CN105629291A - 对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法及其应用，其中，输出信号为γ射线和α粒子的辐射信号。对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法包括：利用溴化镧γ谱仪探测待测物的辐射，以便得到输出信号；对输出信号进行分析，以便得到γ射线的特征量和α粒子的特征量；基于γ射线的特征量和α粒子的特征量，以便得到γ射线的特征量和α粒子的特征量随能量的分布图；以及基于分布图，对输出信号中的γ射线和α粒子的辐射信号进行区分，并得到γ射线的能谱测量值γ_测和α粒子的能谱测量值α_测。该方法可以简单、高效地区分输出信号中的γ射线和α粒子的辐射信号。

Description

对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法及其应用

技术领域

本发明涉及辐射探测、环境监测、样品测量设备技术领域，具体地，涉及对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法及其应用，更具体地，涉及对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法、对溴化镧γ谱仪进行能量刻度的方法和自刻度低本底的溴化镧γ谱仪。

背景技术

溴化镧具有优秀的时间分辨率(数百皮秒)和能量分辨率(<3％，对于662keVγ射线)，其中它的能量分辨率是目前闪烁体探测器类型所能达到的最好结果。由于溴化镧的高Z(有效原子量46.9与碘化钠的50近似)和高密度(密度5.29g/cm³大于碘化钠的3.67g/cm³)，所以溴化镧探测器具有较高的本征探测效率。对于1332keVγ射线，溴化镧的本征探测效率比碘化钠高60％，使得溴化镧探测器具备足够的探测效率。

由于溴化镧具有高能量分辨率、高探测效率的特点，已经出现了很多商业级的溴化镧γ谱仪，例如Ortec公司digiDART-LF。但溴化镧γ谱仪通常有一个缺点，就是存在自身放射性本底。其本底来源主要是晶体中含有的天然放射性核素¹³⁸La。¹³⁸La的半衰期是1.02×10¹¹a。¹³⁸La有66.4％的概率通过EC衰变到¹³⁸Ba的激发态，然后发射出1.436MeV的γ光子退激到基态；有33.6％的概率通过β-衰变到¹³⁸Ce激发态，之后发射出0.789MeV的光子退激到基态，这个过程中发射的β-电子最大能量为255.26keV。这是溴化镧固有的放射性本底。

除了镧的天然放射性核素¹³⁸La造成的本底之外，在溴化镧晶体生长过程中还会引入锕系元素。锕的化学性质近似于镧，在元素周期表中位于镧的下方。在晶体生长过程中很难彻底排除锕系元素，因此，溴化镧晶体中还含有少量的锕系元素。锕系中有天然放射性核素²²⁷Ac。²²⁷Ac到²⁰⁷Pb的衰变链中包含了5个α衰变。最初商品化的溴化镧晶体的²²⁷Ac污染水平是1.3×10^-13Acatoms/Laatom，后来由于原材料的选择和纯化，²²⁷Ac污染水平已经下降了2个数量级，每立方厘米溴化镧晶体中²²⁷Ac的活度从早期的1.4Bq下降到了0.10Bq以下(典型值是0.02Bq)，即便如此，²²⁷Ac仍然对溴化镧谱仪的本底有影响，使能谱在对应伽马能量的1.5MeV和3MeV区间出现3个主要能量峰。

正由于溴化镧谱仪存在固有放射性本底，虽然其具有能量分辨率高和探测效率高的优点，但是其应用一直未得到广泛开展；而受限于应用规模，溴化镧晶体生产规模一直未得到充分扩张，从而导致溴化镧晶体价格昂贵，反过来又对溴化镧探测器的广泛应用造成了价格障碍。但是¹³⁸La是溴化镧晶体组成元素，除了通过同位素分离之外，不能把¹³⁸La从普通的溴化镧化合物中分离出来；而随着提纯工艺的成熟，锕系等杂质含量能进一步减少，但是²²⁷Ac的影响仅能得到限制，却也不能根除。所以，要想发挥溴化镧探测器高能量分辨率、高探测效率的特点，必须想方法扣除其固有放射性本底的影响。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法，该方法能够将溴化镧γ谱仪的输出信号中的γ射线的能谱测量值和α粒子的能谱测量值进行甄别，从而高效地去除溴化镧γ谱仪自身的放射性本底。

