專利名稱：：利用物質(zhì)的結(jié)晶度來識別物質(zhì)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明一般而言涉及成像系統(tǒng)，更特別地涉及利用物質(zhì)的結(jié)晶度來識別物質(zhì)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
：2001年9月11日的事件激發(fā)了對機場行李進行更有效和更嚴格的篩檢的迫切性。安全的緊迫性從就刀具和槍支對手提包的檢查擴展到了就特別著重于隱藏爆炸物的危險范圍對檢查過的包的全面檢查。X射線成像是目前對于篩檢所采用的一種普遍技術(shù)。然而，被設(shè)計成探測爆炸物和非法物質(zhì)的包括計算機斷層掃描(CT)系統(tǒng)的現(xiàn)有X射線行李掃描儀不能在某些密度范圍內(nèi)的無害物質(zhì)與危險物質(zhì)(比如塑膠炸彈)之間進行區(qū)分。與由X射線行李掃描儀所提供的相比，基于多個X射線衍射(XRD)技術(shù)的多個識別系統(tǒng)提供一種改進的物質(zhì)鑒別。每當X射線遇到晶體物質(zhì)時，晶體物質(zhì)的多個有規(guī)律地間隔的原子就衍射一些X射線以產(chǎn)生衍射圖案。該衍射圖案表示該晶體物質(zhì)的晶體結(jié)構(gòu)，并且可以基于該圖案的特定特征來分析該晶體物質(zhì)的各種性質(zhì)。XRD識別系統(tǒng)測量晶體物質(zhì)中的微晶體的多個晶格面之間的多個d間距。然而，用于爆炸物探測和行李掃描的XRD識別系統(tǒng)有助于識別d間距，其利用有限的置信度來識別晶體物質(zhì)。利用有限的置信度對晶體物質(zhì)的識別對于一些種類的物質(zhì)可能導(dǎo)致誤報警的問題。存在某些類型的爆炸物，其中爆炸物成分無法由XRD識別系統(tǒng)來識別，并且識別的缺乏導(dǎo)致高的誤報警率。
發(fā)明內(nèi)容一方面，描述了一種方法。該方法包括利用物質(zhì)的結(jié)晶度來指出(name)物質(zhì)。另一方面，描述了一種處理器。該處理器被配置成基于物質(zhì)的結(jié)晶度來識別物質(zhì)。又一方面，描述了一種成像系統(tǒng)。該成像系統(tǒng)包括被配置成產(chǎn)生能量的源，被配置成探測該能量的一部分的探測器，以及耦合到該探測器并被配置成基于物質(zhì)的結(jié)晶度來指出物質(zhì)的處理器。圖l是利用物質(zhì)的結(jié)晶度來識別物質(zhì)的系統(tǒng)的框圖。圖2是圖1的系統(tǒng)的實施例的框圖。圖3是利用物質(zhì)的結(jié)晶度來識別物質(zhì)的方法的實施例的流程圖。圖4示出由圖2的系統(tǒng)的處理器所產(chǎn)生的衍射曲線。圖5示出由圖2的系統(tǒng)的處理器所產(chǎn)生的虛線和實線曲線。圖6是圖3的流程圖的繼續(xù)。圖7是圖6的流程圖的繼續(xù)。圖8示出通過應(yīng)用圖3、圖6和圖7的方法所產(chǎn)生的獨立的原子模型曲線。圖9示出通過應(yīng)用圖3、圖6和圖7的方法所產(chǎn)生的分子傳遞(transfer)函數(shù)的實施例和逼近函數(shù)的實施例。圖IO是圖3的流程圖的繼續(xù)。具體實施方式圖1是利用物質(zhì)的結(jié)晶度來識別物質(zhì)的系統(tǒng)10的框圖。系統(tǒng)10包括X射線源12、初級準直器14、次級準直器(Sec準直器)16和探測器18。探測器18包括用于探測初級輻射的中央探測器元件20或中央探測器單元。探測器18還包括用于探測相干散射的多個探測器單元或探測器元件22、24、26、28、30、32、34和36。探測器18包括任何數(shù)量(例如從256到1024的范圍，256和1024包括在內(nèi))的探測器元件。容器38被放置在X射線源12和探測器18之間的支架40上。容器38的例子包括包、盒和空運貨物容器。X射線源12的例子包括多色X射線管。容器38包括物質(zhì)42。物質(zhì)42的例子包括有機爆炸物、具有小于百分之二十五的結(jié)晶度的非晶物質(zhì)、具有至少等于百分之二十五并小于百分之五十的結(jié)晶度的準非晶物質(zhì)、以及具有至少等于百分之五十并小于百分之百的結(jié)晶度的部分結(jié)晶物質(zhì)。非晶、準非晶和部分結(jié)晶物質(zhì)的例子包括膠質(zhì)炸藥、漿狀炸藥、包含硝酸銨的爆炸物、以及特殊核材料。特殊核材料的例子包括钚和鈾。支架40的例子包括工作臺和傳送帶。探測器18的例子包括由鍺制造的分段探測器。X射線源12發(fā)射在某一能量范圍內(nèi)的X射線，該能量范圍取決于由電源施加給X射線源12的電壓。利用初級準直器14,從所產(chǎn)生的X射線中形成初級束44，例如錐形束。初級束44穿過布置在支架40上的容器38以產(chǎn)生散射輻射，例如多個散射射線46、48和50。