專利名稱：測量具有隨機(jī)特征的脈沖式的或可轉(zhuǎn)換成脈沖式的物理量的方法及其在γ光譜測定中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有隨機(jī)特征的脈沖式的或可轉(zhuǎn)換成脈沖式的物理量的測量方法，它尤其適用于在γ光譜中的測定。
本發(fā)明特別適用于測量在管道系統(tǒng)中流通的流體中放射性元素單位體積的放射性。尤其適用于來自壓水堆防護(hù)裝置中的放射性元素的單位體積放射性的測定，這種核反應(yīng)堆在出現(xiàn)事故的情況下可導(dǎo)致防護(hù)裝置打穿，這種事故將引起啟動反應(yīng)堆的整個設(shè)備供電系統(tǒng)斷電，并可能使核反應(yīng)堆芯失去冷卻。
在這類情況下，人們感興趣的放射性元素是放射γ射線的放射性元素，如碘及銫的同位素。這些放射性元素的單位體積放射性可能包括在很大的數(shù)值范圍內(nèi)。根據(jù)一種假設(shè)推測，這些結(jié)果至少可在三個數(shù)量級的比率范圍中。
為了進(jìn)行測量，使用了一種γ光譜測定技術(shù)，然而公知的γ測定技術(shù)使用了多路光譜測定電路，它的測定范圍實際上很窄，尤其是在脈沖計數(shù)率高的情況下會使這些光譜測定電路中產(chǎn)生脈沖重迭現(xiàn)象，這種現(xiàn)象明顯地發(fā)生在這些測定電路中的放大器上。
因而這類公知技術(shù)不適用于在對故障狀態(tài)下核反應(yīng)堆的防護(hù)裝置中的廢物進(jìn)行直接的，可靠的及持續(xù)的測量。
本發(fā)明的目的是提供一種γ光譜測定的方法，及一個γ光譜測定的電路，它不會出現(xiàn)上述缺點，并能夠直接地，可靠地及連續(xù)地對核反應(yīng)堆防護(hù)裝置中的廢物進(jìn)行測量，并且可以對通常的放射γ射線的、其單位體積放射性可能很強(qiáng)的放射性元素的廢物進(jìn)行測量。
更一般地說，本發(fā)明提供一種測量具有隨機(jī)特性的脈沖式的或可轉(zhuǎn)換成脈沖式的物理量的方法(例如，通過采用各種形式的探測器)這個量可以用一個可疊加在大的背景噪聲上的信號?；蚴钳B加于一個大幅度的已知信號上的信號來表示。
確切地說，本發(fā)明首先是為了提供一種對具有隨機(jī)特性的脈沖式的或可轉(zhuǎn)換成脈沖式的物理量的測量方法，該方法的特征在于利用了一個測量電路，它包括檢測裝置，連接在該檢測裝置后面的并處置該檢測裝置輸出信號的電子裝置，以便提供出所述物理量的結(jié)果;在精確地考慮到測量過程的隨機(jī)變量的特性，利用區(qū)分單次、雙次、三次亦或多次事件的發(fā)生而進(jìn)行一種迭代計算的數(shù)學(xué)模擬，在實施最優(yōu)化的該電路的電子處理裝置中的模擬計算過程中，確定出物理量近似的結(jié)果，并將模擬計算的結(jié)果與測量的結(jié)果相比較;以及在計算結(jié)果收斂時停止迭代計算。
“最優(yōu)化的電路”應(yīng)被理解為這樣一種電路，即在該電路中，可以對要處理的脈沖的不同物理特性(高度，形狀，面積…)賦權(quán)，以便根據(jù)這個或這些物理特性，獲得所探測的信息。
本發(fā)明特別適用于γ光譜的測定。
本發(fā)明還提出一種γ光譜的測定方法，該方法用于測定幾種待測定的放射γ射線的放射性元素的單位體積的放射性，該方法的特征在于利用一個γ光譜測定電路，將這些放射性元素放射出的γ光子轉(zhuǎn)換成脈沖，在該電路中可能發(fā)生脈沖的重迭現(xiàn)象。該電路包括光閃爍測量裝置及一個放大器，該放大器適于輸出基本上為等腰三角形形狀的脈沖，其底為一個恒定時間值T，而其面積正比于入射到光閃爍測量器中的γ光子釋放的能量;利用該光譜測定電路進(jìn)行n個脈沖數(shù)列A1i(1≤i≤n)的測量，該脈沖是由放射性元素放射的γ光子引起的，這n個數(shù)分別與n個相鄰的能量區(qū)間相對應(yīng);還在于對光譜測定電路的特性進(jìn)行迭代數(shù)學(xué)模擬計算，在該過程中確定出單位體積放射性的近似值Bi，其中1≤i≤n，再將模擬計算的結(jié)果與測量的結(jié)果相比較;并在于當(dāng)計算結(jié)果趨于收斂時停止迭代計算，至少對于某些選定的放射性元素來說是如此。
所進(jìn)行的數(shù)學(xué)模擬是建立在下述現(xiàn)象基礎(chǔ)上的每種放射性元素i以確定的能量線狀譜放射γ光子，并且閃爍測量器根據(jù)該線狀譜提供出一個連續(xù)的光譜Si。
此外，這類模擬計算是基于(a)一種放射性元素放射的線狀譜與連續(xù)光譜的關(guān)系;(b)放大器電路的物理特性;及(c)放射性元素放射的γ射線的隨機(jī)變量特性。
這三種因素(a)，(b)及(c)可以分別地確定出用于給定放射性元素i的單位體積放射性的放大器輸入端接收到的連續(xù)光譜Si，稱為“采樣基本時間”的脈沖寬度T和在時間T相應(yīng)于單一的、雙重的、三重的、四重的脈沖的集合。
在T內(nèi)相應(yīng)于雙重的(以及三重的、四重的…)脈沖集合是一個在最大等于T的時間期間在放大器輸入端以二(以及三、四…)結(jié)集的脈沖集合。
當(dāng)所進(jìn)行的最后一次迭代計算的每個數(shù)Bi與所進(jìn)行的次最后一次迭代計算的每個數(shù)Bi之間的偏差小于一個確定值，如對于選定的i，偏差值為5%時，就可停止求單位體積放射性的迭代計算，因此待定的單位體積的放射性就認(rèn)為等于最后一次迭代計算的數(shù)Bi，1≤i≤n。
