用于利用双能量的X射线透射测量和X射线荧光测量进行热值估计的方法和装置

摘要

公开了用于对生物材料的热值进行估计的方法和装置(100)。该方法包括利用至少两种不同能级的X射线辐射对生物材料(102)进行照射，对以这些能级穿过生物材料的透射的辐射量进行测量，以及当以这些能级照射时对由生物材料发出荧光辐射进行测量。热值的最终估计值随后通过进行基于被测量的透射的辐射的对生物材料的热值的初步估计值和通过利用测量的荧光辐射对初步估计值进行校正来进行确定。

说明书

发明的技术领域

本发明涉及用于在自动化程序中对生物材料的热值进行估计的方法 和装置。本发明特别有助于对诸如木片和煤的生物燃料的热值进行测量。

背景

生物材料以及尤其生物质燃料通常在燃烧过程中生成热和能量。木材 是最重要的生物质燃料之一。然而，不同的生物质燃料在燃烧之后生成的 热量不同以及生成的残渣的量和种类不同。针对不同种类和品质的木材也 存在巨大的差距。这使得有效地控制燃烧或者焚烧过程很困难。

因此，能够估计生物材料的热值通常是非常重要的。例如在包括燃烧 系统的生物能源系统中，估计被提供给生物能源系统的材料的热值是非常 重要的，以便更精确地控制燃烧过程，以及提高燃烧的效率。热值在不同 种类的生物材料间通常是各异的，而且在每种生物材料内也是各异的。例 如，相同种类的生物材料可以具有不同的含水量、不同的灰渣属性等等。 例如在木材中，这可以依赖包括树木或灌木的种类、树木或灌木的部位(树 皮、木材、树叶)等等的各种因素。

在这些年期间已经提出了对不同材料的热值提供估计的众多建议。例 如，US7690268公开了用于对流质材料的热值进行确定的方法。然而，该 方法仅能够用于其发热值预先知道的单个的、预定的材料。因此，当众多 不同的材料同时进行使用时，则不能够使用该方法。类似地，在US3934139 中公开的方法也涉及到对一种特定的材料的热值的估计，并且还需要确定 该材料的密度。在EP0718553中公开的方法对材料的含水量进行确定，并 且假设材料的含水量与热值相关。尽管该假设对某些材料可能是正确的， 但却不是普遍有效的，这使得该方法用于处理各种生物材料的系统是困难 的。此外，利用这样的已知方法的通常的问题还在于装置是巨大且昂贵的， 在于该方法实施起来是相当枯燥乏味和繁琐的，和/或在于其结果是不精确 和不可靠的。

在由相同申请人提交的WO13/004593中，提出了显著改进的方法， 其中热值的估计从透射测量中是直接可获得的，其中是以诸如X射线的两 种不同能级照射样品时该透射测量被获得，并且将该透射测量与通过诸如 绝热式热量计获得的参考数据相关。然而，有时在生物材料中存在相当大 含量的不可燃的成分，例如钙、钾和二氧化硅(例如以氧化物和/或碳酸盐 的形式)、镁、磷光体以及重金属(例如钙、锌和铜)。这种不可燃成分的 含量也可以随着时间以及在样品与样品之间有着显著的不同。在这些情况 下，使用先前已知的方法用于有效地和精确地确定热值可能是困难的。

因此存在对生物材料的热值进行快速并且可靠地估计的改进的方法 的需要，以及尤其需要当处理各种生物材料以及处理具有各种含量的非可 燃成分的生物材料时也可以应用的方法。

发明概述

因此本发明的目标是优选在自动化过程中提供用于对生物材料的热 值进行估计的改进的方法和装置，该改进的方法和装置克服或者至少减轻 了上文讨论的现有技术的问题。

该目标是通过如在所附的权利要求中所限定的本发明来实现的。

根据本发明的第一方面提供了用于对生物材料的热值进行估计的方 法，该方法包括：

利用至少两种不同能级的X射线辐射对生物材料进行照射；

对以所述能级穿过所述生物材料透射的辐射量进行测量；

当以所述能级进行照射时，对由生物材料发出的荧光辐射进行测量；

基于所述生物材料的热值的初步估计值和校正值确定热值的最终估 计值，所述生物材料的热值的初步估计值基于所测量的透射的辐射，该校 正值基于所述荧光的辐射。

本发明是基于先前已知的如在由相同申请人提交的WO13/004593中 所公开的方法的认识的，以及WO13/004593的公开内容通过引用被整体 地并入本文，本发明可以通过还对来自样品的荧光辐射进行测量得到显著 地改进，并且将其作为校正值来使用。荧光辐射(XRF)优选与透射辐射 (DXA)同时地被测量。