因而，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法，其中，所述输出信号为γ射线和α粒子的辐射信号。根据本发明的实施例，该方法包括：利用所述溴化镧γ谱仪探测待测物的辐射，以便得到所述输出信号；对所述输出信号进行分析，以便得到所述γ射线的特征量和所述α粒子的特征量；基于所述γ射线的特征量和所述α粒子的特征量，以便得到所述γ射线的特征量和所述α粒子的特征量随能量的分布图；以及基于所述分布图，对所述输出信号中的所述γ射线和所述α粒子的辐射信号进行区分，并得到所述γ射线的能谱测量值γ_测和α粒子的能谱测量值α_测。

根据本发明实施例的对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法，该方法可以简单、高效地区分输出信号中的γ射线和α粒子的辐射信号，从而，分离出溴化镧γ谱仪自身的α粒子的辐射信号，并得到去除α粒子的辐射信号干扰的γ射线辐射信号。

另外，根据本发明上述实施例的对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法，还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的实施例，该方法进一步包括：

基于所述γ射线的特征量和所述α粒子的特征量，绘制固定能量的所述γ射线的正态分布曲线和所述α粒子的正态分布曲线，其中，所述固定能量为选自所述分布图的能量范围内的任一能量值；

所述γ射线的正态分布曲线和所述α粒子的正态分布曲线相交并得到一个交点，所述交点的特征量值为所述固定能量的所述γ射线和所述α粒子的甄别阈值；以及

基于所述甄别阈值，通过概率统计分析，以便得到所述固定能量的所述γ射线的甄别率η_γ和所述α粒子的甄别率η_α。

根据本发明的实施例，基于所述固定能量的所述γ射线的能谱测量值γ_测、所述α粒子的能谱测量值α_测、所述γ射线的甄别率η_γ和所述α粒子的甄别率η_α，利用下列方程，

γ_测＝η_γ×γ_理+(1-η_α)×α_理

α_测＝η_α×α_理+(1-η_γ)×γ_理

确定所述固定能量的所述γ射线理论能谱值γ_理和所述α粒子理论能谱值α_理；以及

基于所述γ射线理论能谱值γ_理和所述α粒子理论能谱值α_理，对所述输出信号进行校正，以便获得γ射线能谱图和α粒子能谱图。

根据本发明的实施例，所述特征量选自下列之一：部分电荷量与总电荷的比值、平均时间和波形比较的卡方值。

根据本发明的优选实施例，所述特征量为部分电荷量与总电荷的比值。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种对溴化镧γ谱仪进行能量刻度的方法，。根据本发明的实施例，该方法包括：

利用溴化镧γ谱仪对¹³⁸La和²⁰⁸Tl进行检测，并产生输出信号，其中，所述输出信号为γ射线和α粒子的辐射信号；

利用前述的对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法，对所述输出信号进行甄别处理，以便得到γ射线能谱图；

对所述γ射线能谱图进行分析，以便得到¹³⁸La的特征峰和²⁰⁸Tl的特征峰；以及

基于所述¹³⁸La的特征峰和所述²⁰⁸Tl的特征峰，进行γ谱分析，以便对所述溴化镧γ谱仪进行能量刻度。

根据本发明实施例的对溴化镧γ谱仪进行能量刻度的方法，该方法利用经甄别处理的得到的γ射线能谱图，进行¹³⁸La和²⁰⁸Tl固有的本底特征峰分析，避免了其它粒子和射线对能谱的干扰，特征峰的峰型符合高斯分布，特征峰的位置判断准确，从而溴化镧γ谱仪进行更准确的能量刻度。

