具有環境溫度檢測器的X射線儀器的制作方法
具有環境溫度檢測器的x射線儀器
1.相關申請的交叉引用
2.本技術要求于2020年4月9日提交的美國臨時專利申請第63/007,487號的優先權的權益，該美國臨時專利申請的內容通過引用整體并入本文。
技術領域
3.本公開內容的示例實現方式涉及用于進行x射線分析的儀器，更具體地涉及使用在可變環境溫度下操作的能量散檢測器而無需對該檢測器進行溫度控制的x射線分析器。
背景技術：
4.x射線光譜儀儀器，例如x射線熒光(xrf)儀器，被配置成測量從樣品發射的x射線的能量分布。根據所發射的x射線的能譜，可以計算樣品材料的化學組成。在這樣的儀器中，利用能量散半導體檢測器來測量x射線能譜，其中入射到檢測器上的x射線在半導體中生成電子-空穴對，并且檢測器由此收集與x射線能量成比例的電荷。電荷由通常位于檢測器附近的電荷靈敏前置放大器(charge sensitive pre-amplifier)例如場效應晶體管(fet)接收并放大。電荷靈敏前置放大器將來自每個入射x射線的電荷轉換成其高度與x射線能量成比例的電壓脈沖信號。然后，這些電壓脈沖信號可以由一個或更多個次級放大器進一步放大，所述一個或更多個次級放大器通常位于x射線儀器內的至少一個印刷電路板(pcb)上。
5.能量散半導體x射線檢測器通常被冷卻和控制成保持恒定的低溫，這是因為：在環境溫度下，由半導體中的熱誘導電子-空穴對生成的漏電流可能過高。漏電流會生成隨溫度變化的連續背景噪聲，并且可能干擾對x射線生成的信號的準確測量。冷卻至-10℃至-20℃的范圍內的溫度通常利用熱電冷卻裝置等來實現。然而，提供冷卻并且使檢測器與周圍環境之間保持熱隔離的要求增加了x射線檢測器的成本和復雜性。需要向冷卻裝置提供電力，并且為了使冷卻有效地工作，檢測器需要處于真空或減壓環境下以防止熱傳導和冷凝。
6.在具有在環境溫度下操作的檢測器的儀器中，不需要提供冷卻電力。此外，檢測器不需要處于真空下，這意味著檢測器窗口不必保持通常的高真空水平。環境溫度儀器中的窗口的功能僅是使光、灰塵和濕氣遠離檢測器芯片并讓x射線進入。那么，窗口可以潛在地由更便宜的材料制成，并且可以避免真空封裝的加工成本和包裝成本。然而，為了獲得準確且可重復的測量結果，需要對檢測器的性能的溫度相關性進行校正。
7.因此，存在對于下述x射線分析儀器的需要：在該x射線分析儀器中，x射線檢測器不需要冷卻，并且因此與當前實踐中使用的檢測器相比將明顯更小、更便宜并且使用更少的電力。對于低成本、手持式或便攜式x射線分析儀器而言，消除對于冷卻和產生可靠的準確結果的要求將是特別有利的。
技術實現要素：
8.在本公開內容的示例實現方式中，提供了一種用于確定測試對象的元素組成的x射線分析器。在示例實現方式中，分析器包括檢測器，該檢測器被配置成檢測來自被x射線源照射的測試對象的次級x射線(例如，x射線熒光)并且提供對應的能量信號。分析器還包括溫度傳感器，該溫度傳感器被配置成感測檢測器附近的溫度。分析器還包括信號處理器，該信號處理器被配置成處理所述能量信號并提供針對x射線事件的經溫度補償的輸出。
9.能量信號包括具有脈沖高度的脈沖，并且經溫度補償的輸出包括根據溫度對脈沖高度的增益進行的調整。此外，脈沖呈現由檢測器的溫度誘導泄漏引起的偏移，并且經溫度補償的輸出還包括利用根據溫度的偏移對脈沖高度進行的調整。
附圖說明
10.圖1是根據本公開內容的x射線分析器的示例實現方式的示意圖。
11.圖2是示出根據本公開內容的示例實現方式的與檢測器溫度的變化相關聯的脈沖高度的變化以及得出溫度補償的方法的圖。
12.圖3是描繪根據本公開內容的示例實現方式的與檢測器溫度的變化相關聯的由脈沖泄漏引起的能量信號的變化以及得出溫度補償的方法的圖。
13.圖4是描繪根據本公開內容的示例實現方式的作為能量的函數的脈沖高度以及基于不同的增益和泄漏偏移得出溫度補償的方法的圖。
