AbstractsPhysics

Material Identification using Multiple X-Ray Absorptiometry; Kemisk identifiering med MXA

by Eric Landström




Institution: KTH Royal Institute of Technology
Department:
Year: 2015
Keywords: Natural Sciences; Mathematics; Computational Mathematics; Naturvetenskap; Matematik; Beräkningsmatematik; Civilingenjörsexamen - Teknisk fysik; Master of Science in Engineering -Engineering Physics; Numerisk analys; Numerical Analysis
Record ID: 1364719
Full text PDF: http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-168573


Abstract

Dual Energy X-ray Absorptiometry is a proven technique used to identify unknown materials, by measuring the transmission of two X-ray energies. This technique is limited to measuring a single chemical quantity and is not able to handle more chemical variation. To overcome this, one approach is to use multiple-energies to resolve more information. The differences in the processes controlling the Xray transmission limits the theoretical resolution capability to three characteristics. Of these three, one is dependent on the sample geometry and density. The remaining two are purely chemical characteristics and are investigated in this thesis. It is found that using X-ray photon energies in the range 20-90 keV, it is possible to measure one chemical characteristic to a high precision. Two chemical characteristics can be measured in limited circumstances and even though the precision is good, the measurement is prone to inaccuracies in machine modeling and stability. A two step method is defined, first finding an approximation of the X-ray spectra and then reconstructing the attenuation coefficient of the sample to a high precision (<em>< </em>0 . 2%) using a robust low-rank basis for the characteristics. ; DXA (Dual Energy X-ray Absorptiometry) är en teknik för att identifiera okända material genom att mäta transmissionen för två olika röntgenenergier. Den här metoden är begränsad till att mäta en kemiskt variation. Vid mer än en varierande komponent, kan MXA (Multiple Energy X-ray Absorptiometry) användas för att utröna mer information. MXA är dock begränsat av de små skillnaderna i de fysikaliska processerna som styr röntgenfotonernas interaktion med materialet. Teoretiskt är det bara möjligt att mäta tre egenskaper med MXA, varav en är beroende på provets geometri och densitet. De kvarvarande kemiska egenskaper är utforskade i den här rapporten. Det är möjligt att mäta en kemisk material egenskap med hög precision med röntgen energier mellan 20 - 90 keV. Två kemiska egenskaper går att mäta i vissa fall, dock är precisionen sämre och mätningen är känslig för fel i modelleringen av maskinen och mätningens stabilitet. I den tvåstegs metod som används uppskattas först de använda röntgenspectra och sedan återskapas provets attenueringskoefficient med en hög precision (< 0.2 %) med en lågranks bas av attenueringsegenskaperna.