CN111638545B - 确定NaI能谱仪的能量计算积分点数的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了确定NaI能谱仪的能量计算积分点数的方法，所述方法包括：确定NaI能谱仪实际工作环境温度的范围内的最低温度和最高温度；分别测定NaI能谱仪在最低温度和最高温度条件下的天然本底照射的波形数据，并基于所述波形数据确定平均波形数据，分别记作W1和W2；分别计算最低温度和最高温度下的W1和W2在不同积分点数n的积分值，分别记作E1n和E2n；比较不同积分点数对应的E1n和E2n的差异比例值r，其中，差异比例值r的最小的值所对应的积分点数作为能量计算积分点数。利用本发明的方法能够准确地确定能量计算积分点数，降低温度漂移程度，保证了NaI能谱仪检测结果的准确性，适于广泛应用。
Description
技术领域
本发明涉及仪器领域。具体地，本发明涉及确定NaI能谱仪的能量计算积分点数的方法。
背景技术
NaI能谱仪可用于放射源的剂量探测和核素识别，在多个领域有广泛应用。NaI能谱仪通常由NaI晶体耦合光电倍增管或硅光电倍增管组成，信号经前置放大器输出后由ADC进行数字化采集。
NaI晶体具有高发光量、价格相对便宜、可生长大尺寸晶体等优点，但其也存在一些缺点，例如其发光特性对温度敏感，不同温度下，其光产额、发光衰减时间常数都不一样。同时NaI能谱仪的后端光电器件和电子学也都一定程度上受温度的影响。因此在温度变化情况下，NaI能谱仪会出现较严重的能谱漂移现象。针对该险象，国际上开发了多种校正方法，主要都是基于一些参考的特征峰位，例如基于外部校准源、基于天然本底核素、基于晶体内部辐射等。但是这些方法复杂，需要增加额外开销。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提出了确定NaI能谱仪的能量计算积分点数的方法及使用NaI能谱仪的方法，利用确定NaI能谱仪的能量计算积分点数的方法能够准确地确定能量计算积分点数，降低温度漂移程度，保证了NaI能谱仪检测结果的准确性，适于广泛应用。
在本发明的一个方面，本发明提出了一种确定NaI能谱仪的能量计算积分点数的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：确定NaI能谱仪实际工作环境温度的范围内的最低温度和最高温度；分别测定NaI能谱仪在最低温度和最高温度条件下的天然本底照射的波形数据，并基于所述波形数据确定平均波形数据，分别记作W1和W2；分别计算最低温度和最高温度下的W1和W2在不同积分点数n的积分值，分别记作E1n和E2n；比较不同积分点数对应的E1n和E2n的差异比例值r，其中，差异比例值r的最小的值所对应的积分点数作为能量计算积分点数。由此，根据本发明实施例的方法可以快速、准确地确定NaI能谱仪的能量计算积分点数，重复性好，降低温度漂移程度，保证了NaI能谱仪检测结果的准确性。
根据本发明的实施例，所述确定NaI能谱仪的能量计算积分点数的方法还可以具有下列附加技术特征：
根据本发明的实施例，所述天然本底照射的波形数据为扣除基线后的波形数据。
根据本发明的实施例，所述天然本底照射的采样率f大于10MHz。
根据本发明的实施例，所述天然本底照射的波形数据包括触发阈值前m1个点和触发阈值后m2个点，其中，m1和m2分别满足如下条件：
(m1+m2)/f≥2μs；
m1＝5～10。
根据本发明的实施例，所述积分点数选自m1+round(400ns*f)至m1+m2。
根据本发明的实施例，所述差异比例值r＝|E1n-E2n|/(E1n+E2n)。
在本发明的另一方面，本发明提出了一种使用NaI能谱仪的方法。根据本发明的实施例，所述方法包括：设定工作参数，其中，所述工作参数包括能量计算的积分点数，所述能量计算的积分点数是通过前面所述方法确定的；利用NaI能谱仪进行检测。由此，根据本发明实施例的方法可以实现准确检测，重复性好，能长期稳定工作，且操作简便、快捷，适于广泛应用。
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确定NaI能谱仪的能量计算积分点数的方法流程示意图；
图2显示了根据本发明一个实施例的本底平均波形；
图3显示了根据本发明一个实施例的不同积分点数下的积分值分布图；
图4显示了根据本发明一个实施例的不同积分点数对应的积分值的差异比例值分布图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的方案进行解释。本领域技术人员将会理解，下面的实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。
实施例1
在该实施例中，参考图1，按照下列方法确定NaI能谱仪的能量计算积分点数。
1、提供一台用于室内环境的NaI能谱仪，能谱仪采用10cm*5cm*40cm的2L的NaI(Tl)的晶体耦合直径3英寸的PMT，由分压板进行高压分压，由前置放大器进行信号放大，数字化采集ADC进行波形采集，ADC型号AD9629，采用采样率f为65MHz，采集波形数据由千兆以太网上传至上位机进行数据分析。
2、恒温箱控制设备工作温度范围为5～35℃，即最低值T1为5℃，最高值T2为35℃。在这两个温度下各采集一组天然本底波形数据(大于10万个波形)，并计算两种温度下的平均波形数据，分别记作W1和W2，得到图2。其中，天然本底照射的波形数据包括了触发阈值前m1个点和触发阈值后m2个点，m1＝10，m2＝82。
3、计算这两个温度下的W1和W2在不同积分点数n的积分值，分别记作E1n和E2n，得到图3。其中，积分点数为36至92。
4、比较不同积分点数对应的E1n和E2n的差异比例值r＝|E1n-E2n|/(E1n+E2n)，得到图4。取图4中值最小时的积分点数，即71作为能谱仪能量积分点数。将能谱仪的FPGA程序中的能量积分点数修改为71。至此，本能谱仪在温度变化下能量漂移较小。
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必须针对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一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (4)
1.一种确定NaI能谱仪的能量计算积分点数的方法，其特征在于，包括：
确定NaI能谱仪实际工作环境温度的范围内的最低温度和最高温度；
分别测定NaI能谱仪在最低温度和最高温度条件下的天然本底照射的波形数据，并基于所述波形数据确定平均波形数据，分别记作W1和W2；
分别计算最低温度和最高温度下的W1和W2在不同积分点数n的积分值，分别记作E1n和E2n，所述天然本底照射的波形数据包括触发阈值前m1个点和触发阈值后m2个点，其中，m1和m2分别满足如下条件：(m1+m2)/f≥2μs，m1＝5～10，所述积分点数选自m1+round(400ns*f)至m1+m2，f为天然本底照射的采样率；
比较不同积分点数对应的E1n和E2n的差异比例值r，r＝|E1n-E2n|/(E1n+E2n)，其中，差异比例值r的最小的值所对应的积分点数作为能量计算积分点数。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天然本底照射的波形数据为扣除基线后的波形数据。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述天然本底照射的采样率f大于10MHz。
4.一种使用NaI能谱仪的方法，其特征在于，包括：
设定工作参数，其中，所述工作参数包括能量计算的积分点数，所述能量计算的积分点数是通过权利要求1～3任一项所述方法确定的；
利用NaI能谱仪进行检测。
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