JPH10512962A

JPH10512962A - 多スペクトルの放射線の強度の変化を評価し誤差を修正する方法と装置

Info

Publication number: JPH10512962A
Application number: JP9516366A
Authority: JP
Inventors: リンチ、ジョン; デパイヴァ、ロジェリオフェレイラ
Original assignee: アンスティテュフランセデュペトロル
Priority date: 1995-10-27
Filing date: 1996-10-25
Publication date: 1998-12-08
Also published as: EP0800655A1; US5943387A; EP0800655B1; FR2740561B1; DE69608949D1; FR2740561A1; DE69608949T2; WO1997015842A1

Abstract

(57)【要約】放射線源（２）によって放射され、組成が既知の一つまたは複数の相で成るある厚さの物質つまりサンプル（３）を通過した後にセンサ（４）によって検出された、周波数既知のスペクトル（例えばＸ帯域のスペクトル）の多スペクトルの放射線の強度の変化を評価する方法であって、それを用いるならば像に関係した復元の誤差が修正され得るという方法。この方法は、強度の変化が、各相の特性に関係した幾つかの所定のパラメータが多スペクトルの放射線の一つまたは複数のスペクトル帯における物質の吸収係数に及ぼす影響をモデル化することによって評価されるということを特徴としている。この方法は、地質学的サンプルまたは人体のトモグラフィ的分析のために有用である。

Description

【発明の詳細な説明】多スペクトルの放射線の強度の変化を評価し誤差を修正する方法と装置発明の分野本発明は、既知の周波数スペクトルを有する多スペクトルの放射線の、組成が既知の一つまたは複数の相から構成され、ある厚さを有した物質を通過した後の強度の変化を評価して、像の誤差を修正する方法に関する。発明の背景本発明の方法は、例えば物質の化学組成、多スペクトルのビームのエネルギー分布、前記物質を構成する各元素、放射線の吸収係数の諸変化などのような種々の要素を考慮することができるようになる。本発明の方法は、吸収性の物質を通過する多スペクトルの放射線のビームの硬化をモデル化および／または修正するために特に適している。説明の全体において、「ビームの硬化」とは、吸収性の物質を通過するときのビームの平均エネルギーの増加を表すために用いられている。本発明は、Ｘ線ビームの硬化をシミュレートするとか、その硬化によって得られた像を修正するといった応用分野に特に良好に適している。本発明の方法は、特に、多スペクトルのＸ線ビームが通過した、化学組成が既知の吸収性の物質の中の一つの物質の「有効な」厚さを求めるために応用される。それは、例えば、化合物を構成する各相の性質が既知である場合の、その化合物における各相の分布や割合を求める手段として応用される。本発明の方法は、特に、石油工業における貯槽の岩石の特性を調べる場合等を含む諸応用分野に特に適している。多スペクトルの放射線のビームが吸収性の物質を通過するときには、特に、そのビームの、その物質を構成する一つまたは複数の元素との相互作用に起因する変化を被る。そのことにより、ビームのエネルギースペクトルは、物質を通過した後では、以前のそれと比べて異なっている。この変化は、特に、スペクトルに含まれた複数のエネルギーに起因しており、なお、ビームが通過した領域の位置と厚さに依存して変化し得る。最低のエネルギー値は高い吸収係数と結び付くので、それらエネルギー値は、ほとんどの場合、最高に硬化した像を生成する。元来数量的である応用分野の場合には、放射線の多スペクトル性に起因するどんな不確定性も考慮に入れるような方法を用いることが有用である。従来の技術では、放射線の多スペクトル性による不確定性を最小にするか、または無くしてしまう手段として、幾つかの方法が記述されている。それら方法の一つは、放射線の少なくとも幾らかか、または最も弱いエネルギーを吸収する材料で作られた板等のフィルタを用いることである。しかし、この方法は、ビームの幾らかが吸収されて強度の損失を招くという欠点を有する。他の方法においては、比較サンプルを用いての測定が行われる。