DE102013200839A1

DE102013200839A1 - Device for analyzing biological material e.g. bacterium, for medical diagnostic applications, has energy resolving detector converting detected photon into output signals, and analysis unit analyzing sample based on output signals

Info

Publication number: DE102013200839A1
Application number: DE201310200839
Authority: DE
Inventors: Mario Bechtold; Rainer Kuth; Reiner Franz Schulz
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 2013-01-21
Filing date: 2013-01-21
Publication date: 2014-04-17

Abstract

The device has an X-ray source (1) e.g. X-ray tube, irradiating a sample (3) with quasi-monochromatic x-radiation (2). An energy resolving detector (6) e.g. photon-counting detector, detects X-ray radiation that is scattered from the sample. The energy resolving detector converts detected photons with energy smaller than border energy into a first output signal and converts detected photons with energy larger than or equal to the border energy into a second output signal. An analysis unit (13) e.g. field programmable gate array, analyzes the sample based on the two output signals. Independent claims are also included for the following: (1) a method for analyzing a sample (2) a computer program product comprising a set of instructions to execute a method for analyzing a sample.

Description

Die Erfindung umfasst eine Vorrichtung, ein Verfahren sowie ein Computerprogrammprodukt zur Analyse einer Probe. The invention comprises a device, a method and a computer program product for analyzing a sample.

Die Streuung von Röntgenstrahlung ist die Grundlage einer Vielzahl etablierter Verfahren zur Analyse von Proben. Lediglich beispielhaft seien hier das klassische Debye-Scherrer Verfahren zur Bestimmung von Kristallstrukturen sowie das sogenannte "coherent diffraction imaging" genannt. Bei solchen Verfahren werden aus dem Streumuster der Röntgenstrahlung Schlüsse auf die Struktur und/oder die Zusammensetzung der Probe gezogen. Die Komplexität dieser Verfahren erhöht sich weiterhin, indem immer mehr Eigenschaften der eingestrahlten sowie der gestreuten Röntgenstrahlung bei der Analyse berücksichtigt werden. Insbesondere die Entwicklung von Röntgenlasern, die kohärente, quasi-monochromatische Röntgenstrahlung emittieren können, hat die Entwicklung der Röntgenstreuung voran getrieben. Ein wichtiger Anwendungsbereich der Röntgenstreuung ist die Analyse von biologischen Proben im Rahmen der sogenannten In-vitro-Diagnostik. The scattering of X-rays is the basis of a large number of established methods for the analysis of samples. By way of example only, the classic Debye-Scherrer method for the determination of crystal structures and the so-called "coherent diffraction imaging" may be mentioned here. In such methods, conclusions about the structure and / or the composition of the sample are drawn from the scattering pattern of the X-ray radiation. The complexity of these processes continues to increase as more and more properties of the incident and scattered X-radiation are taken into account in the analysis. In particular, the development of X-ray lasers that can emit coherent quasi-monochromatic X-ray radiation has driven the development of X-ray scattering. An important field of application of X-ray scattering is the analysis of biological samples in the context of so-called in-vitro diagnostics.

In der noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 10 2012 221 885.8 wird ein Verfahren zur Vorbereitung einer Probe für die In-vitro-Diagnostik mittels Röntgenstrahlung vorgeschlagen. Dabei wird eine Probe in flüssiger Form auf einem flächigen Substrat aufgebracht. Das Substrat wird mittels eines Probenhalters gehalten und es trägt ein relativ zum Substrat ortsfestes Andockelement. Dabei wechselwirkt ein Bestandteil der Probe mit dem Andockelement. Dann wird eine auf dem Substrat erkennbare optische Struktur, deren Lage durch die Lage des Andockelements gegeben ist, automatisch mittels Bildverarbeitung als relevantes Objekt identifiziert. Schließlich wird das relevante Objekt automatisch in den Fokus eines Röntgenlasers verfahren. In the still unpublished German patent application 10 2012 221 885.8 A method for preparing a sample for in vitro diagnostic use by X-radiation is proposed. In this case, a sample is applied in liquid form on a flat substrate. The substrate is held by means of a sample holder and carries a docking element fixed relative to the substrate. In this case, a component of the sample interacts with the docking element. Then an optical structure recognizable on the substrate, the position of which is given by the position of the docking element, is automatically identified as a relevant object by means of image processing. Finally, the relevant object is automatically moved into the focus of an X-ray laser.

Es ist Aufgabe der Erfindung die Analyse einer Probe mittels Röntgenstreuung zu verbessern. It is an object of the invention to improve the analysis of a sample by means of X-ray scattering.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren nach Anspruch 13 und ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 17. This object is achieved by a device according to claim 1 and by a method according to claim 13 and a computer program product according to claim 17.

Nachstehend wird die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe in Bezug auf die beanspruchte Vorrichtung als auch in Bezug auf das beanspruchte Verfahren beschrieben. Hierbei erwähnte Merkmale, Vorteile oder alternative Ausführungsformen sind ebenso auch auf die anderen beanspruchten Gegenstände zu übertragen und umgekehrt. Mit anderen Worten können die gegenständlichen Ansprüche (die beispielsweise auf eine Anordnung gerichtet sind) auch mit den Merkmalen, die in Zusammenhang mit einem Verfahren beschrieben oder beansprucht sind, weitergebildet sein. Die entsprechenden funktionalen Merkmale des Verfahrens werden dabei durch entsprechende gegenständliche Module ausgebildet. Below, the solution according to the invention of the object will be described in relation to the claimed device as well as in relation to the claimed method. Features, advantages or alternative embodiments mentioned herein are also to be applied to the other claimed subject matter and vice versa. In other words, the subject claims (which are directed, for example, to an arrangement) may also be developed with the features described or claimed in connection with a method. The corresponding functional features of the method are formed by corresponding physical modules.