初級束44穿過物質(zhì)42以輸出散射射線48。在支架40下面布置有探測器18，其測量初級束44的強度和散射輻射的光子能量。探測器18以對能量變化靈敏的方式通過輸出多個電輸出信號來測量散射輻射，所述多個電輸出信號線性地依賴于從初級束44和散射輻射內(nèi)探測到的多個X射線量子的能量。探測器元件20、22、24、26、28、30、32、34和36被幾何地布置，以使由每個探測器元件20、22、24、26、28、30、32、34和36探測到的散射輻射的入射角是恒定的。例如，散射射線46入射到探測器元件30上的入射角52等于散射射線48入射到探測器元件34上的入射角54，并且入射角54等于散射射線50入射到探測器元件36上的入射角56。作為另一個例子，散射射線46平行于散射射線48和50。中央探測器元件20在初級束44穿過容器38之后測量初級束44的能量或者可替換地測量其強度。探測器元件22、24、26、28、30、32、34和36分別探測從容器38接收到的散射輻射。在散射射線48和初級束44之間形成散射角55。次級準直器16位于支架40和探測器18之間。次級準直器16包括多個準直器元件，例如薄板、狹縫或疊層，以確保到達探測器18的散射輻射相對于初級束44具有恒定的散射角，以及探測器18的位置允許容器38內(nèi)的該散射輻射開始被確定深度。所提供的準直器元件的數(shù)目等于或者可替換地大于探測器元件20、22、24、26、28、30、32、34和36的數(shù)目，并且這些準直器元件被布置成使得相鄰準直器元件之間的散射輻射每次入射到其中一個探測器元件20、22、24、26、28、30、32、34和36上。準直器元件由吸收輻射的材料制成，例如銅合金或銀合金。在采用扇形束幾何結(jié)構(gòu)的一個實施例中，在容器38內(nèi)存在散射輻射的多個源點，并且該散射輻射由在第一方向上對齊的探測器元件22、24、26和28以及在與該第一方向相反并平行的笫二方向上對齊的探測器元件30、32、34和36來探測。探測器18探測散射輻射以產(chǎn)生多個電輸出信號。在可替換的實施例中，系統(tǒng)10不包括初級和次級準直器14和16。圖2是利用物質(zhì)的結(jié)晶度來識別物質(zhì)的系統(tǒng)100的實施例的框圖。系統(tǒng)100包括中央探測器元件20，探測器元件22、24、26、28、30、32、34和36，多個脈沖幅度整形放大器(PHSA)102、104、106、108、110、112、114、116和118，多個模數(shù)(A-to-D)轉(zhuǎn)換器120、122、124、126、128、130、132、134和136,允許脈沖幅度譜被采集的多個鐠存儲電路(SMC)138、140、142、144、146、148、150、152和154，多個校正裝置(CD)156、158、160、162、164、166、168和170，處理器190，輸入裝置192，顯示裝置194，以及存儲裝置195。如在此所用的術(shù)語處理器不僅僅限于在本領(lǐng)域中被稱為處理器的那些集成電路，而是廣泛地指計算機、微控制器、微型計算機、可編程邏輯控制器、專用集成電路、以及任何其它可編程電路。所述計算機可以包括諸如軟盤驅(qū)動器或CD-ROM驅(qū)動器之類的裝置，以用于從諸如軟盤、光盤只讀存儲器(CD-ROM)、磁光盤(MOD)或數(shù)字通用盤(DVD)之類的計算機可讀介質(zhì)中讀取包括利用物質(zhì)的結(jié)晶度來識別物質(zhì)的方法的數(shù)據(jù)。在另一實施例中，處理器190執(zhí)行存儲在固件中的指令。顯示裝置194的例子包括液晶顯示器(LCD)和陰極射線管(CRT)。輸入裝置192的例子包括鼠標和鍵盤。存儲裝置195的例子包括隨機存取存儲器(RAM)和只讀存儲器(ROM)。校正裝置156、158、160、162、164、166、168和170中的每一個的例子包括除法器電路。譜存儲電路138、140、142、144、146、148、150、152和154中的每一個包括加法器和存儲裝置，例如RAM或ROM。中央探測器元件20被耦合到脈沖幅度整形放大器102，并且探測器元件22、24、26、28、30、32、34和36被分別耦合到脈沖幅度整形放大器104、106、108、110、112、114、116和118。中央探測器元件20通過探測初級束44而產(chǎn)生電輸出信號196，并且探測器元件22、24、26、28、30、32、34和36通過探測散射輻射而產(chǎn)生多個電輸出信號198、200、202、204、206、208、210和212。例如，探測器元件22對入射到探測器元件22上的每個散射X射線光子產(chǎn)生電輸出信號198。每個脈沖幅度整形放大器放大從探測器元件接收到的電輸出信號。例如，脈沖幅度整形放大器102放大電輸出信號196,并且脈沖幅度整形放大器104放大電輸出信號198。