[发明专利]用于确定价态的小斑高能量分辨的XRF系统

说明书

相关申请信息

本申请要求下述已申请美国临时专利申请的优先权：

美国临时申请60/894,986，2007年3月15日申请，题为“用于确定价态的小斑高能量分辨XRF系统”；和

美国临时申请60/953,603，2007年8月2日申请，题为“用于确定价态的用摆动对焦、单色收集光学器件的小斑高能量分辨的XRF系统”

上述各申请整体援引合并于此。

技术领域

本发明主要涉及X射线荧光。特别是，本发明涉及使用波长分散X射线荧光的价态检测。

背景技术

经常期望为材料分析确定选定目标原子的价态。价态更精确地指示了样品的化学组成。人们知道相同元素的不同价态在其环境中的不同反应，因而，确定价态在例如医学诊断中可能是有用的。样品与样品间的价态差异还可用于例如为了辨别而对比检测材料的不同来源，例如用于法医领域。本发明涉及该不同价态检测的问题。

发明概要

本发明克服了现有技术的缺点，并提供了额外的优点，本发明一方面是用于确定样品价态的一种X射线荧光技术(方法和/或系统)。提供了X射线激励路径以用X射线激励样品。还提供了X射线检测路径用于检测从样品发射的荧光，并将该发射荧光聚焦到一焦斑。检测路径可包括用于聚焦荧光的检测光学器件；还包括焦斑聚焦于其上的检测器，该检测器检测焦斑的位置，从该位置可确定样品的价态。

检测路径对单个样品或在不同样品间对比地检测焦斑的位置，从而绝对地对相同样品或对比地对不同样品确定其价态。检测路径可实现刀形扫描；毛孔扫描；狭缝扫描；和/或位置灵敏/面探测器(position sensitive/areadetector)来检测焦斑的位置。

激励路径可包括聚焦激励光学器件，用于收集来自X射线源的X射线并将X射线聚焦到样品上；检测光学器件可包括双弯曲单色光学器件，用于收集来自样品的大立体角的荧光(a large solid angle)，并将窄带荧光聚焦到检测器上的焦点。

本发明的另一方面，提供了用于确定样品价态的X射线荧光技术(方法和/或系统)。用于确定价态的X射线荧光系统包括用于以X射线激励样品的X射线激励路径；用于检测从样品发射的荧光的X射线检测路径；检测路径包括用于根据布拉格条件将荧光聚焦至探测器的检测光学器件；其中在至少两个源自样品的入射角度间(between at least two angles ofincidence from the sample)摆动该检测光学器件，改变布拉格条件以便检测样品中的至少一个价态。

激励路径可包括聚焦激励光学器件，用于收集来自X射线源的X射线并将X射线聚焦到样品上；而检测光学器件可包括双弯曲单色光学器件，用于收集来自样品的大立体角的荧光，并将窄带荧光聚焦到探测器上的焦点。

根据本发明的技术实现了附加特征和优点。本发明的其它实施例和方面将在此详细描述，并认为是所请求保护的发明的一部分。

附图简介

在说明书后的权利要求书中清楚地指出并声明了本发明的主题。下面结合附图详细阐述本发明的前述及其它目的、特征、优点，其中：

图1A-B描绘了示例X射线荧光系统，其包括根据布拉格条件操作的聚焦激励光学器件和双弯曲晶体、单色检测光学器件系统；

图2A-B示出检测焦斑位移感应以确定价态的示意和结果；以及

图3A-B示出用于侦测不同价态而沿样品摆动的光学器件的示意和结果。

发明描述

用小斑X射线源耦合的多毛细管和双弯曲晶体(DCC)光学器件提供小斑高能量分辨XRF系统。该方法可用于使用创新的检测技术鉴别所研究样品中选定目标原子的价态。

按照本发明，图1A显示了荧光系统100，其具有与聚焦光学器件20耦合的集成X射线源10以激励样品30的区域35。使用收集光学器件40在大角度范围检测产生的荧光，该收集光学器件收集来自样品的荧光并将荧光聚焦到检测器50(例如，能量敏感探测器、面探测器或计数探测器)处的焦斑55。

X射线束激励可受聚焦光学器件(例如多毛细管和/或单色的)和光学/源组合的影响，例如转让给X射线光学系统公司的美国专利7,110,506、7,072,439、7,035,374、6,934,359、6,285,506、5,192,869、5,175,755、5,497,008、5,745,547、5,570,408和5,604,353中公开的那些。这些专利均整体援引合并于此。