强噪声背景下微弱核脉冲信号提取方法

针对强噪声背景下,微弱核脉冲信号的幅度与发生时刻信息检测存在困难的问题,提出一种基于Gabor变换及稀疏表示的核脉冲信号提取方法.首先利用Gabor变换根据样本信号构建单核脉冲信号表示字典;其次采用K-SVD算法消除因不同探测器和噪声引起的Gabor基函数的差异,构建完备字典,将其用于表征淹没在噪声中的有用信号,通过改进的OMP算法重构信号达到抑制噪声的目的,实现微弱核脉冲信号的提取.为验证该方法的可行性和有效性,利用CsI(Tl)探测器测量得到的实际核脉冲信号和仿真数据进行实验,结果表明,所提出算法恢复的核脉冲信号幅度和峰值发生时刻误差小于传统的Salley-Key最优平滑滤波和Kalman滤波算法.     

NaI(Tl)探测γ能谱的MCNP模拟

利用光子和电子联合输运MCNP程序的电子脉冲计数类型的能峰展宽模拟计算NaI(Tl)探测器的γ能谱, 与实验结果符合较好. 利用能峰展宽参数计算不同能量γ射线的峰总比, 结果与实验值相符, 验证该计算方法可用于NaI(Tl)探测γ能谱的模拟. 对不同能区γ射线的能谱进行模拟, 并分析了能谱的形成过程.      

高计数率下的实时梯形成形算法

针对常见的指数型核脉冲信号,研究了高计数率下的梯形成形算法,特别针对计数率增大所带来的堆积问题进行了研究。提出了一种利用反卷积定位信号到达时刻的算法,有效提升了对堆积脉冲的识别能力,降低了堆积效应对能量分辨率的影响。结合上位机中用LabVIEW编写的采集软件,搭建了一套完整可靠的脉冲幅度分析系统,将梯形成形、堆积判别、能谱构建等一系列功能在现场可编程门阵列(FPGA)中实时实现。将该系统实际应用于使用硅漂移探测器的X射线衍射仪上,获得了良好的结果,在1.8×105 cps(每s计数)的条件下,所得能量分辨率达2.46%。     

NaI(Tl)闪烁探测器单能γ谱的Compton坪台

利用Compton散射截面Klein Nishina公式和Monte\|Carlo粒子输运(MCNP)程序研究NaI(Tl)闪烁探测器单能γ能谱的Compton坪台. 通过考虑光子在探头闪烁晶体中的次级效应及探测器的能谱展宽等因素, MCNP程序模拟所得NaI(Tl)探测器单能γ能谱的Compton坪台与实验能谱符合较好, 并解释了理论曲线与实验曲线存在差异的原因.     

曲线拟合在核探测器信号幅度提取中的应用

研究数字化核探测器输出脉冲信号的幅度提取问题.根据闪烁探测器的电路特性,推导了其脉冲信号理想曲线方程.综合利用三和值法、最小二乘法、试探法等方法,设计了该理想曲线拟合算法.由脉冲信号采样点数据,通过曲线拟合,计算出曲线的极大值,该值即为闪烁探测器输出脉冲信号的幅度.正反演数据结果对比表明,采用曲线拟合算法提取闪烁探测器输出脉冲信号幅度,其方案可行,计算结果更准确.相较于数字滤波和数字脉冲成形方法提取核探测器输出脉冲幅度,该算法更简单,对仪器的硬件处理速度要求更低.该方法开辟了核探测器脉冲幅度提取的新途径.     

活性分析中子源慢化装置本底的测量

HPGe探测器的能量分辨率高,对于一般物质的测量,可测其特征伽玛射线分支多达几十个到上百个,在测量的能谱中不但有全能峰、逃逸峰,还有康普顿平台和轫致辐射。一般情况下,天然放射性元素在自然界中的含量较低,使用NaI(Tl)能量分辨率较低的探测器测出的谱线不能很好的给出本底中微量元素的含量,甚至还会影响其它峰,不能给出精确的分析结果。在使用高纯锗（Ge）探测器进行本底测量中,各种元素所对应的峰很清楚分辨出来,对天然放射性元素的含量以及中子瞬发活化伽玛射线能够给出详细的结果。 本实验用的HPGe探测器是ORTEC公司…     

γ能谱Compton抑制的MCNP模拟

用Monte Carlo程序(MCNP)模拟主探头外包NaI(Tl)晶体构成阱型反Compton谱仪的输出谱. 通过调整FU卡参数, 实现对外探测器中脉冲高度的筛选, 给出反Compton抑制谱和Compton电子谱, 验证MCNP的FU卡在反符合测量中的使用方法, 并分析外探测器厚度对反Compton谱的影响.     

γ能谱Compton抑制的MCNP模拟

用Monte Carlo程序(MCNP)模拟主探头外包NaI(Tl)晶体构成阱型反Compton谱仪的输出谱. 通过调整FU卡参数, 实现对外探测器中脉冲高度的筛选, 给出反Compton抑制谱和Compton电子谱, 验证MCNP的FU卡在反符合测量中的使用方法, 并分析外探测器厚度对反Compton谱的影响.     

