[发明专利]一种射线能谱监测系统及能谱修正方法

说明书

本发明提供一种射线能谱监测系统及能谱修正方法。所述射线谱仪包括探测器、信号处理电子学系统和后端数据采集三部分，还包括能谱监测系统。能谱监测系统产生与待测信号脉冲形状相似，并且幅度和频率可调的一个或数个参考信号。通过改变参考信号的参数，标定整套射线谱仪的特性漂移矩阵，然后用于能谱数据的监测和修正。本发明提出的能谱监测系统和修正方法，可以解决射线能谱数据的误差程度未知和误差修正的问题。特别是在高计数率、强磁场等复杂的射线能谱测量情况下，本发明提出的射线能谱监测和修正方法可以实时监测能谱数据质量、大大降低能谱数据误差，具有重要意义和价值。

技术领域

本发明属于核辐射探测技术领域，涉及一种射线能谱监测系统及能谱修正方法。

背景技术

射线谱仪是测量核辐射射线(X射线、gamma射线等)能量分布及其随时间演化的重要仪器。平常看到和用到最多的情况是射线谱仪在实验室内或其它良好的测量环境下对射线能谱的测量。这时的测量环境几乎处于理想状态，射线谱仪也容易给出比较好的测量结果。然而，在具体的应用中，测量环境不可能一直是理想的。射线谱仪在具体工作中很可能是处于恶劣的极端测量环境。例如：测量能量范围可能很宽，测量环境中射线的计数率可能非常高，谱仪可能需要工作在强磁场或温度剧烈变化的环境中，等等。这些恶劣的测量环境会严重影响测量到的射线能谱的质量。

射线谱仪运行在高计数率下会引起脉冲信号严重堆积，并且脉冲信号在高计数率下会产生很大的漂移，导致其会给出误差极高的射线能谱数据。即便勉强运行在高死时间的环境下，能谱的误差也无法进行实时监测，并不能知道能谱误差是不是随着时间在改变、以及改变了多少。在强磁场等环境下，射线谱仪中所用的电子学部件也会产生能谱误差，而这些误差可以轻易大到ΔE/E～20％的程度。因此，这些射线谱仪无法知道并控制能谱数据可能出现的误差。目前国内外的射线谱仪一般都不能满足能谱监测或者修正的要求，这样的射线谱仪只能在实验室内对弱的射线辐射进行测量，不适合用于恶劣测量环境下的应用中。所以，如何使射线谱仪在恶劣的测量环境下仍然可以提供高质量的能谱数据具有很明确的现实意义和需求，能谱监测系统和修正方法可以在此时起到至关重要的作用。

发明内容

针对宽能量范围、高计数率等恶劣测量环境，基于能谱监测和修正系统，本发明一种射线能谱监测系统及能谱修正方法，具有非常重要的意义和广阔的应用前景。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种射线能谱监测系统，与射线谱仪相结合，包括探测器、信号处理电子学系统和后端数据采集三部分；其中，所述探测器由闪烁体和光探测器件组成；所述射线能谱监测系统通过电压脉冲信号驱动发光源，产生光脉冲信号，输入到探测器的闪烁体和光探测器件内产生参考信号；所述信号处理电子学系统采集探测器信号，其中所述探测器信号既包含待测的真实信号，也包括所述参考信号；所述后端数据采集对信号处理电子学系统输出的信号进行后端数据处理，获得能谱数据；所述射线能谱监测系统根据所述参考信号的漂移程度计算漂移程度一维矩阵；根据原始能谱数据和漂移程度一维矩阵，进行所述能谱数据的修正，得到修正后的能谱数据；计算能谱数据在修正前后的误差。

进一步地，所述光探测器件包括光电倍增管、光电二极管、雪崩型光电倍增管或硅光电倍增管。

进一步地，所述参考信号与所述射线谱仪的信号脉冲的形状相似，幅度和频率可调。

进一步地，通过改变参考信号的参数，标定整套射线谱仪的特性漂移矩阵R_mn，其中R表示特征矩阵，m表示幅度的标定数量，n表示频率的标定数量。

本发明还提供一种基于所述射线能谱监测系统的能谱数据修正方法，其步骤包括：

(1)所述射线谱仪测量待测信号能谱数据S_Original；