CN104504273A - 一种提高γ射线峰探测灵敏度的能谱处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高γ射线峰探测灵敏度的能谱处理方法，基于射线与物质相互作用原理，提出了全能谱扣除γ射线康普顿散射的技术方法，本发明解决了高基线康普顿本底下弱γ峰信号检出的灵敏度。

Description

一种提高γ射线峰探测灵敏度的能谱处理方法

技术领域

本发明涉及一种提高γ射线峰探测灵敏度的能谱处理方法，属低水平放射性γ能谱分析范畴，尤其是能提高高基线本底下弱γ峰的检出灵敏度。

背景技术

γ能谱法是一种无损分析方法，可同时测量样品中的多种核素。γ谱仪把能量范围划分为许多道，不同能量的射线放入不同的道中，横坐标为道数(通过能量刻度也可转换成射线能量)，纵坐标为计数，每道计数即是能谱中该能量射线的个数。γ射线和物质相互作用有几种效应：光电效应、康普顿效应、电子对效应，光电效应会使γ射线全部能量沉积到探测器，那么会在能谱中产生一个特定峰，称为全能峰，康普顿散射会在能谱中产生一个连续的区域，称为康普顿本底。

测量时，低能γ射线特征峰总是在高能γ射线峰康普顿本底上，尤其是对于含有多种多能核素的样品，康普顿本底很高，这就造成了样品中核素探测灵敏度下降。目前，通常采用反康普顿γ谱仪系统降低康普顿本底，但对于有级联符合关系的多能核素，在抑制康普顿本底的同时，还会降低γ射线特征峰的计数。如果能仅降低康普顿本底而不减小γ射线特征峰的计数，无疑会提高样品的探测灵敏度。