根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，對于每種放射性元素，以單位體積放射性為單位予先存儲一個γ射線放射光譜，它被稱之為標(biāo)準(zhǔn)譜，是對相毗連的能量通道按每個能量通道的單位時間(例如秒)的脈沖計數(shù)表示的;另一方面，根據(jù)概率論定理給出了在時間T中具有K個脈沖的概率P(K)，K可為自零開始的整數(shù)值，并且通過下列步驟來確定單位體積的放射性A)進(jìn)行測量，得到數(shù)Ai，1≤i≤n;
B)進(jìn)行一系列迭代計算，每次迭代包括a)第一步根據(jù)n個數(shù)A11，…A1n確定n個數(shù)的Bi的數(shù)列，1≤i≤n，得到一個對于待定單位體積放射性的近似值，并考慮到康普頓散射現(xiàn)象及關(guān)于放射性元素的光電峰值;
b)第二步，包括-自每個標(biāo)準(zhǔn)光譜開始，構(gòu)成一個位似光譜Si，即將每個能量通道的脈沖數(shù)乘以與標(biāo)準(zhǔn)光譜相應(yīng)的放射性元素所對應(yīng)的數(shù)Bi;
-將這些位似光譜逐個能量通道地相加，以構(gòu)成一個稱為純光譜的光譜S，它不具有隨機(jī)性。
-從該純光譜S開始，·一方面，根據(jù)n個能量區(qū)域?qū)⑦@個純光譜的脈沖進(jìn)行組合，以確定一個n個數(shù)的脈沖數(shù)ai的數(shù)列，1≤i≤n，i分別與這n個能量區(qū)域相對應(yīng)。
·另一方面，考慮放射性的隨機(jī)性，并對該光譜應(yīng)用熟知的概率論定理，決定序號為K的光譜。K在這里可以取自1開始的整數(shù)值，所述該序號光譜是純光譜S與其位似光譜之間的位似光譜，該序號為K的光譜是在一個時間間隔中到達(dá)放大器輸入端的脈沖的光譜，在該時間間隔中它們對放大器按K重新組合，K的最大值最好為3;
·對每個序號為K的光譜進(jìn)行數(shù)學(xué)處理，確定出放大器輸出的序號為K的光譜;
·將這些輸出光譜按能量增量逐個相加，相對于該放大器輸入端的純光譜S計算出放大器輸出總光譜;及·在n個能量區(qū)域中對總光譜進(jìn)行重新組合，以獲得另一個n個數(shù)的脈沖數(shù)bi的數(shù)列，1≤i≤n，bi分別與n個能量區(qū)域相對應(yīng)，并與數(shù)ai相關(guān);及-計算n個量A1i-(ai-bi)，并且在隨后的迭代計算中利用該n個量，用以確定與這些隨后迭代計算相對應(yīng)的數(shù)Bi;及c)至少對于一定的選定的放射性元素，在當(dāng)上述計算結(jié)果達(dá)到收斂時，停止迭代計算。
最好在第一步中由一系列迭代計算確定數(shù)Bi(1≤i≤n)是采用了一種高斯-賽德爾的方法，并且求數(shù)Bi的第一步迭代計算，在其趨于收斂時結(jié)束，也就是說在這樣的情況下結(jié)束，即對于所有的i，1≤i≤n，在最后迭代計算得到的數(shù)Bi及次最后迭代計算得到的數(shù)Bi之間的誤差小于一個予定數(shù)值，例如1%。
此外，本發(fā)明還提出一種γ光譜的測定電路，用以測定待測定的發(fā)射γ射線的n種放射性元素，其特征在于至少包括第一組件，該組件包括-直接曝置在待測定的n個放射性元素的γ射線中的一個光閃爍探測器;
-與光閃爍探測器耦合的一個光電倍增器;
-一個放大器，用來放大光電倍增器輸出的信號，以便提供基本上為等腰三角形形狀的脈沖輸出，其中三角形的底邊是恒定的時間值T，而其面積正比于光閃爍探測器中γ光子釋放的能量;
-一個脈沖高度選擇器，它根據(jù)放大器輸出的脈沖，對于相毗連的多個能量窗口，提供每個能量窗口的脈沖計數(shù)。
-電子處理裝置，用于處理由選擇器輸出的信號，并用于進(jìn)行所述的模擬計算。
最好在第一組件中還包括根據(jù)閃爍探測器的溫度響應(yīng)的γ射線能量的穩(wěn)定裝置，以便使電路對于各種溫度均可正確地運(yùn)行。
同樣地，根據(jù)本發(fā)明的光譜測定電路最好還包括第二個組件，它與第一組件相同，只是其中光閃爍探測器不是直接地曝露在待測定的放射性元素的γ射線中，電子處理裝置接收二個組件選擇器的信號，并按每個能量窗口從第一組件選擇器信號中減去第二組件選擇器的信號，以便在進(jìn)行所述模擬計算前得到數(shù)Ai，1≤i≤n，從而完成校正γ射線的背景噪聲。
最后，每個閃爍探測器最好采用碘化鈉(鉈)〔NaI(TL)〕，以便能保證在各種溫度下能正常工作。
下面將參照附圖對實施例進(jìn)行說明，以便更清楚理解本發(fā)明，這些實施例僅是對發(fā)明的說明而不是對發(fā)明的限制，附圖為

圖1一個核反應(yīng)堆的防護(hù)建筑物的概略圖，它裝備了一個過濾-減壓用的沙過濾器;
圖2一個屏蔽室的概略圖，它裝設(shè)在沙過濾器的下方，并在其內(nèi)部設(shè)置了二個測量用的探測器，該探測器是本發(fā)明使用的光譜測定電路的一部分;
圖3該光譜測定電路的方框圖。
本發(fā)明尤其適用于對在沙過濾器中廢物的放射性進(jìn)行測量，該沙過濾器可設(shè)置于壓水堆防護(hù)裝置(例如在法國已建立的這類反應(yīng)堆)中，該種核反應(yīng)堆在冷卻系統(tǒng)長對間停止后可以引起打穿反應(yīng)堆的防護(hù)裝置。
本發(fā)明的測量目的在于把理論和試驗研究的信息結(jié)合起來，這些信息是發(fā)生這個過程(打穿防護(hù)裝置)對所特有的。這些理論和試驗研究一開始就使對廢物的多少及對環(huán)境帶來的影響的定量化成為可能，但帶有一些偏差。這種不可靠性一方面與在防護(hù)裝置的氣氛中出現(xiàn)的磺和銫的各種同位素的單位體積放射性有關(guān)，另一方面與砂過濾器的效果有關(guān)。在稀有氣體中廢物的理論值很少有不可靠性，人們主要關(guān)心碘同位素以及銫的各種同位素的懸浮微粒的檢測，要在所有盡可能的范圍內(nèi)消除影響，即在檢測現(xiàn)場，稀有氣體部分及由事故及砂過濾器中放射性元素的積聚引起的有γ射線的背景噪聲幅射的現(xiàn)場消除影響。
