[发明专利]一种基于平晶衍射成像的X射线能谱测量方法

摘要

本发明涉及一种基于平晶衍射成像的X射线能谱测量方法，以解决现有方法能谱分辨率差、测量效率低的缺点。本发明适用于100keV以下、多能量X射线连续能谱的测量。该方法包括步骤：1.估计待测X射线能谱范围，确定衍射晶体参数和测量系统参数；2.对衍射角度范围中所有衍射角度分别进行成像，记录衍射图像和透射图像；3.对步骤1中确定的晶体，利用直流X射线源和能量分辨探测器，测量待测能谱范围内各能量X射线对衍射晶体的摇摆曲线，计算积分衍射系数：4.根据步骤2中的透射图像，计算步骤2中衍射图像各像素对应的衍射能量，得到X射线衍射能谱；再结合步骤3中各待测能量的积分衍射系数计算入射X射线能谱。

主权项

1.一种基于平晶衍射成像的X射线能谱测量方法，其特征在于：适用于100keV以下、多能量X射线连续能谱的测量；包括以下步骤：步骤1：估计待测X射线能谱范围{E}，确定衍射晶体参数和测量系统参数；所述测量系统参数包括衍射晶体的晶面间距d、等效X射线源点O1到晶体旋转中心O2的距离h、成像器件到晶体旋转中心O2的距离l，以及测量系统衍射角度范围{θB}；步骤2：对衍射角度范围{θB}中所有衍射角度分别进行成像，同时记录衍射图像和透射图像；步骤3：对步骤1中确定的晶体，利用直流X射线源和能量分辨探测器，测量待测能谱范围{E}内各能量X射线对衍射晶体的摇摆曲线，计算积分衍射系数：(1)根据步骤1中估计的待测X射线的能谱范围{E}，选取X射线管阳极靶材料和电压电流参数；(2)确定晶体的旋转角度范围和旋转步进角度：估计晶体摇摆曲线半宽为δ，晶体旋转角度范围{θT}可以由如下公式确定：max({θT})≥max({θB})+δmin({θT})≤min({θB})‑δ旋转步进角度不大于δ/5；(3)利用能量分辨探测器测量晶体旋转角度范围{θT}内每个旋转角度θTi对应的晶体衍射能谱，同时记录每个衍射能谱的有效测量时间t；(4)修正每个旋转角度θTi对应的晶体衍射能谱中散射因素的影响；(5)提取能谱范围{E}中某一待测能量为Ej的X射线在晶体旋转角度θTi等于衍射角θBi时单位时间的衍射强度信息I(θBi,Ej)，得到待测能量为Ej的X射线的衍射强度随衍射角θBi的强度变化曲线；(6)对得到的强度变化曲线进行衍射峰拟合，得到能量Ej对应同一晶面的衍射峰；(7)对经步骤3(6)得到的衍射峰求一阶导数，选取一阶导数斜率不小于0的部分，对该部分衍射峰取绝对值，即分别为摇摆曲线的左支与右支，拼接得到待测能量为Ej的X射线对于某个晶面的摇摆曲线；(8)重复步骤3(5)～步骤3(7)直至遍历能谱范围{E}中所有待测能量，得到能谱范围{E}中所有待测能量X射线对于某个晶面的摇摆曲线；(9)对步骤3(8)中得到的晶体摇摆曲线进行积分，得到能谱范围{E}中所有待测能量的积分衍射系数；步骤4：计算待测能谱：根据步骤2所得到的透射图像，计算步骤2所得的衍射图像各像素对应的衍射能量，得到X射线衍射能谱；根据所述X射线衍射能谱和步骤3所得的各待测能量的积分衍射系数计算入射X射线能谱。