14.圖5是描繪根據本公開內容的通過使用較小的檢測器來實現對檢測器溫度變化的期望的增益響應范圍的替選實現方式的基礎的圖。
15.圖6是根據本公開內容的示例實現方式的具有檢測器和兩個溫度傳感器的x射線分析器的示意圖。
16.圖7是根據本公開內容的示例實現方式的具有檢測器和一個溫度傳感器的x射線分析器的示意圖。
17.圖8是根據本公開內容的示例實現方式的設計具有至少一個在沒有溫度控制的情況下操作的檢測器的x射線分析器的方法的流程圖。
18.圖9是根據本公開內容的示例實現方式的操作具有至少一個環境溫度檢測器的x射線儀器的替選方法的流程圖。
具體實施方式
19.參照圖1，在本公開內容的示例實現方式中，提供具有x射線源2和x射線檢測器6的x射線分析器1或檢測系統。優選地，x射線檢測器是在環境溫度下操作或沒有輔助溫度控制的硅漂移檢測器(silicon drift detector，sdd)。x射線源被配置成在x射線測試或校準操作期間生成初級x射線以照射測試對象4。檢測器6優選地被配置成檢測在被初級x射線照射時從測試對象4發射的次級x射線。x射線分析器1還包括處理器100。處理器100包括共同用于處理由檢測器6接收的能量信號的硬件、固件或軟件或者硬件、固件和軟件的任何組合。在本文中，處理器100是指處理與測試相關的所有信號和值的設施，并且可以包括分立的或集成的電子裝置或電路系統。根據本公開內容的x射線分析器1包括至少一個溫度傳感器10。處理器100還被配置用于校正x射線能譜，以考慮由檢測系統產生的電子脈沖的增益、零
偏移和分辨率方面的溫度誘導變化。
20.在當前公開的實現方式中，溫度傳感器10被配置成感測與檢測器6相關的溫度。如果檢測器6不具有任何冷卻或溫度穩定設施，則檢測器對次級x射線的響應將發生變化，并且這種變化將是實質性的并且取決于檢測器的操作溫度。為了使分析器1提供表示x射線響應(次級x射線)的光譜的準確且可重復的讀數，由處理器100對由于溫度變化引起的檢測器響應的變化進行補償。
21.常規系統在沒有溫度控制系統的情況下不能在環境溫度下操作，并且這些系統不對零偏移和分辨率的變化進行補償。
22.表1示出了根據檢測器的溫度針對前置放大器設置的增益的示例。(前置放大器可以在檢測器附近使用，并且可以與檢測器共享相同的熱環境。關于示例實現方式的詳細描述，參見圖6和圖7)。注意，在高于約負20攝氏度(-20℃)的溫度下，增益快速變化，并且在0℃到-5℃之間，增益每攝氏度變化約1％。可以預期的是，在0℃到20℃(室溫)之間，增益的變化速率將甚至更快。還應注意，對位于印刷電路板(pcb)上的典型次級放大器的增益的溫度相關性的測量(未示出)指示該相關性要小得多(約0.01％每攝氏度)。
23.表1示出了在溫度與前置放大器的增益之間存在一般關系。該關系可以是增益隨溫度降低而增大或減小。在本文所公開的實現方式中，x射線分析器根據溫度的變化來調整前置放大器的增益。稍后關于圖3說明分辨率的變化。前置放大器和次級放大器的使用稍后在與圖6和圖7相關的描述中介紹。
[0024][0025]
表1
[0026]
增益和分辨率的溫度相關性
[0027]
由于溫度而引起的前置放大器增益的變化可以通過經驗測量(例如，表1或圖2中所示的經驗測量)或通過理論方法來預測。因此，如果觀察到增益對溫度的函數相關性，并且如果測量到檢測器的溫度或前置放大器溫度，則可以通過動態增益校正來對系統隨溫度變化的增益漂移進行補償。在實現方式中，可以對增益進行校正，使得所有溫度下的經調整的增益與在選定的標準溫度下測量的或理論上預測的增益對應。
[0028]
呈現圖2至圖5以說明檢測器的溫度變化如何影響檢測器的性能以及如何根據本公開內容實現針對溫度進行補償。如在圖2中可以看出的，由于x射線的入射而在檢測器中
