一种γ能谱稳谱及能量线性修正方法技术

γ能谱稳谱及能量线性修正方法，包括：使用多种放射性核素对探测器进行能量曲线刻度，选用的放射性核素组合的特征峰能量应涵盖低、中、高能区域；通过实时测量能谱，获取本底中天然核素K

【技术实现步骤摘要】
一种
γ
能谱稳谱及能量线性修正方法


[0001]本专利技术涉及一种修正方法，具体涉及一种基于天然本底对测量γ能谱进行稳谱，并对探测器系统的线性变化进行修正的方法。涉及核辐射监测领域。

技术介绍

[0002]目前，通用的γ能谱分析类型的仪器在工作时，为了保证测量结果的正确与稳定，必须对测量的能谱进行持续的稳谱，否则由于探测器系统的温漂、长时间运行等因素造成的谱漂移会导致能谱解析错误而影响分析结果。
[0003]现有的稳谱方法主要有硬件稳谱、“参考源”稳谱和“天然核素特征峰稳谱”。硬件稳谱的主要方式是调整放大器、高压电源等硬件进行调节以达到稳定系统增益的效果。这种方式有两大问题：(1)对电子器件的稳定性要求非常高，尤其是高压电源，微小的扰动即可影响能谱的增益变化，在实际处理中难以精确达到；(2)由于该处理方式往往不是线性的，一般需要对系统在不同温度和工况下的漂移进行预估，且该预估往往是不够精确的，因为在实际使用中很难控制所有外部条件完全一致，这也导致这种稳定方式精确度难以保证。如现有技术：CN112684491B，公开一种基于温度变化的伽马谱仪数字化自动稳谱方法，该专利技术公开一种基于温度变化的伽马谱仪数字化自动稳谱方法，其步骤如下：建立基于温度变化的伽马谱仪的谱漂和温度变化的曲线关系、在伽马谱仪的测量过程中，进行基于温度变化的数字化自动稳谱。该专利技术的优点在于：利用基于温度变化的伽马谱仪数字化自动稳谱方法，可实现无源稳谱、不用调节探测器工作高压和放大器增益，仅通过温度变化来修正脉冲幅度的方式实现数字化自动稳谱，特别适合于环境温度变化较大情况下的伽马能谱测量。然而，这种方案在实际过程中的最大问题在于，温度变化对于能谱的影响结果仅是规律是相符的，而谱仪系统线性和增益的影响不仅受温度影响，还受器件特性、长期稳定性等因素影响，因此该方法也只是应用在温度变化较大情况下，对γ能谱进行稳谱，稳谱精度也相对较低。而真实环境中的温度变化往往是小幅度变化，仅靠硬件系统层面上的稳谱，实际应用难度极高。
[0004]“参考源”稳谱的实现方式是在谱仪系统中内置一个稳定的放射源或放射源集合体，该源会源源不断释放放射性，在能谱中形成固定的特征峰，在稳谱过程中利用这个确定的特征峰的峰位变化调节线性增益的变化，最终使能谱稳定。该方法的好处是使用确定的基准峰，调节精度较高，算法简单。如现有技术：CN110515116B，公开一种无人机航空伽马能谱探测和数据处理系统及其处理方法，系统使用内置Am
‑
241放射源进行稳谱。CN204575860U公开一种便携式伽马能谱仪，系统使用内置纯硝酸钾(含有K
‑
40)进行稳谱。CN106405612A公开一种海洋水体γ辐射原位探测器及探测数据处理方法在探测器内置LED光源对谱飘进行校正。然而上述现有技术缺点比较明显：(1)放射源属于管控物质，设备中携带放射源对环境污染处理以及未来的除废工作都造成了相当的制造成本、管理成本以及管理风险；(2)由于内置放射源，因此在对核素识别及分析中都要去除这一部分内部影响，对整体的分析精度造成较大的影响。为了避免放射源的使用缺陷，也有一些谱仪系统的稳
谱方式采用稳定的LED光源进行稳谱，采用LED替代闪烁体晶体产生光信号，之后在电子学系统中成谱，利用特征峰的峰位进行稳谱。这种方法比较大的缺陷在于，该方法只能对电子学系统，主要是光电转换器件进行稳定，并不能解决探测器自身的漂移，而谱仪系统内的主要漂移因素往往就是探测器，因此不具备足够的实用性。
[0005]“天然核素特征峰稳谱”是近些年比较主流的实现方式，其和“参考源”稳谱最大的区别在于，使用天然核素产生的特征峰进行稳谱，这个天然核素往往是K
‑
40。通过长时间累积获得K