根据本发明的实施例，所述¹³⁸La的特征峰为¹³⁸La的36keV峰和1472keV峰。

根据本发明的实施例，所述²⁰⁸Tl的特征峰为²⁰⁸Tl的2615keV峰。

根据本发明的实施例，所述能量刻度为3MeV以内的全能段的能量刻度。

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种自刻度低本底的溴化镧γ谱仪。根据本发明的实施例，该溴化镧γ谱仪包括：

溴化镧晶体，所述溴化镧晶体用于接收待测物的射线，并发出光信号，所述光信号包含γ射线和α粒子的信息，并且，所述光信号的强度与所述待测物的射线的能量成正比；

光电倍增管，所述光电倍增管与所述溴化镧晶体相连，用于将所述光信号转换为电信号，并进行放大，以便得到输出信号；

前置放大器，所述前置放大器与所述光电倍增管相连，用于对所述输出信号进行放大处理，以便得到放大后的输出信号；

模数转换器，所述模数转换器与所述前置放大器相连，用于对所述放大后的输出信号进行波形处理和数字化采集，以便得到数字域的波形，并存储所述数字域的波形；

信号甄别器，所述信号甄别器与所述模数转换器相连，利用前述的对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法对所述数字域的波形进行分析，以便甄别区分所述数字域的波形中的所述γ射线和所述α粒子的信息，得到甄别后的数字域的波形；以及

多道分析器，所述多道分析器与所述信号甄别器相连，用于根据所述甄别后的数字域的波形的幅度或面积提取能谱，并分别形成γ射线能谱图和α粒子能谱图，其中，所述γ射线能谱图在高能量区间中有效扣除所述α粒子本底。

根据本发明实施例的溴化镧γ谱仪，在现有的对溴化镧探测器的输出信号，进行数字化采样的基础上，增加了信号甄别器，对信号波形甄别(PulseShapeDiscrimination，PSD)处理，实现对于γ和α等不同种类粒子信号的甄别分类，并在此基础上分别得到γ和α能谱，从而实现对于溴化镧γ谱的本底扣除和稳谱。

根据本发明的实施例，所述前置放大器为选自放大器、跟随器和阻抗匹配器的至少之一。

根据本发明的实施例，利用前述的对溴化镧γ谱仪进行能量刻度的方法，对所述自刻度低本底的溴化镧γ谱仪进行能量刻度处理。

根据本发明的实施例，所述波形处理为选自滤波处理、成形处理和幅度提取处理的至少之一。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了根据本发明一个实施例的对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法流程示意图；

图2显示了根据本发明一个实施例的部分电荷量与总电荷的比值随能量的分布示意图；

图3显示了根据本发明一个实施例的γ射线和α粒子特征量的高斯分布示意图；

图4显示了常用的普通溴化镧γ谱仪的本征本底图谱；

图5显示了根据本发明一个实施例的分离γ射线和α粒子的图谱示意图；

图6显示了根据本发明一个实施例的对溴化镧γ谱仪进行能量刻度的方法的流程示意图；

图7显示了根据本发明一个实施例的溴化镧γ谱仪的结构示意图；

图8显示了常用的普通溴化镧γ谱仪的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法

根据本发明的一个方面，本发明提供了一种对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法，其中，该输出信号为γ射线和α粒子的辐射信号，其中需要说明的是，γ射线和α粒子是由待测物放出的γ射线和探测器自身放出的γ射线、α粒子等产生的。参考图1，根据本发明的实施例，对该方法进行解释说明，该方法包括：

S100利用溴化镧γ谱仪探测待测物的辐射

根据本发明的实施例，利用溴化镧γ谱仪探测待测物的辐射，得到输出信号，该输出信号为γ射线和α粒子信号的特征提取输出信号。

S200对输出信号进行检测

根据本发明的实施例，对输出信号进行分析，得到γ射线的特征量和α粒子的特征量。

其中，本发明所用术语“特征量”是指用于表征α和γ事件输出信号差异的特征参数

根据本发明的实施例，特征量选自下列之一：部分电荷量与总电荷的比值、平均时间和波形比较的卡方值。由此，上述特征量可以有效地反映γ射线和α粒子输出信号的差异，从而区分两种事件。

