本發(fā)明涉及一種能譜補償算法，具體是一種PGNAA特征伽馬射線能譜補償算法。
背景技術(shù)：
：：瞬發(fā)伽瑪中子活化分析技術(shù)(PGNAA)是一種快速、無接觸多元素分析技術(shù)，在建材、煤炭、熱電、冶金、礦山等行業(yè)得到了大量的應(yīng)用。瞬發(fā)伽瑪中子活化分析技術(shù)的原理是被測物料與熱中子發(fā)生俘獲反應(yīng)，產(chǎn)生特征伽馬射線，特征伽馬射線穿過被測物料到達伽馬射線探測器形成核脈沖信號，核脈沖信號經(jīng)過多道處理器轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號，最終形成特征伽馬射線能譜。特征伽馬射線在穿透被測物料的同時，部分射線會被被測物料自身吸收，致使最終的特征伽馬射線能譜不能代表真實的特征伽馬射線能譜，當(dāng)被測物料總量發(fā)生變化時，特征伽馬射線的衰減量也會發(fā)生變化，最終得到的伽馬射線能譜就會存在失真現(xiàn)象。技術(shù)實現(xiàn)要素：：為解特征伽馬射線能譜失真問題，如圖1所示本發(fā)明在PGNAA設(shè)備后加裝一臺核子皮帶秤，核子皮帶秤由137Cs放射源和電離室兩部分構(gòu)成，電離室的信號傳送給PGNAA設(shè)備計算主機。理論上被測物料越多中子活化產(chǎn)生的特征伽馬射線也就越多，但是由于物料自身對伽馬射線也具有衰減作用，探測器收集到的特征伽馬射線也會隨物料的增加成e指數(shù)衰減：IEi＝I0Ei×exp(-μmEitm)(1)式中IO0i代表產(chǎn)生能量為Ei的特征伽馬射線的強度，IEi代表穿過物料后能量為Ei的伽馬射線的強度,μmEi表示能量為Ei的特征伽馬射線在物料中的質(zhì)量衰減系數(shù)，與物質(zhì)的原子序數(shù)以及射線能量有關(guān)，tm為物料的質(zhì)量厚度。由公式1可知，如果知道μmEi和tm即可量化描述特征伽馬射線的衰減程度，從而在數(shù)學(xué)上進行將測量特征伽馬射線量還原為真實特征伽馬射線量的補償運算。本發(fā)明在PGNAA設(shè)備后安裝了一臺核子皮帶秤，采用137Cs放射源、電離室透射結(jié)構(gòu)，核子皮帶秤遵循以下數(shù)學(xué)關(guān)系：N＝N0×exp(-μm0tm)(2)式中N表示有物料時電離室計數(shù)，N0表示空皮帶時電離室計數(shù)，μm0表示137Cs放射源對應(yīng)的質(zhì)量衰減系數(shù)，則可推導(dǎo)出將tm帶入公式1，則可以得到：I0Ei=IEi×exp(kEi×ln(NN0))---(3)]]>式中當(dāng)物質(zhì)組成成分變化不大的時候，此比例系數(shù)近似為常數(shù)，這樣我們只要求得常數(shù)kEi，通過電離室的計數(shù)N、N0即可得到特征伽馬射線能譜的衰減程度，繼而對能譜進行修正。質(zhì)量衰減系數(shù)與線性吸收系數(shù)關(guān)系如下：μm＝μ/ρ(4)式中μm為質(zhì)量衰減系數(shù)，μ為線性吸收系數(shù)，ρ為物質(zhì)密度。物質(zhì)的線性吸收系數(shù)μ定義如下：μ=Σi=1mNi*σti---(5)]]>式中Ni表示物質(zhì)中第i種元素的原子數(shù)密度,為第i種元素的伽馬光子與該元素的反應(yīng)截面，m表示物質(zhì)由m種元素構(gòu)成。