生成的電壓脈沖信號的高度不僅與x射線能量成比例，而且還受檢測器溫度的影響。針對三個檢測器溫度——一個為“冷”，一個為“暖”以及一個為“熱”，概念性地示出了三個脈沖高度相對于時間的曲線圖。如在圖2中可以看出的，對于所有三個檢測器溫度，脈沖高度是不同的。例如，對于“冷”檢測器和“暖”檢測器，h1和h2相應地是不同的脈沖高度。
[0029]
另外，如通過被標記為“暖”和“熱”的傾斜波形看出的，由升高的溫度引起的脈沖泄漏使得脈沖高度的測量值在脈沖發生的時間之外“漂移”。另外優選地考慮針對脈沖泄漏進行補償。與脈沖泄漏相關的因子被稱為“零偏移”，其也是溫度相關的。光譜儀中的零偏移是由具有零能量的理論x射線產生的信號。通常，該偏移信號是由于檢測器的脈沖泄漏引起的，其對脈沖高度增加了恒定貢獻。在允許檢測器溫度變化的情況下，漏電流的量并且因此偏移的量也將變化。針對該效應的校正將提高光譜能量標度(spectrum energy scale)的準確性。例如，如果使用“冷”檢測器的脈沖高度響應(該“冷”檢測器的溫度被用作校準溫度)，則在使用脈沖高度的平均值的情況下應當將脈沖高度調整δ應用于曲線圖“暖”。本領域技術人員在閱讀本公開內容后應當理解，除平均值之外的值可以用于這樣的補償。這樣的實現方式應當全部在本公開內容的范圍內。
[0030]
應當注意，可以在不同的級別動態地執行溫度補償。對于增益校正，在已知的檢測器溫度下測量x射線脈沖，并且可以在“最低”必要級別校正增益。x射線檢測器系統的可能發生增益校正的級別按照從最低級別到最高級別列出分別為硬件級別、固件級別和軟件級別。在硬件級別，通過基于所測量的溫度輸出來調整系統的增益，可以在測量每個x射線時(例如，在現場可編程門陣列(fpga)級別或在前置放大器級別)針對該x射線實時應用對增益的校正。在固件級別，程序可以被設計成使得當它們被執行時，程序在微秒時間尺度上引起對增益的校正。在軟件級別，程序可以被設計成在毫秒或更長的時間尺度上引起對增益的校正。動態增益校正可以在任何級別實現，所選擇的級別取決于檢測器溫度的變化率和期望測量的長度。例如，如果檢測器芯片溫度在許多秒內緩慢變化，則在整個光譜是小于1秒內收集的情況下不必對每個x射線脈沖進行校正，并且在這種情況下，軟件級別的偶然增益校正可能是適當的。如果檢測器溫度的變化在毫秒的時間尺度上具有可測量的影響，則固件級別或硬件級別的校正可能是適當的。
[0031]
對于直接在硬件級別進行的補償，x射線分析器1的一個實現方式可以具有直接響應于溫度的變化以連續方式而不是離散方式調整放大器增益的電路系統。取決于檢測器的響應于溫度的特性，增益調整可以是線性的或非線性的。所有這樣的替選實現方式都在本公開內容的范圍內。
[0032]
圖3是示出作為由檢測器6接收的能量信號的一方面的x射線事件的數目與脈沖高度的關系的圖。如在圖3中可以看出的，在檢測器溫度分別為“冷”和“暖”的情況下的兩個響應中，脈沖泄漏的影響被示出為由檢測器溫度變化引起。通常，檢測器溫度越高，脈沖高度分布越寬。對于特定的次級x射線響應，每個事件數目-脈沖高度曲線圖的總面積是相同的。根據本公開內容的實現方式包括根據從一個溫度到另一溫度的脈沖高度變化的偏移δ來提供溫度補償。
[0033]
圖4是示出針對兩個檢測器溫度t0和t1的檢測器在脈沖高度方面的響應與能量的關系的圖。線h＝g0e表示在不考慮零偏移的情況下的、對于檢測器溫度t0(圖2中的“冷”檢測器的溫度)具有未經補償的放大器增益g0的脈沖高度與能量的關系。線h＝g1e表示在不考慮
零偏移的情況下的、對于檢測器溫度t1(圖2中的“熱-1”檢測器的溫度)具有經補償的放大器增益g1的脈沖高度與能量的關系。線h＝g1e+δ0表示對于檢測器溫度t1具有經補償的增益g1、還考慮到由溫度變化引起的脈沖泄漏而利用零偏移δ0進行調整的脈沖高度與能量的關系。
[0034]
該關系可以被概括為：
[0035]hp
＝g x e+δ0??????????