透射辐射的测量是非常强大的技术，因为其基于样品的吸收，以及完 全地穿透样品材料并且对样品材料描绘。因为此处DXA使用了至少两种 不同的辐射能量，所以对样品的不同元素进行量化是可能的，因为不同的 元素在不同的能量上具有不同的X射线的吸收。然而，附加的元素以及尤 其具有相对高的原子序数(例如超过10的原子序数)的元素提供了误差 源(尤其如果这样的元素的含量变化时)。利用该DXA测量，透射值可以 与热值直接相关，而无需确定所使用的生物材料的种类、含水量等等。

荧光测量(XRF)本身是已知的，并且能量分散的XRF可以诸如被用 于借助来自被照射的样品的荧光确定正被发出的X射线的量。每种元素在 发出的荧光光量子中呈现独一无二的能量，并且因此提供了关于出现在样 品中的是哪些元素以及这些元素的量的信息。

然而，利用XRF的劣势在于对具有低原子序数(通常10或更低)的 元素的测量和量化是困难的。这意味着XRF通常不能够对在生物材料和生 物燃料中的最重要的成分(例如氧(Z＝8)和碳(Z＝6))进行测量。此外， XRF还主要测量材料的表面，因为来自具有低Z值的原子的XRF量子在 样品中易发生自衰减并且经由周围的空气衰减。

然而，本发明以非常有效的方式利用了这两种技术的差异化的可能 性。通过利用DXA来测量具有较低原子序数的可燃的元素(例如碳和水)， 以及利用XRF来确定非可燃元素，即使在待被测量的生物材料的属性显著 各异时，也能够获得热值的非常精确的估计。DXA测量因此可以被用于确 定初步的热值，而XRF被用于提供校正值，通过这种方式初步的热值可以 被调整到热值的更准确的最终估计值。

值得注意的是，对成分和单个元素的量的精确的确定是不必要的，因 为基于XRF测量的校正值可以通过校准(即，相关到参考测量)以及通过 查看在特定能带上的积分值被替代地使用。因此，在本文的XRF与在常规 XRF测量中的XRF使用不同，在常规XRF测量中单个的峰被分析以对成 分进行确定和量化。因此，来自不可燃元素(例如钙(Z＝20)、钾(Z＝19) 以及硅(Z＝14)、以及还可能的镁、磷和重金属(例如钙、锌和铜))的总 的影响可以被分析，并且用于提供校正值以改善初步的热值估计。

此外，因为DXA和XRF测量还可以同时进行并且所有的工序都在非 常短的时间内(例如在几毫秒内)进行，所以在在线系统(例如其中生物 材料在传送带或其类似物上传送)中使用该方法并且提供对随后工序的实 时控制是可能的。

术语“热值”在本文被用于指示由可燃物产生的能得到的净能量，该 净能量是用于生物材料的单位质量以焦耳或千卡表示的净能量。热值还可 以被称为发热值。本发明的方法可以被用于或者估计毛发热值(通常被称 为高热值)或者估计净发热值(通常被称为低热值)。在这两者之间的区 别是净发热值不包括需要用来汽化在生物材料中的水的能量。

本发明尤其有助于估计在木片中的热值，但是它也可以被用于其他形 式的木材，以及其他种类的生物材料，类似的其他种类的生物质燃料、森 林残留物、煤等等。本发明对以液态或者分散形式以及优选以片的形式的 生物材料尤其有意义。然而，本发明还对其他种类的生物材料有意义。

