使用X射线荧光成像的方法技术

本文公开一种方法，其包括：引起被引入人体的一种化学元素的特征X射线的发射；利用所述特征X射线捕获所述人体的一部分的图像；基于所述图像确定所述人体的所述部分中所述化学元素的三维分布。学元素的三维分布。学元素的三维分布。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用X射线荧光成像的方法

技术介绍

[0001]X射线荧光(XRF)是来自被激发(例如，暴露于高能X射线或伽马射线)的材料的特征X射线的发射。如果原子暴露于X射线或伽马射线并且其光子能量大于电子的电离势，则所述原子内轨道上的电子可以被抛出，并在内轨道上留下空穴。当原子外轨道上的电子弛豫以填充所述内轨道上的所述空穴时，X射线(荧光X射线或二次X射线)被发射。所述被发射的X射线的光子能量等于所述外轨道和所述内轨道电子之间的能量差。
[0002]对于给定的原子，可能的弛豫数目是有限的。如图1A所示，当L轨道上的电子弛豫以填充K轨道(L
→
K)上的空穴时，荧光X射线称为Kα。来自M
→
K弛豫的荧光X射线称为Kβ。如图1B所示，来自M
→
L弛豫的荧光X射线称为Lα，依此类推。

技术实现思路

[0003]本文公开一种方法，其包括：引起被引入人体的一种化学元素的特征X射线的发射；利用所述特征X射线捕获所述人体的一部分的图像；基于所述图像确定所述人体的所述部分中所述化学元素的三维分布。
[0004]根据实施例，所述图像分别在相对于所述人体的多个位置处被捕获。
[0005]根据实施例，所述图像用被配置为移动到所述多个位置的检测器捕获。
[0006]根据实施例，所述化学元素的原子序数为60或更大。
[0007]根据实施例，所述化学元素是钨(W)或铅(Pb)。
[0008]根据实施例，所述化学元素没有放射性。
[0009]根据实施例，所述化学元素是在化合物中。
[0010]根据实施例，引起所述特征X射线发射，包括用引起所述特征X射线发射的辐射照射所述人体的所述部分。
[0011]根据实施例，所述辐射是X射线或伽马射线。
[0012]根据实施例，所述化学元素通过所述人体的血液循环引入所述人体。
[0013]根据实施例，所述图像用具有X射线吸收层的检测器捕获，所述X射线吸收层被配置为吸收所述特征X射线，其中所述X射线吸收层包括锗(Ge)。
[0014]根据实施例，所述X射线吸收层包括锂(Li)。
[0015]根据实施例，所述检测器包括冷却器，该冷却器被配置为将所述X射线吸收层冷却到80K以下。
[0016]根据实施例，所述检测器包括像素阵列，并且其被配置为在一段时间内对入射在像素上的特征X射线的光子数进行计数。
[0017]根据实施例，所述检测器被配置为对在相同时间段内的X射线光子的数量进行计数。
[0018]根据实施例，所述像素被配置为并行操作。
[0019]根据实施例，每个所述像素被配置为测量其暗电流。
[0020]所述检测器进一步包括准直器，所述准直器被配置为限制所述像素的视场。
[0021]根据实施例，所述X射线检测器不包括闪烁体。
[0022]根据实施例，所述辐射粒子的能量高于40keV。
[0023]根据实施例，捕获所述图像，包括对一段时间内所述特征X射线的光子数进行计数。
[0024]根据实施例，所述X射线吸收层包括电极；其中所述检测器包括：被配置为将所述电极的电压与第一阈值进行比较的第一电压比较器，被配置为将所述电压与第二阈值进行比较的第二电压比较器，被配置为记录到达所述X射线吸收层的多个X射线光子的计数器，以及控制器；其中所述控制器被配置为在所述第一电压比较器确定所述电压的绝对值等于或超过所述第一阈值的绝对值时启动时间延迟；其中所述控制器被配置为在所述时间延迟期间启动第二电压比较器；其中所述控制器被配置为如果所述第二电压比较器确定所述电压的绝对值等于或超过所述第二阈值的绝对值，则使所述计数器记录的数目增加一。
[0025]根据实施例，所述检测器进一步包括电连接到所述电极的积分器，其中所述积分器被配置为从所述电极收集载流子。
[0026]根据实施例，所述控制器被配置为在所述时间延迟的开始或期满时启动所述第二电压比较器。
[0027]根据实施例，所述检测器进一步包括电压表，其中所述控制器被配置为使所述电压表在所述时间延迟期满时测量所述电压。
[0028]根据实施例，所述控制器被配置为基于在所述时间延迟期满时测得的所述电压的值来确定X射线光子的能量。
[0029]根据实施例，所述控制器被配置为将所述电极连接到电接地。
[0030]根据实施例，所述电压的变化率在所述时间延迟期满时大致为零。
[0031]根据实施例，所述电压的变化率在所述时间延迟期满时大致为非零。