脈沖幅度整形放大器102、104、106、108、110、112、114、116和118具有由處理器190所確定的增益系數(shù)。從探測器元件輸出的電輸出信號的幅度與由探測器元件探測到的產(chǎn)生電輸出信號的X射線量子的積分強度成比例。例如，電輸出信號196的幅度與由探測器元件20探測到的初級束44中的X射線量子的積分強度成比例。另一方面，電輸出信號198的幅度與由中央探測器元件22探測到的散射輻射內(nèi)的X射線量子的積分強度成比例。脈沖幅度整形放大器通過放大從探測器元件所產(chǎn)生的電輸出信號來產(chǎn)生放大的輸出信號。例如，脈沖幅度整形放大器102通過放大電輸出信號196來產(chǎn)生放大的輸出信號214，并且脈沖幅度整形放大器104通過放大電輸出信號198來產(chǎn)生放大的輸出信號216。類似地，產(chǎn)生了多個放大的輸出信號218、220、222、224、226、228和230。模數(shù)轉(zhuǎn)換器將放大的輸出信號從模擬形式轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式以產(chǎn)生數(shù)字輸出信號。例如，模數(shù)轉(zhuǎn)換器120將放大的輸出信號214從模擬形式轉(zhuǎn)換成數(shù)字格式以產(chǎn)生數(shù)字輸出信號232。類似地，模數(shù)轉(zhuǎn)換器122、124、126、128、130、132、134和136分別產(chǎn)生多個數(shù)字輸出信號234、236、238、240、242、244、246和248。模數(shù)轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的數(shù)字輸出信號的數(shù)字值表示放大的輸出信號的脈沖的能量的幅度或者可替換的強度的幅度。每個脈沖由X射線量子產(chǎn)生，例如由X射線光子產(chǎn)生。例如，模數(shù)轉(zhuǎn)換器122所輸出的數(shù)字輸出信號234的數(shù)字值是放大的輸出信號216的脈沖幅度的值。譜存儲電路的加法器在數(shù)字輸出信號中加入脈沖的數(shù)目。例如，當模數(shù)轉(zhuǎn)換器122把放大的輸出信號216的脈沖轉(zhuǎn)換成數(shù)字輸出信號234以確定放大的輸出信號216的脈沖幅度時，鐠存儲電路140內(nèi)的加法器將譜存儲電路140的存儲裝置內(nèi)的值增加一。因此，在物質(zhì)42的X射線檢查結(jié)束時，譜存儲電路內(nèi)的存儲裝置存儲由探測器元件探測到的X射線量子的數(shù)目。例如，譜存儲電路142內(nèi)的存儲裝置存儲由探測器元件24探測到的X射線光子的數(shù)目，并且每個X射線光子具有由模數(shù)轉(zhuǎn)換器124所確定的能量幅度或可替換的強度幅度。校正裝置接收具有某一能量范圍并被存儲在其中一個譜存儲電路140、142、144、146、148、150、152和154的存儲裝置內(nèi)的X射線量子的數(shù)目，并把該數(shù)目除以從譜存儲電路138的存儲裝置接收到的具有該能量范圍的X射線量子的數(shù)目。例如，校正裝置156從譜存儲電路140的存儲裝置接收具有某一能量范圍的X射線光子的數(shù)目，并把該數(shù)目除以從譜存儲電路138的存儲裝置中接收到的具有該范圍的X射線光子的數(shù)目。每個校正裝置輸出一個表示由探測器元件接收到的X射線量子內(nèi)的一個能量范圍的校正輸出信號。例如，校正裝置156輸出表示由探測器元件22探測到的X射線量子內(nèi)的能量譜或可替換的強度譜的校正輸出信號280。作為另一個例子，校正裝置158輸出表示X射線量子探測器元件24內(nèi)的能量諳的校正輸出信號282。類似地，多個校正輸出信號284、286、288、290、292和294分別由校正裝置160、162、164、166、168和170產(chǎn)生。處理器190接收校正輸出信號280、282、284、286、288、290、292和294，以從探測器18探測到的散射輻射內(nèi)的X射線量子的能量E的能量譜r(E)中產(chǎn)生動量傳遞x，該動量傳遞x以納米的倒數(shù)(imT1)來度量。處理器190通過應(yīng)用等式(1)來產(chǎn)生動量傳遞xx=(E/hc)sin(0/2)其中c是光速，h是普朗克常數(shù)，e表示由探測器i8探測到的散射輻射的X射線量子的恒定散射角。處理器190通過等式(1)使能量E與動量傳遞x相關(guān)。次級準直器16的機械尺寸限定散射角e。次級準直器16限制不具有角e的散射輻射。處理器190通過輸入裝置192從用戶接收散射角e，以通過應(yīng)用等式(i)來產(chǎn)生動量傳遞x。處理器i9o根據(jù)校正輸出信號280、282、284、286、288、290、292和294來產(chǎn)生衍射曲線D(x)。