Die Erfindung beruht auf der Idee, einen energieauflösenden Detektor zu verwenden, um von einer Probe gestreute Röntgenstrahlung zu detektieren, wobei die Probe mit quasi-chromatischer Röntgenstrahlung bestrahlt worden ist. Da der Detektor dazu ausgelegt ist, die detektierten Photonen mit einer Energie geringer einer Grenzenergie in ein erstes Ausgangssignal zu konvertieren und die detektierten Photonen mit einer Energie größer oder gleich einer Grenzenergie in ein zweites Ausgangssignal zu konvertieren, kann eine Analyseeinheit die Probe anhand des ersten Ausgangssignals sowie anhand des zweiten Ausgangssignals analysieren. Die Unterscheidung der detektierten Photonen entsprechend ihrer Energie erhöht den Informationsgehalt im Vergleich zu einer integrierenden Detektion ohne Energieauflösung. Der erhöhte Informationsgehalt beruht auf der Unterscheidung verschiedener Streuprozesse anhand der Energie der gestreuten Photonen. The invention is based on the idea of using an energy-resolving detector to detect X-radiation scattered by a sample, the sample having been irradiated with quasi-chromatic X-radiation. Since the detector is configured to convert the detected photons into a first output signal having a lower bounded energy energy and to convert the detected photons to a second output signal having an energy greater than or equal to a bounding energy, an analysis unit may sample the sample based on the first output signal and analyze based on the second output signal. The discrimination of the detected photons according to their energy increases the information content compared to an integrating detection without energy resolution. The increased information content is based on the differentiation of different scattering processes based on the energy of the scattered photons.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung entspricht das erste Ausgangssignal inelastisch gestreuten Photonen, und das zweite Ausgangssignal elastisch gestreuten Photonen. Damit wird es möglich bestimmte Analyseverfahren nur auf inelastisch bzw. nur auf elastisch gestreute Photonen anzuwenden. Dadurch wird der Informationsgehalt der Ergebnisse bestimmter Analyseverfahren erhöht. According to another aspect of the invention, the first output signal corresponds to elastically scattered photons, and the second output signal corresponds to elastically scattered photons. This makes it possible to apply certain analysis methods only to inelastic or only to elastically scattered photons. This increases the information content of the results of certain analytical procedures.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Grenzenergie einstellbar, wodurch die Erfindung flexibler anwendbar ist. Weiterhin lässt sich die Grenzenergie so auf die zentrale Eingangsenergie der quasi-monochromatischen Röntgenstrahlung einstellen. According to a further aspect of the invention, the limit energy is adjustable, whereby the invention is more flexible applicable. Furthermore, the limit energy can be adjusted to the central input energy of the quasi-monochromatic X-ray radiation.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung handelt es sich bei der quasi-monochromatischen Röntgenstrahlung um weiche Röntgenstrahlung mit einer Energie kleiner als 10 keV. Einerseits wird dadurch der Vorteil der geringen Wellenlänge der Röntgenstrahlung (im Vergleich zum sichtbaren Bereich des Spektrums) ausgenutzt; eine geringere Wellenlänge erlaubt nämlich kleinere Strukturen anhand der gestreuten Strahlung zu detektieren. Andererseits deponiert "weiche" Röntgenstrahlung (im Vergleich zur "harten" Röntgenstrahlung mit einer Energie größer als 10 keV) weniger Energie in der Probe und verringert damit die Wahrscheinlichkeit von Strahlenschäden. According to a further aspect of the invention, the quasi-monochromatic X-ray radiation is soft X-radiation having an energy of less than 10 keV. On the one hand, this exploits the advantage of the low wavelength of the X-radiation (compared to the visible region of the spectrum); a lower wavelength allows to detect smaller structures based on the scattered radiation. On the other hand, "soft" X-rays (compared to "hard" X-rays with energies greater than 10 keV) deposit less energy in the sample, reducing the likelihood of radiation damage.

Die Analyse biologischen Materials durch die Erfindung ist von hoher Relevanz für die medizinische Diagnostik sowie die biologische Forschung, die jeweils auf möglichst flexibel einsetzbare Analysegeräte sowie Analysemethoden angewiesen sind. The analysis of biological material by the invention is of high relevance to medical diagnostics and biological research, the each rely on flexible as possible analyzers and analysis methods.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind das erste Ausgangssignal sowie das zweite Ausgangssignal proportional zur Anzahl der detektierten Photonen mit der jeweiligen Energie. Dadurch lässt sich direkt die Anzahl der detektierten Photonen in dem jeweiligen Energiebereich abschätzen. According to a further aspect of the invention, the first output signal and the second output signal are proportional to the number of photons detected with the respective energy. As a result, the number of detected photons in the respective energy range can be estimated directly.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Detektor flächig ausgebildet und weist Pixel auf, wobei der Detektor dazu ausgelegt ist, die von den Pixel detektierten Photonen jeweils in ein erstes Ausgangssignal sowie ein zweites Ausgangssignal zu konvertieren. Dadurch wird der räumliche Informationsgehalt des detektierten Signals auch ohne ein Abtasten (oder Scannen) der Probe erhöht. Dadurch lässt sich die Probe besonders schnell und einfach analysieren. According to another aspect of the invention, the detector has a planar design and has pixels, the detector being designed to convert the photons detected by the pixels into a first output signal as well as a second output signal in each case. This increases the spatial information content of the detected signal even without scanning (or scanning) the sample. This allows the sample to be analyzed very quickly and easily.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Analyseeinheit dazu ausgelegt, die Probe durch Bestimmung von Strukturdaten, die wenigstens einer Teilstruktur der Probe entsprechen, zu analysieren. Die Bestimmung wenigstens einer Teilstruktur einer Probe ist oft ein wesentlicher Schritt um die Probe identifizieren zu können. Weiterhin ist die Struktur ein wesentlicher Faktor um weitergehende analytische Fragen beantworten zu können, beispielsweise bezüglich der chemischen und/oder biologischen Wirksamkeit einer Probe. According to a further aspect of the invention, the analysis unit is designed to analyze the sample by determining structural data corresponding to at least one partial structure of the sample. The determination of at least one partial structure of a sample is often an essential step in order to be able to identify the sample. Furthermore, the structure is an essential factor to be able to answer further analytical questions, for example with regard to the chemical and / or biological effectiveness of a sample.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Analyseeinheit dazu ausgelegt, die Probe durch Vergleich von Strukturdaten mit abrufbar gespeicherten Referenz-Strukturdaten zu analysieren. Ein solcher Vergleich erleichtert oft erheblich die Identifizierung einer Probe. According to a further aspect of the invention, the analysis unit is designed to analyze the sample by comparing structure data with retrievably stored reference structure data. Such a comparison often greatly facilitates the identification of a sample.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Analyseeinheit dazu ausgelegt, die Probe durch Bestimmung von Materialdaten, die wenigstens teilweise der materiellen Zusammensetzung der Probe entsprechen, zu analysieren. Die wenigstens teilweise Bestimmung der materiellen Zusammensetzung einer Probe ist oft ein wesentlicher Schritt um die Probe identifizieren zu können. Weiterhin ist die materielle Zusammensetzung ein wesentlicher Faktor um weitergehende analytische Fragen beantworten zu können, beispielsweise bezüglich der chemischen und/oder biologischen Wirksamkeit einer Probe. According to another aspect of the invention, the analysis unit is configured to analyze the sample by determining material data that at least partially corresponds to the material composition of the sample. The at least partial determination of the material composition of a sample is often an essential step to be able to identify the sample. Furthermore, the material composition is an essential factor to be able to answer further analytical questions, for example regarding the chemical and / or biological effectiveness of a sample.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Analyseeinheit dazu ausgelegt, die Probe durch Vergleich von Materialdaten mit Referenz-Materialdaten zu analysieren. Ein solcher Vergleich erleichtert oft erheblich die Identifizierung einer Probe. According to a further aspect of the invention, the analysis unit is designed to analyze the sample by comparing material data with reference material data. Such a comparison often greatly facilitates the identification of a sample.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Analyseeinheit dazu ausgelegt, die Probe durch Vergleich des ersten Ausgangssignals mit dem zweiten Ausgangssignal zu analysieren. According to a further aspect of the invention, the analysis unit is designed to analyze the sample by comparing the first output signal with the second output signal.

