EP3274863A1 - Method and device for detecting radioelements - Google Patents

Method and device for detecting radioelements

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Publication number
EP3274863A1
EP3274863A1 EP16711607.8A EP16711607A EP3274863A1 EP 3274863 A1 EP3274863 A1 EP 3274863A1 EP 16711607 A EP16711607 A EP 16711607A EP 3274863 A1 EP3274863 A1 EP 3274863A1
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EP
European Patent Office
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energy
model
distribution
priori
law
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP16711607.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Frédérick CARREL
Eric Barat
Thomas Dautremer
Matthieu Hamel
Stéphane NORMAND
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Publication of EP3274863A1 publication Critical patent/EP3274863A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01TMEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16Measuring radiation intensity
    • G01T1/17Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector
    • G01T1/178Circuit arrangements not adapted to a particular type of detector for measuring specific activity in the presence of other radioactive substances, e.g. natural, in the air or in liquids such as rain water
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10Complex mathematical operations
    • G06F17/18Complex mathematical operations for evaluating statistical data, e.g. average values, frequency distributions, probability functions, regression analysis

Definitions

  • the object of the invention relates to a method and a device for detecting radioelements contained in an object, to determine their nature and their activity. In particular, it makes it possible to take into account spurious effects originating from the environment in which the object to be analyzed is located.
  • Gamma spectrometry is a technique for detecting gamma radiation emitted spontaneously by radioelements. This technique makes it possible to identify gamma emitting radioelements and to measure their activity. To achieve qualitative and quantitative objectives, the treatment of a gamma spectrum is based on the analysis of the peaks present in the spectrum. These correspond to the gamma radiation emitted by a specific radioelement, for example 137 Cs emitting a gamma at 661.5 keV or 60 Co emitting a gamma at 1173.2 keV and a gamma at 1332.5 keV.
  • the presence of a peak in a gamma spectrum means that the energy of the incident gamma radiation has been fully absorbed in the detector, following one or more interactions, photoelectric effect, Compton effect or pair production, occurring within this last.
  • the detectors used to perform gamma spectrometry measurements can be separated into two categories: scintillators and semiconductors.
  • the quality of a gamma spectrum can be evaluated by two parameters specific to the detector used: the energy resolution, that is to say the ability to separate two near peaks in energy defined as the half-height width of the detector. a peak present in the spectrum at a given energy, and the detection efficiency, the denser the material, the greater the probability of absorbing all of the incident gamma radiation. These two parameters vary significantly depending on the detector used.
  • FIG. 1 shows, in a channel energy diagram, blow per channel, an example of spectrum S (1) obtained using an HPGe detector and a 137 Cs source emitting gamma radiation at 661, 5 keV.
  • Figure 2 compares S (HPGe), S (CZT), S (Nal) spectra obtained using a uranium sample and different types of detectors, with different performance in terms of energy resolution.
  • FIG. 3 shows a spectrum S (II) obtained using a plastic scintillator of the EJ200 type, in the presence of 60 Co and 137 Cs sources. The characteristic forms of these spectra are due to the Compton fronts following the interactions within the detector. It can thus be noted the absence of the photoelectric peaks characteristic of the presence of 137 Cs and 60 Co.
  • these detectors are generally used to perform total count measurements, detection of all the gamma radiation interacting within the detector without information on their energy.
  • a traditional approach consisting of measuring the net area of the different peaks of interest is therefore not possible and an alternative solution must be used if it is desired to identify the radioelements present in the spectrum.
  • a solution for treating a gamma spectrum, identifying the radioelements transmitters and measure the activity of the latter, is to analyze the spectrum as a whole and not to restrict only to the analysis of the photoelectric peaks.
  • the approach followed is to express spectrum analysis in the following matrix form:
  • nbre_energy_incidents a signal matrix, matrix of dimensions (number_channels, 1), where the variable number_channels is equal to the number of channels of the gamma spectrum
  • A an activity matrix, matrix of dimensions (nbre_energies_incidents, 1).
  • the variable nbre_energies_incidentes corresponds to the number of incident energies defined by the user and taken into account in the reconstruction. These incident energies correspond to the number of elementary volume elements of a classical problem of emission tomography,
  • H a projector of the problem, matrix of dimensions (number_channels, number_energies_incidentes). This matrix includes all the detection efficiencies involved in the problem. By way of example, an element hij of this matrix corresponds to the probability that a photon of incident energy j is detected in channel i of the gamma spectrum.
  • the signal matrix S corresponds to the result of the measurement, to the gamma spectrum to be analyzed, the projector matrix is generally calculated by simulation, the matrix A corresponds to the result of the reconstruction.
  • FIG. 4A and FIG. 4B illustrate an example of the H projector concept, for an incident energy of 660 keV, FIG. 4A.
  • the spectrum S (IV) of FIG. 4B corresponds to the incident energy corresponding to an entire column of the projector H.
  • the projector thus contains the spectral response of the detector for each incident energy taken into account in the problem and defined by the user. . It is on this grid of incident energies that the reconstruction step will be carried out.
  • FIGS. 5 and 6 represent the gamma spectrum to be analyzed, corresponding to a simulation of the response of a plastic scintillator type EJ200, in the presence of three gamma sources ( 241 Am, 137 Cs, 60 Co).
  • the reconstructed spectrum Sr from the results of the analysis and the incident energies is shown in dashed lines in the figure.
  • FIG. 6 illustrates the result of a reconstruction carried out using an ML-EM type algorithm, the incident energies reconstructed from the spectrum of FIG. 5.
  • the latter is generally obtained following a simulation step, using a model describing the detector used and its environment. Nevertheless, it is generally difficult to arrive at a fine modeling, knowledge of the geometry of the detector, limitations of the code of computation which model only imperfectly the interactions within the detector, absence of taking into account of certain physical phenomena, as the collection of visible photons for example in the case of plastic scintillators. If the modeling of the detector and / or the environment is imperfect, a more or less important bias will be present during the reconstruction.
  • Another approach, rather than considering a grid of incident energies on which one would perform the reconstruction is to use a database.
  • we no longer simulate a grid of incident energies, but directly the signature of a given element, for example for the 60 Co we will directly simulate the response of the detector for two incident energies, emitted respectively at 1173.2 keV and 1332.5 keV.
  • the reconstruction is performed directly on a grid of radioelements. It also has the advantage of converging faster than the grid approach, because the number of components to be taken into account is lower.
  • One of the disadvantages of this method is its limitation to take into account only the radioelements initially present in the database. If the analysis of a gamma spectrum involves a radioelement missing from the database, the reconstruction will be erroneous.
  • the invention relates to a method for determining the nature of the radioelements present in an object and their activity, characterized in that it comprises at least the following steps: A first phase of numerical simulation of spectrometric responses for a set of incident energy E and a set of measured output energy E ', in order to obtain a set of simulated data,
  • a second phase of non-parametric regression on the simulated data nonparametric estimation of the quantity representing the joint probability of the triples (E, E ', y) from simulated points (Ei, Ei', yij) in order to deduce a meta-model S (E, E ') for any energy pair (E, E') on a continuous function
  • the method comprises the following steps:
  • the values ⁇ £ can be determined ; - using Monte-Monte software
  • ⁇ ⁇ ⁇ , ⁇ 2 represents the Gaussian law of ⁇ and variance ⁇ 2 , ⁇ 2 ⁇ ⁇ ⁇ , ⁇ ) the bivariate Gaussian law of mean ⁇ GR 2 and covariance matrix ⁇ , where
  • the a priori law of the parameter 3 ⁇ 4 is a Gaussian
  • the variance r k is distributed according to a inverse-gamma law
  • ifj k follows a Bernoulli-type prior distribution
  • the a priori for the coefficients of regression coefficients k is a normal distribution (Gaussian) multivariate of dimension
  • the approximation scheme may include a wafer sampling step using a finite random number ⁇ of components for each iteration and including the following steps:
  • the method may include a step of calculating the posterior standard deviation and credible intervals from the set ⁇ S ⁇ E, E ') ⁇
  • a Gamma a priori ( ⁇ p fc , 3 ⁇ 4) is introduced on the scale parameters b T and b ' T in the distribution of the amplitudes of components leading to a Gamma a posteriori distribution:
  • the method generates an extended meta-model denoted ⁇ ( ⁇ , ⁇ ' , ⁇ ) where ⁇ is a parameter identified by an integer index and characteristic of a matrix effect.
  • the method can estimate the activity of radioelements by performing the following steps:
  • k l
  • p is a positive parameter for converting the channel index into energy (keV / channel).
  • the posterior standard deviation of activities is calculated by performing the following steps:
  • FIG. 1 an example of a gamma spectrum obtained with an HPGe detector
  • FIG. 3 an example of a spectrum obtained using a plastic scintillator
  • FIG. 4a and FIG. 4B an example of energy incident at 660 keV and the spectrum measured by a plastic scintillator corresponding to this incident energy
  • FIG. 5 an example of a gamma spectrum to be analyzed and a spectrum reconstructed according to the prior art
  • FIG. 6 the energies reconstructed from the spectrum presented in FIG. 5,
  • FIG. 7 an example of a system for implementing the method according to the invention
  • FIG. 8 a block diagram of the steps implemented by the method according to the invention.
  • FIGS. 9 and 10 an example of a spectrum of the incident energies obtained by the process according to the invention.
  • FIG. 7 is an example of a system for implementing the method according to the invention.
  • the system comprises an object 10 which is capable of spontaneously emitting gamma radiation due to the presence of radioactive elements.
  • the gamma radiation is received by a device 20 comprising a radiation detection module, 21, connected to an acquisition electronics making it possible to obtain a spectrum, a processor 23 or computer unit adapted to perform the steps of FIG. method according to the invention, processing the data of the spectrum obtained, a display module 24 of the results, a storage means 25 for saving the results, for example.
  • the storage means can also store incident energies defined by a user in the context of a given application.
  • the method according to the invention is based in particular on a use of all the information present in the spectrum to be analyzed in order to carry out a succession of iterative steps of deconvolution of the incident spectrum.
  • the method uses a continuous projector or meta-model.
  • the response of the spectrometry system will be sought by a simulation technique by calculating whenever necessary the complete energy response of the system for a given configuration of the input spectrum.
  • We will search for the system's answer in the form of a discrete spectrum whose support (incident energies) is a continuous space.
  • This continuous model will make it possible to calculate the response of the spectrometry system for any incident energy E and any observed output energy E ', meta-model denoted S (E, E').
  • a Bayesian reconstruction step uses the meta-model to determine the radioelements contained in the object to be analyzed.
  • the method will comprise a first phase during which a numerical simulation of spectrometric responses S, 32 will be carried out for a grid of incident energies Ei, 31, followed by a second phase in which a non-parametric regression is applied. (statistical prediction), 33, on the simulated data.
  • a numerical simulation of spectrometric responses S, 32 will be carried out for a grid of incident energies Ei, 31, followed by a second phase in which a non-parametric regression is applied. (statistical prediction), 33, on the simulated data.
  • one will inject, for example of the physical knowledge, 34, in the form of a priori to guide the regression in regions of the incident energy where one does not have data simulated. In essence, this makes it possible to indicate that on restricted domains of energy, the signature of the spectral response has either characteristics proportional to the input energy, or constant regardless of the input energy E ,.
  • the chosen regression model being a non-parametric model, the method does not assume any linear or polynomial model and can thus be adapted to any what non-linearity in the answer.
  • the method will seek to estimate a continuous function of E 2 in
  • n the number of points in the input grid (energy E) and n 'number of points in the output grid (£ energies ")
  • E measured data
  • the method according to the invention is based on the non-parametric estimation of the quantity f ⁇ E, E y), representing the joint probability density of the triplets ⁇ E, E y) from the simulated points ( ⁇ , ⁇ , ⁇ ⁇ ), in order to deduce the model 5 (£ " , £") for all (£, £ ") E KL 2 where IL is a continuous space:
  • E (y) represents the expected value of the random variable y
  • this symbol represents a statistical expectation used later in the description to characterize the intensity of an energy in the spectrum.
  • DPM Dirichlet process
  • DP (a, G 0 ) represents the distribution of a Dirichlet process (Hjort NL, Holmes C, Miiller P, Walker SG, Ghosal S, Lijoi A, Prunster I The YW, Jordan MI, Griffin J, DB Dunson and Quintana F 2010 Bayesian Nonparametrics Cambridge Series in Statistical and Probabilistic Mathematics) with a mean G 0 and a parameter called concentration.
  • This probability distribution on random probability distributions plays a central role in non parametric Bayesian modeling.
  • a common representation of DP comes from Sethuraman (1994) who expresses the random measure G (-) as:
  • U (-) represents the Dirac function located in u.
  • 9 k ⁇ G 0 represent the parameters associated with the k th component of G.
  • the nonparametric character is derived from the number of potentially infinite component intervening in the sum characterizing the a priori on G.
  • the distribution Beta (a, b), is defined for 0 ⁇ x ⁇ 1:
  • f (E, E, y) ⁇ w k fo k ⁇ E, E ' , y)
  • fe k denotes the k th component of f ⁇ E, E, y), parameterized by 9 k .
  • X k ⁇ E) (l, E - ⁇ ⁇ ⁇ ' - ⁇ ' 3 ⁇ 4 )
  • v T represents the transpose of the vector v) or polynomial in the DPGLM approach
  • X K ( ⁇ ) (l, E - ⁇ ⁇ ⁇ - - ⁇ 3 ⁇ 4 ) (£ - ⁇ ' 3 ⁇ 4 ), (£ - ⁇ ⁇ 2 , (E - ⁇ ' k )) for a quadratic regression
  • ⁇ ⁇ ⁇ , ⁇ 2 represents the Gaussian law of ⁇ and variance ⁇ 2 , ⁇ 2 ⁇ ⁇ ⁇ , ⁇ ) the bivariate Gaussian law of mean ⁇ GE 2 and covariance matrix ⁇ .
  • a multivariate Gaussian distribution ⁇ ⁇ ( ⁇ , ⁇ ) is defined for XGR p ,
  • the pr / or / G 0 measurement of the Dirichlet process is chosen as follows.
  • the a priori law of the parameter 3 ⁇ 4 is a Gaussian
  • the variance r k is distributed according to a inverse-gamma law
  • ifj k follows a Bernoulli-type prior distribution
  • the a priori for the coefficients of regression coefficients ⁇ ⁇ is a law normal (Gaussian) multivariate dimension
  • the method uses, for example, a Gibbs sampler Markov Chain Monte Carlo (MCMC) scheme to generate samples of the target law.
  • MCMC Gibbs sampler Markov Chain Monte Carlo
  • the method adopts a so-called slice sampling approach according to Kalli et al. (Kalli M, Griffin JE and Walker SG 201 Slice Sampling Mixture Models, Statistics and Computing, 21, 93-105), where only a finite random number K of components is required at each iteration.
  • This generative model is entirely equivalent to the probability density a priori f (w 1 , w 2 , ..., ⁇ ⁇ , ⁇ 2 , ...), and corresponds to a priori of the Dirichlet process type for the measurement.
  • the nonparametric behavior of the process is characterized by the potentially infinite collection of parameters w k and 9 k .
  • the denoised spectral response can, optionally, share or not the same grid (E £ , E) as the initial physical Monte-Carlo simulation. Indeed, the user can choose any point (£, £ ") of interest, in particular, it is possible to interpolate between the points of the initial grid.
  • the hyper parameters can be considered fixed in the estimation of the response of the spectrometric system according to prior physical knowledge on the detector. On the other hand, these can be estimated by means of an additional level of hierarchy which allows them to be assigned a so-called vague a priori.
  • the method has a continuous meta-model characterizing any type of detector for nuclear spectrometry, the meta-model taking into account all the physical interactions involved in the spectral response for an energy. given input.
  • the meta-model thus generated could be injected into a nuclear spectrum convolution method using non-parametric probabilistic modeling such as that proposed by Barat et al 2007 (Barat, E., Dautremer, T., Montagu, T., "Nonparametric Bayesian Inference in Nuclear Spectrometry, "Nuclear Science Symposium Conference Record, 2007. NSS '07 .I EEE, vol.1, no., pp.880-887, Oct. 26, 2007-Nov. 3, 2007), to determine the radioelements present in the spectrum and their activity.
  • spectral signature shape variations due to the presence of matrix effects at the input source may occur.
  • the meta-model defined according to the invention can take into account several spectral responses estimated as has been explained above. For this, a solution is for example to use different shields of different thicknesses and different materials, to be simulated and intervene in the meta-model.
