基于能譜重構(gòu)技術(shù)的航空γ能譜儀穩(wěn)譜方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及航空能譜勘探儀器研發(fā)技術(shù)，具體地指一種基于能譜重構(gòu)技術(shù)的航空 γ能譜儀穩(wěn)譜方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 航空物探實(shí)質(zhì)是將航空飛行器作為運(yùn)載工具，裝載地球物理探測儀器在空中完 成地球物理信息采集的方法。航空能譜勘探是獲取地球放射性場信息的一種航空物探方 法。因在120m飛行高度上，小立體角探測范圍內(nèi)存在的γ射線本身很少，且測量時(shí)間間隔 短（0. 5s或Is)，所以高探測效率的NaI γ譜儀被國內(nèi)外專家作為航空能譜勘探設(shè)備的首 選一航空γ能譜儀。為提高探測準(zhǔn)確性，必須增加有效探測計(jì)數(shù)，現(xiàn)行方法是增加探測面， 即用多個(gè)NaI γ譜儀并行構(gòu)成一個(gè)探測矩陣，最終獲取到的航空γ能譜（合并譜）由各 個(gè)NaI γ譜儀探測到的能譜線性疊加而成。
[0003] 獲得高質(zhì)量的合并譜的前提是：①每個(gè)NaI γ能譜均穩(wěn)定在相同的能量范圍內(nèi)， 不存在譜線漂移；②每個(gè)NaI γ譜儀的能量線性度一致，所測得的能譜伸縮度一致。但由 于NaI晶體、光電倍增管、電路中所使用的電子器件等受到溫度、電壓等因素的影響，導(dǎo)致 能譜發(fā)生漂移。研宄者起初采用內(nèi)置恒溫穩(wěn)譜器的方式降低溫度對(duì)能譜漂移的影響。之后 在探測器中內(nèi)置一個(gè)能量遠(yuǎn)離待測能區(qū)的人工放射源（如 241Am)的方法，用參考能量峰位 道址的相對(duì)變化調(diào)節(jié)可編程放大器的增益來穩(wěn)定該參考源的特征γ射線峰位道址以達(dá)到 穩(wěn)定整個(gè)待測能區(qū)的目的。但內(nèi)置放射源帶來一定的安全隱患，且參考源的特征γ射線峰 能量分辨率差使得穩(wěn)譜精度不夠，轉(zhuǎn)而采用LED代替放射源進(jìn)行穩(wěn)譜，但該方法忽略了 NaI 晶體本身的影響。目前多直接采用所測航空γ能譜中的天然放射性核素特征峰（如4°K的 I. 46MeV)作為參考能量進(jìn)行穩(wěn)譜?？梢钥闯?，上述方法均在用單能量譜漂校正。但由于NaI 探頭存在能量非線性且各異，必定會(huì)導(dǎo)致各NaI γ譜儀所測能譜中內(nèi)僅參考能量峰道址相 同，參考能量峰前后特征峰峰位道址均有不同程度的移位，甚至大到使合并譜發(fā)生畸變，影 響測量結(jié)果的精度。
[0004] 雖然有專家提出采用離線多能量點(diǎn)非線性插值譜漂校正方法，但僅對(duì)合成譜進(jìn)行 校正，忽略前提②，穩(wěn)譜效果難以保證。同時(shí)，現(xiàn)行的穩(wěn)譜方法均根據(jù)上次測量結(jié)果來對(duì)下 次測量進(jìn)行穩(wěn)譜，具有延時(shí)性，在外界環(huán)境條件劇烈變化時(shí)常會(huì)產(chǎn)生畸變?chǔ)媚茏V輸出。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服上述【背景技術(shù)】的不足之處，提出一種基于能譜重構(gòu)技術(shù)的 航空NaI γ能譜儀穩(wěn)譜方法，核心在于實(shí)時(shí)對(duì)航空γ譜儀內(nèi)每個(gè)NaI γ譜儀采樣脈沖幅 度進(jìn)行校正，以重構(gòu)成基準(zhǔn)溫度下成統(tǒng)一能量線性的輸出能譜。
[0006] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案對(duì)航空γ能譜儀每個(gè)NaI γ譜儀進(jìn)行實(shí)時(shí)能譜重構(gòu)， 將等時(shí)間間隔內(nèi)每個(gè)NaI γ譜儀重構(gòu)后的輸出譜線中相同道址上對(duì)應(yīng)的計(jì)數(shù)相加，以實(shí)現(xiàn) 對(duì)航空γ能譜儀的穩(wěn)譜。即：在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)獲得NaI γ能譜儀測得的不同溫度下、各能量 入射γ射線的特征峰峰位道址相對(duì)于基準(zhǔn)溫度下對(duì)應(yīng)能量入射γ射線的特征峰峰位道址 的變化率與溫度的線性關(guān)系并將其作為基準(zhǔn)參照系，結(jié)合基準(zhǔn)溫度下實(shí)測的能量非線性規(guī) 律，將不同溫度下、不同能量入射γ射線產(chǎn)生的脈沖幅度校正到基準(zhǔn)溫度下與規(guī)定能量線 性相應(yīng)的脈沖幅度；在設(shè)定的測量時(shí)間間隔內(nèi)將校正后的脈沖幅度按規(guī)定脈沖幅度間隔分 類計(jì)數(shù)，獲得成能量線性的重構(gòu)能譜。
[0007] 對(duì)航空γ能譜儀每個(gè)NaI γ譜儀進(jìn)行能譜重構(gòu)的技術(shù)方案包括以下步驟：
