EP4260100A1 - Système de spectroscopie et procédé de spectroscopie associé - Google Patents

Système de spectroscopie et procédé de spectroscopie associé

Info

Publication number
EP4260100A1
EP4260100A1 EP21840083.6A EP21840083A EP4260100A1 EP 4260100 A1 EP4260100 A1 EP 4260100A1 EP 21840083 A EP21840083 A EP 21840083A EP 4260100 A1 EP4260100 A1 EP 4260100A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spectrum
detection signal
test
detection
energy range
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Withdrawn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
EP21840083.6A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Nicolas DUFOUR
Jonathan DUMAZERT
Eric Barat
Thomas Dautremer
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 CEA
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 CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP4260100A1 publication Critical patent/EP4260100A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/36—Measuring spectral distribution of X-rays or of nuclear radiation spectrometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/16—Measuring radiation intensity
    • G01T1/169—Exploration, location of contaminated surface areas

Definitions

  • the present invention relates to a spectroscopy system for detecting the presence of at least one source of particles.
  • the invention also relates to a method of spectroscopy.
  • the invention applies to the field of radiological detection, in particular to the detection of the presence of ⁇ radiation sources.
  • An object of the invention is therefore to propose a spectroscopy system which is able to deliver information for detecting the presence of at least one source to be detected more quickly and reliably than known systems, even in the event of low signal to noise ratio.
  • the subject of the invention is a spectroscopy system of the aforementioned type, comprising a detection chain and a processing chain, the detection chain comprising a detector and being configured to deliver, to the processing chain, a detection signal comprising pulses each representative of the detection of a particle by the detector, the processing chain comprising:
  • a memory configured to store a reference noise spectrum, equal to the expected spectrum of a noise detection signal, and at least one reference isotopic spectrum, each reference isotopic spectrum being equal to the spectrum of a detection signal isotopic associated with at least one corresponding predetermined source;
  • a first calculation module configured to apply, to a spectrum of the detection signal, a unilateral absolute frequentist test, implementing the reference noise spectrum, and to calculate a first detection indicator representative of the result of the unilateral absolute frequentist test ;
  • a second calculation module configured to apply, to the spectrum of the detection signal, a unilateral relative frequentist test implementing the reference noise spectrum, and to calculate a second detection indicator representative of the result of the unilateral relative frequentist test
  • a third calculation module configured to apply, to the spectrum of the detection signal, an absolute Bayesian test implementing the reference noise spectrum and the at least one reference isotopic spectrum, and to calculate a third representative detection indicator the result of the absolute Bayesian test
  • a fourth calculation module configured to apply, to the spectrum of the detection signal, a relative Bayesian test implementing the reference noise spectrum and the at least one reference isotopic spectrum, and to calculate a representative fourth detection indicator the result of the relative Bayesian test;
  • a synthesis unit configured to deliver information detecting the presence of at least one source to be detected from the first detection indicator, the second detection indicator, the third detection indicator and the fourth detection indicator.
  • any detection signal whose spectrum does not show an increase in counting compared to a reference noise spectrum leads to the conclusion that no source of radiation, apart from the radiative background , is not present. This has the effect of improving, compared to bilateral tests, the compromise between true detection rate and false alarm rate.
  • Bayesian tests is also advantageous, insofar as the use of a priori knowledge of the expected signal improves the resilience of the spectrometry system in the case of a very low signal-to-noise ratio or of a noise of background whose properties (intensity, shape) vary, while guaranteeing an acceptable measurement integration time.
  • the spectrometry system according to the invention synergistically combines the effects of absolute and relative frequentist and Bayesian tests, which leads to a more reliable and faster detection information than with state-of-the-art spectrometry systems.
  • the spectroscopy system comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or in all technically possible combinations:
  • the first calculation module is configured to determine whether or not the hypothesis is verified that, over a first predetermined measurement energy range, the counting intensity of the spectrum of reference noise and the counting intensity of the spectrum of the detection signal follow the same predetermined probability law;
  • the probability law is a gamma law with parameters ai and bi, ai and bi being two predetermined positive reals
  • Ttest is the duration of the detection signal
  • Tref is the duration of the noise detection signal, the result of the unilateral absolute frequentist test depending on the calculated value of the first test quantity Ci[Zi];
  • the second calculation module is configured to determine whether or not the hypothesis is verified that, over a second predetermined measurement energy range, the counting of the normalized spectrum of the detection signal not greater than the reference noise spectrum count, probability law of the reference normalized noise spectrum count and probability law of the counting of the normalized spectrum of the detection signal belong to the same predetermined family;
  • the same predetermined family is the family of the binomial law, the parameters of the binomial law relating to the counting of the reference noise spectrum being (m re f[Z2] + m re f[W2]; p re f)
  • W2 is a predetermined control energy range, distinct from the second measurement energy range Z2
  • m ref [Z2] is the number of pulses of the noise detection signal whose energy belongs to the second measurement energy range Z2
  • m ref [W2] is the number of pulses of the noise detection signal whose energy belongs to the control energy range W2;
  • Pref is a random variable with value in [0; 1] and according to a beta law of parameters (a2 + m re f[Z2]; b2 + m re f[W2]), a2 and b2 being two predetermined positive real numbers; the parameters of the binomial law relating to the counting of the spectrum of the detection signal being (m t est[Z2] + m t est[W2]; ptest) m t est[Z2] is the number of pulses of the detection signal whose the energy belongs to the second measurement energy range Z2; m t est[W2] is the number of pulses of the detection signal whose energy belongs to the control energy range W2;
  • Ptest is a random variable with value in [0; 1] and following a beta law of parameters (a2 + m te st[Z2]; b2 + m te st[W2]); the second calculation module being configured to calculate the value of a second test quantity C2[Z2, W2] defined as:
  • Fk2 b 2 ,m ref [Z 2 ]) is a function defined as: +2, 2-b 2 -m ref [W 2 ]-m test [W 2 ]; 1) 3F2 is the generalized hypergeometric function; the result of the unilateral relative frequentist test depending on the calculated value of the second test quantity C2[Z2,W2];
  • the third calculation module is configured to calculate the value of a first Bayes factor B-L defined as:
  • r is the gamma function
  • aB,3 and bB,3 are two predetermined positive real numbers
  • as,3 and bs,3 are two predetermined positive real numbers
  • mref[Zs] is the number of pulses of the noise detection signal whose energy belongs to a third predetermined measurement energy range Z3
  • mtest s] is the number of pulses of the detection signal whose energy belongs to the third measurement energy range Z3;
  • Ttest is the duration of the detection signal
  • Tref is the duration of the noise detection signal
  • M 3 is, among the set of channels associated with the spectroscopy system, the number of channels belonging to the third measurement energy range Z3;
  • VB,3 is a first predetermined noise weighting factor
  • vs.3 is a first predetermined isotopic weighting factor
  • Vj is a vector with m te st[j] components whose i-th component Vj[i] is equal to: m re f[j] being the count of the reference noise spectrum in the j-th channel of the third measurement energy range; m t est[j] being the count of the spectrum of the detection signal in the j-th channel of the third measurement energy range;
  • 0 is the convolution product, the result of the absolute Bayesian test depending on the calculated value of the first Bayes factor B 4 ;
  • the fourth calculation module is configured to calculate the value of a second Bayes factor B 2 defined as: where T is the gamma function;
  • M 4 is, among all the channels associated with the spectroscopy system, the number of channels belonging to the fourth measurement energy range Z 4 ; i
  • jk is the k-th component of a vector ip defined as: iP U 1 0... 0U M4
  • 0 is the convolution product, the result of the absolute Bayesian test depending on the calculated value of the second Bayes factor B 2 -
  • the subject of the invention is a spectroscopy method comprising the following steps:
  • a unilateral absolute frequentist test to a spectrum of a detection signal comprising pulses each representative of the detection of a particle, a unilateral absolute frequentist test, implementing a reference noise spectrum, equal to the expected spectrum of a signal of noise detection, and calculating a first detection indicator representative of the result of the unilateral absolute frequentist test;
  • FIG. 1 is a schematic representation of the spectroscopy system according to 'invention.
  • a spectroscopy system 2 according to the invention is illustrated by FIG. 1.
  • the spectroscopy system 2 is intended for detecting the presence of at least one source 4 of radiation 6, in particular a source 4 of y radiation.
  • the spectroscopy system 2 comprises a detection chain 8 and a processing chain 10 connected at the output of the detection chain 8.
  • the detection chain 8 is configured to capture radiation belonging to a predetermined energy range, and to generate a detection signal representative of the physical characteristics of the radiation captured.
  • the processing chain 10 is configured to receive the detection signal generated by the detection chain 8, and to deliver detection information indicative of the presence or not, in a volume around the detection chain 8, of a source of radiation distinct from a radiative background, in particular a previously identified radiative background.
  • the detection chain 8 comprises a detector 12 and an acquisition device 14 connected to the output of the detector 12.
  • the detector 12 is configured to generate an electrical signal representative of the detection, by the latter, of radiation particles 6.
  • Such particles come from the source 4 when the latter is present in a given volume around the detector 12, or contribute to background noise associated with the radiative background and are, for example, emitted by elements of a scene in the volume around the detector 12, such as a concrete block, a bag of fertilizer, etc.
  • detector 12 is configured to detect y-particles.
  • the acquisition unit 14 is configured to sample the electrical signal delivered by the detector 12, for example after having amplified it, the result of such sampling forming the detection signal generated by the detection chain 8.
  • the detection signal comprises pulses each representative of the detection of a corresponding particle by the detector 12.
  • the amplitude and/or the area under each pulse is representative of the energy of the corresponding particle. detected by detector 12.
  • the processing chain 10 comprises a memory 16, a calculation unit 18 and a synthesis unit 20.
  • Memory 16 is configured to store data required for the implementation of calculations by processing chain 10, for example calibration data relating to detection chain 8. The data stored in memory 16 will be described later.
  • the calculation unit 18 is configured to calculate, from the calibration data stored in the memory 16, a spectrum of the detection signal, and to calculate, from such a spectrum, a plurality of indicators each representative the result of a corresponding test applied to all or part of the spectrum of the detection signal.
  • the synthesis unit 20 is configured to receive each indicator delivered by the calculation unit 18, and to deliver information detecting the presence of at least one source, distinct from the radiative background, from said indicators. .
  • the memory 16 is configured to store calibration data relating to the detection chain 8.
  • calibration data comprise, for example, an energy resolution of the detection chain 8, a correspondence between each detection channel of the spectroscopy system 2 and a corresponding energy interval, or even a detection efficiency of the detection chain 8.
  • the calibration data stored in memory 16 also includes a first measurement energy range Zi, a second measurement energy range Z2, a third measurement energy range Z3, a fourth measurement energy range Z4 and a control energy range W2.
  • control energy range W2 is distinct from the second measurement energy range Z2 and advantageously has a lower limit which is greater than or equal to the upper limit of the second measurement energy range Z2.
  • the control energy range W2 is chosen so that, whatever the radiation source capable of being detected by the spectroscopy system 2, the radiation originating from said source has an energy outside the control energy range W2.
  • the lower limit of the control energy range W2 is greater than or equal to 3 MeV (megaelectronvolt).
  • Memory 16 is also configured to store a reference noise spectrum.
  • the reference noise spectrum corresponds to the spectrum of the detection signal, called “noise detection signal”, delivered by the detection chain 8 in the presence of the radiative background alone, that is to say in the absence of a source to detect.
  • spectrum it is understood, within the meaning of the present invention, a histogram associating, with each detection channel, the number of pulses due to a particle whose energy belongs to the energy interval corresponding to said channel of detection.
  • the noise detection signal has a duration denoted T re f.
  • the noise detection signal is, for example, obtained by measurement, or even by simulation applied to the spectroscopy system 2.
  • memory 16 is configured to store at least one reference isotopic spectrum.
  • Each reference isotopic spectrum corresponds to the spectrum of the detection signal, called “isotopic detection signal", delivered by the detection chain 8 in the presence of at least one corresponding predetermined source, and, advantageously, in the absence of radiative background .