  • Another solution is to conserve a Polya tree to model the diffuse interactions leading to continuous bottoms that may not be modeled in the response. Assuming that the meta-model takes into account a collection of matrix effects as previously described, the desired input spectrum then consists only of discrete peaks. It is then possible to substitute a priori Dirichlet process on mono-energetic lines, a priori Dirichlet process on radioelements of a database of radionuclides. The spectrum sought is then constituted by a discrete sum of elements of the periodic table whose number of components is unlimited. It then becomes possible to assign to each radioelement a prior probability of presence in the sample analyzed. The meta-model is again used to characterize the spectral response of the detector of the considered element.
  • This response is directly determined by the discrete sum of the individual spectral responses corresponding to each monoenergetic line considered.
  • the use of a radionuclide database makes it possible, in particular, to consider the energy calibration of the spectrum observed as uncertain and to estimate it from the data. For each proposed value of keV / channel it is necessary to evaluate the spectral response of the system for each energy of the output grid. This operation uses the continuous meta-model, eliminating the need for interpolations when using a discrete model.
  • meta-model takes into account a collection of matrix effects
  • represents a parameter characteristic of the matrix effect associated with the source.
  • the collection of matrix effects is discrete of size M and each element ⁇ is identified by an integer index.
  • the activity estimation algorithm is based on a Markov Chain Monte Carlo (MCMC) approach and more particularly on a Gibbs sampler, an example of which is detailed below.
  • MCMC Markov Chain Monte Carlo
  • This Dirichlet process mixture is based on the probability measurement F generated by a Dirichlet process:
  • F ⁇ DP (a, F ° XF ⁇ ) ⁇ ⁇ ) s j (x) represents the probability distribution a priori to observe an element ⁇ where / is the number of radionuclides of the base selected for the analysis and p °> 0.
  • F ° is the discrete uniform prior law on the matrix effects collection, and a is the (positive) process concentration parameter:
  • the Gibbs sampler consists in alternating random draws according to the following conditional laws, for all i ⁇ n,
  • the algorithm allows the estimation of keV / channel conversion gain from only the data as well as the determination of a (potentially different) matrix effect for each element involved in the mixture. It also makes it possible to set a prior probability of the occurrence of radionuclides in the context under consideration and to obtain directly the activities of the constituent elements of the mixture as well as the associated uncertainties.
  • Figures 9 and 10 illustrate the spectrum of the energies obtained from the spectrum analysis of Figure 10 using the method according to the invention.
  • the dotted curve represents the simulated spectrum, the solid curve the reconstructed spectrum.
  • Figures 1 1 and 12 illustrate a second example of spectrum.
  • Figure 11 shows the spectrum of incident energies, with an emission region of the first peak at 60 Co, 1173.2 keV.
  • Figure 12 the same spectrum with a zoom on the region of interest.

Abstract

The invention relates to a method for determining the nature of the radioelements contained in an object and the activity thereof, characterised in that it comprises at least the following steps: a first phase (31) of digital simulation of spectrometric responses for an incident energy set E and a measured output energy set E', in order to obtain a simulated data set; a second phase of non-parametric regression (32) on the simulated data, non-parametric estimation of the quantity representing the joint probability of the triplets (E, E', y) from simulated points (Ei, Ei', yij) in order to deduce therefrom a meta-model S(E, E') for any energy couple (E, E') on a continuous function, from the meta-model S(E, E'), (34) determining the nature and the activity of the radioelements contained in the object.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR DETECTER DES RADIOELEMENTS  METHOD AND DEVICE FOR DETECTING RADIOELEMENTS
L'objet de l'invention concerne un procédé et un dispositif pour détecter des radioéléments contenus dans un objet, déterminer leur nature et leur activité. Elle permet notamment de tenir compte d'effets parasites provenant de l'environnement dans lequel se trouve l'objet à analyser. The object of the invention relates to a method and a device for detecting radioelements contained in an object, to determine their nature and their activity. In particular, it makes it possible to take into account spurious effects originating from the environment in which the object to be analyzed is located.
La spectrométrie gamma est une technique permettant de détecter les rayonnements gamma émis spontanément par des radioéléments. Cette technique permet d'identifier les radioéléments émetteurs gamma et de mesurer leur activité. Pour atteindre des objectifs qualitatif et quantitatif, le traitement d'un spectre gamma se base sur l'analyse des pics présents dans le spectre. Ces derniers correspondent au rayonnement gamma émis par un radioélément spécifique, par exemple, le 137Cs émettant un gamma à 661 ,5 keV ou le 60Co émettant un gamma à 1 173,2 keV et un gamma à 1332,5 keV. La présence d'un pic dans un spectre gamma signifie que l'énergie du rayonnement gamma incident a été entièrement absorbée dans le détecteur, suite à une ou plusieurs interactions, effet photoélectrique, effet Compton ou production de paires, ayant eu lieu au sein de ce dernier. Gamma spectrometry is a technique for detecting gamma radiation emitted spontaneously by radioelements. This technique makes it possible to identify gamma emitting radioelements and to measure their activity. To achieve qualitative and quantitative objectives, the treatment of a gamma spectrum is based on the analysis of the peaks present in the spectrum. These correspond to the gamma radiation emitted by a specific radioelement, for example 137 Cs emitting a gamma at 661.5 keV or 60 Co emitting a gamma at 1173.2 keV and a gamma at 1332.5 keV. The presence of a peak in a gamma spectrum means that the energy of the incident gamma radiation has been fully absorbed in the detector, following one or more interactions, photoelectric effect, Compton effect or pair production, occurring within this last.
Les détecteurs utilisés pour réaliser des mesures de spectrométrie gamma peuvent être séparés en deux catégories : les scintillateurs et les semi-conducteurs. La qualité d'un spectre gamma peut être évaluée grâce à deux paramètres propres au détecteur utilisé: la résolution en énergie, c'est- à-dire la capacité à séparer deux pics proches en énergie définie comme étant la largeur à mi-hauteur d'un pic présent dans le spectre à une énergie donnée, et l'efficacité de détection, plus le matériau sera dense, plus la probabilité d'absorber l'intégralité du rayonnement gamma incident est importante. Ces deux paramètres varient de manière significative en fonction du détecteur utilisé.  The detectors used to perform gamma spectrometry measurements can be separated into two categories: scintillators and semiconductors. The quality of a gamma spectrum can be evaluated by two parameters specific to the detector used: the energy resolution, that is to say the ability to separate two near peaks in energy defined as the half-height width of the detector. a peak present in the spectrum at a given energy, and the detection efficiency, the denser the material, the greater the probability of absorbing all of the incident gamma radiation. These two parameters vary significantly depending on the detector used.
Les scintillateurs inorganiques (Nal, BGO) bénéficient d'une résolution dégradée par rapport aux détecteurs semi-conducteurs (CZT ou HPGe). Néanmoins, ils présentent généralement une plus grande efficacité de détection. En effet, en raison de leur faible coût, il est possible de les fabriquer dans de grandes dimensions. La figure 1 montre, dans un diagramme Energie de canal, coup par canal, un exemple de spectre S(l) obtenu à l'aide d'un détecteur HPGe et d'une source de 137Cs émettant un rayonnement gamma à 661 ,5 keV. La figure 2 compare des spectres S(HPGe), S(CZT), S(Nal) obtenus à l'aide d'un échantillon d'uranium et de différents types de détecteurs, présentant des performances différentes en termes de résolution en énergie. Inorganic scintillators (Nal, BGO) have a degraded resolution compared to semiconductor detectors (CZT or HPGe). Nevertheless, they generally exhibit greater detection efficiency. Indeed, because of their low cost, it is possible to manufacture them in large dimensions. FIG. 1 shows, in a channel energy diagram, blow per channel, an example of spectrum S (1) obtained using an HPGe detector and a 137 Cs source emitting gamma radiation at 661, 5 keV. Figure 2 compares S (HPGe), S (CZT), S (Nal) spectra obtained using a uranium sample and different types of detectors, with different performance in terms of energy resolution.
II est aussi connu d'utiliser des scintillateurs plastiques pour détecter des rayonnements gamma. Le coût de fabrication de tels scintillateurs étant assez faible, ces derniers peuvent être fabriqués dans de grandes dimensions pour différents types d'application. Du fait de leurs caractéristiques intrinsèques et en dépit de leurs dimensions très importantes par rapport à d'autres détecteurs, la probabilité qu'un photon incident dépose toute son énergie au sein d'un détecteur par effet photoélectrique est extrêmement faible. La figure 3 montre un spectre S(ll) obtenu à l'aide d'un scintillateur plastique de type EJ200, en présence de sources 60Co et 137Cs. Les formes caractéristiques de ces spectres sont dues aux fronts Compton faisant suite aux interactions au sein du détecteur. On peut ainsi noter l'absence des pics photoélectriques caractéristiques de la présence de 137Cs et de 60Co. Pour cette raison, ces détecteurs sont généralement utilisés pour réaliser des mesures de comptage total, détection de tous les rayonnements gamma interagissant au sein du détecteur sans information sur leur énergie. Une approche traditionnelle consistant à mesurer l'aire nette des différents pics d'intérêt n'est donc pas envisageable et une solution alternative doit être employée si l'on souhaite procéder à l'identification des radioéléments présents dans le spectre. It is also known to use plastic scintillators for detecting gamma radiation. The cost of manufacturing such scintillators is quite low, they can be manufactured in large dimensions for different types of application. Because of their intrinsic characteristics and despite their very large dimensions compared to other detectors, the probability that an incident photon will deposit all its energy in a photoelectric detector is extremely low. FIG. 3 shows a spectrum S (II) obtained using a plastic scintillator of the EJ200 type, in the presence of 60 Co and 137 Cs sources. The characteristic forms of these spectra are due to the Compton fronts following the interactions within the detector. It can thus be noted the absence of the photoelectric peaks characteristic of the presence of 137 Cs and 60 Co. For this reason, these detectors are generally used to perform total count measurements, detection of all the gamma radiation interacting within the detector without information on their energy. A traditional approach consisting of measuring the net area of the different peaks of interest is therefore not possible and an alternative solution must be used if it is desired to identify the radioelements present in the spectrum.
Une solution pour traiter un spectre gamma, identifier les radioéléments émetteurs et mesurer l'activité de ces derniers, consiste à analyser le spectre dans son ensemble et à ne pas se restreindre uniquement à l'analyse des pics photoélectriques. L'approche suivie consiste à exprimer l'analyse du spectre sous la forme matricielle suivante : A solution for treating a gamma spectrum, identifying the radioelements transmitters and measure the activity of the latter, is to analyze the spectrum as a whole and not to restrict only to the analysis of the photoelectric peaks. The approach followed is to express spectrum analysis in the following matrix form:
S=H.A, avec S = H.A, with
S : une matrice signal, matrice de dimensions (nbre_canaux, 1 ), où la variable nbre_canaux est égale au nombre de canaux du spectre gamma, A : une matrice activité, matrice de dimensions (nbre_energies_incidentes, 1 ). La variable nbre_energies_incidentes correspond au nombre d'énergies incidentes défini par l'utilisateur et pris en compte dans la reconstruction. Ces énergies incidentes correspondent au nombre d'éléments de volume élémentaires d'un problème classique de tomographie d'émission,  S: a signal matrix, matrix of dimensions (number_channels, 1), where the variable number_channels is equal to the number of channels of the gamma spectrum, A: an activity matrix, matrix of dimensions (nbre_energies_incidents, 1). The variable nbre_energies_incidentes corresponds to the number of incident energies defined by the user and taken into account in the reconstruction. These incident energies correspond to the number of elementary volume elements of a classical problem of emission tomography,
H : un projecteur du problème, matrice de dimensions (nbre_canaux, nbre_energies_incidentes). Cette matrice comprend l'ensemble des efficacités de détection intervenant dans le problème. A titre d'exemple, un élément hij de cette matrice correspond à la probabilité qu'un photon d'énergie incidente j soit détecté dans le canal i du spectre gamma.  H: a projector of the problem, matrix of dimensions (number_channels, number_energies_incidentes). This matrix includes all the detection efficiencies involved in the problem. By way of example, an element hij of this matrix corresponds to the probability that a photon of incident energy j is detected in channel i of the gamma spectrum.
La matrice signal S correspond au résultat de la mesure, au spectre gamma à analyser, la matrice projecteur est généralement calculée par simulation, la matrice A correspond au résultat de la reconstruction.  The signal matrix S corresponds to the result of the measurement, to the gamma spectrum to be analyzed, the projector matrix is generally calculated by simulation, the matrix A corresponds to the result of the reconstruction.
La figure 4A et la figure 4B illustrent un exemple de notion de projecteur H, pour une énergie incidente de 660keV, figure 4A. Le spectre S(IV) de la figure 4B correspond à l'énergie incidente correspondant à une colonne entière du projecteur H. Le projecteur contient donc la réponse spectrale du détecteur pour chaque énergie incidente prise en compte dans le problème et définie par l'utilisateur. C'est sur cette grille d'énergies incidentes que sera effectuée l'étape de reconstruction.  FIG. 4A and FIG. 4B illustrate an example of the H projector concept, for an incident energy of 660 keV, FIG. 4A. The spectrum S (IV) of FIG. 4B corresponds to the incident energy corresponding to an entire column of the projector H. The projector thus contains the spectral response of the detector for each incident energy taken into account in the problem and defined by the user. . It is on this grid of incident energies that the reconstruction step will be carried out.
Différentes méthodes permettent de prendre en compte l'ensemble du spectre gamma afin de procéder à une analyse qualitative et quantitative, permettant l'identification des radioéléments présents dans le spectre et l'activité du radioélément présent dans le spectre des énergies incidentes. Cette méthodologie d'analyse est illustrée sur les figures 5 et 6. La figure 5 représente le spectre gamma à analyser, correspondant à une simulation de la réponse d'un scintillateur plastique de type EJ200, en présence de trois sources gamma (241Am, 137Cs, 60Co). Le spectre reconstruit Sr à partir des résultats de l'analyse et des énergies incidentes est représenté en traits pointillés sur la figure. La figure 6 illustre le résultat d'une reconstruction effectuée à l'aide d'un algorithme de type ML-EM, les énergies incidentes reconstruites à partir du spectre de la figure 5. Different methods make it possible to take into account the gamma spectrum in order to carry out a qualitative and quantitative analysis, allowing the identification of the radioelements present in the spectrum and the activity of the radioelement present in the spectrum of the incident energies. This analysis methodology is illustrated in FIGS. 5 and 6. FIG. 5 represents the gamma spectrum to be analyzed, corresponding to a simulation of the response of a plastic scintillator type EJ200, in the presence of three gamma sources ( 241 Am, 137 Cs, 60 Co). The reconstructed spectrum Sr from the results of the analysis and the incident energies is shown in dashed lines in the figure. FIG. 6 illustrates the result of a reconstruction carried out using an ML-EM type algorithm, the incident energies reconstructed from the spectrum of FIG. 5.
Les méthodes d'analyse traditionnelles malgré tout leur intérêt et avantages présentent quelques limitations. Une des limitations intrinsèques est liée au caractère discret de la grille choisie pour effectuer la reconstruction et obtenir les énergies incidentes. Dans toutes les approches classiques, comme celle de type ML-EM, cette grille est discrète, suivant un pas défini par l'utilisateur. Ce pas est l'une des limitations lors de l'étape de reconstruction puisqu'il ne sera possible de reconstruire que sur la grille définie initialement. En fonction de la complexité du problème traité, le pas entre chaque énergie incidente peut être adapté. Un pas fin permettra une plus grande finesse lors de la reconstruction, mais aura un impact direct sur le calcul du projecteur. Ce dernier étant généralement calculé par simulation, un pas plus fin se traduira par une augmentation du temps de calcul, ce dernier pouvant devenir prohibitif pour certaines applications.  Traditional methods of analysis despite all their interest and advantages have some limitations. One of the intrinsic limitations is related to the discrete character of the grid chosen to carry out the reconstruction and obtain the incidental energies. In all conventional approaches, such as the ML-EM type, this grid is discrete, following a step defined by the user. This step is one of the limitations during the reconstruction step since it will only be possible to reconstruct on the grid defined initially. Depending on the complexity of the problem being addressed, the pitch between each incident energy can be adapted. A fine step will allow greater finesse during the reconstruction, but will have a direct impact on the calculation of the projector. Since the latter is generally calculated by simulation, a finer step will result in an increase in computation time, which may become prohibitive for certain applications.