在本发明应用的背景下利用不同的能量或不同的能级意味着在平均 能量上的差异。因此，特定能量的辐射(如在本发明应用中使用的)指的 是具有在该能级上的平均能量的辐射，即使该辐射可被提供在不同的能量 的范围内。此外，X射线源还可以是多色的。因此，只要不同能量或者不 同能级的辐射的平均的能量彼此是不同的，那么，在能量范围内，不同能 量或者不同能级的辐射可以甚至是全部或者部分地重叠。

本发明的方法利用了两种或更多不同能级的照射，并且直接或间接地 根据被测量的透射能量(即，在材料中被吸收的每种能量的辐射量)确定 材料的热值。不同的材料种类，例如木材的不同种类，具有不同的吸收系 数。然而，本发明的系统以非常有效的方法对此进行了补偿，该非常有效 的方式是通过诸如利用对用于由热量计测量获得的参考材料的热值的相 关，以及通过增加基于在生物材料中包含的不可燃元素的校正值。该校正 值通过上文讨论的XRF测量得到。

根据本发明的方法/装置很好地适于在输送线的在线测量中使用，其中 材料在输送线、在管道中等等被传送。这是可能的，因为例如本发明可以 被用于各种生物材料以及高度变化和形式变化的生物材料。然而，它对布 置在样品容器内的材料的样品的测量(例如用于在工艺流程中的样品测 试、在现场测量等等)也非常有意义。本发明可以用于全部或部分地自动 化工序中，并且不需要或者需要非常有限的操作者交互。

热值的初步估计优选基于与相关值相关的测量的透射的辐射，该相关 值利用穿过具有已知热值的若干不同的参考材料的透射的辐射获得。获得 相关性的参考测量优选通过对穿过多种不同种类的材料的至少两种不同 能级的X射线辐射的透射进行测量以及借助于常规的方法对所述材料的热 值进行测量来进行收集。材料种类可以是诸如不同种类的木材，例如桦木、 云杉、松木、橡木和桤木，以及还可以是煤以及其他的生物燃料。相关性 仅需要在初始化期间建立，并且随后可以被重复地再利用。因此，在这些 参考测量期间没有对快速的工序的特定的需要。

针对这些参考材料的热值优选通过热量计的测量获得，以及最优选通 过根据国际标准ISO1928:1995进行的绝热式热量计测量获得。

由于对热值的有效估计，控制与热值相关的燃烧/焚烧过程是可能的， 以便获得更有效的燃烧/焚烧。

本发明可以在全部或者部分地自动化程序中被使用，并且不需要或者 需要非常有限的操作者交互。将与热值相关的信息发送到控制系统以及用 于对随后的工序进行控制的所述信息的使用也可以是自动化的。当在在线 系统中使用时，随后的工序在本文可以基于所述信息以实时的方式被控 制。然而，存储与生物材料的特定样品或者批量的生物材料相关联的信息 以便后续使用也是可能的。

荧光辐射优选被用于确定在生物样品中具有超过10的原子序数的至 少一种元素的量，并基于此确定校正值。

最终估计的热值的确定优选包括从热值的初步估计中减去相关值的 步骤。

优选通过在荧光辐射的光谱中的至少一个能带的积分来估计校正值。 光谱积分可以诸如在包括或者是1.5-10keV和/或25-90keV的子区间的 至少一个能带上进行。此外，用于光谱积分的能带还优选具有至少5keV 的外延，并且最优选具有至少7keV的外延。此外或可选地，光谱积分在 对应光谱峰特征的至少一个能量上进行，该光谱峰特征是重金属(钙、钾、 硅、镁)和磷中的至少一个的光谱峰特征。校正值可以作为在荧光光谱的 比能上或者荧光光谱的能带上的加权的光谱积分的和而被估计。

该至少一个光谱积分优选借助于已知的参考材料的测量与在热值上 相应的减少相关。

热值的初步估计值的确定优选包括以下步骤：

对于所述至少两种能级的每种组合，确定在基于所述至少两种能级中 的两种能级的所述透射值的透射估计值之间的商；

将每个商与针对每个商的系数相乘；以及

将与所述系数相乘的所述商相加，

其中所述系数由所述相关性确定。

因此，热值的初步估计值可以基于不同能级的两个或多个测量值之间 的商来计算，为：

W＝a*K1+b*K2+c*K3+...