根据本发明的优选实施例，特征量为部分电荷量与总电荷的比值。由此，通过部分电荷量与总电荷的比值，可以更加有效的反映γ射线和α粒子输出信号的差异，从而区分两种事件。

S300基于γ射线和α粒子的特征量，得到γ射线和α粒子的特征量随能量的分布图

根据本发明的实施例，基于γ射线的特征量和α粒子的特征量，得到γ射线的特征量和α粒子的特征量随能量的分布图，其中，某一固定能量下的特征量服从高斯分布。

图2示出了部分电荷量与总电荷的比值随能量的分布图，图中，γ射线和α粒子可以得到清楚的区分。

S400基于分布图，对输出信号中的γ射线和α粒子的辐射信号进行区分

根据本发明的实施例，基于分布图，对输出信号中的γ射线和α粒子的辐射信号进行区分，并得到γ射线的能谱测量值γ_测和α粒子的能谱测量值α_测。

参考图3，根据本发明的实施例，利用概率统计中，不同类型时间的分布及阈值选择的方法，对γ射线和α粒子的甄别阈值进行计算，从而区分γ射线和α粒子，该方法进一步包括：

基于γ射线的特征量和α粒子的特征量，绘制固定能量的γ射线的正态分布曲线和α粒子的正态分布曲线，其中，固定能量为选自分布图的能量范围内的任一能量值；

γ射线的正态分布曲线和α粒子的正态分布曲线相交并得到一个交点，该交点的特征量值为固定能量的γ射线和α粒子的甄别阈值；

基于甄别阈值，通过概率统计分析，得到该固定能量的γ射线的甄别率η_γ和α粒子的甄别率η_α。

其中，需要说明的是，甄别阈值的选择是随能量的变化而变化的，即对于每一个能量都可以根据该方法选出一个甄别阈值，这样不同能量的甄别阈值就构成了甄别阈值随能量变化的曲线，其中，如图2中的γ射线和α粒子之间的直线即示出了随能量变化的甄别阈值曲线。

参考图3，根据本发明的实施例，对甄别率计算方法进行解释说明，具体如下：

以某一能量的γ射线为例，其特征量服从概率密度分布已知的高斯分布(中心值μ和标准偏差σ均已知)。这样选择某一甄别阈值，误甄别率即为曲线下面积，即某一个高斯分布的阴影部分面积，由此，可以通过积分或查表的方式计算出误甄别率，甄别率＝1-误甄别率。

同样的，任一能量下，对γ和α的分布都可以这样计算，从而获得不同能量下γ射线的甄别率η_γ和α粒子的甄别率η_α。

此外，对γ射线和α粒子进行甄别处理算法，不受特别的限制，只要能对γ射线和α粒子进行甄别即可，根据本发明的一些实施例，可以采用不同时间区间积分电荷量比值的电荷比较法(ChargeComparisonMethod)。根据本发明的又一些实施例，也可以采用平均时间法(MTM)、模型匹配法(GAMA)等其它算法。

根据本发明的实施例，基于固定能量的γ射线的能谱测量值γ_测、α粒子的能谱测量值α_测、γ射线的甄别率η_γ和α粒子的甄别率η_α，利用下列方程，

γ_测＝η_γ×γ_理+(1-η_α)×α_理

α_测＝η_α×α_理+(1-η_γ)×γ_理

确定固定能量的γ射线理论能谱值γ_理和α粒子理论能谱值α_理；

基于γ射线理论能谱值γ_理和α粒子理论能谱值α_理，对输出信号进行校正，获得γ射线能谱图和α粒子能谱图。

图4示出了目前常用的溴化镧γ谱仪测量出的溴化镧探测器的本征本底，从图中可以看到，小于300keV的能量段，¹³⁸La的β-电子构成了连续下降的本底，在780-1000keV，¹³⁸La的789keV的γ射线与β-电子产生符合相加效应，造成本底增加；在1400-1500keV之间，¹³⁸La通过EC衰变发出1436keV的光子，其衰变子体¹³⁸Ba紧接着放出系列特征X射线(～32keV)，产生符合相加效应，形成1468keV特征峰，该峰的能量与环境中常见的⁴⁰K的1460keV特征峰能量近似，因此，在环境监测中是无法识别⁴⁰K的特征峰的；而在1700-3000keV能量段，²²⁷Ac放出的α粒子造成了本底抬高。