发明内容

本发明目的是提供一种提高γ射线峰探测灵敏度的能谱处理方法，其解决了现有高基线康普顿本底下弱γ峰检出技术难题，可提高γ射线峰探测灵敏度。

本发明的技术解决方案是：

一种提高γ射线峰探测灵敏度的能谱处理方法，其特殊之处在于：其包括以下步骤：

1】使用蒙特卡罗程序理论模拟干扰核素的γ能谱；

2】根据模拟的干扰核素γ能谱，将模拟谱中每道计数相对于干扰核素j的某γ峰全能峰计数进行归一，得到归一后的模拟谱每道计数：

$R_i=\frac{N_i^S}{A_j^S}$

式中，i为道址，s代表模拟谱；

3】将样品谱中干扰核素j对应的γ峰的全能峰计数和归一后的模拟谱每道计数相乘得到和样品谱相关的干扰核素γ能谱，则干扰核素γ能谱每道计数为

$N_i^R=R_i.A_j^E;$

4】将样品谱与干扰核素γ能谱按比例相减，得到扣除核素j干扰后的样品谱，扣除干扰样品谱每道计数N_i为

$N_i=N_i^E-\mathrm{CRF}.N_i^R=N_i^E-\mathrm{CRF}.N_i^S.A_j^E/A_j^S$

式中，为样品谱每道计数；CRF为扣除比例，即扣除因子，CRF≤1；

5】依据上述步骤，将对待分析γ射线产生干扰的γ射线依次进行其康普顿散射的扣除。

在进行模拟γ能谱归一时，选择干扰核素峰计数大的γ射线峰为参考扣除峰，尽量减小统计不确定度的影响；

扣除时适当缩小扣除比例，避免扣除引起能谱形状的畸变。

对于带扣除干扰核素，从高能到低能顺序依次进行其康普顿本底扣除。

本发明具有的有益效果：

1、本发明基于射线与物质相互作用原理，提出了通过蒙卡模拟干扰核素γ能谱，对实测样品谱全能谱扣除干扰核素γ射线康普顿散射的技术方法；

2、本发明提高了高基线本底下弱γ峰信号检出的灵敏度。

附图说明

图1为利用本发明建立的方法依次扣除²⁰⁸Tl、²¹²Bi、⁷Be和²¹²Pb前后能谱对比；

图2为模拟的²⁰⁸Tlγ能谱图；

图3为模拟的²¹²Biγ能谱图；

图4为模拟的⁷Beγ能谱图；

图5为模拟的²¹²Pbγ能谱图；

图中：1—扣除²⁰⁸Tl、²¹²Bi、⁷Be和²¹²Pb前γ能谱；2—扣除²⁰⁸Tl、²¹²Bi、⁷Be和²¹²Pb后γ能谱。

具体实施方式

一种提高γ射线峰探测灵敏度的方法，其包括以下步骤：

首先，使用蒙特卡罗程序理论模拟干扰核素的γ能谱；

然后，根据模拟的干扰核素γ能谱，将模拟谱中每道计数相对于干扰核素j的某γ峰全能峰计数进行归一，得到归一后的模拟谱每道计数，

$R_i=\frac{N_i^S}{A_j^S}$

式中，i为道址，s代表模拟谱；

3】将样品谱中干扰核素j对应的γ峰的全能峰计数和归一后的模拟谱每道计数相乘得到和样品谱相关的干扰核素γ能谱，则干扰核素γ能谱每道计数为

$N_i^R=R_i.A_j^E$

4】最后将样品谱与干扰核素γ能谱按比例相减，得到扣除核素j干扰后的样品谱，样品谱每道计数N_i为

$N_i=N_i^E-\mathrm{CRF}.N_i^R=N_i^E-\mathrm{CRF}.N_i^S.A_j^E/A_j^S$

式中，为样品谱每道计数；CRF为扣除比例，即扣除因子，CRF≤1。

依据上述步骤，将对待分析γ射线产生干扰的γ射线从高能到低能顺序依次进行其康普顿散射的扣除。在进行模拟γ能谱归一时，应优选干扰核素的高能γ射线峰为参考扣除峰，尽量减小统计不确定度的影响；扣除时可适当缩小扣除比例，避免扣除引起能谱形状的畸变。

实施例：

按照上述方法，对一次实测样品的γ能谱(图1)进行康普顿本底扣除。样品中含有²⁴¹Am、¹³⁹Ce、¹¹³Sn、¹³⁷Cs、⁵⁴Mn、⁸⁸Y和⁶⁵Zn等待测核素，含有²⁰⁸Tl、²¹²Bi、⁷Be和²¹²Pb干扰核素。蒙卡模拟的²⁰⁸Tl、²¹²Bi、⁷Be和²¹²Pb能谱示于图2-图5，取CRF＝1，对²⁰⁸Tl、²¹²Bi、⁷Be和²¹²Pb四种干扰核素进行康普顿本底扣除，图1中1为扣除前能谱，图1中2为扣除后能谱，从图中看出，扣除干扰核素后大大降低了康普顿本底，提高了γ射线峰探测灵敏度。

Claims (3)

1.一种提高γ射线峰探测灵敏度的能谱处理方法，其特征在于：其包括以下步骤：

1】使用蒙特卡罗程序理论模拟干扰核素的γ能谱；

2】根据模拟的干扰核素γ能谱，将模拟谱中每道计数相对于干扰核素j的某γ峰全能峰计数进行归一，得到归一后的模拟谱每道计数：

$R_i=\frac{N_i^S}{A_j^S}$

式中，i为道址，s代表模拟谱；

3】将样品谱中干扰核素j对应的γ峰的全能峰计数和归一后的模拟谱每道计数相乘得到和样品谱相关的干扰核素γ能谱，则干扰核素γ能谱每道计数为

$N_i^R=R_i\·A_j^E;$

4】将样品谱与干扰核素γ能谱按比例相减，得到扣除核素j干扰后的样品谱，扣除干扰样品谱每道计数N_i为

$N_i=N_i^E-\mathrm{CRF}.N_i^R=N_i^E-\mathrm{CRF}.N_i^S.A_j^E/A_j^S$

式中，为样品谱每道计数；CRF为扣除比例，即扣除因子，CRF≤1；

5】依据上述步骤，将对待分析γ射线产生干扰的γ射线依次进行其康普顿散射的扣除。

2.根据权利要求1所述的提高γ射线峰探测灵敏度的能谱处理方法，其特征在于：

在进行模拟γ能谱归一时，选择干扰核素峰计数大的γ射线峰为参考扣除峰，尽量减小统计不确定度的影响；

扣除时适当缩小扣除比例，避免扣除引起能谱形状的畸变。

3.根据权利要求1或2所述的提高γ射线峰探测灵敏度的能谱处理方法，其特征在于：

对于带扣除干扰核素，从高能到低能顺序依次进行其康普顿本底扣除。