Die Erfindung umfasst weiterhin ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode-Mitteln, um das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen, wenn das Programmprodukt auf einem Computer ausgeführt wird. Dadurch kann das Verfahren schnell, identisch wiederholbar und robust ausgeführt werden. The invention further comprises a computer program product with program code means for carrying out the method according to the invention when the program product is executed on a computer. This allows the process to be performed quickly, identically repeatable and robust.

Bei der Probe handelt es sich um eine Probe, die eine mikroskopisch zu untersuchende Struktur aufweist. In anderen Worten weist die Probe eine Struktur in einer Größenordnung von Mikrometern oder weniger auf. Mit Struktur ist eine charakteristische, materielle Eigenschaft gemeint, die einen Probenbereich von anderen Probenbereichen unterscheidet wie beispielsweise die elementaren Materialzusammensetzung oder das Profil der Oberfläche. Weiterhin kann die Probe eine flächige Ausdehnung aufweisen, so dass die Probe entlang wenigstens einer Vorzugsachse eine deutlich geringere Ausdehnung als entlang der beiden anderen Achsen aufweist. Insbesondere kann die Probe eine regelmäßige, also eine sich wenigstens teilweise wiederholende, Struktur aufweisen. Im Falle einer Probe mit flächiger Ausdehnung kann die regelmäßige Struktur der Probe als Profil einer Seite der flächigen Probe ausgebildet sein. Bei einer regelmäßigen Struktur handelt es sich jedoch nicht notwendiger Weise um eine streng periodische Struktur. The sample is a sample having a structure to be examined microscopically. In other words, the sample has a structure on the order of microns or less. By structure is meant a characteristic, physical property that distinguishes one sample area from other sample areas, such as the elemental material composition or the profile of the surface. Furthermore, the sample may have an areal extent, so that the sample has a significantly smaller extent along at least one preferred axis than along the other two axes. In particular, the sample may have a regular, ie at least partially repetitive, structure. In the case of a sample having a planar extent, the regular structure of the sample may be formed as a profile of one side of the flat sample. However, a regular structure is not necessarily a strictly periodic structure.

Biologisches Material umfasst aus lebensfähigen Organismen stammende Bestandteile, also beispielsweise Bakterien oder Fragmente davon, Virionen, d.h. intakte Viruspartikel oder Fragmente davon, Zellen oder Fragmente davon, Zellorganellen oder Fragmente davon, Gewebe, Körperflüssigkeiten wie Blut und Urin, sowie biologische Moleküle wie beispielsweise Proteine, Proteinfragmente, Peptide oder Nukleinsäuren. Solch biologisches Material kann insbesondere dann eine regelmäßige Struktur aufweisen, wenn eine Vielzahl von gleich aufgebauten Bestandteilen wie Virionen auf einer Fläche ausgerichtet wird. Beispielsweise können Virionen durch ein externes elektromagnetisches Feld, die Einbettung in eine Matrix oder einen Flüssigkristall oder durch Kristallisation ausgerichtet werden. Biological material includes constituents derived from viable organisms, such as bacteria or fragments thereof, virions, i. intact virus particles or fragments thereof, cells or fragments thereof, cell organelles or fragments thereof, tissues, body fluids such as blood and urine, and biological molecules such as proteins, protein fragments, peptides or nucleic acids. Such biological material may have a regular structure, in particular, if a plurality of identically constructed components such as virions are aligned on a surface. For example, virions can be aligned by an external electromagnetic field, embedding in a matrix or liquid crystal, or by crystallization.

Bei einer Röntgenquelle handelt es sich beispielsweise um eine Röntgenröhre, einen Synchrotron oder einen Röntgenlaser. Dabei können Elemente zur Modifizierung, insbesondere zum Formen und Filtern, der Röntgenstrahlung als Teil der Röntgenquelle ausgebildet sein. Solche Elemente sind beispielsweise ein Monochromator oder refraktive Röntgenlinsen. Quasimonochromatischer Röntgenstrahlung zeichnet sich dadurch aus, dass ihr Spektrum wenigstens einen klar bestimmbaren Peak aufweist, dessen Breite im Verhältnis zur Peak-Frequenz gering ist. Typischerweise wird monochromatische Strahlung durch Lasersysteme erzeugt. An X-ray source is, for example, an X-ray tube, a synchrotron or an X-ray laser. In this case, elements for modifying, in particular for shaping and filtering, the X-radiation can be formed as part of the X-ray source. Such elements are, for example, a monochromator or refractive X-ray lenses. quasi-monochromatic X-radiation is characterized by the fact that its spectrum has at least one clearly determinable peak whose width is small in relation to the peak frequency. Typically, monochromatic radiation is generated by laser systems.