注意，脈沖幅度整形放大器102、104、106、108、110、112、114、116和118的數(shù)量隨著探測器元件20、22、24、26、28、30、32、34和36的數(shù)量而變化。例如，五個脈沖幅度整形放大器被用來放大從五個探測器元件接收到的信號。作為另一個例子，四個脈沖幅度整形放大器被用來放大從四個探測器元件接收到的信號。類似地，模數(shù)轉(zhuǎn)換器120、122、124、126、128、130、132、134和136的數(shù)量隨著探測器元件20、22、24、26、28、30、32、34和36的數(shù)量而變化，并且譜存儲電路138、140、142、144、146、148、150、152和154的數(shù)量隨著探測器元件20、22、24、26、28、30、32、34和36的數(shù)量而變化。圖3是利用物質(zhì)的結(jié)晶度來識別物質(zhì)的方法的實施例的流程圖，圖4示出處理器l卯在401產(chǎn)生的曲線400，以及圖5示出處理器190所產(chǎn)生的虛線450和實線曲線452。曲線400是衍射曲線D(x)的例子。曲線400是在動量傳遞X的多個動量傳遞值(例如Xi、X2和X3)處具有多個強度值的直方圖。作為例子，當X射線源12的操作電壓是160千伏時，處理器190通過應(yīng)用等式1把能量E的能量值EJ十算為160千電子伏(keV),通過應(yīng)用等式1把能量E的能量值E2計算為140keV，以及通過應(yīng)用等式1把能量E的能量值E3計算為光子能量120keV。在該例子中，光子能量值EpE2和Es通過等式(1)分別對應(yīng)于4nnT1的3.5rniT1的X2和3rniT1的x3。曲線400表示探測器18探測到的X射線光子的數(shù)目與X射線光子的動量傳遞x的關(guān)系的直方圖。探測器18探測到的光子的數(shù)目沿著縱坐標402被繪制，并且動量傳遞x沿著橫坐標404被繪制。作為例子，橫坐標404從0nm"延伸到至多l(xiāng)Onm"(Onm"和10nm1包括在內(nèi))。沿著縱坐標402繪制的X射線光子的二進制數(shù)(binofnumber)的總數(shù)的例子位于64和1024之間。每個檢查由探測器18探測到的X射線光子的數(shù)目的例子位于1000和100,000之間。從x^3nm"起的范圍延伸的曲線400由來自物質(zhì)42的自由原子的相干散射來控制。在曲線400的從^延伸到X3的尖端區(qū)域中，散射輻射的強度與物質(zhì)42的有效密度和物質(zhì)42的有效原子序數(shù)的冪(power)(例如在2.5和3.5之間的范圍內(nèi))的乘積成比例。處理器190從衍射曲線D(x)中在403確定物質(zhì)42的結(jié)晶度。處理器190對衍射曲線D(x)應(yīng)用傅里葉變換，以把衍射曲線D(x)從動量傳遞域變換到頻域。在頻域中，物質(zhì)42的非晶部分具有不同于物質(zhì)42的晶體部分的多個晶體頻率的多個非晶頻率。傅里葉變換擁有這樣的頻帶，在該頻帶中表示物質(zhì)42的晶體性質(zhì)的峰的多個組成(contribution)或幅度不同于表示物質(zhì)42的非晶性質(zhì)的峰的多個組成。處理器190對該頻帶應(yīng)用逆傅里葉變換，以產(chǎn)生非晶動量傳遞域曲線407和晶體動量傳遞域曲線409。曲線400是非晶動量傳遞域曲線407和晶體動量傳遞域曲線409之和。從衍射曲線中產(chǎn)生非晶動量傳遞域曲線和晶體動量傳遞域曲線的計算機軟件的例子包括在RabiejM，DeterminationofDegreeofCrystallinityofSemicrystallinePolymersbyMeansofthe"OptiFit"ComputerSoftware,POLIMERY6,pages423-427(2002)中所描述的"OptiFit"計算機軟件。處理器190確定在晶體動量傳遞域曲線409下面的晶體面積，并且確定在曲線400下面的總面積。處理器190把晶體面積除以總面積以在403確定物質(zhì)42的結(jié)晶度C。在PercentageCrystallinityDeterminationbyX-rayDiffraction,XRD-6000ApplicationBrief,KratosAnalytical(1999)中提供了從衍射曲線中確定結(jié)晶度的傅里葉變換的應(yīng)用的例子。處理器190在411確定結(jié)晶度C是否至少等于閾值，例如從0.2到0.8的范圍(0.2和0.8包括在內(nèi))。一旦確定結(jié)晶度C小于閾值，處理器190就繪制表示總的自由原子散射橫截面(稱作總散射橫截面或累積散射橫截面)和原子序數(shù)Z之間的比率的理論關(guān)系的實線曲線452。作為例子，處理器190根據(jù)在Hubbell,J.H.，Veigele，W.J.，Briggs，E.A.，Brown，R.T.,Cromer，D.T.