  • the or each isotopic detection signal is, for example, obtained by simulation, in particular by means of particle transport codes, such as the known MCNP6 or Géant4 codes, applied to the spectroscopy system 2.
  • the memory 16 is also configured to store a first predetermined risk threshold cti, a second predetermined risk threshold “2, a third predetermined risk threshold “3 and a fourth predetermined risk threshold “4.
  • the calculation unit 18 comprises a spectral analysis module 22, a first calculation module 24, a second calculation module 26, a third calculation module 28, and a fourth calculation module 30.
  • the spectral analysis module 22 is configured to calculate the spectrum of the detection signal coming from the detection chain 8.
  • the spectral analysis module 22 is configured to calculate the spectrum of the detection signal from the stored data in memory 16.
  • the first calculation module 24 is configured to apply a unilateral absolute frequentist test to the spectrum of the detection signal.
  • a unilateral absolute frequentist test implements, in particular, the reference noise spectrum stored in the memory 16.
  • the first calculation module 24 is configured to calculate a first detection indicator representative of the result of the unilateral absolute frequentist test.
  • the first calculation module 24 is configured to determine whether or not a first hypothesis is verified according to which, over the first predetermined measurement energy range Zi, the intensity of counting of the reference noise spectrum and the counting intensity of the spectrum of the detection signal follow the same predetermined probability law.
  • counting intensity it is understood, within the meaning of the present invention, a random variable reflecting the frequency of the pulses in the detection signal.
  • a probability law is taken as being a gamma law with parameters ai and bi, ai and bi being two predetermined positive real numbers.
  • Such a writing of the first test quantity stems from the fact that, when the first hypothesis is verified, the a posteriori law of the counting intensity over the first measurement energy range Zi, knowing m re f[Zi], is a gamma law of parameters (ai+m ref [Zi]; bi+T ref ). Under this assumption, the count m t est[Zi] is distributed according to a Poisson law. Consequently, the predictive posterior law of m t est[Zi] knowing m re f[Zi] is a binomial negative law having as parameters the quantities p and r above.
  • the first test quantity Ci[Zi] appears as the cumulative function associated with such a binomial negative law.
  • the first test quantity Ci[Zi] is the complement to 1 of an indicator of conformity to the first hypothesis, so that the result of the unilateral absolute frequentist test depends on the calculated value of the first test quantity Ci[Zi], which constitutes the first detection indicator.
  • the second calculation module 26 is configured to apply a one-sided relative frequentist test to the spectrum of the detection signal.
  • a frequentist test relative implements, in particular, the reference noise spectrum stored in the memory 16.
  • the second calculation module 26 is configured to calculate a second detection indicator representative of the result of the unilateral relative frequentist test.
  • the second calculation module 26 is configured to determine whether or not a second hypothesis is verified according to which, on the second measurement energy range Z2, when the counting of the spectrum of the detection signal is not greater than the count of the reference noise spectrum, the probability law of the count of the normalized reference noise spectrum and the probability law of the count of the normalized spectrum of the detection signal belong to the same family predetermined.
  • Normalized spectrum over an energy range means, within the meaning of the present invention, a spectrum whose integral over said energy range is unitary.
  • such a family is taken as being the family of the binomial distribution.
  • the parameters of the binomial law relating to the counting of the reference noise spectrum are (m re f[Z2] + m re f[W2]; p re f), where:
  • m ref [Z2] is the number of pulses of the noise detection signal whose energy belongs to the second measurement energy range Z2;
  • m ref [W2] is the number of pulses of the noise detection signal whose energy belongs to the witness energy range W2;
  • p ref follows a beta law of parameters (a2 + m ref [Z2]; b2 + m ref [W2]), a2 and b2 being two predetermined positive real numbers.
  • • m t est[Z2] is the number of pulses of the detection signal whose energy belongs to the second measurement energy range Z2; • m t est[W2] is the number of pulses of the detection signal whose energy belongs to the witness energy range W2; and
  • p te st follows a beta law of parameters (a2 + m te st[Z2]; b2 + mtest[W 2 ]).
  • the second calculation module is configured to calculate the value of a second test quantity C2[Z2, W2] defined as:
  • Fk2 b 2 ,m ref [Z 2 ]) is a function defined as: +2, 2-b 2 -m ref [W 2 ]-m test [W 2 ]; 1) where 3F2 is the generalized hypergeometric function.
  • the second test quantity C2[Z2,W2] is an indicator of compliance with the second hypothesis, so that the result of the one-sided relative frequentist test depends on the calculated value of the second test quantity C2 [Z2,W2], which is the second detection flag.
  • the third calculation module 28 is configured to apply an absolute Bayesian test to the spectrum of the detection signal.
  • Such an absolute Bayesian test implements, in particular, the reference noise spectrum and the at least one reference isotopic spectrum stored in the memory 16.
  • the third calculation module 28 is configured to calculate a third detection indicator representative of the result of the absolute Bayesian test.
  • the third calculation module 28 is configured to determine which is verified among a third hypothesis (denoted Ho, 3) and a fourth hypothesis (denoted H1).
  • the reference noise spectrum and the spectrum of the detection signal are exclusively due to the radiative background.
  • the reference noise spectrum is exclusively due to the radiative background, while the spectrum of the detection signal is a combination of the reference noise spectrum and one of the reference isotopic spectra.
  • the third calculation module 28 is configured to calculate the value of a first Bayes factor B-L defined as:
  • r is the gamma function
  • aB,3 and bs,3 are two predetermined positive real numbers
  • as,3 and bs,3 are two predetermined positive real numbers
  • mref[Zs] is the number of pulses of the noise detection signal whose energy belongs to the third measurement energy range Z3
  • m t est[Z3] is the number of pulses of the detection signal whose energy belongs to the third measurement energy range Z3
  • M3 is, among I set of channels associated with the spectroscopy system, the number of channels belonging to the third measurement energy range Z3;
  • VB,3 is a first predetermined noise weighting factor
  • vs.3 is a first predetermined isotopic weighting factor
  • Vj is a vector with m te st[j] components whose i-th component Vj[i] is equal to: with m re f[j] the counting of the reference noise spectrum in the j-th channel of the third measurement energy range Z3; m t is [j] the count of the spectrum of the detection signal in the j-th channel of the third measurement energy range Z3;
  • the first noise weighting factor VB,3 reflects the user's confidence in the noise detection signal.
  • the first isotopic weighting factor vs.3 translates the user's confidence in the chosen isotopic detection signal. For example, for the weighting factors VB,3 and vs,3, values of the order of 10 2 are preferred when the user has a high degree of confidence in the a priori spectra SB and ss respectively, and l order of the unit otherwise.
  • Such writing of the first Bayes factor follows from the fact that, for the chosen reference isotopic spectrum and for the reference noise spectrum, it is assumed that the counts on each channel in the third measurement energy range Z3 are governed not directly by two prior probability distributions, but each by a multinomial distribution of random parameters. Furthermore, it is postulated that such parameters each follow a Dirichlet law.
  • Bayesian implemented by the third calculation module 28.
  • PB,3 is the counting intensity associated with the radiative background alone, and follows the gamma law of parameters (as, 3; bs.s) mentioned previously;
  • the counting m t is [j] of the spectrum of the detection signal in the j-th channel of the third measurement energy range Z3 obtained in the presence of one or more sources alone, in the absence of any radiative background, follows a Poisson law with parameter ps,3.xs,3[j], where:
  • • ps,3 is the counting intensity associated with the source(s) alone, and follows a gamma law of parameters (as, 3; bs,s);
  • the first Bayes factor is linked to the probability that the third hypothesis Ho, 3 is verified, knowing m re f and m t is, by the relation: P(H 0 3
  • m ref ,m test ) ⁇ -
  • the fourth calculation module 30 is configured to apply a Bayesian test relating to the spectrum of the detection signal.
  • a Bayesian test implements, in particular, the reference noise spectrum and the at least one reference isotopic spectrum stored in the memory 16.
  • the fourth calculation module 30 is configured to calculate a fourth detection indicator representative of the result of the relative Bayesian test.
  • the fourth calculation module 30 is configured to determine which of a fifth hypothesis (denoted Ho, 4) and a sixth hypothesis (denoted HI,4) is verified.
  • the reference noise spectrum and the spectrum of the detection signal are exclusively due to the radiative background.
  • the reference noise spectrum is exclusively due to the radiative background, while the spectrum of the detection signal is a combination of the reference noise spectrum and one of the reference isotopic spectra.
  • the fourth calculation module 28 is configured to calculate the value of a second Bayes factor B 2 defined as: where T is the gamma function;
  • M4 is, among all the channels associated with the spectroscopy system, the number of channels belonging to the fourth measurement energy range Z4; and i
  • JJ U 1 ®... ®U M4 .
  • Uj is a vector with m te st[j] components whose i-th component Uj[i] is equal to: with m re f[j] the counting of the spectrum of the noise detection signal in the j-th channel of the fourth measurement energy range Z4; m t est[j] is the count of the spectrum of the detection signal in the j-th channel of the fourth measurement energy range Z4;
  • the second Bayes factor is linked to the probability that the fifth hypothesis Ho, 4 is verified, knowing m re f and m t est, by the relation: P(H 0 4
  • m ref ,m test ) — — ' l+ ®2
  • the synthesis unit 20 is configured to receive each indicator delivered by the calculation unit 18.
  • the synthesis unit 20 is configured to compare the quantity (1-Ci[Zi]) with a first predetermined risk threshold ai, and to conclude that there is no source to be detected (apart from the radiative background), within the meaning of one-sided absolute frequentist test, if 1- Ci[Zi] ⁇ ai, and to the presence of a source in a volume around the detection chain 8 otherwise.
  • the synthesis unit 20 is also configured to compare the quantity C2[Z2,W2] with a second predetermined risk threshold O2, and to conclude that there is no source to be detected (apart from the radiative background), within the meaning of the test unilateral absolute frequentist, if C2[Z2,W2] ⁇ 02, and to the presence of a source in a volume around the detection chain 8 otherwise.
  • the synthesis unit 20 is, moreover, configured to compare the magnitude l+Î ⁇ with a third predetermined risk threshold as, and to conclude that there is no source to be detected (apart from the radiative background), within the meaning of one-sided absolute frequentist test, if - a3 ' and at ' a presence of a source in a volume around the string of detection 8 otherwise.
  • the synthesis unit 20 is also configured to compare the magnitude l+B 2 with a fourth predetermined risk threshold «4, and to conclude that there is no source to be detected (apart from the radiative background), within the meaning of the frequentist test unilateral absolute, if l+S 2 ⁇ a4 ' and à' a presence of a source in a volume around the detection chain 8 otherwise.
  • the first risk threshold ai and the second risk threshold a2 are equal.
  • the third risk threshold a.3 and the fourth risk threshold ⁇ 4 are equal.
  • the third risk threshold a.3 is established from the first risk threshold as, for example by means of a Monte-Carlo simulation, so that, for the same noise detection signal, the false alarms are the same for each of the four tests implemented.
  • the synthesis unit 20 is configured to deliver the information for detecting the presence of at least one source to be detected from the first indicator, the second indicator, the third indicator and the fourth indicator.
  • the synthesis unit 20 is configured to implement a weighted vote of the results of each test in order to determine the detection information.
  • the weighting coefficients are, for example, chosen by the user according to the information available to him, such as the stability of the radiative background, the average signal-to-noise ratio, the average expected signal count intensity , a predominant radioisotope whose signature is modified, etc.
  • the operation of the spectroscopy system 2 according to the invention will now be described.
  • the detection chain 8 is placed in an environment which must be determined whether or not it includes sources of radiation to be detected.
  • the detection chain 8 picks up radiation, and generates the corresponding detection signal.
  • the processing chain 10 receives the detection signal generated by the detection chain 8, and processes it.
  • the spectral analysis module 22 calculates the spectrum of the detection signal received.
  • the first calculation module 24 applies the unilateral absolute frequentist test to the spectrum of the detection signal, and calculates the first test quantity Ci[Zi] as the first detection indicator.
  • the second calculation module 26 applies the one-sided relative frequentist test to the spectrum of the detection signal, and calculates the second test quantity C2[Z2,W2] as a second detection indicator.
  • the third calculation module 28 applies the absolute Bayesian test to the spectrum of the detection signal, and calculates the first Bayes factor as the third detection indicator.
  • the fourth calculation module 30 applies the Bayesian test relating to the spectrum of the detection signal, and calculates the second Bayes factor as a fourth detection indicator.
  • the synthesis unit 20 receives each calculated detection indicator, and delivers the information for detecting the presence of at least one source to be detected from the first indicator, the second indicator, the third indicator and the fourth indicator .

