[发明专利]用于成分分析的系统和方法

说明书

提出了一种用于产生指示样本(110)中的一种或多种预定成分的存在的分析数据的系统(100)。该系统包括用于将粒子流(130)引向样本(110)的源设备(120)，用于根据散射角(θ)测量从样本(110)散射的粒子的分布的检测器设备(140)和用于基于所测量的散射粒子的分布和基于指示一种或多种预定成分对散射粒子的分布的影响的参考信息来产生分析数据的处理设备(170)。与每个散射粒子有关的散射角是粒子流的到达方向与散射粒子的轨迹(160)之间的角度。该系统利用与不同同位素、不同化学物质和不同异构体有关的散射的不同方向特性。

技术领域

本公开总体上涉及成分分析。更具体地，本公开涉及一种用于产生分析数据的系统和方法，该分析数据指示例如同位素、化学物质和/或异构体的样本中的一种或多种预定成分的存在。此外，本公开涉及一种用于产生分析数据的计算机程序，该分析数据指示样本中的一种或多种预定成分的存在。

背景技术

传统上，进行材料的成分分析以检测材料样本是否包含一种或多种预定成分，并能够检测被检测出存在的那些成分的量。例如，要分析的材料可以是气态样本，例如分析空气以确定是否存在有害气体成分，例如一氧化碳和硫化氢。各种技术被用于执行这样的分析，包括例如X射线衍射和电子衍射。X射线主要与原子电子发生电磁相互作用，并有效探测高Z材料。在低Z材料的情况下，入射中子可用于显着提高材料识别能力。中子作为电中性粒子，直接与原子核相互作用，并探测元素的不同同位素变体。X射线和中子与材料的相互作用代表了探测材料成分的补充方式。

通常，基于中子相互作用的分析系统包括中子源，例如中子发生器，用于将中子流引向要分析的样本。检测并分析与样本的原子核相互作用的中子，以确定样本是否包含一种或多种预定的成分，例如正在考虑的同位素。但是，需要提高基于中子相互作用的分析系统的精度以及基于与中子以外的粒子的相互作用的分析系统的精度。此外，需要将基于粒子流的分析技术的适用性扩展到要检测不同化学物质和/或化学物质的不同异构体变量的情况。

发明内容

以下给出简化的概述，以便提供对各种发明实施例的一些方面的基本理解。该概述不是本发明的广泛概述。它既不旨在标识本发明的关键或重要元素，也不旨在描绘本发明的范围。以下概述仅以简化形式呈现了本发明的一些概念，作为对本发明的示例性实施例的更详细描述的序言。

在本文档中，“几何”一词在用作前缀时表示几何概念，不一定是任何物理对象的一部分。几何概念可以是例如几何点、直线或弯曲几何线、几何平面、非平面几何表面、几何空间或零、一、二维或三维的任何其他几何实体。

根据本发明，提供了一种新系统，用于产生指示样本中的一种或多种预定成分的存在的分析数据。每个预定的成分例如可以是元素的同位素变体，例如¹²C,¹³C,¹⁴C，化学物质或化合物，例如葡萄糖C₆H₁₂O₆，乙醇C₂H₅OH,，甲烷CH₄或化合物的异构体变体。

根据本发明的系统包括：

-源设备，该源设备用于将粒子流，例如中子流，引向待分析的样本，

-检测器设备，该检测器设备用于至少根据散射角测量从样本散射的粒子的分布，与每个散射粒子有关的散射角是粒子流的到达方向与所考虑的散射粒子的轨迹之间的角度，以及

-处理设备，该处理设备用于基于测量的散射粒子的分布和基于指示一种或多种预定成分对散射粒子的分布的影响的参考信息来产生上述分析数据。

上述系统利用与不同同位素、不同化学物质和化合物以及不同异构体有关的散射的不同方向特性。散射粒子的上述分布指示有多少粒子被散射到不同的散射方向，即，散射粒子如何在不同的散射角之间被分布。

在根据本发明的有利且非限制性实施例的系统中，处理设备被配置为：