Bei der Interaktion der Photonen des emittierten Röntgenlichts mit der Probe kommt es – je nach Spektrum der Röntgenquelle und nach Beschaffenheit der Probe – zu verschiedenen Prozessen: Absorption unter Anregung innerer Zustände der Probe mit anschließender Photonenemission, elastische sowie inelastische Streuung, beispielsweise Raman-Streuung oder Compton-Streuung. Im Sinne der vorliegenden Anmeldung sind alle solche Prozesse unter dem Begriff der Streuung subsumiert. In the interaction of the photons of the emitted X-ray light with the sample - depending on the spectrum of the X-ray source and the nature of the sample - to different processes: absorption under excitation of internal states of the sample with subsequent photon emission, elastic and inelastic scattering, for example Raman scattering or Compton scattering. For the purposes of the present application, all such processes are subsumed under the term of scattering.

Ein energieauflösender Detektor im Sinne der vorliegenden Erfindung ist dazu ausgebildet Röntgenstrahlung zu detektieren und die detektierten Photonen entsprechend ihrer Energie in wenigstens zwei Ausgangssignale zu konvertieren. Dabei werden die detektierten Photonen mit einer Energie geringer einer Grenzenergie in ein erstes Ausgangssignal konvertiert und die detektierten Photonen mit einer Energie größer oder gleich einer Grenzenergie in ein zweites Ausgangssignal konvertiert. Die Ausgangssignale entsprechen weiterhin jeweils der Intensität der detektierten Röntgenstrahlung in dem jeweiligen Energiebereich. Der Detektor kann insbesondere als direkt konvertierender Detektor ausgebildet sein, der die hochenergetischen Photonen der Röntgenstrahlung mittels eines Halbleitermaterials direkt durch interne Photoanregung unter Ausnutzung des photovoltaischen Prinzips in einen elektrischen Signalstrom umwandelt. Weiterhin kann der Detektor als photonenzählender Detektor ausgebildet sein, bei dem das jeweilige Ausgangssignal proportional zur Anzahl der einzeln detektierten Photonen ist. An energy-resolving detector in the sense of the present invention is designed to detect X-radiation and to convert the detected photons into at least two output signals in accordance with their energy. In this case, the detected photons are converted into a first output signal with an energy of less than a limiting energy and the detected photons are converted into a second output signal with an energy greater than or equal to a limiting energy. The output signals continue to correspond in each case to the intensity of the detected X-radiation in the respective energy range. In particular, the detector can be embodied as a directly converting detector which converts the high-energy photons of the X-radiation directly into an electrical signal current by means of a semiconductor material by internal photo-excitation using the photovoltaic principle. Furthermore, the detector can be designed as a photon counting detector in which the respective output signal is proportional to the number of individually detected photons.

Die Analyseeinheit kann sowohl in Form von Hard- als auch von Software ausgebildet sein. Beispielsweise ist die Analyseeinheit als ein sogenanntes FPGA (Akronym für das englischsprachige "Field Programmable Gate Array") ausgebildet oder umfasst eine arithmetische Logikeinheit. Die Analyseeinheit kann auch als Computerprogrammprodukt ausgebildet sein. Weiterhin kann auch ein Computer, auf dem ein Computerprogrammprodukt ausführbar gespeichert ist oder auf dem ein Computerprogrammprodukt ausgeführt wird, selbst Teil der Analyseeinheit sein. The analysis unit can be designed in the form of both hardware and software. For example, the analysis unit is embodied as a so-called FPGA (acronym for the field-programmable gate array) or comprises an arithmetic logic unit. The analysis unit can also be designed as a computer program product. Furthermore, a computer on which a computer program product is executively stored or on which a computer program product is executed may itself be part of the analysis unit.

Die Analyse hat beispielsweise zum Ziel Krankheitserreger wie einen bestimmten Virus zu identifizieren. Weiterhin kann die Analyse zum Ziel haben gewisse strukturelle Änderungen bei bekannten Proteinen, Proteinfragmenten, Peptiden oder Nukleinsäuren zu identifizieren. For example, the analysis aims to identify pathogens such as a specific virus. Furthermore, the analysis may aim to identify certain structural changes in known proteins, protein fragments, peptides or nucleic acids.

Strukturdaten sind Daten, die wenigstens einer Teilstruktur der Probe entsprechen. Strukturdaten können beispielsweise durch Rechenverfahren wie sie bei der Röntgenstreuung bzw. Röntgenbeugung üblich sind, bestimmt werden, und zwar basierend auf dem ersten und/oder dem zweiten Ausgangssignals. Insbesondere können Strukturdaten Informationen über Gitterkonstanten und Symmetrie bei kristallartigen Proben umfassen. Structural data is data that corresponds to at least one substructure of the sample. Structural data can be determined, for example, by arithmetic methods, which are customary in X-ray diffraction or X-ray diffraction, based on the first and / or the second output signal. In particular, structural data may include information about lattice constants and symmetry in crystal-like samples.

Weiterhin können Strukturdaten Informationen über die relative Anordnung molekularer Einheiten bekannter Struktur umfassen, insbesondere über die relative Anordnung von Bestandteilen von Proteinen, Proteinfragmenten, Peptiden oder Nukleinsäuren. Furthermore, structural data may include information about the relative location of molecular units of known structure, particularly about the relative location of components of proteins, protein fragments, peptides or nucleic acids.

Materialdaten sind Daten, die wenigstens teilweise der materiellen Zusammensetzung der Probe entsprechen. Solche Materialdaten lassen sich insbesondere dadurch gewinnen, dass sich der Streuquerschnitt für unterschiedliche Elemente, und insbesondere für verschiedene Isotope, unterscheidet. Material data is data that at least partially matches the material composition of the sample. Such material data can be obtained in particular by the fact that the scattering cross section differs for different elements, and in particular for different isotopes.

