[發(fā)明專利]放射性測量中多重譜峰的分解方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010206280.3
• 申請日: 2010-06-23
• 公開（公告）號: CN102298153A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃洪全;方方;王超;閻萍;王敏;龔迪琛;丁衛(wèi)撐;劉念聰;周偉;劉易
• 申請（專利權(quán)）人: 成都理工大學(xué)
• 主分類號: G01T1/36
• 分類號: G01T1/36
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種放射性測量中多重譜峰的分解方法。

背景技術(shù)

在進(jìn)行放射性能譜測量中，往往會出現(xiàn)全能峰的重疊現(xiàn)象，在有些低能量段全能峰的重疊特別嚴(yán)重。為了提取相關(guān)信息，進(jìn)行重疊峰的分解非常必要，其分解的精度直接影響到對放射性核素的定量甚至定性分析。如，NaI(Tl)航空γ能譜儀對γ射線的能量分辨率不高，²³⁸U系列中的²¹⁴Bi的0.609MeV、²³²Th系列中²⁰⁸Tl的0.583MeV特征γ射線與¹³⁷Cs的0.662MeV、¹³⁴Cs的0.605MeV的γ射線譜峰會重疊在一起，從而導(dǎo)致¹³⁷Cs和¹³⁴Cs活度濃度計算得不準(zhǔn)確，有時因剝譜過多，局部地段可出現(xiàn)¹³⁷Cs的負(fù)值。

曾有核技術(shù)工作者采用全譜濾波技術(shù)、高斯最小二乘擬合等方法對實(shí)驗譜線進(jìn)行了單峰或雙峰的擬合；采用小波分析可靠有效的濾除干擾信號，提取出微弱信號。但是，這些方法對于重疊部分較多且重疊峰數(shù)較多的重疊峰而言，存在不能分解或者分解精度較差等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于公開一種放射性測量中多重譜峰的分解方法。該方法克服了目前重疊峰分解方法的不足。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明的具體步驟如下：

①對放射性測量中所獲得的欲進(jìn)行重疊峰分解的能譜段進(jìn)行本底扣除，并求得重疊峰的凈峰面積以及重疊峰凈峰面積對應(yīng)的各道址凈計數(shù)。這里的各道址凈計數(shù)之和等于重疊峰凈峰面積；

②對①步得到的重疊峰凈計數(shù)進(jìn)行歸一化，亦即，將重疊峰各道址的凈計數(shù)分別除以①步所求的重疊峰凈峰面積，得到面積等于1的能譜；

將所求的面積等于1的歸一化能譜作為概率密度函數(shù)，并采用離散直接抽樣法產(chǎn)生服從該概率密度函數(shù)分布的隨機(jī)數(shù)；

③將②步的概率密度函數(shù)粗略地表示為多個高斯分布函數(shù)的線性和，即表示為高斯混合模型，這些高斯分布函數(shù)的個數(shù)M應(yīng)根據(jù)欲分解的重疊峰譜段中全能峰的具體分布情況而定；各高斯分布函數(shù)的權(quán)值通常初始化為1/M，這里的權(quán)值是指各高斯分布函數(shù)在概率密度函數(shù)中所占的比重，亦即概率密度函數(shù)的線性和表達(dá)式中各高斯分布函數(shù)的系數(shù)；各高斯分布函數(shù)的方差可根據(jù)峰形或者探測器能量分辨率的粗略估計進(jìn)行初始化；各高斯分布函數(shù)的均值根據(jù)欲分解的重疊峰譜段中全能峰的大致峰位進(jìn)行初始化；在確切知道各峰位的情況下也可將各峰位固定下來，亦即在④步迭代運(yùn)算時均值不作更新；

④采用期望最大化法，即Expectation?Maximization(簡寫為EM)，將②步產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)進(jìn)行迭代運(yùn)算直到收斂，實(shí)現(xiàn)高斯混合模型的權(quán)值、方差以及均值的更新并得到最終值，即完成重疊峰的分解；若確切知道各峰位，則迭代運(yùn)算時均值不作更新；這里的收斂，是指在進(jìn)行迭代運(yùn)算時與上次運(yùn)算的參數(shù)(權(quán)值、方差以及均值)的差值極小。

本發(fā)明的有益效果是：

將重疊峰看成特殊隨機(jī)信號——具有放射性特性的特殊復(fù)雜隨機(jī)信號——的概率密度分布，運(yùn)用GMM(Gaussian?mixture?model)模型良好的函數(shù)逼近能力，并結(jié)合放射性測量中的統(tǒng)計特性，采用期望最大化(EM，ExpectationMaximization)迭代算法，對所有測量數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計并分類，得到分屬于各高斯分布函數(shù)的概率，這正與放射性測量的統(tǒng)計特性相吻合，這樣進(jìn)行的重疊峰分解保證了統(tǒng)計意義下的最優(yōu)，保證了較小的統(tǒng)計誤差。該方法可對由三個以上譜峰疊加的重疊峰進(jìn)行分解?？傊?，只要根據(jù)實(shí)際情況合理設(shè)置GMM的初始值及高斯分布函數(shù)的個數(shù)，就可以保證迭代算法時收斂的準(zhǔn)確性，就可以將該方法有效地應(yīng)用于放射性核素的定量和定性分析。

附圖說明

圖1為本發(fā)明方法的流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明：本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

本實(shí)施例以NaI探測器所測的由²⁰⁶Tl譜峰(583keV)、²¹⁴Bi譜峰(609keV)、¹³⁷Cs譜峰(0.662MeV)三峰構(gòu)成的重疊峰為例，對其進(jìn)行分解，并進(jìn)行了相應(yīng)實(shí)驗以驗證本發(fā)明的有效性。具體步驟如下：