(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出システムを使用して物体を解析する方法であって、
−  物体を入射する光子放射によって照射するステップと、
−  計測された散乱スペクトルといわれる、１°と１５°の間に含まれる散乱角度（θ）で物体によって散乱されたエネルギースペクトルを、散乱のために配置された分光検出器（６）を使用して取得するステップと、
−  計測された透過スペクトルといわれる、物体によって透過されたエネルギーのスペクトルを、透過のために配置された分光検出器（７）を使用して取得するステップと、
−  減衰した入射スペクトル（Ｓｉｎｃ×Ａｔｔ）を、計測された透過スペクトルから推定するステップと、
−  検出システムの全体的な応答行列（Ａ）を構築するステップであって、全体的な応答行列（Ａ）が、散乱のために配置された分光検出器によって検出されたエネルギーと運動量移行の間に関係を確立し、全体的な応答行列（Ａ）が、２つの次式の１つに基づいて構築され、
Ａ＝（ＲＥｄ×Ｓｉｎｃ×Ａｔｔ）・Ｒθ
Ａ＝（ＲＥｄ×（ＲＥｔ・（Ｓｉｎｃ×Ａｔｔ）））・Ｒθ
ここで、Ｒθは、検出システムの角度応答行列であり、ＲＥｄは、散乱のために配置された分光検出器（６）の応答行列であり、ＲＥｔは、透過のために配置された分光検出器（７）の応答行列であり、Ｓｉｎｃ×Ａｔｔは、減衰した入射スペクトルである、ステップと、
−  散乱シグネチャといわれ、物体を表す関数（ｆ）を、全体的な応答行列（Ａ）を用いて再構築するステップと、
−  物体を構成する材料を識別する目的でそのように再構築されたシグネチャをデータベース中に格納された検定材料のシグネチャと比較するステップとを含む、解析方法。
【請求項２】
逆問題タイプのアプローチに基づく方法を使用して、検出システムの全体的な応答行列（Ａ）から散乱シグネチャを再構築することを特徴とする、請求項１に記載の解析方法。
【請求項３】
散乱のために配置された分光検出器（６）が、１°と５°の間に含まれる散乱角度（θ）を形成するように構成されることを特徴とする、請求項１または２に記載の解析方法。
【請求項４】
散乱のために配置された分光検出器（６）の応答行列（ＲＥｄ）を較正する第１の事前ステップと、透過のために配置された分光検出器（７）の応答行列（ＲＥｔ）を較正する第２の事前ステップと、検出システムの角度応答行列（Ｒθ）を較正する第３の事前ステップとを含み、
これら第１、第２および第３の事前の較正するステップが、「オフライン」で実施されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の解析方法。
【請求項５】
較正する第１および第２の事前ステップが、モンテカルロタイプのシミュレーションソフトウェアアプリケーションを使用するシミュレーションによって実施されることを特徴とする、請求項４に記載の解析方法。
【請求項６】
シミュレーションによって得られた、透過のために配置された分光検出器（７）の応答行列が、ガンマ線の源によって照射された検定材料によって透過されたスペクトルの少なくとも１つの計測を使用して改良されるのと同じ方法で、シミュレーションによって得られた、散乱のために配置された分光検出器（６）の応答行列が、ガンマ線の源によって照射された検定材料によって散乱されたスペクトルの少なくとも１つの計測を使用して改良されることを特徴とする、請求項５に記載の解析方法。
【請求項７】
物体を解析するための検出システムであって、
−  光子放射の源（１）と、
−  解析する物体の受け入れのためのゾーン（４）と、
−  計測された散乱スペクトルといわれる、１°と１５°の間に含まれる散乱角度（θ）で物体によって散乱されたエネルギースペクトルを取得するために、光子放射源（１）から見て物体受け入れゾーン（４）の下流に、散乱のために配置された分光検出器（６）とを含む検出システムにおいて、
−  計測された透過スペクトルといわれる、物体によって透過されたエネルギーのスペクトルを取得するために配置された検出手段（７）と、
−  コンピュータ処理手段（８）であって、
−  減衰した入射スペクトル（Ｓｉｎｃ×Ａｔｔ）を、計測された透過スペクトルから推定し、
−  検出システムの全体的な応答行列（Ａ）を構築し、全体的な応答行列（Ａ）が、散乱のために配置された分光検出器によって検出されたエネルギーと運動量移行の間に関係を確立し、全体的な応答行列（Ａ）が、２つの次式の１つに基づいて構築され、
Ａ＝（ＲＥｄ×Ｓｉｎｃ×Ａｔｔ）・Ｒθ
Ａ＝（ＲＥｄ×（ＲＥｔ・（Ｓｉｎｃ×Ａｔｔ）））・Ｒθ
ここで、Ｒθは、検出システムの角度応答行列であり、ＲＥｄは、散乱のために配置された分光検出器（６）の応答行列であり、ＲＥｔは、透過のために配置された分光検出器（７）の応答行列であり、Ｓｉｎｃ×Ａｔｔは、減衰した入射スペクトルであり、
−  散乱シグネチャといわれ、物体を表す関数（ｆ）を、全体的な応答行列（Ａ）を用いて再構築し、
−  物体を構成する材料を識別する目的で再構築されたシグネチャ（ｆ）をデータベース中に格納された検定材料のシグネチャと比較するためのコンピュータ処理手段（８）とを含む、検出システム。
【請求項８】
計測された透過スペクトルを取得するために追加の分光検出器を含むことを特徴とする、請求項７に記載の検出システム。
【請求項９】
コンピュータ処理手段（８）が、逆問題タイプのアプローチに基づく方法を実施して、検出システムの全体的な応答行列（Ａ）からシグネチャ（ｆ）を再構築するように構成されることを特徴とする、請求項７または８に記載の検出システム。
【請求項１０】
散乱のために配置された分光検出器（６）が、１°と５°の間に含まれる散乱角度（θ）を形成するように構成されることを特徴とする、請求項７から９のいずれか一項に記載の検出システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回折法によって物体を解析する方法、および関連する検出システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
回折法は、Ｘまたはガンマ型の電磁放射の源を使用する材料または物体の照射に、およびその後の小角度での弾性散乱からの放射の解析に関する。表現「小角度での弾性散乱からの放射」は、材料または物体上に入射する放射の方向に対して１５°より小さい角度で、または１０°よりさえ小さい角度で材料または物体によってコヒーレントに散乱される放射を指し示す。実際のところ、１０°を超えた弾性散乱またはレイリー散乱は、次第に無視できるようになる。
【０００３】
もっとも激しい爆発物、または多数の危険なまたは違法な構造物など、ある結晶質物質を検出するために回折法を使用することが知られている。
【０００４】
それゆえ、本発明は、安全保障の分野で、より具体的には手荷物品中の爆発性材料の検出の分野で用途を見出している。