需注意的是，在廢物中包含的稀有氣體的量很多時，可引起干擾碘及鉤放射性同位素測量的信號。
此外，考慮到引起這樣嚴(yán)重事故的整個情況，可以采用一種對溫度要求非常穩(wěn)定的測量方法，因此，就構(gòu)成了能適應(yīng)在可變溫度下工作的γ光譜測定電路。
在圖1上，概要地表示了一個壓水堆裝置2，它包含一個防護(hù)裝置4及各個建筑物6，以及一個煙囪8，它在核反應(yīng)器正常工作時可以將各種氣體廢物排出。防護(hù)裝置裝有一個防護(hù)裝置氣氛過濾-減壓裝置，它被用于前面提及的事故情況中。該裝置包括一個砂過濾器10，它位于一個建筑物6的屋頂上方，并且它與一個管道12接通，利用一個在圖中未示出的閥孔能使防護(hù)裝置減壓。在此情況下，防護(hù)裝置中的氣體經(jīng)由砂過濾器10排出，砂過濾器是用于阻擋污染防護(hù)裝置氣氛中的以懸浮微粒形式存在的放射性元素的主要部分。一個管道14可將過濾后的廢氣傳送到煙囪8中。
所采用的光譜測定電路包括二個測量用的探測器，即對能量自動校準(zhǔn)的碘化鈉閃爍探測器。這種探測器例如是監(jiān)測法國建造的壓水堆的蒸氣發(fā)動機(jī)初級一次級漏泄的氮16用的測量頭中的那種檢測器。
這種檢測器對于+10℃及+60℃之間的室溫下，在200Kev和2.5Mev之間給出的穩(wěn)定的能量響應(yīng)優(yōu)于20Kev。這種檢測器可合理地滿足在所考慮的事故發(fā)生時放射性測量的需要，使待識別及待測定的放射性元素數(shù)目得到合理地限定。
這些檢測器被安裝在鉛制屏蔽室16中，該屏蔽室16位于砂過濾器10的附近，它用于在堆減壓的情況下大大地減弱主要來自砂過濾器的射線的強(qiáng)度和使測量不受干擾。
由圖1中可見管道14帶有與屏蔽室16對著的管路段18，它利用法蘭連接件被連接在管道14的剩余部分上，它的內(nèi)徑盡可能地接近管道14其余部分的內(nèi)徑。這種管路段例如是不銹鋼制成的并內(nèi)壁被拋磨光。
在圖2中，確切地說，用標(biāo)號20表示的一個檢測器是用于測量的，而標(biāo)號22表示的另一個檢測器則是作校正γ射線背景噪聲用的。
檢測器20被置于與管路段18相對著的屏蔽室16中，管路段18內(nèi)壁厚度減薄處24應(yīng)對著檢測器20放置，一方面用來控制管道14中流通的流體中含有的放射性元素放射的γ射線的透射系數(shù);另一方面用于使碘131的γ光子(光電峰值能量為0.36Mev)的透射系數(shù)與稀有氣體的γ光子(光電峰值能量為0.08Mev及0.24Mev)的透射系數(shù)之比達(dá)到最大。
屏蔽室16裝有一個平行光管26，它位于所述管壁減薄件24與檢測器20之間。該平行光管26的直徑?jīng)Q定了檢測器的靈敏度，它是由對管路段18中流過的流體的單位體積放射性檢測的閃爍器檢測到的脈沖計數(shù)表示的。該直徑應(yīng)這樣選取，即使管路段18中的單位體積放射性盡可能地大，而又不致使探測器20損壞。
屏蔽室的厚度確定了光譜測定電路中測量γ射線的低端值。事實上，如在下述中將看到的，對于光譜測定電路事先確定的每個能量窗口，需在檢測器20發(fā)出的信號中減去γ背景噪聲信號。按照逐個能帶減去補(bǔ)償檢測器22測得的背景噪聲的結(jié)果是一個隨機(jī)變量，它可以與一個高斯變量相比擬。因而相減的結(jié)果的精確度直接地依賴于在對應(yīng)的測量的能量窗口讀出的脈沖數(shù)N1及對應(yīng)的補(bǔ)償能量窗口讀出的脈沖計數(shù)N2，差值N1-N2結(jié)果值的標(biāo)準(zhǔn)偏差等于(N1+N2)的平方根，而相對精度等于(N1+N2)的平方根除以(N1-N2)。
因此，數(shù)N2應(yīng)遠(yuǎn)大于數(shù)N1，以致使標(biāo)準(zhǔn)偏差遠(yuǎn)大于N1-N2，人們要測量的值就是根據(jù)本發(fā)明的光譜測定電路中應(yīng)用光譜解卷積過程中的原始量。
此外，還應(yīng)注意，在防護(hù)裝置減壓操作期間，待測量的單位體積的放射性的變化方向與背景噪聲相反。該背景噪音本身是由進(jìn)行測量的區(qū)域環(huán)境中放射性元素的積聚引起的。
從圖2上，還可看到在屏蔽室16上還設(shè)置了一個遮護(hù)板28，例如是用錫作成的，它被置于平行光管26與管道壁減薄處24的中間，它用于使碘131的γ光子的透射系數(shù)與稀有氣體(它在廢物中的量遠(yuǎn)大于碘131的量)γ光子透射系數(shù)的比例盡可能的大，通過大大降低稀有氣體的流量值，而不至于對碘，尤其是碘131的放射性同位素的γ射線有大的削弱。
如圖2及3所示，探測器20及22中的每一個均包括一個用碘化鈉作的閃爍探測器30，標(biāo)號32表示γ射線發(fā)射源(如用镅241)，一個光電倍增器34，它在閃爍探測器接收到一個γ射線時，接收該探測器發(fā)射的光，還包括一個溫度探測器36。
在圖3中可見，本發(fā)明所使用的光譜測定電路，除由探測器20及22組成的組合件38之外，它還包括一個電子予處理組件40，它被放置在與堆相鄰的建筑物中，遠(yuǎn)離屏蔽室16。該組件40包括二個分別與對應(yīng)的探測器相連接的，相同的子組件，每個子組件相繼地包括一個前置的放大器42，它用于放大由相應(yīng)的光電倍增器發(fā)出的信號，一個能量響應(yīng)穩(wěn)定裝置44，它接收由相應(yīng)的前置放大器42及相應(yīng)的溫度探測器32輸出的信號，一個放大器46，一個脈沖高度選擇器48，例如是8個通道或8個能量窗口的選擇器，一個瞬志去耦寄存裝置50及串聯(lián)異步通訊裝置52。