しかし、そのような比較サンプルは、組成が均一でなければならないし、分析されるべき対象物の減衰に近い減衰の特性を示さなければならない。これら２つの選択基準に合致させることは必ずしも可能でない。したがって、これらの方法は、ビームの多スペクトル性に起因する諸現象の容易な解決を提供するものではない。発明の目的および概要本発明の方法が目的とするのは、既知の周波数スペクトルを有する多スペクトルの放射線の、一つまたは複数の組成が既知の相から構成されるある厚さを有する物質つまり対象物を通過した後の強度の変化を、放射線の多スペクトル性に関係した誤差または像を修正することを目的として評価することである。この方法は、この強度変化が、多スペクトルの放射線の一つまたは複数のスペクトルバンドでの物質の吸収係数に影響を及ぼす各相の特性や物理化学的性質に関係した幾つかの定義されたパラメータの影響を表すモデルを作成することにより評価することを特徴とする。強度変化を定義するために用いられるモデルは、下記のモデル化関数Ｉ（Ｅ）によって規定される。Ｉ - Ｘ線の強度Ｅ_i - スペクトルｘのチャンネルｉのエネルギーＬ_k - 相ｋにおけるクロスされた長さ ρ_k - 相ｋの密度ｆ_jk- 相における元素ｊのフラクションこのモデルを設立するためには、放射線が通過した連続した複数の層の特性的パラメータの影響性あるそれぞれの要素をモデル化しなけらばならない。一つの実施形態においては、強度変化が、放射線の一つまたは複数の周波数帯について選択的に評価される。入射する放射線のエネルギーを、例えば、測定した際に測定結果が不安定となるような低すぎるエネルギーとしないように選択することが可能である。本発明の一つの実施方法においては、分析されている物質の特性のうちの少なくとも一つのパラメータを求めるために、分析される物質のある領域を通過した後の測定された強度変化と、モデルから得られた変化の値との間の比較が行われる。分析される物質の組成を知ったうえで、放射線が通過した領域の有効な厚さを求めること、または、分析される物質が既知であるときに、放射線が通過した領域の一つまたは複数の成分の濃度を求めることが可能である。物質つまり対象物の組織を求めることを試みるときには、分析されている物質の少なくとも一つの領域を通過した放射線についての一連の強度測定が、この領域に対しての放射線の入射角度を変えることによって行われ、前記の求められた値の各々は、多スペクトルの放射線を基準にして求められた一つの強度値と、単一スペクトルの放射線を基準にして求められた一つの強度値に結びつけられれ、そして、これら前記の値が、放射線が通過した前記領域の組成を求めるために用いられる。幾つかの方向に沿って放射された多スペクトルの放射線を用い、前記の放射線が通過した少なくとも一つの領域における物質の一つまたは複数の成分の分布を求めることは有利なことである。本発明は、また、例えば、組成が既知の幾つかの相で構成された物質のトモグラフィ（断層写真撮影技術）を確立すること、および／または、周波数スペクトルが既知の多スペクトルの放射線の、ある厚さの前記物質を通過した後の強度の変化を評価することのために用いられる装置に関する。その装置は、例えば中に物質が置かれるハウジングと、多スペクトルの放射線源と、物質を通過した後の放射線を検出する少なくとも一つの装置と、前記ハウジングの中で物質を保持する特定の機能を有するユニットと、一つの回転するシャフトを含んでいて、その保持ユニットは、回転するシャフトをそれの長さの少なくとも一部にわたって包囲している長さ“Ｌ”の少なくとも一つのガイドを有しており、物質は、回転するシャフトの一方の端に結合されている。この装置は、ガイドの長さＬの、復元された物質の断面を引き離している距離ｄに対する比が、１より大きいか１に等しいことを特徴としている。一つの実施形態においては、ガイドがサポートに結合されていて、そのサポートは、それがハウジングの中で動くことができるような手段によってハウジングの壁に結合されている。したがって、例えば、分析される物質の一部が復元されろ精度を高めるために、サンプルを、その位置とそれが動かされる距離を制御しつつ動かすことが可能である。一つの実施形態においては、ガイドはカラムに、物質がカラムの長さ方向軸線または横断方向軸線に沿って動くことができるような補助的手段によって結合されている。多スペクトルの放射線源は、例えば、ガイドおよび／またはサポートに結合されている。