(等式1)
[0036]
x射線分析器領域中的能量分辨率通常被表示為半峰全寬(fwhm)并且以能量單位給出。在x射線光譜法的情況下，通常以電子伏特(ev)為單位。返回圖3，被表示為每個圖一半高度處的wrc和wrw的能量分辨率隨著“冷”檢測器與“熱”檢測器之間溫度的變化而變化。因為來自相同材料的能譜可能取決于測量時的環境溫度(因此影響檢測器溫度)而變化，所以不期望儀器的能量分辨率發生變化。通常，這是因為使用能量范圍來處理光譜以表示特定元素的x射線。當分辨率變差時，所測量的能量的分布可能與其他相鄰的峰交疊。這使得由于無法利用簡單的區域模型來確定哪個峰對信號有貢獻而難以使用交疊區域中的數據。
[0037]
由于漏電流變化，檢測系統的能量分辨率也是溫度相關的。在表1中通過根據溫度的、檢測器和前置放大器的能量分辨率的測量值也示出了這種效果。在0℃到-5℃之間的溫度下，能量分辨率以約1.4％每攝氏度的速率增加。能量分辨率變化主要是由于半導體檢測器的溫度變化引起的。
[0038]
為了緩解能量分辨率的變化的影響，可以通過理論方法和經驗方法來預測能量分辨率對溫度的相關性，并且因此可以通過合適的校正算法來對能量分辨率的變化進行補償。在這樣的校正算法的實現方式中，光譜分辨率可以可選地被人為修改(加寬)以提供較低的分辨率，但仍然與其在檢測器較暖時的反應一致(以使wrc增加到wrw)。優選地，在最高設計溫度下將系統校準到“最壞情況”。這是因為使光譜加寬比使光譜窄化更容易。在該可選的校準步驟中，可以人為地使峰加寬，以使光譜分辨率在所有溫度下都有效地相同。
[0039]
參照圖5，溫度誘導的增益漂移是檢測器溫度變化的指數，并且嚴重損害x射線分析器的功能。這是因為相同能量的x射線可能取決于采集時的溫度而生成不同的輸出脈沖高度，從而導致x射線光譜中的誤差以及對樣品的不正確元素分析。還觀察到，檢測器的尺寸越小，這樣的增益漂移的影響越小。因此，在本公開內容的一些實現方式中，x射線分析器被構造成使用多個較小的檢測器而不是一個較大的檢測器來降低與溫度變化的相關性。這也可以有助于在沒有冷卻系統的情況下操作分析器的解決方案。如果要求多個檢測器，則多個較小的檢測器可以是取消冷卻系統的解決方案的一部分。較小的檢測器可以具有對溫度變化較不敏感的優點，但較小的檢測器可能由于其面積較小而效率較低。為了對較低的效率進行補償，可以使用總面積接近一個較大檢測器的面積的小檢測器陣列。
[0040]
總的來說，如上說明的提供溫度補償的方法可以通過根據本文先前所描述的等式和/或方法提供表中的數據來實現。可以在針對不同檢測器溫度利用分析器1進行操作之前執行的增益校準過程期間產生數據表。
[0041]
圖6是x射線分析器1的示例的框圖。在示例實現方式中，x射線分析器還包括前置放大器8和次級放大器9，它們都在沒有溫度控制的情況下操作。檢測器6、前置放大器8和第一溫度傳感器10被配置成被彼此熱接觸地封裝。出于說明的目的，溫度傳感器10輸出溫度測量值ta。次級放大器9優選地被配置成在與前置放大器8分離的pcb上，并且與輸出溫度測
量值tb的第二溫度傳感器11熱接觸。溫度傳感器10和溫度傳感器11可以是任何類型的溫度感測裝置。在優選實現方式中，溫度傳感器10和溫度傳感器11是緊湊型低成本固態傳感器，例如熱敏電阻、二極管或熱電傳感器。當x射線分析器1運行時，溫度傳感器10連續地產生表示檢測器6和前置放大器8的溫度的溫度測量值ta，并且溫度傳感器11連續地產生表示次級放大器9的溫度的溫度測量值tb。
[0042]
應當注意，本文先前關于圖2至圖4所說明的消除增益、零偏移和能量分辨率的溫度相關性的方法可以被獨立地應用于前置放大器8和/或次級放大器9的增益調整。
[0043]
仍然參照圖6，如上面所說明的，分析器1在測量準確性、可重復性和分辨率方面的性能具有顯著的溫度相關性。這主要是由于第一級放大的增益的溫度相關性而引起的，因為前置放大器或fet 8通常對溫度敏感。分析器1的性能的溫度相關性還與后續放大級例如次級放大器9的增益相關。
[0044]
檢測器6優選地為sdd，因為這種類型的檢測器具有低電容，使得其能量分辨率在室溫下相當好。然而，如果其他類型的檢測器在預期的溫度范圍內滿足性能預期，則也可以使用其他類型的檢測器。
[0045]