此处K是以不同能级的测量结果间的商。由此，如果使用了两种能级，那 么得到一个K。如果使用了三种能级，那么得到三个K:s。如果使用了四 种能级，那么得到六个K:s等等。如果使用了三种能级，那么该三个K:s 将是K1＝R1/R2，K2＝R2/R3以及K3＝R1/R3。

因此，针对仅两种能级，热值可以被估计为W＝a*K1，以及如果使用 了三种能级，那么为W＝a*K1+b*K2+c*K3，以及如果使用了四种能级， 为W＝a*K1+b*K2+c*K3+d*K4+e*K5+f*K6。

上文命名为a-f的这些系数基于参考测量在上文讨论的相关性中被确 定。即使只有两种能级被使用，在热值和透射值间的相关性是出奇地好， 而如果三种或更多的能级被使用，那么该相关性甚至可以进一步地得到改 善。

在透射估计中，所述商优选是用于以能级透射的校准参考值和以相同 能级穿过生物材料的透射值的对数的商。在所述透射估计值间的商优选是 K值，所述K值计算如下：

$K_{AB}=\frac{ln(N_{0A}/N_A)}{ln(N_{0B}/N_B)}$

其中，N_0A、N_0B是用于以两种能级A和B透射的校准参考值，以及N_A、 N_B是以所述能级穿过生物材料的透射值。

已经发现在K值和热值间的相关性对众多种类的生物材料(尤其对众 多种类的木材)是相对线性的，并且因此，来自参考测量中的少数特定值 仍然可以被用于提供在样品材料中的热值的广泛范围的精确估计。

以两种能级穿过生物材料的样品而透射的辐射量优选相对于校准参考 值来确定。该校准参考值可以诸如利用对穿过预定厚度的参考材料的辐射 的透射进行测量来确定，该透射的测量优选在穿过生物材料的每个测量之 前和/或之后被立即进行，该参考材料诸如是铝。由此，确保适当的校准总 是便利的。

生物材料优选在输送线上被传送，其中在与所述输送线的前进方向大 体正交的平面上利用至少两种不同能级的X射线辐射照射生物材料。据此， 以所述两种能级穿过所述生物材料而透射的辐射量优选针对在与所述输 送线的前进方向大体正交的平面上穿透所述生物材料的多个辐射路径而 进行确定。

所述两种或多种能级的辐射可以自单个的辐射源、或者自两个或多个 单独的辐射源而进行发射。辐射源优选运行在20–150kVp的能量区间内。 在本文，kVp(峰千伏电压)指示施加在X射线管两端的最大电压。该电 压确定了在X射线管中累积的电子动能以及X射线的发射光谱的峰值能 量。在电子管两端的实际电压可以是波动的。

利用至少两种不同能级的电磁辐射对生物材料的样品的照射优选包括 具有第一能级的第一照射，以及具有第二能级的随后的第二照射。可选地， 辐射源可以包括或者同时地或者顺序地辐射的两个或几个单独的并列的 辐射管。优选，不同能量的辐射沿着基本上相同的路径穿过材料被测量。

根据本发明的第二方面，提供了用于对生物材料的热值进行估计的装 置，其包括：

辐射源，该辐射源用于利用至少两种不同能级的X射线辐射对生物材 料进行照射；

检测器，该检测器用于接收透射穿过所述生物材料的X射线辐射，以 用于针对每种能级确定透射穿过该生物材料的辐射量；

荧光检测器，该荧光检测器用于当以所述能级照射时测量由生物材料 发出的荧光辐射；

控制器，该控制器被布置以基于所述生物材料的热值的初步估计值和 校正值确定热值的最终估计值，所述生物材料的热值的初步估计值基于所 述测量的透射的辐射，所述校正值是基于所述荧光的辐射。