この方法は、例えば、ある物質を通過した多スペクトルの放射線の硬化をシミュレートするため、またはその代わりに、石油工業において用いられることがある岩石または複合材料のサンプルのようなサンプルの特性を調査するために用いることができる。本発明の方法は、Ｘ線イメージングをベースにした分析のどの分野に用いられても種々の利点を有する。特に、この方法は、従来用いられた技術よりも良好な、複数相間を区別する能力を提供する。本発明の方法と装置は、例えば下記の分野におけるような多孔性の媒質の研究に用いられた場合に、種々の利点を有する。ただし下記は例であって、すべてを網羅しているのではない。・鉱物学において、岩石の中に含まれる鉱物を特定したり、それら鉱物の分布を研究する手段として用いられた場合。・多孔性の媒質内の流体力学において、内部を循環する流体の挙動に少なからず影響を及ぼす、例えば粒子や空隙の形態やそれらの相互結合の仕方を定義する手段として用いられた場合。・岩石力学において、例えば、岩石サンプルにおける微小亀裂の程度の確認の手段として用いられた場合。・トモグラフィによって岩石製の貯槽を監視する手段として用いられた場合。石油工業以外の分野においては、本発明の方法は、トモグラフィによって例えば複合材料を伴った組織を監視するため、または、より一般的にトモグラフィによって種々の物質を研究するために用いられた場合に、種々の利点を有する。図面の簡単な説明本発明の方法のその他の特徴や利点は、制限的ではない説明用の例を用いての、添付図面を参照しての以降の説明から明らかになるはずである。図面においては、・図１Ａと１Ｂは、多スペクトルの放射線（ＴＲＰ）について観察された透過率の値と単一スペクトルの放射線（ＴＲＭ）について観察された透過率の値の間の対応を、２つの強度値について示しているテーブルであり、・図２，３は、本発明の方法を実証するために設立された一つの実施形態の概略的説明図であり、・図４は、サンプルを通過する前（１１）とサンプルを通過した後（１２）の、それぞれの放射線のスペクトルＳfの概略的説明図であり、・図５は、サンプルを通過した後の多スペクトルのＸ線放射線のスペクトルＳ fの、第１のもの（１２）は求められたもの、第２のもの（１３）はモデルから得られたものとした概略的説明図であり、・図６は、多スペクトルのＸ線放射線のスペクトルＳfの、第１のもの（Ｉx）はＸ線放射線源のもの、第２のもの（Ｉxf）はグラファイトの板を通してフィルタリングされたものとした概略的説明図であり、・図７は、多スペクトルのＸ線放射線のスペクトルＳfの、第１のもの（Ｉｅ）は，フィルタと分析されるサンプルを通過した後に実験的に得られたスペクトル、第２のもの（ＩＭ）はモデルによって得られた対応するスペクトルとした概略的説明図であり、・図８は、この方法が、サンプルのトモグラフィを生成するためにどのように応用され得るかを示す一つの例の概略的説明図であり、・図９は、得られる解像度を改善することを可能にするような、本発明の装置の一つの実施形態の概略的説明図である。詳細な説明吸収性の物質を通過している多スペクトルの放射線から放射されるビームのエネルギースペクトルは、特には物質を構成している単体との相互作用に起因して変化を被る。この変化は、なお、ビームのエネルギー値にも依存する。それは、物質の吸収係数または減衰係数がエネルギーの関数として変化するからである。物質は、数種類の化学物質、また特性の異なる幾つかの相で構成されている。もし、単一スペクトルのビームが、相異なる複数の単体と幾つかの相で構成された物質を通過したのであれば、物質を通過した後のビームの強度は、例えば下記の式で表されるBeer-Lamberetの法則を適用することによって計算することができる。Ｉ＝Ｉ₀ exp（−μｔ）ここで、Ｉは、物質を通過した後の単一スペクトルのビームの強度、Ｉ₀は、物質を通過する前のビームの強度、ｔは物質の厚さ、そしてμは、有効な吸収断面および各元素の原子密度を考慮して得られる、その単一スペクトルのビームのエネルギーに関係している吸収係数である。しかし、この式は、ビームのスペクトルのエネルギーの分布の故に、多スペクトルの放射線を用いた場合には適用することができない。以降においては、決して制限的ではない説明用の例を用いて、本発明を実施する方法を、相異なる複数の単体で構成されていてなお特性が相異なる種々の相を有している場合もある物質を通過する多スペクトルの放射線、例えばＸ線のビームとの関連において説明する。