當次級x射線撞擊到檢測器6上時，前置放大器8產生被輸入至次級放大器9的輸出電壓的升壓，次級放大器9產生被進一步放大的脈沖信號。經放大的脈沖信號被輸入至脈沖高度測量單元12，脈沖高度測量單元12被配置成對作為x射線能量的未經校正的測量值的脈沖幅度進行測量。(對于脈沖高度的說明，參見圖2和相關描述)。注意，脈沖高度測量單元12還可以接收來自其他電子裝置的測量值，所述其他電子裝置提供對來自前置放大器9的信號的進一步放大和/或整形。根據本公開內容的脈沖增益和偏移調整單元14接收來自脈沖高度測量單元12的未經校正的能量測量值，以及來自溫度傳感器10和溫度傳感器11的溫度測量值ta和/或tb。脈沖增益和偏移調整單元14基于溫度測量值ta和tb合并關于增益、零偏移的溫度相關性信息。在與圖2至圖5相關聯的描述中詳細地說明了增益和零偏移相關性。增益校準過程可以包括利用標準能量x射線源(例如，來自
55
fe源的5.9kev x射線)照射檢測器6，并且可以使用在圖2至圖5中說明的方法。利用本公開內容中描述的方法，針對已知的溫度ta和tb，可以執行校準以將已知的脈沖高度與通過使用脈沖高度測量單元12測量的脈沖高度的輸出進行比較。
[0046]
增益和零偏移相關性信息使得脈沖增益和偏移調整單元14能夠對脈沖高度測量單元12的輸出施加調整，使得溫度相關性被消除并獲得經補償的脈沖高度。因此，經調整的脈沖高度與溫度無關，并且表示被調整至選定的標準操作溫度的脈沖高度。處理器100然后將經調整的脈沖高度作為輸入饋送至光譜構建器16，光譜構建器16累積來自多個x射線的經調整的脈沖高度以形成經調整的能譜。注意，如果需要，對于每個入射x射線，脈沖增益和偏移調整單元14可以獲取溫度ta和tb的獨立的個體實時測量值。
[0047]
經調整的能譜的分辨率可能仍然表現出不期望的溫度相關性。可選地，光譜分辨率加寬單元18被配置成調整能量分辨率，使得經調整的能量分辨率總是與對應于選定的固定溫度的已知最終能量分辨率對應。在優選實現方式中，該選定的固定溫度可以是針對一次或一系列測量的最大溫度。為了確定該最大溫度，光譜分辨率加寬單元18可以可選地接收溫度測量值ta和tb的輸入。然后光譜分辨率加寬單元18人為地將在較低溫度下獲取的光譜的分辨率加寬，以便匹配最大溫度下的已知分辨率。通常通過本領域已知的方法并且在
獲取到完整光譜之后應用分辨率加寬。
[0048]
如上所述，位于pcb上的次級放大器9的增益的溫度相關性比位于檢測器6附近的電荷靈敏前置放大器8的增益的溫度相關性小得多。此外，零偏移和能量分辨率兩者的溫度相關性主要是檢測器6的半導體材料的溫度的函數。因此，大部分溫度相關性校正源自溫度ta，而源自溫度tb的校正的幅度較小。因此，圖7示出了x射線儀器1的省略圖6的第二溫度傳感器11的示例。省略x射線儀器1中的第二溫度傳感器使得能夠對該儀器進行簡化，包括簡化校正算法和經驗校準，其僅涉及一個溫度變量而不是如x射線儀器1中的兩個溫度變量。
[0049]
圖8是x射線分析器(例如，圖6的x射線分析器1)在不對其檢測器進行溫度控制的情況下進行散x射線分析的方法的示例的圖。圖8的方法適用于測量時間長并且/或者環境溫度快速變化使得在單次測量過程期間發生顯著的溫度變化的情況。在步驟30中，溫度傳感器10和可選的溫度傳感器11分別從檢測器和次級放大器獲取溫度測量值ta和可選的溫度測量值tb。圖8的步驟32至步驟42可以由圖6中的處理器100執行以實現溫度補償器。在步驟32中，脈沖高度測量單元12測量由于x射線入射到檢測器6上而產生的脈沖高度。在步驟34中，脈沖增益和偏移調整單元14基于溫度測量值ta和tb調整脈沖高度。在步驟36中，脈沖增益和偏移調整單元14基于溫度測量值ta、零偏移來調整脈沖高度。在步驟34和步驟36中，根據結合圖2至圖4說明的方法及等式1將脈沖高度和零偏移兩者均調整成與它們在選定的標準操作溫度下的值對應。在步驟38中，光譜構建器16將經調整的脈沖添加至光譜。在步驟40中，針對入射到檢測器6上的多個x射線重復步驟30至步驟38的方法。可選地，在步驟42中，在測量結束并且已經獲取到完整的光譜之后，光譜分辨率加寬單元18將光譜中的峰的寬度加寬以使其與選定的固定溫度下的分辨率對應。最后，在步驟44中，使用經調整的光譜來計算測試樣品的元素組成。
[0050]