根据对下文描述的实施例的参考以及对下文描述的实施例的参考的 阐述，本发明的这些和其他方面将是明显的。

附图简述

出于例证的目的，根据在所附的附图中示出在其中的实施例的参考， 下文将描述本发明的进一步的细节，其中：

图1示意性地示出了用于对在输送线上传送的生物材料的热值进行估 计的测量设备；以及

图2a-b示意性地示出了其中被测量的材料被布置在样品容器内的本 发明的实施例，其中图2a是测量装置的示意性的顶视图，以及图2b是图 2a的装置的简化的侧视图，其中如在图2a中示出的装置的某些组件为了 加强清晰的目的而被排除；以及

图3是示出了针对多个不同生物材料基于本发明的方法在被估计的热 值和用绝缘式热量计测量的热值间的相关性的图。

优选实施方式的详述

图1示意性地示出了用于对在输送线103上传送的生物材料102的热 值进行估计的测量设备100的实施例。生物材料102通常可以是木材片或 者其他的生物质燃料。

如果材料的高度和属性变化了，那么优选对移动经过测量设备的材料 的基本上所有部分进行扫描。如果随着时间在高度和材料的属性上没有显 著的变化，那么在单独的点或目标区域上测量可以是足够的。

为了对材料的基本上所有部分进行扫描，测量设备包括适于照射目标 区域105的辐射源104，该目标区域105横跨于输送线的宽度上。辐射源 104适于提供至少两种不同能级/波长的辐射。可选地，辐射源是用于供应 两种或多种不同能量的X射线辐射的X射线管。优选地，该X射线管运 行在20-150kVp的范围内。来自辐射源的输出辐射优选通过准直管和透镜 (没有示出)指向目标区域。该辐射源104借助于控制器106来进行控制。

可选地，辐射源104可以包括两个或几个单独的并列的辐射管，其中 并列的辐射源或者同时或者顺序地辐射不同的能量。然而，优选具有不同 能量的辐射沿着基本上相同的路径遍历待被测量的材料。当两种(或多种) 能量的辐射被同时从辐射源发射的时候，该两种信号的强度应当优选被单 独地测量。这可以通过预安排使得检测器的特定部分通过渗透仅对具有特 定能级的辐射进行测量而其他部分测量其他的能级来直接地实现。也可以 通过信号的随后处理(允许对重叠的信号进行分离)来实现，。

在目标区域105的相对的侧，透射检测器107被布置以接收穿过位于 目标区域105的材料的透射的辐射。该检测器优选是半导体检测器，其包 括在输送线的宽度上的两端分布的半导体检测器区域107a-c的线性阵列。 由于在材料中含灰量等等的预期的不同，检测器区域的数目可以变化。该 检测器107被利用处理器(例如，普通的个人计算机)连接到控制单元108。 该控制单元通过合适的接口(例如，通过USB接口)从检测器接收检测数 据。

在目标区域105的一侧，荧光检测器110被布置用于对由位于目标区 域105的辐射的材料发出的荧光辐射进行接收。该检测器也可以是半导体 检测器，其包括在输送线的宽度上的两端分布的半导体检测器区域的线性 阵列。由于在材料中含灰量等等的预期的不同，检测器区域的数目可以变 化。检测器110还被连接到控制单元108，并且来自该检测器的数据可以 通过合适的接口被接收。只要该检测器在由X射线源发出的辐射的直接的 辐射路径的外部，那么该荧光检测器也可以位于不同于所示出的示例中所 示的位置的其他的位置。

在操作中，辐射源104利用至少两种不同能级的电磁辐射对在目标区 域105中的材料进行照射。这可以通过利用第一能量的辐射以及第二能量 的辐射(即，辐射源初始发出的具有一种能量的射线以及随后通过改变在 辐射管两端的电压发出的不同的能量)对材料进行随后的照射来实现。

针对每种能级，透射穿过位于目标区域105上的材料的辐射量通过透 射检测器的透射检测器区域107a-c在目标区域105的相对的侧上进行测量 的，其中每个检测器区域107a-c接收沿着不同的辐射路径109a-c已经穿透 材料102的辐射。同时，荧光检测器110对由于该照射由材料发出的荧光 辐射进行测量。