‑
40特征峰，通过K
‑
40峰位的准确测量，对应调整系统线性增益，使系统测量能谱稳定。该方法作为目前市面上主流技术，具有比较强的实用性。如现有技术CN111679312A，公开一种N
‑
16辐射监测仪稳谱方法，并且提出了利用天然K
‑
40的1460.8keV特征峰进行稳谱的方法，但是其存在如下缺点：(1)在实际使用中，一般需要拿不同能量的特征射线去预先拟合刻度能量曲线，之后的稳谱都是以此作为标准进行调节，使用单个能量的特征峰进行修正，具有比较大的风险，易造成稳谱偏差甚至错误。(2)使用天然核素特征峰稳谱的常规方法，没有考虑在长时间运行后探测器能量线性的变化。如果探测器线性发生变化，那么预先刻度的能量曲线无法正确表征目前的探测器能量线性，稳谱后系统的能谱分析结果也对应产生偏差。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术中存在的缺陷，本专利技术公开一种γ能谱稳谱及能量线性修正方法，其技术方案如下：
[0007]γ能谱稳谱及能量线性修正方法，其特征为：
[0008]步骤一：使用多种放射性核素对探测器进行能量曲线刻度，选用的放射性核素组合的特征峰能量应涵盖低、中、高能区域；刻度后获取探测器能量曲线，能量曲线表示为E＝S0+S1*A+S2*A2，其中A为道址，S0，S1，S2为曲线多项式参数，K
‑
40基准峰道址为A0；
[0009]步骤二：通过测量本底谱，获取本底中天然核素K
‑
40、Th
‑
232的特征峰道址；记录K
‑
40的特征峰道址为A1，记录Th
‑
232的特征峰道址为A2；
[0010]步骤三：调节线性数字增益p＝A0/A1，将K
‑
40峰位调整到初始基准峰道址，此时K
‑
40的特征峰道址为A0，Th
‑
232的特征峰道址为A2
’
＝A2*p；
[0011]步骤四：修正能量曲线；
[0012]步骤五：使用修正后的能量曲线进行能谱解析。
[0013]在实施过程中，通过不间断的能谱测量，重复步骤二到步骤五的过程，实现长期连续的动态稳谱。
[0014]有益效果
[0015](1)不使用放射源或LED基准源，集成简单。(2)使用本底存在的天然放射性进行稳谱，稳谱基准稳定可靠。(3)使用天然K
‑
40和Th232两个基准峰进行探测器能量线性修正，解决长期使用中探测器能量线性发生变化的问题，维持能谱分析的长期准确性。
附图说明
[0016]图1为本专利技术γ能谱稳谱及能量线性修正方法流程示意图；
[0017]图2为本专利技术获取Am
‑
241、Cs
‑
137、Co
‑
60混合谱示意图；
[0018]图3为本专利技术寻峰获取Am
‑
241、Cs
‑
137、Co
‑
60特征峰峰位示意图；
[0019]图4为本专利技术能量曲线刻度过程示意图；
[0020]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.γ能谱稳谱及能量线性修正方法，其特征为：步骤一：使用多种放射性核素对探测器进行能量曲线刻度，刻度后获取探测器能量曲线，能量曲线表示为E＝S0+S1*A+S2*A2，其中A为道址，S0，S1，S2为曲线多项式参数，测量天然本底谱，获得K
‑
40的特征峰道址作为初始基准峰，道址为A0；步骤二：通过实时测量能谱，获取本底中天然核素K
‑
40、Th
‑
232的特征峰道址；记录K
‑
40的特征峰道址为A1，记录Th
‑
232的特征峰道址为A2；步骤三：调节线性数字增益p＝A0/A1，将K
‑
40峰位调整到初始基准峰道址，此时K
‑
40的特征峰道址为A0，Th
‑
232的特征峰道址为A2
’
＝A2*p；步骤四：修正能量曲线；步骤五：使用修正后的能量曲线进行能谱解析。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小猛，梁卫平，史志兰，
申请(专利权)人：北京超分科技有限公司，
类型：发明
国别省市：