基于冪次方法的快速核素識(shí)別應(yīng)用分析

王長(zhǎng)健，曾晨浩，馮孝杰，秦 冰，段中山，曾 志

1.解放軍96401部隊(duì)2.解放軍后勤工程學(xué)院3.解放軍95666部隊(duì)

基于冪次方法的快速核素識(shí)別應(yīng)用分析

王長(zhǎng)健1，曾晨浩2，馮孝杰2，秦 冰2，段中山2，曾 志3

1.解放軍96401部隊(duì)2.解放軍后勤工程學(xué)院3.解放軍95666部隊(duì)

便攜式γ能譜分析儀的數(shù)字分析模塊是核素定性分析的載體，算法是核心。本文對(duì)22Na源測(cè)量數(shù)據(jù)（γ能譜）進(jìn)行Matlab仿真，在數(shù)學(xué)處理過(guò)程中采取不同平滑次數(shù)，然后進(jìn)行冪次處理，對(duì)比分析冪次方法和傳統(tǒng)方法的核素識(shí)別效果，發(fā)現(xiàn)冪次方法的核素識(shí)別能力明顯優(yōu)于傳統(tǒng)方法。

冪次方；核素識(shí)別；應(yīng)用

The digital analysis module of the portable γ ray spectrometer is the carrier of the qualitative analysis， and the algorithm is the core . In this paper， it studies the22Na source Matlab simulation measurement data (γ spectrum). Process with different smoothing times in the process of mathematical treatment and then with power of the method . Compare results by radionuclide identification power of the method and the traditional methods， power of the method is better than traditional methods to improve the radionuclide identification speed.

γ能譜定性分析主要是核素識(shí)別，簡(jiǎn)化的核素識(shí)別算法包含譜數(shù)據(jù)的平滑、尋峰、核素匹配等幾個(gè)主要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的方法處理能譜中單個(gè)能峰定位識(shí)別常常是獨(dú)立的［1］。由于測(cè)量時(shí)測(cè)量?jī)x器和算法處理時(shí)帶來(lái)誤差，造成核素庫(kù)中對(duì)應(yīng)射線能量接近的可能核素往往有多種選擇，算法判斷時(shí)需要增加半衰期、低能特征X射線等輔助方法加以鑒別，增加了分析時(shí)間［2］。數(shù)據(jù)融合方法通過(guò)提取各個(gè)影響因素之間的特征關(guān)系，進(jìn)行數(shù)據(jù)之間的融合［3］。快速核素識(shí)別需在短時(shí)間內(nèi)識(shí)別核素種類，不僅要求探測(cè)器有較高的探測(cè)性能，同時(shí)對(duì)核素識(shí)別算法要求有新的突破。本文在核素判別時(shí)應(yīng)用冪次方處理能譜，并通過(guò)改變平滑次數(shù)，分析算法實(shí)用性，達(dá)到快速核素識(shí)別的目的。

1 冪次方法

冪次方法是一種加速核素識(shí)別的方法，傳統(tǒng)的核素識(shí)別方法平滑后直接尋峰，而冪次方處理的實(shí)質(zhì)是對(duì)采集的能譜數(shù)據(jù)平滑后，再對(duì)平滑后每一道數(shù)據(jù)分別取冪次方，由此得出一組新的譜數(shù)據(jù)。冪次方也可以認(rèn)為是一種數(shù)學(xué)自乘的譜變換，采用數(shù)學(xué)原理凸顯峰位信息，然后再用一般的尋峰方法尋峰，確定峰位，通過(guò)峰位標(biāo)定，得出核素識(shí)別結(jié)論。

222Na實(shí)驗(yàn)測(cè)量

研究?jī)?nèi)容基于PC機(jī)Matlab軟件輔助完成，以不同時(shí)間間隔、不同方式獲取的22Na源γ能譜數(shù)據(jù)作為分析對(duì)象，采用同種尋峰法對(duì)經(jīng)過(guò)冪次方處理（采用平方處理）和未經(jīng)過(guò)處理的譜數(shù)據(jù)尋峰，通過(guò)分析尋峰結(jié)果和參數(shù)，對(duì)此法的應(yīng)用能力做出初步的判斷。

2.1 22Na峰位確定方法

對(duì)22Na源測(cè)量譜圖進(jìn)行處理，如圖1所示為采集時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)22Na源譜數(shù)據(jù)平滑后能譜圖，采用GammaVision軟件對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，尋峰峰位道址為217和440，實(shí)驗(yàn)采集數(shù)據(jù)峰位敏感區(qū)域在這兩道附近。

2.2 22Na核素識(shí)別分析

能譜數(shù)據(jù)處理算法實(shí)質(zhì)是運(yùn)用數(shù)學(xué)原理解析能譜數(shù)據(jù)，乘方是為了凸顯峰位信息，那么自然也會(huì)凸顯假峰峰位，在快速核素識(shí)別仿真時(shí)發(fā)現(xiàn)，增加平滑次數(shù)再乘方，有利于區(qū)別真峰與假峰的參數(shù)值。

本文對(duì)22Na全譜測(cè)量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行核素識(shí)別MATLAB仿真，仿真結(jié)果如表1所示，括號(hào)內(nèi)識(shí)別結(jié)果為傳統(tǒng)方法識(shí)別結(jié)果，括號(hào)外識(shí)別結(jié)果為冪次方法識(shí)別結(jié)果。

3 冪次方法應(yīng)用分析

兩種處理方法，從尋得有效峰位的能力可以看出，冪次方處理法的尋峰能力優(yōu)于傳統(tǒng)方法。平滑次數(shù)設(shè)置和判斷參數(shù)選擇對(duì)尋峰能力有很大影響，由于冪次方法能夠凸顯敏感峰位的信息，在判斷的過(guò)程中對(duì)于敏感峰位的選擇性優(yōu)于傳統(tǒng)方法，雖然增加了系統(tǒng)計(jì)算量，但不會(huì)漏選敏感峰位，提高判斷能力，反而在識(shí)別時(shí)加速了未知核素判斷時(shí)間，因此，冪次方法適宜快速核素識(shí)別以及弱峰尋峰。

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A

1674-6708（2015）144-0062-01