CN102909183A - 一种放射性测量中放射源分捡方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种放射性测量中放射源分捡方法。在进行分捡前，对各类放射源进行能谱测量，选取放射源谱峰所在的谱段，在这些谱段内求取各类放射源用于比对的标准均值及方差。将待分捡的放射源在选取的谱段内进行放射性能谱测量，求取各谱段内的均值及其方差。将求取的待分捡放射源各谱段内的均值及其方差与标准均值及方差比较，实现放射源的分捡。本发明对放射源的分捡准确率高，是进行放射源分捡的有效方法。

Description

一种放射性测量中放射源分捡方法
技术领域
本发明涉及一种放射性测量中放射源分捡方法。
背景技术
在进行放射性的能谱测量中，往往要进行放射性能谱解析，即对所测的能谱在进行了平滑滤波、扣除本底、寻峰、计算净峰面积等分析后，根据能量、峰形和效率刻度的结果，由峰位所对应的能量得知放射源含有的放射性核素，并由净峰面积计算出这些放射性核素的活度。而在某些应用场合，由于核信息保护的原因，不需要得到核素活度的精确结果，只需获知所测核材料的种类，即实现对核材料的分捡。为此，曾有研究者采用能谱信息作为神经网络的训练样本，并用训练后的神经网络对这些核材料进行分捡。这些方法存在难以训练、或者不易收敛、或者收敛到局部极小等缺点，导致核材料的分捡不能进行或者分捡准确率较低，故需要找出一种既能节省训练时间又能避免不能收敛或局部收敛的方法，使分捡能顺利进行且能保证更高的分捡准确率。
发明内容
本发明的目的在于公开一种放射性测量中放射源分捡方法。该方法克服了现有放射源分捡方法的不足，具有节省训练时间、收敛准确、分捡准确率高等特点，是一种进行放射源分捡的有效方法。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明的具体步骤如下①～③所示。
① 在进行分捡前，对各类放射源进行能谱测量，选取放射源谱峰所在的谱段，在这些谱段内求取各类放射源用于比对的标准均值及方差。选取放射源谱峰所在的谱段，是指选取放射源谱峰所在的道址区域，对于多谱峰的放射源，每一谱峰都要选取对应的谱段。求取各类放射源用于比对的标准均值及方差值，按如下步骤A-C进行：
A 将谱段内的计数进行归一化处理：将谱段各道址的计数分别除以该谱段的总计数，得到面积等于1的能谱，并将该能谱作为概率密度函数；
B 产生服从该概率密度函数分布的随机数；
C 采用期望最大化法对这些随机数进行迭代运算，得到均值及方差值。
② 将待分捡的放射源在选取的谱段内进行放射性能谱测量，求取各谱段内的均值及其方差。求取各谱段内的均值及其方差，是指对①中选取的所有谱段进行能谱测量，并按①中的步骤A-C求取各谱段内的均值及其方差。
③ 将求取的待分捡放射源各谱段内的均值及其方差与标准均值及方差比较，实现放射源的分捡。实现放射源的分捡，是指按如下步骤A-C完成的：
A 选取某类特定放射源，并选取适当的误差范围； 
B将求取的待分捡放射源各谱段内的均值及其方差分别与该类放射源对应谱段的标准均值及方差进行比较，若在误差范围内则将该类作为待分捡放射源的备选类；
C 若放射源的种类选取完，则从备选类中选取误差最小的作为待分捡放射源的归属类，否则继续执行步骤A-C。
本发明的有益效果是：在进行分捡前，对各类放射源进行能谱测量，选取放射源谱峰所在的谱段，在这些谱段内求取各类放射源用于比对的标准均值及方差，这实际上是从统计角度提取该段的统计特征，降低了个别随机测量值的干扰，在这过程中测量数据及能谱是可见的。将待分捡的放射源在选取的谱段内进行放射性能谱测量，求取各谱段内的均值及其方差，这实际上也是从统计角度提取待分捡放射源该段的统计特征，在这过程中测量数据及能谱是不可见的。将求取的待分捡放射源各谱段内的均值及其方差与标准均值及方差比较，选取适当的误差范围，并从备选类中选取误差最小的作为待分捡放射源的归属类，实现放射源的分捡，这采用了最优法则，同时也给予比对时以灵活性。总之，本发明省略了繁琐的训练环节，节省了训练时间和分捡时间，并从统计学角度进行最优化，具有收敛准确、分捡准确率高等特点，是一种进行放射源分捡的有效方法。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本发明的流程如图1所示，具体步骤如下①～③步所述。
