能量射线定仪

2016年10月，工业和信息化部发布了三项机械行业标准，分别为JB/T 12962.1-2016《能量色散X射线荧光光谱仪 第1部分：通用技术》、JB/T 12962.2-2016《能量色散X射线荧光光谱仪 第2部分：元素分析仪》和JB/T 12962.3-2016《能量色散X射线荧光光谱仪 第3部分：镀层厚度分析仪》（以下简称“三项标准”）。三项标准将于2017年4月1日正式实施。这三项行业标准均由天瑞仪器起草撰写。天瑞仪器作为在国内最大的X荧光光谱仪生产厂商，X荧光光谱仪产品齐全、种类繁多，包括能量色散X射线荧光光谱仪、波长色散X射线荧光光谱仪等，基本覆盖了X荧光光谱仪的所有产品。其在业内的知名度获得了国家标准化管理委员会的认可。2010年，全国工业过程测量和控制标准化技术委员会分析仪器分技术委员会任命天瑞仪器为三项标准的主编单位。 天瑞仪器手持式合金分析仪 EXPLORER5000本次起草编撰历时4年。经过多次的验证、讨论及意见征求， 2014年1月，天瑞仪器依据参编单位意见对标准工作组讨论稿再次进行修改并形成了标准送审稿。2016年10月，工业和信息化部批准发布了该标准，并定于2017年4月1日实施。二十世纪七十年代末，我国引进能量色散X射线荧光光谱仪投入使用，到90年代我国已具备自主生产能量色散X射线荧光光谱仪的能力。经历了近30年的发展，到二十一世纪初我国能量色散X射线荧光光谱仪生产技术已日臻成熟。目前，我国已有多家研制、生产、组装能量色散X射线荧光光谱仪的厂商，其产品主要性能指标基本接近国际先进水平。但是如何对能量色散X射线荧光光谱仪进行有效的质量评定，确保能量色散X射线荧光光谱仪的品质，目前国内还没有统一的行业标准，相关企业基本按照自定的标准生产，难免造成仪器性能不稳定、产品质量参差不齐、使用者对仪器性能不了解、仪器购销贸易纠纷不断等问题，严重影响了行业的健康发展。三项标准的实施将打破能量色散X射线荧光光谱仪行业的乱象，将规范本行业对于产品的技术要求及其测试方法，促进产业的进步和发展 将为产品的合同订立和产品交易提供技术支持，确保供货方和使用方的权利和利益 将使相关学术交流中，实验数据和测量结果的表述更加准确、可靠，更具参考性 将为仪器的生产及制造过程中提供可做为验收依据的参考数据。 天瑞仪器食品重金属快速检测仪EDX 3200S PLUS X近几年，天瑞仪器在X射线荧光光谱仪行业屡创辉煌，譬如，自主研发生产的食品重金属快速检测仪EDX 3200S PLUS X，采用了能量色散X射线荧光光谱技术实现食品中微量重金属有害元素的快速检测，操作简单，自动化程度高，可同时检测24个样本；在多年同时式波长色散X射线荧光光谱仪的研发和产品化基础上，在国家重大科学仪器设备开发专项资金支持下，融合独有的科技创新和发明，推出了国内第一台商业化顺序式波长色散X射线荧光光谱仪——WDX 4000，为土壤重金属检测提供新支持；成功研发EXPLORER手持式能量色散X射线荧光光谱仪，促进了仪器的小型化与便携化等。 天瑞仪器顺序式波长色散X射线荧光光谱仪 WDX 4000今后，天瑞仪器将继续以“行业领导者”为目标，不断提升技术水平，使国产仪器媲美国外，走向国际。同时，天瑞仪器着眼于日益严峻的环保形势，积极调整产品结构，致力于环保解决方案的提供，守护碧水蓝天。与时俱进开拓创新，用科学技术服务于国家，服务于人民，是每一个天瑞人的追求。