Bei den Referenz-Strukturdaten bzw. Referenz-Materialdaten umfassen Daten, die einer bekannten (Teil-)Struktur bzw. einer wenigstens teilweise bekannten materiellen Zusammensetzung einer bekannten Probe entsprechen. Beispielsweise können solche Referenzwerte durch numerische Simulation auf Basis einer bekannten Struktur bekannter materieller Zusammensetzung berechnet werden. Die Referenzwerte können aber auch auf einer Analyse einer Referenzprobe entsprechend der Erfindung beruhen. Die genaue Struktur bzw. die genaue materielle Zusammensetzung einer Referenzprobe muss nicht bekannt sein; es reicht aus, wenn der für die spätere Analyse relevante Teil der Referenzprobe bekannt ist. Beispielsweise kann es sich bei der Referenzprobe um eine Probe mit bestimmten Virionen handeln, die durch einen Flüssigkristall eine bestimmte Anordnung erfahren haben. Die Referenzwerte sind beispielsweise auf einer Datenbank, einem Server, einem mobilen Datenträger wie einer CD oder einer Festplatte abrufbar gespeichert. The reference structural data or reference material data comprises data corresponding to a known (partial) structure or an at least partially known material composition of a known sample. For example, such reference values may be calculated by numerical simulation based on a known structure of known material composition. However, the reference values may also be based on an analysis of a reference sample according to the invention. The exact structure or exact material composition of a reference sample need not be known; it is sufficient if the part of the reference sample relevant for the later analysis is known. For example, the reference sample may be a sample of certain virions that have been given a particular arrangement by a liquid crystal. The reference values are stored, for example, on a database, a server, a mobile data carrier such as a CD or a hard disk.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. The invention will be described and explained in more detail below with reference to the embodiments illustrated in the figures.

Es zeigen: Show it:

1 eine beispielhafte spektrale Verteilung der eingehenden bzw. der gestreunten Röntgenstrahlung, 1 an exemplary spectral distribution of the incoming or the scattered X-radiation,

2 eine beispielhafte Vorrichtung entsprechend der Erfindung, und 2 an exemplary device according to the invention, and

3 ein beispielhaftes Flussdiagram des erfindungsgemäßen Verfahrens. 3 an exemplary flowchart of the method according to the invention.

1 zeigt eine beispielhafte spektrale Verteilung der eingehenden bzw. der gestreunten Röntgenstrahlung. Die horizontale Achse gibt dabei die Energie E der jeweiligen Photonen an, und die vertikale Achse gibt die relative Anzahl der Photonen N an. Das erste Spektrum 7 der gestreuten Röntgenstrahlung 5 ist als durchgehende Linie dargestellt. Das zweite Spektrum 8 der eingehenden Röntgenstrahlung ist als gestrichelte Linie dargestellt. Die Eingangsenergie E_ein entspricht der Energie des Peaks des zweiten Spektrums 8 der eingehenden Röntgenstrahlung. Die Breite dieses Peaks ist deutlich geringer als die Eingangsenergie E_ein, so dass die eingehende Röntgenstrahlung als quasi-monochromatisch bezeichnet werden kann. Das erste Spektrum 7 der gestreuten Röntgenstrahlung 5 ist hingegen deutlich breiter und im Vergleich zum zweiten Spektrum der eingehenden, quasi-monochromatischen Röntgenstrahlung 2 zu niedrigen Energien verschoben. Die Verbreiterung bzw. Verschiebung beruht auf inelastischen Streuprozessen sowie Absorptions- und Reemissionsprozessen wie beispielsweise der Fluoreszenz. 1 shows an exemplary spectral distribution of the incoming and the scattered X-radiation. The horizontal axis indicates the energy E of the respective photons, and the vertical axis indicates the relative number of photons N. The first spectrum 7 the scattered X-radiation 5 is shown as a solid line. The second spectrum 8th the incoming X-ray radiation is shown as a dashed line. The input energy E_ein corresponds to the energy of the peak of the second spectrum 8th the incoming X-ray. The width of this peak is significantly lower than the input energy E_ein, so that the incoming X-ray radiation can be described as quasi-monochromatic. The first spectrum 7 the scattered X-radiation 5 On the other hand, it is much broader and compared to the second spectrum of incoming, quasi-monochromatic X-radiation 2 shifted to low energies. The broadening or displacement is based on inelastic scattering processes as well as absorption and reemission processes such as fluorescence.

Weiterhin gibt die Grenzenergie E_grenz an, ob die detektierten Photonen der gestreuten Röntgenstrahlung 7 zum ersten oder zum zweiten Ausgangssignal des Detektors 6 beitragen. Denn erfindungsgemäß werden die detektierten Photonen mit einer Energie geringer der Grenzenergie E_grenz in ein erstes Ausgangssignal konvertiert und die detektierten Photonen mit einer Energie größer oder gleich der Grenzenergie E_grenz werden in ein zweites Ausgangssignal zu konvertieren. Die Grenzenergie E_grenz ist in dem hier gezeigten Beispiel so gewählt, dass sie erlaubt elastisch von inelastisch gestreuten Photonen zu unterscheiden. Denn der Peak des zweiten Spektrums 8 der eingehenden, quasi-monochromatischen Röntgenstrahlung 2 entspricht größtenteils Photonen mit einer Energie höher der Grenzenergie E_grenz. Die Photonen mit einer Energie kleiner als der Grenzenergie E_grenz tragen jedoch kaum zum Peak des zweiten Spektrums 8 der eingehenden, quasimonochromatischen Röntgenstrahlung 2 bei, so dass es sich bei ihnen um inelastisch gestreute Photonen handeln muss. Diese inelastisch gestreuten Photonen tragen vor allem zum ersten Ausgangssignal des Detektors 6 bei. Furthermore, the limit energy E_grenz indicates whether the detected photons of the scattered X-radiation 7 to the first or the second output signal of the detector 6 contribute. Because according to the invention, the detected photons are converted with a lower energy limit energy E_grenz in a first output signal and the detected photons with an energy greater than or equal to the energy limit E_grenz will convert into a second output signal. In the example shown here, the limiting energy E_limit is chosen such that it allows to distinguish elastically from inelastically scattered photons. Because the peak of the second spectrum 8th the incoming, quasi-monochromatic X-radiation 2 corresponds largely photons with an energy higher than the limit energy E_grenz. However, the photons having an energy smaller than the limiting energy E_grenz hardly contribute to the peak of the second spectrum 8th incoming, quasi-monochromatic X-radiation 2 so that they must be inelastically scattered photons. These inelastically scattered photons mainly contribute to the first output signal of the detector 6 at.

