CN111666532A - 一种海水放射性核素峰重叠的分峰计算方法 - Google Patents

一种海水放射性核素峰重叠的分峰计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于海水检测技术领域，涉及一种海水放射性核素峰重叠的分峰计算方法，该包括以下步骤：(1)分别对两个放射性核素的峰，建立各自的拟合函数；(2)确定两个峰发生重叠交叉的重叠通道；(3)从左至右，分别计算两个峰在各自拟合曲线范围内的面积Y1、Y2；(4)计算第二个峰的左边界到重叠通道之间区域在其拟合曲线范围内的面积Y′2；(5)计算第一个峰的右边界到重叠峰通道之间区域在其拟合曲线范围内的面积Y′1；(6)Y1‑Y′2作为第一个峰分峰计算的结果；Y2‑Y′1作为第二个峰分峰计算的结果。本发明的方法不受累积时间及海洋环境干扰的限制，能够识别出两个海水放射性核素能谱发生重叠的峰，所各自的核素能量，可以提高计算的准确度。

Description

一种海水放射性核素峰重叠的分峰计算方法
技术领域
本发明属于海水检测技术领域，涉及一种海水放射性核素峰重叠的分峰计算方法。
背景技术
在海洋放射性物质综合测量过程中，如果存在相应的放射性物质，在所对应的能量区间会出现相应的峰。由于检测到放射性核素信号的峰发生无规律的漂移、重叠，所以二种海水放射性核素的能谱峰，可能存在能谱峰的重叠，影响海水放射性核素的检测结果。检测海水放射性核素能谱峰的判断方法，是海洋检测放射性核素测量所必须的，是目前国内海洋放射性测量发展的核心。现有的海水放射性环境监测方法通常是以假定海水中待测放射性物质所对应的检测信号是平稳的或是时不变的为前提，并不适用于复杂的海洋环境。
但是，实际的海洋现场检测环境是复杂多变的，干扰因素很多。在实际作业过程中发现，海洋环境的变化对海洋物质的测量存在彼此干扰，其现象是检测到的能谱会出现无规律的变化，为得到真正海水放射性核素的检测结果，及时发现海水放射性核素的能量范围。
基于以上原因，如果用两种或两种以上不同的核素进行海水放射性检测，由于在放射性核素检测过程中，会出现很多的峰，有假峰，有叠加峰，也有干扰数据引起的误差峰，漂移峰等，两种核素的峰可能会因为干扰因素交叉叠加，影响检测结果的判断。因此，现场测量中，如何判断不同海水放射性核素能谱峰是否发生重叠，如果发生重叠交叉，在计算每个放射性核素峰的时候，如何将峰的重叠区域进行区分计算以得到准确的峰能量，是急需解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种海水放射性核素峰重叠的分峰计算方法，能够识别出两个海水放射性核素能谱发生重叠交叉的峰，区分各自的核素能量，提高计算的准确度，以达到提高检测放射性核素的效率和准确度的目的。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种海水放射性核素峰重叠的分峰计算方法，包括以下步骤：
(1)分别对两个放射性核素的峰，建立各自的拟合函数；
(2)确定两个峰发生重叠交叉的重叠通道；
(3)从左至右，分别计算两个峰在各自拟合曲线范围内的面积Y1、Y2；
(4)计算第二个峰的左边界到重叠通道之间区域在其拟合曲线范围内的面积Y′2；
(5)计算第一个峰的右边界到重叠通道之间区域在其拟合曲线范围内的面积Y1′；
(6)Y1-Y′2作为第一个峰分峰计算的结果；Y2-Y′1作为第二个峰分峰计算的结果。
作为本发明的一种优选方式，所述步骤(1)中，采用高斯拟合函数分别对两个放射性核素的能谱峰，建立各自的拟合函数：
Figure BDA0002491263310000021
其中，Ymax为能谱峰的峰信号值，Xmax为能谱峰的峰通道，S/2为能谱峰拟合半高宽的平方值，Xi为拟合曲线的通道值，Yi为拟合曲线通道对应的信号值。
进一步优选地，所述步骤(3)中，根据能谱通道，峰在拟合曲线范围内的面积为该峰左、右边界范围内拟合信号值的累加总和。
进一步优选地，所述步骤(4)中，第二个峰的左边界＝第二个峰的峰通道－第二个峰边界系数×第二个峰的半高宽，从第二个峰的左边界到重叠通道之间信号值的累加总和为面积Y′2。
进一步优选地，所述步骤(5)中，第一个峰的右边界＝第一个峰的峰通道+第一个峰边界系数×第一个峰的半高宽，从第一个峰的左边界到重叠通道之间信号值的累加总和为面积Y′1。
进一步优选地，步骤(2)中，两个放射性核素的峰是否发生重叠及重叠通道的判断方法为：
(1)从左至右，遍历两个核素峰之间的通道；
(2)根据当前遍历的通道Xi，分别用两个拟合函数计算每个通道对应的拟合信号值