【附图说明】
[0032]图1A和图1B示意示出XRF的机制。
[0033]图2示意示出根据实施例的一种方法的流程图。
[0034]图3示意示出根据实施例的一种系统。
[0035]图4示意示出根据实施例的所述系统的一个X射线检测器。
[0036]图5A
‑
图5C各自示意示出根据实施例的所述X射线检测器的横截面图。
[0037]图6A
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图6B各自示意示出根据实施例的所述X射线检测器的电子系统的组件图。
[0038]图7示意示出根据实施例的由X射线的入射光子产生的载流子引起的电流的时间变化，以及电压的相应时间变化。
【具体实施方式】
[0039]图2示出根据实施例的方法的流程图。在可选的步骤705中，一种化学元素被引入人体中。所述化学元素可以是一种不具有放射性的化学元素。所述化学元素不一定是纯元素，其可存在于化合物中。例如，所述化学元素可以有与其相连的配体。所述化学元素可以以药丸或液体的形式口服引入所述人体中，或通过注射到肌肉或血流中。所述化学元素的实例可包括钨(W)、铅(Pb)和原子序数为60或更大的化学元素。在步骤710中，被引入人体中
的所述所述化学元素的特征X射线的发射被引起。例如，用引起所述特征X射线的发射的辐射(例如，高能X射线或伽马射线)照射所述人体的一部分。在步骤720中，利用所述特征X射线捕获所述人体的所述部分的图像。所述图像可分别在相对于所述人体的多个位置捕获。在步骤730中，基于所述图像确定所述人体的所述部分中的所述化学元素的三维分布。
[0040]图3示意示出根据实施例的系统200。所述系统200包括一个或多个X射线检测器102。所述X射线检测器102可相对于物体104(例如，人体的一部分)被定位或相对于物体104移动到多个位置。例如，X射线检测器102可位于沿着所述人体的所述部分的周围的半圆或沿着所述人体的所述部分的长度的多个位置。所述X射线检测器102可布置在距所述物体104大致相同的距离或不同的距离处。所述X射线检测器102的其他合适的布置也是可能的。所述X射线检测器可在角的方向上等距或不等距地间隔开。所述X射线检测器102的位置不一定是固定的。例如，一些所述X射线检测器102可朝向和远离所述物体104移动，或者可相对于所述物体104旋转。在实施例中，所述X射线检测器1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，其包括：引起被引入人体的一种化学元素的特征X射线的发射；利用所述特征X射线捕获所述人体的一部分的图像；基于所述图像确定所述人体的所述部分中所述化学元素的三维分布。2.如权利要求1所述的方法，其中所述图像分别在相对于所述人体的多个位置处被捕获。3.如权利要求2所述的方法，其中所述图像用被配置为移动到所述多个位置的检测器捕获。4.如权利要求1所述的方法，其中所述化学元素的原子序数为60或更大。5.如权利要求1所述的方法，其中所述化学元素是钨(W)或铅(Pb)。6.如权利要求1所述的方法，其中所述化学元素没有放射性。7.如权利要求1所述的方法，其中所述化学元素是在化合物中。8.如权利要求1所述的方法，其中引起所述特征X射线发射，包括用引起所述特征X射线发射的辐射照射所述人体的所述部分。9.如权利要求8所述的方法，其中所述辐射是X射线或伽马射线。10.如权利要求1所述的方法，其中所述化学元素通过所述人体的血液循环引入所述人体。11.如权利要求1所述的方法，其中所述图像用具有X射线吸收层的检测器捕获，所述X射线吸收层被配置为吸收所述特征X射线，其中所述X射线吸收层包括锗(Ge)。12.如权利要求11所述的方法，其中所述X射线吸收层包括锂(Li)。13.如权利要求11所述的方法，其中所述检测器包括冷却器，该冷却器被配置为将所述X射线吸收层冷却到80K以下。14.如权利要求11所述的方法，其中所述检测器包括像素阵列，并且其被配置为在一段时间内对入射在像素上的特征X射线的光子数进行计数。15.如权利要求14所述的方法，其中所述检测器被配置为对在相同时间段内的X射线光子的数量进行计数。16.如权利要求14所述的方法，其中所述像素被配置为并行操作。17.如权利要求14所述的方法，其中每个所述像素被配置为测量其暗电流。18.如权利要求14所述的方法，其中所述检测器进一步包括准直...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹培炎，刘雨润，
申请(专利权)人：深圳帧观德芯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：