而利用前述的对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别，可对输出信号进行校正，分别获得图5所示的γ射线能谱图和α粒子能谱图，。从图5中可以看出，该甄别算法能够很好的从相对较高的α本底中提取出低计数率的γ事例，从而使得一些原本被自身α本底湮没的γ峰显现出来。极大地提高了溴化镧探测器在高能段低活度γ射线的探测能力。

对溴化镧γ谱仪进行能量刻度的方法

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种对溴化镧γ谱仪进行能量刻度的方法，其中，。参考图6，根据本发明的实施例，对溴化镧γ谱仪进行能量刻度的方法进行解释说明，该方法包括：

S500利用溴化镧γ谱仪对¹³⁸La和²⁰⁸Tl进行检测，产生输出信号

根据本发明的实施例，利用溴化镧γ谱仪对¹³⁸La和²⁰⁸Tl进行检测，并发出输出信号，其中，¹³⁸La和²⁰⁸Tl可以来自溴化镧γ谱仪或环境中含有的少量²⁰⁸Tl，该输出信号为γ射线和α粒子的辐射信号，相应地，γ射线和α粒子是由待测物放出的γ射线和探测器自身的γ射线和α粒子形成的。由此，利用溴化镧γ谱仪自身的¹³⁸La和²⁰⁸Tl进行检测，从而，利用¹³⁸La和²⁰⁸Tl的特征峰进行能量自刻度。

S600对输出信号进行甄别处理，得到γ射线能谱图

根据本发明的实施例，利用前述的对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法，对上述输出信号进行甄别处理，得到γ射线能谱图。由此，通过前述的甄别处理的方法，对γ射线和α粒子共同形成的输出信号进行甄别处理，去除溴化镧γ谱仪自身本底的α粒子的输出信号干扰，得到γ射线能谱图。

S700对γ射线能谱图进行分析，得到¹³⁸La的特征峰和²⁰⁸Tl的特征峰

根据本发明的实施例，对γ射线能谱图进行分析，得到¹³⁸La的特征峰和²⁰⁸Tl的特征峰。由于¹³⁸La的特征峰和²⁰⁸Tl的特征峰明显，且峰型符合高斯分布，在算法中易于判断峰位，有利于更准确地进行能力自刻度。

根据本发明的实施例，¹³⁸La的特征峰为¹³⁸La的32keV峰和1460keV峰。由于¹³⁸La在36keV和1472keV处的特征峰明显，且峰型符合高斯分布，在算法中易于判断峰位，有利于更准确地进行能力自刻度。

根据本发明的实施例，²⁰⁸Tl的特征峰为²⁰⁸Tl的2615keV峰。由于²⁰⁸Tl在2615keV处的特征峰突出，且峰型符合高斯分布，在算法中易于判断峰位，有利于更准确地进行能力自刻度。

S800基于特征峰，进行γ谱分析，对溴化镧γ谱仪进行能量刻度。

根据本发明的实施例，基于¹³⁸La的特征峰和²⁰⁸Tl的特征峰，进行γ谱分析，对该溴化镧γ谱仪进行能量刻度。

根据本发明的实施例，能量刻度为3MeV以内的全能段的能量刻度。由此，能量刻度范围覆盖了高中低能量区间，刻度范围广，稳谱精度高。

根据本发明实施例的对溴化镧γ谱仪进行能量刻度的方法，该方法在输出信号甄别与本底扣除基础上实现能量刻度，不依赖外部放射源，对¹³⁸La固有的本底特征峰以及自身或环境中含有的²⁰⁸Tl进行分析，避免了其它粒子和射线对能谱的干扰，并且特征峰的峰型符合高斯分布，特征峰的位置判断准确，能量刻度范围覆盖高中低能量区间，具有很好的稳定性和稳谱精度。