また、求める際の元来ある像の不確定性は材料の厚さに依存しているということが知られている。その手順は、例えば下記の各ステップを含む。つまり、Ｘ線が通過した物質の化学的および鉱物学的組成が既知であると仮定して、・この組成を表示する諸パラメータが、記憶装置、例えばマイクロコンピュータの記憶装置に、データテーブルの形で記憶され、・各相を構成ずる単体、それら相の密度、および、相ｋの各単体ｊについての質量による減衰係数が既知であるので、ビームの、それら相における質量による減衰係数を求めることが可能になり、・相ｋの仮想の分布、またはそれら相の分布の既知の知識をベースとして、ビームが有効的に通過した距離または厚さＬk、すなわち、物質の軸線に対してのビームの入射角を考慮に入れた距離を評価することが可能であり、・さらに、物質を通過する前の入射ビームのエネルギースペクトルが、例えば強度／エネルギーの値のテーブルの形で、予め記憶されている。これらのデータをベースにして、少なくとも一つの相ｋを長さＬ_kにわたって通過したビームの強度値Ｉが、所与のエネルギー値Ｅ_iについて、例えば下記の関係を用いることにより確定される。モデル化関数（１）：Ｉ - Ｘ線の強度Ｅ_i - スペクトルｘのチャンネルｉのエネルギーＬ_k - 相ｋにおけるクロスされた長さ ρ_k - 相ｋの密度ｆ_jk- 相における元素ｊのフラクション例として上述した本発明を実施する方法においては、物質は、それの中に包含される特性が相異なる複数の相の関数として下位分割することによってモデル化される。これにより、ビームが通過した有効厚さの特定の関数である、各層についての一連の多スペクトルの透過率の値（ＴＲＰ）が生ずる。それと並行して、選択された幾つかの単一スペクトルのビーム（ＴＲＭ）についてのエネルギーの透過率が、各々の厚さまたは層Ｃ_iについて計算される。その下位分割のステップは、所望の精度との関係において、そして／または、各相の特性的寸法の関数として特定的に選択される。モデル化関数（１）式におけるビームの最初の強度は、先行する層について得られた強度を用いてもよい。図３は、例として、各々の特性が異なる一つの相に対応している厚さＣ_iの層を積み重ねてモデル化された吸収性の物質３を図示している。本発明の方法は、例えば、多スペクトルの放射線のビームの硬化をシミュレートするために用いることができる。モデル化関数（１）は、各層における積分によって累積的透過率を求めるために用いられる。そうすると、多スペクトルの透過率（ＴＲＰ）と単一スペクトルの透過率（ＴＲＭ）の間の変換テーブルを作成することができる。図１Ａと１Ｂは、このようにして得られた変換テーブルの二つの例を示すグラフであって、石英のサンプルと金のターゲット上のＸ線源の場合の、それぞれ１４ｋｅＶと１０ｋｅＶのエネルギーを有する単一スペクトルのビームに関係している。シミュレーションに応用される方法は、Tracor TN 5500分析システムに接続された、Ｓｉ（Ｌｉ）ダイオードが取り付けられたJBOL JSM-35CFタイプの走査電子顕微鏡を用いることによって実証することができる。本発明の方法を実証するシステムの基礎になっている理論は、金属製のターゲットに衝突させられる電子ビームによって、分析されるべき物質つまり対象物に照射されるＸ線を生成し、分光計のような検出器を用いて、第１の期間においてはＸ線源のスペクトル（モデル化のための入力の既知数として用いられる）を、そして第２の期間においては、吸収性物質を通過した後のＸ線のスペクトルを測定し、後者のスペクトルが、Ｘ線源のスペクトルにシミュレーション関数（１）を適用することによって得られたスペクトルと、すべてのエネルギー強度値について比較するものである。サンプルを通過する前と後のＸ線源のスペクトルに関するデータも、シミュレーション関数も、例えばマイクロコンピュータ１１（図８）の記憶装置の中に記憶されている。図２の理論ダイヤグラムにおいては、多スペクトルのＸ線源は、例えばシンクロトロンタイプの放射であるが、電子線ビーム１をターゲット２に衝突させることによって生成されて、サンプルつまり吸収性の材料３の方向のＸ線を発生する放射線源であってよい。サンプルから放射される放射線は、吸収性の物質を通過したＸ線のスペクトルを検出するように位置された、分光計のような検出器４によって検出される。