【０００５】
また、これは、医療分野で、たとえば乳房中の腫瘍を位置決めるために役立つ。より具体的には、ＵＣＬによる公表文献（Ｐａｎｉ，  Ｓ．他著の「Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｂｒｅａｓｔ  ｔｉｓｓｕｅ  ｕｓｉｎｇ  ｅｎｅｒｇｙ−ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ」、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｉｓｏｔｏｐｅｓ  ６８、Ｎｏ．１０（２０１０）：１９８０−１９８７）では、乳房生検からの生物組織の物体（脂肪組織、線維性組織、良性腫瘍、線維腺腫、癌腫など）を、これらの組織の回折計測のおかげで区別する可能性を示すことができている。
【０００６】
材料によって小角度で散乱された放射の解析は、材料の構造についての情報をもたらし、それによってより良好に材料を特徴付けることができるようにする物理化学的な解析の方法である（用語「回折された（ｄｉｆｆｒａｃｔｅｄ）」は、結晶質材料に対して一般に使用され、一方用語「散乱された（ｓｃａｔｔｅｒｅｄ）」は、アモルファス材料について一般に使用されているが、しかしこれらの２つの用語は、ここでは置き換え可能に使用され、散乱および回折の用語に関しても同様であることに留意すべきである）。
【０００７】
小角度で散乱された放射のスペクトルまたは散乱スペクトルの解析によって、調べる材料に関するシグネチャを見出すことが可能になることが知られている。
【０００８】
たとえば結晶質材料に関し、照射するＸ線の波長が面間間隔（数オングストローム）と大きさが同じオーダーであるとき、散乱される光線は、それらのエネルギーおよびそれらの散乱角度に従って建設的な、または破壊的な干渉を生成する。干渉が建設的なものであるのかどうかの条件は、ブラッグの法則（Ｂｒａｇｇ’ｓ  ｌａｗ）によって決定される。結晶質材料に関し、この法則は、次の方程式によって：
【数１】
0006678602.tif 000002
面間間隔、散乱される放射エネルギーおよび散乱角度を関係付ける、ただし：
ｄｈｋｌ：照射される結晶の結晶面の間の面間間隔、
｛ｈｋｌ｝：ミラー指数（Ｍｉｌｌｅｒ  ｉｎｄｉｃｅｓ）、
θ：散乱角度、すなわち解析された、散乱された光線と照射された結晶上に入射したビームの間で形成される角度、
ｈ：プランク定数、
ｃ：光速、
ｎ：干渉の次数である。
【０００９】
次の方程式によって：
【数２】
0006678602.tif 000003
定義される、運動量移行によるブラッグピーク（Ｂｒａｇｇ  ｐｅａｋ）を識別することが可能である。
【００１０】
ｘによって散乱プロフィール（計測される強度）を表現しようとする興味は、様々なペア（λ、θ）について、単一のｘの値（ｎは固定）だけについて強度ピークを計測することができるということによる。
【００１１】
非結晶質材料の場合、小角度での散乱についてのスペクトルは、調べる材料も表す。
【００１２】
例として、添付の図１は、２つの結晶、つまりＴＮＴ（トリニトロトルエン）および塩（ＮａＣｌ）のブラッグピークを示す。
【００１３】
結晶質材料に関してブラッグの法則によって決定される干渉の様態で、干渉現象は、液体など、アモルファス材料の原子および／または分子の間でも起こり得、このとき距離の知られている分布が伴う（分子干渉関数：ＭＩＦ（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）で示す）。実際、多くのアモルファス材料は、ナノメートルの距離にわたり規則的配列を有する（表現「短距離秩序」が使用される）。このタイプの秩序は、共有結合およびイオン結合のための強い化学結合によって決定される。この短距離秩序は、分子内および分子間の干渉を引き起こす。添付の図２は、分子干渉関数、すなわち水（Ｈ２Ｏ）に関する正規化ＭＩＦ、過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）に関する正規化ＭＩＦ、アセトン（Ｃ２Ｈ６ＣＯ）に関する正規化ＭＩＦ、および商標名ｐｌｅｘｉｇｌａｓ（（Ｃ５Ｏ２Ｈ８）ｎ）の下で知られている材料の正規化ＭＩＦの例を例示する。
【００１４】
もっとも普通の回折計は、ＡＤＸＲＤ（「Ａｎｇｕｌａｒ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ」の頭字語）といわれている。エネルギーが、単色放射の使用によって固定され、回折された光子の数が角度に従って計測される。これらの装置は非常に正確であるが、それらは、強力な単色源の使用が必要であり、それらがかさばるので撮像に使用することができない。
【００１５】
ごく最近開発された、ＥＤＸＲＤ技法（「Ｅｎｅｒｇｙ  Ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−Ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ」の頭字語である）によって、これらの困難を軽減することができる。今回、それらは、一定角度で働き、コリメータのセットを使用して多色ビームによって物体を照らし、それによってエネルギー分解分光検出器を用いて回折された光子を計測することにある。次いで、回折ピークが、計測されたスペクトル中のあるエネルギーにおいて現れる。
【００１６】
ＥＤＸＲＤ技法、および分光分析による、より一般的な任意の解析技法は、解析する物体を構成する材料の異なる特性ピークを分離し、かつ識別できるようにするのに十分にエネルギーを分解する分光検出器の利用が必要である。エネルギー分解能が最良の知られている検出器は、ゲルマニウムタイプのものである。しかし、このタイプの検出器は、複雑な、および／または費用のかかる方法によって極めて低温にまで冷却しなければならない（熱電冷却または液体窒素のタンクによる冷却）。また、そのような検出器を用いる解析装置は、たいへんかさばる。
【００１７】
ＣｄＴｅ、ＣｄＺｎＴｅまたはシンチレータ材料を実装する検出器のタイプなど、大気温度で使用することが可能な分光検出器の最近の出現は、ゲルマニウム検出器に対する魅力的な代替手段をもたらしている。正確に言うと、これらの検出器は、コンパクトであって冷却されず、それほど高価でもない。しかし、エネルギー分解能に関するこれらの性能は、かなり良好であるけれども、ゲルマニウム検出器を用いて得られる性能よりいまだに低い。
【００１８】
所与の結晶質またはアモルファスの物質が物体中に含まれているのかどうかを知るために：
イオン化放射の源によって放出される、好ましくは一次コリメータによって平行にされた投射ビームを使用して物体を照射するステップと、