，Howerton，R.J.，AtomicFormFactors,IncoherentScatteringFunctionsandPhotonScatteringCross-sections,JournalofPhysicsandChemicalReferenceData,Volume4，page471(1975),Erratum:AtomicFormFactors,IncoherentScatteringFunctions,andPhotonScatteringCrossSections,JournalofPhysicsandChemicalReferenceData,Volume6，page615(1977)中提及的理論關(guān)系的例子來繪制實線曲線452。作為另一個例子，該理論關(guān)系包括與為氧計算的0.68的總散射橫截面的比率對應(yīng)的原子序數(shù)值為8的氧。作為又一個例子，該理論關(guān)系包括與從碳計算的0.73的總散射橫截面的比率對應(yīng)的原子序數(shù)值為6的碳。作為又一個例子，處理器190計算在動量傳遞值X3處氫的總散射橫截面和在動量傳遞值X2處氫的總散射橫截面的比率，并且在實線曲線452上繪制該比率。作為另一個例子，處理器190計算在動量傳遞值X2處氟的總散射橫截面和在動量傳遞值Xi處氟的總散射橫截面的比率，并且在實線曲線452上繪制該比率。作為又一個例子，處理器190計算在動量傳遞值X2處碳的總散射橫截面和在動量傳遞值^處碳的總散射橫截面的比率，并且在實線曲線452上繪制該比率。處理器190產(chǎn)生虛線450以作為該理論關(guān)系的線性擬合或線性回歸。多個總散射橫截面的比率沿著縱坐標454繪制，并且多個原子序數(shù)Z沿著橫坐標456來度量。例如，虛線450上的多個原子序數(shù)值從氫的原子序數(shù)1延伸到氟的原子序數(shù)9，并且在多個帶408和410的第一組區(qū)域內(nèi)的動量傳遞值處估計多個總散射橫截面的比率，以及在帶408和410的笫二組區(qū)域內(nèi)的動量傳遞值處估計總散射橫截面。以Xi和X2之間的動量傳遞值散射的X射線光子的數(shù)目被表示在曲線400下的帶408內(nèi)。處理器190通過對橫坐標404上的動量傳遞值Xl和X2之間的光子的數(shù)目累積地求和來確定帶408內(nèi)的X射線光子的累積數(shù)目。以X2和X3之間的動量傳遞值散射的X射線光子的數(shù)目位于在曲線400下的帶410內(nèi)。處理器190通過對橫坐標404上的動量傳遞值X2和X3之間的X射線光子的數(shù)目累積地求和來確定帶410內(nèi)的X射線光子的累積數(shù)目。處理器190計算帶408和410內(nèi)的X射線光子的累積數(shù)目的比率。例如，處理器190確定&是帶408內(nèi)的X射線光子的累積數(shù)目與帶410內(nèi)的X射線光子的累積數(shù)目的比率。處理器190通過利用實線曲線452在458確定對應(yīng)于帶408內(nèi)的X射線光子的累積數(shù)目和帶410內(nèi)的X射線光子的累積數(shù)目的比率的有效原子序數(shù)Zeff。作為一個例子，處理器190從比率垂直地延伸水平線以在交叉點460與實線曲線452相交，并且從交叉點460延伸線以在有效原子序數(shù)Zeffl處與橫坐標456垂直相交。可替換地，處理器190通過利用虛線450確定對應(yīng)于帶408內(nèi)的X射線光子的累積數(shù)目和帶410內(nèi)的X射線光子的累積數(shù)目的比率的有效原子序數(shù)Zeff。作為一個例子，處理器190從比率&垂直地延伸水平線以在交叉點與虛線450相交，并且從該交叉點延伸線以在有效原子序數(shù)Zeff2處與橫坐標456垂直相交。圖6和圖7是利用物質(zhì)的結(jié)晶度來識別物質(zhì)的方法的實施例的流程圖，圖8示出處理器l卯所產(chǎn)生的獨立的原子模型(IAM)曲線500的實施例，以及圖9示出處理器190所產(chǎn)生的多個曲線s(x)和I(x)的多個實施例。曲線s(x)表示分子相干函數(shù)，以及曲線I(x)表示逼近函數(shù)o處理器190在506根據(jù)圖5中所示并從散射輻射中確定的有效原子序數(shù)Zeff來確定IAM曲線500的總散射橫截面。例如，一旦通過處理器190確定有效原子序數(shù)Zem是一個有理數(shù)，例如6.3，處理器190就產(chǎn)生對應(yīng)于鄰近原子序數(shù)6和7的多個IAM函數(shù)的加權(quán)平均值。在該例子中，處理器190產(chǎn)生加權(quán)平均值，例如l/3[IAM(6)+2/3[IAM(7)]，其中IAM(6)是碳的總散射橫截面，并且IAM(7)是氮的總散射橫截面。對應(yīng)于鄰近原子序數(shù)的IAM函數(shù)的例子可在Hubbell，J.H.，Veigele，W.J.