放射線源と検出器４の間に位置した物質３は、Ｘ線の側に位置した入口面Ｓ₃と、検出器４の側に位置した出目面Ｓｓを有している（図３）。Ｘ線ビームは、物質の面、例えばそれの入口面に対しての入射角αの方向に向けられる。図３において、Ｘ線は、物質を、それの入口面Ｓｅに対して垂直な方向において通過し、物質の出口面Ｓｓから出るときには変化を被っており、それから、分光計４によって検出される。図４と５は、シミュレーション結果を与えていて、そこでは、吸収性の物質は，厚さ約１mmのポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のサンプルである。図４は、それぞれ、厚さ１mmのＰＭＭＡのサンプルを通過する前と後のＸ線源から求められた曲線Ｉ₁とＩ₂で与えられたスペクトルを示している。この例では、電子の加速電圧は２５ｋＶ、選択されたターゲットは厚さ１μｍの銅板である。銅は、８ｋｅＶにおいて主たるスペクトル線を供給し、そのエネルギーは、約４７％の減衰を意味する。しかし、図４の曲線Ｉ₂は、５ｋｅＶより低いエネルギーはほとんど完全に減衰されていて、スペクトルの減衰は約３６％であるということを示している。モデル化関数（１）が、曲線Ｉ₁のエネルギー値の各々に適用され、図５上の曲線Ｉ₃で表されている修正された強度の値が得られる。ここで注目すべきことは、サンプルを通過した後の多スペクトルの放射線のスペクトルの両者、すなわち、測定されて図４上で参照記号Ｉ₂を付けられているものと、シミュレートされて図４上で参照記号Ｉ₃を付けられているものは、実質的に同じであることと、その結果として、モデル化関数（１）を用いて得られたビームの強度の値が、分光計４によって測定されたサンプルを通過した後の強度の値と実質的に同じであること、であり、このことは、このシミュレーションの方法が有効であることを実際に示している。本発明の別の一つの実施形態においては、フィルタは、スペクトルの低いエネルギーを減衰させるために用られるが、またはハイパスフィルタが用いられる、後者は、より重要な像を生成することができる、したがって最も大きな硬化を起こすこととなる。図６と７は、関数（１）を適用してのシミュレーション法を実証している。曲線Ｉx とＩxzは、それぞれ、Ｘ線源について得られたビームの強度のスペクトルと、グラフィックフィルタを用いてフィルタリングされたビームの強度のスペクトルを示している。図７は、サンプルつまり物質とグラフィックフィルタを通過した後に測定されたビームの強度値の曲線Ｉ_eを示している。モデル化関数（１）が図６の曲線Ｉxzのエネルギー値の各々に適用され、物質は、その関数の中で吸収性の物質とフィルタで成るユニットによってモデル化されたものとなり、曲線Ｉ_M上で示されている修正された強度値を得ることができる。二つの曲線Ｉ_eとＩ_Mが実質的に同じであり、したがって、モデル化関数（１）が、物質に加えてフィルタを含んだモデル化されるべきデバイスにも有効であるということは明らかである。好都合なことに、この方法の実施の一つの仕方は、化学的および鉱物学的組成が既知であるサンプルの厚さを求めるこを可能とする。その手順は、例えば下記のとおりである。・相異なる各エネルギー値と相異なる各層Ｃi についてモデル化関数（１）を用いて、単一スペクトルの放射線のための一連の強度値を測定することによって、参照モデルが設立され、これらのデータが、例えばマイクロコンピュータの記憶装置の中に記憶され、・サンプルを通過した後の多スペクトルのＸ線のビームについて一連の強度測定を行い、データは、サンプルの複数の領域のためにマイクロコンピュータの中に記憶されるが、・そして、測定された強度値の各々が、モデルのために確定された値と比較され、そしてモデルには、例えば、生成された最も近い強度値が割り当てられ、・厚さまたは層Ｃpが強度と関係していることを知ったうえで、ビームが通過した領域の有効な厚さの値が得られる。有効な厚さとは、通過された実際の固体の厚さであって、そこではＸ線の入射角が考慮されている。ビームの入射角は既知であるから、通過された厚さの値に算出することが可能になる。本発明の方法は、なお、化学的および／または鉱物学的特性が既知である物質の中に包含された、元素および／または相の濃度を求めるためにも用いられ得る。