Ni的計算公式如下：Ni=mpΣi=1mMi*fi*fi*0.602214199---(6)]]>式中mρ表示物質(zhì)的質(zhì)量密度，Mi表示元素原子量，fi表示第i種元素在物質(zhì)中所占的比例(歸一化之后)。這樣我們只要知道被測物質(zhì)的大致元素組成成分，根據(jù)伽馬光子與各種元素的反應(yīng)截面-伽馬射線能量的曲線,即可通過公式4、公式5、公式6計算出137Cs放射源對應(yīng)的質(zhì)量衰減系數(shù)μm0和能量為Ei的特征伽馬射線在物料中的質(zhì)量衰減系數(shù)μmEi，進而得到比例常數(shù)kEi與伽馬射線能量的關(guān)系曲線，根據(jù)電離室計數(shù)N、N0以及公式3即可實現(xiàn)對能譜的補償修正。有益效果：采用本發(fā)明對PGNAA設(shè)備的特征伽馬射線能譜進行補償運算，解決了特征伽馬射線能譜失真的問題，可提升PGNAA設(shè)備的檢測精度。附圖說明：圖1為本發(fā)明示意圖，圖2為各元素光子截面曲線圖，圖3為計算后比例常數(shù)kE曲線圖，圖4為補償前后特征伽馬射線能譜圖。1-PGNAA設(shè)備，2-PGNAA運算主機，3-輸送皮帶，4-被測物料，5-137Cs放射源，6-電離室。具體實現(xiàn)方式：本補償算法具體實現(xiàn)方式由兩部分構(gòu)成：計算比例常數(shù)kEi矩陣、補償運算。1、計算比例常數(shù)kEi矩陣在這里我們假設(shè)被測物質(zhì)為水泥生料，假設(shè)特征伽馬射線均產(chǎn)生于被測物料厚度中心處，水泥生料主要由CaCO3、SiO2、Al2O3、Fe2O3、H2O構(gòu)成，各物質(zhì)大致成分見表1，則被測物料中主要含有H、C、O、Al、Si、Ca、Fe七種元素，根據(jù)氧化物成分計算各元素比例fi見表2，各元素光子截面曲線圖見圖2。表1水泥生料成分含量表物質(zhì)CaCO3SiO2Al2O3Fe2O3H2O質(zhì)量比例75％15％3％2％5％表2水泥生料元素原子比例fi元素比例fiCa0.126127Si0.042042Al0.009892Fe0.004204H0.093427C0.126127O0.598181根據(jù)已知的各元素光子截面數(shù)據(jù)、各元素原子量、各元素比例以及公式6、公式5、公式4即可計算出137Cs放射源對應(yīng)的質(zhì)量衰減系數(shù)μm0和能量為Ei的特征伽馬射線在物料中的質(zhì)量衰減系數(shù)μmEi，進而得到比例常數(shù)kEi(i＝1～1024，對應(yīng)10keV～10.24MeV能量)矩陣，kE曲線見圖3。μm＝μ/ρ(4)μ=Σi=1mNi*σti---(5)]]>Ni=mpΣi=1mMi*fi*fi*0.602214199---(6)]]>2、補償運算已知特征伽馬射線能譜IEi(i＝1～1024)、常數(shù)kEi(i＝1～1024)、電離室信號N、N0，即可通過公式3計算出補償后的特征伽馬射線能譜I0Ei(i＝1～1024)。I0Ei=IEi×exp(kEi×ln(NN0))---(3)]]>在水泥生料檢測應(yīng)用中，我們比較關(guān)心的能譜區(qū)域是2.8MeV～10.24MeV，因此我們在計算時只將此部分區(qū)域能譜進行補償運算，如圖4所示，曲線I為實測水泥生料能譜(2.8MeV～10.24MeV放大15倍)，曲線I0為補償計算后能譜曲線(補償計算區(qū)間為2.8MeV～10.24MeV,此區(qū)間曲線放大15倍)。當(dāng)前第1頁1 2 3