圖9是x射線分析器(例如，圖6的x射線分析器1)在不對其檢測器進行溫度控制的情況下進行散x射線分析的替選方法的圖。圖9的方法適用于測量時間短并且/或者環境溫度緩慢變化使得在單次測量過程期間不會發生顯著的溫度變化的情況。在步驟30中，溫度傳感器獲取溫度測量值ta和tb。圖9的步驟32至步驟42可以由圖6中的處理器100執行以實現溫度補償器。在步驟32中，檢測器6接收入射的x射線并且脈沖高度測量單元12測量脈沖高度。步驟32之后是步驟38，在步驟38中，光譜構建器16添加具有所測量的脈沖高度的脈沖。在步驟40中，針對入射到檢測器6上的多個x射線重復步驟32和步驟38的方法，直到測量完成。因此，在步驟40完成時獲得未針對溫度進行調整的完整光譜。
[0051]
在步驟34’、步驟36’和步驟42中，對未經調整的光譜進行調整以考慮不同測量之間的溫度變化。在步驟34’中，脈沖增益和偏移調整單元14基于溫度測量值ta和tb來調整光譜能量標度以使其與在選定的標準操作溫度下測量或計算的能量標度對應。在步驟36’中，基于溫度測量值ta調整整個光譜的零偏移以使其與在選定的標準操作溫度下測量或計算的零偏移對應。在步驟38’中，光譜分辨率加寬單元18基于溫度測量值ta將光譜中的峰的寬度加寬以使其與選定的固定溫度下的分辨率對應。應當注意，x射線分析器的處理器根據本文中先前關于圖2至圖4描述的方法來執行步驟34’、步驟36’和步驟42。最后，在步驟44中，使用經調整的光譜來計算測試樣品的元素組成。
[0052]
注意，在圖8和圖9的方法中對溫度測量值tb的使用是可選的。因此，可以修改步驟30、步驟34和步驟34’以省略對溫度測量值t2的引用。
[0053]
還要注意，可以使用圖8和圖9的方法的組合和變型。例如，可以這樣使用圖8的方法：不是在每個脈沖處，而是僅在選定的時間之后或選定數目的脈沖之后，應用步驟34和步驟36的校正。可替選地，可以這樣應用圖9的方法：不是針對整個測量，而是針對測量的一部分或者在選定的測量時間經過之前，應用步驟40的重復。
[0054]
附圖中的流程圖和框圖可以示出根據本公開內容的各種實現方式的設備、方法以及可通過計算機程序產品執行的架構、功能和操作。流程圖或框圖中的每個框可以表示模塊、程序段、單元或代碼的一部分，其可以包含用于執行指定邏輯功能的一個或更多個可執行指令。因此，本文所描述的方法不限于所描述的具體示例；而是，方法步驟中的任何方法步驟可以根據需要被重新排序、組合、移除或者并行或串行執行，以實現體現權利要求的結果。此外，框圖或流程圖中的每個框以及框的組合可以通過用于執行指定功能或操作的專用的、基于硬件的系統來實現或者通過專用硬件和計算機指令的組合來實現。
[0055]
附加描述和示例
[0056]
示例1包括一種主題(例如，一種x射線分析器)，該主題包括：至少一個檢測器，其被配置成檢測來自被x射線源照射的測試對象的次級x射線，并且提供對應的能量信號；溫度傳感器，其被配置成感測與檢測器相關的溫度；以及信號處理器，其被配置成處理所述能量信號并提供針對x射線事件的經溫度補償的輸出。
[0057]
在示例2中，示例1的主題可選地包括信號處理器，該信號處理器包括溫度補償器。
[0058]
在示例3中，示例2的主題可選地包括提供能量信號的檢測器，該能量信號包括具有脈沖高度的脈沖，并且溫度補償器被配置成根據溫度來調整脈沖高度的增益。
[0059]
在示例4中，示例3的主題可選地包括提供能量信號的檢測器，該能量信號包括具有脈沖高度的脈沖，該脈沖高度包括由檢測器的溫度誘導的脈沖泄漏引起的偏移，并且溫度補償器被配置成利用根據所述溫度的偏移來對脈沖高度進行補償。
[0060]
在示例5中，示例4的主題可選地包括溫度補償器，該溫度補償器被配置成通過利用經加寬的脈沖寬度對脈沖高度進行補償來調整所述輸出的能量分辨率。
[0061]
在示例6中，示例4的主題可選地包括溫度補償器，該溫度補償器包括校準表，該校準表指定增益的溫度相關性和偏移的溫度相關性。
[0062]
在示例7中，示例6的主題可選地包括在校準過程中根據經驗得出的校準表，在該校準過程中，測試對象和校準溫度下的脈沖高度是已知的。
[0063]
在示例8中，示例3至示例7中的一者或任何組合的主題可選地包括信號處理器，該信號處理器包括前置放大器，該前置放大器與x射線檢測器熱接觸并且被配置成產生脈沖，并且其中，所調整的增益是前置放大器增益。
[0064]
在示例9中，示例3至示例7中的一者或任何組合的主題可選地包括信號處理器，該信號處理器包括次級放大器，該次級放大器被配置成對增益以及產生脈沖做出貢獻，其中，次級放大器與測量第二溫度的第二溫度傳感器接觸。