自刻度低本底的溴化镧γ谱仪

根据本发明的另一方面，本发明提供了一种自刻度低本底的溴化镧γ谱仪。参考图7，根据本发明的实施例，对该溴化镧γ谱仪进行解释说明，该溴化镧γ谱仪包括：溴化镧晶体100、光电倍增管200、前置放大器300、模数转换器400、多道分析器500和信号甄别器600。根据本发明的实施例，溴化镧晶体100用于接收待测物的射线，并发出光信号，该光信号包含γ射线和α粒子的信息，并且，该光信号的强度与待测物的射线的能量成正比；光电倍增管200与溴化镧晶体100相连，用于将光信号转换为电信号，并进行放大，得到输出信号；前置放大器300与光电倍增管300相连，用于对输出信号进行放大处理，得到放大后的输出信号；模数转换器400与前置放大器300相连，用于对放大后的输出信号进行波形处理和数字化采集，得到数字域的波形，并存储该数字域的波形；信号甄别器600与模数转换器相连，利用前述的对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法对数字域的波形进行分析，以便甄别区分数字域的波形中的γ射线和α粒子的信息，得到甄别后的数字域的波形；多道分析器500与信号甄别器600相连，用于根据甄别后的数字域的波形的幅度或面积提取能谱，并分别形成γ射线能谱图和α粒子能谱图，其中，γ射线能谱图在高能量区间中有效扣除α粒子本底。

现有的溴化镧γ谱仪的结构示意图如图8所示，对溴化镧探测器的输出信号，进行数字化采样和模数转换后直接进行分析，未对输出信号进行甄别。而本发明实施例的溴化镧γ谱仪，在现有的对溴化镧探测器的输出信号，进行数字化采样的基础上，增加了信号甄别器，对信号进行波形甄别(PulseShapeDiscrimination，PSD)处理，实现对于γ和α等不同种类粒子信号的甄别分类，并在此基础上分别得到γ和α能谱，从而实现对于溴化镧γ谱的本底扣除和稳谱，由此，溴化镧γ谱仪的放射性本底地，能量分辨率好以及探测效率高。

根据本发明的实施例，前置放大器为选自放大器、跟随器和阻抗匹配器的至少之一。由此，对PMT输出信号进行了调理并将电流信号转换为电压信号。

根据本发明的实施例，利用前述的对溴化镧γ谱仪进行能量刻度的方法，对自刻度低本底的溴化镧γ谱仪进行能量刻度处理。由此，在对输出信号进行甄别与本底扣除基础上实现能量刻度，不依赖外部放射源，对¹³⁸La固有的本底特征峰以及自身或环境中含有的²⁰⁸Tl进行分析，避免了其它粒子和射线对能谱的干扰，并且特征峰的峰型符合高斯分布，特征峰的位置判断准确，能量刻度范围覆盖高中低能量区间，具有很好的稳定性和稳谱精度。

根据本发明的实施例，波形处理为选自滤波处理、成形处理和幅度提取处理的至少之一。由此，通过对波形进行上述处理，得到的波形信息更准确，有利于对波形信息进行分析。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (12)

1.一种对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法，其中，所述输出信号为γ射线和α粒子的辐射信号，其特征在于，该方法包括：

利用所述溴化镧γ谱仪探测待测物的辐射，以便得到所述输出信号；

对所述输出信号进行分析，以便得到所述γ射线的特征量和所述α粒子的特征量；

基于所述γ射线的特征量和所述α粒子的特征量，以便得到所述γ射线的特征量和所述α粒子的特征量随能量的分布图；以及

基于所述分布图，对所述输出信号中的所述γ射线和所述α粒子的辐射信号进行区分，并得到所述γ射线的能谱测量值γ_测和α粒子的能谱测量值α_测。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

基于所述γ射线的特征量和所述α粒子的特征量，绘制固定能量的所述γ射线的正态分布曲线和所述α粒子的正态分布曲线，其中，所述固定能量为选自所述分布图的能量范围内的任一能量值；

