1.一种特征频率谱库的电可控中子伽马能谱解析方法,其步骤:
步骤一、探测器响应函数的建立
根据同位素伽马源释放的伽马射线与探测器反应后的能谱,采用半经验公式法,拟合探测器的能量刻度曲线、探测效率、能量分辨率参数,形成探测器响应函数;其中探测器响应函数包含5部分:(1)洛伦兹分布特征峰函数,L(n);(2)畸变的高斯函数,D(n);(3)阶梯函数,S(n);(4)本底函数,B(n);(5)Si逃逸峰高斯函数,ESi(n);因此,探测器响应函数DRF(n)和各部分函数的表达式如下:DRF(n)=L(n)+D(n)+S(n)+B(n)+ESi(n)式中n为多道分析器输出的能谱的道数,HS、HD、HB和HK分别为全能峰的阶梯函数、高斯畸变函数、本底的短阶梯函数、Si逃逸峰的高斯函数的幅度值,Γ为洛伦兹宽度,no为全能峰的道址,nT为畸变高斯峰的道址,nk为Si逃逸峰的道址,σ为全能峰的标准偏差,β为指数部分的斜率,k=1~8,erfc为反误差函数;
步骤二、单元素特征伽马谱库的计算
通过蒙特卡罗模拟计算软件MCNP得到样品中每个元素不同含量时的特征伽马谱库,利用粒子信息追踪Ptrac卡,区分元素i的俘获伽马和非弹伽马能量的强度,元素种类不少于地层中常用的13种元素;在利用俘获伽马能量的强度Ii与步骤一中得到的探测器响应函数DRF(n)卷积,得到单元素的特征伽马谱P(n);即:式中,P(n)为计算得到的元素i的单元素谱特征伽马谱,Ii为元素i的俘获伽马能量的强度,DRF为探测器响应函数,n为多道分析器输出的能谱的道数,N为待卷积的道数;
采用模拟计算大大降低了单元素特征伽马谱库的实验成本;
步骤三、单元素特征频率谱库的建立
离散的单元素特征伽马谱库P(n)通过快速傅里叶变化,即:
式中,Y(w)为单元素特征伽马谱库P(n)经过傅里叶变化后的频率谱,w指频率,F为快速傅里叶变化,τ指虚数,n为能谱道数;
将计数与能量的关系转化成幅度与频率的函数,建立单元素特征频率谱库,元素种类不少于13种元素;采用快速傅里叶变化将伽马谱库转化成单元素特征频率谱库,利用幅度与频率的函数提高了元素特征信息的识别度,能够显著提高电可控中子伽马能谱解析精度,克服传统伽马能谱统计性差、各元素特征峰信息不明显、传统能窗谱分析方法准确性差难题;
步骤四、电可控中子伽马能谱最小二乘拟合
实验中总谱是由每个元素的单元素谱累加组成的,因此,
yn是待测样品在第n道址上的总计数,xnj为频率谱库中j元素在第n道的计数, 为第n道上的随机误差,通过上述步骤后,2
aj为需要计算得到的元素的含量值,通过χ最小值得到:
2 2
式中σn为第n道上计数yn的方差值,通过循环迭代得到最小的χ值即为频率谱库最小二乘计算得到的值;利用不同元素特征频率谱的差异,采用最小二乘拟合实验中的电可控中子伽马能谱,求得样品中多个元素的含量信息,质量百分含量为100%,实现能谱解析。
2.根据权利要求1所述特征频率谱库的电可控中子伽马能谱解析方法,其特征在于:所形成的探测器响应函数适用于碘化钠、锗酸铋、溴化镧探测器。
3.根据权利要求1所述特征频率谱库的电可控中子伽马能谱解析方法,其特征在于:单元素特征伽马谱库包含俘获伽马核非弹散射能谱。
4.根据权利要求1所述特征频率谱库的电可控中子伽马能谱解析方法,其特征在于:单元素特征频率谱库包含实数部分。
5.根据权利要求1所述特征频率谱库的电可控中子伽马能谱解析方法,其特征在于:电可控中子伽马能谱最小二乘拟合适用于迭代、差值方法。
6.根据权利要求1所述特征频率谱库的电可控中子伽马能谱解析方法,其特征在于:该方法同样适用于瞬发伽马射线中子活化分析技术的能谱分析。