① 在进行分捡前，对各类放射源进行能谱测量，选取放射源谱峰所在的谱段，在这些谱段内求取各类放射源用于比对的标准均值及方差。选取放射源谱峰所在的谱段，是指选取放射源谱峰所在的道址区域，对于多谱峰的放射源，每一谱峰都要选取对应的谱段。求取各类放射源用于比对的标准均值及方差值，按如下步骤A~C进行。
A 将谱段内的计数进行归一化处理：将谱段各道址的计数分别除以该谱段的总计数，得到面积等于1的能谱，并将该能谱作为概率密度函数。设谱段道址区域为m,m+1,…,m+k，其对应的计数分别为Nm, N(m+1),…,N(m+k)，总计数N=Nm＋N(m+1)＋…＋N(m+k)，则数据Nm/N, N(m+1) /N,…,N(m+k) /N构成概率密度函数值。
 B 产生服从该概率密度函数分布的随机数，按如下(a)，(b)两中方法之一进行：
(a)．将概率密度函数表示为如下的离散型分布函数形式：
                          （1）
其中：i取值为道址m,m+1,…,m+k。按式(2) 抽样产生随机数x，即求得服从F(x)分布的随机数，其中ε为服从[0-1]均匀分布的随机数，
Figure 2012103859770100002DEST_PATH_IMAGE002
                  （2）
(b). 设产生随机数的个数为N1，则产生的数是：数m为N1Nm/N个，数m+1为N1N(m+1) /N个，…，数m+k为 N1N(m+k) /N个。
C 采用期望最大化法对这些随机数进行迭代运算，得到均值及方差值，对于只有一个谱峰的谱段按如下步骤(a) ~(b)进行，对于有多个谱峰的谱段按如下步骤(a) *~(b)*进行：
(a) 将B步产生的N1个随机数代入式（3）中进行迭代运算，实现正态概率密度函数均值u的更新并得到最终值；
 
Figure 2012103859770100002DEST_PATH_IMAGE003
                  （3）         
(b) 将B步产生的N1个随机数代入式（4）中进行迭代运算，实现正态概率密度函数方差σ2的更新并得到最终值；
Figure 2012103859770100002DEST_PATH_IMAGE004
           （4）
(a)* 按峰位大致位置设定初始均值u 01 , u 02,…  u 0M，初始方差
Figure 2012103859770100002DEST_PATH_IMAGE005
的值按（5）式计算而得，初始权重a 01＝a 02＝…＝a 0M＝1/M；
                     （5）
式（5）中：R D表示探测器能量分辨率（％），FWHM表示半高宽（keV），σ 0表示均方差（keV），M表示该谱段内的谱峰个数；
(b)* 将B步产生的N1个随机数代入式（6）~（8）中进行迭代运算直到收敛，实现正态概率密度函数权重a，均值u，方差σ 2 的更新并得到最终值；在运算中用上一次计算的a n,u n,σ n 替代a 0n,u 0n,σ 0n；
 
Figure 2012103859770100002DEST_PATH_IMAGE007
             （6）         
               （7） 
Figure 2012103859770100002DEST_PATH_IMAGE009
       （8） 
 其中，