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

L'invention concerne un système de spectroscopie (2) comprenant : - une chaîne de détection (8) configurée pour délivrer un signal de détection comportant des impulsions chacune représentative de la détection d'une particule; et - une chaîne de traitement (10) configurée pour calculer un premier indicateur de détection, un deuxième indicateur de détection, un troisième indicateur de détection et un quatrième indicateur de détection représentatifs, respectivement, du résultat d'un test fréquentiste absolu unilatéral, d'un test fréquentiste relatif unilatéral, d'un test bayésien absolu et d'un test bayésien relatif appliqués à un spectre du signal de détection, et pour délivrer une information de détection de la présence d'au moins une source à détecter à partir du premier indicateur de détection, du deuxième indicateur de détection, du troisième indicateur de détection et du quatrième indicateur de détection.

Description

Système de spectroscopie et procédé de spectroscopie associé
DESCRIPTION
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne un système de spectroscopie pour la détection de la présence d'au moins une source de particules. L'invention concerne également un procédé de spectroscopie.
L'invention s'applique au domaine de la détection radiologique, en particulier à la détection de la présence de sources de rayonnements y.
ÉTAT DE LA TECHNIQUE ANTÉRIEURE
Il est connu de chercher à établir, à partir d'un signal délivré par un détecteur, par exemple un détecteur de rayons y, la présence ou l'absence d'une variation de spectre du signal délivré, par rapport à un spectre de référence, dans une optique de prise de décision, par exemple dans le contexte du démantèlement d'infrastructure, ou celui de la détection de sources radioactives.
Par exemple, il est connu de chercher à déterminer la significativité d'une évolution du comptage dans une région spectrale d'intérêt par rapport à une valeur de référence dudit comptage, la valeur de référence étant obtenue dans une situation où l'on sait qu'aucune source à détecter n'est présente, c'est-à-dire en présence d'un fond radiatif seul.
Toutefois, une telle approche ne donne pas entière satisfaction.
En effet, dans le cas où l'évolution du comptage est faible, ou encore dans une situation où le rapport signal sur bruit du signal de détection est dégradé, la mise en œuvre d'un tel procédé de détection requiert un temps d'acquisition qui est généralement incompatible avec les exigences opérationnelles pesant sur l'utilisateur (contre-mesures rapides dans les applications sécuritaires, durée du chantier dans le cadre du démantèlement des installations nucléaires, etc.). En outre, un tel procédé s'avère généralement inopérant dans le cas où le bruit de fond généré par le fond radiatif n'est pas constant dans le temps, ou encore lorsque le spectre de bruit réel présente une amplitude différente de celle du spectre de bruit pris comme référence.
Un but de l'invention est donc de proposer un système de spectroscopie qui soit en mesure de délivrer une information de détection de la présence d'au moins une source à détecter de façon plus rapide et fiable que les systèmes connus, même en cas de faible rapport signal sur bruit.
EXPOSÉ DE L'INVENTION
A cet effet, l'invention a pour objet un système de spectroscopie du type précité, comprenant une chaîne de détection et une chaîne de traitement, la chaîne de détection comprenant un détecteur et étant configurée pour délivrer, à destination de la chaîne de traitement, un signal de détection comportant des impulsions chacune représentative de la détection d'une particule par le détecteur, la chaîne de traitement comprenant :
- une mémoire configurée pour stocker un spectre de bruit de référence, égal au spectre attendu d'un signal de détection de bruit, et au moins un spectre isotopique de référence, chaque spectre isotopique de référence étant égal au spectre d'un signal de détection isotopique associé à au moins une source prédéterminée correspondante ;
- un premier module de calcul configuré pour appliquer, à un spectre du signal de détection, un test fréquentiste absolu unilatéral, mettant en œuvre le spectre de bruit de référence, et pour calculer un premier indicateur de détection représentatif du résultat du test fréquentiste absolu unilatéral ;
- un deuxième module de calcul configuré pour appliquer, au spectre du signal de détection, un test fréquentiste relatif unilatéral mettant en œuvre le spectre de bruit de référence, et pour calculer un deuxième indicateur de détection représentatif du résultat du test fréquentiste relatif unilatéral ; - un troisième module de calcul configuré pour appliquer, au spectre du signal de détection, un test bayésien absolu mettant en œuvre le spectre de bruit de référence et l'au moins un spectre isotopique de référence, et pour calculer un troisième indicateur de détection représentatif du résultat du test bayésien absolu ;
- un quatrième module de calcul configuré pour appliquer, au spectre du signal de détection, un test bayésien relatif mettant en œuvre le spectre de bruit de référence et l'au moins un spectre isotopique de référence, et pour calculer un quatrième indicateur de détection représentatif du résultat du test bayésien relatif ; et
- un organe de synthèse configuré pour délivrer une information de détection de la présence d'au moins une source à détecter à partir du premier indicateur de détection, du deuxième indicateur de détection, du troisième indicateur de détection et du quatrième indicateur de détection.
En effet, grâce au recours à des tests unilatéraux, tout signal de détection dont le spectre ne présente pas un surcroît de comptage par rapport à un spectre de bruit de référence conduit à la conclusion selon laquelle aucune source de rayonnements, en dehors du fond radiatif, n'est présente. Ceci a pour effet d'améliorer, par rapport à des tests bilatéraux, le compromis entre taux de détection vraie et taux de fausse alarme.
En outre, le recours à des tests relatifs augmente la résilience du système de spectroscopie aux variations, dans le signal de détection, qui sont imputables au fond radiatif.
Le recours à des tests bayésiens est également avantageux, dans la mesure où le recours à une connaissance a priori sur le signal attendu améliore la résilience du système de spectrométrie dans le cas d'un rapport signal sur bruit très faible ou d'un bruit de fond dont les propriétés (intensité, forme) varient, tout en garantissant un temps d'intégration de la mesure acceptable.
En outre, le recours à des tests fréquentistes est avantageux, dans la mesure où leur mise en œuvre ne requiert pas de connaissance a priori sur le signal attendu en cas de présence d'une source de rayonnements.
Le système de spectrométrie selon l'invention combine de façon synergique les effets des tests fréquentistes et bayésiens, absolus et relatifs, ce qui conduit à une information de détection plus fiable et obtenue plus rapidement qu'avec les systèmes de spectrométrie de l'état de la technique.
Suivant d'autres aspects avantageux de l'invention, le système de spectroscopie comporte une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- pour l'application du test fréquentiste absolu unilatéral, le premier module de calcul est configuré pour déterminer si est vérifiée ou non l'hypothèse selon laquelle, sur une première plage d'énergie de mesure prédéterminée, l'intensité de comptage du spectre de bruit de référence et l'intensité de comptage du spectre du signal de détection suivent une même loi de probabilité prédéterminée ;
- la loi de probabilité est une loi gamma de paramètres ai et bi, ai et bi étant deux réels positifs prédéterminés, le premier module de calcul étant configuré pour calculer la valeur d'une première grandeur de test Ci[Zi] définie comme : Ci[Zi] = 1 - lp(mtest[Zi], r) où lp est la fonction bêta incomplète régularisée de paramètres mtest et r ; p est une grandeur définie comme p= — — — ; bl+Tpef+Ttes le paramètre r est défini comme r = ai + mref[Zi] ; mtest[Zi] est le nombre d'impulsions du signal de détection dont l'énergie appartient à la première plage d'énergie de mesure Zi ; mref[Zi] est le nombre d'impulsions du signal de bruit de référence dont l'énergie appartient à la première plage d'énergie de mesure Zi ;
Ttest est la durée du signal de détection ; et
Tref est la durée du signal de détection de bruit, le résultat du test fréquentiste absolu unilatéral dépendant de la valeur calculée de la première grandeur de test Ci[Zi] ;
- pour l'application du test fréquentiste relatif, le deuxième module de calcul est configuré pour déterminer si est vérifiée ou non l'hypothèse selon laquelle, sur une deuxième plage d'énergie de mesure prédéterminée, le comptage du spectre normalisé du signal de détection n'étant pas supérieur au comptage du spectre de bruit de référence, loi de probabilité du comptage du spectre normalisé de bruit de référence et loi de probabilité du comptage du spectre normalisé du signal de détection appartiennent à la même famille prédéterminée ;
- la même famille prédéterminée est la famille de la loi binomiale, les paramètres de la loi binomiale relative au comptage du spectre de bruit de référence étant (mref[Z2] + mref[W2] ; pref) où W2 est une plage d'énergie témoin prédéterminée, distincte de la deuxième plage d'énergie de mesure Z2 ; mref[Z2] est le nombre d'impulsions du signal de détection de bruit dont l'énergie appartient à la deuxième plage d'énergie de mesure Z2 ; mref[W2] est le nombre d'impulsions du signal de détection de bruit dont l'énergie appartient à la plage d'énergie témoin W2 ;
Pref est une variable aléatoire à valeur dans [0 ; 1] et suivant une loi bêta de paramètres (a2 + mref[Z2] ; b2 + mref[W2]), a2 et b2 étant deux réels positifs prédéterminés ; les paramètres de la loi binomiale relative au comptage du spectre du signal de détection étant (mtest[Z2] + mtest[W2] ; ptest) mtest[Z2] est le nombre d'impulsions du signal de détection dont l'énergie appartient à la deuxième plage d'énergie de mesure Z2 ; mtest[W2] est le nombre d'impulsions du signal de détection dont l'énergie appartient à la plage d'énergie témoin W2 ;
Ptest est une variable aléatoire à valeur dans [0 ; 1] et suivant une loi bêta de paramètres (a2 + mtest[Z2] ; b2 + mtest[W2]) ; le deuxième module de calcul étant configuré pour calculer la valeur d'une deuxième grandeur de test C2[Z2, W2] définie comme :
C2[Z2,W2] = où B est la fonction bêta ;
Fk2 b2,mref[Z2]) est une fonction définie comme : +2, 2-b2- mref [W2]-mtest[W2] ; 1) 3F2 est la fonction hypergeometrique generalisee ; le résultat du test fréquentiste relatif unilatéral dépendant de la valeur calculée de la deuxième grandeur de test C2[Z2,W2] ;
- le troisième module de calcul est configuré pour calculer la valeur d'un premier facteur de Bayes B-L défini comme :
