[发明专利]一种基于辐射粒子事件的采集器及快速核素识别方法

说明书

本发明公开了一种基于辐射粒子事件的采集器，通过探测器将探测到的粒子事件转化为电脉冲信号，电脉冲信号经过前置放大电路后分为两路，分别进行时间甄别和能量甄别，时间信息和能量信息在FPGA中打包成辐射粒子事件信息包，并传输到上位机中处理。本发明还公开了一种辐射粒子事件快速核素识别方法，建立某种放射性核素的特征伽马射线粒子事件模型和在环境本底下的粒子事件模型，指定判别函数及判别阈值，对采集到的粒子事件进行筛选、计算核素的特征粒子事件模型参数并更新判别函数值，将决策函数值与设定的判别阈值作比较，如果高于高阈值，判定放射性核素存在，如果小于低阈值，则判定放射性核素不存在，否则重复前面过程。

本发明涉及一种基于辐射粒子事件的采集器，还涉及一种基于辐射粒子事件采集器的辐射粒子事件快速核素识别方法，属于核辐射探测技术领域。

背景技术

传统核素识别方法是将测量所得能谱中全能峰信息(包括峰位置、峰计数、半高宽等)作为能谱的特征与标准核素库进行比对，以此来分析核素的信息。为找到能谱的全能峰，需要对所测的能谱进行平滑滤波、寻峰等预处理，然后再根据峰位置与能量之间的关系，计算出全能峰的能量。传统核素识别方法通过匹配全能峰信息来实现，因此，如何快速准确获得全能峰信息成为此类方法的关键。传统的核素识别方法的发展趋势主要集中于寻峰方法的研究，常见的寻峰方法有导数法、协方差法、对称零面积变换法等。

在微弱信号检测中，探测器采集到的信号通常是由全能峰和散射本底组成的混合能谱，信噪比低，不利于特征信号的提取。近年来，针对低计数条件下核素快速识别的序贯贝叶斯方法被提出，对核素辐射粒子事件序列建立单能射线组合模型，通过与标准源比对判断核素是否存在，但该方法在信噪比较低的情况下表现不佳。

总的来说，传统核素识别方法，对于信噪比高、采集辐射信号时间长的观测值检测效果都还比较好，但是对于微弱信号的检测效率很低、识别核素的效果差，有待改进。

发明内容

本发明的目的在于，为了突破传统方法对长时间能谱观测的依赖、克服检测效率低下的问题，提供一种基于辐射粒子事件的采集器，还提供了一种基于特征伽马射线的辐射粒子事件快速核素识别方法。

本发明提供了一种基于辐射粒子事件的采集器，包括伽马辐射粒子探测器、信号采集电路和上位机，还包括前置信号放大电路、时间数字转换器、模拟数字转换器、时间甄别电路、能量甄别电路及高速外部接口；

所述伽马辐射粒子探测器用于暴露在检测环境之中对具有放射性辐射粒子事件到达时间进行测量并将电脉冲信号形式的测量结果传输到电流型前置放大器，电脉冲信号经由电流型前置放大器放大后，分为两路：一路信号上升时间短，通过时间数字转换器进行时间测量后得到的时间数据输入FPGA进行进一步处理；另外一路信号通过模拟数字转换器进行信号采集然后输入FPGA进行进一步处理；

在FPGA内部，进行时间甄别和能量甄别；时间甄别，将通过时间数字转换器输入的时间数据整理为测量系统时间；能量甄别，用慢成型数值计算方法从通过模拟数字转换器输入的信号中提取脉冲幅度，同时用快成型的方式进行脉冲堆积判别从而统计出系统测量的死时间；在FPGA内部，还将数据组合成辐射粒子事件信息数据包，包括脉冲到达时间、脉冲幅度、死时间统计信息和脉冲识别码；

辐射粒子事件信息数据包通过高速外部接口传输到上位机，用于粒子事件判别。

本发明还提供了一种辐射粒子事件快速核素识别方法，包括以下步骤：

a、开启基于辐射粒子事件的采集器，捕获辐射粒子事件，传输到上位机中处理；

b、在上位机中，通过粒子事件判别器用于判断输入辐射粒子事件的能量是否处于某核素特征射线能量置信区间内，判别条件：

其中，为核素特征射线的能量，为根据置信水平选择的置信系数，为能量置信区间宽度；当辐射粒子能量处于某核素特征射线能量置信区间内，辐射粒子事件进入时间间隔判别；