この方法は、例えばアルミニウムの母岩のような触媒の中の白金の濃度を求めるために用いることができる。この方法は、厚さが既知であるという仮定の上で用いることにより、白金および／または白金の濃度の値に対応する発せられた強度値を計算する。そこで、これら強度値は、例えばテーブルの中の対（Ｘ線ビーム強度、選択された相の組成）の形で、記憶装置の中に記憶される。そこで、分析されるべき物質、すなわち母岩と元素を通過したＸ線の強度が測定され、測定された値が、データテーブルの中に記憶された、得られた値と比較される。前述した方法と全く同様の仕方で、測定された強度値に、最も近い得られた強度が割り当てられ、与えられた元素の濃度の値を知ることができる。本発明の範囲から外れることなしに、この考え方は、なお、例えば貯槽の岩石の中の長石の量を確定しようとする場合のように、既知の母岩の中の相の割合を求めることへと拡張することができる。サンプルを通過したＸ線ビームの強度の変化を測定する方法は、トモグラフィを含んだ適用分野において、特に、サンプルのマイクロトモグラフを生成するために、有利に用いることができる。トモグラフ復元のために用いられる公知の計算機プログラムの大多数のものは、単一スペクトルのビームを扱うべく設計されている。したがって、例えば前述した方法を用いて求められたデータを修正することにより、放射線ビームの多スペクトル性の問題を避けて通ることが必要である。図８は、マイクロメータの範囲内の解像度のレベルでの情報を得るという特定の利点を有するマイクロトモグラフ（断層写真撮影装置）の概略図である。測定のために得られる解像度は、０．５〜１０μｍの間、望ましくは１〜５μ ｍの間で変わっている。図８において図示されたマイクロトモグラフは、２つの部分、例えばカラム５とハウジング６とから構成されている。このカラムは、例えば普通の電子顕微鏡のカラムであるため詳しくは説明しない。ハウジング６は、電子線が衝突する場所である２つのターゲット２を有していて、それらは、図４に関して説明された特性（スペクトルＩ₁）と実質的に同じ特性を有するＸ線の放射線源である。このハウジング６の内部には、回転するシャフト８に結合されたサンプルホルダ７があって、それの上にサンプル９が位置している。この回転するシャフト８は、サンプルが図中の矢印で示されているように動かされ得るようにしているが、それの横方向の運動は、回転するシャフトとサンプルホルダとにより構成されるユニットを横方向に動かすことによって実現される。図９は、特定的にトモグラフィの解像度を改善するような、図８の装置の別の実施形態の詳細を図示している。「復元された断面」というのは、回転するシャフトに対して垂直に復元された、サンプルつまり物質の断面であって、多スペクトルの放射線源の位置と検出器の位置によって決定される。この装置は、下記において順を追って収録されている種々の要素を有していて、下記に示す方法によって用いられる。・両方の端１２ａと１２ｂ、および長さＬを有するガイド１２が、回転するシャフト８の回りに、回転するシャフトが可能ならば横方向の移動を行うことができるように従来の方法により設けられている。・このガイドは、ガイドスクリュー１５によってサポート１４上を滑りながら移動するシュー１３と結合されている。・サポート１４は、カラムの壁に、ハウジング６と同じ高さで、例えば従来の固定手段１６によって結合されている。・シューは、カラムの壁を通過しているデバイス１７と結合されていて、それは、手動または自動で動かすことができるようになっている。・回転するシャフト８は、等速ジョイントのセット１９によってモータ１８に、熟達者ならば周知の方法により結合されている。これらのジョイントは、モータと、ガイドおよび／またはそのガイドの変位とを分けている。・サンプルホルダ７は、回転するシャフト８の一方の端に固定されて、分析されるべきサンプル９を支持する。・“ｄ”は、カラムの壁から遠い方のガイドの端１２ｂを分けられていて、復元されたサンプルの断面の距離を示している。前述した範囲内の解像度を得るために、サンプルは、例えば幾つかの復元されたサンプルの断面が得られるように、カラムの内部で動かすることができる。サンプルのトモグラフィは、これら復元された断面から再現される。好都合なことに、デバイス１７は、変位の値が正確に得られるように、そして、相異なる復元された断面の区分を最適化するために、変位を制御する手段と結合されている。