Si où r est la fonction gamma ; aB,3 et bB,3 sont deux réels positifs prédéterminés ; as, 3 et bs,3 sont deux réels positifs prédéterminés ; mref[Zs] est le nombre d'impulsions du signal de détection de bruit dont l'énergie appartient à une troisième plage d'énergie de mesure Z3 prédéterminée ; mtest s] est le nombre d'impulsions du signal de détection dont l'énergie appartient à la troisième plage d'énergie de mesure Z3 ;
Ttest est la durée du signal de détection ;
Tref est la durée du signal de détection de bruit ;
M 3 est, parmi l'ensemble des canaux associés au système de spectroscopie, le nombre de canaux appartenant à la troisième plage d'énergie de mesure Z3 ;
VB,3 est un premier facteur de pondération de bruit prédéterminé ; vs,3 est un premier facteur de pondération isotopique prédéterminé ; c k est la k-ème composante d'un vecteur Q défini comme : Q=\/1 ... ®VM
Vj est un vecteur à mtest[j] composantes dont la i-ème composante Vj [i] vaut : mref[j] étant le comptage du spectre de bruit de référence dans le j-ème canal de la troisième plage d'énergie de mesure ; mtest[j] étant le comptage du spectre du signal de détection dans le j-ème canal de la troisième plage d'énergie de mesure ;
YB,3[J’] est la j-ème composant d'un vecteur défini comme YB,3 = M3.VB,3.SB, SB étant le spectre de bruit de référence normalisé ; et
0 est le produit de convolution, le résultat du test bayésien absolu dépendant de la valeur calculée du premier facteur de Bayes B4 ;
- le quatrième module de calcul est configuré pour calculer la valeur d'un deuxième facteur de Bayes B2 défini comme : où T est la fonction gamma ;
B est la fonction bêta ;
VB,4 est un deuxième facteur de pondération de bruit prédéterminé ; vs,4 est un deuxième facteur de pondération isotopique prédéterminé ; a4 et b4 sont deux réels positifs prédéterminés ; mref[Z4] est le nombre d'impulsions du signal de détection de bruit dont l'énergie appartient à une quatrième plage d'énergie de mesure Z4 prédéterminée ; mtest[Z4] est le nombre d'impulsions du signal de détection dont l'énergie appartient à la quatrième plage d'énergie de mesure Z4 ;
M4 est, parmi l'ensemble des canaux associés au système de spectroscopie, le nombre de canaux appartenant à la quatrième plage d'énergie de mesure Z4 ; i|jk est la k-ème composante d'un vecteur ip défini comme : iP=U10... 0UM4
Uj est un vecteur à mtest[j] composantes dont la i-ème composante Uj[i] vaut : mref[j] étant le comptage du spectre du signal de détection de bruit dans le j- ème canal de la quatrième plage d'énergie de mesure Z4 ; mtest[j] est le comptage du spectre du signal de détection dans le j-ème canal de la quatrième plage d'énergie de mesure Z4 ; YB,4[J’] est la j-ème composant d'un vecteur défini comme YB,4 = IVU.VB I.SB, SB étant le spectre de bruit de référence normalisé ;
Ys,4[j] est la j-ème composant d'un vecteur défini comme ys,4 = IVk.vs i.Ss, Ss étant un ou le spectre isotopique de référence normalisé ; et
0 est le produit de convolution, le résultat du test bayésien absolu dépendant de la valeur calculée du deuxième facteur de Bayes B2-
En outre, l'invention a pour objet un procédé de spectroscopie comprenant les étapes suivantes :
- appliquer, à un spectre d'un signal de détection comportant des impulsions chacune représentative de la détection d'une particule, un test fréquentiste absolu unilatéral, mettant en œuvre un spectre de bruit de référence, égal au spectre attendu d'un signal de détection de bruit, et calculer un premier indicateur de détection représentatif du résultat du test fréquentiste absolu unilatéral ;
- appliquer, au spectre du signal de détection, un test fréquentiste relatif unilatéral mettant en œuvre le spectre de bruit de référence, et calculer un deuxième indicateur de détection représentatif du résultat du test fréquentiste relatif unilatéral ;
- appliquer, au spectre du signal de détection, un test bayésien absolu mettant en œuvre le spectre de bruit de référence et au moins un spectre isotopique de référence, chaque spectre isotopique de référence étant égal au spectre d'un signal de détection isotopique associé à au moins une source prédéterminée correspondante, et calculer un troisième indicateur de détection représentatif du résultat du test bayésien absolu ;
- appliquer, au spectre du signal de détection, un test bayésien relatif mettant en œuvre le spectre de bruit de référence et l'au moins un spectre isotopique de référence, et calculer un quatrième indicateur de détection représentatif du résultat du test bayésien relatif ; et
- délivrer une information de détection de la présence d'au moins une source à détecter à partir du premier indicateur de détection, du deuxième indicateur de détection, du troisième indicateur de détection et du quatrième indicateur de détection. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels : la figure 1 est une représentation schématique du système de spectroscopie selon l'invention.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
Un système de spectroscopie 2 selon l'invention est illustré par la figure 1. Le système de spectroscopie 2 est destiné à la détection de la présence d'au moins une source 4 de rayonnements 6, notamment une source 4 de rayonnements y.
Le système de spectroscopie 2 comprend une chaîne de détection 8 et une chaîne de traitement 10 reliée en sortie de la chaîne de détection 8.
La chaîne de détection 8 est configurée pour capter des rayonnements appartenant à une plage d'énergie prédéterminée, et pour générer un signal de détection représentatif de caractéristiques physiques des rayonnements captés.
En outre, la chaîne de traitement 10 est configurée pour recevoir le signal de détection généré par la chaîne de détection 8, et pour délivrer une information de détection indicative de la présence ou non, dans un volume autour de la chaîne de détection 8, d'une source de rayonnements distincte d'un fond radiatif, notamment un fond radiatif précédemment identifié.
De façon classique, la chaîne de détection 8 comporte un détecteur 12 et un organe d'acquisition 14 relié en sortie du détecteur 12.
Le détecteur 12 est configuré pour générer un signal électrique représentatif de la détection, par celui-ci, de particules du rayonnement 6. De telles particules sont issues de la source 4 lorsque celle-ci est présente dans un volume donné autour du détecteur 12, ou encore contribuent à un bruit de fond associé au fond radiatif et sont, par exemple, émises par des éléments d'une scène dans le volume autour du détecteur 12, tels qu'un bloc de béton, un sac d'engrais, etc.
Par exemple, le détecteur 12 est configuré pour détecter des particules y.
L'organe d'acquisition 14 est configuré pour échantillonner le signal électrique délivré par le détecteur 12, par exemple après l'avoir amplifié, le résultat d'un tel échantillonnage formant le signal de détection généré par la chaîne de détection 8.
De façon classique, le signal de détection comporte des impulsions chacune représentative de la détection d'une particule correspondante par le détecteur 12. Par exemple, l'amplitude et/ou la surface sous chaque impulsion est représentative de l'énergie de la particule correspondante détectée par le détecteur 12.
La chaîne de traitement 10 comprend une mémoire 16, un organe de calcul 18 et un organe de synthèse 20.
La mémoire 16 est configurée pour stocker des données requises pour la mise en œuvre de calculs par la chaîne de traitement 10, par exemple des données d'étalonnage relatives à la chaîne de détection 8. Les données stockées dans la mémoire 16 seront décrites ultérieurement.
L'organe de calcul 18 est configuré pour calculer, à partir des données d'étalonnage stockées dans la mémoire 16, un spectre du signal de détection, et pour calculer, à partir d'un tel spectre, une pluralité d'indicateurs chacun représentatif du résultat d'un test correspondant appliqué à tout ou partie du spectre du signal de détection.
En outre, l'organe de synthèse 20 est configuré pour recevoir chaque indicateur délivré par l'organe de calcul 18, et pour délivrer une information de détection de la présence d'au moins une source, distincte du fond radiatif, à partir desdits indicateurs.
Comme indiqué précédemment, la mémoire 16 est configurée pour stocker des données d'étalonnage relatives à la chaîne de détection 8. De telles données d'étalonnage comportent, par exemple, une résolution en énergie de la chaîne de détection 8, une correspondance entre chaque canal de détection du système de spectroscopie 2 et un intervalle d'énergie correspondant, ou encore un rendement de détection de la chaîne de détection 8. Les données d'étalonnage stockées dans la mémoire 16 comportent également une première plage d'énergie de mesure Zi, une deuxième plage d'énergie de mesure Z2, une troisième plage d'énergie de mesure Z3, une quatrième plage d'énergie de mesure Z4 et une plage d'énergie témoin W2.
Tout ou partie des plages d'énergie de mesure Z1-Z4 sont égales.
En outre, la plage d'énergie témoin W2 est distincte de la deuxième plage d'énergie de mesure Z2 et présente, avantageusement, une borne inférieure qui est supérieure ou égale à la borne supérieure de la deuxième plage d'énergie de mesure Z2.
La plage d'énergie témoin W2 est choisie de sorte que, quelle que soit la source de rayonnements susceptible d'être détectée par le système de spectroscopie 2, les rayonnements provenant de ladite source présentent une énergie en dehors de la plage d'énergie témoin W2. Par exemple, la borne inférieure de la plage d'énergie témoin W2 est supérieure ou égale à 3 MeV (mégaélectronvolt).
La mémoire 16 est également configurée pour stocker un spectre de bruit de référence. Le spectre de bruit de référence correspond au spectre du signal de détection, dit « signal de détection de bruit », délivré par la chaîne de détection 8 en présence du fond radiatif seul, c'est-à-dire en l'absence de source à détecter.
Par « spectre », il est entendu, au sens de la présente invention, un histogramme associant, à chaque canal de détection, le nombre d'impulsions dues à une particule dont l'énergie appartient à l'intervalle d'énergie correspondant audit canal de détection.
Le signal de détection de bruit présente une durée notée Tref.
Le signal de détection de bruit est, par exemple, obtenu par mesure, ou encore par simulation appliquée au système de spectroscopie 2.
En outre, la mémoire 16 est configurée pour stocker au moins un spectre isotopique de référence. Chaque spectre isotopique de référence correspond au spectre du signal de détection, dit « signal de détection isotopique », délivré par la chaîne de détection 8 en présence d'au moins une source prédéterminée correspondante, et, avantageusement, en l'absence de fond radiatif. Le ou chaque signal de détection isotopique est, par exemple, obtenu par simulation, notamment au moyen de codes de transport de particules, tels que les codes MCNP6 ou Géant4 connus, appliqués au système de spectroscopie 2.
La mémoire 16 est également configuré pour stocker un premier seuil de risque cti prédéterminé, un deuxième seuil de risque «2 prédéterminé, un troisième seuil de risque «3 prédéterminé et un quatrième seuil de risque «4 prédéterminé.
