[发明专利]基于深度学习的正电子湮没角关联测量方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于深度学习的正电子湮没角关联测量方法及装置，属于核探测技术领域，解决了现有测量方法对器件的性能要求高、测量效率低的问题。该方法包括获取样本训练集；基于样本训练集对深度神经网络模型进行优化；利用伽马光子探测装置探测待测样品中电子与正电子湮没所产生的两个伽马光子对应获得两个二维数组；利用优化好的深度神经网络模型基于两个二维数组分别获得两个伽马光子的入射位置坐标；根据所述入射位置坐标及待测样品的位置坐标获得对应的立体湮没角，并根据该立体湮没角获得待测样本对应的二维正电子湮没角关联谱，该方法将湮没角测量与深度学习相结合，提高了定位效率，即保证了测量精度，又减少了测量时间开销。

技术领域

本发明涉及核探测技术领域，尤其涉及一种基于深度学习的正电子湮没角关联测量方法及装置。

背景技术

正电子湮没角关联技术在测量电子态密度和电子动量方面具有独特的灵敏性。正电子在材料中热化后与电子发生湮没，根据动量守恒，湮没产生的两个反方向的特征伽马射线会在180°直线上偏转一定的角度θ，偏转角θ的范围一般在1°内。θ分布曲线即是角关联谱，对光谱仪的角分辨率要求很高，一般要求亚mrad(毫弧度)量级，可以反映出材料中电子动量的分布情况。

现有技术中，通常利用高精密仪器对光束准直定位确定有效事件，进而统计得到角关联一维曲线，或者，采用伽马光子的定位算法获得光子在探测器入射点坐标，进而反推光子传播方向从而计算出偏转角。

现有技术至少存在以下缺陷，一是通过高精密仪器设备实现高角分辨率，但其计数效率低、扰动信号强，增加了测量的复杂性、可操作性差；二是使用定位算法，虽可以有效解决分辨率受设备精度限制的问题，但是，常用的定位算法精度低且对大量数据的处理效率低，例如，重心法定位精度低，极大似然法对数据进行处理时时间开销大。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于深度学习的正电子湮没角关联测量方法及装置，用以解决现有测量方法对仪器的性能要求高、测量效率低的问题。

一方面，本发明提供了一种基于深度学习的正电子湮没角关联测量方法，包括：

获取样本训练集，该样本训练集中每一样本包括探测伽马光子对对应获得的两个二维数组以及伽马光子对的入射位置坐标；

基于所述样本训练集对深度神经网络模型进行优化；

利用伽马光子探测装置探测待测样品中电子与正电子湮没所产生的第一伽马光子、第二伽马光子对应获得第一二维数组、第二二维数组；

利用优化好的深度神经网络模型基于所述第一二维数组、第二二维数组分别获得第一伽马光子和第二伽马光子的入射位置坐标；

根据所述入射位置坐标及待测样品的位置坐标获得对应的立体湮没角，并根据该立体湮没角获得待测样本对应的二维正电子湮没角关联谱。

进一步的，所述伽马光子探测装置包括：

Na22放射源，用于产生正电子；

两个荧光探测器，分别覆盖耦合有闪烁晶体板，分别平行对称地设置于待测样品两侧；两个所述闪烁晶体板，用于探测待测样品中电子与正电子湮没所产生的沿反向传播的第一伽马光子和第二伽马光子产生相应的荧光信号，两个所述荧光探测器，用于探测对应的荧光信号获得对应的第一二维数组、第二二维数组；所述闪烁晶体板的尺寸与所述荧光探测器的尺寸相同；

伽马光子探测器，设置于两个荧光探测器中间上部且与该两个荧光探测器垂直，用于探测所述Na22放射源产生正电子时伴随产生的第三伽马光子，以作为所述两个荧光探测器的曝光触发器。

进一步的，所述Na22放射源与所述待测样品位于同一位置处。

进一步的，通过下述方式获得所述样本训练集：