Figure BDA0002491263310000022
(3)从左到右遍历，如果
Figure BDA0002491263310000023
则结束判断；
(4)如果
Figure BDA0002491263310000024
进一步判断：若
Figure BDA0002491263310000025
继续遍历；若
Figure BDA0002491263310000026
则记录该通道chi；
(5)若记录的通道满足：(chi-ch1)≤2.5×bgk1，且(ch2-chi)≤2.5×bgk2，则判定两种放射性核素的能谱峰发生重叠，重叠通道为该遍历点的通道；其中，ch1为第一个核素峰的通道，ch2为第二个核素峰的通道；bgk1为第一个核素峰的半高宽，bgk2为第二个核素峰的半高宽。
通过本发明提供的方法，能够识别出两个海水放射性核素能谱发生峰是否发生重叠，及峰重叠的情况下，各自的核素能量的区分计算。本发明可以提高两个峰重叠情况下，每个峰的计算准确度，从而达到提高检测放射性核素的效率和准确度的目的。
附图说明
图1为本发明实施实例所公开的海水放射性核素峰重叠的分峰计算方法的流程示意图；
图2为本发明实施实例所公开的所有通道的能谱数据图；
图3为本发明实施实例所公开的放大的能谱曲线；
图4为本发明实施实例所公开的拟合后的能谱曲线；
图5为本发明实施实例拟合后能谱曲线所找峰的重叠通道；
图6为本发明实施实例第一个峰在拟合曲线范围内的面积；
图7为本发明实施实例第二个峰在拟合曲线范围内的面积；
图8为本发明实施实例计算的第二个峰的左边界到重叠通道范围内，在其拟合曲线范围内的面积；
图9为本发明实施实例计算的第一个峰的右边界到重叠通道范围内，在其拟合曲线范围内的面积；
图10为本发明实施实例第一个峰的分峰计算结果；
图11为本发明实施实例第二个峰的分峰计算结果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本发明提供了一种海水放射性核素干扰频率的判断方法，如图1所示，具体流程如下：
S101、采用高斯拟合函数分别对两个放射性核素的能谱峰，建立各自的拟合函数，如图4所示；
根据能谱峰的通道，信号值，和半高宽，计算出能谱峰的高斯函数。高斯函数如下：
Figure BDA0002491263310000031
其中，Ymax为能谱峰的峰信号值，xmax为能谱峰的峰通道，S/2为能谱峰拟合半高宽的平方值，Xi为拟合曲线的通道值，Yi为拟合曲线通道对应的信号值。
在本实施实例中，两个核素的峰通道分别为645、693通道；峰信号值分别为1218、941；半高宽分别为16、17，所有通道的能谱曲线，如图2、图3所示。
建立的两个峰的高斯拟合函数公式如下：
Figure BDA0002491263310000041
S1＝2×162；
Figure BDA0002491263310000042
S2＝2×172。
S102、判断两个峰是否发生重叠，及重叠情况下的重叠通道位置，具体为：
(1)从第一个峰的通道开始，遍历每一个通道，直到第二个峰的通道；第一个峰的为左边的峰ch1，第二个峰为右边的峰ch2，也就是第一个峰的峰通道小于第二个峰的峰通道；遍历两个峰通道之间的每个通道；
(2)根据当前遍历的通道，分别用两个拟合的函数计算对应的拟合信号值；遍历的通道为Xi，拟合信号值为
Figure BDA0002491263310000043
(3)如果
Figure BDA0002491263310000044
且
Figure BDA0002491263310000045
继续遍历；如果
Figure BDA0002491263310000046
则退出遍历，判定两种放射性核素的能谱峰不发生重叠；
(4)如果
Figure BDA0002491263310000047
且
Figure BDA0002491263310000048
记录该通道chi。
(5)若该通道满足：(chi-ch1)≤2.5×bgk1，且(ch2-chi)≤2.5×bgk2，则判定两个放射性核素的能谱峰发生重叠，重叠的通道为该遍历点的通道。
否则这两个海水放射性核素能谱峰没有发生重叠。其中，ch1为第一个核素峰的通道，ch2为第二个核素峰的通道；bgk1为第一个核素峰的半高宽，bgk2为第二个核素峰的半高宽。
本实施例中，两个峰发生了重叠，如图5所示，两个峰的重叠通道为680，图中竖线所示位置。
S103、从左边开始，计算第一个峰在其拟合曲线范围内的面积：为该峰左、右边界范围内拟合信号值的累加总和。
在本实施实例中，第一个峰在其拟合曲线范围内的面积Y1，如图6中阴影所示。