検出装置を使用して回折された放射を検出するステップであって、その検出装置は、
ここでは分光検出器と称される、所与の散乱角度で散乱された放射のエネルギースペクトル（またはエネルギーのスペクトル）を見出すように構成された検出器であって、すなわち検出器は
物体によって散乱された放射と相互作用することが可能であって、物体に対して近い側で検出面といわれるものを有する検出器材料、および
光子の検出器材料との各相互作用によって解放されたエネルギーを計測し、かつ少なくとも１つのエネルギースペクトルを見出すように構成された分光分析計測手段を含む、検出器、および
検出コリメータといわれ、検出器と関連するコリメータであって、検出器および検出コリメータは、検出軸Ｄが投射ビームの中心軸Ｚと散乱角度θを形成するように配列される、コリメータを含む、検出するステップと、
探し求める物質のエネルギースペクトルと比較することによって計測されたスペクトルまたは複数のスペクトルを解析するステップとが、このように知られている。
【００１９】
一般論として、エネルギースペクトルは、解放されたエネルギー（ｘ軸に沿った）によって物体中の光子相互作用の数（ｙ軸に沿った）を表すヒストグラムの形態で放射のエネルギー分布を例示する。しばしば、エネルギー軸は、幅が２δＥのチャネル、つまりエネルギーＥｉに中心を置き、Ｅｉ−δＥとＥｉ＋δＥの間に含まれるエネルギーに対応するチャネルＣｉに離散化される。
【００２０】
特許出願ＷＯ２０１３０９８５２０には、散乱スペクトルの処理および解析に基づき、材料を解析するための装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０９８５２０号
【非特許文献】
【００２２】
【非特許文献１】Ｐａｎｉ，  Ｓ．他著の「Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｂｒｅａｓｔ  ｔｉｓｓｕｅ  ｕｓｉｎｇ  ｅｎｅｒｇｙ−ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘ−ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ」、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｉｓｏｔｏｐｅｓ  ６８、Ｎｏ．１０（２０１０）：１９８０−１９８７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
本発明は、調べる物体のシグネチャに関するより正確な情報を得ることを可能にする、散乱スペクトルを解析する上記の方法を向上させるものである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
このために、本発明は、分光検出器を含む検出システムを使用する、物体を解析するための方法を提供し、その方法は：
−  電磁放射の源を使用して、入射する光子放射によって物体を照射するステップと、
−  計測された散乱スペクトルといわれる、１°と１５°の間に含まれる所与の角度θで物体によって散乱されたエネルギースペクトルを、散乱のために配置された分光検出器を使用して取得するステップとを含む。
【００２５】
本発明による方法は、その方法が：
−  計測された透過スペクトルといわれる、物体によって透過されたエネルギーのスペクトルを、透過のために配置された分光検出器を使用して取得し、透過のために配置された分光検出器は、計測された散乱スペクトルを取得するために使用される分光検出器とすることができ、そして手動で、または機械的に情報技術によって構成された手段を使用して自動的に、のいずれかでその２つの取得動作の間を移動され、変形としては、追加の分光検出器を含む検出システムが使用され、よって、その分光検出器は、透過のために恒久的に配置され、計測された透過スペクトルの取得に専用である、取得するステップと、
−  計測された散乱スペクトルおよび計測された透過スペクトルの両方に基づき、シグネチャといわれ、物体を表す関数を再構築するステップと、
−  物体を構成する材料を識別する目的で、そのように再構築されたシグネチャを、データベース中に格納された検定材料のシグネチャと比較するステップとをさらに含むことを特徴とする。
【００２６】
それゆえ、本発明は、少なくとも１つの散乱スペクトルと透過スペクトルを結合して使用することに基づく。この結合によって、物体を構成する材料のより正確なシグネチャ（ブラッグピーク（Ｂｒａｇｇ  ｐｅａｋ）または分子干渉関数（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ））を得ることが可能になる。
【００２７】
有利にも、本発明によれば、物体のシグネチャを再構築するステップは、逆問題タイプのアプローチに基づく方法を実施する。
【００２８】
逆問題タイプのアプローチに基づく方法の実施によって、材料の識別を向上させるように、計装ファクタと関係なく材料に特有のシグネチャを再現することが可能になる。
【００２９】
有利にも、物体のシグネチャを再構築するステップは、検出システムの全体的な応答行列Ａを構築する動作を含み、物体がｋに等しい運動量移行を生じているとき、全体的な応答行列Ａの各項Ａ（ｊ、ｋ）は、散乱のために配置された検出器を用いてエネルギーｊの光子を検出する確率に対応する。
【００３０】
一般に、全体的な応答行列Ａは、散乱のために配置された検出器によって検出されたエネルギーと、解析する物体を構成する材料の弾性散乱、具体的に運動量移行の特徴を示すパラメータとの間に関係を確立する。
【００３１】
全体的な応答行列Ａは：
−  透過スペクトルといわれる、透過のために配置された分光検出器によって計測されたスペクトルであって、このスペクトルは、源によって調べる物体中に放出された放射を表す、計測されたスペクトルと、
−  所与の散乱角度に対して散乱された放射のエネルギーと物体の放射の弾性散乱に特徴的なパラメータ、具体的に運動量移行の間に関係を確立する角度応答関数とが考慮されて、生成される。
【００３２】
実施形態によれば、応答行列Ａは、物体によって減衰された後の源からの放射のスペクトルを推定することによって生成され、かかるスペクトルは、透過スペクトルから、たとえば透過のために配置された検出器の較正行列を使用して推定される。
【００３３】
実施形態によれば、応答行列Ａは、散乱のために配置された検出器の較正行列を考慮して、生成される。
【００３４】
好ましい実施形態では、散乱のために配置された分光検出器は、入射する放射の中心軸と、１°と１０°の間に、１°と５°の間にさえ含まれる散乱角度θを形成する検出軸をもたらすように配列される。
【００３５】