X 光成像是一种非常常见的医学诊断和医学成像技术。例如，传统 DR (Digital Radiography) 技术的基本几何示意图如下，X 射线光管发出光子束穿过患者，在平板探测器上产生二维图像。但是由于软组织和硬组织对 X 射线的质量衰减系数差异很大，导致 X 射线在组织识别上的能力受限。例如，为了评估肺部结构而拍摄胸片，在获得的图像中不可避免地被肋骨阻塞。在这种情况下，肋骨是结构噪声的主要来源，因为它们不是我们感兴趣的结构，如下图。成像的组织模糊不清，通常会增大病灶误判的概率。早在 1976 年科学家就提出了利用双能量 X 射线成像技术来降低结构噪声。先分别用低能光子和高能光子拍摄两幅图片，然后根据低能光子和高能光子在不同组织中的质量衰减系数，通过巧妙的扣减算法将患者的投影分解为仅包含软组织和硬组织的图像，如下图。双能量成像最大的挑战在于获得两幅独立的低能(LE)和高能(HE)图像。为了实现这一点，探测器吸收的 X 射线光谱应该对 LE 图像中的低能量光子和 HE 图像中的高能量光子进行重加权。获得这种分离的光谱可以通过两种不同的方式来完成：双发成像 (Double-shot Imaging)和单发成像 (Sing-shot Imaging)。双发成像是最直接的方法，通过改变 X 射线光管的加速电压来拍摄两幅不同能量段的图像，可以在两幅图像之间实现出色的光谱分离，并最大限度地减少图像光谱之间的重叠。但这种方法固有的时间分离会导致运动伪影出现在最后的图像中。例如在改变加速电压的过程中患者发生的心脏跳动、呼吸和肌肉运动等等，都会产生运动伪影。虽然可以使用双光源系统来解决运动伪影的问题，但也意味着更高的成本。此外，双发成像不可避免的增大了辐照剂量，两次曝光将使剂量至少增大 15%。而单发成像则采用双层平板探测器的手段，探测器主要由上下两个探测模块构成，上层探测模块测低能光子，下层探测模块探测高能光子，中间的金属滤片则用于光谱分离，如下图所示。在正常的剂量下，探测器可获得两幅光谱分离的图片，且没有运动伪影。但金属滤片的光谱分离能力有限，而且它会吸收部分光子，从而使得 HE 图像的信噪比较差。近年来，加拿大滑铁卢大学的研究人员开发的一款新兴探测器 Reveal&trade 35C 已经克服了双能量 X 射线成像的局限性。Reveal&trade 35C 具有独特的三层堆叠设计，便于集成， 量子效率高。与其他双能解决方案不同，Reveal&trade 35C只需要一次 X 射线曝光，即使用与常规胸部 X 光相同的辐射剂量，就能消除运动伪影，实现骨和组织的区分，首次实现横向双能图像。Reveal&trade 35C已经获得美国FDA 510(k) 认证和加拿大卫生部许可。在双层平板探测器的基础上将中间的金属滤片更换为一层探测模块，在不损失X射线剂量的情况下，优化了每层闪烁体的厚度以获得最佳的光谱分离，如左下图。在单次曝光下，可以同时获得三幅无运动伪影的图片，即双能图像（扣减算法处理layer 1和layer 3后）、高剂量效率图像（三层图像相加）。此外，多个感光层的高 DQE 使得即使在减少 30% 剂量的情况下，仍能获得高信噪比的图像，如右下图。在临床试验中，利用 Reveal&trade 35C 对两位患者进行成像，如下图。在检查第一位患者的软组织和硬组织图像后，放射科医生确认左下叶有肿块，右下叶有钙化肉芽肿，可能有新的右下叶肿块；第二位患者的骨折则在硬组织图像中清晰可见，这些病灶都是传统 DR 技术所不能发现的。主要参数参考文献：1. Siewerdsen J H, Shkumat N A, Dhanantwari A C, et al. High-performance dual-energy imaging with a flat-panel detector: imaging physics from blackboard to benchtop to bedside. Medical Imaging 2006: Physics of Medical Imaging. SPIE, 2006, 6142: 489-498.2. Shkumat N A. High-performance Dual-energy Imaging with a Flat-panel Detector. Toronto: University of Toronto, 2008.3. Maurino S L, Badano A, Cunningham I A, et al. Theoretical and Monte Carlo optimization of a stacked three-layer flat-panel x-ray imager for applications in multi-spectral diagnostic medical imaging. Medical Imaging 2016: Physics of Medical Imaging. SPIE, 2016, 9783: 1061-1074.

9月17-19日，《能量色散X射线荧光光谱仪》系列行业标准起草工作会议在昆山嘉乐国际酒店召开。天瑞仪器作为标准起草单位组织了本次会议。 根据工信厅科[2010]74号文下达的2010年第一批行业标准制修订项目计划，其中项目代号2010-1130T-JB的《能量色散X射线荧光光谱仪 第1部分：通用技术》、2010-1131T-JB的《能量色散X射线荧光光谱仪 第2部分：元素分析仪》和2010-1132T-JB的《能量色散X射线荧光光谱仪 第3部分：镀层厚度分析仪》等三项为行业标准制定项目。该三项标准由天瑞仪器股份有限公司负责起草，并于2011年8月成立起草工作组。 本次会议，EDX行业标准专家组就起草的标准提出了修改意见，对标准做了进一步完善。会上，中国仪器仪表行业协会秘书长马雅娟给天瑞仪器研发部副部长周晓辉颁发了&ldquo 全国专业标准化技术委员会委员证书&rdquo 。同期，工作组专家参观了天瑞仪器。 本次会议的出席单位有： 中国仪器仪表行业协会 中国科学院上海硅酸盐研究所 北京分析仪器研究所 昆山市产品质量监督检验所 岛津企业管理（中国）有限公司 牛津仪器（上海）有限公司 聚光科技（杭州）股份有限公司 北京普析通用仪器有限责任公司 上海思百吉仪器系统有限公司北京分公司 秘书长马雅娟为天瑞仪器颁发证书 行业标准专家组参观天瑞公司 天瑞仪器 江苏天瑞仪器股份有限公司是具有自主知识产权的高科技企业。旗下拥有北京邦鑫伟业公司和深圳天瑞仪器公司两家全资子公司。总部位于风景秀丽的江苏省昆山市阳澄湖畔。公司专业从事光谱、色谱、质谱、医疗仪器等分析测试仪器及其软件的研发、生产和销售。 了解天瑞仪器：www.skyray-instrument.com