Figure 2012103859770100002DEST_PATH_IMAGE010
，n=1,2,…,M；
本实施例中，与上次迭代运算所得参数的差值小于10-4时称为收敛，差值可根据具体情况选取。
 ② 将待分捡的放射源在选取的谱段内进行放射性能谱测量，求取各谱段内的均值及其方差。求取各谱段内的均值及其方差，是指对①中选取的所有谱段进行能谱测量，并按①中的步骤A-C求取各谱段内的均值及其方差。
③ 将求取的待分捡放射源各谱段内的均值及其方差与标准均值及方差比较，实现放射源的分捡。实现放射源的分捡，是指按如下步骤A～C完成的：
A 选取某类特定放射源，并选取适当的误差范围； 
B将求取的待分捡放射源各谱段内的均值及其方差分别与该类放射源对应谱段的标准均值及方差进行比较，若在误差范围内则将该类作为待分捡放射源的备选类；
C 若放射源的种类选取完，则从备选类中选取误差最小的作为待分捡放射源的归属类，否则继续执行步骤A～C。
从上述放射性测量中放射源分捡方法可以看出，本发明在进行分捡前，对各类放射源进行能谱测量，选取放射源谱峰所在的谱段，在这些谱段内求取各类放射源用于比对的标准均值及方差，从统计角度提取该段的统计特征，降低了个别随机测量值的干扰。若一个谱段有多个谱峰，可以将其权值也作为用于比对的标准权值，可以提高准确度。将求取的待分捡放射源各谱段内的均值及其方差与标准均值及方差比较，选取适当的误差范围，并从备选类中选取误差最小的作为待分捡放射源的归属类，实现放射源的分捡，这采用了最优法则，同时也给予比对时以灵活性。总之，本发明省略了繁琐的训练环节，节省了训练时间和分捡时间，并从统计学角度进行最优化，具有收敛准确、分捡准确率高等特点，是一种进行放射源分捡的有效方法。
在上述本发明的实施例中，对放射性测量中放射源分捡方法进行了详细说明，但需说明的是，以上所述仅为本发明的一个实施例而已，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种放射性测量中放射源分捡方法，其特征在于，具体步骤如下：
① 在进行分捡前，对各类放射源进行能谱测量，选取放射源谱峰所在的谱段，在这些谱段内求取各类放射源用于比对的标准均值及方差；
② 将待分捡的放射源在选取的谱段内进行放射性能谱测量，求取各谱段内的均值及其方差；
③ 将求取的待分捡放射源各谱段内的均值及其方差与标准均值及方差比较，实现放射源的分捡。
2.根据权利要求1 所述的一种放射性测量中放射源分捡方法，其特征是，所述①中选取放射源谱峰所在的谱段，是指选取放射源谱峰所在的道址区域，对于多谱峰的放射源，每一谱峰都要选取对应的谱段。
3.根据权利要求2 所述的一种放射性测量中放射源分捡方法，其特征是，所述①中求取各类放射源用于比对的标准均值及方差值，按如下步骤A-C进行：
A 将谱段内的计数进行归一化处理：将谱段各道址的计数分别除以该谱段的总计数，得到面积等于1的能谱，并将该能谱作为概率密度函数；
B 产生服从该概率密度函数分布的随机数；
C 采用期望最大化法对这些随机数进行迭代运算，得到均值及方差值。
4.根据权利要求1 所述的一种放射性测量中放射源分捡方法，其特征是，所述②中求取各谱段内的均值及其方差，是指对①中选取的所有谱段进行能谱测量，并按权利要求3的步骤A-C求取各谱段内的均值及其方差。
5.根据权利要求1 所述的一种放射性测量中放射源分捡方法，其特征是，所述③中实现放射源的分捡，是指按如下步骤A-C完成的：
A 选取某类特定放射源，并选取适当的误差范围； 
B将求取的待分捡放射源各谱段内的均值及其方差分别与该类放射源对应谱段的标准均值及方差进行比较，若在误差范围内则将该类作为待分捡放射源的备选类；
C 若放射源的种类选取完，则从备选类中选取误差最小的作为待分捡放射源的归属类，否则继续执行步骤A-C。
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