もっとも正確なシグネチャをもたらす、本発明のもっとも効果的なバージョンでは、物体のシグネチャを再構築するステップは、物体によって減衰された入射スペクトルを、透過に関して計測されたスペクトルを使用して推定するステップを含む。小散乱角度を所与として、本発明者等は、透過スペクトルを介して現れるような物体による減衰を、有利にも散乱スペクトルの処理において考慮することができるはずであることを見出している。
【００３６】
好ましい実施形態では、本発明による解析の方法は、散乱のために配置された分光検出器の応答行列を較正する第１の事前ステップと、透過のために配置された分光検出器の応答行列を較正する第２の事前ステップと、検出システムの角度応答行列を較正する第３の事前ステップとを含み、これらの第１の、第２のおよび第３の事前の較正ステップは、１つの順序で、または別の順序で実施し、その後解析する物体の任意の照射を行うことが可能である。
【００３７】
散乱のために配置された分光検出器の、および透過のために配置された分光検出器の応答行列を較正する事前ステップは、必要でないが、しかし有利である、というのは、これらのステップは、検出器の応答によるスペクトルの劣化を考慮するからである。しかし、これらのステップは、特に十分にエネルギーを分解する検出器には、および検出器の応答が満足であると判断されるとき、任意選択である。
【００３８】
好ましい実施形態では、第１および第２の較正する事前ステップは、モンテカルロタイプのシミュレーションソフトウェアアプリケーションを使用するシミュレーションによって実施される。
【００３９】
検出器の応答は、検出器が透過のために使用される検出器、または散乱のために使用される検出器であろうとなかろうとも、単色性である、または少数の放射線、たとえば２４１Ａｍまたは５７Ｃｏを含む放射の源に対して検出器を晒すことによって改良させることができる。
【００４０】
追加の可能な特徴によれば、計測された透過スペクトルおよび計測された散乱スペクトルは、もし２つのセンサを含む検出システムが利用できるならば、物体を照射する同じ動作で取得される。
【００４１】
変形として、好ましくは、解析する方法は、２つのステージで実行される２つの部分を含む、すなわちその間、計測された透過スペクトルが取得され、それに加えて疑惑基準を満たしていることが検証される第１の部分と、その間、計測される回折スペクトルが取得され、そしてシグネチャが再構築される第２の部分とである。この変形では、２つの検出器を備える検出システムまたは単一の検出器（これは、一方の位置から他方の位置に移動される）を備える検出システムを使用することが可能である。
【００４２】
より具体的には、２つのステージでのかかる方法の第１の部分は：
物体を照射して計測された透過スペクトルを取得するステップと、
計測された透過スペクトルから物体の第１の特性を決定するステップであって、物体のこの第１の特性は、形態、寸法、減衰コントラスト、物体を構成する材料の実効原子番号Ｚｅｆｆとすることができる、決定するステップと、
物体の第１の特性に関する、物体が考えられる用途に対して不審である可能性がある材料を含むということを表現する、少なくとも１つの疑惑基準を満たしていることを検証するステップであって、それゆえ、たとえば、手荷物中で爆発物を探し求めることなど、安全保障の分野に関する用途の場合、疑惑基準は、物体が、その第１の特性が爆発性の材料の特性と同様である材料を含むことを表現し、乳房中の腫瘍を探し求めることなど、医療用途の場合、疑惑基準は、物体が、その第１の特性が、がん組織の特性に近い材料を含むということを表現する、表現するステップとを含む。疑惑基準は、好ましくは、物体が、その中では、考えられる用途に関して不審である可能性があり、かつ物体が、その外側では不審でないと考えられる、第１の特性に関する値の範囲を定義するものである。よって、疑惑基準を満たしていることを検証するステップは、物体について決定された第１の特性と、考えられる用途に関する値の事前に定義された範囲とを比較するステップを含む。
【００４３】
２つのステージでの方法の第２の部分は、疑惑基準が満たされたときだけ実行され、その第２の部分は：
物体を照射して計測された散乱スペクトルを取得するステップと、
以前に述べたように、計測された散乱スペクトル（この第２の部分の間に取得される）に、および計測された透過スペクトル（第１の部分の間に取得される）に基づき、物体のシグネチャを再構築するステップと、
物体を構成する材料を識別する目的で、物体の第１の特性およびそのシグネチャを、データベース中に格納された検定材料の特性およびシグネチャと比較するステップとを含む。
【００４４】
逆に言うと、疑惑基準が満たされなかったとき、物体についての解析方法は、第１の部分の終わりで終了する。すなわち、解析の過程中の物体は、無害と見なされ、検出システムの物体受け入れゾーンから移動される。必要な場合、その物体は、解析する新しい物体と取り替えられる。
【００４５】
２つのステージでのかかる方法の第１の部分の目的は、物体を構成する材料を識別することではなく、時間を節約するために、明らかに無害である（考えられる用途に照らして明らかに爆発物が存在しない、または腫瘍または他の病的な組織が存在しない）物体を除外することであり、方法の第２の部分（散乱スペクトルを取得することが必要であるので、より長い）は、不審である可能性がある物体に対してだけ実施される。計測された透過スペクトルは、本発明による方法のこのバージョンでは二回使用される、すなわち、一回目は、疑惑基準がそれに基づく物体の特性（形態、寸法、実効原子番号など）を決定するために方法の第１の部分中で、および二回目は、シグネチャを再構築するために方法の第２の部分中で使用される。
【００４６】
本発明は、本発明による方法を実施するために設けられる検出システムをカバーする、具体的に物体を解析するための検出システムが：
−  光子放射の源と、
−  解析する物体のための受け入れゾーンと、
−  計測された散乱スペクトルといわれる、１°と１５°の間に含まれる散乱角度θで物体によって散乱されたエネルギースペクトルを取得するために、この物体の受け入れゾーンの下流に散乱のために配置された分光検出器とを含む。
【００４７】
本発明による検出システムは、それが：
−  計測された透過スペクトルといわれる、物体によって透過されたエネルギーのスペクトルであって、そのスペクトルは、物体受け入れゾーンの下流に透過のために配置された追加の分光検出器によって、または前のパラグラフで言及した（計測された散乱スペクトルを取得するように働き）、かつ前もって透過のために配置された検出器によって、のいずれかで取得することができる、スペクトルと、
−  計測された散乱スペクトルから、および計測された透過スペクトルから、シグネチャといわれ、物体を表す関数を再構築するための手段、および物体を構成する材料を識別する目的で再構築されたシグネチャをデータベース中に格納された検定材料のシグネチャと比較するための手段を含むコンピュータ処理手段とを含むことを特徴とする。