L'organe de calcul 18 comprend un module d'analyse spectrale 22, un premier module de calcul 24, un deuxième module de calcul 26, un troisième module de calcul 28, et un quatrième module de calcul 30.
Le module d'analyse spectrale 22 est configuré pour calculer le spectre du signal de détection issu de la chaîne de détection 8. En particulier, le module d'analyse spectrale 22 est configuré pour calculer le spectre du signal de détection à partir des données stockées dans la mémoire 16.
Premier module de calcul 24
Le premier module de calcul 24 est configuré pour appliquer un test fréquentiste absolu unilatéral au spectre du signal de détection. Un tel test fréquentiste absolu unilatéral met, notamment, en œuvre le spectre de bruit de référence stocké dans la mémoire 16.
En outre, le premier module de calcul 24 est configuré pour calculer un premier indicateur de détection représentatif du résultat du test fréquentiste absolu unilatéral.
De préférence, pour l'application du test fréquentiste absolu unilatéral, le premier module de calcul 24 est configuré pour déterminer si est vérifiée ou non une première hypothèse selon laquelle, sur la première plage d'énergie de mesure Zi prédéterminée, l'intensité de comptage du spectre de bruit de référence et l'intensité de comptage du spectre du signal de détection suivent une même loi de probabilité prédéterminée.
Par « intensité de comptage », il est entendu, au sens de la présente invention, une variable aléatoire traduisant la fréquence des impulsions dans le signal de détection. De préférence, une telle loi de probabilité est prise comme étant une loi gamma de paramètres ai et bi, ai et bi étant deux réels positifs prédéterminés. Un couple de valeurs préférées pour lesdits paramètres est (ai ; bi) = (0,5 ; 0), ce qui traduit une absence d'a priori informatif sur l'intensité de comptage.
Dans ce cas, le premier module de calcul 24 est configuré pour calculer la valeur d'une première grandeur de test Ci[Zi] définie comme : Ci[Zi] = 1 - lp(mtest[Zi], r) où lp est la fonction bêta incomplète régularisée de paramètres mtest[Zi] et r ; p est une grandeur définie comme p= — — — ; bl+Tpef+Ttes r est défini comme r = ai + mref[Zi] ; mtest[Zi] est le nombre d'impulsions du signal de détection dont l'énergie appartient à la première plage d'énergie de mesure Zi ; et mref[Zi] est le nombre d'impulsions du signal de bruit de référence dont l'énergie appartient à la première plage d'énergie de mesure Zi.
Une telle écriture de la première grandeur de test découle de ce que, lorsque la première hypothèse est vérifiée, la loi a posteriori de l'intensité de comptage sur la première plage d'énergie de mesure Zi, sachant mref[Zi], est une loi gamma de paramètres (ai+mref[Zi] ; bi+Tref). Sous cette hypothèse, le comptage mtest[Zi] est distribué suivant une loi de Poisson. Dès lors, la loi postérieure prédictive de mtest[Zi] sachant mref[Zi] est une loi négative binomiale ayant pour paramètres les grandeurs p et r ci-dessus.
La première grandeur de test Ci[Zi] apparaît comme la fonction cumulative associée à une telle loi négative binomiale.
Il découle de ce qui précède que la première grandeur de test Ci[Zi] est le complément à 1 d'un indicateur de conformité à la première hypothèse, de sorte que le résultat du test fréquentiste absolu unilatéral dépend de la valeur calculée de la première grandeur de test Ci[Zi], qui constitue le premier indicateur de détection.
Deuxième module de calcul 26
Le deuxième module de calcul 26 est configuré pour appliquer un test fréquentiste relatif unilatéral au spectre du signal de détection. Un tel test fréquentiste relatif unilatéral met, notamment, en œuvre le spectre de bruit de référence stocké dans la mémoire 16.
En outre, le deuxième module de calcul 26 est configuré pour calculer un deuxième indicateur de détection représentatif du résultat du test fréquentiste relatif unilatéral.
De préférence, pour l'application du test fréquentiste relatif unilatéral, le deuxième module de calcul 26 est configuré pour déterminer si est vérifiée ou non une deuxième hypothèse selon laquelle, sur la deuxième plage d'énergie de mesure Z2, lorsque le comptage du spectre normalisé du signal de détection n'est pas supérieur au comptage du spectre de bruit de référence, la loi de probabilité du comptage du spectre normalisé de bruit de référence et loi de probabilité du comptage du spectre normalisé du signal de détection appartiennent à la même famille prédéterminée.
Par « spectre normalisé sur une plage d'énergie », il est entendu, au sens de la présente invention, un spectre dont l'intégrale sur ladite plage d'énergie est unitaire.
De préférence, une telle famille est prise comme étant la famille de la loi binomiale.
Dans ce cas, les paramètres de la loi binomiale relative au comptage du spectre de bruit de référence sont (mref[Z2] + mref[W2] ; pref), où :
• mref[Z2] est le nombre d'impulsions du signal de détection de bruit dont l'énergie appartient à la deuxième plage d'énergie de mesure Z2 ;
• mref[W2] est le nombre d'impulsions du signal de détection de bruit dont l'énergie appartient à la plage d'énergie témoin W2 ; et
• pref est une variable aléatoire à valeur dans [0 ; 1].
Plus particulièrement, pref suit une loi bêta de paramètres (a2 + mref[Z2] ; b2 + mref[W2]), a2 et b2 étant deux réels positifs prédéterminés.
En outre, les paramètres de la loi binomiale relative au comptage du spectre du signal de détection sont (mtest[Z2] + mtest[W2] ; ptest), où :
• mtest[Z2] est le nombre d'impulsions du signal de détection dont l'énergie appartient à la deuxième plage d'énergie de mesure Z2 ; • mtest[W2] est le nombre d'impulsions du signal de détection dont l'énergie appartient à la plage d'énergie témoin W2 ; et
• ptest est une variable aléatoire à valeur dans [0 ; 1].
Plus particulièrement, ptest suit une loi bêta de paramètres (a2 + mtest[Z2] ; b2 + mtest[W2]).
Un couple de valeurs préférées pour les paramètres a2 et b2 est (a2 ; b2) = (0,5 ; 0,5), ce qui traduit une absence d'a priori informatif sur les variables aléatoires pref et ptest.
Dans ce cas, le deuxième module de calcul est configuré pour calculer la valeur d'une deuxième grandeur de test C2[Z2, W2] définie comme :
C2[Z2,W2] = où B est la fonction bêta ;
Fk2 b2,mref[Z2]) est une fonction définie comme : +2, 2-b2- mref [W2]-mtest[W2] ; 1) où 3F2 est la fonction hypergéométrique généralisée.
Une telle écriture de la deuxième grandeur de test C2[Z2,W2] découle de ce que, lorsque la deuxième hypothèse est vérifiée, le comptage mtest[Z2] est distribué suivant une loi binomiale de paramètre ptest. Il suit que la loi postérieure prédictive de mtest[Z2] sachant mref[Z2], mref[W2] et mtest[W2] est une loi bêta-binomiale de nombre d'essais ktest = mtest[Z2] + mtest[W2] et de paramètres (a2 + mref[Z2] ; b2 + mref[W2]). Dans ce cas, la deuxième grandeur de test C2[Z2,W2] apparaît comme la fonction cumulative associée à une telle loi bêta-binomiale.
Il découle de ce qui précède que la deuxième grandeur de test C2[Z2,W2] est un indicateur de conformité à la deuxième hypothèse, de sorte que le résultat du test fréquentiste relatif unilatéral dépend de la valeur calculée de la deuxième grandeur de test C2[Z2,W2], qui constitue le deuxième indicateur de détection.
Troisième module de calcul 28 Le troisième module de calcul 28 est configure pour appliquer un test bayesien absolu au spectre du signal de détection. Un tel test bayésien absolu met, notamment, en œuvre le spectre de bruit de référence et l'au moins un spectre isotopique de référence stockés dans la mémoire 16.
En outre, le troisième module de calcul 28 est configuré pour calculer un troisième indicateur de détection représentatif du résultat du test bayésien absolu.
Pour l'application du test bayésien absolu, le troisième module de calcul 28 est configuré pour déterminer laquelle est vérifiée parmi une troisième hypothèse (notée Ho, 3) et une quatrième hypothèse (notée H1 ).
Selon la troisième hypothèse, le spectre de bruit de référence et le spectre du signal de détection sont exclusivement dus au fond radiatif.
Selon la quatrième hypothèse, le spectre de bruit de référence est exclusivement dû au fond radiatif, tandis que le spectre du signal de détection est une combinaison du spectre de bruit de référence et de l'un parmi les spectres isotopiques de référence.
Le troisième module de calcul 28 est configuré pour calculer la valeur d'un premier facteur de Bayes B-L défini comme :
Si où r est la fonction gamma ; aB,3 et bs,3 sont deux réels positifs prédéterminés ; as, 3 et bs,3 sont deux réels positifs prédéterminés ; mref[Zs] est le nombre d'impulsions du signal de détection de bruit dont l'énergie appartient à la troisième plage d'énergie de mesure Z3 ; mtest[Z3] est le nombre d'impulsions du signal de détection dont l'énergie appartient à la troisième plage d'énergie de mesure Z3 ; M3 est, parmi I ensemble des canaux associes au système de spectroscopie, le nombre de canaux appartenant à la troisième plage d'énergie de mesure Z3 ;
VB,3 est un premier facteur de pondération de bruit prédéterminé ; vs,3 est un premier facteur de pondération isotopique prédéterminé ; et c k est la k-ème composante d'un vecteur Q défini comme : Q=\/1 ... ®VM3.
Dans ce qui précède, Vj est un vecteur à mtest[j] composantes dont la i-ème composante Vj[i] vaut : avec mref[j] le comptage du spectre de bruit de référence dans le j-ème canal de la troisième plage d'énergie de mesure Z3 ; mtest[j] le comptage du spectre du signal de détection dans le j-ème canal de la troisième plage d'énergie de mesure Z3 ;
YB,3[j] la j-ème composant d'un vecteur défini comme YB,3 = M3.VB,3.SB, SB étant le spectre de bruit de référence normalisé ; et
0 le produit de convolution.
Le premier facteur de pondération de bruit VB,3 traduit la confiance de l'utilisateur dans le signal de détection de bruit. En outre, le premierfacteur de pondération isotopique vs,3 traduit la confiance de l'utilisateur dans le signal de détection isotopique choisi. Par exemple, pour les facteur de pondération VB,3 et vs,3, des valeurs de l'ordre de 102 sont privilégiées lorsque l'utilisateur possède un degré de confiance élevé dans les spectres a priori SB et ss respectivement, et de l'ordre de l'unité dans le cas contraire.
Un couple de valeurs préférées pour les paramètres as, 3 et bs,3 est (as, 3 ; bs.s) = (0,5 ; 0), ce qui traduit une absence d'a priori informatif pour une loi gamma. Une telle loi gamma sera explicitée ultérieurement.
En outre, un couple de valeurs préférées pour les paramètres as, 3 et bs,3 est (as, 3 ; bs,s) = (0,5 ; l/(2ps)), ps étant l'intensité moyenne de comptage due à une source seule, distincte du fond radiatif, telle qu'attendue par l'utilisateur sur la base d'une connaissance a priori ou de son retour d'expérience. Une telle écriture du premier facteur de Bayes découle de ce que, pour le spectre isotopique de référence choisi et pour le spectre de bruit de référence, il est émis supposé que les comptages sur chaque canal dans troisième plage d'énergie de mesure Z3 sont régis non pas directement par des deux lois de probabilité a priori, mais chacun par une loi multinomiale de paramètres aléatoires. En outre, il est postulé que de tels paramètres suivent chacun une loi de Dirichlet. Une telle introduction d'un niveau statistique intermédiaire entre l'a priori et la mesure limite l'influence des fluctuations faibles de la contribution du fond radiatif, ainsi que des écarts inévitables entre simulation et expérience, et ce sans altérer la nature absolue du test bayésien mis en œuvre par le troisième module de calcul 28.