为了得到用于校准的参考值，优选对校准材料进行测量。例如，通过 在没有任何生物材料出现的情况下的测量可以完成对校准材料的测量。因 此，在这种情况下，利用空气作为校准材料得到校准测量。可选地，生物 材料可以利用具有已知属性的校准材料替代，例如铝。该校准测量可以在 初始化期间在测量生物材料之前被得到或者在过程中重复地被得到。可选 地，校准测量可以通过使得辐射源104和检测器107和110测量留下空的 输送线以便辐射仅穿过在从辐射源到检测器的路径上的空气和传送带而 被得到。使用附加的辐射源和适合在传动带的一侧或两侧的检测器也是可 能的。

基于这些校正的测量，用于透射的辐射的校正值被确定，如下：

N_01,02＝N_Air1,2exp(μx)

其中，N₀₁和N₀₂分别是关于能级1和2的校正值，N_Air1和N_Air2是在穿过 已知距离的空气后的被检测的透射值，μ是空气的已知的衰减系数(cm^-1) 以及x是分隔辐射源和检测器的空气的已知距离(cm)。

用于材料的K值被确定关于通过每个检测器区域107a-c针对被接收的 辐射。该K值计算如下：

$K=\frac{\ln (N_{01}/N_1)}{\ln (N_{02}/N_2)}$

其中，N₀₁、N₀₂是以两种能级用于透射的校正的参考值以及N₁、N₂是以能 级穿过生物材料的透射值。

在热值和透射穿过生物材料的辐射量之间的相关性随后被确定。该相 关性是基于多种不同的参考材料的参考测量而进行确定的。

参考测量优选利用标准类型的热量计测量来进行，并且优选使用绝缘 式热量计测量。最优选地，绝缘式热量计测量是根据国际标准ISO 1928:1995进行的。

在参考测量的热值和透射值之间的相关性优选用上文讨论的K值的相 关性来表示。热值优选基于在不同能级的两种或多种测量间的商来进行计 算，如下：

W_prel＝a₁*K1+b₁*K2+c₁*K3+...

其中K是以不同能级的测量中的每个测量和每个测量组合的商。由此，如 果使用了两种能级，那么得到一个K。如果使用了三种能级，那么得到三 个K:s。如果使用了四种能级，那么得到六个K:s，等等。如果使用了三种 能级，那么该三个K:s将是K1＝R1/R2，K2＝R2/R3以及K3＝R1/R3。因此， 针对仅两种能级，热值可以被估计为W＝a*K1，以及如果使用了三种能级， 那么为W＝a₁*K1+b₁*K2+c₁*K3，以及如果使用了四种能级，为W＝a₁*K1 +b₁*K2+c₁*K3+d₁*K4+e₁*K5+f₁*K6。在上文命名为a₁-f₁的这些系数 在数学上被确定以及被优化以基于透射测量提供在参考测量和如估计的 热量间的相关性。因此，K值可以被用于在K值和热值之间的对应的线性 或多项式表达式中，并且该函数随后可以基于样品材料的测量和计算的K 值被用于热值的估计。

校正值还基于检测到的荧光辐射被计算。这可以诸如与具有已知热值 的先前测量的参考材料相关，采用类似的方式如关于透射的辐射。

相关值D可以被定义如下：

D＝W_prel–W_final

其中，D是在由K模型获得的初步估计值和真实热值之间的误差。

校正值可以基于荧光测量而被确定，例如，如下：

D＝a₂*xrf1+b₂*xrf2+c₂*xrf3+...+z₂*xrfn

其中xrf1-xrfn是在荧光光谱上特定的能级和/或能带上获得的集成的能量 数目。上文以a₂-z₂命名的系数在数学上被确定以及被优化以基于荧光测 量提供在参考测量和如估计的热量之间的相关性。该系数可以利用合适的 算法(例如最小二乘法、偏最小二乘法或者类似的方法)来进行确定。

热值的最终估计值随后可以计算如下：

W_final＝W_prel-D＝a₁*K1+b₁*K2+c₁*K3+...–(a₂*xrf1+b₂*xrf2 +c₂*xrf3+…+z₂*xrfn)