Une alternative consisterait à chercher les solutions sous forme d'un spectre discret dont le support est un espace continu. Une telle approche pour être intégrable dans le cadre d'un algorithme ML-EM demanderait à calculer le projecteur à la volée par simulation Monte-Carlo pour chaque énergie incidente au cours des itérations de l'algorithme. Comme les valeurs d'énergies incidentes évoluent au gré des itérations, des calculs de réponses sont requis à chaque itération sans que les valeurs précédemment calculées puissent être réutilisées. L'ordre de grandeur de calcul d'une telle approche s'avère prohibitif pour les calculateurs actuels. Dans la reconstruction de type ML-EM, aucun a priori n'est introduit lors de l'étape de reconstruction. Pour la représentativité du projecteur, une des principales limitations de ce type d'approche est liée à la représentativité du projecteur utilisé lors de la reconstruction. Ce dernier est généralement obtenu suite à une étape de simulation, à l'aide d'un modèle décrivant le détecteur utilisé et son environnement. Néanmoins, il est généralement difficile d'aboutir à une modélisation fine, connaissance de la géométrie du détecteur, limitations du code de calcul qui ne modélisent qu'imparfaitement les interactions au sein du détecteur, absence de prise en compte de certains phénomènes physiques, comme la collection de photons visibles par exemple dans le cas des scintillateurs plastiques. Si la modélisation du détecteur et/ou de l'environnement est imparfaite, un biais plus ou moins important sera présent lors de la reconstruction. An alternative would be to look for solutions in the form of a discrete spectrum whose support is a continuous space. Such an approach to be integrable within the framework of an ML-EM algorithm would require to calculate the projector on the fly by Monte-Carlo simulation for each incident energy during the iterations of the algorithm. As the values of incident energies evolve according to the iterations, computations of answers are required at each iteration without the previously calculated values being able to be reused. The order of magnitude of calculation of such an approach proves prohibitive for the current calculators. In ML-EM type reconstruction, no priori is introduced during the reconstruction step. For the representativity of the spotlight, one of the main limitations of this type of approach is related to the representativeness of the projector used during reconstruction. The latter is generally obtained following a simulation step, using a model describing the detector used and its environment. Nevertheless, it is generally difficult to arrive at a fine modeling, knowledge of the geometry of the detector, limitations of the code of computation which model only imperfectly the interactions within the detector, absence of taking into account of certain physical phenomena, as the collection of visible photons for example in the case of plastic scintillators. If the modeling of the detector and / or the environment is imperfect, a more or less important bias will be present during the reconstruction.
Une autre approche, plutôt que considérer une grille d'énergies incidentes sur laquelle on effectuerait la reconstruction est d'utiliser une base de données. Dans ce cas, on ne simule plus une grille d'énergies incidentes, mais directement la signature d'un élément donné, par exemple pour le 60Co on simulera directement la réponse du détecteur pour deux énergies incidentes, émises respectivement à 1 173,2 keV et 1332,5 keV. Avec cette approche la reconstruction est effectuée directement sur une grille de radioéléments. Elle présente aussi l'avantage de converger plus rapidement que l'approche avec grille, car le nombre de composantes à prendre en compte est plus faible. L'un des inconvénients de cette méthode est sa limitation à ne prendre en compte que les radioéléments initialement présents dans la base de données. Si l'analyse d'un spectre gamma fait intervenir un radioélément absent de la base de données, la reconstruction sera erronée. Another approach, rather than considering a grid of incident energies on which one would perform the reconstruction is to use a database. In this case, we no longer simulate a grid of incident energies, but directly the signature of a given element, for example for the 60 Co we will directly simulate the response of the detector for two incident energies, emitted respectively at 1173.2 keV and 1332.5 keV. With this approach the reconstruction is performed directly on a grid of radioelements. It also has the advantage of converging faster than the grid approach, because the number of components to be taken into account is lower. One of the disadvantages of this method is its limitation to take into account only the radioelements initially present in the database. If the analysis of a gamma spectrum involves a radioelement missing from the database, the reconstruction will be erroneous.
Dans la suite de la description, on désigne sous l'expression In the remainder of the description, reference is made to the expression
« spectre d'entrée » un ensemble d'énergies incidentes définies par un utilisateur et sous l'expression « spectre de sortie » un ensemble d'énergies mesurées. Le mot méta-donné et le mot projecteur désignent un même objet. "Input spectrum" a set of incident energies defined by a user and under the expression "output spectrum" a set of measured energies. The meta-given word and the word projector designate the same object.
L'invention concerne un procédé pour déterminer la nature des radioéléments présents dans un objet et leur activité caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : • une première phase de simulation numérique de réponses spectrométriques pour un ensemble d'énergie incidente E et un ensemble d'énergie de sortie mesurée E', afin d'obtenir un ensemble de données simulées, The invention relates to a method for determining the nature of the radioelements present in an object and their activity, characterized in that it comprises at least the following steps: A first phase of numerical simulation of spectrometric responses for a set of incident energy E and a set of measured output energy E ', in order to obtain a set of simulated data,
· une deuxième phase de régression non paramétrique sur les données simulées, estimation non paramétrique de la quantité représentant la probabilité jointe des triplets (E,E',y) à partir de points simulés (Ei,Ei',yij) afin d'en déduire un méta-modèle S(E, E') pour tout couple d'énergie (E, E') sur une fonction continue, A second phase of non-parametric regression on the simulated data, nonparametric estimation of the quantity representing the joint probability of the triples (E, E ', y) from simulated points (Ei, Ei', yij) in order to deduce a meta-model S (E, E ') for any energy pair (E, E') on a continuous function,
· à partir du méta-modèle S(E, E'), la détermination de la nature et de l'activité des radioéléments présents dans l'objet. · From the meta-model S (E, E '), the determination of the nature and the activity of the radioelements present in the object.
Selon une variante de réalisation, le procédé comporte les étapes suivantes :  According to an alternative embodiment, the method comprises the following steps:
• on utilise n un nombre de points dans la grille d'entrée, énergies E, et n' un nombre de points dans la grille de sortie, énergies £",  • we use n a number of points in the input grid, energies E, and n 'a number of points in the output grid, energies £ ",
• pour i = l, ... , n et j = l, ... , n', on dispose des données caractéristiques des intensités spectrales calculées À£y- pour une énergie d'entrée ££ et une énergie de sortie E , • for i = l, ..., n and j = l, ..., n ', we have the characteristic data of the calculated spectral intensities À £ y - for an input energy £ and an output energy E ,
• on utilise une méthode d'estimation non paramétrique de la quantité f(E, E', y) représentant la densité de probabilité jointe des triplets • a nonparametric estimation method of the quantity f (E, E ', y) representing the joint probability density of the triplets is used
(E, E', y) à partir des points simulés (Ει, Ε , γ^), et on déduit un modèle S(E, £") pour tout (E, £") E KL2 où IL est un espace continu : (E, E ', y) from the simulated points (Ει, Ε, γ ^), and we deduce a model S (E, £ ") for all (E, £") E KL 2 where IL is a space continued :
où le symbole E(y) représente l'espérance mathématique de la variable aléatoire y, y est déduite des intensités spectrales calculées λ ·. where the symbol E (y) represents the expected value of the random variable y, y is deduced from the calculated spectral intensities λ ·.
On peut déterminer les valeurs λ£;- en utilisant un logiciel Monte-The values λ £ can be determined ; - using Monte-Monte software
Carlo, les données X étant considérées comme des réalisations issues d'une distribution de Poisson dont l'intensité est estimée au moyen d'une procédure de régression non paramétrique et on introduit ytj = log(À£y- + ε) où 0 < ε « 1, puis Carlo, the X data being considered as outputs of a Poisson distribution whose intensity is estimated by means of a non-parametric regression procedure and introduce y tj = log (À £ y - + ε) where 0 <ε «1, then
on approxime la distribution de probabilité de ytj pour des valeurs suffisamment grandes de > 10 par une loi gaussienne de moyenne log et de variance , pour la loi jointe f(E, E' ,y), on choisit un mélange par processus de Dirichlet (DPM) comme distribution a priori et on exprime la distribution aléatoire en une somme sur l'infini de fQ]i composantes de f{E, E ,y), f(E, E', y) = ^ wk fek (E, E',y) we approximate the probability distribution of y tj for sufficiently large values of> 10 by a Gaussian law of mean log and variance, for the joined law f (E, E ', y), we choose a mixture by Dirichlet process (DPM) as a priori distribution and we express the random distribution in a sum over the infinite of f Q] i components of f {E, E, y), f (E, E ' , y) = ^ w k fe k (E, E ' , y)
k=l  k = l
paramétrée par 9k le paramètre associé à la kième composante de G mesure aléatoire définie par parameterized by 9 k the parameter associated with the k th component of G random measure defined by
G(-) = wfc <¾(·) G (-) = w fc <¾ (·)
fc=l  fc = l
avec w1 = Vx, wk = Vk a) et 5U(-) représente la fonction de Dirac localisée en u et Beta(a, è), pour 0 < x < 1 avec Les composantes de la loi jointe fQk sont, par exemple, exprimées à partir des valeurs suivantes : with w 1 = V x , w k = V k a) and 5 U (-) represents the Dirac function localized in u and Beta (a, è), for 0 <x <1 with The components of the attached law f Qk are, for example, expressed from the following values:
• 0k = (fik> fk>≠k k avec ¾ = (μ¾, μ'¾), ¾ = (τ¾,τ'¾), • 0k = (fik>fk> ≠ kk with ¾ = (μ¾, μ ' ¾ ), ¾ = (τ ¾ , τ' ¾ ),
• ¾ (E) le vecteur de régresseurs centré avec È = (Ε, Ε') , et /?fe le vecteur de coefficients de régression, • ¾ (E) the vector of regressors centered with È = (Ε, Ε ' ), and /? fe the vector of regression coefficients,
· la matrice ∑fe, dépendant du paramètre ifjk G {0,1}, comme suit : ∑k = · The matrix Σ fe , depending on the parameter ifj k G {0,1}, as follows: Σ k =
= f (1 "l1) 51 = f (1 " 1 1 ) 51
= 1, permettant de choisir entre une composante alignée sur les axes E et E' {ifjk = 0) et une composante oblique orientée par la droite E = E Wk = !) chaque com osante f9k s'exprime alors : = 1, to choose between a component aligned on the axes E and E ' {ifj k = 0) and an oblique component oriented by the line E = E Wk =!) each comaante f 9k then expresses itself:
où, Χ ·\μ,σ2) représente la loi gaussienne de μ et de variance σ2, Κ2{· \μ,∑) la loi gaussienne bivariée de moyenne μ G R2 et de matrice de covariance∑, où where, Χ · μ, σ 2 ) represents the Gaussian law of μ and variance σ 2 , Κ 2 {· \ μ, Σ) the bivariate Gaussian law of mean μ GR 2 and covariance matrixΣ, where
la loi a priori du paramètre ¾ est une gaussienne, la variance rk est distribuée suivant une loi gamma-inverse, ifjk suit une loi a priori de type Bernoulli et l'a priori pour les coefficients de régression coefficients k est une loi normale (gaussienne) multivariée de dimension |^(E)|, et the a priori law of the parameter ¾ is a Gaussian, the variance r k is distributed according to a inverse-gamma law, ifj k follows a Bernoulli-type prior distribution and the a priori for the coefficients of regression coefficients k is a normal distribution (Gaussian) multivariate of dimension | ^ (E) |, and
en appliquant une règle de Bayes sur l'expression de f{E,E,y) on obtient l'expression by applying a Bayes rule on the expression of f {E, E, y) we obtain the expression
et le modèle probabiliste and the probabilistic model
à partir de ce modèle probabiliste et des données observées par simulationfrom this probabilistic model and data observed by simulation
(Ei.E'j.yij) , on estime la loi a posteriori f E,E' ,y\Ex,E ,yxx, ...,En,E'n ynni) et l'espérance conditionnelle S E,E') = E (y\E,E' ' ,EX,E' ,yxl, ...,En,E'n,,ynni) afin de déterminer les éléments présents dans l'objet et leur activité. (Ei.e ' j .yi j ), we estimate the posterior distribution f E, E', y \ E x , E, y xx , ..., E n , E ' n y nni ) and the expectation conditional SE, E ') = E (y \ E, E'', E X , E', y xl , ..., E n , E ' n ,, y nni ) in order to determine the elements present in the object and their activity.
Pour le calcul de l'a posteriori, on utilisera, par exemple, un schéma d'approximation Monte-Carlo par chaîne de Markov (MCMC), pour toute itération (t) de la procédure MCMC, on génère une réponse spectrale débruitée S{E,E')^, pour T générations, la distribution a posteriori de la réponse spectrale est approximée par l'ensemble des tirages S{E,E')^ pour t = 1, ... , T, et la réponse estimée s'exprime : For the calculation of the posterior, we will use, for example, a Markov chain Monte Carlo approximation scheme (MCMC), for all iteration (t) of the MCMC procedure, we generate a denoised spectral response S { E, E ') ^, for T generations, the posterior distribution of the spectral response is approximated by the set of draws S {E, E') ^ for t = 1, ..., T, and the estimated response expresses himself:
t=i Le schéma d'approximation peut comporter une étape d'échantillonnage par tranche utilisant un nombre aléatoire fini κ de composantes pour chaque itération et en ce qu'il comporte les étapes suivantes : t = i The approximation scheme may include a wafer sampling step using a finite random number κ of components for each iteration and including the following steps:
on introduit des variables latentes de classification K^, définies pour ί = Ι,.,.,η et ; = Ι,.,.,η', tel que Kt = k si (E£ est distribué suivant la fcième composante du mélange f(E,E y), on définit un modèle pour les paramètres du mélange, we introduce latent variables of classification K ^, defined for ί = Ι,.,., η and; = Ι,.,., Η ', such that K t = k if (E £ is distributed according to the fth component of the mixture f (E, E y), we define a model for the parameters of the mixture,
pour tout i≤ n,j < n, for all i≤ n, j <n,
équivalent à la vraisemblance equivalent to the likelihood
f(Kll>■■■ > Knn'> E\, E 1} ... , En, E n; f (Kll> ■■■> Knn '> E \, E 1} ..., E n, E n;
à partir de ces distributions de probabilités et par application de la règle de Bayes, on calcule la densité de probabilité conditionnelle from these probability distributions and by applying the Bayes rule, we calculate the conditional probability density
f(w1,w2, ...,θ , θ2, ... I Kllt ... ,Knn>,Ex,E , ...,En,E'n>,yxx, ...,ynn en utilisant un échantillonner de Gibbs qui à chaque itération (t) génère successivement les échantillons suivants, pour tout k, f (w 1 , w 2 , ..., θ, θ 2 , ... IK 11t ..., K nn >, E x , E, ..., E n , E ' n >, y xx , ..., y nn using a Gibbs sampler which at each iteration (t) successively generates the following samples, for every k,
et au niveau des nombres de points i dans la grille d'entrée d'énergie et de points j dans la grille de sortie, pour tout i≤ n,j≤ n, and at the level of the number of points i in the energy input gate and of points j in the output gate, for all i≤ n, j≤ n,
ι,γιι>μ12, ...,μ μ 2, ...,τ12,—,τ 2,—,βι,β2>■■■>Ψι>'Ψ2>■■■ >wi>w2>■■ à partir de T itérations de l'échantillonneur de Gibbs, on obtient une estimation du méta-modèle pour la spectrométrie ι, γιι > μ 1 , μ 2 , ..., μ μ 2 , ..., τ 1 , τ 2 , -, τ 2 , -, βι, β2>■■■>Ψι>'Ψ2> ■■ ■> w i> w 2> ■■ from T iterations of the Gibbs sampler, we obtain an estimate of the meta-model for spectrometry
T t=i  T t = i
Il est possible d'introduire une variable auxiliaire afin de ne générer qu'un nombre aléatoire fini κ de composantes à l'itération (t) tout en évitant une troncature arbitraire du modèle.  It is possible to introduce an auxiliary variable in order to generate only a finite random number κ of components at the iteration (t) while avoiding an arbitrary truncation of the model.
