[發明專利]一種基于半監督支持向量機的n-γ甄別方法

有效

• 申請號: 201810857700.0
• 申請日: 2018-07-31
• 公開（公告）號: CN110781906B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發明（設計）人: 劉寅宇;劉利芳;代剛;邢占強;李順
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院電子工程研究所
• 主分類號: G06F18/214
• 分類號: G06F18/214;G06F18/2411;G01T3/06
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 蔣斯琪

本發明屬于本發明涉及中子探測技術領域，具體涉及一種基于半監督支持向量機的n?γ甄別方法,其特征在于包括如下步驟：a)利用模擬數字變換器對探測器輸出脈沖信號進行模數變換，收集數字化的探測器脈沖信號，形成訓練數據集；利用訓練數據集結合半監督的學習方法訓練出一個支持向量機，得到一個最優分類超平面；b)對新探測得到的脈沖進行數字化，并進行特征提取預處理：提取脈沖信號的重要特征信息；c)將提取到的特征信息輸入到支持向量機中，利用上述分類超平面結合上述提取特征進行對新探測到的脈沖樣本進行分類預測。

技術領域

本發明涉及中子探測技術領域，具體涉及一種基于半監督支持向量機的n-γ甄別方法。

背景技術

由于中子與周圍環境的非彈性散射、慢化中子的輻射俘獲等原因，存在中子的場合幾乎都伴隨著大量的γ射線本底；隨著中子探測技術在測井、違禁物品檢測、環境輻射檢測、醫學及軍用領域的廣泛應用，n-γ甄別(中子與伽馬射線甄別)技術逐漸成為中子探測中的關鍵技術。目前常用的n-γ甄別技術有上升時間法、電荷比較法、神經網絡法、脈沖梯度法、小波變換法；而這些方法僅僅利用了脈沖信號的一種或者兩種特征信息進行n-γ甄別。

典型探測器由閃爍體、光導、光電倍增管、分壓管和射極跟隨器構成，如圖1所示。

不同質量與電荷的射線粒子在探測器的閃爍體中激發的光脈沖信號含有不同衰減時間成分，因此探測器閃爍體輸出的中子和γ射線光脈沖信號中的快、慢成分強度比不同；當探測器光電倍增管正常工作時(即工作于線性范圍時)，從探測器光電倍增管的陽極或者某一個倍增極引出的電流脈沖形狀反映了探測器閃爍體發射的光脈沖形狀。該電流脈沖可表示為：

其中τ_f、τ_s及I_f(ρ)、I_s(ρ)分別是快慢成分的衰減時間及電流脈沖最大值。目前常見的電荷脈沖甄別方法原理及步驟如下：

1)對探測器輸出的電流脈沖進行積分，可得電荷脈沖如下：

2)由1)可知，積分后的電荷脈沖也是由快、慢兩部分組成，因此通過對探測器輸出脈沖進行積分得到的中子和γ射線的電荷脈沖信號的Q_f(ρ)/Q_s(ρ)、Q(ρ)/Q_s(ρ)或Q(ρ)/Q_f(ρ)都不一樣。

3)對探測器輸出電流脈沖信號進行積分可通過兩種方法進行：在模擬型甄別裝置中利用專門的電流積分回路進行積分；在數字型裝置中通過計算電流脈沖面積獲得積分結果。此處以數字型裝置為例，對于圖2所示的電流脈沖信號，其全峰面積S便是脈沖的總電荷量Q(ρ)，而從t₀(t₀≈τ_f)時刻至峰尾的面積便為脈沖信號慢成分電荷量Q_s(ρ)。

4)以S/S_t作為特征空間，利用探測器對混合輻射場中通過探測器測量得到的大量的中子和γ射線進行統計，得到如圖3所示統計結果；中子和γ射線在該特征空間中均服從高斯分布：圖中左邊為γ射線統計分布(Gamma?Distribution)，右邊為中子統計分布(NeutronDistribution)。