基于深度学习的闪烁探测器信号故障识别研究

传统核探测器故障信号诊断研究都需要提前提取信号特征,然后用机器学习、支持向量机、统计方法等对特征进行分类。为了实现对探测器输出信号进行实时识别和故障诊断,本文基于Matlab平台构建了一个用于对图像进行分类的卷积神经网络模型,对核探测器故障信号进行分类诊断。从分类准确率和算法运行时间两个方面对Adam、Sgdm、Rmsprop三种优化算法进行了比较。结果表明Rmsprop算法运行时间最少,但准确度和损失的训练迭代曲线不平稳;Sgdm模型对十组非正常信号图像分类的准确率最高为93.10%,准确度和损失的训练迭代曲线平稳。虽然,本文方法诊断准确率略低于文献报道值,但是不需要对信号进行预处理和特征预提取,使用更为简便。     

碘化钠探测器和高纯锗探测器γ能谱仪性能比较

用碘化钠(NaI)闪烁体探测器和高纯锗(HPGe)半导体探测器γ能谱仪测量了^137Cs-^152Eu标准放射源和铅室本底的γ射线能谱．分析研究NaI探测器与HPGe探测器的能量分辨率、探测效率等特性，通过能谱分析还给出了铅室本底中可能含有的放射性核素，并对HPGe探测器进行了部分能量范围内的效率刻度．     

Elman神经网络在中子解谱中的应用

人工神经网络由于其优良的自我调节能力及学习能力,已经被广泛地应用在各领域的非线性分析中.在中国锦屏极深地下实验室(CJPL)中的低本底液闪中子探测器一直在记录着中子的本底数据,探测器输出的能谱实际上是核反冲能谱,与输入能谱可一一对应,并随着输入能谱的改变而发生改变;因此可以将探测器输出信号输入到训练过的神经网络中判断输入能谱.本论文采用的神经网络为Elman神经网络,训练神经网络采用的数据为Geant4模拟所得.将实验获取的核反冲能谱输入到训练过的神经网路进行反解,最后Elman网络反解出的Am-Be中子源能谱与真实谱误差在0.1%～11.8%,反解出的~(252)Cf中子源能谱与真实谱误差在0.1%～8.9%.     

碳氧比能谱测井中能谱及探测器响应的数值模拟

利用蒙特卡罗中子粒子(MCNP)联合输运程序,对在井几何条件下地层中碳、氧、硅、钙等元素发生非弹性散射产生的伽马射线的测量谱及不同探测器的响应进行了模拟。结果表明,同种尺寸的BGO探测器比NaI(Tl)探测器的探测效率大;在谱处理过程中BGO探测器选择光电峰和第一逃逸峰的和作为特征能窗,而NaI(Tl)探测器以光电峰和第一、第二逃逸峰的和作为特征能窗。探测效率以及伽马光子计数与源距关系的模拟结果显示,长源距探测器晶体几何体积应为短源距探测器晶体体积的8倍左右时,二者才具有相当的测量精度。此模拟结果与实验谱具有较好的一致性,这为碳氧比能谱测井的谱处理奠定了基础。     

复合晶体探测器中数字化波形甄别器的设计

为满足X射线辐射探测脉冲波形甄别器(PSD)实时性要求,提出了一种新型的数字PSD设计。应用快速模数转换(Flash-ADC)技术,在电路前端对电压脉冲采样将模拟信号数字化;用数字信号处理技术计算采到的波形与理想NaI和CsI波形模板相关系数的差,并以此特征量作为判别采到的信号是否为NaI信号的依据,经计算处理可实时给出甄别结果。用Geant4和Matlab模拟了光子从入射探测器到最后生成相关系数差的分布的整个过程。结果表明:新型数字PSD误判率小于0.5%,满足实时处理事例50ms-1计数率的要求。     

源尺寸对野外γ能谱仪刻度影响

利用蒙特卡罗方法,研究了不同尺寸的标准源对NaI(Tl)野外γ能谱仪刻度的影响。结果表明特征能区的计数随源的半径增加而增加,并且其的变化趋势跟光子注量的变化趋势一致。根据模拟能谱特征能区的计数与光子注量的比较,得到当标准源的半径为8 m,厚度为0.6 m时,γ能谱特征能区的计数与无穷大时的情况相差在15%以内。     

原位定向γ能谱测量方法研究

在铀矿床上进行原位定向γ能谱测量时,复杂几何条件下的非定向γ射线会干扰测量结果。为减小上述影响,提出一种定向比例系数法,分别进行了模拟测量和实际测量比对,验证分析测量方法。首先,通过MCNP5程序模拟计算获得铅屏蔽层的定向比例系数和最佳厚度。然后,在NaI探测器的四周包裹铅对标准铀矿模型进行测量。最后,将测量结果与模拟值进行对比。结果表明：采用定向比例系数法进行铀矿原位定向γ能谱测量能有效能减少非定向γ射线对测量结果带来的干扰,可进一步提高铀矿原位γ能谱测量的精度。     

基于Geant4的联合模型神经网络法解析γ能谱

利用Geant4模拟软件及MATLAB计算软件,开展多人工神经网络模型定量分析低计数率核素的研究,分析了包含五个不同类型网络的BP神经网络模型对国控环境监测站NaI(Tl)探测器模拟能谱的识别能力。实验结果表明:多网络模型的使用有利于提高低计数核素的识别准确度,能够有效识别未知核素的存在与否。