Le procédé peut comporter une étape de calcul de l'écart-type a posteriori et des intervalles crédibles à partir de l'ensemble {S{E,E')^} The method may include a step of calculating the posterior standard deviation and credible intervals from the set {S {E, E ') ^}
Selon une variante de réalisation, on introduit un a priori Gamma(<pfc,¾) sur les paramètres d'échelle bT et b'T dans la distribution des amplitudes de composantes conduisant à une distribution a posteriori Gamma : According to an alternative embodiment, a Gamma a priori (<p fc , ¾) is introduced on the scale parameters b T and b ' T in the distribution of the amplitudes of components leading to a Gamma a posteriori distribution:
avec Gamma(a,ô), pour > 0, with Gamma (a, ô), for> 0,
ba a_1 _bx b a a _ 1 _ bx
Gamma(a,fc) 0Ό |~(a) ^ ^ Gamma (a, fc) 0Ό - | ~ (a) ^ ^
L'a priori gaussien sur les coefficients de régression β peut être remplacé par un a priori basé sur le tirage aléatoire de P points (Ei,E'i, ...,ËP,E'p) à partir de ^\2( ¾¾) et on prend pour ( 1; ...,yP) la plus proche valeur de ytj correspondant à chaque point échantillonné où P est plus grand que la taille du vecteur /?fe, on génère alors k ~ Ν(Μββ) comme loi a priori (avec Ëp = (ËP,Ê'P)) The Gaussian a priori on the regression coefficients β can be replaced by a priori based on the random draw of P points (Ei, E'i, ..., Ë P , E'p) from ^ \ 2 ( ¾ , Σ ¾ ) and we take for ( 1; ..., y P ) the nearest value of y tj corresponding to each sampled point where P is larger than the size of the vector /? fe , we then generate k ~ Ν (Μ β , Γ β ) as a priori law (with Ë p = (Ë P , '' P ))
Selon une variante de réalisation, le procédé génère un méta- modèle étendu noté Ξ(Ε,Ε',ξ) où ξ est un paramètre identifié par un indice entier et caractéristique d'un effet de matrice. According to an alternative embodiment, the method generates an extended meta-model denoted Ξ (Ε, Ε ' , ξ) where ξ is a parameter identified by an integer index and characteristic of a matrix effect.
Le procédé peut estimer l'activité des radioéléments en exécutant les étapes suivantes :  The method can estimate the activity of radioelements by performing the following steps:
soit Νχ le nombre d'émetteurs retenus pour l'élément χ considéré et πχ pour l = l,...,Nx, les probabilités d'émissions associées ainsi que vx pour 1 = 1, ...,Νχ, les énergies correspondantes, or Ν χ the number of issuers selected for the element χ and π χ for l, ..., N x , the associated emission probabilities and v x for 1 = 1, ..., Ν χ , the corresponding energies,
on définit la réponse du radionucléide -ψχ{Ε',ξ), pour une énergie observée E' et un effet de matrice ξ, par the response of the radionuclide -ψ χ {Ε ', ξ), for an observed energy E' and a matrix effect ξ, is defined by
1=1 1 = 1
on définit^ = J0 ΨχίΕ1) dE'et π* ιξ = ^ pour tout / = 1,...,Νχ, on définit une réponse de radionucléide normalisée par we define ^ = J 0 Ψχ , ξ ίΕ 1 ) dE'et π * ιξ = ^ for all / = 1, ..., Ν χ , we define a radionuclide response normalized by
on vérifie que J0 ¾(£") dE' = 1 we check that J 0 ¾ (£ ") dE '= 1
on exprime la densité de probabilité du ieme photon observé dans d'énergie pour i = Ι,.,.,η f{E[) = jWk rXk,?k{p-Ei') one expresses the probability density of the ith observed in photon energy for i = Ι,.,., η f {E [) = Xk JWK r,? k {E p i ')
k=l où p est un paramètre positif de conversion de l'indice de canal en énergie (keV/canal). k = l where p is a positive parameter for converting the channel index into energy (keV / channel).
On introduit les variables Kt d'allocation du ieme photon observé à une composante k du mélange, Introducing the K variables t allocation of the i th measured at a photon k component of the mixture,
On alterne des tirages aléatoires suivant des lois conditionnelles suivantes, pour tout i≤ n, We alternate random draws according to the following conditional laws, for all i≤ n,
pour tout k for all k
wltw2, ... I Klt ...,Kn w lt w 2 , ... IK lt ..., K n
Xk \ Κ-L, ...,Kn,Elt ... , Εη12, ...,p Xk \ Κ-L, ..., K n , E lt ..., Ε η , ξ 1 , ξ 2 , ..., p
Κι>—,Kn,E , -,Εη12, ...,p Κι > -, K n , E, -, Ε η , χ 1 , χ 2 , ..., p
ainsi queas well as
en utilisant un nombre aléatoire fini de composantes à l'itération (t), à partir de T itérations de l'échantillonneur de Gibbs on obtient une estimation des activités radioéléments intervenant dans le mélange pour tout k, using a finite random number of components at the iteration (t), from T iterations of the Gibbs sampler, we obtain an estimation of the radioelements activities involved in the mixture for all k,
avec p un a priori gaussien centré sur μρ et d'écart-type σρ. with p a Gaussian a priori centered on μ ρ and of standard deviation σ ρ .
On calcule par exemple l'écart-type a posteriori des activités en exécutant les étapes suivantes : For example, the posterior standard deviation of activities is calculated by performing the following steps:
et/ou le spectre d'entrée estimé, déconvolué de la réponse du système D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit donnée à titre illustratif et nullement limitatif annexée des figures qui représentent : and / or the estimated, deconvolved input spectrum of the system response Other features and advantages of the present invention will appear better on reading the description which follows given by way of illustration and in no way limiting attached to the figures which represent:
• La figure 1 , un exemple de spectre gamma obtenu avec un détecteur HPGe,  FIG. 1, an example of a gamma spectrum obtained with an HPGe detector,
• La figure 2, un comparatif de spectres d'uranium obtenus à l'aide de différents types de détecteurs,  • Figure 2, a comparison of uranium spectra obtained using different types of detectors,
• La figure 3, un exemple de spectre obtenu à l'aide d'un scintillateur plastique,  FIG. 3, an example of a spectrum obtained using a plastic scintillator,
• La figure 4a et la figure 4B, un exemple d'énergie incidente à 660 keV et le spectre mesuré par un scintillateur plastique correspondant à cette énergie incidente,  FIG. 4a and FIG. 4B, an example of energy incident at 660 keV and the spectrum measured by a plastic scintillator corresponding to this incident energy,
• La figure 5, un exemple de spectre gamma à analyser et un spectre reconstruit selon l'art antérieur,  FIG. 5, an example of a gamma spectrum to be analyzed and a spectrum reconstructed according to the prior art,
• La figure 6, les énergies reconstruites à partir du spectre présenté sur la figure 5,  FIG. 6, the energies reconstructed from the spectrum presented in FIG. 5,
• La figure 7, un exemple de système pour la mise en œuvre du procédé selon l'invention,  FIG. 7, an example of a system for implementing the method according to the invention,
• La figure 8, un synoptique des étapes mises en œuvre par le procédé selon l'invention,  FIG. 8, a block diagram of the steps implemented by the method according to the invention,
• Les figures 9 et 10, un exemple de spectre des énergies incidentes obtenu par le procédé selon l'invention,  FIGS. 9 and 10, an example of a spectrum of the incident energies obtained by the process according to the invention,
• Les figures 1 1 et 12, un deuxième exemple de spectre des énergies incidentes obtenu par la mise en œuvre de l'invention.  • Figures 1 1 and 12, a second example of spectrum of incident energies obtained by the implementation of the invention.
La figure 7 est un exemple de système permettant la mise en œuvre du procédé selon l'invention. Le système comporte un objet 10 qui est susceptible d'émettre spontanément des rayonnements gamma du fait de la présence d'éléments radioactifs. Les rayonnements gamma sont reçus par un dispositif 20 comprenant un module de détection des rayonnements, 21 , relié à une électronique d'acquisition permettant d'obtenir un spectre, un processeur 23 ou unité informatique adapté à exécuter les étapes du procédé selon l'invention, à traiter les données du spectre obtenu, un module d'affichage 24 des résultats, un moyen de stockage 25 pour la sauvegarde des résultats, par exemple. Le moyen de stockage peut aussi mémoriser les énergies incidentes définies par un utilisateur dans le contexte d'une application donnée. Figure 7 is an example of a system for implementing the method according to the invention. The system comprises an object 10 which is capable of spontaneously emitting gamma radiation due to the presence of radioactive elements. The gamma radiation is received by a device 20 comprising a radiation detection module, 21, connected to an acquisition electronics making it possible to obtain a spectrum, a processor 23 or computer unit adapted to perform the steps of FIG. method according to the invention, processing the data of the spectrum obtained, a display module 24 of the results, a storage means 25 for saving the results, for example. The storage means can also store incident energies defined by a user in the context of a given application.
Le procédé selon l'invention repose notamment sur une utilisation de l'ensemble de l'information présente dans le spectre à analyser afin de réaliser une succession d'étapes itératives de déconvolution du spectre incident. Le procédé utilise un projecteur ou méta-modèle continu. On va rechercher la réponse du système de spectrométrie par une technique de simulation en calculant chaque fois qu'il est nécessaire la réponse complète en énergie du système pour une configuration donnée du spectre d'entrée. On va rechercher la réponse du système sous forme d'un spectre discret dont le support (énergies incidentes) est un espace continu. Ce modèle continu va permettre de calculer la réponse du système de spectrométrie pour toute énergie incidente E et toute énergie de sortie observée E', méta- modèle noté S(E, E'). Une étape de reconstruction bayésienne utilise le méta-modèle pour déterminer les radioéléments contenus dans l'objet à analyser.  The method according to the invention is based in particular on a use of all the information present in the spectrum to be analyzed in order to carry out a succession of iterative steps of deconvolution of the incident spectrum. The method uses a continuous projector or meta-model. The response of the spectrometry system will be sought by a simulation technique by calculating whenever necessary the complete energy response of the system for a given configuration of the input spectrum. We will search for the system's answer in the form of a discrete spectrum whose support (incident energies) is a continuous space. This continuous model will make it possible to calculate the response of the spectrometry system for any incident energy E and any observed output energy E ', meta-model denoted S (E, E'). A Bayesian reconstruction step uses the meta-model to determine the radioelements contained in the object to be analyzed.
Le procédé va comporter une première phase au cours de laquelle on va effectuer une simulation numérique de réponses spectrométriques S, 32, pour une grille d'énergies incidentes Ei, 31 , suivie d'une deuxième phase où l'on applique une régression non paramétrique (prédiction statistique), 33, sur les données simulées. Lors de la deuxième phase, on injectera, par exemple de la connaissance physique, 34, sous forme d'à priori afin de guider la régression dans des régions de l'énergie incidente où on ne dispose pas de données simulées. En substance, ceci permet d'indiquer que sur des domaines restreints d'énergie, la signature de la réponse spectrale présente soit des caractéristiques proportionnelles à l'énergie d'entrée, soit constantes quelle que soit l'énergie d'entrée E,. A partir du méta-modèle 35, et de la connaissance a priori, il sera possible de remonter, par application d'un algorithme de déconvolution, 36, à la composition du spectre 37. Le modèle de régression choisi étant un modèle non paramétrique, le procédé ne présume pas d'un quelconque modèle linéaire ou polynomial et pourra ainsi s'adapter à n'importe quelle non linéarité dans la réponse. The method will comprise a first phase during which a numerical simulation of spectrometric responses S, 32 will be carried out for a grid of incident energies Ei, 31, followed by a second phase in which a non-parametric regression is applied. (statistical prediction), 33, on the simulated data. During the second phase, one will inject, for example of the physical knowledge, 34, in the form of a priori to guide the regression in regions of the incident energy where one does not have data simulated. In essence, this makes it possible to indicate that on restricted domains of energy, the signature of the spectral response has either characteristics proportional to the input energy, or constant regardless of the input energy E ,. From the meta-model 35, and the knowledge a priori, it will be possible to go back, by application From a deconvolution algorithm, 36, to the composition of the spectrum 37. The chosen regression model being a non-parametric model, the method does not assume any linear or polynomial model and can thus be adapted to any what non-linearity in the answer.
Le procédé va chercher à estimer une fonction continue de E2 enThe method will seek to estimate a continuous function of E 2 in
E et E' à partir d'un nombre potentiellement infini de paramètres, ou composantes du modèle. E and E 'from a potentially infinite number of parameters, or components of the model.
Pour mettre en œuvre le procédé on utilise, par exemple, n le nombre de points dans la grille d'entrée (énergies E) et n' le nombre de points dans la grille de sortie (énergies £")■ Pou r i = l, - , n et ; = 1, ... , η', on dispose des données caractéristiques des intensités spectrales calculées Ài;- pour une énergie d'entrée Et (données définies par l'utilisateur) et une énergie de sortie E (données mesurées). Pour illustrer le procédé selon l'invention, on suppose que les valeurs Ài;- ont été obtenues par l'intermédiaire d'un logiciel de simulation Monte-Carlo. Par conséquent, les données des intensités spectrales Ài;- sont considérées comme des réalisations issues d'une distribution de Poisson dont l'intensité sera estimée au moyen d'une procédure de régression non paramétrique. Comme Xij est alors une quantité positive ou nulle, on introduit ytj = log(Ai;- + ε) où 0 < ε « 1. Dans ces conditions, la distribution de probabilité de ytj peut être approximée pour des valeurs suffisamment grandes de (typiquement >To implement the method is used, for example, n the number of points in the input grid (energy E) and n 'number of points in the output grid (£ energies ") ■ Pou r i = l , -, n and; = 1, ..., η ', the characteristic data of the spectral intensities calculated at i; - for an input energy E t (user-defined data) and an output energy are available; E (measured data) To illustrate the process according to the invention, it is assumed that the values λ i have been obtained by means of Monte Carlo simulation software, therefore the data of the spectral intensities λ i) - are considered as outputs from a Poisson distribution whose intensity will be estimated by means of a non-parametric regression procedure As Xi j is then a positive or zero quantity, we introduce y tj = log ( A i - + ε) where 0 <ε «1. Under these conditions, the probability distribution y t j can be approximated for sufficiently large values of (typically>
10) par une loi gaussienne de moyenne log l£,- et de variance . 10) by a Gaussian mean log the £ - and variance.
La distribution de poisson sera exprimée de la manière suivante : Distribution Poisson(l), pour n G N, The distribution of fish will be expressed as follows: Poisson distribution (l), for n G N,
_ λη _λ η _ λ η _ λ η
/Poisson (λ) ( ) -—\ e n / Fish (λ) () - \ en
Le procédé selon l'invention repose sur l'estimation non paramétrique de la quantité f{E, E y), représentant la densité de probabilité jointe des triplets {E, E y) à partir des points simulés (Ει, Ε ,γ^), afin d'en déduire le modèle 5(£", £") pour tout (£, £") E KL2 où IL est un espace continu : The method according to the invention is based on the non-parametric estimation of the quantity f {E, E y), representing the joint probability density of the triplets {E, E y) from the simulated points (Ει, Ε, γ ^ ), in order to deduce the model 5 (£ " , £") for all (£, £ ") E KL 2 where IL is a continuous space:
où le symbole E(y) représente l'espérance mathématique de la variable aléatoire y, ce symbole représente une espérance statistique utilisé plus loin dans la description pour caractériser l'intensité d'une énergie dans le spectre. Pour la loi jointe f{E, E , y), on choisit, par exemple, un mélange par processus de Dirichlet (DPM) comme distribution a priori. Cette modélisation s'exprime à partir d'une distribution aléatoire G telle que where the symbol E (y) represents the expected value of the random variable y, this symbol represents a statistical expectation used later in the description to characterize the intensity of an energy in the spectrum. For the attached law f {E, E, y), one chooses, for example, a mixture by Dirichlet process (DPM) as a priori distribution. This modeling is expressed from a random distribution G such that
G ~ DPO, G0) G ~ DPO, G 0 )
où le symbole "~" signifie "est distribué suivant" et DP(a, G0) représente la distribution d'un processus de Dirichlet (Hjort N L, Holmes C, Mùller P, Walker S G, Ghosal S, Lijoi A, Prùnster I, The Y W, Jordan M I, Griffin J, Dunson D B and Quintana F 2010 Bayesian Nonparametrics Cambridge Séries in Statistical and Probabilistic Mathematics) avec une mesure moyenne G0 et un paramètre a dit de concentration. Cette distribution de probabilité sur des distributions de probabilité aléatoires joue un rôle central en modélisation bayésienne non paramétrique. Une représentation courante du DP est issue de Sethuraman (1994) qui exprime la mesure aléatoire G(-) comme : where the symbol "~" means "is distributed next" and DP (a, G 0 ) represents the distribution of a Dirichlet process (Hjort NL, Holmes C, Miiller P, Walker SG, Ghosal S, Lijoi A, Prunster I The YW, Jordan MI, Griffin J, DB Dunson and Quintana F 2010 Bayesian Nonparametrics Cambridge Series in Statistical and Probabilistic Mathematics) with a mean G 0 and a parameter called concentration. This probability distribution on random probability distributions plays a central role in non parametric Bayesian modeling. A common representation of DP comes from Sethuraman (1994) who expresses the random measure G (-) as:
avec w1 = Vlt wk = Vk a) et 5U(-) représente la fonction de Dirac localisée en u. Ici, 9k~G0 représentent les paramètres associés à la kième composante de G. Le caractère non paramétrique est issu du nombre de composante potentiellement infini intervenant dans la somme caractérisant l 'a priori sur G. with w 1 = V lt w k = V k a) and 5 U (-) represents the Dirac function located in u. Here, 9 k ~ G 0 represent the parameters associated with the k th component of G. The nonparametric character is derived from the number of potentially infinite component intervening in the sum characterizing the a priori on G.