2 zeigt eine beispielhafte Vorrichtung entsprechend der Erfindung. Die Röntgenquelle 1 in Form eines Röntgenlasers ist dazu ausgelegt die Probe 3 mit quasi-monochromatischer Röntgenstrahlung 2 zu bestrahlen. Bei der quasi-monochromatischen Röntgenstrahlung 2 handelt es sich um sogenannte "weiche" Röntgenstrahlung mit einer Wellenlänge von ca. 0.1 bis 10 nm (und damit einer Eingangsenergie E_ein von ca. 0.1 bis 10 keV). Die durch einen Röntgenlaser emittierte quasi-monochromatische Röntgenstrahlung 2 ist kohärent, sie hat also eine feste Phase. Damit wird kohärente Streuung ermöglicht, bei der es eine feste Beziehung zwischen der eingestrahlten und der gestreuten Röntgenstrahlung gibt. Insbesondere kann die Interferenz gestreuter Röntgenstrahlung 5 zu charakteristischen Intensitätsmustern, auch "Speckles" genannt, führen. 2 shows an exemplary device according to the invention. The X-ray source 1 in the form of an X-ray laser is designed for the sample 3 with quasi-monochromatic X-radiation 2 to irradiate. In the quasi-monochromatic X-ray 2 it is so-called "soft" X-rays with a wavelength of about 0.1 to 10 nm (and thus an input energy E_ein of about 0.1 to 10 keV). The quasi-monochromatic X-radiation emitted by an X-ray laser 2 is coherent, so it has a solid phase. This enables coherent scattering, in which there is a fixed relationship between the incident and the scattered X-radiation. In particular, the interference of scattered X-radiation 5 to characteristic intensity patterns, also called "speckles" lead.

Der Bestrahlungswinkel α, unter dem die Probe 3 bestrahlt werden kann, ist variabel. So können die Röntgenquelle 1 und/oder der Probenhalter 4 mittels einer Schiene, eines Roboterarms oder eines mechanischen Aktuators verfahrbar gelagert sein. Ein solcher Aktuator kann beispielsweise einen Elektromotor oder einen Piezokristall aufweisen. Insbesondere kann die Probe 3 derart bestrahlt werden, dass sich Röntgenquelle 1 und Detektor 6 auf unterschiedlichen Seiten der Probe 3 befinden, d.h. dass die Röntgenstrahlung die Probe 3 durchdringen muss bevor sie auf den Detektor 6 trifft. The irradiation angle α, below which the sample 3 can be irradiated is variable. So can the x-ray source 1 and / or the sample holder 4 be movably mounted by means of a rail, a robot arm or a mechanical actuator. Such an actuator may have, for example, an electric motor or a piezoelectric crystal. In particular, the sample can 3 be irradiated so that X-ray source 1 and detector 6 on different sides of the sample 3 ie, that the X-rays are the sample 3 must penetrate before going to the detector 6 meets.

Bei der hier gezeigten Probe 3 handelt es sich um biologisches Material, das durch Einbettung in einen Flüssigkristall in einer regelmäßigen Struktur angeordnet ist. Bei dem biologischen Material handelt es sich beispielsweise um Virionen. Ein einzelnes Virion weist eine Größe von ca. 10–1000nm auf. In the sample shown here 3 it is a biological material, which is arranged by embedding in a liquid crystal in a regular structure. The biological material is, for example, virions. A single virion has a size of about 10-1000nm.

Gemäß dem erfinderischen Verfahren wird die gestreute Röntgenstrahlung 5 von einem energieauflösenden Detektor 6 detektiert. Die detektierten Photonen mit einer Energie geringer einer Grenzenergie E_grenz werden in ein erstes Ausgangssignal konvertiert, und die detektierten Photonen mit einer Energie größer oder gleich einer Grenzenergie E_grenz werden in ein zweites Ausgangssignal konvertiert. Der Detektor 6 ist flächig ausgebildet und weist Pixel auf, so dass der Detektor 6 dazu ausgelegt ist, die von den Pixel detektierten Photonen jeweils in ein erstes Ausgangssignal sowie ein zweites Ausgangssignal zu konvertieren. According to the inventive method, the scattered X-ray radiation becomes 5 from an energy-resolving detector 6 detected. The detected photons having an energy lower than a limit energy E_limit are converted into a first output signal, and the detected photons having an energy greater than or equal to a limit energy E_limit are converted into a second output signal. The detector 6 is planar and has pixels, so that the detector 6 is configured to convert each of the photons detected by the pixels into a first output signal and a second output signal.

Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Analyseeinheit 13, die dazu ausgelegt ist, die Probe 3 anhand der ersten Ausgangssignale sowie anhand der zweiten Ausgangssignale analysieren. Im Unterschied zu konventionellen Verfahren der Röntgenstreuung und Röntgenbeugung zur Analyse einer Probe 3, insbesondere zur Bestimmung der Struktur und/oder der materiellen Zusammensetzung der Probe 3, stehen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zwei verschiedene Ausgangssignale des Detektors 6 bereit, die jeweils eine entsprechend ihrer Energie disjunkte Menge detektierter Photonen entsprechen. So entspricht in der hier gezeigten Ausführungsform der Erfindung das erste Ausgangssignal inelastisch gestreuten Photonen, und das zweite Ausgangssignal elastisch gestreuten Photonen; siehe zur Illustration auch 1. Damit wird es möglich bestimmte Formen der Analyse nur auf inelastisch bzw. nur auf elastisch gestreute Photonen anzuwenden. Typischer Weise ist es gewünscht, dass inelastische Streuprozesse nicht bei der Analyse berücksichtigt werden, beispielsweise bei der Rekonstruktion einer Kristallstruktur. Denn das Signal inelastisch gestreuter Photonen wird bei den entsprechenden Algorithmen, die einer Rekonstruktion einer Kristallstruktur zu Grunde liegen, typischer Weise nicht gesondert berücksichtigt, so dass das Signal inelastisch gestreuter Photonen ein fehlerbehaftetes Signal entsprechend solchen Algorithmen darstellt. Furthermore, the device according to the invention comprises an analysis unit 13 which is designed to sample 3 analyze on the basis of the first output signals and the second output signals. In contrast to conventional methods of X-ray scattering and X-ray diffraction for the analysis of a sample 3 in particular for determining the structure and / or the material composition of the sample 3 , stand in the inventive method, two different output signals of the detector 6 each of which corresponds to a disjoint set of detected photons corresponding to their energy. Thus, in the embodiment of the invention shown here, the first output signal corresponds to elastically scattered photons, and the second output signal is elastic scattered photons; see also for illustration 1 , This makes it possible to apply certain forms of analysis only to inelastic or only to elastically scattered photons. Typically, it is desired that inelastic scattering processes not be considered in the analysis, for example, in the reconstruction of a crystal structure. For the signal of inelastically scattered photons is typically not considered separately in the corresponding algorithms that underlie a reconstruction of a crystal structure, so that the signal of inelastically scattered photons represents an error-prone signal corresponding to such algorithms.

