[發明專利]一種探測器γ響應函數的高斯展寬及解譜方法

有效

• 申請號: 202110078996.8
• 申請日: 2021-01-21
• 公開（公告）號: CN112906193B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 蘭長林;唐生達;聶陽波;楊憲林;洪博;阮錫超
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/10;G06F17/16;G01T1/36;G06F111/10
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發明公開了一種探測器γ響應函數的高斯展寬及解譜方法，首先根據半高寬和能量的關系，采用解析法高斯展寬對某一未展寬能譜中的每一能量點進行高斯展寬，獲得特定能量分辨率下的響應函數；其次，利用MATLAB批處理程序依次對不同能量入射光子的未展寬能譜展寬，得到不同能量下響應函數構成的響應矩陣；最后利用加權最小二乘法結合響應矩陣對混合γ能譜求解。本發明利用解析法展寬的響應矩陣可靠，模擬混合譜能量分辨率變化后，得到對應能量分辨率下的響應矩陣求解混合譜的波動較小，準確性高，在對應能量分辨率下加權最小二乘法的求解效果好。采用解析法進行高斯展寬能夠根據實際調整展寬參數，為構造對應能量分辨率下的響應矩陣提供更為便利的方式。

技術領域

本發明屬于γ能譜解析技術領域，尤其涉及一種探測器γ響應函數的高斯展寬及解譜方法。

背景技術

γ能譜分析廣泛的應用于地質勘探、國防安全、環境監測、航空航天等領域，從測出的混合γ能譜中可得到相對應的物理信息，準確獲得探測器對γ射線的響應是研究γ能譜的核心問題。當前研究γ射線響應函數的方法主要有(1)結合標準樣品和實驗測定；(2)在已知的某些單能核素響應曲線基礎上做插值；(3)利用蒙特卡洛方法抽樣方式結合射線與物質發生相互作用的物理過程和截面信息模擬得到能譜。目前的方法中，實驗方法難以找到各種單能標準源、投入成本高；而在某些核素的基礎上做插值的結果精度又受到插值方式的影響，這使得蒙特卡洛方法成為研究響應函數的重要方法。利用蒙特卡洛方法模擬計算響應函數需要根據實際情況對能量分辨率進行設置，目前設定探測器的能量分辨率參數在多數情況下是利用MCNP自帶的GEB卡進行設定的，這種方式在理想條件下十分便捷，但也存在如下問題：由于探測器能量分辨率容易受到溫度、電子學系統、放射源的幾何尺寸等因素的影響，當能量分辨率發生變化時，響應函數也會隨之變化，需要重新模擬計算，且當響應矩陣元素較多時，重新模擬需要投入更多的時間成本。因此，探測器能量分辨率發生變化時，使用蒙特卡洛方法原始模擬得到的γ響應矩陣不可用，導致伽馬能譜解譜不準確。

發明內容

針對上述背景技術中指出的不足，本發明提供了一種探測器γ響應函數的高斯展寬及解譜方法，旨在解決上述背景技術中現有技術存在的問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種探測器γ響應函數的高斯展寬及解譜方法，該方法包括以下步驟：

(1)基于MCNP軟件GEB函數中半高寬與入射光子能量的關系，采用MATLAB解析法高斯展寬程序對MCNP模擬的某一未展寬能譜中的每一能量點進行高斯展寬，將所有能量點對能譜的影響求和得到特定能量分辨率下的響應函數；

(2)利用MATLAB編寫的批處理程序對一定范圍內內所有單能入射光子的未展寬能譜進行展寬并保存，進而得到不同能量點響應函數，構成響應矩陣；

(3)在最小二乘法的基礎上加入權重因子，利用加權最小二乘法結合所述響應矩陣對相對應能量分辨率下的混合γ能譜求解。

優選地，所述未展寬能譜中每一能量點的高斯展寬過程如下：

記能量E(i)點處模擬得到的幾率為P(i)，高斯展寬可得到不同能量點在展寬能譜中的影響：

式中，為高斯分布中的方差，σ_i＝0.6×FWHM，FWHM為GEB函數中的半高寬，半高寬FWHM與入射光子能量E的關系如下：

其中，a、b、c為展寬系數，a和b的單位分別為MeV和c的單位為1/MeV；

將所有能量點的貢獻求和，得到特定能量分辨率下的響應函數的表達式如下：

優選地，將入射到探測器的伽馬光子流與響應函數卷積得到不同時刻的脈沖高度譜如下(即脈沖高度譜與響應函數的關系)：