每個裝置44根據(jù)相應(yīng)的閃爍探測器的溫度，穩(wěn)定γ射線的能量響應(yīng)。在裝置44中包含的一個微處理機(jī)將根據(jù)這些溫度，計算及控制放大器46的增益，測量與閃爍探測器相連接的α射線源產(chǎn)生的脈沖高度。在溫度區(qū)域(+10℃，+60℃)中α射線源產(chǎn)生的脈沖高度的中心值相應(yīng)于3Mev能量級的γ射線的光電吸收。
另外予處理組件40還包括各個高低壓電源(圖中未示出)。
由圖3可見，裝置44根據(jù)由相應(yīng)的溫度探測器32及前置放大器42輸出的信號控制放大器46，每個選擇器48根據(jù)接收到的相應(yīng)放大器46的放大信號提供一個光譜，它是對于每個能量窗口由每秒鐘脈沖數(shù)確定的，該能量窗口也是在選擇中確定的。并還可確定出一系列的數(shù)(8，如果具有8個能量窗口的話)。
該光譜測定電路還向一個電子處理裝置54輸出信號。該裝置54可以安裝在反應(yīng)堆的控制室中。作為變型，采用調(diào)制一解調(diào)器及電話線，則該裝置54可以設(shè)置在反應(yīng)堆現(xiàn)場的其它建筑物中。
裝置54包括一個微計算機(jī)56，它用輸入端接收由選擇器48、由瞬態(tài)去耦寄存器裝置50及串聯(lián)異步通訊裝置52傳送來的信號。對于每個選擇器48，有一個寄存器與一個能量窗口相對應(yīng)。
對于微計算機(jī)裝置56，設(shè)置了幾個外圍設(shè)備，例如一個磁盤單元58，一個視頻監(jiān)視器60及一個打印機(jī)62，微計算機(jī)定期地訪問每個寄存器裝置50中的寄存器，并從與檢測器20相連接的選擇器48接收一組8個信號，并也從與背景噪聲補(bǔ)償檢測器22相連的選擇器48接收一組8個信號。微計算機(jī)56執(zhí)行的第一個操作是從相應(yīng)檢測器20的測量信號中逐個能量窗口地減去相應(yīng)檢測器22的背景噪聲信號。
圖3上表示光譜測定電路可以進(jìn)行連續(xù)測量，微計算機(jī)56可以在給定時刻測定在管道14中一段予定時間(它依賴于微計算機(jī)的計算速度，例如可為1/4小時的量級)內(nèi)流通的待定放射性同位素的單位體積的放射性。
每個放大器46的作用為，把由相應(yīng)的前置放大器42經(jīng)由相應(yīng)的中間裝置44提供的信號進(jìn)行足夠的放大，以使相應(yīng)選擇器48得到能處理的大功率信號。此外，每個放大器46用于提供脈沖輸出，該脈沖的形狀基本上為等腰三角形，其底邊為恒定的時間值T，如為1微秒的數(shù)量級，而其面積正比于輸入脈沖對應(yīng)的能量，這樣形成的輸出脈沖，其高度就與相應(yīng)的閃爍探測器中γ光子釋放的能量成正比。這樣一種理想的放大器是可由專業(yè)人員實現(xiàn)的。顯然，這兩個放大器46應(yīng)被調(diào)整到具有同樣的脈沖寬度，同樣的底邊T及同樣的總有效增益。
在本發(fā)明的測量范圍中，廢物中的放射性元素的光譜B，定性地說可認(rèn)為是已知的，因此這些放射性元素可被鑒別出。
用圖3所示的光譜檢測電路可以定量地測量光譜B。
如同已指出的，由微計算機(jī)56執(zhí)行的第一個操作在于從n個相應(yīng)的測量信號中分別減去n個相應(yīng)的代表背景噪聲的計數(shù)，這些計數(shù)用每秒鐘脈沖數(shù)來表示(下稱脈沖數(shù))，n是正整數(shù)，例如在前面例子中為8。
人們可以在第一級近似情況下考慮γ射線放射的物理過程閃爍探測器的發(fā)光時間、光電倍增器，前置放大器及脈沖高度選擇器的相應(yīng)響應(yīng)時間比放大器的響應(yīng)時間小一個很小的量，后者相應(yīng)地長些。最后的響應(yīng)時間與閃爍探測器的幻覺頻率相乘構(gòu)成放大器的死時間，并因此在這些放大器中引起了重迭現(xiàn)象在光電倍增器輸出處剛好完全分開的兩個脈沖可能被同時地放大，并由此被脈沖高度選擇器“觀察到”好象是僅為多少有點復(fù)雜形狀的一個脈沖。
這種重迭現(xiàn)象引起了低能量脈沖的統(tǒng)計值減少及高能量的脈沖統(tǒng)計值增大。
在測量時，微計算機(jī)56一次確定出被扣除的背景噪聲，它是以每秒脈沖數(shù)表示的n個數(shù)，記為A11，A12，…A1n，稱為“數(shù)列A1”。
根據(jù)本發(fā)明，微計算機(jī)56執(zhí)行了一個解卷積的程序，該程序被指定用來求n個放射性元素的一個數(shù)列，以單位體積放射性例如以Ci/m3表示，形成了一個n個數(shù)的數(shù)列，稱為“光譜B×”，它被視為代表管路段14中的放射性元素的光譜B。
在數(shù)列A1及光譜S之間，存在一個較大的失真，它是隨著每個探測器中閃爍探測器的脈沖頻率及光譜S的形狀而變化的，在解卷積的程序中應(yīng)考慮這種失真。
現(xiàn)在來說明解卷積的計算原理這種計算是用一系列的迭代計算進(jìn)行的，每次迭代計算包括二步，迭代計算中止的標(biāo)準(zhǔn)是相繼的二次迭代計算值趨于收斂，收斂的標(biāo)準(zhǔn)用百分比表示。
作為說明而不是限定的方式，例如考慮n＝8能量窗口，取數(shù)為1至8，并分別地相應(yīng)于以下的能量區(qū)間2.3-2.5Mev，1.9-2.3Mev，1.05-1.9Mev，0.85-1.05Mev，0.7-0.85Mev，0.44-0.7Mev，0.3-0.44Mev及0.2-0.3Mev。
