[发明专利]一种放射性能谱无源自动能量刻度方法

说明书

本发明公开了一种放射性能谱无源自动能量刻度方法，该方法主要步骤为：测量天然放射性本底能谱；使用去卷积算法对天然放射性本底能谱进行平滑处理和特征提取；寻峰算法特征提取²⁰⁸Tl和⁴⁰K的特征峰位置和计数信息；一次线性能拟合无源能量刻度；计算特征提取峰位与放射性核素库峰位的百分比误差，评价算法实现放射性能谱无源刻度方法的可靠性。本发明可实现无源调节下的能量刻度，针对天然放射性核素识别不受场地变化、测量条件变化、外界环境变化和有无放射源的影响，具有受天然放射性本底、外界环境噪声干扰小和响应速度快等优点，可用于各类闪烁体探测器的无源自动能量刻度，对提升探测器的能量分辨率和降低噪声干扰具有明显增益效果。

技术领域

本发明涉及放射性能谱测量领域，具体是一种放射性能谱无源自动能量刻度方法。

背景技术

针对复杂本底环境如：海洋海面、深海海底、荒漠无人区等环境存在本底水平较高且信号噪声复杂等一系列影响因素。对于普遍商用的闪烁体探测器的使用性能会带来极大的影响，且在偏远复杂环境下闪烁体探测器的能谱能量刻度会存在很大的难度。对于保证放射性能谱测量的精确性和可靠性而言，提高能量分辨率、自动刻度以及仪器受温度干扰小等都是需要解决的关键问题。然而在缺少标准放射源的条件下，现有技术方法的探测器能量刻度无法正常完成。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提出一种放射性能谱无源自动能量刻度方法，该方法使用去卷积算法特征提取出天然放射性本底谱中的⁴⁰K和²⁰⁸Tl，实现无标准放射源(⁶⁰Co、¹³⁷Cs和²⁴¹Am等)时的自动能量刻度。

本发明采取的技术方案为：

一种放射性能谱无源自动能量刻度方法，包括以下步骤：

步骤一、采用闪烁体探测器测量天然放射性本底能谱，得到原始天然放射性能谱；

步骤二、使用去卷积算法针对天然放射性本底能谱进行平滑处理和特征提取，得到去卷积后的天然放射性能谱；

步骤三、设置²⁰⁸Tl寻峰条件，并采用寻峰算法针对去卷积后的天然放射性能谱进行特征提取，得到去卷积后的天然放射性能谱中天然放射性元素²⁰⁸Tl的特征峰位置和计数信息，使用²⁰⁸Tl的特征峰位置和对应的能谱道值，进行线性能来刻度；

步骤四、设置⁴⁰K寻峰条件，设置置信区间[a+b,a-b]范围，a为寻峰基准点， b为误差范围，并采用寻峰算法得到去卷积后的天然放射性能谱中天然放射性元素⁴⁰K的特征峰位置和计数信息；

步骤五、使用²⁰⁸Tl和⁴⁰K的特征峰位置和对应的能谱道值，进行一次线性能拟合，通过 假设检验后来完成能量刻度；

步骤六、在经过上述步骤完成探测器的无源自动能量刻度后，通过参考天然核素库中的天然放射性核素的特征峰位置和上述步骤得到的天然放射性本底谱中天然放射性核素的特征峰位置，计算特征提取天然放射性本底能谱中放射性核素库的峰位、放射性核素库以及百分比误差来评价算法实现放射性能谱无源刻度方法的可靠性。

进一步地，步骤一中的闪烁体探测器采用NaI闪烁体探测器、CsI闪烁体探测器、CdWO₄闪烁体探测器、BGO闪烁体探测器、YSO闪烁体探测器和LYOS 闪烁体探测器中的一种或几种。

进一步地，步骤二中的特征提取用的去卷积算法采用小波去卷积算法、曲波去卷积算法、全变差去卷积算法和Fourier去卷积算法中的一种或几种。