Die hier offenbarte Erfindung ist von spektroskopischen Verfahren mit einer hohen Energieauflösung wie der Röntgenfluoreszenzspektroskopie zu unterscheiden. Ein energieauflösender und darüber hinaus flächig ausgebildeter Detektor 6, wie er in der hier beschriebenen Ausführungsform der Erfindung vorgesehen ist, weist typischer Weise eine Grenzenergie E_grenz auf, die die detektierten Photonen in zwei Energiebereiche, nämlich kleiner bzw. größer oder gleich der Grenzenergie E_grenz, aufteilt. Darüber hinaus kann der Detektor 6 auch mehr als nur eine Grenzenergie E_grenz aufweisen, beispielsweise drei oder sieben Grenzenergien, um eine Aufteilung der detektierte Photonen in vier bzw. acht Energiebereichen zu bewirken. Detektoren wie sie bei spektroskopischen Verfahren wie der Röntgenfluoreszenzspektroskopie zum Einsatz kommen, weisen eine wesentlich höhere Energieauflösung auf. The invention disclosed herein is distinguished from spectroscopic methods with high energy resolution such as X-ray fluorescence spectroscopy. An energy-resolving and, moreover, surface-trained detector 6 , as provided in the embodiment of the invention described here, typically has a limiting energy E_grenz, which divides the detected photons into two energy ranges, namely less than or equal to the limiting energy E_grenz. In addition, the detector can 6 also have more than one limit energy E_grenz, for example, three or seven energy limits to effect a division of the detected photons in four or eight energy ranges. Detectors such as those used in spectroscopic methods such as X-ray fluorescence spectroscopy have a much higher energy resolution.

Weiterhin sind das erste Ausgangssignal sowie das zweite Ausgangssignal in der hier gezeigten Ausführungsform proportional zur Anzahl der detektierten Photonen in dem jeweiligen Energiebereich. Dadurch lässt sich direkt die Anzahl der detektierten Photonen in dem jeweiligen Energiebereich abschätzen. Weiterhin ist dadurch ein quantitativer Vergleich der Anzahl der elastisch und inelastisch gestreuten Photonen möglich. Ein solcher Vergleich lässt Rückschlüsse auf die Struktur und/oder die materielle Zusammensetzung der Probe zu. Beispielsweise ist die Absorption bzw. die damit einhergehende inelastische Streuung von Röntgenstrahlung durch gewisse Materialien im Vergleich zu anderen Materialien erhöht. Furthermore, in the embodiment shown here, the first output signal and the second output signal are proportional to the number of photons detected in the respective energy range. As a result, the number of detected photons in the respective energy range can be estimated directly. Furthermore, a quantitative comparison of the number of elastically and inelastically scattered photons is possible. Such a comparison allows conclusions about the structure and / or the material composition of the sample. For example, the absorption or accompanying inelastic scattering of X-radiation by certain materials is increased compared to other materials.

Die Analyseeinheit 13 ist in dem hier gezeigten Beispiel als eine auf dem Computer 10 ausführbare Software ausgebildet. Die Struktur-Referenzwerte sowie die Material-Referenzwerte sind auf einer Datenbank 14 gespeichert, auf die die Analyseeinheit 13 mittels einer direkten Datenverbindung zwischen der Datenbank 14 und dem Computer 10 zugreifen kann. Je nach Analysemodus findet eine bestimmte Form der Analyse statt. Der Analysemodus umfasst beispielsweise Bedingungen wie den Bestrahlungswinkel α oder die Energie der eingehenden Röntgenstrahlung 2. In der hier gezeigten Ausführungsform werden die bestimmten Strukturdaten der Probe 3 anhand eines Klassifikationsalgorithmus mit den Referenz-Strukturdaten verglichen. Das Ergebnis des Vergleichs wird von der Analyseeinheit 13 ausgegeben, indem die durch den Vergleich erkannte Probe 3 benannt und ein entsprechendes Ergebnis auf der mit dem Computer 10 verbundenen Ausgabeeinheit 11 ausgegeben wird. So kann das ausgegebene Ergebnis beispielsweise lauten, dass die untersuchte Probe zu 95% einem HI Virus entspricht. Der Computer 10 weist dabei jeweils die Voraussetzungen wie einen entsprechenden Arbeitsspeicher, eine entsprechende Grafikkarte oder eine entsprechende Logikeinheit auf, so dass die jeweiligen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens effizient ausgeführt werden können. The analysis unit 13 is in the example shown here as one on the computer 10 trained executable software. The structure reference values as well as the material reference values are on a database 14 stored on the the analysis unit 13 by means of a direct data connection between the database 14 and the computer 10 can access. Depending on the analysis mode, a certain form of analysis takes place. The analysis mode includes, for example, conditions such as the irradiation angle α or the energy of the incoming X-ray 2 , In the embodiment shown here, the particular structure data of the sample becomes 3 compared with the reference structure data by means of a classification algorithm. The result of the comparison is from the analysis unit 13 issued by the sample detected by the comparison 3 named and a corresponding result on the computer 10 connected output unit 11 is issued. For example, the result of the test may be 95% HI virus. The computer 10 has in each case the prerequisites such as a corresponding main memory, a corresponding graphics card or a corresponding logic unit, so that the respective steps of the method according to the invention can be carried out efficiently.

Bei der Ausgabeeinheit 11 handelt es sich beispielsweise um einen (oder mehrere) LCD-, Plasma- oder OLED-Bildschirm(e). Die Ausgabe auf der Ausgabeeinheit 11 umfasst beispielsweise eine graphische Benutzeroberfläche zur manuellen Eingabe von Informationen über die Probe 3 sowie eines Abbildungsmodus und dient weiterhin der Ausgabe des Ergebnisses der Analyse. Bei der Eingabeeinheit 12 handelt es sich beispielsweise um eine Tastatur, eine Maus, einen sogenannten Touchscreen oder auch um ein Mikrofon zur Spracheingabe. At the output unit 11 For example, it is one (or more) LCD, plasma, or OLED screen (s). The output on the output unit 11 For example, it includes a graphical user interface for manually entering information about the sample 3 and an imaging mode, and further serves to output the result of the analysis. At the input unit 12 For example, it is a keyboard, a mouse, a so-called touch screen or even a microphone for voice input.

