[发明专利]一种基于半监督支持向量机的n-γ甄别方法

说明书

本发明属于本发明涉及中子探测技术领域，具体涉及一种基于半监督支持向量机的n‑γ甄别方法,其特征在于包括如下步骤：a)利用模拟数字变换器对探测器输出脉冲信号进行模数变换，收集数字化的探测器脉冲信号，形成训练数据集；利用训练数据集结合半监督的学习方法训练出一个支持向量机，得到一个最优分类超平面；b)对新探测得到的脉冲进行数字化，并进行特征提取预处理：提取脉冲信号的重要特征信息；c)将提取到的特征信息输入到支持向量机中，利用上述分类超平面结合上述提取特征进行对新探测到的脉冲样本进行分类预测。

技术领域

本发明涉及中子探测技术领域，具体涉及一种基于半监督支持向量机的n-γ甄别方法。

背景技术

由于中子与周围环境的非弹性散射、慢化中子的辐射俘获等原因，存在中子的场合几乎都伴随着大量的γ射线本底；随着中子探测技术在测井、违禁物品检测、环境辐射检测、医学及军用领域的广泛应用，n-γ甄别(中子与伽马射线甄别)技术逐渐成为中子探测中的关键技术。目前常用的n-γ甄别技术有上升时间法、电荷比较法、神经网络法、脉冲梯度法、小波变换法；而这些方法仅仅利用了脉冲信号的一种或者两种特征信息进行n-γ甄别。

典型探测器由闪烁体、光导、光电倍增管、分压管和射极跟随器构成，如图1所示。

不同质量与电荷的射线粒子在探测器的闪烁体中激发的光脉冲信号含有不同衰减时间成分，因此探测器闪烁体输出的中子和γ射线光脉冲信号中的快、慢成分强度比不同；当探测器光电倍增管正常工作时(即工作于线性范围时)，从探测器光电倍增管的阳极或者某一个倍增极引出的电流脉冲形状反映了探测器闪烁体发射的光脉冲形状。该电流脉冲可表示为：

其中τ_f、τ_s及I_f(ρ)、I_s(ρ)分别是快慢成分的衰减时间及电流脉冲最大值。目前常见的电荷脉冲甄别方法原理及步骤如下：

1)对探测器输出的电流脉冲进行积分，可得电荷脉冲如下：

2)由1)可知，积分后的电荷脉冲也是由快、慢两部分组成，因此通过对探测器输出脉冲进行积分得到的中子和γ射线的电荷脉冲信号的Q_f(ρ)/Q_s(ρ)、Q(ρ)/Q_s(ρ)或Q(ρ)/Q_f(ρ)都不一样。

3)对探测器输出电流脉冲信号进行积分可通过两种方法进行：在模拟型甄别装置中利用专门的电流积分回路进行积分；在数字型装置中通过计算电流脉冲面积获得积分结果。此处以数字型装置为例，对于图2所示的电流脉冲信号，其全峰面积S便是脉冲的总电荷量Q(ρ)，而从t₀(t₀≈τ_f)时刻至峰尾的面积便为脉冲信号慢成分电荷量Q_s(ρ)。

4)以S/S_t作为特征空间，利用探测器对混合辐射场中通过探测器测量得到的大量的中子和γ射线进行统计，得到如图3所示统计结果；中子和γ射线在该特征空间中均服从高斯分布：图中左边为γ射线统计分布(Gamma Distribution)，右边为中子统计分布(NeutronDistribution)。