，Briggs，E.A.，Brown,R.T.，Cromer，D.T.，Howerton，R.J.，AtomicFormFactors,IncoherentScatteringFunctionsandPhotonScatteringCross-sections,JournalofPhysicsandChemicalReferenceData,Volume4,page471(1975)，Erratum:AtomicFormFactors,IncoherentScatteringFunctions,andPhotonScatteringCrosssections,JournalofPhysicsandChemicalReferenceData,Volume6，page615(1977)中獲得。加權(quán)平均值是在506確定的IAM曲線500的總散射橫截面的一個例子?？商鎿Q地，代替產(chǎn)生加權(quán)平均值，一旦通過處理器190確定有效原子序數(shù)Zem是該有理數(shù)，處理器190就產(chǎn)生對應(yīng)于一個原子序數(shù)值的IAM曲線的最接近總散射橫截面，該原子序數(shù)值是最接近該有理數(shù)的整數(shù)，并且相對于y軸402繪制該最接近的總散射橫截面。在又一個可替換實施例中，代替產(chǎn)生加權(quán)平均值，一旦通過處理器190確定有效原子序數(shù)Zem是該有理數(shù)，處理器190就通過縮放圖8中的IAM曲線500的動量傳遞x來產(chǎn)生IAM曲線的通用總散射橫截面。作為例子，通過把IAM曲線500的動量傳遞x與0.02Zeffl+0.12相乘來縮放圖8中的橫坐標404以產(chǎn)生該通用總散射橫截面。處理器190在507把在506所確定的總散射橫截面乘以初始幅度或初始高度以產(chǎn)生笫一迭代周期自由原子曲線。例如，處理器190把在506所確定的總散射橫截面的每個值乘以初始高度以產(chǎn)生第一迭代周期自由原子曲線。處理器190通過輸入裝置192從用戶接收初始高度。處理器190在508通過把由非晶動量傳遞曲線407所表示的X射線光子的數(shù)目除以第一迭代周期自由原子曲線來計算分子相干函數(shù)s(x)。作為例子，處理器190通過把具有落在非晶動量傳遞曲線407上的動量傳遞值Xl的X射線光子的數(shù)目除以具有落在笫一迭代周期自由原子曲線上的動量傳遞值Xl的X射線光子的數(shù)目來產(chǎn)生分子相干函數(shù)s(x)的分子相干值81(x)。作為另一個例子，處理器190通過把具有落在非晶動量傳遞曲線407上的動量傳遞值x2的X射線光子的數(shù)目除以具有落在第一迭代周期自由原子曲線上的動量傳遞值X2的X射線光子的數(shù)目來產(chǎn)生分子相干函數(shù)S(X)的分子相干值S2(X)。處理器190在512把逼近函數(shù)I(x)計算為<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>處理器190在513通過最小化等式(3)所表示的I(x)的積分來確定IAM曲線500的下一個迭代周期幅度Imin或下一個迭代周期高度:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>其中Xmax是x在非晶動量傳遞曲線407和IAM曲線500的橫坐標404上的最大值。例如，處理器190通過從笫一和笫二計算值中選擇最小值來確定下一個迭代周期高度Imta。處理器1卯通過把507、508和512以及等式(3)應(yīng)用于初始高度來確定第一計算值。處理器190通過把507、508和512以及等式(3)應(yīng)用于改變后的高度而不是初始高度來確定第二計算值。例如，處理器190把在506所確定的總散射橫截面乘以該改變后的高度以產(chǎn)生第二迭代周期自由原子曲線，通過把由非晶動量傳遞曲線407所表示的X射線光子的數(shù)目除以第二迭代周期自由原子曲線來計算分子相干函數(shù)s(x)，根據(jù)等式(2)計算逼近函數(shù)I(x)，并且通過應(yīng)用等式(3)來產(chǎn)生該第二計算值。處理器190通過修改(例如增加或減少)該初始高度來產(chǎn)生該改變后的高度。作為另一個例子，處理器190通過從多個(例如三個)計算值(例如第一計算值、第二計算值和笫三計算值)中選擇最小值來確定下一個迭代周期高度Indn。處理器l卯以與產(chǎn)生第一和第二計算值類似的方式產(chǎn)生第三計算值。例如，處理器190在增加或可替換地減少該改變后的高度之后產(chǎn)生該笫三計算值。處理器190在514通過應(yīng)用等式(4)來確定I(x)的第二動量<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>處理器190在516把物質(zhì)42的斂集率ii確定為與第二動量X2S成線性比例，例如等于笫二動量X2S。