[0065]
在示例10中，權利要求1至9中的一者或任何組合的主題可選地包括與檢測器物理接觸的溫度傳感器。
[0066]
在示例11中，權利要求1至10中的一者或任何組合的主題可選地包括用于生成x射線源的x射線發生器。
[0067]
示例12包括一種主題(例如，一種提供x射線測試的方法)或者可以可選地與示例1
至示例11中的一者或任何組合進行組合以包括這樣的主題，該主題包括：檢測來自被源x射線照射的測試對象的次級x射線；提供對應的能量信號；測量與檢測器相關的溫度；以及處理所述能量信號并提供針對x射線事件的經溫度補償的輸出。
[0068]
在示例13中，示例12的主題可選地包括提供能量信號，該能量信號包括具有脈沖高度的脈沖，并且所述處理和提供的步驟包括根據所測量的溫度來調整脈沖高度的增益。
[0069]
在示例14中，示例13的主題可選地包括由檢測器提供的檢測的步驟，并且脈沖包括由檢測器的溫度誘導的脈沖泄漏引起的零偏移，并且所述處理和提供的步驟包括利用根據溫度的零偏移對脈沖高度進行補償。
[0070]
在示例15中，示例14的主題可選地包括：所述處理和提供的步驟包括通過利用經加寬的脈沖寬度對脈沖高度進行補償來調整所述輸出的能量分辨率。
[0071]
在示例16中，示例13至示例15中的一者或任何組合的主題可選地包括：調整增益包括調整被配置成處理能量信號的放大器的增益。
[0072]
在示例17中，示例12至示例16中的一者或任何組合的主題可選地包括：測量溫度的步驟是通過使用溫度傳感器進行的。
[0073]
在示例18中，示例12至示例17中的一者或任何組合的主題可選地包括生成源x射線的步驟。
[0074]
示例19可以包括一種主題或者可以可選地與示例1至示例18中的一者或任何組合進行組合以包括這樣的主題，該主題包括計算機可讀存儲介質，該計算機可讀存儲介質包括可執行指令，所述可執行指令在由處理器執行時使處理器執行以下動作，所述動作包括：檢測來自被源x射線照射的測試對象的次級x射線；提供對應的能量信號；測量與檢測器相關的溫度；以及處理能量信號并提供針對x射線事件的經溫度補償的輸出。
[0075]
在示例20中，權利要求19的主題可選地包括計算機可讀存儲介質，該計算機可讀存儲介質包括使處理器執行以下操作的可執行指令：根據溫度提供能量信號，該能量信號包括具有脈沖高度的脈沖，并且該脈沖包括由檢測器的溫度誘導的脈沖泄漏引起的零偏移；以及提供經溫度補償的輸出，該經溫度補償的輸出包括利用根據溫度的零偏移對脈沖高度進行的補償。
[0076]
這些非限制性示例可以以任何排列進行組合。在本發明的示例實現方式中，可以以硬件、固件、軟件或硬件、固件和軟件的任何組合來實現處理。例如，可以以在可編程計算機/機器上執行的計算機程序來實現處理，所述可編程計算機/機器各自包括處理器、存儲介質或可由處理器讀取的其他制品(包括易失性和非易失性存儲器和/或存儲元件)、至少一個輸入裝置以及一個或更多個輸出裝置。在本發明的特定實現方式中，可以將程序代碼應用于利用輸入裝置輸入的數據，以執行處理并生成輸出信息。
[0077]
已經參照前述附圖將本發明的各種示例性實現方式僅作為示例性實現方式進行了描述，并且本發明的范圍僅由權利要求書限制。提供這些示例性實現方式僅用于使得本領域技術人員能夠更好地理解并且然后進一步實現本發明，而不旨在以任何方式限制本發明的范圍。
[0078]
此外，可以在沒有所描述的實現方式的具體細節中的一些或全部具體細節的情況下根據權利要求來實踐本發明的示例實現方式。因此，本發明包括可以被構思為具有如本文所公開的結構和方法的許多替選的、修改的和等效的實現方式，并且可以在不脫離所附
權利要求書的原理的情況下、在所附權利要求書的范圍內使用這些替選實現方式。
[0079]
為了清楚起見，沒有詳細描述與本發明有關的技術領域中已知的技術材料，以免不必要地模糊本發明。因此，本發明的以上實現方式被視為說明性的而非限制性的，并且本發明不限于本文中給出的示例實現方式的細節，而是可以在所附權利要求書的范圍和等同方案內進行修改。
[0080]
此外，本文所使用的術語“包含”、“包括”和“具有”以及它們的派生詞和類似表達應當被理解為開放式的(即，“包含/包括，但不限于”)。術語“基于”意指“至少部分地基于”，術語“一個實現方式”意指“至少一個實現方式”，并且術語“另一實現方式”指示“至少一個其他實現方式”。在本公開內容中提供了其他術語的相關定義。