【００４８】
本発明による検出システムは、好ましくは次の特徴の１つまたは複数をさらに含む、すなわち：
それは、前に述べたように、透過のために配置された追加の分光検出器を含む。
コンピュータ処理手段は、逆問題タイプのアプローチに基づく方法を実施するように構成される。
コンピュータ処理手段は、検出システムの全体的な応答行列を推定するように構成される。
コンピュータ処理手段は、推定された減衰した入射スペクトルから、さらにまた検出システムの較正された角度応答行列から、場合によっては、散乱のために配置された分光検出器の較正された応答行列から、および透過のために配置された分光検出器の較正された応答行列から検出システムの全体的な応答行列（Ａ）を推定するように構成される。
コンピュータ処理手段は、透過について計測されたスペクトルを使用して、物体によって減衰された入射スペクトルを推定するように構成される。
放射源は多色である。
放射源は、Ｘ線の源である。
散乱のために配置された分光検出器は、入射する放射の中心軸から、１°と１０°の間に、好ましくは１°と５°の間に含まれる散乱角度θによって形成される検出軸をもたらすように構成される。
検出システムは、中心軸Ｚに沿って源によって放出された放射を平行にするために、源コリメータといわれ、光子放射源と物体受け入れゾーンの間に配置された第１のコリメータを含む。
検出システムは、散乱コリメータといわれ、物体受け入れゾーンと散乱のために配置された分光検出器の間に第２のコリメータを含み、その散乱コリメータは、入射中心軸Ｚから散乱角度θに中心視準軸Ｄを有し、その散乱角度θは、好ましくは１°と５°の間に含まれる。
使用される分光検出器は、直接変換センサであり、すなわちセンサ上に入射するＸ光子が半導体（たとえばＣｄＴｅ）によって吸収され、電子電荷の雲（通常６０ｋｅＶの１つのＸ光子について１００００電子）を生成する。次いで、これらの電荷は、電極によって収集され、パルスと呼ばれる過渡的な電気信号を形成する。収集が完全な場合、各検出された粒子について計測されたパルスの積分は、半導体中に蓄積されたそのエネルギーに比例する。電子回路によって、この積分を計測することが可能になる。デジタル化の後、同じエネルギーの光子の異なる計測値が合計され、それによって、照射された物体と相互作用したＸ線のスペクトルを再構築することが可能になる。
コンピュータ処理手段は、
計測された透過スペクトルに基づき、物体の第１の特性を決定するための手段と、
物体について前に決定された第１の特性に関して、物体が考えられる用途に対して不審である可能性がある材料を含んでいるということを表現する疑惑基準を、たとえば考えられる用途に関する値の事前に定義された範囲と第１の特性を比較することによって、検証するための手段とを含む。
【００４９】
本発明は、上記および下記で言及する特徴のすべて、またはいくつかによる組み合わせを特徴とする、物体を解析する検出システムおよび方法をカバーする。
【００５０】
本発明の他の細部および利点は、次の記載を読むと明白になるはずであり、その記載は、図式の添付図面を参照し、非限定の例の形態で提示される好ましい実施形態に関する。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】ＴＮＴ（トリニトロトルエン）の、および塩（ＮａＣｌ）のブラッグピークを表すグラフであり、そのピークが、正規化された強度（ｙ軸）を、すなわち取得動作中に検出された光子の相対的な数を検出された光子のｎｍ−１における運動量移行ｘ（ｘ軸）に応じて例示するグラフである。
【図２】水の正規化された分子干渉関数、過酸化水素水（Ｈ２Ｏ２）の正規化された分子干渉関数、アセトン（Ｃ２Ｈ６ＣＯ）の正規化された分子干渉関数およびｐｌｅｘｉｇｌａｓ（（Ｃ５Ｏ２Ｈ８）ｎ）の正規化された分子干渉関数を、ｙ軸に沿って検出された光子を、およびｘ軸に沿ってｎｍ−１における運動量移行ｘを用いて表すグラフである。
【図３】本発明による検出システムの概略図である。
【図４】図３の検出システムなど、本発明による検出システムの、透過のために配置された分光検出器の応答行列を表すグラフである。
【図５】図３の検出システムの散乱のために配置された分光検出器の応答行列を表すグラフである。
【図６】図３の検出システムの散乱のために配置された分光検出器の角度分布を表すグラフである。
【図７】図３の検出システムの角度分解能行列を表すグラフである。
【図８】図３の検出システムの、透過のために配置された分光検出器によって計測された、アセトン（Ｃ２Ｈ６ＣＯ）、水（Ｈ２Ｏ）およびニトロメタン（ＣＨ３ＮＯ２）の直径４０ｍｍの円筒形試料に関する透過スペクトルを表すグラフである。
【図９】図８の計測された透過スペクトルから本発明によって推定された、直径４０ｍｍのアセトン、水およびニトロメタンの円筒形試料に対して推定された減衰した入射スペクトルを表すグラフである。
【図１０】図３の検出システムなど、本発明による検出システムの全体的な応答を構築する動作を例示するグラフである。
【図１１】直径４０ｍｍの水の円筒形試料に対する図３の検出システムの全体的な応答行列Ａを表すグラフである。
【図１２】直径４０ｍｍのアセトンの円筒形試料に対する図３の検出システムの全体的な応答行列Ａを表すグラフである。
【図１３】直径４０ｍｍの水の円筒形試料の理論的な散乱シグネチャ（ＦＩＭ）および本発明による方法によって、かつ検出システムによって再構築されたその試料のシグネチャを表し、そしてまた、直径４０ｍｍのアセトンの円筒形試料の理論的な散乱シグネチャ（ＦＩＭ）および本発明による方法によって、かつ検出システムによって再構築されたその試料のシグネチャを表すグラフである。
【図１４】水の試料の理論的な散乱シグネチャ（ＦＩＭ）および本発明による方法および検出システムを使用することによってその試料についての計測された散乱スペクトルから再構築された試料のシグネチャを表すグラフである。
【図１５】水の試料の理論的な散乱シグネチャ（ＦＩＭ）および入射スペクトルの減衰を考慮せずにその試料についての計測された散乱スペクトルから再構築された試料のシグネチャを表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
図３に例示する本発明による検出システムは：
Ｘ線管など、イオン化放射の多色源１と、
源１からの放射を中心軸Ｚの投射ビームに導くことを可能にする源コリメータ２と、
解析する物体のための受け入れゾーン４と、
視準軸Ｄを有する散乱コリメータ５と、