此外，在該例中，能量窗口1至8分別與以下的放射性元素相對應(yīng)Kr88，Cs138，I135，I132，Cs134，Cs137，I131及Xe135。
每個能量窗口與一個單色光電峰值相對應(yīng)，其稱為“識別峰值”，它對應(yīng)于一個放射性元素，此外，還對應(yīng)一個或多個第二光電峰值，這象康普頓效應(yīng)一樣，它們對應(yīng)另外的放射性元素如以下將會清楚看到的，對每秒鐘的脈沖計數(shù)應(yīng)考慮第二光電峰值及康普頓效應(yīng)，以得到一個校正的脈沖數(shù)，它相應(yīng)于與該能量窗口對應(yīng)的放射性元素的識別光電峰值(這種校正在減去背景噪聲后進(jìn)行，如剛說明的那樣)。
解卷積的計算以數(shù)列A1為出發(fā)點。
第一次迭代計算的第一步是其本身一系列迭代計算，可以從數(shù)列A1開始到求出近似的單位體積放射性的值為止。
首先考慮數(shù)列A1的每個數(shù)僅是由相應(yīng)的放射性元素的單色光的光電峰值產(chǎn)生的，由此產(chǎn)生數(shù)為B11i的數(shù)列B11，i在1及n中間變化，它相應(yīng)于被過高估計的光譜，因為其中沒有考慮康普頓效應(yīng)，也沒有考慮第二光電峰值。
第二，從數(shù)列B11及能量窗口1開始在其它的能量窗口中減去與能量窗口1相應(yīng)的放射性元素產(chǎn)生的康普頓效應(yīng)所相應(yīng)的每秒脈沖計數(shù)，由此產(chǎn)生了數(shù)為B21i的數(shù)列B21，i在1及n中間變化，B21相當(dāng)于過低估計的光譜，因為它是從過大的數(shù)B11i開始的。
然后，同樣地執(zhí)行導(dǎo)出數(shù)列B3，B4…的其它迭代計算。
可以判斷出，收斂在數(shù)列B41及B51之間的一致程度優(yōu)于1%，因而對數(shù)列B15就可以中止這類迭代計算。更確切地說，可以判斷出所有(B51i-B41i)/B41i的絕對值小于1%，其中i在1及8之間。
求數(shù)列B51的一系列迭代計算實際上是直接應(yīng)用了高斯-賽德爾方法。
隨后執(zhí)行第一迭代計算的第二步予先存儲(見較后)以1Ci/m3為單位表示的n個標(biāo)準(zhǔn)光譜(是與光譜S類型相同的標(biāo)準(zhǔn)光譜)，它們分別地對應(yīng)于n個選定的放射性元素。每個標(biāo)準(zhǔn)光譜相應(yīng)于一個能量區(qū)域，該能量區(qū)域再被劃分成能量通道，每個能量通道與一個每秒鐘的脈沖計數(shù)相對應(yīng)。所提及能量區(qū)域在給出的例中為自0Mev到2.5Mev;而每個能量通道為例如10Kev的范圍。
在第一迭代計算的第二步中，對于每個標(biāo)準(zhǔn)光譜，用相應(yīng)的數(shù)B51i乘以每個能量通道的每秒脈沖計數(shù)，再逐個能量通道地，將相乘得到的光譜相加，結(jié)果得到了一個稱為“純光譜”的光譜，記作S1。
一方面，在分別等于在前述確定的能量窗口的能量區(qū)域中，將該純光譜的能量通道進(jìn)行重新組合，由此產(chǎn)生組成數(shù)列a1的n個數(shù)a1i(以每秒脈沖計數(shù)表示)。
另一方面，計算n個數(shù)b1i的數(shù)列b1，其數(shù)用每秒脈沖計數(shù)表示，i在1和n間變化，這個計算是以純光譜S1為出發(fā)點執(zhí)行的，并考慮實際上放大器中出現(xiàn)重迭現(xiàn)象，為此，采用了一個概率論定理，它給出在小于T的時間間隔中放大器輸入端具有確定的脈沖數(shù)的概率。這個概率論定理是泊松定理的近似。
接著對于所有在1至n間變化的i計算差值a1i-b1i根據(jù)該差值對重迭形成的干擾作出評價。
接著計算由數(shù)A2i組成的數(shù)列，i在1和n之間變化，有A2i＝A1i-(b1i-a1i)到此就定成了第一迭代計算。
接著就執(zhí)行第二迭代計算從數(shù)A2i出發(fā)，將重新開始計算(第二迭代計算的第一步)，數(shù)B52i(與數(shù)B51i對應(yīng))，然后在第二迭代計算的第二步中，將得到純光譜S2及數(shù)B2i和A3i，有A3i＝A1i-(a2i-b2i)如果需要的話，執(zhí)行其余的迭代計算，用B5x-1表示在次最后(x-1階)迭代計算中獲得的單位體積放射性的近似值，而用B5x表示在最后的(x階)迭代計算獲得的單位體積放射性近似值，當(dāng)B5xi-B5x-1i的差之絕對值再除以Bx-1i，當(dāng)所得的商小于5%時，則停止迭代計算，并且這適于確定的i的多個數(shù)，例如對于4個下標(biāo)，則i各自相應(yīng)于放射性元素I131，I132，I135及Cs134。
于是，將光譜B5x作為管路段14中的光譜B的代表，并且將B5xi打印出來，其中i在1及n之間變化。
要注意到，如果在放大器中沒有重迭現(xiàn)象以及在管路段14中的光譜為B51，則數(shù)列a1與由計算得到的數(shù)列相關(guān)。
還應(yīng)注意，如果在管路段14中的光譜為B51，并考慮到重迭現(xiàn)象時，則數(shù)列b1與由計算得到的數(shù)列相關(guān)。
要注意到，如果在管路段14中的光譜為B51時，數(shù)a1i-b1i與重迭形成的及由脈沖高度選擇器觀察到的干擾相關(guān)，其中i在1和n之間變化。
以下將詳細(xì)介紹迭代計算第一步，以第一迭代計算為例，并假設(shè)n＝8。