La distribution D\ùch\et( 1, 2, ... , K) est définie avec x = (x1,x2, ... , xK)' e RK, xi > 0 pour 1 < i < K, E -To1 ^ < 1, xK = 1 -∑ϊ^0 1 χί et i > 0 Pou r 1≤ ί≤ K, f rv-\ _ Γ(α12+-·+ακ) „, a1-lv a2-l v K-l The distribution D \ ùch \ and ( 1 , 2 , ..., K ) is defined with x = (x 1 , x 2 , ..., x K ) ' e R K , xi> 0 for 1 <i < K, E -To 1 <<1, x K = 1 -Σϊ ^ 0 1 χ ί and i> 0 P or r 1 ί ί K K, fr v - \ _ Γ (α 1 + α 2 + - · + α κ ) ", a 1 -l v a 2 -l v Kl
/Dirichlet(ai,a2 aK) W - Γ(αι)Γ(α2)...Γ(α ) Xl 2 -Χκ ' / Dirichlet ( ai , a 2 a K ) W - Γ ( αι ) Γ (α 2 ) ... Γ (α) Xl 2 - Χκ '
La distribution Beta(a, b), est définie pour 0 < x < 1 : The distribution Beta (a, b), is defined for 0 <x <1:
La distribution aléatoire f(E,E,y) s'exprimera alors : f(E,E',y) = ^wkfok{E,E',y) The random distribution f (E, E, y) will then express: f (E, E ' , y) = ^ w k fo k {E, E ' , y)
k=l  k = l
où fek indique la kième composante de f{E,E,y), paramétrée par 9k. where fe k denotes the k th component of f {E, E, y), parameterized by 9 k .
Les composantes fQk dans le cas de l'application du DPGLM à la caractérisation du méta-modèle de réponse énergétique, sont écrites en introduisant les notations additionnelles suivantes : The components f Qk in the case of the application of the DPGLM to the characterization of the energy response meta-model, are written by introducing the following additional notations:
• 0k = G½ A, a ec ¾ = (μ¾,μ'¾), rk = (τ¾,τ'¾), • 0 k = G½ A, with ec ¾ = (μ¾, μ ' ¾ ), r k = (τ ¾ , τ' ¾ ),
• XK(É) le vecteur de régresseurs centré avec Ë = (Ε,Ε'), et k le vecteur de coefficients de régression. On remarquera que le modèle de régression pour l'issue y sachant les covariables (Ε,Ε') peut être choisi linéaire (i.e. • X K (É) the vector of regressors centered with Ë = (Ε, Ε ' ), and k the vector of regression coefficients. Note that the regression model for the outcome, knowing covariates (Ε, Ε ' ) can be chosen linear (ie
T  T
Xk{É) = (l,E - μ^Ε' - μ'¾) où vT représente la transposée du vecteur v) ou polynomial dans l'approche DPGLM (ex. XK(Ë) = (l,E - μ^Ε - -μ¾)(£ -μ'¾),(£ - μκ 2 , (E - μ' k) ) pour une régression quadratique), X k {E) = (l, E - μ ^ Ε ' - μ' ¾ ) where v T represents the transpose of the vector v) or polynomial in the DPGLM approach (eg X K (Ë) = (l, E - μ ^ Ε - -μ ¾ ) (£ -μ ' ¾ ), (£ - μ κ 2 , (E - μ' k )) for a quadratic regression),
• De plus, on définit la matrice ∑fe, dépendant du paramètre xfjk G {0,1}, comme suit: ∑k = R^.^ Τ°)-ΒΨ* AVEC R k = (J °) si ^ = 0 et • Moreover, we define the matrix Σ fe , depending on the parameter xfj k G {0,1}, as follows: Σ k = R ^. ^ Τ °) - Β Ψ * WITH R k = (J °) if ^ = 0 and
RPk = ~r(i ~i ) si ^fe = La variaDle discrète binaire permet ainsi de choisir entre une composante alignée sur les axes E et E {ifjk = 0) et une composante oblique orientée par la droite E = E (4>k = 1). R Pk = ~ r (i ~ i) if ^ fe = The discrete binary variable thus makes it possible to choose between a component aligned on the axes E and E {ifj k = 0) and an oblique component oriented by the line E = E ( 4> k = 1).
Munis de ces notations, chaque composante de la distribution aléatoire s'exprime comme : fek(E, E',y) = N2 Equipped with these notations, each component of the random distribution is expressed as: fe k (E, E ' , y) = N 2
où, Χ · \μ, σ2) représente la loi gaussienne de μ et de variance σ2 , Κ2 {· \μ, Τ) la loi gaussienne bivariée de moyenne β G E2 et de matrice de covariance∑. where, Χ · μ, σ 2 ) represents the Gaussian law of μ and variance σ 2 , Κ 2 {· \ μ, Τ) the bivariate Gaussian law of mean β GE 2 and covariance matrixΣ.
Une distribution gaussienne multivariée Νρ(μ, Ω) est définie pour X G Rp, A multivariate Gaussian distribution Ν ρ (μ, Ω) is defined for XGR p ,
1 î 1
où |4| représente ici le déterminant de la matrice Note : cette définition couvre également le cas univarié quand p = 1. where | 4 | represents here the determinant of the matrix Note: this definition also covers the univariate case when p = 1.
La mesure a pr/or/ G0 du processus de Dirichlet est choisie de la façon suivante. La loi a priori du paramètre ¾ est une gaussienne, la variance rk est distribuée suivant une loi gamma-inverse, ifjk suit une loi a priori de type Bernoulli et l'a priori pour les coefficients de régression coefficients βίι est une loi normale (gaussienne) multivariée de dimension The pr / or / G 0 measurement of the Dirichlet process is chosen as follows. The a priori law of the parameter ¾ is a Gaussian, the variance r k is distributed according to a inverse-gamma law, ifj k follows a Bernoulli-type prior distribution and the a priori for the coefficients of regression coefficients β ίι is a law normal (Gaussian) multivariate dimension
En utilisant la règle de Bayes, nous déduisons de l'expression de f(E, E',y) que : f(y ï) =∑ y Λ » (r|ol *■(¾)■«- *'">)■ Finalement, en calculant l'espérance conditionnelle E E') à partir de l'expression de E'), on obtient l'expression du modèle de réponse s ectrale S(E, E') : Using the Bayes rule, we deduce from the expression of f (E, E ' , y) that: f (y ï) = Σ y Λ "(r | ol * ■ (¾) ■" - *'">) ■ Finally, by calculating the conditional expectation E E ' ) from the expression of E ' ), the expression of the S (E, E ' ) spectral response model is obtained:
Cette dernière expression permet de rendre compte de l'a priori correspondant à l'approche bayésienne non paramétrique pour la réponse spectrale débruitée et interpolée. Les caractères hétéroscédastiques et non gaussiens en tout (Ε, Ε') sont pris en compte dans le modèle de E') grâce au mélange de distributions gaussiennes M ( |/?[ · XK (É), E This last expression makes it possible to account for the a priori corresponding to the nonparametric Bayesian approach for the denoised and interpolated spectral response. The heteroscedastic and non-Gaussian characters in all (Ε, Ε ' ) are taken into account in the model of E ' ) by mixing Gaussian distributions M (| /? [· X K (E), E
A partir de ce choix de modèle probabiliste et des données observées par simulation physique (E£ le procédé va estimer la loi a posteriori f{E, ... , Εη, Ε'ηηη·) et l'espérance conditionnelle de cette loi a posteriori : S(E, E') = E yE, E , Ex, E , yn, ... , En, E'n; ynn< représentant l'intensité dans le spectre d'une énergie de sortie E , pour toute énergie d'entrée E. From this choice of probabilistic model and the data observed by physical simulation (E £ the process will estimate the posterior distribution f {E, ..., Ε η , Ε 'η; γ ηη ·) and the conditional expectation of this posterior law: S (E, E ' ) = E yE, E, E x , E, y n , ... , E n , E 'n; y nn <representing the intensity in the spectrum of an output energy E, for any input energy E.
Pour le calcul exact de la distribution a posteriori le procédé utilise, par exemple, un schéma d'approximation Monte-Carlo par chaîne de Markov (MCMC) de type échantillonneur de Gibbs afin de générer des échantillons de la loi cible. Afin de permettre la procédure d'échantillonnage MCMC pour des objets de dimension infinie (infinité de composante du DP), le procédé adopte une approche dite d'échantillonnage par tranche d'après Kalli et al. (Kalli M, Griffin J E and Walker SG 201 1 Slice Sampling Mixture Models, Statistics and Computing, 21 , 93-105), où seulement un nombre aléatoire fini K de composantes est nécessaire à chaque itération.  For the exact calculation of the posterior distribution the method uses, for example, a Gibbs sampler Markov Chain Monte Carlo (MCMC) scheme to generate samples of the target law. In order to allow the MCMC sampling procedure for objects of infinite dimension (infinity of component of the DP), the method adopts a so-called slice sampling approach according to Kalli et al. (Kalli M, Griffin JE and Walker SG 201 Slice Sampling Mixture Models, Statistics and Computing, 21, 93-105), where only a finite random number K of components is required at each iteration.
Pour toute itération (t) de la procédure MCMC, il est ainsi possible Pour T générations, la distribution a posteriori de la réponse spectrale est approximée par l'ensemble des tirages S(E, E ')^ pour t = l, ... , T, et la réponse estimée (moyenne a posteriori) s'exprime : For any iteration (t) of the MCMC procedure, it is thus possible For T generations, the posterior distribution of the spectral response is approximated by the set of draws S (E, E ' ) ^ for t = 1, ..., T, and the estimated response (posterior mean) s' Express :
Il est également possible de calculer de façon analogue l'écart-type a posteriori et les intervalles crédibles à partir de la collection It is also possible to calculate in a similar way the posterior standard deviation and the credible intervals from the collection.
Un exemple pour exécuter la procédure d'échantillonnage selon Gibbs va maintenant être donné. Le modèle génératif pour les paramètres du mélange DPM est donné par : An example for performing the Gibbs sampling procedure will now be given. The generative model for DPM mixing parameters is given by:
VX,V ,... ~ Beta(l,a) V X , V, ... ~ Beta (l, a)
soient w1 = Vltw2 = y2(l - Vi),■■■be w 1 = V lt w 2 = y 2 (l - Vi), ■■■
τι 1> τ21>■■■ ~ Gamma(aT, bT) τι 1 > τ 2 1 > ■■■ ~ Gamma (a T , b T )
τ^,τ^1, Gamma(aT.,ôT.) τ ^, τ ^ 1 , Gamma (a T , δ T )
β12,...~Μι^)1ββ) β 1 , β 2 , ... ~ Μ ι ^ ) 1β , Γ β )
1,-φ2> -~ Bernoulli(p) 1 , -φ 2 > - ~ Bernoulli (p)
soient θ1 = (β^τ^β^-ψ^, θ2 = (μ2222), ... let θ 1 = (β ^ τ ^ β ^ -ψ ^, θ 2 = (μ 2 , τ 2 , β 2 , ψ 2 ), ...
Ce modèle génératif est entièrement équivalent à la densité de probabilité a priori f(w1,w2, ...,θχ, θ2, ...), et correspond à un a priori de type processus de Dirichlet pour la mesure aléatoire G(-) =∑¾=1wfe ¾(·) ~ ÛP a,GQ). This generative model is entirely equivalent to the probability density a priori f (w 1 , w 2 , ..., θ χ , θ 2 , ...), and corresponds to a priori of the Dirichlet process type for the measurement. random G (-) = Σ ¾ = 1 w fe ¾ (·) ~ ÛP a, G Q ).
La description de la modélisation des paramètres DPM est complétée par un modèle génératif des données observées issues de la simulation physique Pour cela, on introduit des variables latentes dites de classification K^, définies pour i = l,...,n et j = l,...,n', tel que Ki = k si (Ei.E'j.yij) est distribué suivant la kième composante du mélange f(E,E',y). The description of the modeling of the DPM parameters is completed by a generative model of the observed data resulting from the physical simulation. For this, we introduce latent variables called K ^, defined for i = l, ..., n and j = l, ..., n ', such that Ki = k if (Ei.E'j.yij) is distributed according to the k th component of the mixture f (E, E', y).
Boucle sur tous les n énergies d'entrée E et n' énergies E' de la grille de sortie  Loop on all n input energies E and n 'energies E' of the output grid
Pour tout i≤ n,j≤ n,  For all i≤ n, j≤ n,
avec μΚί. = (μΚί μ'κ.),∑*y = , τ'*.. "^ yij\ ΚφΕ0Ε), θ,, θ2, ... ~ M (yy I /¾ XKi]{EitE ) ^K^ i ). Ce modèle génératif est entièrement équivalent à la vraisemblance : with μ Κί . = (μ Κί μ ' κ .), Σ * y =, τ' * .. "^ y ij \ Κ φ Ε 0 Ε), θ ,, θ 2 , ... ~ M (y y I / ¾ X Ki] {E it E) ^ K ^ i ). This generative model is entirely equivalent to the likelihood:
f(.Kn>■■■ , Knn'> E±, E i, ... , En, E n; f (.Kn > ■■■, Knn '> E ±, E i, ..., E n , E n ;
A partir de ces distributions de probabilités et par application de la règle de Bayes, on cherche à calculer la densité de probabilité conditionnelle θ2, ... I K 1, ... ,Knn',Ex,E x, ...,En,E n',yii, — ,ynn'- qui représente la distribution des pondérations et paramètres des composantes conditionnellement aux observations et aux variables de classification. From these probability distributions and by applying the Bayes rule, we try to calculate the conditional probability density θ 2 , ... IK 1 , ..., K nn ', E x , E x , ..., E n , E n ', yii, -, y n n- which represents the distribution of weights and component parameters conditionally to observations and classification variables.
Cette inférence est réalisée au moyen d'un échantillonneur de Gibbs qui à chaque itération (t) de l'algorithme, génère successivement les échantillons suivants, pour tout k,  This inference is carried out by means of a Gibbs sampler which at each iteration (t) of the algorithm successively generates the following samples, for all k,
w1}w2, ... | K11} ...,Κηη·w 1} w 2 , ... | K 11} ..., Κ ηη ·
I fej k> Kn>■■■ > Knn'> Ei, E -L, ... , En, E η· I fej k>Kn>■■■> Knn '> E, E -L, ..., E n, E η ·
Tk \ E x, ... , En, E η· τ k \ fej k'^k' Kll> — , Κηη'Έί, Ε ... ,En,E n > fej fc E x, ... , En, E n > k \ fej k'Tk' ... , En, E n',yii, — ,ynn' et au niveau des nombres de points i dans la grille d'entrée d'énergie et de points j dans la grille de sortie, pour tout i≤ n,j≤ n, T k \ E x , ..., E n , E η · τ k \ fej k '^ k'Kll> -, Κηη'Έί, Ε ..., E n , E n > fc fc E x , ..., E n , E n > k \ fej k ' Tk ' ..., E n , E n ', yii, -, y n n' and at the level of the number of points i in the energy input grid and points j in the output grid, for all i≤ n, j≤ n,
ΐ μχ2, ... ,μ χv ... ,τχ2, ... ,τ χ2, ... ,βχ2, ...,ψ12, ... ,w1,w2, ... ΐ μ χ , μ 2 , ..., μ χ , μ v ..., τ χ , τ 2 , ..., τ χ , τ 2 , ..., β χ , β 2 , ..., ψ 1 , ψ 2 , ..., w 1 , w 2 , ...