本发明人已经发现可以实现热值的良好的近似以及在参考测量和基 于透射测量和荧光测量的估计值间的良好的相关性。在图3中提供的图示 出了针对多个不同生物材料基于上文讨论的方法在一个坐标轴上的被估 计的热值，以及在其他坐标轴上由在绝缘式热量计进行的参考测量而测量 的热值。根据先前的讨论使用了具有两种不同能级的辐射，以及在样品中 不可燃材料的含量显著地变化。

如根据图3所能确定的，热值的估计值具有对真正热值的非常良好的 近似，其使得对热值能够进行快速、精确和有成本效益的估计，其可以诸 如被用于连续的在线测量及其类似的测量中。

被估计的热值可以由控制单元108或者由其他的控制单元使用，以有 效地控制诸如燃烧或者焚烧过程。

图2a-b示意性地示出了根据本发明的测量设备的可选的实施例。该测 量设备100包括用于利用至少两种不同能级/波长对目标区域进行照射的 辐射源104。优选地，辐射源是用于供应两种或多种不同能量的X射线辐 射的X射线管。优选地，该X射线管运行在20-150kVp的范围内。来自 该辐射源的输出辐射优选通过准直管指向目标区域。该辐射源借助于控制 器106来进行控制。透射检测器107被布置在目标区域的相对的侧。荧光 检测器110也被提供。荧光检测器110优选位于在其能对被测量的材料具 有自由的视线的位置以及该材料利用x射线源诸如以在x射线源旁边的某 个角度进行照明。荧光检测器110的合适的位置在图2a-b中被示意性地示 出，但是其他的位置也是可行的。

检测器连接到从检测器接收检测数据的控制单元108上。在该实施例 中，被测量的材料被布置在样品容器301中。该样品容器随后被布置于承 载302中，该承载302是以样品容器被移动通过目标区域以及因此通过辐 射路径109的这样的方式可移动的容器。该承载可以诸如借助于传送带103 而被移动。然而，用于移动承载的其他的方式也是可行的，例如，直线电 机、螺旋组合体、铁路组合体以及类似的。

在操作期间，样品容器移动通过目标区域使得优选在样品容器中的材 料的所有部分被扫描。在第一阶段，材料样品利用第一能量的辐射进行照 射，以及在第二阶段，在回程移动期间，利用第二能量的辐射进行照射。 为了获取用于校正的参考值，优选为优选在样品容器的通道的开始和结束 处对优选预定量的铝的校正材料进行测量。

基于这些校正测量，校正参考值可以以如上文讨论的相同的方式进行 确定，并且用于生物材料的K值校正值和热值还可以如上文所述来进行计 算。

本发明的特定的实施例现在已经被描述。然而，如在本领域的某些技 术人员看来应当明显的是几种可选择的实施例是可能的。例如，检测器和 /或检测器区域的数量可以变化，以及检测器可以被布置在与生物样品相关 的不同位置。

穿过材料的辐射路径还可以以各种方式进行布置。例如，该路径可以 基本上沿着在辐射源和检测器或者被布置为彼此覆盖或者靠近彼此的几 个检测器之间的单条的直线前进。然而，辐射路径也可以沿着平行直线被 布置以形成像测量区域的“幕(curtain)”。使用多个非平行的路径也是可 能的，例如从单个辐射源到多个铺开的检测器的延伸以形成“扇形的(fan shaped)”测量区域。类似地，使用多个单独的辐射形成的点和单个检测点 等等也应当是可能的。用于路径的众多其他类型的几何图形也是可行的。

这些以及其他类型的修改必须被认为在本发明的范围之内，如由所附 权利要求所限定的范围。应当注意的是上文提到的实施例是说明性的而不 是限制本发明，并且本领域的技术人员将能够设计出很多可选的实施例而 不偏离本发明所附权利要求的范围。在权利要求中，放置在圆括号中的任 何参考符号不应被理解为对本权利要求的限制。单词“包括(comprising)” 不排除在权利要求列出的那些以外其他元素或步骤的存在。在要素之前的 单词“一个(a)”或“一个(an)”不排除多个这样的元素的存在。此外， 单个的单元也可以实施在权利要求中列举的多个装置的功能。