[0008] 確定設(shè)定基準(zhǔn)溫度下NaI γ能譜儀的能量刻度曲線，分段線性插值或二次多項(xiàng) 式；
[0009] 確定NaI γ能譜儀測得的不同探測器溫度下任意能量特征γ射線峰位道址相對(duì) 該能量特征γ射線在基準(zhǔn)溫度下峰位道址的變化率與探測器溫度所成的同一線性規(guī)律， 即峰位道址相對(duì)變化率一溫度線性規(guī)律；
[0010] 設(shè)定航空γ能譜儀測量能量范圍、總道址數(shù)和每道所表征的脈沖幅度間隔； [0011] 根據(jù)探頭當(dāng)前溫度，利用上述能量刻度曲線和峰位道址相對(duì)變化率一溫度線性 規(guī)律將NaI γ能譜儀內(nèi)數(shù)字核信號(hào)處理模塊分析獲取的當(dāng)前脈沖幅度進(jìn)行校正到基準(zhǔn)溫 度下按設(shè)定的能量線性分布的脈沖幅度，再將校正后的脈沖幅度按設(shè)定脈沖幅度間隔分類 計(jì)數(shù)，得到設(shè)定時(shí)間間隔內(nèi)NaI γ能譜儀重構(gòu)后的輸出能譜。
[0012] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0013] 1、依據(jù)探測器溫度值對(duì)整個(gè)測量能區(qū)進(jìn)行穩(wěn)譜，避免前后特征峰發(fā)生位移；
[0014] 2、將每個(gè)NaI γ能譜儀輸出能譜重建為成統(tǒng)一能量線性的輸出能譜，避免能量非 線性不一致引起合成譜畸變；
[0015] 3、實(shí)時(shí)穩(wěn)譜，規(guī)避以往延遲穩(wěn)譜的缺陷。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本發(fā)明穩(wěn)譜方法技術(shù)方案框圖；
[0017] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例1在20°C的基準(zhǔn)溫度下A號(hào)NaI γ能譜儀測定241Am、137Cs、 6°&)、 15%11、4°1(、鈾系平衡源和釷系平衡源獲得的能量刻度曲線圖；
[0018] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例1在-20~50°C溫度下A號(hào)NaI γ能譜儀測得的241Anu 137Cs、 6°C〇、4°K、鈾系平衡源和釷系平衡源的特征γ射線峰峰位道址相對(duì)基準(zhǔn)溫度下同能量峰位 道址變化率與溫度的關(guān)系圖；
[0019] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例1中3個(gè)NaI γ能譜儀組成的航空γ能譜儀在40 °C溫度環(huán) 境下測量土壤γ放射性模擬源獲得的重構(gòu)前3個(gè)NaI γ能譜儀輸出能譜以及重構(gòu)前、后 航空γ能譜儀輸出能譜。
[0020] 圖中標(biāo)號(hào)說明：
[0021] 圖2中：a是A號(hào)NaI γ能譜儀實(shí)測不同能量特征γ射線對(duì)應(yīng)峰位道址，b.是A 號(hào)NaI γ能譜儀實(shí)測能量刻度擬合曲線，c是設(shè)定的航空γ能譜儀能量線性規(guī)律；
[0022] 圖3中：d.是1460. 83keV特征γ射線峰峰位道址隨溫度相對(duì)變化率，e.是 1764. 494keV特征γ射線峰峰位道址隨溫度相對(duì)變化率，f是1332. 501keV特征γ射線峰 峰位道址隨溫度相對(duì)變化率，g.是2614. 533keV特征γ射線峰峰位道址隨溫度相對(duì)變化 率，h.是1173. 237keV特征γ射線峰峰位道址隨溫度相對(duì)變化率，i.是59. 5412keV特征 γ射線峰峰位道址隨溫度相對(duì)變化率，j是661. 657keV特征γ射線峰峰位道址隨溫度相 對(duì)變化率，L是峰位道址相對(duì)變化率一溫度關(guān)系擬合直線
[0023] 圖4中：1.是40°C下B號(hào)NaI γ能譜儀重構(gòu)前輸出譜線，m是40°C下A號(hào)NaI γ 能譜儀重構(gòu)前輸出譜線，η是40°C下C號(hào)NaI γ能譜儀重構(gòu)前輸出譜線，〇是40°C下航空 γ能譜儀重構(gòu)前輸出譜線，P.是40°C下航空γ能譜儀重構(gòu)后輸出譜線。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，然而本發(fā)明的范圍并不限 于下述實(shí)施例。
[0025] 實(shí)施例1 :
[0026] 如圖1所示，為基于能譜重構(gòu)技術(shù)的航空γ能譜儀穩(wěn)譜方法，該方法包括以下步 驟：
[0027] 根據(jù)數(shù)字化NaI γ能譜儀的制作方法，儀器內(nèi)對(duì)數(shù)字核信號(hào)處理模塊獲取的脈沖 幅度進(jìn)行等間隔分類計(jì)數(shù)獲得輸出能譜。設(shè)置航空γ能譜儀內(nèi)每個(gè)NaI γ能