Le comportement non paramétrique du procédé est caractérisé par la collection potentiellement infinie de paramètres wk et 9k. Afin de réduire la difficulté calculatoire induite par le nombre infini de paramètres, il est possible d'utiliser une troncature du DP à un nombre suffisamment élevé de composantes (Ishwaran and James 2001). The nonparametric behavior of the process is characterized by the potentially infinite collection of parameters w k and 9 k . In order to reduce the computational difficulty induced by the infinite number of parameters, it is possible to use truncation of the DP at a sufficiently high number of components (Ishwaran and James 2001).
Une solution alternative proposée par (Kalli et al. 2011) est d'introduire une variable auxiliaire qui permet de ne générer qu'un nombre aléatoire fini κ de composantes à l'itération (t) tout en évitant une troncature arbitraire du modèle. Dans ce cas, les différentes étapes de génération aléatoire de l'algorithme seront les suivantes : Initialisation aléatoire. An alternative solution proposed by (Kalli et al., 2011) is to introduce an auxiliary variable that makes it possible to generate a finite random number κ of components at the iteration (t) while avoiding an arbitrary truncation of the model. In this case, the different stages of random generation of the algorithm will be as follows: Random initialization.
- Générer pour 1 < i≤ n,j≤ n',ui;~Uniform(0, 1/n.n'), et poser u* = minu({ y}) - Generate for 1 <i≤ n, j≤ n ', u i; ~ Uniform (0, 1 / n.n '), and ask u * = min u ({y})
- Générer l^-BetaCl.a) ; Poser w1 = V1 and rx = 1 - V. - Generate l ^ -BetaCl.a); Ask w 1 = V 1 and r x = 1 - V.
- Pour k > 1, générer Vk~Beta(l,c), poser wk =Vkrk_1, poser rk = - For k> 1, generate V k ~ Beta (l, c), put w k = V k r k _ 1 , ask r k =
r^U-l^tant que rk≥u*. r ^ Ul ^ as r k ≥u * .
- Affecter à K* la valeur maximale de k.  - Assign to K * the maximum value of k.
- Générer 6k pour 1 < k≤ K*, à partir des distributions a priori. - Generate 6 k for 1 <k≤ K *, from the prior distributions.
À l'itération t = l,...,T, At the iteration t = l, ..., T,
· Générer· Generate
w2, ...) pour ί≤ η, j≤ η' w 2 , ...) for ί≤ η, j≤ η '
- Calculer pour 1 < k≤ κ*, - Calculate for 1 <k≤ κ * ,
- Xk = (wk > uy)max(wk^/n.nD:Ar2i;|^ - X k = (w k > u y ) max (w k ^ / n.nD: Ar 2i; | ^
1(A) est la fonction indicatrice : 1(A) = 1 si A est vrai et 1(A) = 0  1 (A) is the indicator function: 1 (A) = 1 if A is true and 1 (A) = 0
sinon.  if not.
- Générer ΚίΓ -J—∑ i - Generate Κ ίΓ -J-Σ i
Lk=\Ak Lk = \ A k
• Réordonner les étiquettes de composantes en suivant leur ordre  • Reorder component labels in order
d'apparition dans la génération des Κ^. Affecter à κη le nombre de valeurs distinctes de Κ^. Poser, pour tout k≤ κη, nk = #{κ^ = k], le nombre d'observations yi;- assigné à la composante k. of appearance in the generation of Κ ^. Assign to κ η the number of distinct values of Κ ^. For all k κ η , let k = # {κ ^ = k] be the number of observations y i; - assigned to component k.
• Générer (w1; w2... , u , ... , unn\ Kllt ... , Knn • Generate (w 1; w 2 ..., u, ..., u nn \ K llt ..., K nn
- Générer (wlt w2, ... , wKn, rKn) ~ Dirichlet(n1, n2, ... , nKn, a) - Generate (w lt w 2 , ..., w Kn , r Kn ) ~ Dirichlet (n 1 , n 2 , ..., n Kn , a)
- Générer pour i < n,j≤ n', iti;~Uniform(0,min(w/c, 1/n.n')) - Generate for i <n, j≤ n ', it i; ~ Uniform (0, min (w / c , 1 / n.n '))
- Poser u* = minu({tti;}) - Put u * = min u ({tt i; })
- Pour k > κη, générer l^-BetaC^a), poser wk = Vkrk_1, poser rk = rfe--1(l - Vk), tant que rk≥ u*. - For k> κ η , generate l ^ -BetaC ^ a), put w k = V k r k _ 1 , ask r k = r fe - 1 (l - V k ), as long as r k ≥ u * .
- Affecter à K* la valeur maximale de k.  - Assign to K * the maximum value of k.
• Générer ...,En,E'n) pour k≤ K*,• Generate ..., E n , E ' n ) for k≤ K *,
Calculer  Calculate
- Générer ν ~ Uniform(0,1)  - Generate ν ~ Uniform (0,1)
- Si <—— , poser ipk = 0 sinon poser x/jk = 1 - If <-, put ip k = 0 else ask x / j k = 1
Vo+Vi  Vo + Vi
• Générer (τ¾| μ^μ'^ψ^Κ^, Knn >,EXlE ,...,En,E'n) pour /c < /*, • Generate (τ ¾ | μ ^ μ '^ ψ ^ Κ ^, K nn >, E Xl E, ..., E n , E' n ) for / c </ * ,
- Si = 0 Tfc 1~Gamma- Si = 0 T fc 1 ~ Gamma
- = l -μ',) - = l -μ ',)
· Générer (τ^\μ^μ'1{11,...,Κηη1,Ε'1,...,Εη,Ε'η·) pour/c < κ* · Generate (τ ^ \ μ ^ μ ' ] ί , ψ 1 { , Κ 11 , ..., Κ ηη ; Ε 1 , Ε' 1 , ..., Ε η , Ε ' η ·) for / c < κ *
- Si = 0  - Si = 0
- -
• Générer (jik \ Tk,r'k, ipk, Kllt ... , Knn; Ex, E , ... , En, E'n) pour k≤ κ • Generate (ji k \ T k , r ' k , ip k , K llt ..., K nn ; E x , E, ..., E n , E' n ) for k≤ κ
- Calculer = (∑{ij. K.j=k] Et ,∑[ij: K.j=k} E ) - Poser ∑k = R^k.^ T°)- k avec k = (J J) si tffc = 0 et - Calculer νμ = (Γμ _1 + nkfe _1)~ - Calculate = (Σ {ij K j = k] E t, Σ [ij: K j = k...} E) - Install Σ k = R k ^ T °) - k with k = (JJ). if tf fc = 0 and - Calculate ν μ = (Γ μ _1 + n k Σ fe _1 ) ~
- Calculer Μμ¾ = νμκ. (Γμ _1η μ +∑fc _1- Calculate Μ μ¾ = ν μκ . (Γ μ _1η μ + Σ fc _1
- Générer μ^- 2μκμκ) - Generate μ ^ - 2μκ , ν μκ )
• Générer μ^μ'ίι>τ^τ >'Φ^^ιι> ... ,Κηη<,Εχ,Ε , ...,Εη,Ε'η<,γχχ, ...,ynn) pour k≤ K*, • Generate μ ^ μ ' ίι > τ ^ τ >' Φ ^^ ιι > ..., Κ ηη <, Ε χ , Ε, ..., Ε η , Ε ' η <, γ χχ , ..., y nn ) for k≤ K *,
- Poser  - To pose
- Poser - To pose
- Générer ^-^^(Μ^,Γ^).  - Generate ^ - ^^ (Μ ^, Γ ^).
Pour ce tirage aléatoire, on approxime la variance d'observation de ytj (elle-même approximée à une variable aléatoire gaussienne) σ?- = e-fiI-Xk(Èij) à la valeur de l'observation Poisson Ai;- = e~yi) correspondante. Cette approximation, qui simplifie grandement l'inférence, est d'autant plus valable que A£y- est élevé. For this random draw, we approximate the observation variance of yt j (itself approximated to a Gaussian random variable) σ? - = e -fiI-Xk (È i j) to the value of the observation Poisson A i ; - = e ~ yi) corresponding. This approximation, which greatly simplifies the inference, is all the more valid if A £ y - is high.
• Calculer à chaque itération (t) pour tout choix de grille de prédiction Ë = (E,E'), • Calculate at each iteration (t) for any choice of prediction grid Ë = (E, E '),
La réponse spectrale débruitée peut, au choix, partager ou non la même grille (E£,E ) que la simulation Monte-Carlo physique initiale. En effet, l'utilisateur peut choisir n'importe quel point (£,£") d'intérêt. En particulier, il est possible d'interpoler entre les points de la grille initiale. The denoised spectral response can, optionally, share or not the same grid (E £ , E) as the initial physical Monte-Carlo simulation. Indeed, the user can choose any point (£, £ ") of interest, in particular, it is possible to interpolate between the points of the initial grid.
Finalement, à partir de T itérations de l'échantillonneur de Gibbs, on obtient une estimation du méta-modèle pour la spectrométrie τ Finally, from T iterations of the Gibbs sampler, we obtain an estimate of the meta-model for spectrometry τ
S ÇE. E') * - } S ÇE. E^  SOW E ') * -} S. E ^
t=i  t = i
Il est alors possible de calculer l'écart-type a posteriori de l'estimateur de réponse spectrale  It is then possible to calculate the posterior standard deviation of the spectral response estimator
t=i t = i
Les hyper paramètres peuvent être considérés fixes dans l'estimation de la réponse du système spectrométrique en fonction de connaissances physiques préalables sur le détecteur. D'un autre côté, ceux- ci peuvent être estimés au moyen d'un niveau de hiérarchie supplémentaire qui permet de leur attribuer un a priori dit vague.  The hyper parameters can be considered fixed in the estimation of the response of the spectrometric system according to prior physical knowledge on the detector. On the other hand, these can be estimated by means of an additional level of hierarchy which allows them to be assigned a so-called vague a priori.
• À titre d'exemple, il est possible de placer un a priori Gamma(<pfc, ¾) sur les paramètres d'échelle bT et b dans la distribution des amplitudes de composantes. Ce choix conduit à une distribution a posteriori Gamma.• As an example, it is possible to place a Gamma a priori (<p fc , ¾) on the scale parameters b T and b in the distribution of component amplitudes. This choice leads to a Gamma posterior distribution.
Exemple : Example:
• Il peut être pertinent d'estimer le paramètre de concentration a du processus de Dirichlet en suivant l'approche de Escobar and West (1995).  • It may be relevant to estimate the Dirichlet process concentration parameter a following the approach of Escobar and West (1995).
« Le paramètre p de la loi de Bernoulli intervenant dans le modèle de mélange du type de composante ifjk peut être lui-même estimé par l'intermédiaire d'un hyperprior BetaC^, ^)- La loi a posteriori pour p suit alors l'expression : "The parameter p of the Bernoulli law intervening in the mixture model of the component type ifj k can itself be estimated via a hyperprior BetaC ^, ^) - The posterior distribution for p then follows expression:
p~ Beta + #{k≤ κη ·. i k = 0}, πι + #{k≤ κη ·. i k = 1})p ~ Beta + # {k κ η ·. i k = 0}, πι + # {k κ η ·. i k = 1})
• Notons également qu'il peut être efficace de remplacer Va priori gaussien sur les coefficients de régression k par un a priori dit empirique basé sur le tirage aléatoire de P points { ^ Έ'^ ... , ËP, Ë'P) à partir de ·7\Γ2( ¾, Σ¾) et de prendre pour ( 1; ... , yP) la plus proche valeur de ytj correspondant à chaque point échantillonné. P doit être plus grand que la taille du vecteur k. Nous générons alors β ~ Ν(Μβ, Γβ) comme loi a priori (avec • Note also that it may be effective to replace the Gaussian priori on the regression coefficients k by a so-called empirical a priori based on the random draw of P points {^ Έ '^ ..., Ë P , Ë' P ) from · 7 \ Γ 2 ( ¾ , Σ ¾ ) and take for ( 1; ..., y P ) the nearest value of y tj corresponding to each sampled point. P must be larger than the size of the vector k. We then generate β ~ Ν (Μ β , Γ β ) as a priori law (with
Ep (^p E ) )■ Ep (^ p E)) ■
L'expression pour la loi a posteriori de k en découle directement. The expression for the posterior distribution of k follows directly from it.
A l'issue de ces différentes étapes, le procédé dispose d'un méta- modèle continu caractérisant tout type de détecteur pour la spectrométrie nucléaire, le méta-modèle prenant en compte l'ensemble des interactions physiques intervenant dans la réponse spectrale pour une énergie d'entrée donnée.  At the end of these different steps, the method has a continuous meta-model characterizing any type of detector for nuclear spectrometry, the meta-model taking into account all the physical interactions involved in the spectral response for an energy. given input.
Le méta-modèle ainsi généré pourra être injecté dans une méthode de convolution de spectre nucléaire utilisant une modélisation probabiliste non paramétrique telle que celle proposée par Barat et al 2007 (Barat, E. ; Dautremer, T. ; Montagu, T., "Nonparametric bayesian inference in nuclear spectrometry," Nuclear Science Symposium Conférence Record, 2007. NSS '07. I EEE , vol.1 , no., pp.880-887, Oct. 26 2007-Nov. 3 2007), afin de déterminer les radioéléments présents dans le spectre et leur activité.  The meta-model thus generated could be injected into a nuclear spectrum convolution method using non-parametric probabilistic modeling such as that proposed by Barat et al 2007 (Barat, E., Dautremer, T., Montagu, T., "Nonparametric Bayesian Inference in Nuclear Spectrometry, "Nuclear Science Symposium Conference Record, 2007. NSS '07 .I EEE, vol.1, no., pp.880-887, Oct. 26, 2007-Nov. 3, 2007), to determine the radioelements present in the spectrum and their activity.
En fonction de l'environnement dans lequel se trouve l'objet à analyser, des variations de forme de signature spectrale dues à la présence d'effets de matrice au niveau de la source d'entrée peuvent apparaître. Le méta-modèle défini selon l'invention peut prendre en compte plusieurs réponses spectrales estimées comme il a été explicité ci-avant. Pour cela, une solution consiste par exemple à utiliser différents blindages de différentes épaisseurs et de différents matériaux, pour être simulés et intervenir dans le méta-modèle.  Depending on the environment in which the object to be analyzed is located, spectral signature shape variations due to the presence of matrix effects at the input source may occur. The meta-model defined according to the invention can take into account several spectral responses estimated as has been explained above. For this, a solution is for example to use different shields of different thicknesses and different materials, to be simulated and intervene in the meta-model.
Une autre solution consiste à conserver un arbre de Pôlya pour modéliser les interactions diffuses conduisant à des fonds continus qui pourraient ne pas être modélisés dans la réponse. Dans l'hypothèse où le méta-modèle prend en compte une collection d'effets de matrice comme précédemment décrit, le spectre d'entrée recherché n'est alors constitué que de pics discrets. Il est alors possible de substituer à l'a priori par processus de Dirichlet sur des raies mono-énergétiques, un a priori par processus de Dirichlet sur les radioéléments d'une base de données de radionucléïdes. Le spectre recherché est alors constitué d'une somme discrète d'éléments du tableau périodique dont le nombre de composantes est illimité. Il devient alors possible d'affecter à chaque radioélément une probabilité a priori de présence dans l'échantillon analysé. Le méta-modèle est à nouveau utilisé pour caractériser la réponse spectrale du détecteur de l'élément considéré. Cette réponse est directement déterminée par la somme discrète des réponses spectrales individuelles correspondant à chaque raie monoénergétique considérée. L'utilisation d'une base de données de radionucléïdes permet notamment de considérer la calibration en énergie du spectre observé comme incertaine et d'estimer celle-ci à partir des données. Pour chaque valeur proposée de keV/canal il est nécessaire d'évaluer la réponse spectrale du système pour chaque énergie de la grille de sortie. Cette opération utilise le méta-modèle continu, éliminant ainsi tout besoin d'interpolations dans le cas d'un recours à un modèle discret. Another solution is to conserve a Polya tree to model the diffuse interactions leading to continuous bottoms that may not be modeled in the response. Assuming that the meta-model takes into account a collection of matrix effects as previously described, the desired input spectrum then consists only of discrete peaks. It is then possible to substitute a priori Dirichlet process on mono-energetic lines, a priori Dirichlet process on radioelements of a database of radionuclides. The spectrum sought is then constituted by a discrete sum of elements of the periodic table whose number of components is unlimited. It then becomes possible to assign to each radioelement a prior probability of presence in the sample analyzed. The meta-model is again used to characterize the spectral response of the detector of the considered element. This response is directly determined by the discrete sum of the individual spectral responses corresponding to each monoenergetic line considered. The use of a radionuclide database makes it possible, in particular, to consider the energy calibration of the spectrum observed as uncertain and to estimate it from the data. For each proposed value of keV / channel it is necessary to evaluate the spectral response of the system for each energy of the output grid. This operation uses the continuous meta-model, eliminating the need for interpolations when using a discrete model.