好都合なことに、ターゲット２が、図において破線で示されているように、普通の結合手段によって、直接的または間接的にガイドに結合されている。この図は、それがサポートと直接結合していることを示している。ここで説明している実施形態は、特に、高い解像度を得ることができ、０．５〜１０μｍの間、望ましくは１〜５μｍの間の解像度を得ることができる。他の実施形態（図示されていない）においては、ガイドが、普通の固定手段によって直接カラムに結合されている。サンプルは、手動で、例えば３°以上の角度の倍数として回転させることができるようになっている。これは、完全に１回転させると最大１２０回のステップに相当する。他の考え方は、適当なデバイスを用いて回転を自動化することであって、このタイプの実施形態は、ステップの数を、１回転当たり１２００以上にまですることができるで。サンプルを通過したビームを検出するためのデバイス１０は、例えば、寄生的干渉を防止して測定の品質と精度を向上させるような何らかのデバイスに接続されたＣＣＤカメラを有している。検出デバイス１０は、なお、トモグラフィの従来の諸方法と、強度の変化を評価するために用いられる本発明の方法を実施するためにプログラミングされたプロセッシングシステム１１と接続されている。電子ビームのエネルギーは、選択されたスペクトル線の光子の発生が最大になるように選択されるが、その上限は、この実施形態における電子カラムの高電圧セルの能力によって決定される。ビーム電流は、強力なビームが得られ、その一方で寸法の小さい電子プローブが使用できるように調整される。サンプルが回転されるときのステップ数の選択は、投影の解像度のと同程度の間隔の解像度が得られるようにセットされるが、投影の数Ｍは、Ｎを投影の一つの線におけるピクセルの数とするときＭはπ／２＊Ｎより大きいかまたはそれに等しいくなる。そこで、この方法は、サンプルの回転角度と組み合わされたＸ線の強度値の１セットを得ることにある。つまり、測定された強度値Ｍiと角度の値βiをグループにしたデータテーブルを生成する。それと同時に、入射スペクトルおよびサンプルの異なる各厚さに対応した強度値Ｉ_Piを得ることができる。なお、少なくとも厚さが異なる複数の各サンプルに照射された放射線のスペクトルのエネルギー値を含んだエネルギー値の範囲内の幾つかの単一スペクトルのビームについての強度値Ｉ_Miを測定することにより参照モデルを得ることができる。これら２セットの値は、例えば一つのデータテーブルの中でグループになっていて、マイクロコンピュータの中に記憶される。この方法によれば、測定された強度値Ｍ_iの各々が、多スペクトルのビームについて測定された強度値Ｉ_Piと比較され、いったん比較が行われたならば、求められた値Ｍ_iは、最も近い求められた値により入れ替えられる。そして、値Ｉ_Piが、単一スペクトルのビームについて得られた値と比較され、単一スペクトルのビームが用いられたのであれば得られたであろうものに最も近いものが残される。通過されたサンプルの領域を確定し特性化するためにトモグラフィソフトウェアによって用いられるのはこの値である。トモグラフィにおいて従来用いられた像の解像度を改善するような、どんなプロセスの方法も、本発明の範囲から外れることなしに適用することができ、さらなる利点を得ることができる。この場合では、間隔の情報を数１０ミクロンまたはそれ以下にするが、それは、放射線写真技術の分野で使用可能な解像度が３μ ｍ以下であることと比較することができる。上述においては、この方法を、対象物つまりサンプルのトモグラフィ的分析に適用されるものとして説明した。しかし、この本発明の方法が、例えばＸ線スキャナのような人体に用いられるトモグラフィ装置における像の修正に適用されたとしても、それは、本発明の範囲から外れるものではない。

Claims