所述γ射线的正态分布曲线和所述α粒子的正态分布曲线相交并得到一个交点，所述交点的特征量值为所述固定能量的所述γ射线和所述α粒子的甄别阈值；以及

基于所述甄别阈值，通过概率统计分析，以便得到所述固定能量的所述γ射线的甄别率η_γ和所述α粒子的甄别率η_α。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述固定能量的所述γ射线的能谱测量值γ_测、所述α粒子的能谱测量值α_测、所述γ射线的甄别率η_γ和所述α粒子的甄别率η_α，利用下列方程，

γ_测＝η_γ×γ_理+(1-η_α)×α_理

α_测＝η_α×α_理+(1-η_γ)×γ_理

确定所述固定能量的所述γ射线理论能谱值γ_理和所述α粒子理论能谱值α_理；以及

基于所述γ射线理论能谱值γ_理和所述α粒子理论能谱值α_理，对所述输出信号进行校正，以便获得γ射线能谱图和α粒子能谱图。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特征量选自下列之一：部分电荷量与总电荷的比值、平均时间和波形比较的卡方值，优选地，所述特征量为部分电荷量与总电荷的比值。

5.一种对溴化镧γ谱仪进行能量刻度的方法，其特征在于，包括：

利用溴化镧γ谱仪对¹³⁸La和²⁰⁸Tl进行检测，并产生输出信号，其中，所述输出信号为γ射线和α粒子的辐射信号；

利用权利要求1-4任一项所述的对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法，对所述输出信号进行甄别处理，以便得到γ射线能谱图；

对所述γ射线能谱图进行分析，以便得到¹³⁸La的特征峰和²⁰⁸Tl的特征峰；以及

基于所述¹³⁸La的特征峰和所述²⁰⁸Tl的特征峰，进行γ谱分析，以便对所述溴化镧γ谱仪进行能量刻度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述¹³⁸La的特征峰为¹³⁸La的36keV峰和1472keV峰。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述²⁰⁸Tl的特征峰为²⁰⁸Tl的2615keV峰。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述能量刻度为3MeV以内的全能段的能量刻度。

9.一种自刻度低本底的溴化镧γ谱仪，其特征在于，包括：

溴化镧晶体，所述溴化镧晶体用于接收待测物的射线，并发出光信号，所述光信号包含γ射线和α粒子的信息，并且，所述光信号的强度与所述待测物的射线的能量成正比；

光电倍增管，所述光电倍增管与所述溴化镧晶体相连，用于将所述光信号转换为电信号，并进行放大，以便得到输出信号；

前置放大器，所述前置放大器与所述光电倍增管相连，用于对所述输出信号进行放大处理，以便得到放大后的输出信号；

模数转换器，所述模数转换器与所述前置放大器相连，用于对所述放大后的输出信号进行波形处理和数字化采集，以便得到数字域的波形，并存储所述数字域的波形；

信号甄别器，所述信号甄别器与所述模数转换器相连，利用权利要求1-4任一项所述的对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法对所述数字域的波形进行分析，以便甄别区分所述数字域的波形中的所述γ射线和所述α粒子的信息，得到甄别后的数字域的波形；以及

多道分析器，所述多道分析器与所述信号甄别器相连，用于根据所述甄别后的数字域的波形的幅度或面积提取能谱，并分别形成γ射线能谱图和α粒子能谱图，其中，所述γ射线能谱图在高能量区间中有效扣除所述α粒子本底。

10.根据权利要求9所述的溴化镧γ谱仪，其特征在于，所述前置放大器选自放大器、跟随器和阻抗匹配器的至少之一。

11.根据权利要求9所述的溴化镧γ谱仪，其特征在于，利用权利要求5-8任一项所述的方法，对所述自刻度低本底的溴化镧γ谱仪进行能量刻度处理。

12.根据权利要求9所述的溴化镧γ谱仪，其特征在于，所述波形处理为选自滤波处理、成形处理和幅度提取处理的至少之一。