散乱のために配置された分光検出器６であって、検出器６は、たとえば２．５に等しい（縮尺が合っていないが図３に示す）散乱角度θ（入射軸Ｚと視準および検出の軸Ｄの間の角度）で回折された放射を検出するように、散乱コリメータ５と関連付けられ、散乱のために配置された分光検出器６は、散乱のために計測されるスペクトル（エネルギーの）を、すなわち方向Ｄで物体によって回折された放射のエネルギースペクトルを見出すように構成され、好ましくは、散乱のために配置された分光検出器６は、ＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅを用いた検出器など、半導体材料ベースの検出器である、分光検出器６と、
透過のために配置された分光検出器７であって、それは、計測された透過スペクトル（エネルギーの）を、すなわち方向Ｚで物体によって透過された放射のエネルギースペクトルを見出すように構成され、好ましくは、透過のために配置された分光検出器７は、ＣｄＴｅまたはＣｄＺｎＴｅを用いた検出器など、半導体材料の検出器である、分光検出器７と、
分光検出器６および７によって供給された計測されたスペクトルを処理するためのコンピュータ処理手段８とを含む。
【００５３】
用語「透過された放射」は、調べる物体中で相互作用を被っていない光子から構成される放射を示す。「透過スペクトル」は、投射ビームの軸に沿って物体に透過された、物体中で相互作用を被っていない光子から構成される放射スペクトルを意味する。表現「透過のために配置された」は、材料によって透過された放射を検出するように構成された検出器を示す。それゆえ、透過のために配置された検出器は、物体に入射する放射の軸上に位置し、物体は、検出器と放射源の間に配置される。
【００５４】
「分光検出器」は、検出された放射のスペクトルを生成するように構成された検出器を意味する。
【００５５】
本発明による方法は、物体を構成する材料のシグネチャを提供することを対象とし、計測された散乱スペクトル（分光検出器６によって提供される）に基づいて解析する、用語「シグネチャ」は、散乱に関する材料の関数を示し、材料の種類、すなわち結晶質またはアモルファスによるブラッグピークまたは分子干渉関数を示す。
【００５６】
本方法は、好ましくは、材料のシグネチャｆと計測された散乱スペクトルｇの間の関係を記述する次のモデルを使用する：
ｇ＝（ＲＥｄ×Ｓｉｎｃ×Ａｔｔ）・Ｒθ・ｆ＝Ａ・ｆ
ただし：
【００５７】
ｇ：サイズが（ＮｂＥｊｄ×１）の、計測された（コヒーレント）散乱スペクトルのベクトル。
【００５８】
ＲＥｄ：サイズが（ＮｂＥｊｄ×ＮｂＥｉ）の、散乱のために配置された分光検出器の応答行列。完全な検出器の場合、この行列は対角行列である。行列の各項ＲＥｄ（ｊ、ｉ）は、検出器上に入射する放射がｉに等しいエネルギーを有することが知られていると、ｊに等しいエネルギー値を検出する確率を表す。一般に、分光検出器の応答行列は、検出器によって検出されたエネルギーとその検出器上に入射する放射のエネルギーの間に確率的な関係を確立する。ＲＥｄ（ｊ、ｉ）の各列ｉは、ｊが１からＮｂＥｊｄまで変化し、検出器がエネルギーｉの入射する放射を被ったとき検出器によって検出されるエネルギーの確率密度に対応する。
【００５９】
Ｓｉｎｃ：サイズが（１×ＮｂＥｉ）の、Ｘ線管の入射スペクトルのベクトル。
【００６０】
Ａｔｔ：物体中での減衰の効果を考慮した、サイズが（１×ＮｂＥｉ）の減衰ベクトル。角度θの値が小さい、すなわち１５°より小さい、好ましくは１０°より小さいので、２つの検出器（散乱のため、および透過のため）への経路に沿った物体による減衰が同じであると近似することになる。
【００６１】
Ｒθ：サイズが（ＮｂＥｉ×Ｎｂｘ）の、検出システムの角度応答行列。行列Ｒθの各項Ｒθ（ｊ、ｋ）は、エネルギーｊで検出される光子のエネルギーがｋに等しい運動量移行に対応する確率に対応する。言い換えると、Ｒθ（ｊ、ｋ）は、運動量移行ｋがエネルギーｊの光子の検出を生じさせる確率に対応する。Ｒθ（ｊ、ｋ）の各列ｋは、ｊが１からＮｂＥｊｄまで変化し、ｋに等しい運動量移行が存在するとき、検出器によって検出されるエネルギーの確率密度に対応する。より一般的には、角度応答行列Ｒθによって、散乱のために配置された検出器によって検出されるエネルギーと物体を構成する材料の弾性散乱パラメータ、特に運動量移行の間に確率的な関係を確立することができる。
【００６２】
ｆ：物体を構成する材料に固有の、サイズが（１×Ｎｂｘ）のシグネチャ、それによって、結晶質材料の場合、材料の理論的なブラッグピーク、またはアモルファス材料の場合、分子干渉関数のいずれかを記述することが可能になる。
【００６３】
Ａ：サイズが（ＮｂＥｊｄ×Ｎｂｘ）の、散乱のためのシステムの全体的な応答行列。Ａの各項Ａ（ｊ、ｋ）は、エネルギーｊにおいて散乱のための検出器によって検出される光子のエネルギーが、ｋに等しい運動量移行に対応する確率に対応する。言い換えると、Ａ（ｊ、ｋ）は、運動量移行ｋがエネルギーｊにおいて光子の検出を生じさせる確率に対応する。
【００６４】
シンボル「×」は、項別の積に対応する（ＳｉｎｃおよびＡｔｔは、項別に掛け算され、よって同じサイズのベクトルが得られる）、
【００６５】
シンボル「・」は、従来の行列積に対応する、
【００６６】
ＮｂＥｊｄ、ＮｂＥｉおよびＮｂｘは、それぞれ、計測された散乱スペクトルのチャネル数（言い換えると、散乱のために配置された検出器によって検出されたエネルギースペクトルのチャネル数）に、入射エネルギーのスペクトルのチャネル数に、そして運動量移行を記述するベクトルのチャネル数に対応する。
【００６７】
ベクトルｇの各チャネル中で検出される光子数は、パラメータとしてそのチャネル中の光子の平均数を有するポアソン分布に従うことに留意すべきである。
【００６８】
本発明による方法のオリジナリティは、その方法が計測された透過スペクトル（分光検出器７によって提供される）を使用し、その直接モデルは次の通り：
ｈ＝ＲＥｔ・（Ｓｉｎｃ×Ａｔｔ）
ただし：
【００６９】
ｈ：サイズが（ＮｂＥｊｔ×１）の、計測された透過スペクトルのベクトル。
【００７０】
ＲＥｔ：サイズが（ＮｂＥｊｔ×ＮｂＥｉ）の、透過のために配置された分光検出器の応答行列。完全な検出器の場合、この行列は、対角行列である。行列の各項ＲＥｔ（ｊ、ｉ）は、検出器上に入射する光子がエネルギーｉを有するとき、ｊに等しいエネルギー値を検出する確率を表す。
【００７１】
Ｓｉｎｃ：サイズが（１×ＮｂＥｉ）の、Ｘ線管１の入射スペクトルのベクトル。
【００７２】
Ａｔｔ：サイズが（１×ＮｂＥｉ）の、物体中での減衰効果を考慮した減衰ベクトル。
【００７３】
ベクトル（Ｓｉｎｃ×Ａｔｔ）は、物体によって減衰した放射源のスペクトルを表す。もっとも正確なシグネチャをもたらす本発明のもっとも効果的なバージョンでは、キー要素の１つが、システムの応答行列Ａの構築においてこのベクトルを考慮に入れることである。
【００７４】
ＮｂＥｊｔ、ＮｂＥｉは、それぞれ、計測された透過スペクトルのチャネル数（すなわち透過のために配置された検出器によって検出されたエネルギースペクトルのチャネル数）に、および入射エネルギースペクトルのチャネル数に対応する。