S104、计算第二个峰的左边界到重叠通道之间区域在其拟合曲线范围内的面积Y′2：第二个峰的左边界到重叠通道之间的信号值的累加总和。
其中，第二个峰的左边界＝第二个峰的峰通道－第二个峰边界系数×第二个峰的半高宽。
在本实施实例中，第二个峰的边界系数＝3；第二个峰的左边界＝693－3×17＝642；重叠通道为680。从642通道到680通道进行第二个核素拟合信号值的累加总和为Y′2，如图8中阴影所示。
S105、第一个峰经过分峰计算得到的结果为：该峰的峰面积扣除第二个峰与第一个峰在第二个拟合函数内的叠加面积；即Y1－Y′2，如图10中阴影所示。
S106、计算第二个峰在其拟合曲线范围内的面积，方法同步骤S103。
第二个峰在其拟合曲线范围内的面积Y2，如图7中阴影所示。
S107、计算第一个峰的右边界到重叠通道之间区域在其拟合曲线范围内的面积Y′1：第一个峰的右边界到重叠通道之间的信号值的累加总和。
其中，第一个峰的右边界＝第一个峰的峰通道+第一个峰边界系数×第一个峰的半高宽。
在本实施实例中，第一个峰的边界系数＝2.5；第一个峰的右边界＝645+2.5×16＝685；重叠通道为680。从680通道到685通道进行第一个核素拟合信号值的累加总和为Y′1，如图9中阴影所示。
S108、第二个峰经过分峰计算得到的结果为：该峰的峰面积扣除第一个峰与第二个峰在第一个拟合函数内的叠加面积；即Y2－Y′1，如图11中阴影所示。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种海水放射性核素峰重叠的分峰计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)分别对两个放射性核素的峰，建立各自的拟合函数；
(2)确定两个峰发生重叠交叉的重叠通道；
(3)从左至右，分别计算两个峰在各自拟合曲线范围内的面积Y1、Y2；
(4)计算第二个峰的左边界到重叠通道之间区域在其拟合曲线范围内的面积Y′2；
(5)计算第一个峰的右边界到重叠通道之间区域在其拟合曲线范围内的面积Y′1；
(6)Y1-Y′2作为第一个峰分峰计算的结果；Y2-Y′1作为第二个峰分峰计算的结果。
2.根据权利要求1所述的海水放射性核素峰重叠的分峰计算方法，其特征在于，所述步骤(1)中，采用高斯拟合函数分别对两个放射性核素的能谱峰，建立各自的拟合函数：
Figure FDA0002491263300000011
其中，Ymax为能谱峰的峰信号值，Xmax为能谱峰的峰通道，S/2为能谱峰拟合半高宽的平方值，Xi为拟合曲线的通道值，Yi为拟合曲线通道对应的信号值。
3.根据权利要求2所述的海水放射性核素峰重叠的分峰计算方法，其特征在于，所述步骤(3)中，根据能谱通道，峰在拟合范围内的面积为该峰左、右边界范围内拟合信号值的累加总和。
4.根据权利要求1所述的海水放射性核素峰重叠的分峰计算方法，其特征在于：所述步骤(4)中，第二个峰的左边界＝第二个峰的峰通道－第二个峰边界系数*第二个峰的半高宽，从第二个峰的左边界到重叠通道之间信号值的累加总和为面积Y′2。
5.根据权利要求1所述的海水放射性核素峰重叠的分峰计算方法，其特征在于，所述步骤(5)中，第一个峰的右边界＝第一个峰的峰通道+第一个峰边界系数*第一个峰的半高宽，从第一个峰的左边界到重叠通道之间信号值的累加总和为面积Y′1。
6.根据权利要求1-5任一项所述的海水放射性核素峰重叠的分峰计算方法，其特征在于，步骤(2)，两个放射性核素的峰是否发生重叠及重叠通道的判断方法为：
(1)从左至右，遍历两个核素峰之间的通道；
(2)根据当前遍历的通道Xi，分别用两个拟合函数计算每个通道对应的拟合信号值
Figure FDA0002491263300000012
(3)从左到右遍历，如果
Figure FDA0002491263300000013
则结束判断；
(4)如果
Figure FDA0002491263300000014
进一步判断：若
Figure FDA0002491263300000015
继续遍历；若
Figure FDA0002491263300000016
则记录该通道chi；
(5)若记录的通道满足：(chi-ch1)≤2.5×bgk1，且(ch2-chi)≤2.5×bgk2，则判定两种放射性核素的能谱峰发生重叠，重叠通道为该遍历点的通道；其中，ch1为第一个核素峰的通道，ch2为第二个核素峰的通道；bgk1为第一个核素峰的半高宽，bgk2为第二个核素峰的半高宽。
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