多道γ射线能谱数据本底扣除方法研究及软件开发

论文摘要

NaI（T1）γ谱仪测量中的本底比较复杂,影响本底的因素很多,如宇宙辐射、环境本底和γ射线同物质的相互作用产生的康普顿散射效应等因素。而特征γ射线的全能峰叠加在本底之上。所以扣除本底,对得到全能峰信息是一个非常关键的技术。本文主要针对这一问题,在常规直线法本底扣除技术的基础上,研究利用傅里叶变换和剥峰扣除本底的方法,比较处理效果,并做软件设计实现。在方法研究上,傅里叶变换法是通过傅里叶变换这一数字信号处理技术引入频谱方法实现γ能谱数据的本底扣除。能谱数据处理的过程中,可以将特征γ射线产生的特征峰看作叠加在光滑本底上的有用信号,视为高频突变成份。根据γ射线本底产生的机理,本底信号被看做是是一条连续光滑的曲线,而且变化平缓,视为低频成份。通过傅里叶变换,得到谱线的频谱,利用理想滤波器,构造谱线,扣除低频本底成份,保留高频特征峰信息,实现本底的有效扣除;剥峰法这种方法是通过引入剥离能量谱中变化迅速的特征信息,比较每一道的道址信息和它邻近道的道址信息并取小,将这种变换在所有道址上运行一遍,此时,能量谱其它位置保持不变,但特征峰峰位置的峰幅度会降低。此方法导致谱的光滑,趋于连接两个局部最小值,多次剥离后,得到本底的形状。在软件设计上,本文运用VC++6.0可视化编程完成了软件开发设计,实现了图像显示程序、数据预处理程序、本底扣除方法程序和结果输出程序等功能模块,形成一个独立完整的应用软件。对软件功能和编译过程进行了详细介绍,给出了关键部分的源代码。结果表明,傅里叶变换法和剥峰法较为有效的实现全谱本底扣除,能够同时得到多个特征峰信息,优于直线法的峰区本底扣除;软件的设计使得数据处理的过程变得简捷、可视化、易操作,同时有助于分析比较每个环节的处理结果,具有较强的实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 选题背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 研究内容和结构
• 2 多道γ能谱测量的基本原理
• 2.1 天然放射性核素的γ射线谱
• 2.2 γ射线与物质的相互作用
• 2.3 NaI（T1）探测器工作原理
• 3 数学原理与方法
• 3.1 本底的分类
• 3.2 直线法本底扣除
• 3.3 剥峰法本底扣除
• 3.4 傅里叶变换法
• 4 多道γ能谱数据本底扣除的傅里叶变换实现
• 4.1 γ能谱数据平滑
• 4.2 峰位置和峰区的确定
• 4.2.1 自动寻峰
• 4.2.2 峰区确定
• 4.3 傅里叶变换法本底扣除方法的具体实现
• 4.3.1 原始能谱数据的傅里叶变换
• 4.3.2 对数傅里叶变换
• 4.4 剥峰法本底扣除技术的具体实现
• 4.5 各特征峰净面积展示
• 5 本底扣除方法应用效果比较和分析
• 5.1 特征峰净面积
• 5.2 逆矩阵解谱法求核素活度
• 5.3 模型数据应用多种本底扣除方法的效果比较和分析
• 6 VC++软件开发
• 6.1 软件的功能介绍
• 6.2 软件的开发环境
• 6.3 软件框图和界面设计
• 6.4 软件各功能模块编程说明
• 7 结论和建议
• 7.1 结论
• 7.2 建议
• 致谢
• 参考文献