當物質(zhì)42包括在爆炸物和違禁品檢測中相關(guān)的非晶材料的ii范圍上的多個相同的硬球體時，斂集率ii與第二動量X2S成線性比例。該線性比例關(guān)系的例子包括ti=a(X2S)...........(5)其中a是處理器190通過輸入裝置192從用戶接收的系數(shù)，并且是從0.1到0.2的范圍(0.1和0.2包括在內(nèi))。處理器190在517基于物質(zhì)42的結(jié)晶度C、有效原子序數(shù)Zeff、以及物質(zhì)42的斂集率Ti來識別物質(zhì)42。例如，一旦確定物質(zhì)42的結(jié)晶度C等于0.2，物質(zhì)42的斂集率ti大約等于0.5，例如從0.4到0.6的范圍(0.4和0.6包括在內(nèi))，以及物質(zhì)42的有效原子序數(shù)Zeff等于6，處理器190就從存儲在存儲裝置195內(nèi)的表格檢索作為石墨的物質(zhì)42的標識(例如名稱)。在該例子中，該表格包括0.2的結(jié)晶度、大約等于0.5的斂集率i]、以及對應(yīng)于石墨的有效原子序數(shù)6。處理器190把0.2的結(jié)晶度、大約等于0.5的斂集率T]、以及有效原子序數(shù)6發(fā)送到存儲裝置195，以便根據(jù)該表格把物質(zhì)42的標識確定為石墨。物質(zhì)42的基于物質(zhì)42的結(jié)晶度C、有效原子序數(shù)Zeff和物質(zhì)42的斂集率i]的多個標識被預(yù)存儲在存儲裝置195內(nèi)的表格中，并且這些標識由用戶通過輸入裝置192來預(yù)存儲。圖10是利用物質(zhì)的結(jié)晶度來識別物質(zhì)的方法的實施例的流程圖。回來參考圖3，一旦確定結(jié)晶度C至少等于閾值，處理器190就在602確定在衍射曲線D(x)內(nèi)的峰值位置處的動量傳遞值。例如，回來參考圖4，處理器190確定曲線400在動量傳遞值x4處具有峰值。處理器190通過相對于動量傳遞x產(chǎn)生曲線400的導(dǎo)數(shù)并確定曲線400的導(dǎo)數(shù)為零的動量傳遞值x4來確定峰值位置。如果處理器l卯確定了曲線400的導(dǎo)數(shù)為零的動量傳遞x的多個動量傳遞值，處理器190就選擇曲線400上的其中一個動量傳遞值，在該動量傳遞值處，曲線400上的X射線光子的數(shù)目大于繪制在曲線400上并對應(yīng)于曲線400上的剩余的動量傳遞值的剩余的X射線光子的數(shù)目。例如，當處理器190確定動量傳遞值x4和動量傳遞值xs是曲線400上的曲線400的導(dǎo)數(shù)為零的值時，處理器190就選擇動量傳遞值X4，在該動量傳遞值X4處，曲線400上的具有動量傳遞值X4的X射線光子的數(shù)目高于曲線400上的具有動量傳遞值xs的X射線光子的累積數(shù)目。處理器190在608通過應(yīng)用等式(6)從峰值位置處的動量傳遞值X4確定d,該d是物質(zhì)42的兩個相鄰面之間的d間多巨或晶面間原子間多巨d=l/(2x4)…(6)每個面包括物質(zhì)42的多個原子。處理器190在610基于物質(zhì)42的晶面間原子間距d來識別物質(zhì)42。例如，一旦處理器190確定物質(zhì)42具有等于4.05埃的d，處理器190就從存儲裝置195中檢索作為鋁的物質(zhì)42的標識(例如名稱)。作為另一個例子，一旦處理器190確定物質(zhì)42具有等于2.95埃的d，處理器190就從存儲裝置195中檢索作為鈦的物質(zhì)42的標識。對應(yīng)于多個晶面間原子間距的多個標識由用戶通過輸入裝置192預(yù)存儲在存儲裝置195的表格內(nèi)。當結(jié)晶度至少等于閾值時，結(jié)晶度C可用來確定物質(zhì)42的壽命。對應(yīng)于多個結(jié)晶度值的物質(zhì)42的多個壽命由用戶通過輸入裝置192預(yù)存儲在存儲裝置195的表格內(nèi)。處理器190從表格中檢索物質(zhì)42的壽命，并且該壽命對應(yīng)于結(jié)晶度C。在此描述的利用物質(zhì)的結(jié)晶度來識別物質(zhì)的系統(tǒng)和方法的技術(shù)效果包括基于物質(zhì)42的結(jié)晶度C來確定是確定晶面間原子間距d還是確定斂集率ii和有效原子序數(shù)Zeff。如果物質(zhì)42的結(jié)晶度C至少等于閾值，則用于執(zhí)行602、608和610的處理時間小于用于執(zhí)行458、502、506、507、508、512、513、514、516和517的處理時間，458、502、506、507、508、512、513、514、516和517在結(jié)晶度C小于該閾值時被執(zhí)行。其它技術(shù)效果包括利用結(jié)晶度C來識別物質(zhì)42。結(jié)晶度C還有助于根據(jù)物質(zhì)42的制造時間來確定物質(zhì)42的壽命。