一种基于Labr3(Ce)谱仪的稳谱方法技术

本发明专利技术公开了一种基于Labr3(Ce)谱仪的稳谱方法，包括如下步骤：1)开启核素识别仪；2)采集设定时间内的能谱Spec；3)对Spec能谱利用二阶导数法寻找特征峰，当寻找到的特征峰的个数为2个时，执行4)，否则返回执行2)；4)将3)中寻找到的两个特征峰分别记为P1和P2，然后对Spec能谱进行校正处理得到Stab；5)计算能谱Stab与标准本底谱Back之间的能谱关联度r(Stab，Back)；6)以P1和P2作为参考峰，对后续采集的能谱进行稳谱校正；7)完成校正。本方案能避免对参考峰和温度关系曲线进行标定，并在温度突变和有干扰核素存在的情况下亦可有效进行稳谱，十分利于在野外温度变化剧烈和周围存在放射性核素的复杂环境下使用。性核素的复杂环境下使用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于Labr3(Ce)谱仪的稳谱方法


[0001]本专利技术涉及核探测技术的γ能谱分析
，具体涉及一种基于Labr3(Ce)谱仪的稳谱方法。

技术介绍

[0002]便携式γ谱仪(核素识别仪)作为核探测领域的重要研究方向，主要作用是对便携式设备中的γ能谱采集装置获得的放射性核素的γ能谱进行分析与处理，得到有关放射性核素的定性与定量信息。由于仪器常工作在野外复杂环境，需经常在温度变化剧烈、测量时间较长的条件下使用，因此谱仪系统的稳定性和可靠性显得尤为重要。
[0003]影响谱仪测量准确性的主要因素是“谱漂”。谱漂是指在一定条件下仪器测量得到的γ能谱与标准谱相比发生了道址变化，影响谱漂的因素主要有以下两个方面：一是便携式γ谱仪周围环境温度的变化，影响了闪烁体探测器(如Labr3(Ce)探测器)发光衰减常数与光电倍增管的增益；二是仪器本身具有不稳定性，如内部使用了温度敏感的元器件，使用时间过长造成器件老化现象等。因此便携式γ谱仪必须具备稳谱功能。
[0004]在目前使用的稳谱方法中，主要采用两种类型方法：一是硬件稳谱方法；二是软件稳谱方法。
[0005]硬件稳谱方法主要是利用能谱内的参考峰进行稳谱，再通过改变高压、增益放大倍数或调节数字电位器达到稳谱的目的；软件稳谱方法主要是先找到能谱内的参考峰，然后利用软件校正技术(如参考文献“核素识别算法及数字化能谱采集系统研究[D].陈亮.北京：清华大学，2009”提及的脉冲幅度校正法)进行稳谱。而目前多数方法使用了参考峰作为稳谱的依据，但γ谱仪的温漂特性会导致参考峰随温度的变化而变化，因此一般需提前标定好温度与参考峰的关系曲线，同时当温度发生骤变时需停止测量或重新刻度，并且在稳谱时出现干扰核素可能会导致误稳谱，使便携式γ谱仪的应用受到限制。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的上述不足，本专利技术要解决的技术问题是：如何提供一种能避免对参考峰和温度关系曲线进行标定，并在温度突变和有干扰核素存在的情况下亦可有效进行稳谱，十分利于在野外温度变化剧烈和周围存在放射性核素的复杂环境下使用的基于Labr3(Ce)谱仪的稳谱方法。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种基于Labr3(Ce)谱仪的稳谱方法，包括如下步骤：
[0009]步骤1)开启核素识别仪，使得核素识别仪进入工作模式；
[0010]步骤2)间隔设定的时间T后，将核素识别仪采集到的设定时间T内的能谱记为Spec；
[0011]步骤3)对步骤2)中的Spec能谱利用二阶导数法寻找特征峰，当寻找到的特征峰的个数为2个时，执行步骤4)，当寻找到的特征峰的个数不是2个时，返回执行步骤2)；
[0012]步骤4)将步骤3)中寻找到的两个特征峰分别记为P1和P2，其中P1为核素识别仪中晶体杂质形成的36keV的特征峰，P2为天然本底谱中
40
K形成的1460keV特征峰，然后按照脉冲幅度校正法对Spec能谱进行校正处理，并将校正处理后的能谱记为Stab；
[0013]步骤5)计算校正处理后的能谱Stab与标准本底谱Back之间的能谱关联度r(Stab，Back)，当两者的能谱关联度r(Stab，Back)≥0.9时，将P1和P2作为参考峰，然后执行步骤6)，当两者的能谱关联度r(Stab，Back)＜0.9时，返回执行步骤2)；
[0014]步骤6)以P1和P2作为参考峰，利用脉冲幅度校正法对后续采集的能谱进行稳谱校正；
[0015]步骤7)完成对采集的能谱的稳谱校正。
[0016]这样，由于Labr3(Ce)探测器晶体中含有少量的138La与227Ac杂质，造成自身本底谱中含有晶体杂质形成的36keV特征峰，同时因Labr3(Ce)探测器具有较高的能量分辨率可分辨出天然本底谱中40K的1460keV特征峰，同时，经过试验发现，-30℃～50℃温度范围内其余特征峰会随温度变化发生漂移，但是采集的本底谱均可稳定得到两个特征峰P1和P2(即晶体杂质形成的36keV特征峰P1和天然本底谱中40K的1460keV特征峰P2)，因此本方案的稳谱方法在实际稳谱过程中，通过在全谱范围内利用寻峰算法找到这两个特征峰P1和P2作为参考峰进行稳谱校正，由于这两个特征峰P1和P2不随温度的变化而产生漂移，故本稳谱方法不用事先标定参考峰与温度的关系曲线；同时通过试验计算发现，外界干扰核素的能谱与标准本底谱的能谱关联度r的最大值为0.68，说明可通过能谱关联度判断出干扰核素的能谱与标准本底谱的组成成分差异较大；而采集的本底谱与标准本底谱的能谱关联度r的值为0.98，说明两者的组成成分关联，因此可将能谱关联度是否大于等于0.9作为判断当前能谱是否是标准本底谱的依据，这样就可以避免将干扰核素的特征峰作为稳谱使用的参考峰而发生误稳谱的现象，因此本专利技术的稳谱方法不受干扰核素的影响。