[0081]
雖然已經關于本發明的特定實現方式描述了本發明，但是可以理解，可以基于本公開內容的教示構思各種設計，并且所有這些設計都在本公開內容的范圍內。
技術特征：
1.一種x射線分析器，包括：至少一個檢測器，其被配置成：檢測來自被x射線源照射的測試對象的次級x射線，并且提供對應的能量信號；溫度傳感器，其被配置成感測與所述至少一個檢測器相關的溫度；以及信號處理器，其被配置成處理所述能量信號并提供針對x射線事件的經溫度補償的輸出。2.根據權利要求1所述的x射線分析器，其中，所述信號處理器包括溫度補償器。3.根據權利要求2所述的x射線分析器，其中，所述能量信號包括具有脈沖高度的脈沖，并且所述溫度補償器被配置成根據所述溫度來調整所述脈沖高度的增益。4.根據權利要求3所述的x射線分析器，其中，所述脈沖高度包括由所述至少一個檢測器的溫度誘導的脈沖泄漏引起的偏移，并且所述溫度補償器被配置成利用根據所述溫度的偏移對所述脈沖高度進行補償。5.根據權利要求4所述的x射線分析器，其中，所述溫度補償器還被配置成通過利用經加寬的脈沖寬度對所述脈沖高度進行補償來調整所述輸出的能量分辨率。6.根據權利要求4所述的x射線分析器，其中，所述溫度補償器還包括校準表，所述校準表指定所述增益的溫度相關性和所述偏移的溫度相關性。7.根據權利要求6所述的x射線分析器，其中，所述校準表是在校準過程中根據經驗得出的，在所述校準過程中，所述測試對象和校準溫度下的脈沖高度是已知的。8.根據權利要求3所述的x射線分析器，其中，所述信號處理器包括前置放大器，所述前置放大器與所述至少一個檢測器熱接觸并且被配置成產生所述脈沖，并且其中，所調整的增益是前置放大器增益。9.根據權利要求3所述的x射線分析器，其中，所述信號處理器包括次級放大器，所述次級放大器被配置成對所述增益以及產生所述脈沖做出貢獻，其中，所述次級放大器與測量第二溫度的第二溫度傳感器接觸。10.根據權利要求1所述的x射線分析器，其中，所述溫度傳感器與所述至少一個檢測器物理接觸。11.根據權利要求1所述的x射線分析器，還包括用于生成所述x射線源的x射線發生器。12.一種提供x射線測試的方法，所述方法包括以下步驟：檢測來自被源x射線照射的測試對象的次級x射線；提供對應的能量信號；測量與所述檢測器相關的溫度；以及處理所述能量信號并提供針對x射線事件的經溫度補償的輸出。13.根據權利要求12所述的方法，其中，所述能量信號包括具有脈沖高度的脈沖，并且所述處理和提供的步驟包括根據所測量的溫度來調整所述脈沖高度的增益。14.根據權利要求13所述的方法，其中，所述檢測的步驟由所述檢測器提供，并且所述脈沖包括由所述檢測器的溫度誘導的脈沖泄漏引起的零偏移，并且所述處理和提供的步驟包括利用根據所述溫度的零偏移對所述脈沖高度進行補償。15.根據權利要求14所述的方法，其中，所述處理和提供的步驟包括通過利用經加寬的脈沖寬度對所述脈沖高度進行補償來調整所述輸出的能量分辨率。
16.根據權利要求13所述的方法，其中，調整所述增益是調整被配置成處理所述能量信號的放大器的增益。17.根據權利要求12所述的方法，其中，所述測量溫度的步驟是通過使用溫度傳感器進行的。18.根據權利要求12所述的方法，還包括生成所述源x射線的步驟。19.一種非暫態計算機可讀存儲介質，包括可執行指令，所述可執行指令在由處理器執行時使所述處理器執行操作，所述操作包括：檢測來自被源x射線照射的測試對象的次級x射線；提供對應的能量信號；測量與所述檢測器相關的溫度；以及處理所述能量信號并提供針對x射線事件的經溫度補償的輸出。20.所述非暫態計算機可讀存儲介質，包括使所述處理器執行以下操作的可執行指令：根據所述溫度提供能量信號，所述能量信號包括具有脈沖高度的脈沖，并且所述脈沖包括由所述檢測器的溫度誘導的脈沖泄漏引起的零偏移；以及提供經溫度補償的輸出，所述經溫度補償的輸出包括利用根據所述溫度的零偏移對所述脈沖高度進行的補償。
技術總結
一種X射線分析器，包括：至少一個檢測器，其被配置成檢測來自被X射線源照射的測試對象的次級X射線，并且提供對應的能量信號；溫度傳感器，其被配置成感測與檢測器相關的溫度；以及信號處理器，其被配置成處理所述能量信號并提供針對X射線事件的經溫度補償的輸出。提供針對X射線事件的經溫度補償的輸出。提供針對X射線事件的經溫度補償的輸出。