Dans le cas où le méta-modèle prend en compte une collection d'effets de matrice, pour estimer directement l'activité des radionucléïdes, on utilise un méta-modèle étendu noté Ξ(Ε, Ε', ξ) où ξ représente un paramètre caractéristique de l'effet de matrice associé à la source. La collection d'effets de matrice est discrète de taille M et chaque élément ξ est identifié par un indice entier. In the case where the meta-model takes into account a collection of matrix effects, to directly estimate the activity of radionuclides, we use an extended meta-model noted Ξ (Ε, Ε ' , ξ) where ξ represents a parameter characteristic of the matrix effect associated with the source. The collection of matrix effects is discrete of size M and each element ξ is identified by an integer index.
L'algorithme d'estimation des activités est fondé sur une approche Monte Carlo par chaîne de Markov (MCMC) et plus particulièrement sur un échantillonneur de Gibbs dont un exemple est détaillé ci-après.  The activity estimation algorithm is based on a Markov Chain Monte Carlo (MCMC) approach and more particularly on a Gibbs sampler, an example of which is detailed below.
Avant d'expliciter la description de l'algorithme, différents paramètres sont posés. Le spectre est considéré comme un mélange par processus de Dirichlet de différentes réponses de radionucléides normalisées. Un exemple de construction de ce mélange est donné ci-après. On note χ un radionucléide quelconque d'une table donnée de radioéléments. Cette table étant discrète, on repérera dans la suite chaque élément par un indice entier. On note Nx le nombre d'émetteurs retenus pour l'élément χ considéré et nx pour l = 1, ... , NX, les probabilités d'émissions associées ainsi que vxX pour l = 1, ... , NX, les énergies correspondantes. On définit la réponse du radionucléide ψχ(Ε', ξ), pour une énergie observée £" et un effet de matrice ξ, par : Before explaining the description of the algorithm, various parameters are set. The spectrum is considered a mixture by Dirichlet process of different standardized radionuclide responses. An example of construction of this mixture is given below. Note any radionuclide of a given table of radioelements. This table being discrete, we will find in the following each element by an integer index. We denote N x the number of emitters selected for the element χ considered and n x for l = 1, ..., N X , the associated emission probabilities as well as v xX for l = 1, ..., N X , the corresponding energies. We define the response of the radionuclide ψ χ (Ε ', ξ), for an observed energy "and a matrix effect ξ, by:
on définit Αχ ξ = /ο °° t l = 1, ... , NX. On définit we define Α χ ξ = / ο ° ° tl = 1, ..., N X. We define
alors, une réponse de radionucléide normalisée par : then, a radionuclide response normalized by:
1 = 1  1 = 1
on vérifie que J0 °° i/ * ξ (£") dE' = 1. we check that J 0 ° ° i / * ξ (£ ") dE '= 1.
La densité de probabilité du ieme photon observé dans le canal d'énergie s'exprime alors pour i = 1, ... , n: The probability density of the 1st photon observed in the energy channel then expresses for i = 1, ..., n:
k= l k = l
où p est un paramètre positif de conversion de l'indice de canal en énergie (keV/canal). Nous suggérons pour p un a priori gaussien centré sur μρ et d'écart-type σρ : where p is a positive parameter for converting the channel index into energy (keV / channel). We suggest for p a gaussian a priori centered on μ ρ and of standard deviation σ ρ :
Ce mélange par processus de Dirichlet s'appuie sur la mesure de probabilité F générée suivant un processus de Dirichlet :  This Dirichlet process mixture is based on the probability measurement F generated by a Dirichlet process:
F ~ DP (a, F°XF^) Ρχ{χ) sj(x) représente la distribution de probabilité a priori d'observer un élément χ où / est le nombre de radionucléides de la base retenue pour l'analyse et p° > 0. F° est la loi a priori uniforme discrète sur la collection d'effets de matrice, et a est le paramètre (positif) de concentration du processus : F ~ DP (a, F ° XF ^) Ρχ {χ) s j (x) represents the probability distribution a priori to observe an element χ where / is the number of radionuclides of the base selected for the analysis and p °> 0. F ° is the discrete uniform prior law on the matrix effects collection, and a is the (positive) process concentration parameter:
fc=l fc = l
avec w1 = Vx, wk = et 5U(-) représente la fonction de Dirac localisée en u. with w 1 = V x , w k = and U (-) represents the Dirac function located in u.
Avant de décrire les différents tirages aléatoires permettant d'explorer la loi a posteriori, il reste à introduire les variables Kt d'allocation du ieme photon observé à une composante k du mélange. Before describing the different random draws for exploring the posterior, it remains to introduce the K variables t allocation of the ith photon observed at k component of the mixture.
L'échantillonneur de Gibbs consiste à alterner des tirages aléatoires suivant les lois conditionnelles suivantes, pour tout i≤ n, The Gibbs sampler consists in alternating random draws according to the following conditional laws, for all i≤ n,
...,χί2, ...,ξί2, ...,ρ ..., χ ί , χ 2 , ..., ξ ί , ξ 2 , ..., ρ
et pour tout k and for all k
w1,w2, ... | Klt ...,Kn w 1 , w 2 , ... | K lt ..., K n
Xk \ Κ-L, ...,Kn,Elt ... , Εη12, ...,p X k \ Κ- L , ..., K n , E lt ..., Ε η , ξ 1 , ξ 2 , ..., p
Κι>—,Kn,E , -,Εη12, ...,p Κι > -, K n , E, -, Ε η , χ 1 , χ 2 , ..., p
ainsi que as well as
p| Klt ...,Kn,Elt■■·,Εη12, ...,ξι,ξ2,■■■ p | K lt ..., K n , E lt ■■ ·, Ε η , χ 1 , χ 2 , ..., ξι, ξ 2 , ■■■
Comme pour la détermination du méta-modèle, afin de minimiser le nombre de calculs, l'approche proposée par (Kalli et al. 2011) et l'introduction d'une variable auxiliaire £ qui permet de ne générer qu'un nombre aléatoire fini κ de composantes à l'itération (t) tout en évitant une troncature arbitraire du modèle sont utilisées. Sous ces hypothèses, les différentes étapes de génération aléatoire de l'algorithme sont détaillées ci- après. As for the determination of the meta-model, in order to minimize the number of computations, the approach proposed by (Kalli et al., 2011) and the introduction of an auxiliary variable £ which makes it possible to generate only a finite random number κ components at iteration (t) while avoiding arbitrary truncation of the model are used. Under these assumptions, the various stages of random generation of the algorithm are detailed below.
Initialisation aléatoire.  Random initialization.
- Générer pour 1 < i < n, ιιέ~11ηιτοπτι(0, 1/n), et poser u* = minu({uj) - Générer l^-BetaCl, a) ; poser w1 = V1 et rx = l- V . - Generate for 1 <i <n, ιι έ ~ 11ηιτοπτι (0, 1 / n), and ask u * = min u ({uj) - generate l ^ -BetaCl, a); ask w 1 = V 1 and r x = l-V.
- Pour k > 1, générer Vk~Beta(l, a) , poser wfe = Vferfe_1, et poser rk = rfc_!(l - Vfc), tant que rfe > u*. - For k> 1, generate V k ~ Beta (l, a), put w fe = V fe r fe _ 1 , and ask r k = r fc _ ! (l - Vfc), as r fe> u *.
- Affecter à K* la valeur maximale de k.  - Assign to K * the maximum value of k.
- Générer χκ pour 1 < /c < K*, à partir de la distribution a priori F°. - Generate χ κ for 1 </ c <K *, from the prior distribution F °.
- Générer ξ pour 1 < k≤ K*, à partir de la distribution a priori F°. - Generate ξ } ι for 1 <k≤ K *, from the prior distribution F °.
- Générer p ~ - Generate p ~
À l'itération t = l,...,T, At the iteration t = l, ..., T,
• Générer (KI\Ei ',w1,w2, ...,xltx2, ...,ξ12, ...,p) pouri < n, • Generate (K I \ E i ' , w 1 , w 2 , ..., x lt x 2 , ..., ξ 1 , ξ 2 , ..., p) for i <n,
- Calculer pour 1 < k≤ K*,  - Calculate for 1 <k≤ K *,
- Àk = l(wk >ut) max(wfe,l/n) ^* ¾¾( £"-) où 1(A) est la fonction indicatrice : 1(A) = 1 si A est vrai et 1(A) = 0 sinon. - At k = l (w k> u t) max (w fe, l / n) ^ * ¾¾"-) or 1 (A) is the indicator function 1 (A) = 1 if A is true and 1 (A) = 0 otherwise.
- Générer KT~ -J—∑ i SK(KÔ, - Generate K T ~ -J-Σ i S K (KÔ,
• Réordonner les étiquettes de composantes en suivant leur ordre d'apparition dans la génération des Kt. Affecter à κη le nombre de valeurs distinctes de Kt. Poser, pour tout k < κη, nk = #{Kt = k}, le nombre d'observations assignées à la composante k. • Reorder the component labels in their order of appearance in the K t generation. Assign to κ η the number of distinct values of K t . For all k <κ η , let k = # {K t = k} be the number of observations assigned to component k.
• Générer (w1,w2 ...,un\ K , ...,Kn) • Generate (w 1 , w 2 ..., u n \ K, ..., K n )
- Générer (wlt w2, ... , wKn, rKJ ~ Dirichlet(rrlJ n2, ... , nKn, a), - Generate (w lt w 2 , ..., w Kn , r K J ~ Dirichlet (rr lJ n 2 , ..., n Kn , a),
- Générer pour i < 1/n)), - Generate for i < 1 / n)),
- Poser u* = minu({uj), - Put u * = min u ({uj),
- Pour k > Kn, générer l^-BetaC^a), poser wk = Vkrk_1, poser rk = rfe--1(l - Vk), tant que rk≥ u*, - For k> K n , generate l ^ -BetaC ^ a), put w k = V k r k _ 1 , ask r k = r fe - 1 (l - V k ), as long as r k ≥ u * ,
- Affecter à K* la valeur maximale de k.  - Assign to K * the maximum value of k.
· Générer Κ1,...,Κη1 ',...,Εη12,...,ρ) pour k≤ K*, · Generate Κ 1 , ..., Κ η , Ε 1 ' , ..., Ε η , ξ 1 , ξ 2 , ..., ρ) for k≤ K *,
- Calculer pour tout; = 1, ...,], - Calculate for everything; = 1, ...,],
- Générer^- —∑J j=1Vk (xk). - Generate ^ - -Σ J j = 1 Vk (x k ).
Lj=1Vk,j Générer (ξ \ Κ1} ... , Κη, Ε , ... , Εη12, ... , p) pour k Lj = 1 Vk, j Generate (ξ \ Κ 1} ..., Κ η , Ε, ..., Ε η , χ 1 , χ 2 , ..., p) for k
- Calculer pour tout m =  - Calculate for all m =
• Générer p\ ...,Kn,E , ...,Εη12, ...,,ξ12, ...) par une étape Metropolis-Hastings, • Generate p \ ..., K n , E, ..., Ε η , χ 1 , χ 2 , ... ,, ξ 1 , ξ 2 , ...) by a Metropolis-Hastings stage,
- Générer une marche aléatoire d'écart-type ερ autour de p - Generate a random walk of standard deviation ε ρ around p
- Calculer - Calculate
- Générer une variable uniforme v ~ Uniform(0,1).  - Generate a uniform variable v ~ Uniform (0,1).
- Si v≤ min l,gMH) affecter p = p*, sinon laisser p inchangé. - If v≤ min l, g MH ) assign p = p * , otherwise leave p unchanged.
Finalement, à partir de T itérations de l'échantillonneur de Gibbs, on obtient une estimation des activités des radioéléments intervenant dans le mélange, pour tout k, Finally, from T iterations of the Gibbs sampler, we obtain an estimate of the activities of the radioelements involved in the mixture, for all k,
De surcroît, il est également immédiat de calculer l'écart-type a posteriori des activités : In addition, it is also immediate to calculate the posterior standard deviation of activities:
Il est également possible d'obtenir le spectre d'entrée estimé, déconvolué de la réponse du système  It is also possible to obtain the estimated, deconvolved input spectrum of the system response
N (t)  N (t)
T %k  T% k
¾ r wit) ¾^ ¾(f) ^ ® ¾ r wit) ¾ ^ ¾ (f)
t=i 1=1 K Dans la version proposée l'algorithme permet l'estimation du gain de conversion keV/canal à partir des seules données ainsi que la détermination d'un effet de matrice (potentiellement différent) pour chaque élément intervenant dans le mélange. Il permet également de fixer une probabilité a priori d'occurrence des radionucléides dans le contexte considéré et d'obtenir directement les activités des éléments constituants le mélange ainsi que les incertitudes associées. t = i 1 = 1 K In the proposed version the algorithm allows the estimation of keV / channel conversion gain from only the data as well as the determination of a (potentially different) matrix effect for each element involved in the mixture. It also makes it possible to set a prior probability of the occurrence of radionuclides in the context under consideration and to obtain directly the activities of the constituent elements of the mixture as well as the associated uncertainties.
Les figures 9 et 10 illustrent le spectre des énergies obtenu à partir de l'analyse du spectre de la figure 10 en utilisant le procédé selon l'invention. La courbe en pointillé représente le spectre simulé, la courbe en trait plein le spectre reconstruit.  Figures 9 and 10 illustrate the spectrum of the energies obtained from the spectrum analysis of Figure 10 using the method according to the invention. The dotted curve represents the simulated spectrum, the solid curve the reconstructed spectrum.
Les figures 1 1 et 12 illustrent un deuxième exemple de spectre. La figure 1 1 représente le spectre des énergies incidentes, avec une région d'émission du premier pic au 60Co, 1 173,2 keV. La figure 12 le même spectre avec un zoom sur la région d'intérêt. Figures 1 1 and 12 illustrate a second example of spectrum. Figure 11 shows the spectrum of incident energies, with an emission region of the first peak at 60 Co, 1173.2 keV. Figure 12 the same spectrum with a zoom on the region of interest.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Procédé pour déterminer la nature des radioéléments présents dans un objet et leur activité caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : 1 - Method for determining the nature of the radioelements present in an object and their activity, characterized in that it comprises at least the following steps:
• une première phase (32) de simulation numérique de réponses spectrométriques pour un ensemble d'énergie incidente E et un ensemble d'énergie de sortie mesurée E', afin d'obtenir un ensemble de données simulées,  A first phase (32) of numerical simulation of spectrometric responses for a set of incident energy E and a set of measured output energy E ', in order to obtain a set of simulated data,
· une deuxième phase de régression non paramétrique (33) sur les données simulées, estimation non paramétrique de la quantité représentant la probabilité jointe des triplets (E, E',y) à partir de points simulés (Ei,Ei',yij) afin d'en déduire un méta-modèle S(E, E') pour tout couple d'énergie (E, E') sur une fonction continue, A second non-parametric regression phase (33) on the simulated data, non-parametric estimation of the quantity representing the joint probability of the triplets (E, E ', y) from simulated points (Ei, Ei', yij) in order to to deduce a meta-model S (E, E ') for any energy pair (E, E') on a continuous function,
· on utilise n un nombre de points dans la grille d'entrée, énergies · We use n a number of points in the input grid, energies
E, et n' un nombre de points dans la grille de sortie, énergies £", • pour i = l, ... , n et j = l, ... , n', on dispose des données caractéristiques des intensités spectrales calculées À£y- pour une énergie d'entrée ££ et une énergie de sortie £",-, E, and n 'a number of points in the output grid, energies £ ", for i = l, ..., n and j = l, ..., n', we have the characteristic data of the spectral intensities calculated at £ y - for an input energy £ and an output energy £ ", -,
• on utilise une méthode d'estimation non paramétrique de la quantité f{E, E', y), représentant la densité de probabilité jointe des triplets (E, E', y) à partir des points simulés (Ει, Ε , γ^), et on déduit un modèle S(E, E') pour tout (E, E') E R2 OÙ M est un espace continu : A nonparametric estimation method of the quantity f {E, E ', y), representing the joint probability density of the triplets (E, E', y) from the simulated points (Ει, Ε, γ) is used ^), and we deduce a model S (E, E ') for all (E, E') ER 2 where M is a continuous space:
où le symbole E(y) représente l'espérance mathématique de la variable aléatoire y, y est déduite des intensités spectrales calculées λ ·, • à partir du méta-modèle S(E, E'), (36) la détermination de la nature et de l'activité des radioéléments présents dans l'objet. where the symbol E (y) represents the expected value of the random variable y, y is deduced from the calculated spectral intensities λ ·, • from the meta-model S (E, E '), (36) the determination of the nature and activity of the radioelements present in the object.