【００７５】
シンボル×は、項別の積（ＳｉｎｃおよびＡｔｔが、項別に掛け算され、よってサイズが同じベクトルが得られる）による項に対応する。
【００７６】
シンボル・は、従来の行列積に対応する。
【００７７】
本発明による方法は、上記のモデルを使用して、検出システムの全体的な応答行列Ａを構築する動作を含む。このために、項Ｒθ、（Ｓｉｎｃ×Ａｔｔ）、および任意選択でＲＥｄは、事前に決定すべきである。
【００７８】
これらのステップのそれぞれは、後で個別に述べる。
【００７９】
一度全体的な応答行列Ａが前述のモデルを使用して構築されると、本発明による方法は、モデルｇ＝Ａ・ｆ（ただし、そのときＡおよびｇは、知られている）に基づき、逆問題タイプのアプローチに基づく方法を実施することによって、シグネチャｆ（アモルファス材料に対する分子界面関数、多結晶質材料に関するｄｈｋｌの分布）を再構築する。
【００８０】
最大尤度期待値最大化アルゴリズム（ＭＬ−ＥＭ（Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  −  Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ  Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ））が、対数尤度の関数の反復最大化によって計算されるスペクトルを推定するために利用できる。このタイプの計算は、最大尤度を推定することが求められたとき、極めて頻繁に行われ、期待値最大化（ＥＭ（Ｅｘｐｅｃｔａｔｉｏｎ  −  Ｍａｘｉｍｉｚａｔｉｏｎ））と呼ばれる、より一般的なアルゴリズムに依拠する。この方法は、計測されるデータのポアソンのような性質を考慮に入れる利点を有する。
【００８１】
システムの全体的な応答行列Ａの係数はａｉ，ｊによって示される。次元Ｎｂｘの推定されたｆが計測値ｇを生成する確率を最大化することが望まれる。さらに、計測されるデータが、それらの物理的な性質のためにポアソン分布に従うことが知られている。それゆえ、推定されたｆの尤度関数は：
【数３】
0006678602.tif 000004
と書くことができる。
【００８２】
よって、その対数尤度は：
【数４】
0006678602.tif 000005
と表現される。
【００８３】
次に、この関数を最大化することが求められ、その導関数をキャンセルすることによって：
【数５】
0006678602.tif 000006
【００８４】
よって、この問題の繰り返し解が、反復を示すｎを用いて：
【数６】
0006678602.tif 000007
と書かれる。
【００８５】
正の値を用いてベクトル
【数７】
0006678602.tif 000008
を初期化することによって、非負の結果を得ることが保証される。
【００８６】
それゆえ、Ａの、およびｇの計測値の推定に基づき、ＭＬＥＭアルゴリズムを繰り返すことによってｆを再構築することが可能である。
【００８７】
言い換えると、未知物体に対して、透過について、および散乱について実施された計測に基づき、物体を構成する材料の構造に関する関数（すなわちアモルファス材料の場合、分子干渉関数または結晶質材料の場合、ブラッグピーク）を再構築することが可能である。この関数の値は、行列Ａに表される。
【００８８】
この材料は未知であるので、目的は、それを識別することである。
【００８９】
このために、検定材料のセット（たとえば手荷物を解析するための用途の場合、爆発性の、および非爆発性のタイプの、医療解析用途の場合、健全な、および悪性の生物組織タイプの）が使用され、その検定材料のシグネチャが、表にされてデータベース中に格納される、そして次に、本発明による解析方法は、物体について得られた値をデータベースのそれらと比較、解析して、未知物体を識別するステップからなる。
【００９０】
変形として、材料の構造パラメータを得ることを可能にする、いくつかのパラメータが、物体について再構築されたシグネチャから引き出される。たとえば、結晶質材料の場合、得られたシグネチャ中に存在するピーク位置の抽出によって、結晶の面間間隔を得ることが可能になる。
【００９１】
ここで、システムの全体的な応答行列Ａを構築する動作の様々なステップを述べる。
【００９２】
物体の任意の解析の前に、言い換えると「オフライン」で、較正動作が実施されて、検出システムのある仕様が決定され、それは、特に使用される検出器に、およびシステムの幾何学形状に依存し、そしてその仕様は、減衰ベクトルと違って、解析する物体に依存しない。これらの仕様は、ＲＥｔ、ＲＥｄ、Ｒθである。次に、それらは、コンピュータ処理手段８中に格納される。
【００９３】
透過のために配置された分光検出器の応答行列ＲＥｔは、モンテカルロタスマニア（Ｍｏｎｔｅ−Ｃａｒｌｏ  Ｔａｓｍａｎｉａ）シミュレーションのソフトウェアアプリケーションから得ることができ、それによって、半導体検出器の全検出チェーン（光子相互作用、電荷担体の遷移など）をシミュレーションすることが可能になる。好ましくは、このシミュレーションは、さらにまた、たとえばガンマ源を用いて取得された実験データと比較される。これによって、シミュレーション上で得られるエネルギー分解能を調節することが可能になる。
【００９４】
図４は、透過のために配置された分光検出器７に対して較正された応答行列ＲＥｔを示す。この行列は、光子の入射エネルギーがＥｉのとき、エネルギーＥｊにおいて光子を検出する確率を定義する。この確率は、グレートーンによって図４に示し（そのスケールは、グラフの右側に移されている）、グラフのｘ軸は、ｋｅＶで表現された入射エネルギーＥｉを表し、ｙ軸は、ｋｅＶで表現された検出されたエネルギーＥｊに対応する。完全な検出器の場合、行列は対角である（それが正方行列である場合）。
【００９５】
同様に、散乱のために配置された分光検出器６の応答行列ＲＥｄを較正する事前動作が、モンテカルロシミュレーションのソフトウェアアプリケーションを使用するシミュレーションによって、および／または実験によって、「オフライン」で実行される。
【００９６】
得られた較正された応答行列ＲＥｄを図５に例示する。ここでまた、ｘ軸は、ｋｅＶで入射エネルギーを表し、ｙ軸は、ｋｅＶで検出されたエネルギーに対応し、ペア（Ｅｉ、Ｅｊ）の確率は、グレートーンによって表現されている。
【００９７】
検出システムの角度応答行列Ｒθを較正する事前動作は、やはり「オフライン」で実行される。この角度応答は、取得システムの幾何学形状に、より具体的には源コリメータ２の開口に、および散乱コリメータ５の開口によって決まる、ただし物体が２つの円錐、すなわち照射円錐および観測円錐の交差部を満たすと仮定されたことを知っているものとする。照射円錐は、源がその下に物体を照射する立体角によって定義され、一方観測円錐は、検出器がその下に物体を見る立体角によって定義される。
