本专利技术的方法；图3示出了用于校准图1的系统的方法；图4示出了使用利用测试样本而扫描的参考样本的根据本专利技术的适配；以及图5和图6详细说明了图4中所示的适配的两个实施例。为了清楚起见，在各个图中相似的元件将带有相似的参考标记。具体实施方式图1示出了例如能够在机场中使用的示例性行李测试系统10。提供系统10来检测被认为是危险的材料，例如爆炸性材料。系统10包括其上放置了待测的行李箱14的传送带12。x辐射发生器16位于行李箱14在传送带12上循环的区域的一侧。本专利技术可以用于其他类型的电离辐射，例如伽马辐射。发生器16发出穿过行李箱14的入射辐射18。检测器20位于该区域的另一侧，以便接收因穿过行李箱14而改变的辐射18。被改变的辐射(也称为透射辐射)带有参考22。检测器连接到计算机24，该计算机24被配置为分析来自检测器20的信息并显示表示行李箱14的内容的图像。在该图像中，行李箱14中包含的材料被识别。能够不同地放置系统10的组件，以防止辐射穿过传送带12。应当理解，本专利技术可以被应用于希望识别材料的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用具有至少三个通道的光谱检测器(20)来确定测试样本(14)的物理性质的方法，该方法包括：/n·在每个通道中对测试样本执行测量，/n其特征在于，该方法还包括：/n·计算变量，每个变量是由不同通道的测量结果的组合而形成的，/n·将加权且偏置矩阵(30)应用于变量，以使得能够确定测试样本的所研究的物理性质，所述所研究的物理性质的值能够连续变化。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170607 FR 17550351.一种使用具有至少三个通道的光谱检测器(20)来确定测试样本(14)的物理性质的方法，该方法包括：
·在每个通道中对测试样本执行测量，
其特征在于，该方法还包括：
·计算变量，每个变量是由不同通道的测量结果的组合而形成的，
·将加权且偏置矩阵(30)应用于变量，以使得能够确定测试样本的所研究的物理性质，所述所研究的物理性质的值能够连续变化。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述变量形成“变量向量”，并且将所述加权且偏置矩阵(30)应用于变量向量产生结果向量，所述结果向量的分量是所述所研究的物理性质的值。


3.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，使用被样本衰减的辐射的有用测量结果与未被样本衰减的辐射的空测量结果之间的比率来对所述变量进行标准化。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，使用所述比率的对数来对所述变量进行标准化。


5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，还包括：
·在每个通道中对具有不同厚度和不同材料的几个校准样本执行测量，
·计算关于每个校准样本的变量，
·在第一校准步骤期间，使用回归方法，通过定义所述加权且偏置矩阵(30)来将与校准样本有关的变量和校准样本的所研究的性质的预期值关联。


6.根据权利要求5所述的方法，还包括：
·在第二校准步骤期间，将所述加权且偏置矩阵(30)应用于与校准样本(40)有关的变量，以便获得校准样本的性质的计算值(46)，并计算要被最小化的与校准样本的性质的计算值(46)和校准样本的性质的预期值(44)之间的偏差有关的均方误差MSE，
·如果所...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·嘉伯雷奥博里森科，D·佩瑞安，
申请(专利权)人：探测技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR