CN110146915A - 一种低活度γ能谱多峰稳谱方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种低活度γ能谱多峰稳谱方法，该方法包含：(S1)通过已知能量的γ参考源获取到γ能谱中的若干标准特征峰的道址，并在各标准特征峰左右两侧取对等的阴影面积，且满足min{|标准特征峰左右两侧面积之差|}；(S2)在采用阴影标定的道址区间内，计算待测谱线中特征峰两侧的阴影面积的差值△N，及两侧的阴影面积的和N，三个峰总计数率相对偏差变量η＝ΔN/N；(S3)判断三个峰总计数率相对偏差变量η与谱漂阈值ε大小，确定待测谱线漂移情况；(S4)计算谱漂的大小，求得对应的控制字，调整探测器的高压或谱仪放大器的放大倍数以稳谱。本发明的方法能够实现低活度γ能谱测量，减小了稳谱的系统误差，提高了稳谱的准确度。

Description

一种低活度γ能谱多峰稳谱方法

技术领域

本发明涉及一种γ能谱多峰稳谱方法，具体涉及一种低活度γ能谱多峰稳谱方法。

背景技术

天然环境中的放射性主要是由地层岩石中的放射性核素的类型及其含量决定的，和²³⁸U、²³²Th相关的放射性系以及放射性核素⁴⁰K都是不稳定的天然放射性核素，它们衰变时会放出α、β和γ射线，它们和它们的子系放出的γ射线具有特定的能量。

在放射性测量工作中，对γ射线的测量是一个非常重要的组成部分，对γ射线的测量通常有两种方式：强度测量和能谱测量。γ射线能谱仪器可用来探测和评价放射性矿藏(钾、铀矿和钍矿)、分析和研究地层沉积环境、进行岩性鉴别、监测环境的放射性污染等。

在γ射线能谱测量中，由于谱仪系统中的高压电源电压、光电倍增管倍增系数、晶体的发光效率、放大器的放大倍数以及甄别器的阈值等都会随温度和使用时间而变化，造成相同能量的射线经探测器探测和多道脉冲幅度分析器分析后出现在不相同的道址上，即表现为谱线的漂移。在谱线漂移严重时，U、Th、K各谱峰会落在有关能窗测量区间之外，出现计数误差，以致造成U、Th、K含量的误判。

目前，解决γ能谱测量中谱线漂移现象常用的方法有：设定参考峰法、谱漂计算和参数校正等。设定参考峰法包括：参考源法、特征峰法和LED参考峰法等，其可以用于参考峰的设定和参数的校正。谱漂计算包括：窗口法和峰位计算法等，其可以用于谱漂的计算。参数校正可以通过软件稳谱和硬件稳谱来实现，其中，软件稳谱主要是根据谱漂动态调节能量刻度，硬件稳谱主要是调节探测器的工作高压和放大器的放大倍数。

解决谱线漂移现象是γ能谱测量技术中所需探讨的重要问题之一，目前国内外在该领域的研究主要集中在软硬件结合的单峰稳谱方法上。例如，中国专利CN1900482A公开了一种用于自然伽玛能谱测井仪仪器的自动稳谱方法，其通过软件自动地跟踪特征能量峰并将其稳定在标准道址附近一个很小的区间内。当进入自动稳谱工作状态后，地面计算机系统的测量控制程序将建立一系列前后衔接的增益调节周期，每一个增益调节周期由5个步骤组成，其中，在采样谱累加和识别时，将寻峰谱中特征能量峰的标准道址左右各10道(该数据可以根据具体情况加以改变)的数据相加，累加结果称为能量峰的计数，记为S，若S小于或等于某一预先设定的数值(这个数值与具体的仪器有关，一般通过实验预先确定)，则继续进行采样谱累加和识别。该技术存在以下几个问题：

(1)该技术用于γ射线强度较高的测井环境，由于应用场景不同，在低活度的γ能谱测量时稳谱效果不佳，如在航空γ能谱测量等低活度γ能谱测量中，测井中的γ射线计数率比航空γ能谱测量时要高，若在其增益调节周期的第一阶段，当能量峰的计数S小于某一通过实验预先确定的数值，在测井中可以通过延长测量时间来累加和识别采样谱，而航空γ能谱测量是将γ能谱仪搭载在飞机上，飞机在某一区域低速飞行采样时，不能随意延长测量时间；

(2)该技术中的天然γ能谱稳谱算法，一般用K峰或Th峰(在高Th环境中)稳谱，用的都是单峰稳谱，在稳K峰时，Th峰不一定能同步稳谱，反之亦然；

(3)当有效计数N较低时，放射性统计涨落对谱线校准的影响就明显增大，即谱线校准的难度较大，稳谱极易发生错误。

此外，文献中报道了一些相关的方法，如：

(1)一种重写谱数据文件的计算机稳谱技术研究(魏彪等，1998年，《物探与化探》)，其提出了一种基于γ全谱测量，采用计算机软件重写谱数据文件进行稳谱的新技术，该方法摒弃了放射性核素源，而是通过全谱测量中的散射峰如低能区的谱平衡峰位进行稳谱，之后利用天然谱线的中、高能峰进行谱校正；

(2)多道伽马能谱仪中的特征峰稳谱技术(吴永鹏等，2003年，《物探与化探》)，其介绍了一种用于微机多道伽马能谱仪的稳谱装置及稳谱方法，特征峰稳谱以U、Th、K中的一个待测特征峰为目标进行稳谱；

(3)分时非线性重组离线稳谱(房宗良等，2009年，《核电子学与探测技术》)，其对拟定采集时间的谱数据，采用时间分段的形式获取并存储，然后以非线性方程对谱数据依次刻度，最后进行数据重组以达到稳谱效果；

(4)稳谱系统的关键问题与设计实现(汤天知等，2008年，《石油仪器》)，其描述了稳谱源与稳谱峰、窗口选择与稳谱条件、高压调整函数与稳谱调度周期等关键参数，介绍了在此基础上由硬件实现的二窗口稳谱系统和由硬软件实现的四窗口稳谱系统的过程。

上述各文献列举的各研究成果包含了硬件稳谱和软件稳谱方法，但是其应用环境大多是在高温下测井中、或者处于高活度γ能谱测量环境下，其计数率较高，研究方法和结论无法用于低活度γ能谱测量。而且各软件稳谱算法，多数都是采用单峰双窗口稳谱，个别情况下采用单峰四窗口稳谱，而低活度γ能谱测量的总计数率很低，单峰的有效计数率则更低，放射性统计涨落对正确寻峰的不利影响更大，从而会严重影响到稳谱的精准度。

发明内容

本发明的目的是提供一种低活度γ能谱多峰稳谱方法，该方法解决了现有方法不适用于低活度γ能谱测量的问题，能够实现低活度γ能谱测量，减小了稳谱的系统误差，提高了稳谱的准确度。

为了达到上述目的，本发明提供了一种低活度γ能谱多峰稳谱方法，其特征在于，该方法包含：

(S1)通过已知能量的γ参考源获取到γ能谱中的若干标准特征峰的道址，特征峰包括：K、U和Th峰，并在各标准特征峰左右两侧取对等的阴影面积，且满足min{|标准特征峰左右两侧面积之差|}，该阴影面积为在对应道址区间内的放射性测量计数率之和；

(S2)获得待测的低活度γ能谱谱线，在采用阴影标定的道址区间内，对待测谱线中各特征峰同侧的道址区间内的放射性测量计数率求和，该同侧的放射性测量计数率求和等于同侧的道址区间的阴影面积求和，计算左右两侧的阴影面积的差值△N、左右两侧阴影面积之和N，及三个峰总计数率相对偏差变量η＝ΔN/N，其中△N＝S1-S2，N＝S1+S2，S1为各峰左侧各道址区间的阴影面积的和，S2为各峰右侧各道址区间的阴影面积的和，△N服从正态分布；

(S3)判断三个峰总计数率相对偏差变量η与谱漂阈值ε大小，确定待测谱线相对于标准谱线的漂移情况：当|η|≤ε时，表明待测谱线特征峰没有发生明显漂移；当|η|＞ε，且η＞0时，表明待测谱线相对于标准谱线明显的左移；当|η|＞ε，且η＜0时，表明待测谱线相对于标准谱线明显的右移；

(S4)根据谱漂调节公式，计算出谱漂的大小，在γ能谱测量仪的中央处理单元中直接求得对应的控制字，通过串口输出，来调整探测器的高压或谱仪放大器的放大倍数，以达到校准谱漂移和稳谱的效果。

优选地，△N服从期望值为0，方差σ_ΔN ²为S1+S2的正态分布，其概率密度P(ΔN)为：

其中，

优选地，所述谱漂阈值ε根据γ能谱测量精度要求及放射性统计涨落误差确定。

优选地，所述谱漂阈值其中，K_a为置信因子。

优选地，所述谱漂调节公式为：

ΔV＝αη

ΔG＝βη

其中，ΔV为高压调节量；ΔG为增益调节量；α、β的值通过已知能量的γ参考源实验后确定。

优选地，在步骤(1)中，所述标准特征峰的道址区间的确定，包含：

以标准特征峰的峰位道址P为中心，将距离所述峰位道址P左右两侧各a道的道址记为P-a_L和P+a_R，分别作为左、右两侧道址区间的终点和起点，以所述峰位道址P为中心再向左右两侧扩展b道，对应道址记为P-b_L和P+b_R，分别作为左、右两侧道址区间的起点和终点；其中，所述b_L的取值范围为(0,m_L]，b_R的取值范围为(0,m_R]，m_L和m_R是标准特征峰的峰区左右两侧边界道址相对于已知峰位道址的偏移量绝对值，b>a≥0；

对标准特征峰左侧道址区间[P-bL,P-a_L]进行计数率统计，记为S1’，其标准差为对右侧道址区间[P+a_R,P+b_R]进行计数率统计，记为S2’，其标准差为两侧计数率之差ΔN₁＝S1’-S2’，属于正态分布，ΔN₁的数学期望为μ，ΔN₁的标准差为当其置信概率为p时，p≥0.95，需要满足其中，k为置信因子；

若不满足则将左侧或右侧扩展的b道增大以将左侧或右侧的道址区间扩展，直至满足则该扩展后的道址区间为阴影标定的道址区间；若当道址P-b_L向左侧或道址P+b_R向右侧已分别扩展到标准特征峰的峰区左右两侧边界道址时，仍不满足则结束计算，并将满足min{|S1’-S2’|}条件时对应的左右侧道址区间确定为其道址区间划分的最优解，作为阴影标定的道址区间。

优选地，在判断时，包含：

若且S1’>S2’时，则令b_R＝b_R+1，将右侧的道址区间的终点P+b_R进行更新，并对扩展后的右侧道址区间[P+a_R，P+b_R]重新进行计数率统计，更新S2’的值后再进行对比，直至满足则确定作为阴影标定的道址区间分别为[P-b_L,P-a_L]和最新的[P+a_R,P+b_R]。

优选地，在判断时，包含：

若且S1’<S2’时，则令b_L＝b_L+1，将左侧的道址区间的终点P-b_L进行更新，并对扩展后的左侧道址区间[P-b_L，P-a_L]重新进行计数率统计，更新S1’的值后再进行对比，直至满足则确定作为阴影标定的道址区间分别为最新的[P-b_L,P-a_L]和[P+a_R,P+b_R]。

优选地，所述所述μ＝0。

优选地，所述待测的低活度γ能谱谱线包括：航空γ能谱谱线、低本底伽马能谱谱线。

本发明的低活度γ能谱多峰稳谱方法，解决了现有方法不适用于低活度γ能谱测量的问题，具有以下优点：

(1)本发明的方法不同于现有技术中直接把寻峰谱中特征能量峰的标准峰位道址左右各n道的计数分别相加，计算两边的计数差值作为判断谱线是否偏移的依据，采用K峰、U峰和Th峰进行多峰同步稳谱以及为稳峰窗口设计算法进行边界划分，确保其左右两侧指定道址区间的阴影面积相等或者偏差最小，从而减小了稳谱的系统误差，提高了稳谱的准确度；

(2)本发明的方法通过对K、U、Th多峰同步稳谱计数率求和，相当于提高了多峰同步稳谱的总计数率，避免了在低活度放射性测量时由于计数率低的常态而导致特征峰测量的统计涨落误差很大，从而减小放射性统计涨落误差，最终实现提高稳谱精度和速度，减少测量时间的效果；

(3)本发明的方法同时采用三个特征峰进行判断稳谱，其综合了K、U、Th三个峰的谱漂情况，进行最优化稳谱，避免了现有单峰稳谱只对特定的特征峰稳谱，因而只能稳定单个特征峰，且由于放射性γ能谱测量系统的非线性，其待测特征峰不一定随稳谱标准峰同步漂移，如以K峰稳谱为例，K峰向左漂移1％时，Th峰向左漂移可能多于或者少于1％，故单峰稳谱对其他待测峰会产生稳谱误差，而本发明的方法可保证三个待测峰都能调节到合理的道址区间范围，减少稳谱失误；

(4)本发明的方法即便不改变测量过程，也能够间接增加计数率总量，减小放射性统计涨落误差，提高稳谱精度和速度，减少测量时间，适用于低活度放射性测量系统的快速稳谱；

(5)本发明的方法可以不增加额外的硬件模块，采用现有的稳谱系统的硬件电路，只需更新软件算法，就能实现旧测量系统的优化升级，根据三个峰总计数率相对偏差变量η的值，利用谱漂计算公式，计算出谱漂的大小(峰位移量)，在γ能谱测量仪的中央处理单元中直接求得对应的控制字，再发送给数控高压模块或数控放大器模块，反方向调整探测器的高压或谱仪放大器的放大倍数，以达到校准谱漂移和稳谱的效果。因此，该算法能充分地利用现有稳谱系统中的硬件电路。

(6)本发明的方法是先计算出待测谱线在某一道址区间内三个特征峰的总计数率相对偏差η，并通过实验找出η与放大器增益偏差ΔG、高压调节偏差电压ΔV之间的关系，不需要对待测谱线进行寻峰操作，解决了低活度放射性测量时难以准确寻峰的难题。

附图说明

图1为本发明的低活度γ能谱多峰稳谱方法的流程图。

图2为本发明实施例1的低活度γ能谱多峰稳谱面积划分示意图。

图3为本发明实施例1的低活度γ能谱测量谱线向左漂移示意图。

图4为本发明实施例1的信号流图。

图5为本发明实施例1的低活度γ能谱测量多峰稳谱道址区间确定流程图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的低活度γ能谱多峰稳谱方法，如图1所示，为本发明的低活度γ能谱多峰稳谱方法的流程图，包含：

(1)通过已知能量的γ参考源，测得能量与道址(峰位)的关系曲线，获取到航空γ能谱中3个标准特征峰(K、U、Th峰)的峰位道址，并在各标准特征峰左右两侧取对等的阴影面积，其满足min{|左右两侧面积之差|}，该阴影面积为在一定的道址区间内的放射性测量计数率之和。

具体地，在K特征峰中峰位的左侧取一定阴影面积S11，在峰位右侧取与S11对等的阴影面积S12，该面积即为在一定的道址区间内的放射性测量计数率之和。同样地，对U特征峰取左右两个相等的阴影面积S21、S22；对Th特征峰取左右两个相等的阴影面积S31、S32。该多处阴影面积分别对应相应的道址区间，这些道址区间即为标定好的道址区间。

(2)在γ能谱测量中获取待测谱线，对待测谱线，在该标定好的道址区间内，对其谱线在各道址区间内的放射性测量计数率求和，即同侧的阴影面积求和，计算左右两侧的阴影面积的差值△N＝S1-S2，S1为各峰左侧各道址区间的阴影面积的和，S2为各峰右侧各道址区间的阴影面积的和，及左右两侧的阴影面积的和N，三个峰总计数率相对偏差变量η＝ΔN/N；

具体地，令S1＝S11+S21+S31，S2＝S12+S22+S32，可通过软件计算出S1和S2的差值△N＝S1-S2。设定三个峰总计数率相对偏差变量η＝ΔN/N＝(S1-S2)/(S1+S2)。

(3)判断三个峰总计数率相对偏差变量η与谱漂阈值ε大小，确定待测谱线相对于标准谱线的漂移情况：当|η|≤ε时，表明待测谱线特征峰没有发生明显漂移；当|η|＞ε，且η＞0时，表明待测谱线相对于标准谱线明显的左移；当|η|＞ε，且η＜0时，表明待测谱线相对于标准谱线明显的右移。

其中，谱漂阈值ε是根据γ能谱测量精度要求及放射性统计涨落误差而定。

(4)根据谱漂计算公式，计算出谱漂的大小(峰位移量)，在γ能谱测量仪的中央处理单元中直接求得对应的控制字，通过串口输出，来调整探测器的高压或谱仪放大器的放大倍数，以达到校准谱漂移和稳谱的效果。

现有技术中直接把寻峰谱(待测峰谱)中特征能量峰的标准峰位道址左右各n道(该数据可以根据具体情况加以改变)的计数分别相加，计算两边的计数差值作为判断谱线是否偏移的依据，由于寻峰谱的特征能量峰未必是对称波形，直接指定左右均为n道来进行计数统计会带来一定的系统误差，即便是标准峰位道址左右各n道的计数分别相加，两边的计数差值未必为0。

而本发明采用K峰、U峰和Th峰进行多峰同步稳谱以及为稳峰窗口设计算法进行边界划分，通过软件算法确保其左右两侧指定道址区间的阴影面积相等或者偏差最小，从而减小了稳谱的系统误差，提高了稳谱的准确度。

为了对本发明提供的低活度γ能谱多峰稳谱方法更清楚地说明，以下通过实施例1进行详细阐述。

实施例1

一种低活度γ能谱多峰稳谱方法，具体操作如下：

(1)通过已知能量的γ参考源获取航空γ能谱中3个标准特征峰(K、U、Th峰)的道址，其对应能量分别是1.46MeV，1.76MeV，2.62MeV；

(2)在1.46MeV的K特征峰中峰位的左边取一定面积S11，确定其左右边界道址(道址区间)为[P-b_KL,P-a_KL]，用阴影面积标记该面积，该阴影面积即为在指定道址区间内的放射性测量计数率之和；

(3)同样地，在该K特征峰中峰位右边，取与S11对等的阴影面积S12，确定其左右边界道址(道址区间)为[P+a_KR,P+b_KR]；

(4)类似地，分别取1.76MeV的U特征峰的左右两个阴影面积S21、S22，确定其对应的道址区间为[P-b_UL,P-a_UL]和[P+a_UR,P+b_UR]，取2.62MeV的Th特征峰的阴影面积S31、S32，确定其对应的道址区间为[P-b_ThL,P-a_ThL]和[P+a_ThR,P+b_ThR]，如图2所示，为本发明实施例1的低活度γ能谱多峰稳谱面积划分示意图；

(5)对待测谱线，用该标定好的道址区间，进行道址区间内的计数率求和(即阴影面积求和)，采用多峰(三峰)稳谱的计数率之差，即△N＝△N1+△N2+△N3＝(S11-S12)+(S21-S22)+(S31-S32)＝(S11+S21+S31)-(S12+S22+S32)，令S1＝S11+S21+S31，S2＝S12+S22+S32，则△N＝△N1+△N2+△N3＝S1-S2；

(6)设定三个峰总计数率相对偏差变量η＝ΔN/N＝(S1-S2)/(S1+S2)；当|η|≤ε时，表明待测谱线特征峰没有发生明显漂移；当|η|＞ε，η＞0时，说明待测谱线相对于标准谱线明显的左移，如图3所示；当|η|＞ε，η＜0时，说明待测谱线相对于标准谱线明显的右移；其中，谱漂阈值ε是根据γ能谱测量精度要求及放射性统计涨落误差而定；

由于△N服从期望值为0，方差为S1+S2的正态分布，其概率密度P(ΔN)为：

式中σ_ΔN ²＝S₁+S₂，作变量置换Z＝ΔN/σ_ΔN将上式标准化。考虑ΔN≥K_a的概率为：

P(ΔN≥K_aσ_ΔN)＝1-P(ΔN＜K_aσ_ΔN)＝1-P(Z＜K_a)

概率P(ΔN≥K_aσ_ΔN)和K_a的关系可从概率积分表中查得。下面列出的是常用数据：

在检验时，满足Z＝ΔN/σ_ΔN≥K_a，则认为S1和S2之间的差异显著。

三个峰总计数率相对偏差变量η＝ΔN/N＝ΔN/σ_ΔN ²＝(ΔN/σ_ΔN)/σ_ΔN，当η＝(ΔN/σ_ΔN)/σ_ΔN≥K_a/σ_ΔN，即时，则认为S1和S2之间的差异显著，发生谱线漂移，故本发明中取谱漂阈值当正态分布置信概率为95％时，谱漂阈值

(7)环境温度对γ能谱仪的影响可以近似为对谱仪中放大器增益的影响。通常是正温度系数，即温度越高，放大器增益越大，反之放大器增益越小。谱仪增益变大时，会使谱线整体朝右边拉伸，即特征峰右移；反之，会使谱线整体朝左边压缩，使特征峰左移。

根据谱漂调节公式，计算出谱漂的大小，在γ能谱测量仪的中央处理单元中直接求得对应的控制字，通过串口输出，来调整探测器的高压或谱仪放大器的放大倍数，以达到校准谱漂移和稳谱的效果。其信号流图如图4所示。

谱漂调节公式如下：

ΔV＝αη

ΔG＝βη

上式中，ΔV为高压调节量；ΔG为增益调节量；α、β的值通过已知能量的γ参考源实验后确定。实验方法如下：

在标准测量条件下，获得已知能量的γ参考源的标准谱线。在指定道址区间内计算出K、U、Th三个特征峰的总计数率之和N_标和三个峰左右两侧计数率的绝对偏差ΔN_标，得出三个峰总计数率相对偏差变量η_标＝ΔN_标/N_标。当测量条件发生改变时，计算待测谱线的相关参数：N_待测、ΔN_待测和η_待测。通过调节系统高压或者放大器增益，使得|η_待测|≤|η_标|，通过实验数据，分别拟合出η与ΔV，以及η与ΔG之间的定量关系，从而确定出α、β的值。

进一步地，对特征峰峰位左右两侧阴影部分道址区间的确定进行如下具体说明。

一般认为，在要求不高，影响测量的因素在5个(至少3个)以上，且相互独立，则测量计数率分布可视为正态分布。正态分布的随机误差具有单峰性、对称性和抵偿性。假设μ为测量总体正态分布的数学期望，σ为测量总体正态分布的标准差。当正态分布的置信概率为0.95时，需要满足|x-μ|≤1.96σ。

当置信因子为k时，正态分布的置信概率p(|x-μ|≤kσ)＝1-a，不同k值对应的置信概率见表1。在放射性测量中，正态分布置信概率为95％时，对应的置信因子k值取为1.96。

表1正态分布不同k值对应的置信概率

以K峰为例，其峰位左侧道址区间测量的计数率为S11，其标准差为峰位右侧道址区间测量的计数率为S12，其标准差为左右两侧计数率之差ΔN₁＝S11-S12属于正态分布，ΔN₁的数学期望μ为0，当其置信概率为0.95时，需要满足

其中，

当满足时，则认为K峰左右两侧道址区间对应的阴影部分面积有95％的置信概率相等(ΔN₁＝S11-S12的数学期望为0)。

根据上述分析，特征峰峰位左右两侧阴影部分道址区间的确定方法，如图5所示(以K峰为例进行说明)：

(1)以K特征峰的峰位P为中心，将距离峰位道址P左右各a道的道址记为P-a_KL和P+a_KR，在低活度γ能谱测量中为了增大计数率，一般直接将a_KL和a_KR取为0)，作为左、右两侧道址区间的终点和起点，以道址P为中心再向两侧扩展b道，b>a，对应道址记为P-b_KL和P+b_KR，作为左、右两侧道址区间的起点和终点；其中，a_KL的取值范围为0≤a_KL＜m_KL，a_KR的取值范围为0≤a_KR＜m_KR，b_KL的取值范围为0＜b_KL≤m_KL，b_KR的取值范围为0＜b_KR≤m_KR，a_KL、a_KR均为自然数，b_KL、b_KR均为正整数；m_KL和m_KR是K特征峰的峰区左右边界道址相对于已知峰位道址的偏移量绝对值；特征峰的有效计数区间为[P-m_KL,P+m_KR]，划分的道址区间应该在这个有效计数区间之内，故左区间外侧P-b_KL的取值范围为[P-m_KL,P)，而左区间内侧P-a_KL的取值范围为(P-m_KL,P]；而右区间外侧P+b_KR的取值范围为(P,P+m_KR],右区间内侧P+a_KR的取值范围为[P,P+m_KR)；

(2)对标准谱线中K峰峰位的左侧[P-b_KL,P-aKL]道址区间进行计数率统计，记为S11，同样对其右侧[P+a_KR,P+b_KR]道址区间进行计数率统计，记为S12；

(3)如果满足则确定K特征峰的峰位P左右两侧阴影部分的道址区间分别为[P-b_KL,P-a_KL]和[P+a_KR,P+b_KR]；

(4)若且S11>S12时，则令b_KR＝b_KR+1，将右侧的道址区间的终点P+b_KR进行更新，并对扩展后的右侧[P+a_KR，P+b_KR]道址区间重新进行计数率统计，更新S12的值后再进行对比，直至满足则确定K峰峰位P左右两侧阴影部分的道址区间分别为[P-b_KL,P-a_KL]和最新的[P+a_KR,P+b_KR]，并计算出min{|S11-S12|}的值；

(5)若且S11<S12时，则令b_KL＝b_KL+1，将左侧的道址区间的终点P-b_KL进行更新，并对扩展后的左侧[P-b_KL，P-a_KL]道址区间重新进行计数率统计，更新S11的值后再进行对比，直至满足则确定K峰峰位P左右两侧阴影部分的道址区间分别为最新的[P-b_KL,P-a_KL]和[P+a_KR,P+b_KR]，并计算出min{|S11-S12|}的值；

(6)当道址P-b_KL或P+b_KR向两侧扩展已分别到达K峰峰区的左右边界，却仍无法满足时，则结束计算，并将满足min{|S11-S12|}条件时对应的左右侧道址区间确定为其道址区间划分的最优解。

综上所述，本发明的方法采用K峰、U峰和Th峰进行多峰同步稳谱以及为稳峰窗口设计智能算法进行边界划分，确保其左右两侧指定道址区间的阴影面积相等或者偏差最小，从而减小了稳谱的系统误差，提高了稳谱的准确度。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种低活度γ能谱多峰稳谱方法，其特征在于，该方法包含：

(S1)通过已知能量的γ参考源获取到γ能谱中的若干标准特征峰的道址，特征峰包括：K、U和Th峰，并在各标准特征峰左右两侧取对等的阴影面积，且满足min{|标准特征峰左右两侧面积之差|}，该阴影面积为在对应道址区间内的放射性测量计数率之和；

(S2)获得待测的低活度γ能谱谱线，在采用阴影标定的道址区间内，对待测谱线中各特征峰同侧的道址区间内的放射性测量计数率求和，该同侧的放射性测量计数率求和等于同侧的道址区间的阴影面积求和，计算左右两侧的阴影面积的差值△N、左右两侧阴影面积之和N，及三个峰总计数率相对偏差变量η＝ΔN/N，其中△N＝S1-S2，N＝S1+S2，S1为各峰左侧各道址区间的阴影面积的和，S2为各峰右侧各道址区间的阴影面积的和，△N服从正态分布；

(S3)判断三个峰总计数率相对偏差变量η与谱漂阈值ε大小，确定待测谱线相对于标准谱线的漂移情况：当|η|≤ε时，表明待测谱线特征峰没有发生明显漂移；当|η|＞ε，且η＞0时，表明待测谱线相对于标准谱线明显的左移；当|η|＞ε，且η＜0时，表明待测谱线相对于标准谱线明显的右移；

(S4)根据谱漂调节公式，计算出谱漂的大小，在γ能谱测量仪的中央处理单元中直接求得对应的控制字，通过串口输出，来调整探测器的高压或谱仪放大器的放大倍数，以达到校准谱漂移和稳谱的效果。

2.根据权利要求1所述的低活度γ能谱多峰稳谱方法，其特征在于，△N服从期望值为0，方差σ_ΔN ²为S1+S2的正态分布，其概率密度P(ΔN)为：

其中，

3.根据权利要求2所述的低活度γ能谱多峰稳谱方法，其特征在于，所述谱漂阈值ε根据γ能谱测量精度要求及放射性统计涨落误差确定。

4.根据权利要求3所述的低活度γ能谱多峰稳谱方法，其特征在于，所述谱漂阈值其中，K_a为置信因子。

5.根据权利要求1所述的低活度γ能谱多峰稳谱方法，其特征在于，所述谱漂调节公式为：

ΔV＝αη

ΔG＝βη

其中，ΔV为高压调节量；ΔG为增益调节量；α、β的值通过已知能量的γ参考源实验后确定。

6.根据权利要求2-5中任意一项所述的低活度γ能谱多峰稳谱方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述标准特征峰的道址区间的确定，包含：

以标准特征峰的峰位道址P为中心，将距离所述峰位道址P左右两侧各a道的道址记为P-a_L和P+a_R，分别作为左、右两侧道址区间的终点和起点，以所述峰位道址P为中心再向左右两侧扩展b道，对应道址记为P-b_L和P+b_R，分别作为左、右两侧道址区间的起点和终点；其中，所述b_L的取值范围为(0,m_L]，b_R的取值范围为(0,m_R]，m_L和m_R是标准特征峰的峰区左右两侧边界道址相对于已知峰位道址的偏移量绝对值，b>a≥0；

对标准特征峰左侧道址区间[P-b_L,P-a_L]进行计数率统计，记为S1’，其标准差为对右侧道址区间[P+a_R,P+b_R]进行计数率统计，记为S2’，其标准差为两侧计数率之差ΔN₁＝S1’-S2’，属于正态分布，ΔN₁的数学期望为μ，ΔN₁的标准差为当其置信概率为p时，p≥0.95，需要满足其中，k为置信因子；

若不满足则将左侧或右侧扩展的b道增大以将左侧或右侧的道址区间扩展，直至满足则该扩展后的道址区间为阴影标定的道址区间；若当道址P-b_L向左侧或道址P+b_R向右侧已分别扩展到标准特征峰的峰区左右两侧边界道址时，仍不满足则结束计算，并将满足min{|S1’-S2’|}条件时对应的左右侧道址区间确定为其道址区间划分的最优解，作为阴影标定的道址区间。

7.根据权利要求6所述的低活度γ能谱多峰稳谱方法，其特征在于，在判断时，包含：

若且S1’>S2’时，则令b_R＝b_R+1，将右侧的道址区间的终点P+b_R进行更新，并对扩展后的右侧道址区间[P+a_R，P+b_R]重新进行计数率统计，更新S2’的值后再进行对比，直至满足则确定作为阴影标定的道址区间分别为[P-b_L,P-a_L]和最新的[P+a_R,P+b_R]。

8.根据权利要求6所述的低活度γ能谱多峰稳谱方法，其特征在于，在判断时，包含：

若且S1’<S2’时，则令b_L＝b_L+1，将左侧的道址区间的终点P-b_L进行更新，并对扩展后的左侧道址区间[P-b_L，P-a_L]重新进行计数率统计，更新S1’的值后再进行对比，直至满足则确定作为阴影标定的道址区间分别为最新的[P-b_L,P-a_L]和[P+a_R,P+b_R]。

9.根据权利要求6所述的低活度γ能谱多峰稳谱方法，其特征在于，所述所述μ＝0。

10.根据权利要求1所述的低活度γ能谱多峰稳谱方法，其特征在于，所述待测的低活度γ能谱谱线包括：航空γ能谱谱线、低本底伽马能谱谱线。