一种电子探测器的能谱定标方法技术

本发明专利技术公开了一种电子探测器的能谱定标方法，基于定标设备实现，所述定标设备包括：经过标校的电子加速器、真空靶室、地检设备和显示终端，所述电子探测器放置在真空靶室的转台上，电子加速器用于向真空靶室发射电子束流；所述方法包括：对电子探测器的能量响应曲线、能量分辨率和线性度进行定标；对电子探测器的能档范围和精度进行定标。本发明专利技术的方法通过加速器束流定标结果拟合得到仪器能量线性响应公式，根据能量线性响应公式可以外推仪器任意测量采样值对应的沉积能量值，以及全能峰道址展宽对应的能量展宽值。

【技术实现步骤摘要】
一种电子探测器的能谱定标方法
本专利技术涉及电子探测领域，具体涉及一种电子探测器的能谱定标方法。
技术介绍
电子探测器研制完成后一项重要的工作就是使用束流对样机进行测试定标。验证样机的各项指标是否达到研制要求。主要的定标内容包括测量范围、能量分辨率和测量精度。(1)测量范围能量范围定标的目的是确认电子探测器的实际测量范围，能道划分精度和能量分辨率。(2)能量分辨率能量分辨率是电子探测器对单一能量的粒子束测量结果重复性好坏进行评价的物理量，能量分辨率越高，测量的粒子能量也就越准确。(3)测量精度能谱表示的是各个能量段的微分方向强度。探测器的直接探测量是计数N(个/s)，为了方便数据的比对需要将数据进行归一化处理，将计数除以仪器的几何因子G，得到探测器的微分方向通量强度M：通过上面的公式可以看出,影响通量定标精度的因素有两个：仪器测量计数的误差和几何因子的误差。通过这两个误差可以推出总的通量误差。目前，缺乏行之有效的电子探测器的定标和测试方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术缺陷，提出了一种电子探测器的能谱定标方法，采用如下技术方案：一种电子探测器的地面定标方法，基于定标设备实现，所述定标设备包括：经过标校的电子加速器、真空靶室、地检设备和显示终端，所述电子探测器放置在真空靶室的转台上，电子加速器用于向真空靶室发射电子束流；所述方法包括：对电子探测器的能量响应曲线、能量分辨率和线性度进行定标；>对电子探测器的能档范围和精度进行定标。作为上述方法的一种改进，所述对电子探测器的能量响应曲线、能量分辨率和线性度进行定标；具体包括：步骤1-1)根据电子探测器的量程，均匀选取电子加速器的电子束流的能量点Ei，i为能量点的序号，能量点的总数n不少于8个，且包括电子探测器量程的起始能量点和截止能量点；控制电子加速器根据选取的能量点输出电子束流，对电子探测器进行照射，记录电子在电子探测器的传感器中的能量沉积谱；步骤1-2)利用多道测量结果，利用高斯拟合得到能量点Ei的电子束流在电子探测器多道采样的能损高斯分布中心值λi和全能峰半高宽FWHMi；步骤1-3)通过仿真的方法得到当能量点Ei时，对应的电子在传感器中的能量损失值ΔEi；步骤1-4)通过选定能量损值ΔEi和采样结果中心值λi进行线性拟合，得到电子探测器的能量响应公式：y＝kx+b其中，y为谱仪测量能量值，x为多道测量读出道址，k和b为拟合出的参数；步骤1-5)通过步骤1-2)得到每个能点束流能损多道采样中心值λi和全能峰半高宽FWHMi，代入步骤1-4)能量响应公式y＝kx+b，得到束流能量测量值yi＝kλi+b，全能峰半高宽EFWHMi＝k×FWHMi；根据能量分辨率公式计算能量点Ei的能量分辨率μ：步骤1-6)计算线性度χ：其中，yi为根据电子探测器多道采样谱中心值λi通过能量响应公式计算得到的谱仪测量能量值。作为上述方法的一种改进，所述对电子探测器的能档范围和能档精度进行定标，具体包括：步骤2-1)使用电子加速器发射固定能量的电子束流；步骤2-2)对第一能档E1的下阈值分界点进行定标；步骤2-3)对最高能档EH的上阈值分界点进行定标；步骤2-4)对其它能档的分界点进行定标。作为上述方法的一种改进，所述步骤2-2)具体包括：步骤2-2-1)从第一能档E1的低端分界点E1(low)开始，将第一能档E1的阈值设置为0，记录入射到电子探测器的所有粒子数N；步骤2-2-2)提高第一能档E1的第j个阈值nj，得到对应第一能档E1的粒子数Nj，由此得到多组阈值和对应的第一能档E1的粒子数；步骤2-2-3)以阈值nj为自变量，为因变量，拟合第一曲线；步骤2-2-4)以阈值nj为自变量，为因变量，拟合第二曲线；步骤2-2-5)将第一曲线和第二曲线的交点的横坐标作为实际的阈值分界点多道的道址；步骤2-2-6)根据能量响应公式，计算步骤2-2-5)的实际的阈值分界点多道的道址对应的能量损失ΔEl；步骤2-2-7)由仿真的方法得到ΔEl对应的入射能量，作为第一能档E1的低端分界点E1(low)。作为上述方法的一种改进，所述步骤2-3)具体包括：步骤2-3-1)从最高能档EH的高端分界点EH(high)开始，将最高能档EH的阈值设置为仪器最大采样值，记录入射到电子探测器的所有粒子数M；步骤2-3-2)降低最高能档EH的第k个阈值mk，得到对应的最高能档EH的粒子数Mk，由此得到多组阈值和对应的最高能档EH的粒子数；步骤2-3-3)以阈值mk为自变量，为因变量，拟合第三曲线；步骤2-3-4)以阈值mk为自变量，为因变量，拟合第四曲线；步骤2-3-5)将第三曲线和第四曲线的交点的横坐标作为实际的阈值分界点多道的道址；步骤2-3-6)根据能量响应公式，计算步骤2-3-5)的实际的阈值分界点多道的道址对应的能量损失ΔEH；步骤2-3-7)由仿真的方法得到ΔEH对应的入射能量，作为最高能档EH的高端分界点EH(high)。作为上述方法的一种改进，所述步骤2-4)具体包括：步骤2-4-1)相邻的两个能档分别为Ei和Ei+1，它们的能档分界点为Ei(high)或者Ei+1(low)，电子束流能量从第i个能档Ei的中间点能量开始对电子探测器进行照射，记录下能档Ei的粒子数和能档Ei+1的粒子数；步骤2-4-2)每隔一定的间隔增加电子束流能量，得到一组能档Ei的粒子数和能档Ei+1的粒子数；拟合得到真实的电子束流的能档的分界点。本专利技术的优势在于：1、本专利技术的方法通过加速器束流定标结果拟合得到仪器能量线性响应公式，根据能量线性响应公式可以外推仪器任意测量采样值对应的沉积能量值，以及全能峰道址展宽对应的能量展宽值；2.本专利技术的方法通过能档定标可以得到高精度能档划分阈值。附图说明图1为本专利技术的定标设备的连接图；图2为能档定标的原理图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案进行详细说明。电子探测器研制完成后一项重要的工作就是使用束流对样机进行测试定标。加速器试验是检验样机性能和指标的最佳手段，主要的定标内容包括测量范围、能量分辨率和测量精度。如图1所示，搭建的定标设备包括：电子加速器、真空靶室和地检设备，电子探测器放置在真空靶室的旋转转台上，电子加速器用于向真空靶室发射电子束流。本专利技术提出了一种电子探测器的地面定标方法，采用以下技术方案：一、定标方法能量范围定标的方法为使用已知确认能量的加速器束流照射样机，由粒子探测器的输出数据得到信号幅度与粒子在传感器中的能量损失之间的线性关系曲线，由该定标曲线得到样机实际的测量范围。...