Sous de tels postulats, le comptage mtest[j] du spectre du signal de détection dans le j-ème canal de la troisième plage d'énergie de mesure Z3 obtenu en présence du fond radiatif seul suit une loi de Poisson de paramètre PB,3.XB,3[J], OÙ :
• PB,3 est l'intensité de comptage associée au fond radiatif seul, et suit la loi gamma de paramètres (as, 3 ; bs.s) mentionnée précédemment ;
• XB,3[J’] est la j-ème composante d'un vecteur XB,3 suivant une loi de Dirichlet dont le vecteur de paramètres est le vecteur YB,3.
En outre, sous les postulats énoncés précédemment, le comptage mtest[j] du spectre du signal de détection dans le j-ème canal de la troisième plage d'énergie de mesure Z3 obtenu en présence d'une ou plusieurs sources seules, en l'absence de tout fond radiatif, suit une loi de Poisson de paramètre ps,3.xs,3[j], où :
• ps,3 est l'intensité de comptage associée à la ou aux plusieurs source(s) seule(s), et suit une loi gamma de paramètres (as, 3 ; bs,s) ;
• xs,3[j] est la j-ème composante d'un vecteur xs,3 suivant une loi de Dirichlet dont le vecteur de paramètres est le vecteur ys, 3.
Dans ces conditions, et en l'absence d'a priori informatif sur les troisième et quatrième hypothèses, de sorte qu'elles sont considérées équiprobables, le premier
P(mref, mtest facteur de Bayes, généralement défini comme ‘B = 1 ^3,1) , présente l'expression
F(mref, mtest 1 ^3, 0) indiquée précédemment, avec : P(x | y) la probabilité de x sachant y ; mref le vecteur dont la j-ème composante est m re f [j] ; et mtest le vecteur dont la j-ème composante est mtest[j].
Le premier facteur de Bayes est lié à la probabilité que la troisième hypothèse Ho, 3 soit vérifiée, sachant mref et mtest, par la relation : P(H0 3|mref,mtest)=^-
II en découle que le résultat du test bayésien absolu dépend de la valeur calculée du premier facteur de Bayes, qui constitue le troisième indicateur de détection.
Quatrième module de calcul 30
Le quatrième module de calcul 30 est configuré pour appliquer un test bayésien relatif au spectre du signal de détection. Un tel test bayésien relatif met, notamment, en œuvre le spectre de bruit de référence et l'au moins un spectre isotopique de référence stockés dans la mémoire 16.
En outre, le quatrième module de calcul 30 est configuré pour calculer un quatrième indicateur de détection représentatif du résultat du test bayésien relatif.
Pour l'application du test bayésien relatif, le quatrième module de calcul 30 est configuré pour déterminer laquelle est vérifiée parmi une cinquième hypothèse (notée Ho, 4) et une sixième hypothèse (notée HI,4).
Selon la cinquième hypothèse, le spectre de bruit de référence et le spectre du signal de détection sont exclusivement dus au fond radiatif.
Selon la sixième hypothèse, le spectre de bruit de référence est exclusivement dû au fond radiatif, tandis que le spectre du signal de détection est une combinaison du spectre de bruit de référence et de l'un parmi les spectres isotopiques de référence.
Le quatrième module de calcul 28 est configuré pour calculer la valeur d'un deuxième facteur de Bayes B2 défini comme : où T est la fonction gamma ;
B est la fonction bêta ; VB,4 est un deuxième facteur de pondération de bruit prédéterminé ; vs,4 est un deuxième facteur de pondération isotopique prédéterminé ; a4 et b4 sont deux réels positifs prédéterminés ; mref[Z4] est le nombre d'impulsions du signal de détection de bruit dont l'énergie appartient à la quatrième plage d'énergie de mesure Z4 ; mtest[Z4] est le nombre d'impulsions du signal de détection dont l'énergie appartient à la quatrième plage d'énergie de mesure Z4 ;
M4 est, parmi l'ensemble des canaux associés au système de spectroscopie, le nombre de canaux appartenant à la quatrième plage d'énergie de mesure Z4 ; et i|jk est la k-ème composante d'un vecteur ip défini comme : |JJ=U1®... ®UM4.
Dans ce qui précède, Uj est un vecteur à mtest[j] composantes dont la i-ème composante Uj[i] vaut : avec mref[j] le comptage du spectre du signal de détection de bruit dans le j- ème canal de la quatrième plage d'énergie de mesure Z4 ; mtest[j] est le comptage du spectre du signal de détection dans le j-ème canal de la quatrième plage d'énergie de mesure Z4 ;
YB,4[J’] est la j-ème composant d'un vecteur défini comme YB,4 = IVU.VB I.SB, SB étant le spectre de bruit de référence normalisé ;
Ys,4[j] est la j-ème composant d'un vecteur défini comme ys,4 = IVk.vs i.Ss, Ss étant un ou le spectre isotopique de référence normalisé.
Le deuxième facteur de pondération de bruit VB,4 traduit la confiance de l'utilisateur dans le signal de détection de bruit. En outre, le deuxième facteur de pondération isotopique v$,4 traduit la confiance de l'utilisateur dans le signal de détection isotopique choisi. Par exemple, pour les facteurs de pondération VB,4 et v$,4, des valeurs de l'ordre de 102 sont privilégiées lorsque l'utilisateur possède un degré de confiance élevé dans les spectres a priori SB et Ss respectivement, et de l'ordre de l'unité dans le cas contraire. Un couple de valeurs préférées pour les paramètres a4 et b4 est (34; b4) = (0,5 ;
0,5), ce qui traduit une absence d'a priori informatif pour une loi bêta. Une telle loi bêta sera explicitée ultérieurement.
Une telle écriture du deuxième facteur de Bayes découle de ce qu'il est supposé que la proportion relative des contributions au spectre du signal de détection du spectre de bruit de référence et du spectre isotopique de référence obéit à la loi bêta de paramètres (34 ; b4) précédemment décrite. En outre, en ce qui concerne le comptage mtest[j] du spectre du signal de détection dans le j-ème canal de la quatrième plage d'énergie de mesure Z4, selon qu'il est obtenu en présence du fond radiatif seul ou obtenu en présence d'une ou plusieurs sources seules, en l'absence de tout fond radiatif, les mêmes postulats que pour le test bayésien absolu sont admis.
Le deuxième facteur de Bayes est lié à la probabilité que la cinquième hypothèse Ho, 4 soit vérifiée, sachant mref et mtest, par la relation : P(H0 4|mref,mtest)= — — ' l+®2
Il en découle que le résultat du test bayésien relatif dépend de la valeur calculée du deuxième facteur de Bayes, qui constitue le quatrième indicateur de détection.
Comme indiqué précédemment, l'organe de synthèse 20 est configuré pour recevoir chaque indicateur délivré par l'organe de calcul 18.
L'organe de synthèse 20 est configuré pour comparer la grandeur (1- Ci[Zi]) à un premier seuil de risque ai prédéterminé, et pour conclure à une absence de source à détecter (en dehors du fond radiatif), au sens du test fréquentiste absolu unilatéral, si 1- Ci[Zi] < ai, et à la présence d'une source dans un volume autour de la chaîne de détection 8 sinon.
L'organe de synthèse 20 est également configuré pour comparer la grandeur C2[Z2,W2] à un deuxième seuil de risque 02 prédéterminé, et pour conclure à une absence de source à détecter (en dehors du fond radiatif), au sens du test fréquentiste absolu unilatéral, si C2[Z2,W2] < 02, et à la présence d'une source dans un volume autour de la chaîne de détection 8 sinon. L'organe de synthèse 20 est, en outre, configuré pour comparer la grandeur l+Î^ à un troisième seuil de risque as prédéterminé, et pour conclure à une absence de source à détecter (en dehors du fond radiatif), au sens du test fréquentiste absolu unilatéral, si - a3' et à 'a présence d'une source dans un volume autour de la chaîne de détection 8 sinon.
L'organe de synthèse 20 est également configuré pour comparer la grandeur l+B2 à un quatrième seuil de risque «4 prédéterminé, et pour conclure à une absence de source à détecter (en dehors du fond radiatif), au sens du test fréquentiste absolu unilatéral, si l+S2 ~ a4' et à 'a présence d'une source dans un volume autour de la chaîne de détection 8 sinon.
De préférence, le premier seuil de risque ai et le deuxième seuil de risque a2 sont égaux. De préférence encore, le troisième seuil de risque a.3 et le quatrième seuil de risque 04 sont égaux. Avantageusement, le troisième seuil de risque a.3 est établi à partir du premier seuil de risque as, par exemple au moyen d'une simulation de Monte-Carlo, de sorte que, pour un même signal de détection de bruit, les taux de fausses alarmes soient les mêmes pour chacun des quatre tests mis en œuvre.
En outre, comme indiqué précédemment l'organe de synthèse 20 est configuré pour délivrer l'information de détection de la présence d'au moins une source à détecter à partir du premier indicateur, du deuxième indicateur, du troisième indicateur et du quatrième indicateur.
Par exemple, l'organe de synthèse 20 est configuré pour mettre en œuvre un vote pondéré des résultats de chaque test en vue de déterminer l'information de détection. Dans ce cas, les coefficients de pondération sont, par exemple, choisis par l'utilisateur en fonction des informations dont il dispose, telles que la stabilité du fond radiatif, le rapport signal sur bruit moyen, l'intensité de comptage du signal attendu moyenne, un radioisotope prépondérant dont la signature est modifiée, etc.
Le fonctionnement du système de spectroscopie 2 selon l'invention va maintenant être décrit. La chaîne de détection 8 est disposée dans un environnement dont il faut déterminer s'il comprend ou non des sources de rayonnements à détecter.
La chaîne de détection 8 capte des rayonnements, et génère le signal de détection correspondant.
La chaîne de traitement 10 reçoit le signal de détection généré par la chaîne de détection 8, et le traite.
Plus précisément, le module d'analyse spectrale 22 calcule le spectre du signal de détection reçu.
Puis, le premier module de calcul 24 applique le test fréquentiste absolu unilatéral au spectre du signal de détection, et calcule la première grandeur de test Ci[Zi] en tant que premier indicateur de détection.
En outre, le deuxième module de calcul 26 applique le test fréquentiste relatif unilatéral au spectre du signal de détection, et calcule la deuxième grandeur de test C2[Z2,W2] en tant que deuxième indicateur de détection.
En outre, le troisième module de calcul 28 applique le test bayésien absolu au spectre du signal de détection, et calcule le premier facteur de Bayes en tant que troisième indicateur de détection.
En outre, le quatrième module de calcul 30 applique le test bayésien relatif au spectre du signal de détection, et calcule le deuxième facteur de Bayes en tant que quatrième indicateur de détection.
Puis, l'organe de synthèse 20 reçoit chaque indicateur de détection calculé, et délivre l'information de détection de la présence d'au moins une source à détecter à partir du premier indicateur, du deuxième indicateur, du troisième indicateur et du quatrième indicateur.