在該第一迭代計算的第一步中，計算下列數(shù)據(jù)B11i＝A1i/Ci 1≤i≤n其中Ci(1≤i≤8)為能量窗口i脈沖的定標(biāo)系數(shù)，也就是說對于該能量窗口i，以1個單位體積放射性1Ci/m3給出每秒總的計數(shù)。(第一步中的第一迭代計算)。
接著(第一步中的第二迭代計算)，計算數(shù)B21i1≤i≤8;
B211＝B111
B212＝〔Al2-(NC12·B111)〕/C2B213＝〔Al3-(NC13·B111)-(NC23·B112)〕/C3……B218＝〔Al8-(NC18·B111)-(NC28·B112)-……-(NC78·B117)〕/C8其中用NCji表示對應(yīng)于放射性元素j的標(biāo)準(zhǔn)光譜的與能量窗口i相對應(yīng)的每秒鐘總的脈沖計數(shù)。
第一步中的第三迭代計算如下B311＝B211B312＝B212B313＝(Al3-(NC13·B211)-(NC23·B212))/C3……B318＝(Al8-(NC18·B211)-…-(NC78·B217))/C8對于數(shù)B41i，1≤i≤8，將在第一步的第四迭代計算中獲得B41i＝B31i，對于i＝1，2，3B414＝〔Al4-(NC14·B311)-…-(NC34·B313)〕/C4迭代繼續(xù)下去，直到B418為止，在其后開始執(zhí)行第一步中的第五迭代計算……。
現(xiàn)在，將對在高計數(shù)率的情況下的放大器中產(chǎn)生的脈沖重迭現(xiàn)象，以定量的形式作一詳細(xì)的說明。
根據(jù)試驗記錄及借助于單能量的γ線放射源，可得到連續(xù)光譜Si，它已考慮到康普頓效應(yīng)及光電峰值。利用迭代計算及線性變換，對于n個γ放射輸入，可以精確地組成一些光譜。還可以獲得相應(yīng)于n個能量窗口的對應(yīng)于給定放射性元素的光譜，其中n在給出的例中為8。
對于這些試驗的讀數(shù)，采用了已知其放射性具有很高精確度的放射源，并只引起非常低的計數(shù)率，以便可能把發(fā)生重迭的概率視為零。此外，采用了圖3的光譜測定電路，用于測定這些光譜，并利用一個脈沖分析器取代脈沖高度選擇器，及將圖2中的平行光管(遮護(hù)板28)放置在探測器的前方，并小心地將放射源一個接一個地在平行光管前方正確定位。
如剛才解釋的，對于測量必需的n個光譜是以1Ci/m3為標(biāo)準(zhǔn)化的，并在0及2.5Mev之間以10Kev大小作為增量存儲的，如前所述。
根據(jù)管路段14中的光譜Bi它以單位Ci/m3表示，假定為已知的，利用數(shù)學(xué)模擬計算將會構(gòu)成放大器的輸出光譜。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)光譜及在光譜Bi中包含的放射性元素的各單位體積放射性值，利用加法，可以構(gòu)成一個稱為“純光譜”的全光譜Si，它是在被放大器的重迭現(xiàn)象造成失真之前存在的物理量，但它是不可測量的，這是因為這些在光電倍增器輸出端的脈沖能量很小，不足以使脈沖高度選擇器工作，該純光譜Si在以上的例子中包含250個數(shù)值，它們代表高度為i、j、k…的脈沖。
現(xiàn)在將對在高的計數(shù)率情況下，在放大器中產(chǎn)生的重迭現(xiàn)象進(jìn)行分析考慮到放射性現(xiàn)象的隨機(jī)性，并在第一級近似中，對于在放大器46的輸入端在小于T的時間間隔中有K個脈沖，輸入的概率Pm(K)由下式給出Pm(k)＝e-m·mk/k！
因此，在第一級近似中采用泊松定理。其中數(shù)k取正整數(shù)或零的數(shù)值。數(shù)m表示相對于探測時間T(放大器輸出脈沖的底寬)中的平均脈沖數(shù)。同樣m等于N·T，N表示純光譜Si的全部能量通道中的每秒脈沖計數(shù)的總和。
同樣地，分別包括在純光譜寄存器Ri中的數(shù)Ni中的每一個相應(yīng)于放大器輸入端以一次事件(K＝1)得到或檢測到高度為i的脈沖概率的物理結(jié)果。
泊松定理給出了在時間T內(nèi)光譜Si中的另一個任何高度(i，j，k…)的脈沖出現(xiàn)重疊的概率。
此外，如果發(fā)生了“兩個脈沖i，j”的事件，放大器的占用時間包括在T(兩個脈沖是嚴(yán)格重迭的)及2T(兩個脈沖幾乎是分離的)之間，并且由脈沖高度選擇器將會觀察到較大高度的單一脈沖。因而為了模擬放大器后面發(fā)生的情況，應(yīng)該扣除較小高度的脈沖，如果i小于j則扣除i。此外，在第一級近似中，對于大多數(shù)的事件“i+j”，考慮放大器占用的平均時間等于1.5T。
對于高度分別為i、j及k的三個脈沖通過放大器被視為單一脈沖的情況，應(yīng)假定發(fā)生了事件“i+j”，并且第三個脈沖在時間1.5T的間隔中來到了。同時在時間T中發(fā)生三個事件的概率通過平均數(shù)m3＝1.5N.T的泊松定理給出。
這樣在放大器中同時有三個脈沖的概率等于P′(3)，其為P′(3)＝〔Pm(3)〕+〔Pm(2)·Pm3(3)〕同理可繼續(xù)用于對于4，5……個脈沖同時發(fā)生的情況，但其概率很小，因此在這里將它們略去不計，這樣k即取為小于或等于3。
當(dāng)“三個高度分別為i.j.k的脈沖，并有i小于j，且j小于k”的事件發(fā)生時，則在放大器的輸出端上被觀測到單一的最大的脈沖(K)。
當(dāng)二個或三個這樣的脈沖在一定的時間t中到達(dá)時，它們可能在該時間中這樣的分布，即使得放大器輸出的脈沖具有的高度大于最大脈沖的高度。在第一級近似中，認(rèn)為放大器的輸出脈沖具有恒定底邊為T的等腰三角形的形狀。這些脈沖在時間t中到達(dá)的條件是第二個脈沖(及第三個脈沖)的始端到達(dá)時發(fā)生在第一個脈沖的等腰三角形的前半底邊中，即為t＝T/2。