[0017]综上，本专利技术的稳谱方法能避免对参考峰和温度关系曲线进行标定，并在温度突变和有干扰核素存在的情况下亦可有效进行稳谱，十分利于在野外温度变化剧烈和周围存在放射性核素的复杂环境下使用。
[0018]优选的，将任意一个n道的γ能谱看做是一个随时间变化的一维离散型随机向量，则将任意γ能谱向量Spec＝{z1，z 2
，...，z n
}；
[0019]步骤5)中按如下公式计算两个能谱之间的能谱关联度r(Spec1，Spec2)；
[0020][0021]式中：Spec1和Spec2为任意两个γ能谱向量，Spec1＝{x1，x2，...，x
n
}；Spec2＝{y1，y2，...，y
n
}；
[0022]cov(Spec1，Spec2)为两个γ能谱向量Spec1和Spec2的能谱协方差；
[0023]为γ能谱向量Spec1的能谱标准差；
[0024]为γ能谱向量Spec2的能谱标准差。
[0025]优选的，γ能谱向量Spec1和Spec2的能谱协方差cov(Spec1，Spec2)的计算公式为：
[0026][0027]式中：n为道址；
[0028]x
i
为γ能谱向量Spec1中第i道的计数；
[0029]y
i
为γ能谱向量Spec2中第i道的计数；
[0030]u
x
为γ能谱向量Spec1的均值；
[0031]u
y
为γ能谱向量Spec2的均值。
[0032]优选的，对于任意γ能谱向量Spec＝{z1，z2，...，z
n
}，其能谱标准差的计算公式为
[0033][0034]式中：n为道址；
[0035]z
i
为γ能谱向量Spec中第i道的计数；
[0036]u
x
为γ能谱向量Spec的均值。
[0037]优选的，对任意两个γ能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Labr3(Ce)谱仪的稳谱方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1)开启核素识别仪，使得核素识别仪进入工作模式；步骤2)间隔设定的时间T后，将核素识别仪采集到的设定时间T内的能谱记为Spec；步骤3)对步骤2)中的Spec能谱利用二阶导数法寻找特征峰，当寻找到的特征峰的个数为2个时，执行步骤4)，当寻找到的特征峰的个数不是2个时，返回执行步骤2)；步骤4)将步骤3)中寻找到的两个特征峰分别记为P1和P2，其中P1为核素识别仪中晶体杂质形成的36keV的特征峰，P2为天然本底谱中
40
K形成的1460keV特征峰，然后按照脉冲幅度校正法对Spec能谱进行校正处理，并将校正处理后的能谱记为Stab；步骤5)计算校正处理后的能谱Stab与标准本底谱Back之间的能谱关联度r(Stab，Back)，当两者的能谱关联度r(Stab，Back)≥0.9时，将P1和P2作为参考峰，然后执行步骤6)，当两者的能谱关联度r(Stab，Back)＜0.9时，返回执行步骤2)；步骤6)以P1和P2作为参考峰，利用脉冲幅度校正法对后续采集的能谱进行稳谱校正；步骤7)完成对采集的能谱的稳谱校正。2.根据权利要求1所述的基于Labr3(Ce)谱仪的稳谱方法，其特征在于，将任意一个n道的γ能谱看做是一个随时间变化的一维离散型随机向量，则将任意γ能谱向量Spec＝{z1，z2，...，z
n
}；步骤5)中按如下公式计算两个能谱之间的能谱关联度r(Spec1，Spec2)；式中：Spec1和Spec2为任意两个γ能谱向量，Spec1＝{x1，x2，...，x
n
}；Spec2＝{y1，y2，...，y
n
}；cov(Spec1，Spec2)为两个γ能谱向量Spec1和Spec2的能谱协方差；为γ能谱向量Spec1的能谱标准差；为γ能谱向量Spec2的能谱标准差。3.根据权利要求2所述的基于Labr3(Ce)谱仪的稳谱方法，其特征在于，γ能谱向量Spec1和Spec2的能谱协方差cov(Spec1，Spec2)的计算公式为：式中：n为道址；x
i
为γ能谱向量Spec1中第i道的计数；y
i
为γ能谱向量Spec2中第i道的计数；u
x
为γ能谱向量Spec1的均值；u
y
为γ能谱向量Spec2的均值。4.根据权利要求3所述的基于Labr3(Ce)谱仪的稳谱方法，其特征在于，对于任意γ能谱向量Spec＝{z1，z2，...，z
n
}，其能谱标准差的计算公式为
式中：n为道址；z
i
为γ能...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宸，林玲，吴桓，
申请(专利权)人：重庆建安仪器有限责任公司，
类型：发明
国别省市：