【特許請求の範囲】１）周波数スペクトルが既知の多スペクトルの放射線が、組成が既知の一つまたは複数の相により構成され、ある厚さを有する物質を通過した後の前記放射線の強度の変化を、放射線の多スペクトル性に起因する像の誤差の修正を目的として評価する方法において、この強度の変化が、それら相の各々の特性や物理化学的性質に関係した幾つかの定義されたパラメータが多スペクトルの放射線の一つまたは複数のスペクトル帯における前記物質の吸収係数に及ぼす影響をモデル化することによって評価されるということを特徴とする多スペクトルの放射線の強度の変化を評価し誤差を修正する方法。２）強度の変化を評価するために用いられるモデルが、下記の関係、つまり、Ｉ - Ｘ線の強度Ｅ_i - スペクトルｘのチャンネルｉのエネルギーＬ_k - 相ｋにおけるクロスされた長さ ρ_k - 相ｋの密度ｆ_jk-相における元素ｊのフラクションという関係によって定義される、請求項１に記載の多スペクトルの放射線の強度の変化を評価し誤差を修正する方法。３）モデルが、放射線が連続して通過する複数の層の特性的パラメータのそれぞれの影響により作られる請求項１または２に記載の多スペクトルの放射線の強度の変化を評価し誤差を修正する方法４）前記強度の変化が、前記放射線の一つまたは腹数の周波数帯について選択的に評価される請求項１から３のいずれか１項に記載の多スペクトルの放射線の強度の変化を評価し誤差を修正する方法。５）分析されるべき物質のある領域を通過した後の求められた前記強度の変化が、分析されている物質の少なくとも一つの特性的パラメータを求めるためにモデルから得られた変化の値と比較される請求項１から４のいずれか１項に記載の多スペクトルの放射線の強度の変化を評価し誤差を修正する方法。６）分析されている物質の組成が既知であることにより、放射線が通過した領域の有効な厚さを求めるために比較が行われる請求項１から５のいずれか１項に記載の多スペクトルの放射線の強度の変化を評価し誤差を修正する方法。７）分析されている物質の厚さが既知であることにより、放射線が通過した領域の濃度を求めるために、その成分の一つまたは複数のものを基準にして比較が行われる請求項５に記載の多スペクトルの放射線の強度の変化を評価し誤差を修正する方法。８）前記領域に対しての放射線の入射角を変えることにより、分析されている物質の少なくとも前記領域を通過した後の放射線について幾つかの強度測定が行われ、多スペクトルの放射線を基準として強度値が測定され、単一スペクトルの放射線を基準にして測定された強度値が、前記求められた値の各々に割り当てられ、これらの値が放射線が通過した前記領域の組成を得るために用いられる請求項５に記載の多スペクトルの放射線の強度の変化を評価し誤差を修正する方法。９）分析されている物質が、幾つかの方向に沿った多スペクトルのＸ線ビームによって照射され、放射線が通過した少なくとも一つの領域の成分の分布が測定される請求項８に記載の多スペクトルの放射線の強度の変化を評価し誤差を修正する方法。１０）組成が既知の一つまたは幾つかの相で構成された物質のトモグラフィを生成するため、および／または、周波数が既知の多スペクトルの放射線の、ある厚さの前記物質を通過した後の強度の変化を評価するための装置であって、少なくとも一つのハウジング（６）を含んでおり、そのハウジングは、前記物質と、多スペクトルの放射線源と、前記物質を通過した後の放射線を検出するための少なくとも一つのデバイス（１０）と、前記ハウジングの内部において前記物質（９）を保持するためのユニットと、回転するシャフト（８）を収容することができるものであり、前記ユニットは、長さが“Ｌ”であり回転するシャフト（８）をその長さの少なくとも一部分にわたって包囲しているガイド（１２）から構成されていて、前記物質は、回転するシャフトの一方の端に結合されている装置において、長さＬの、物質の復元された断面を引き離している距離ｄに対する比が、１より大きいかまたはそれに等しいことを特徴とする多スペクトルの放射線の強度の変化を評価し誤差を修正する装置。１１）前記ガイドが、それがハウジングの内部において移動することを許すような手段（１３，１５）によってサポート（１４）に結合されていて、前記サポートは、ハウジングの壁に結合されている請求項１０に記載の多スペクトルの放射線の強度の変化を評価し誤差を修正する装置。１２）多スペクトルの放射線源が、前記ガイドまたは前記サポートに結合されている請求項１０または１１に記載の多スペクトルの放射線の強度の変化を評価し誤差を修正する装置。１３）物質を通過した多スペクトルの放射線の硬化をシミュレートするのに使用される請求項１から９のいずれか１項に記載の多スペクトルの放射線の強度の変化を評価し誤差を修正する方法。１４）石油工業の分野における、岩石サンプルおよび／または複合材料のようなサンプルの特性を分析するプロセスに使用される請求項１から９のいずれか１項に記載の多スペクトルの放射線の強度の変化を評価し誤差を修正する方法。