2 - Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'on détermine les valeurs À£y- en utilisant un logiciel Monte-Carlo, les données À£y- étant considérées comme des réalisations issues d'une distribution de Poisson dont l'intensité est estimée au moyen d'une procédure de régression non paramétrique et on introduit ytj = log(Ai;- + ε) où 0 < ε « 1, puis 2 - Process according to claim 1 characterized in that one determines the values À £ y - using Monte-Carlo software, the data À £ y - being considered as outputs from a Poisson distribution of which intensity is estimated by means of a non-parametric regression procedure and we introduce y tj = log (A i; - + ε) where 0 <ε «1, then
on approxime la distribution de probabilité de ytj pour des valeurs suffisamment grandes de > 10 par une loi gaussienne de moyenne log et de variance , pour la loi jointe f(E, E' ,y), on choisit un mélange par processus de Dirichlet (DPM) comme distribution a priori et on exprime la distribution aléatoire en une somme sur l'infini de fQk composantes de f(E, E ,y), f{E, E', y) = ^ wk fok{E, E',y) we approximate the probability distribution of y tj for sufficiently large values of> 10 by a Gaussian law of mean log and variance, for the joined law f (E, E ', y), we choose a mixture by Dirichlet process (DPM) as a priori distribution and we express the random distribution in a sum over the infinite of f Qk components of f (E, E, y), f {E, E ' , y) = ^ w k fo k { E, E ' , y)
k=l  k = l
paramétrée par 9k le paramètre associé à la kième composante de G mesure aléatoire définie par parameterized by 9 k the parameter associated with the k th component of G random measure defined by
G(-) =∑wfc ¾(·) G (-) = Σw fc ¾ (·)
fc=l  fc = l
avec w1 = Vx, wk = Ι^ Π?=ι (1 - ½) tel que Vk~Be\.a(l, a) et 5U(-) représente la fonction de Dirac localisée en u et Beta(a, ô), pour 0 < x < 1 avec with w 1 = V x , w k = Ι ^ Π? = ι (1 - ½) such that V k ~ Be \ .a (l, a) and 5 U (-) represents the Dirac function localized in u and Beta (a, ô), for 0 <x <1 with
3 - Procédé selon la revendication 2 caractérisé en ce que les composantes de la loi jointe fQk sont exprimées à partir des valeurs suivantes : 3 - Process according to claim 2 characterized in that the components of the attached law f Qk are expressed from the following values:
• 0k = G½ A, a ec ¾ = (μ¾, μ'¾), rk = (τ¾, τ'¾) , • XK(Ê) le vecteur de régresseurs centré avec Ê = (Ε,Ε'), et k le vecteur de coefficients de régression, • 0 k = G½ A, with ec ¾ = (μ¾, μ ' ¾ ), r k = (τ ¾ , τ' ¾ ), • X K (Ê) the vector of regressors centered with = = (Ε, Ε ' ), and k the vector of regression coefficients,
• la matrice ∑fe, dépendant du paramètre ifjk G {0,1}, comme suit : ∑k = xfjk = 1, permettant de choisir entre une composante alignée sur les axes E et E (4>k = 0) et une composante oblique orientée par la droite E = E W>k = !) • the matrix Σ fe , depending on the parameter ifj k G {0,1}, as follows: Σ k = xfj k = 1, to choose between a component aligned on the axes E and E (4> k = 0) and an oblique component oriented by the line E = E W> k =!)
chaque composante θ¾ s'exprime alors : each component θ¾ is expressed then:
où, ^\ (·|μ,σ2) représente la loi gaussienne de μ et de variance σ2, Κ2{· \μ,Τ) la loi gaussienne bivariée de moyenne μ G E2 et de matrice de covariance∑ where, ^ \ (· | μ, σ 2 ) represents the Gaussian law of μ and variance σ 2 , Κ 2 {· \ μ, Τ) the bivariate Gaussian law of mean μ GE 2 and covariance matrixΣ
or
la loi a priori du paramètre ¾ est une gaussienne, la variance rk est distribuée suivant une loi gamma-inverse, ifjk suit une loi a priori de type Bernoulli et l'a priori pour les coefficients de régression coefficients k est une loi normale (gaussienne) multivariée de dimension et the a priori law of the parameter ¾ is a Gaussian, the variance r k is distributed according to a inverse-gamma law, ifj k follows a Bernoulli-type prior distribution and the a priori for the coefficients of regression coefficients k is a normal distribution (Gaussian) multivariate of dimension and
en appliquant une règle de Bayes sur l'expression de f{E,E,y) on obtient l'expression by applying a Bayes rule on the expression of f {E, E, y) we obtain the expression
et le modèle probabiliste A partir de ce modèle probabiliste et des données observées par simulation {EuE'j.yij) , on estime la loi a posteriori f E ,E',y\E1,E'1,y11, ...,En,E'n ynni) et l'espérance conditionnelle S E,E') = E y\E,E' ' ,EX,E' ,yxl, ...,En,E'n,,ynni) afin de déterminer les éléments présents dans l'objet et leur activité. 4 - Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que pour le calcul de l'a posteriori, on utilise un schéma d'approximation Monte-Carlo par chaîne de Markov (MCMC), and the probabilistic model From this probabilistic model and the data observed by simulation {EuE ' j .yi j ), we estimate the posterior distribution f E, E', y \ E 1 , E ' 1 , y 11 , ..., E n , E ' n y nni ) and the conditional expectation SE, E') = E y \ E, E '', E X , E ', y xl , ..., E n , E' n ,, y nni ) to determine the elements present in the object and their activity. 4 - Process according to claim 3 characterized in that for the calculation of the posterior, using a Markov chain Monte Carlo approximation scheme (MCMC),
pour toute itératio procédure MCMC, on génère une réponse spectrale débruitée for any MCMC iterative procedure, a denoised spectral response is generated
pour T générations, la distribution a posteriori de la réponse spectrale est approximée par l'ensemble des tirages S^E. E ") ^ pour t = l, ... , T, et la réponse estimée s'exprime : for T generations, the posterior distribution of the spectral response is approximated by the set of draws S ^ E. E ") ^ for t = 1, ..., T, and the estimated response is:
T  T
S{E, E') ~ - S(E, E') S {E, E ' ) ~ - S (E, E ' )
t=i  t = i
5 - Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce que le schéma d'approximation comporte une étape d'échantillonnage par tranche utilisant un nombre aléatoire fini κ de composantes pour chaque itération et en ce qu'il comporte les étapes suivantes : 5 - Process according to claim 4 characterized in that the approximation scheme comprises a step of sampling per slice using a finite random number κ of components for each iteration and in that it comprises the following steps:
on introduit des variables latentes de classification K^, définies pour ί =we introduce latent variables of classification K ^ defined for ί =
Ι, .,. , η et ; = Ι, .,. , η', tel que Kt = k si est distribué suivant la fcième composante du mélange f(E, E y), on définit un modèle pour les paramètres du mélange, Ι,.,. , η and; = Ι,.,. , η ', such that K t = k si is distributed according to the fth component of the mixture f (E, E y), we define a model for the parameters of the mixture,
pour tout i≤ n,j < n , for all i≤ n, j <n,
équivalent à la vraisemblance (#11,■■■ , Knn'> E±, E i, ... , En, E n; yn> ->ynn'\ w1,w2, ...,Θχ, e2, ...) à partir de ces distributions de probabilités et par application de la règle de Bayes, on calcule la densité de probabilité conditionnelle equivalent to the likelihood (# 11, ■■■, Knn '> E ±, E i, ..., E n, E n; yn> -> y n n \ w 1, w 2, ..., Θ χ e 2 , ...) from these probability distributions and by applying the Bayes rule, we calculate the conditional probability density
f(w1,w2, ...,θ , θ2, ... I fin, ...,Knn; Ex, E , ...,En,E'n>,yxx, ...,ynn f (w 1 , w 2 , ..., θ, θ 2 , ... I end, ..., K nn ; E x , E, ..., E n , E ' n >, y xx , ..., there nn
en utilisant un échantillonner de Gibbs qui à chaque itération (t) génère successivement les échantillons suivants, pour tout k, using a Gibbs sampler which at each iteration (t) successively generates the following samples, for all k,
w1}w2, ... I #11, ...,#ηη·w 1} w 2 , ... I # 11, ..., # ηη ·
I fej k> #11 > Knn'> Ei> E i,■■■ , En, E n > I fej k>#11> Knn '>Ei> E i, ■■■ , E n , E n >
Tk \ x, ... , En, E η· τ k \ x, ... ,En,E n > fej E x, ... , En, E n > k \ fej k'Tk ... , En, E n', n, ... ,ynn' et au niveau des nombres de points i dans la grille d'entrée d'énergie et de points j dans la grille de sortie, pour tout i≤ n,j≤ n,Tk \ x , ..., E n , E η · τ k \ x , ..., E n , E n > fej E x , ..., E n , E n > k \ fej k ' Tk ..., E n , E n ', n, ..., y n n' and at the level of the number of points i in the input grid of energy and points j in the output grid, for all i≤ n, j≤ n,
ΐ μχ2, ... ,μ χv ... ,τχ2, ... ,τ χ2, ... ,βχ2, ...,ψ12, ... ,w1,w2, ... à partir de T itérations de l'échantillonneur de Gibbs, on obtient une estimation du méta-modèle pour la spectrométrie : 6 - Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que l'on introduit une variable auxiliaire afin de ne générer qu'un nombre aléatoire fini κ de composantes à l'itération (t) tout en évitant une troncature arbitraire du modèle. 7 - Procédé selon l'une des revendications 4 à 6 caractérisé en ce qu'il comporte une étape de calcul de l'écart-type a posteriori et des intervalles crédibles à partir de l'ensemble {S{E, E')^} ΐ μ χ , μ 2 , ..., μ χ , μ v ..., τ χ , τ 2 , ..., τ χ , τ 2 , ..., β χ , β 2 , ..., ψ 1 , ψ 2 , ..., w 1 , w 2 , ... from T iterations of the Gibbs sampler, we obtain an estimate of the meta-model for spectrometry: 6 - Process according to claim 5 characterized in that one introduces an auxiliary variable in order to generate a finite random number κ of components at the iteration (t) while avoiding arbitrary truncation of the model. 7 - Method according to one of claims 4 to 6 characterized in that it comprises a step of calculating the standard deviation a posteriori and credible intervals from the set {S {E, E ') ^ }
8 - Procédé selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que l'on introduit un a priori Gamma(<pfc, ¾) sur les paramètres d'échelle bT et b'T dans la distribution des amplitudes de composantes conduisant à une distribution a posteriori Gamma : 8 - Method according to one of claims 1 to 7 characterized in that one introduces a prior Gamma (<p fc , ¾) on the scale parameters b T and b ' T in the distribution of component amplitudes leading to a Gamma posterior distribution:
avec Gamma(a, ô), pour > 0, with Gamma (a, ô), for> 0,
/Gamma(a,6) (·*·) Γ(α) ^ / Gamma (a, 6) (· * ·) - Γ (α) ^
9 - Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'on remplace l 'a priori gaussien sur les coefficients de régression k par un a priori basé sur le tirage aléatoire de P points { ^ Ε'^ ... , ËP, È'P) à partir de J\f2 Q½,∑fe) et on prend pour ( 1; ... , yP) la plus proche valeur de ytj correspondant à chaque point échantillonné où P est plus grand que la taille du vecteur k, on génère alors k ~ Ν(Μβ, Γβ) comme loi a priori (avec Ë = (Ëp, Ë'p)) 9 - Process according to claim 3 characterized in that the Gaussian a priori is replaced on the regression coefficients k by a priori based on the random draw of P points {^ Ε '^ ..., Ë P , È ' P ) from J \ f 2 Q½, Σ fe ) and we take for ( 1; ..., y P ) the nearest value of y tj corresponding to each sampled point where P is greater than the size of the vector k , we then generate k ~ Ν (Μ β , Γ β ) as a priori law (with Ë = (Ë p , Ë ' p ))
10 - Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on génère un méta-modèle étendu noté Ξ(Ε, Ε', ξ) où ξ est un paramètre identifié par un indice entier et caractéristique d'un effet de matrice. 1 1 - Procédé selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que l'on estime l'activité des radioéléments en exécutant les étapes suivantes : 10 - Method according to one of the preceding claims characterized in that one generates an extended meta-model noted Ξ (Ε, Ε ' , ξ) where ξ is a parameter identified by an integer index and characteristic of an effect of matrix. 1 1 - Method according to one of the preceding claims characterized in that the activity of the radioelements is estimated by performing the following steps:
soit Νχ le nombre d'émetteurs retenus pour l'élément χ considéré et πχ pour 1 = 1, ... , NX, les probabilités d'émissions associées ainsi que vx pour l = 1, ... , Νχ, les énergies correspondantes, Ν χ the number of issuers selected for the element χ and π χ for 1 = 1, ..., N X , the associated emission probabilities and v x for l = 1, ..., Ν χ , the corresponding energies,
on définit la réponse du radionucléide -ψχ{Ε', ξ), pour une énergie observée E' et un effet de matrice ξ, par the response of the radionuclide -ψ χ {Ε ', ξ), for an observed energy E' and a matrix effect ξ, is defined by
on définit .^ = J0 °° ^^(£") d£" et π* ι ξ = pour tout / = 1, ... , NX, on définit une réponse de radionucléide normalisée par we define | ^ = J 0 °° ^^ (£ ") d £" and π * ι ξ = for all / = 1, ..., N X , we define a radionuclide response normalized by
1=1  1 = 1
on vérifie que J0 ¾(£") dE' = 1 we check that J 0 ¾ (£ ") dE '= 1
on exprime la densité de probabilité du ieme photon observé dans le canal d'énergie pour i = Ι, .,. , η f{E[) = jWk rXk,?k{p- Ei') one expresses the probability density of the ith observed in the photon energy channel for i = Ι,.,. , Η f {E [) = Xk JWK r,? K {E p i ')
k=l  k = l
où p est un paramètre positif de conversion de l'indice de canal en énergie (keV/canal). where p is a positive parameter for converting the channel index into energy (keV / channel).
On introduit les variables Kt d'allocation du ieme photon observé à une composante k du mélange, Introducing the K variables t allocation of the i th measured at a photon k component of the mixture,
On alterne des tirages aléatoires suivant des lois conditionnelles suivantes, pour tout i≤ n,  We alternate random draws according to the following conditional laws, for all i≤ n,
pour tout k for all k
w1, w2, ... | Klt ... , Kn Xk \ K-L, ...,Kn,Elt ... , Εη12, ...,p w 1 , w 2 , ... | K lt ..., K n Xk \ KL, ..., K n , E lt ..., Ε η , ξ 1 , ξ 2 , ..., p
Κι>—,Kn,E , -,Εη12, ...,p Κι > -, K n , E, -, Ε η , χ 1 , χ 2 , ..., p
ainsi que as well as
en utilisant un nombre aléatoire fini de composantes à l'itération (t), à partir de T itérations de l'échantillonneur de Gibbs on obtient une estimation des activités radioéléments intervenant dans le mélange pour tout using a finite random number of components at the iteration (t), from T iterations of the Gibbs sampler we obtain an estimation of the radioelements activities involved in the mixture for all
5 k, 5k,
t=l  t = l
avec p un a priori gaussien centré sur μρ et d'écart-type σρ. with p a Gaussian a priori centered on μ ρ and of standard deviation σ ρ .
12 - Procédé selon la revendication 11 caractérisé en ce que l'on calcule o l'écart-type a posteriori des activités 12 - Process according to claim 11 characterized in that one calculates o the standard deviation a posteriori activities
et/ou le spectre d'entrée estimé, déconvolué de la ré onse du système and / or the estimated, deconvolved input spectrum of the system response
5 5
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