Claims

24 REVENDICATIONS
1. Système de spectroscopie (2) pour la détection de la présence d'au moins une source (4) de particules, le système de spectroscopie (2) comprenant une chaîne de détection (8) et une chaîne de traitement (10), la chaîne de détection (8) comprenant un détecteur (12) et étant configurée pour délivrer, à destination de la chaîne de traitement (10), un signal de détection comportant des impulsions chacune représentative de la détection d'une particule par le détecteur (12), la chaîne de traitement (10) comprenant :
- une mémoire (16) configurée pour stocker un spectre de bruit de référence, égal au spectre attendu d'un signal de détection de bruit, et au moins un spectre isotopique de référence, chaque spectre isotopique de référence étant égal au spectre d'un signal de détection isotopique associé à au moins une source prédéterminée correspondante ;
- un premier module de calcul (24) configuré pour appliquer, à un spectre du signal de détection, un test fréquentiste absolu unilatéral, mettant en œuvre le spectre de bruit de référence, et pour calculer un premier indicateur de détection représentatif du résultat du test fréquentiste absolu unilatéral ;
- un deuxième module de calcul (26) configuré pour appliquer, au spectre du signal de détection, un test fréquentiste relatif unilatéral mettant en œuvre le spectre de bruit de référence, et pour calculer un deuxième indicateur de détection représentatif du résultat du test fréquentiste relatif unilatéral ;
- un troisième module de calcul (28) configuré pour appliquer, au spectre du signal de détection, un test bayésien absolu mettant en œuvre le spectre de bruit de référence et l'au moins un spectre isotopique de référence, et pour calculer un troisième indicateur de détection représentatif du résultat du test bayésien absolu ;
- un quatrième module de calcul (30) configuré pour appliquer, au spectre du signal de détection, un test bayésien relatif mettant en œuvre le spectre de bruit de référence et l'au moins un spectre isotopique de référence, et pour calculer un quatrième indicateur de détection représentatif du résultat du test bayésien relatif ; et
- un organe de synthèse (20) configuré pour délivrer une information de détection de la présence d'au moins une source à détecter à partir du premier indicateur de détection, du deuxième indicateur de détection, du troisième indicateur de détection et du quatrième indicateur de détection.
2. Système de spectroscopie (2) selon la revendication 1, dans lequel, pour l'application du test fréquentiste absolu unilatéral, le premier module de calcul (24) est configuré pour déterminer si est vérifiée ou non l'hypothèse selon laquelle, sur une première plage d'énergie de mesure prédéterminée, l'intensité de comptage du spectre de bruit de référence et l'intensité de comptage du spectre du signal de détection suivent une même loi de probabilité prédéterminée.
3. Système de spectroscopie (2) selon la revendication 2, dans lequel la loi de probabilité est une loi gamma de paramètres ai et bi, ai et bi étant deux réels positifs prédéterminés, le premier module de calcul (24) étant configuré pour calculer la valeur d'une première grandeur de test Ci[Zi] définie comme : Ci[Zi] = 1 - lp(mtest[Zi], r) où lp est la fonction bêta incomplète régularisée de paramètres mtest et r ; p est une grandeur définie comme p= — — — ; bl+Tpef+Ttes le paramètre r est défini comme r = ai + mref[Zi] ; mtest[Zi] est le nombre d'impulsions du signal de détection dont l'énergie appartient à la première plage d'énergie de mesure Zi ; mref[Zi] est le nombre d'impulsions du signal de bruit de référence dont l'énergie appartient à la première plage d'énergie de mesure Zi ;
Ttest est la durée du signal de détection ; et
Tref est la durée du signal de détection de bruit, le résultat du test fréquentiste absolu unilatéral dépendant de la valeur calculée de la première grandeur de test Ci[Zi].
4. Système de spectroscopie (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel, pour l'application du test fréquentiste relatif, le deuxième module de calcul (26) est configuré pour déterminer si est vérifiée ou non l'hypothèse selon laquelle, sur une deuxième plage d'énergie de mesure prédéterminée, le comptage du spectre normalisé du signal de détection n'étant pas supérieur au comptage du spectre de bruit de référence, loi de probabilité du comptage du spectre normalisé de bruit de référence et loi de probabilité du comptage du spectre normalisé du signal de détection appartiennent à la même famille prédéterminée.
5. Système de spectroscopie (2) selon la revendication 4, dans lequel la même famille prédéterminée est la famille de la loi binomiale, les paramètres de la loi binomiale relative au comptage du spectre de bruit de référence étant (mref[Z2] + mref[W2] ; pref) où W2 est une plage d'énergie témoin prédéterminée, distincte de la deuxième plage d'énergie de mesure Z2 ; mref[Z2] est le nombre d'impulsions du signal de détection de bruit dont l'énergie appartient à la deuxième plage d'énergie de mesure Z2 ; mref[W2] est le nombre d'impulsions du signal de détection de bruit dont l'énergie appartient à la plage d'énergie témoin W2 ;
Pref est une variable aléatoire à valeur dans [0 ; 1] et suivant une loi bêta de paramètres (a2 + mref[Z2] ; b2 + mref[W2]), a2 et b2 étant deux réels positifs prédéterminés ; les paramètres de la loi binomiale relative au comptage du spectre du signal de détection étant (mtest[Z2] + mtest[W2] ; ptest) mtest[Z2] est le nombre d'impulsions du signal de détection dont l'énergie appartient à la deuxième plage d'énergie de mesure Z2 ; mtest[W2] est le nombre d'impulsions du signal de détection dont l'énergie appartient à la plage d'énergie témoin W2 ;
Ptest est une variable aléatoire à valeur dans [0 ; 1] et suivant une loi bêta de paramètres (a2 + mtest[Z2] ; b2 + mtest[W2] ) ; le deuxième module de calcul (26) étant configuré pour calculer la valeur d'une deuxième grandeur de test C2[Z2, W2] définie comme :
C2[Z2,W2] = où B est la fonction bêta ;
Fk2 b2,mref[Z2]) est une fonction définie comme : +2, 2-b2- mref [W2]-mtest[W2] ; 1)
3F2 est la fonction hypergéométrique généralisée ; le résultat du test fréquentiste relatif unilatéral dépendant de la valeur calculée de la deuxième grandeur de test C2[Z2,W2].
6. Système de spectroscopie (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le troisième module de calcul (28) est configuré pour calculer la valeur d'un premier facteur de Bayes B-L défini comme : où T est la fonction gamma ; aB,3 et bB,3 sont deux réels positifs prédéterminés ; as, 3 et bs,3 sont deux réels positifs prédéterminés ; mref[Zs] est le nombre d'impulsions du signal de détection de bruit dont l'énergie appartient à une troisième plage d'énergie de mesure Z3 prédéterminée ; mtest[Z3] est le nombre d'impulsions du signal de détection dont l'énergie appartient à la troisième plage d'énergie de mesure Z3 ;
Ttest est la durée du signal de détection ;
Tref est la durée du signal de détection de bruit ;
M3 est, parmi l'ensemble des canaux associés au système de spectroscopie, le nombre de canaux appartenant à la troisième plage d'énergie de mesure Z3 ; 28
VB,3 est un premier facteur de pondération de bruit prédéterminé ; vs,3 est un premier facteur de pondération isotopique prédéterminé ; c k est la k-ème composante d'un vecteur Q défini comme : Q=\/1 ... ®VM
Vj est un vecteur à mtest[j] composantes dont la i-ème composante Vj [i] vaut : mref[j] étant le comptage du spectre de bruit de référence dans le j-ème canal de la troisième plage d'énergie de mesure ; mtest[j] étant le comptage du spectre du signal de détection dans le j-ème canal de la troisième plage d'énergie de mesure ;
YB,3[J’] est la j-ème composant d'un vecteur défini comme YB,3 = M3.VB,3.SB, SB étant le spectre de bruit de référence normalisé ; et
0 est le produit de convolution, le résultat du test bayésien absolu dépendant de la valeur calculée du premier facteur de Bayes ‘B1.