【００９８】
まず第１に、システムの角度分布１Ｄが、シミュレーションに基づき、または較正に基づき、のいずれかで評価される。ｘ（運動量移行）、Ｅ（散乱のために配置された検出器上に入射するエネルギー）およびθ（散乱角度）を結び付ける関係を使用して、Ｅｉ（入射エネルギー）の、およびｘの角度応答関数の行列が、θの角度分布１Ｄ関数に基づき推論される。
【００９９】
図６は、散乱コリメータの視準軸Ｄが散乱角度θを２．５°に等しいと定義したとき、散乱システムの角度分布１Ｄの例を示し、角度分布は、散乱のために配置された検出器上に入射する光子の相対量（ｙ軸）を角度での検出角度（ｘ軸）に従って表現する。これは、例である、というのは構成が異なる（具体的にはコリメータの開口の幅および長さ）コリメータの使用は、別のグラフが得られることに繋がるはずであるからである。検出システムの角度応答行列Ｒθは、図７に見ることができ、そのｘ軸は、ｎｍ−１における運動量移行ｘを表し、一方ｙ軸は、散乱のために配置された検出器上に入射するエネルギーＥをｋｅＶで表し、グレートーンは、入射光子の相対量を表現する。前に述べたように、この行列は、所与のエネルギーで散乱のために配置された検出器上に入射する光子の数と運動量移行の間の確率的な関係を定義する。
【０１００】
モデルＡ＝（ＲＥｄ×Ｓｉｎｃ×Ａｔｔ）・Ｒθを使用する、検出システムの全体的な応答Ａの構築は、物体によって減衰した入射スペクトル（Ｓｉｎｃ×Ａｔｔ）を推定するステップをまだ必要とする。
【０１０１】
有利にもおよび本発明によれば、減衰した入射スペクトルを推定するこのステップは、透過のために配置された分光検出器によって計測された透過スペクトルを使用する。そのような透過スペクトルｈは：
ｈ＝ＲＥｔ・（Ｓｉｎｃ×Ａｔｔ）
と書くことができる。
【０１０２】
言い換えると、本発明によれば、行列Ａの式中の項（Ｓｉｎｃ×Ａｔｔ）は、透過スペクトルｈの式中の項（Ｓｉｎｃ×Ａｔｔ）に等しいと考えられる。本発明者等は、この近似が小角度（１５°より小さい）での散乱には全く容認可能であり、かつ、それによって、１°と１５°の間に含まれる散乱角度では優れた分解能の正確なシグネチャｆを得ることができることを示してきた。
【０１０３】
計測された透過スペクトルｈに、および検出器７の較正された応答行列ＲＥｔに基づき、（Ｓｉｎｃ×Ａｔｔ）を推定するために、本発明によるシステムは、有利にもＭＬＥＭタイプの技法をやはり使用する。
【０１０４】
図９は、透過のために配置された分光検出器７上に記録された実験データのＭＬＥＭ反転の後に得られた異なるスペクトル（Ｓｉｎｃ×Ａｔｔ）を示し、そのデータ（透過について計測されたスペクトル）は、水（Ｈ２Ｏ）、アセトン（Ｃ２Ｈ６ＣＯ）およびニトロメタン（ＣＨ３ＮＯ２）からそれぞれ構成された直径４０ｍｍの円筒形試料について、図８に例示されている。
【０１０５】
システムの全体的な応答行列Ａのすべての項が較正されており、次に、例として取り上げる本発明による方法は、式Ａ＝（ＲＥｄ×Ｓｉｎｃ×Ａｔｔ）・Ｒθによってそれらの項を結合するステップからなる。この結合は、図１０に要約されており、参照数字１０が、行毎の掛け算を示し、参照数字１１が、行列の掛け算を示す。
【０１０６】
本発明による方法は、透過のために配置された、分光検出器である検出器を使用する。経済的であって取得時間を限定するために、この分光検出器の代わりに、物体を通じて透過された光子の数の記録を可能にする（解放されたエネルギーに無関係に）、簡単な積分検出器を使用することを企てることができるはずである。このとき、検出システムの全体的な応答行列は、Ａ＝ｋ・ＲＥｄ・Ｒθと書くことができるはずである、ただしｋは、透過のために配置された検出器から送られた積分のための信号によって与えられるはずである。
【０１０７】
本発明者等は、この解を排除すべきであるということを示した。
【０１０８】
図１４では、水の試料に関する理論的なシグネチャ（分子干渉関数）、および本発明による、すなわち透過のために配置された分光検出器を使用することによって、およびこの場合、式Ａ＝（ＲＥｄ×Ｓｉｎｃ×Ａｔｔ）・Ｒθによって与えられるモデルを、さらにまたｇ＝Ａ・ｆの反転のために１００回の反復によるＭＬＥＭアルゴリズムを使用することによって、水のこの同じ試料に関して得られたシグネチャｆが再現されている。２つのカーブが、多かれ少なかれ、表された運動量移行の場の大部分にわたって一致していることに留意することができる。
【０１０９】
図１５では、水の試料の理論的なシグネチャ、および透過のために配置された積分検出器を使用して、かつ式Ａ＝ｋ・ＲＥｄ・Ｒθによって与えられるモデルを使用してそれと同じ試料について得られたシグネチャが再現されている。２つのカーブが、表された運動量移行の場の全体にわたって極めて異なっていることに、およびそのように再構築されたシグネチャが、理論的なシグネチャ中に存在しないピークを示し、したがってそのように再構築されたシグネチャに基づき、試料が水によって構成されていると推論することが不可能であることに留意することができる。
【０１１０】
それに反して、本発明は、検出システムの全体的な応答行列Ａの構築について上記で述べた好ましい例で提示されたモデルに限定されない。
【０１１１】
それゆえ、全体的な応答行列Ａを構築するために、たとえば、計測された透過スペクトルを、それを反転せずに直接使用することを構想することができる。この場合：
Ａ＝（ＲＥｄ×ｈ）・Ｒθ＝（ＲＥｄ×（ＲＥｔ・（Ｓｉｎｃ×Ａｔｔ）））・Ｒθ
である。
【０１１２】
この変形は、不完全な結果をもたらすにもかかわらず、本発明によるものである。しかし、検出器の応答の影響を取り除くための、以前に述べた好ましい例での計測された透過スペクトルの反転によって、シグネチャの再構築の結果を大いに向上させ、物体の理論的な散乱シグネチャにできるだけ近付けることができるようになる（図１３および１４参照）。
【図１】
0006678602.tif 000009
【図２】
0006678602.tif 000010
【図３】
0006678602.tif 000011
【図４】
0006678602.tif 000012
【図５】
0006678602.tif 000013
【図６】
0006678602.tif 000014
【図７】
0006678602.tif 000015
【図８】
0006678602.tif 000016
【図９】
0006678602.tif 000017
【図１０】
0006678602.tif 000018
【図１１】
0006678602.tif 000019
【図１２】
0006678602.tif 000020
【図１３】
0006678602.tif 000021
【図１４】
0006678602.tif 000022
【図１５】
0006678602.tif 000023