結(jié)晶度C隨著物質(zhì)42的壽命而變化。雖然已經(jīng)根據(jù)各種特定實施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將認識到，本發(fā)明可以在具有權(quán)利要求書的精神和范圍內(nèi)的修改的情況下被實踐。<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>192輸入裝置194顯示裝置195存儲裝置196電輸出信號198電輸出信號200電輸出信號202電輸出信號204電輸出信號206電輸出信號208電輸出信號210電輸出信號212電輸出信號214放大的輸出信號216放大的輸出信號218放大的輸出信號220放大的輸出信號222放大的輸出信號224放大的輸出信號226放大的輸出信號228放大的輸出信號230放大的輸出信號232數(shù)字輸出信號234數(shù)字輸出信號236數(shù)字輸出信號238數(shù)字輸出信號240數(shù)字輸出信號242數(shù)字輸出信號244數(shù)字輸出信號246數(shù)字輸出信號248數(shù)字輸出信號280校正輸出信號<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>權(quán)利要求1、一種被配置成識別物質(zhì)(42)的處理器(190)，所述處理器進一步被配置成確定該物質(zhì)的衍射曲線；基于該衍射曲線來確定結(jié)晶度(403)；以及基于該物質(zhì)的結(jié)晶度來識別該物質(zhì)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理器(190)，進一步被配置成基于該結(jié)晶度來確定是應(yīng)用第一過程還是應(yīng)用笫二過程，其中該笫二過程長于該第一過程。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的處理器(190)，進一步被配置成基于該結(jié)晶度是否超出閾值來確定是應(yīng)用第一過程還是應(yīng)用第二過程。4、根據(jù)權(quán)利要求l所述的處理器(190)，進一步被配置成基于該結(jié)晶度來確定是應(yīng)用第一過程還是應(yīng)用第二過程；確定該結(jié)晶度是否至少等于闊值(411);以及如果該結(jié)晶度至少等于該閾值，就應(yīng)用該第一過程。5、根據(jù)權(quán)利要求l所述的處理器(190)，進一步被配置成基于該結(jié)晶度來確定是應(yīng)用第一過程還是應(yīng)用第二過程；確定該結(jié)晶度是否至少等于閾值(411);以及如果該結(jié)晶度小于該閾值，就應(yīng)用該第二過程。6、根據(jù)權(quán)利要求l所述的處理器(190)，進一步被配置成基于該結(jié)晶度來確定是應(yīng)用第一過程還是應(yīng)用第二過程；以及執(zhí)行該第一過程以確定該物質(zhì)(42)的晶面間原子間距。7、一種成像系統(tǒng)(10)，包括被配置成產(chǎn)生能量的源(12);被配置成探測該能量的一部分的探測器(18);以及耦合到所述探測器的處理器(190)，所述處理器被配置成確定該物質(zhì)的衍射曲線；基于該衍射曲線來確定該物質(zhì)的結(jié)晶度(403);以及基于該物質(zhì)的結(jié)晶度來識別該物質(zhì)。8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的成像系統(tǒng)(10)，其中所述處理器(190)進一步被配置成基于該結(jié)晶度來確定是應(yīng)用笫一過程還是應(yīng)用第二過程，其中該笫二過程長于該第一過程。9、根據(jù)權(quán)利要求7所述的成像系統(tǒng)(10)，其中所述處理器(l卯)進一步被配置成基于該結(jié)晶度是否超出閾值來確定是應(yīng)用第一過程還是應(yīng)用第二過程。10、根據(jù)權(quán)利要求7所述的成像系統(tǒng)(10)，其中所述處理器(l卯)進一步被配置成基于該結(jié)晶度來確定是應(yīng)用笫一過程還是應(yīng)用第二過程；確定該結(jié)晶度是否至少等于閣值(411);以及如果該結(jié)晶度至少等于該閾值，就應(yīng)用該第一過程。全文摘要提供一種被配置成識別物質(zhì)(42)的處理器(190)。該處理器進一步被配置成確定該物質(zhì)的衍射曲線，基于該衍射曲線來確定結(jié)晶度(403)，以及基于該物質(zhì)的結(jié)晶度來識別該物質(zhì)。文檔編號G01N23/207GK101153857SQ20071014095公開日2008年4月2日申請日期2007年8月15日優(yōu)先權(quán)日2006年8月15日發(fā)明者G·哈丁申請人:通用電氣保安公司