3 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagram des erfindungsgemäßen Verfahrens. Die hier beschrieben Schritte des Verfahrens können insbesondere mit der in 2 näher beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgeführt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst folgende Schritte: Das Bestrahlen B der Probe 3 mit quasi-monochromatischer Röntgenstrahlung 2, sowie das Detektieren D der von der Probe 3 gestreuten Röntgenstrahlung 5 mittels eines energieauflösenden Detektors 6. Weiterhin umfasst das erfindungsgemäße Verfahren das Konvertieren K der detektierten Photonen mit einer Energie geringer einer Grenzenergie E_grenz in ein erstes Ausgangssignal sowie der detektierten Photonen mit einer Energie größer oder gleich einer Grenzenergie E_grenz in ein zweites Ausgangssignal, sowie das Analysieren A der Probe 3 anhand des ersten Ausgangssignals sowie anhand des zweiten Ausgangssignals. 3 shows an exemplary flowchart of the method according to the invention. The steps of the method described here can be used in particular with the in 2 be performed closer described device according to the invention. The method according to the invention comprises the following steps: the irradiation B of the sample 3 with quasi-monochromatic X-radiation 2 , as well as detecting D from the sample 3 scattered X-radiation 5 by means of an energy-resolving detector 6 , Furthermore, the method according to the invention comprises converting K of the detected photons with an energy of a lower limit energy E_grenz into a first output signal and of the detected photons having an energy greater than or equal to a limiting energy E_grenz into a second output signal, and analyzing A of the sample 3 based on the first output signal and on the second output signal.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch mittels eines Computerprogrammprodukts ausgeführt werden. Dazu verfügt das Computerprogrammprodukt über Programmcode-Mittel, um das Verfahren auszuführen, wenn das Programmprodukt auf einem Computer 10 ausgeführt wird. Das Computerprogrammprodukt kann beispielsweise dazu ausgelegt sein, in einen Prozessor und/oder den Arbeitsspeicher eines programmierbaren Computers 10 geladen zu werden. Das Computerprogrammprodukt kann weiterhin in Form einer ausführbaren Datei ausgebildet sein, die beispielsweise auf dem Computer 10 oder auf einem Server hinterlegt ist. Weiterhin kann das Computerprogrammprodukt auf einem computerlesbaren Medium 9 wie beispielsweise einer CD, einer mobilen Festplatte oder einem USB-Stick gespeichert sein. The method according to the invention can also be carried out by means of a computer program product. To do this, the computer program product has program code means to perform the procedure when the program product is on a computer 10 is performed. The computer program product may be designed, for example, in a processor and / or the working memory of a programmable computer 10 to be loaded. The computer program product may further be in the form of an executable file, for example on the computer 10 or deposited on a server. Furthermore, the computer program product may be on a computer readable medium 9 such as a CD, a mobile hard drive or a USB stick.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012221885 [0003]

Claims

Device for analyzing a sample ( 3 ), comprising: - an X-ray source ( 1 ) for irradiating the sample ( 3 ) with quasi-monochromatic X-radiation ( 2 ), - an energy resolving detector ( 6 ), designed by the sample ( 3 ) scattered X-radiation ( 5 ) and adapted to convert the detected photons having a lower energy limit energy (E_grenz) into a first output signal and to convert the detected photons having an energy greater than or equal to a limit energy (E_grenz) into a second output signal, - an analysis unit ( 13 ), the sample is designed ( 3 ) based on the first output signal and on the basis of the second output signal.

The device of claim 1, wherein the first output signal corresponds to elastically scattered photons, and wherein the second output signal corresponds to elastically scattered photons.

Apparatus according to claim 1 or 2, wherein the limit energy (E_grenz) is adjustable.

Device according to one of claims 1 to 3, wherein it is in the quasi-monochromatic X-ray radiation ( 2 ) is about soft X-rays with an energy less than 10keV.

Device according to one of claims 1 to 4, wherein the sample ( 3 ) comprises biological material.

Apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the first output signal and the second output signal are proportional to the number of detected photons in the respective energy range.

Device according to one of claims 1 to 6, wherein the detector is formed flat and has pixels, and wherein the detector ( 6 ) is adapted to respectively convert the photons detected by the pixels into a first output signal and a second output signal.

Device according to one of claims 1 to 7, wherein the analysis unit ( 13 ) is adapted to determine the sample by determining structural data, the at least one substructure of the sample ( 3 ), to analyze.

Apparatus according to claim 8, wherein the analysis unit ( 13 ) is designed to allow the sample ( 3 ) by comparing structural data with retrievably stored reference structural data.

Device according to one of claims 1 to 9, wherein the analysis unit ( 13 ) is designed to determine the sample by determining material data which at least partially reflects the material composition of the sample ( 3 ), to analyze.

Apparatus according to claim 10, wherein the analysis unit ( 13 ) is designed to analyze the sample by comparing material data with reference material data.

Device according to one of claims 1 to 11, wherein the analysis unit ( 13 ) is adapted to analyze the sample by comparing the first output signal with the second output signal.

Method for analyzing a sample, comprising the following steps: - irradiating (B) the sample ( 3 ) with quasi-monochromatic X-radiation ( 2 ), - detecting (D) that of the sample ( 3 ) scattered X-radiation ( 5 ) by means of an energy-resolving detector ( 6 ), - converting (K) the detected photons having a low energy limit energy (E_grenz) into a first output signal and the detected photons having an energy greater than or equal to a limit energy (E_grenz) into a second output signal, - analyzing (A) the sample ( 3 ) based on the first output signal and the second output signal.

The method of claim 13, wherein the method is performed by means of a device according to any one of claims 1 to 12.

Method for analyzing quasi-monochromatic X-radiation ( 2 ) irradiated sample ( 3 ), whereas those of the sample ( 3 ) scattered X-radiation ( 5 ) by means of an energy-resolving detector ( 6 ) and the detected photons having a low energy limit energy (E_grenz) are converted into a first output signal and the detected photons having an energy greater than or equal to a limit energy (E_limit) are converted to a second output signal, comprising the step of: - analyzing (A ) of the sample ( 3 ) based on the first output signal and the second output signal.

The method of claim 15, wherein the method is performed by means of a device according to any one of claims 1 to 12.

Computer program product with program code means, a method according to claim 15 or 16 if the program product is on a computer ( 8th ) is performed.