在這種情況下，為模擬放大器的輸出，對于兩個脈沖i及j應(yīng)扣除脈沖j(i已被扣除，如前所述)以及把合成的脈沖放在j的“上面”(以脈沖高度觀點)。在第一級近似中，在該情況下，在從(j+1)到(i+j)的能量區(qū)域中完成等分布。
對于三個脈沖i，j及k(i小于j，j小于k)的情況，應(yīng)該從(k+1)到(k+j+i)的區(qū)域中扣除脈沖k及分配合成的脈沖。在該情況下還利用該區(qū)域中的等分布。
現(xiàn)在來解釋如何測定由放大器變換純光譜Si產(chǎn)生的輸出光譜。
為此，在第一級近似中，采用了如前所述的泊松定理。這樣可以知道，在選定的采樣時間期間，放大器輸入端出現(xiàn)的脈沖數(shù)k，及這些脈沖的平均數(shù)m，將時間T(放大器輸出脈沖的底寬)取為采樣時間，就得到平均數(shù)m，而將放大器輸出脈沖的底寬的一半取為采樣時間，就得到了一個平均值m′，它等于m/2。
將純光譜考慮為一系列的數(shù)Xi，，i在給定例中在1與250中間變化。將純光譜分解成與平均數(shù)m的泊松定理相對應(yīng)的幾個集合(利用T計算)也即為以下各個集合XT0，XT1，XT2，XT3，它們分別是脈沖的空集合，單脈沖集合，雙重脈沖集合及三重脈沖集合(相應(yīng)于平均數(shù)m的泊松定理)。實際上，限制k≤3。
這些集合是各個數(shù)XT0，i，XT1，i，XT2，i，XT3，i的集合，i在給定的例中在1與250之間變化，對于k在1與3之間變化，可以寫出XTk，i＝Pm(k)·Xi·(k/T)與這些集合對應(yīng)的純光譜記為XT。同樣的考慮相應(yīng)于平均數(shù)m′的泊松定理(利用T/2計算)來分解純光譜，在這種情況下，純光譜記為XT/2。相應(yīng)于m′的脈沖的空集合，單脈沖集合，雙重脈沖集合及三重脈沖集合分別表示為XT/20，XT/21，XT/22，XT/23。
這些集合是一些數(shù)列，它們分別記為XT/20，i′，XT/21，i′，XT/22，i′，XT/23，i′，i在給定例中在1與250中間變化，并寫作XT/2k，i＝Pm′(k)·Xi·〔k/(T/2)〕，k在0與3之間變化。
考慮到放大器的輸入端的脈沖是小寬度的，集合XT及XT/2實際上對最后的一些放大器的輸入端有重要影響。同樣考慮脈沖集合X′T，它是在考慮到一個放大器中重迭現(xiàn)象的情況下由XT變換得到的，而脈沖集合X″T是在放大器輸出端上由X′T變換得到的，用與前述給出的XT分解相似的方式，可確定出集合X1′T，X2′T，X3′T，它們與X′T相對應(yīng)，而集合X″T1，X″T2及X″T3對應(yīng)于X″T。因此，X2′T是這樣的脈沖集合它在放大器中具有的重迭數(shù)為2;而X″T2是這樣的脈沖集合它在放大器的輸出端上是由在放大器中的兩個脈沖混合形成的。
以下將解釋怎樣將XTK變換成X′TK及怎樣將X′TK變換成X″TK。
如上所述，考慮放大器的被占用時間對于一個雙重脈沖為1.5T數(shù)量級，而對于一個三重脈沖則為2T數(shù)量級。
對于脈沖XT1，i在放大器中的有效時間不再是XT1，i·T，而是γ＝XT1，i·T-0.5(k·XT2，i·0.5T)其中k＝Pm(1)/〔Pm(0)+Pm(2)+Pm(3)〕這里，對于集合XT1，XT0及XT2將產(chǎn)生計數(shù)損失，而對于集合XT3將產(chǎn)生計數(shù)增益。事實上，當(dāng)一個單脈沖在放大器被一個雙重脈沖占用的期間到達(dá)時，就同時產(chǎn)生了一個單脈沖的丟失(丟失一個單脈沖)和一個雙重脈沖的丟失(丟失兩個脈沖)而產(chǎn)生了一個三重脈沖(獲得了三個脈沖)因而，無論i在1≤i≤250中取何值，可以寫成X′T1，i＝X′T1，i·γ/(T·X′T1，i)即X′T1，i＝XT1，i-0.25K·XT2，iX′T3，i＝XT3，i+3(XT1，i-X′T1，i)同樣的現(xiàn)象也發(fā)生在集合XT2上，即對于集合XT2有一部分事件以集合X′T3為代價而丟失，問題在于這部分事件的數(shù)目與修正XT1的數(shù)目相同，由此得出X′T2，i＝XT2，i-2(XT1，i-X′T1，i)關(guān)于將X1′T變換成X1″T根據(jù)定義集合X1′T是根據(jù)集合XT1并取去與集合XT2有關(guān)的重迭事件得到的。集合X1′T的脈沖沒有干擾地通過了放大器，因而X″T1，i與X′T1，i相同。
關(guān)于X2′T變換為X″T2因為放射性現(xiàn)象(及光閃爍探測器的產(chǎn)額)的隨機(jī)性，集合X2′T中的高度為i的一個予定脈沖不介入到二階重迭中，只是成比例地在集合X2′T中存在。對于高度為i、j、k的脈沖也是同樣的。
“一個高度i的脈沖與一個高度為j的脈沖的干擾，(i＜j)”的事件數(shù)，為nij＝ni·nj/S 若i＜j其中ni＝X′T2，i而nj＝X′T2，jS為在集合X2′T中所有的脈沖數(shù)。
每當(dāng)干擾事件“i、j”發(fā)生一次，并且i＜j，則損失了高度為i的脈沖，并且放大器在其輸出端發(fā)送一個高度至少等于j及小于i+j的脈沖。當(dāng)事件“干擾i·j”發(fā)生時，放大器僅傳送高度至少等于i及小于i+i的單個脈沖。因而，對于jj，kk，ll…類型的脈沖對，脈沖的頻率減半(一個脈沖僅用一次)，則有nii＝ni·ni/(2S)關(guān)于傳送脈沖中的分布，無論是最大值的脈沖還是一個疊加在該最大值大的脈沖上的脈沖都僅僅是與小于T/2時間間隔中的重迭相對應(yīng)的事件才給出大于最大值的脈沖。
