[發(fā)明專利]用于分析EDS信號的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310139086.1
• 申請日: 2013-04-19
• 公開（公告）號: CN103376456B
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設計）人: C.S.庫伊杰曼;H.J.德福斯
• 申請（專利權）人: FEI公司
• 主分類號: G01T1/00
• 分類號: G01T1/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 張懿,王忠忠

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于分析包含隨機間隔的階躍的輻射傳感器的信號的方法，所述方法包括：

·檢測階躍的存在；

·估計相鄰階躍之間的時間間隔；

·用第一濾波特性對階躍之前的信號濾波；

·用第二濾波特性對階躍之后的信號濾波；

·估計階躍高度；以及

·根據所估計的階躍高度用大量階躍形成密度分布或直方圖。

本發(fā)明還涉及用于執(zhí)行所述方法的裝置。

背景技術

從美國專利公開No.US 7,966,155 B2中已知這樣的方法。

已知專利描述了一種用于分析來自諸如固態(tài)檢測器或氣體比例檢測器的X射線檢測器的信號的方法。在固態(tài)檢測器中，X射線光子撞擊諸如PIN二極管或硅漂移二極管的固態(tài)器件。光子生成大量電子/空穴對，這些電子/空穴對被收集并且饋送到信號放大器。電子/空穴對的數量取決于X射線充子的能量，并且由此每個光子在檢測器的信號申引起階躍，階躍高度取決于光子的能量。

這樣的檢測器被用在例如電子顯微鏡中。在電子顯微鏡中，將樣本暴露于具有例如在10keV與30keV之間的可選能量的高能電子射束。電子與樣本材料相互作用，并且使X射線從樣本材料出射。部分電子使所謂的特征X射線從樣本出射，能量取決于與電子相互作用的元素并且因此包括樣本材料的信息。通過確定能量，樣本組成可以因 此被確定。

當確定X射線檢測器的信號時，信號顯示噪聲，諸如閃變噪聲、1/f噪聲等。階躍的高度是階躍之前的信號與階躍之后的信號(之前的平穩(wěn)段與之后的平穩(wěn)段)之間的差，并且信號中的噪聲轉化為階躍高度的估計值的誤差或不準確度。可以通過充分的濾波來降低信號中的噪聲，由此“平滑”平穩(wěn)值。然而，當另一光子在檢測器仍在對信號濾波的同時被檢測到時，出現誤差，并且舊的階躍和新的階躍兩者都應被丟棄。這被稱為堆積(pile-up)。

因此快速檢測和低噪聲檢測是相互矛盾的需求：對于快速檢測(高計數速率)，必須使用具有較短時間常數的濾波，而這導致信號的大噪聲，并且因此導致階躍高度的較大的不準確度。

階躍高度的不準確度的另一原因是由于法諾噪聲(Fano noise)：由具有給定能量的光子生成的電子/空穴對的數量有變化，如法諾噪聲所描述的那樣。

已知專利描述了其中檢測器的信號被采樣和存儲的方法。階躍被檢測到，并且每對階躍之間的時間間隔進而被估計。根據這個時間間隔，適當的濾波器被應用于形成對的兩個階躍之間的信號，其結果是每對階躍之間的濾波條件被優(yōu)化。

因此找到的階躍高度的估計值被用于形成顯示階躍高度的密度分布或直方圖。這也被稱為譜。

注意到，當用取決于階躍之間的時間間隔的濾波特性(時間常數)對信號濾波時，這被稱為自適應濾波。

進一步注意到，被用于對階躍之前的信號濾波的濾波器的濾波特性不需要與被用于對所述階躍之后的信號濾波的濾波特性一致：濾波不需要是對稱的。

還注意到，采樣優(yōu)選地包括模數轉換，并且濾波是數字濾波，并且可包括例如由有限脈沖響應(FIR)濾波器進行處理。不同的濾波特性進而對應于使用不同的抽頭系數和抽頭長度。

提到當兩個階躍相互太靠近地出現以至于不能以可接受的準確度分別處對它們進行處理時出現堆積。在這種情況下，兩個計數都被拒絕，由此有效地降低了計數速率。

即使使用自適應濾波來分析信號是相對于使用非自適應濾波來分析信號的改進，但對分析信號的改進方法仍有需要。

發(fā)明內容

本發(fā)明意在提供這樣的改進方法。

為此，根據本發(fā)明的方法的特征在于

·使用階躍之前的平穩(wěn)段的方差的估計值和階躍之后的平穩(wěn)段的方差的估計值來估計階躍高度估計值的方差，所述平穩(wěn)段的方差的估計值基于所述平穩(wěn)段中的每一個的間隔的長度并且模型將所述間隔的長度和信號的噪聲特性考慮在內，并且

·大量階躍中的每一個根據加權因子對密度分布或直方圖做出貢獻，所述加權因子是所述方差的函數，所述函數使得具有低方差的階躍與具有高方差的階躍相比與更大的加權因子關聯，

其結果是對應于高可靠性的、具有低方差的階躍高度估計值被突出。

發(fā)明人發(fā)現，當處理信號時，與具有高方差(低可靠性)的階躍相比，用更大的加權因子對具有低方差(高可靠性)的階躍加權產生更平滑并且還顯示具有更小的半高全寬(FWHM)的峰的譜。

這如下來解釋：