【技术保护点】
1.一种电子探测器的能谱定标方法，基于定标设备实现，所述定标设备包括：经过标校的电子加速器、真空靶室、地检设备和显示终端，所述电子探测器放置在真空靶室的转台上，电子加速器用于向真空靶室发射电子束流；所述方法包括：/n对电子探测器的能量响应曲线、能量分辨率和线性度进行定标；/n对电子探测器的能档范围和精度进行定标。/n

【技术特征摘要】
1.一种电子探测器的能谱定标方法，基于定标设备实现，所述定标设备包括：经过标校的电子加速器、真空靶室、地检设备和显示终端，所述电子探测器放置在真空靶室的转台上，电子加速器用于向真空靶室发射电子束流；所述方法包括：
对电子探测器的能量响应曲线、能量分辨率和线性度进行定标；
对电子探测器的能档范围和精度进行定标。


2.根据权利要求1所述的电子探测器的能谱定标方法，其特征在于，所述对电子探测器的能量响应曲线、能量分辨率和线性度进行定标；具体包括：
步骤1-1)根据电子探测器的量程，均匀选取电子加速器的电子束流的能量点Ei，i为能量点的序号，能量点的总数n不少于8个，且包括电子探测器量程的起始能量点和截止能量点；控制电子加速器根据选取的能量点输出电子束流，对电子探测器进行照射，记录电子在电子探测器的传感器中的能量沉积谱；
步骤1-2)利用多道测量结果，利用高斯拟合得到能量点Ei的电子束流在电子探测器多道采样的能损高斯分布中心值λi和全能峰半高宽FWHMi；
步骤1-3)通过仿真的方法得到当能量点Ei时，对应的电子在传感器中的能量损失值ΔEi；
步骤1-4)通过选定能量损值ΔEi和采样结果中心值λi进行线性拟合，得到电子探测器的能量响应公式：
y＝kx+b
其中，y为谱仪测量能量值，x为多道测量读出道址，k和b为拟合出的参数；
步骤1-5)通过步骤1-2)得到每个能点束流能损多道采样中心值λi和全能峰半高宽FWHMi，代入步骤1-4)能量响应公式y＝kx+b，得到束流能量测量值yi＝kλi+b，全能峰半高宽EFWHMi＝k×FWHMi；
根据能量分辨率公式计算能量点Ei的能量分辨率μ：



步骤1-6)计算线性度χ：



其中，yi为根据电子探测器多道采样谱中心值λi通过能量响应公式计算得到的谱仪测量能量值。


3.根据权利要求1所述的电子探测器的能谱定标方法，其特征在于，所述对电子探测器的能档范围和能档精度进行定标，具体包括：
步骤2-1)使用电子加速器发射固定能量的电子束流；
步骤2-2)对第一能档E1的下阈值分界点进行定标；
步骤2-3)对最高能档EH的上阈值分界点进行定标；
步骤2-4)对中间能档的分界点进行定标。


4.根据权利要求3所述的电子探测器的能谱定标方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：全林，余庆龙，王东亚，李泠，段美亚，荆涛，王鲲鹏，徐安林，余汉晨，
申请(专利权)人：中国人民解放军六三九二一部队，
类型：发明
国别省市：北京;11