7. Système de spectroscopie (2) selon l'une quelconque des revendications 1 à
6, dans lequel le quatrième module de calcul est configuré pour calculer la valeur d'un deuxième facteur de Bayes B2 défini comme : où r est la fonction gamma ;
B est la fonction bêta ;
VB,4 est un deuxième facteur de pondération de bruit prédéterminé ; vs,4 est un deuxième facteur de pondération isotopique prédéterminé ; a4 et b4 sont deux réels positifs prédéterminés ; mref[Z4] est le nombre d'impulsions du signal de détection de bruit dont l'énergie appartient à une quatrième plage d'énergie de mesure Z4 prédéterminée ; mtest[Z4] est le nombre d'impulsions du signal de détection dont l'énergie appartient à la quatrième plage d'énergie de mesure Z4 ; M4 est, parmi l'ensemble des canaux associés au système de spectroscopie, le nombre de canaux appartenant à la quatrième plage d'énergie de mesure Z4 ; i|jk est la k-ème composante d'un vecteur ip défini comme : ®UM4
Uj est un vecteur à mtest[j] composantes dont la i-ème composante Uj[i] vaut : mref[j] étant le comptage du spectre du signal de détection de bruit dans le j- ème canal de la quatrième plage d'énergie de mesure Z4 ; mtest[j] est le comptage du spectre du signal de détection dans le j-ème canal de la quatrième plage d'énergie de mesure Z4 ;
YB,4[J’] est la j-ème composant d'un vecteur défini comme YB,4 = IVU.VB I.SB, SB étant le spectre de bruit de référence normalisé ;
Ys,4[j] est la j-ème composant d'un vecteur défini comme ys,4 = IVk.vs i.Ss, Ss étant un ou le spectre isotopique de référence normalisé ; et
® est le produit de convolution, le résultat du test bayésien absolu dépendant de la valeur calculée du deuxième facteur de Bayes B2-
8. Procédé de spectroscopie comprenant les étapes suivantes :
- appliquer, à un spectre d'un signal de détection comportant des impulsions chacune représentative de la détection d'une particule, un test fréquentiste absolu unilatéral, mettant en œuvre un spectre de bruit de référence, égal au spectre attendu d'un signal de détection de bruit, et calculer un premier indicateur de détection représentatif du résultat du test fréquentiste absolu unilatéral ;
- appliquer, au spectre du signal de détection, un test fréquentiste relatif unilatéral mettant en œuvre le spectre de bruit de référence, et calculer un deuxième indicateur de détection représentatif du résultat du test fréquentiste relatif unilatéral ;
- appliquer, au spectre du signal de détection, un test bayésien absolu mettant en œuvre le spectre de bruit de référence et au moins un spectre isotopique de référence, chaque spectre isotopique de référence étant égal au spectre d'un signal de détection 30 isotopique associé à au moins une source prédéterminée correspondante, et calculer un troisième indicateur de détection représentatif du résultat du test bayésien absolu ;
- appliquer, au spectre du signal de détection, un test bayésien relatif mettant en œuvre le spectre de bruit de référence et l'au moins un spectre isotopique de référence, et calculer un quatrième indicateur de détection représentatif du résultat du test bayésien relatif ; et
- délivrer une information de détection de la présence d'au moins une source à détecter à partir du premier indicateur de détection, du deuxième indicateur de détection, du troisième indicateur de détection et du quatrième indicateur de détection.
EP21840083.6A 2020-12-14 2021-12-03 Système de spectroscopie et procédé de spectroscopie associé Withdrawn EP4260100A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2013183A FR3117609B1 (fr) 2020-12-14 2020-12-14 Système de spectroscopie et procédé de spectroscopie associé
PCT/FR2021/052204 WO2022129730A1 (fr) 2020-12-14 2021-12-03 Système de spectroscopie et procédé de spectroscopie associé

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4260100A1 true EP4260100A1 (fr) 2023-10-18

Family

ID=76522982

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21840083.6A Withdrawn EP4260100A1 (fr) 2020-12-14 2021-12-03 Système de spectroscopie et procédé de spectroscopie associé

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4260100A1 (fr)
FR (1) FR3117609B1 (fr)
WO (1) WO2022129730A1 (fr)

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2958411B1 (fr) * 2010-04-02 2012-06-08 Commissariat Energie Atomique Procede d'analyse spectrometrique et dispositif apparente

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022129730A1 (fr) 2022-06-23
FR3117609A1 (fr) 2022-06-17
FR3117609B1 (fr) 2022-12-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2507652B1 (fr) Procédé d&#39;étalonnage d&#39;un détecteur de rayonnement x
EP2510338B1 (fr) Procede et dispositif de reconnaissance d&#39;un materiau a l&#39;aide de sa fonction de transmission
FR2961904A1 (fr) Procede d&#39;identification de materiaux a partir de radiographies x multi energies
EP2904425B1 (fr) Procédé et dispositif de détection d&#39;un rayonnement ionisant par un photodétecteur pixellisé
FR2663127A1 (fr) Images d&#39;appareil radiographique a rayons gamma exemptes d&#39;effet compton.
EP0202980B1 (fr) Système pour détecter la présence d&#39;un signal pur dans un signal bruité discret mesuré à taux moyen de bruit constant avec une probabilité de fausse détection inférieure à un taux de fausse détection prédéterminé
WO2020239884A1 (fr) Procede et dispositif d&#39;identification d&#39;especes atomiques emettant un rayonnement x ou gamma
FR3069066B1 (fr) Procede de traitement d&#39;une impulsion generee par un detecteur de rayonnement ionisant
EP4260100A1 (fr) Système de spectroscopie et procédé de spectroscopie associé
FR3066832B1 (fr) Procede et dispositif de traitement de signaux de flux neutronique, produit programme d&#39;ordinateur et systeme de controle-commande associes
WO2005085905A1 (fr) Circuit electronique de diagnostic de spectrometrie et chaine de comptage associee
EP0001535A1 (fr) Procédé et dispositif de traitement d&#39;image pour système de visualisation
EP2726815A1 (fr) Procede et dispositif d&#39;identification d&#39;un materiau par analyse spectrale de rayonnements electromagnetiques traversant ce materiau
EP1792278B1 (fr) Procede de detection et de pistage de cibles ponctuelles, dans un systeme de surveillance optronique
EP0200596A1 (fr) Système de suppression du bruit et de ses variations pour la détection d&#39;un signal pur dans signal discret bruité mesuré
FR2620829A1 (fr) Systeme de suppression du bruit et de ses variations pour la detection d&#39;un signal pur dans un signal discret bruite mesure
WO2023126508A1 (fr) Procédé de traitement d&#39;un spectre d&#39;un rayonnement x ou gamma
EP3842840A1 (fr) Procédé de détermination d&#39;un biais affectant des pixels d&#39;un détecteur pixelllisé de rayonnement ionisant
EP2737339B1 (fr) Dispositif et procede de traitement pour une mesure spectrometrique d&#39;un flux de photons
FR3090901A1 (fr) Procede de comptage de photons associes a une source de rayonnement
FR3089638A1 (fr) Procede d’optimisation, produit programme d’ordinateur, procede d’analyse et calculateur associes
FR2985817A1 (fr) Procede de detection de changement d&#39;activite dans un spectre construit a partir d&#39;interactions corpusculaires
WO2016102406A1 (fr) Procédé de calibration d&#39;un détecteur de rayonnement ionisant et dispositif associé
WO2023111434A1 (fr) Procede d&#39;estimation d&#39;une distance entre un dispositif du type camera compton et une source de rayonnement gamma, programme d&#39;ordinateur et ensemble d&#39;imagerie compton
EP1058128A1 (fr) Dispositif et procédé de discrimination d&#39;impulsions de détecteurs de rayonnement à semi-conducteur

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20230524

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RAP3 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: COMMISSARIAT A L'ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIESALTERNATIVES

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20250701