假設(shè)分布的比例等于XT/22/X2′T。對于光譜X″T2中的分布，考慮具有每個數(shù)nij的均分布，其中nij是對于在小于T/2時間間隔中的重迭事件，在自能級j+1至能級i+j的范圍中計算出來的。
對于數(shù)nij計算的表例子列在本說明書之末。在該例中，假定在集合X2′T中的全部脈沖數(shù)等于100，并且有9個能量等級(不是250)，而且按習(xí)慣，能量等級為縱座標(biāo)，采用增量i、j、k…其中i＜j＜k＜…，由該例可以看出行級1包括20個脈沖，行級9包括10個脈沖利用在前面給出的nij的計算公式，填制該表。
為了構(gòu)成集合X″T2，將每種情況下所含的nij值乘以XT/22的全部脈沖數(shù)與X2′T的全部脈沖數(shù)的比例R，再將所得的結(jié)果在從能量等級(j+1)直到能量等級(i+j)中平均分布。即在從(j+1)到(i+j)的每個能量等級中安排量R·nij/i(i在這里取作為能量等級的編號)。
將量nij(1-R)按能量等級j記入。
利用本說明書后面的表，如果假設(shè)在XT/22中的全部脈沖數(shù)在這里為30，則R等于30/100＝0.3，若取nij＝n(3)(5)＝1，可計算出Rij·R/i＝0.3/3＝0.1將這個值填在能量等級6.7和8中，而將其補(bǔ)數(shù)，即1-0.3＝0.7填在能量等級5中利用以下的步驟將X3′T變換成X″T3，即注意到X″T3取X3′T脈沖數(shù)的 1/3 ，因而抽象地看，就構(gòu)成了3個脈沖的子集合。這些子集合的數(shù)目等于輸出端的脈沖數(shù)，也就是等于X3′T脈沖數(shù)的 1/3 。在第一步計算中，根據(jù)X′T3的脈沖數(shù) 2/3 ，確定類型數(shù)nij(填入的包括脈沖對i、j的非補(bǔ)子集合)，再利用將X2′T變換成X″T2的方法nij＝(2/3)X′T3，i·(2/3)X′T3，j/S′若i＜j，和nii＝(2/3)X′T3，i·(2/3)X′T3，i/(2S′)數(shù)S′為X3′T中全部脈沖數(shù)的 2/3 。
在第二步中，把包括數(shù)nij的每種情況作為對X3′T中按三分之一分布計算的基礎(chǔ)，由此得到數(shù)nijk。
nijk＝nij·(1/3)X′T3，k/S″S″為X3′T中全部脈沖數(shù)的三分之一。
因為下標(biāo)i、j、k中的每一個在1和I中間變化，在前面所選的例中I＝250，基本操作數(shù)是非常大的，考慮到X′T3，中脈沖數(shù)的數(shù)值很小，對于確定X″T3，可以選擇一種n個等級的分布，其等級中的邊界相應(yīng)于脈沖高度選擇量的n個能量窗口的邊界(在前面所選的例子n＝8)。對在X″T3中復(fù)合脈沖“i，j，k”的光譜中的能量定位是使用了與X″T2中復(fù)合脈沖“i+j”同樣的原理，即使用了系數(shù)R1，它是XT/23的全部脈沖數(shù)與X3′T的全部脈沖數(shù)的比值，還使用了下列的均分布對于每個非零的數(shù)nijk，計算nijk·R′/(i+j-1)，并將其記入在X″T3，的能量通道(k+1)至(k+j+i)中，再計算nijk(1-R′)，將它記入在X″T1的能量通道K中。再將光譜X″T3和X″T2中的每個光譜的250個數(shù)重新組合成分別與n個能量窗口相對應(yīng)的n個數(shù)。再將光譜X″T1′、X″T2和X″T3′逐個能量窗口地相加，以獲得一個如前面所確定的數(shù)列b1那樣的數(shù)列。
在推導(dǎo)過程中使用了下列一些近似-略去了閃爍探測器的發(fā)光時間;
-用泊松定理近似概率論定理;
-復(fù)合脈沖的均分布概念;
事實上，為了使探測電路的組件最優(yōu)化，特別是為了測量γ射線及提高測量精度，進(jìn)行了一次非常精細(xì)的試驗，通過試驗的辦法，一方面能夠確定出組成各個集合X′T1′、X′T2′、X′T3的數(shù)，另一方面能確定出比值R，R′及復(fù)化脈沖的分布的分布規(guī)律，這些數(shù)據(jù)是在試驗中根據(jù)測量探測器的各個計數(shù)率而取得的，再將它們存儲起來，作為光譜模擬計算的校正系數(shù)。
然而，本發(fā)明并不限于測量γ光譜，還普普遍地適用于這樣的研究如已知主要信號中的“噪聲”信號的研究，適用于對疊加在一個已知信號或背景噪聲(它可能很大)上的信號的分析，這只需能夠確定構(gòu)成對應(yīng)這些信號的隨機(jī)變量的概率的規(guī)律。
權(quán)利要求
1.測量隨機(jī)性及脈沖性或可轉(zhuǎn)變成脈沖性的物理量的方法，其特征在于利用了一種測量電路，它包括檢測裝置(30)連接在該檢測裝置后面，處理該檢測裝置輸出信號的電子裝置(46)，它給出所測物理量的結(jié)果；在精確地考慮到測量過程具有的隨機(jī)變量特性，利用區(qū)分單次、雙次、三次或多次事件的發(fā)生，進(jìn)行一種迭代計算的數(shù)學(xué)模擬，在對其實施最優(yōu)化的電路的電子處理裝置中的模擬計算過程中，確定出物理量近似的結(jié)果，并將模擬計算的結(jié)果與測量的結(jié)果相比較；以及當(dāng)計算結(jié)果趨于收斂時停止迭代計算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，應(yīng)用于γ光譜的測定，用于確定待定的放射性γ射線的n種放射性元素的單位體積的放射性，其特征在于利用一種γ光譜測定的電路產(chǎn)生出這些放射性元素放射出的γ光子引起的脈沖，在該電路中脈沖可能發(fā)生重迭現(xiàn)象，該電路包括光閃爍測量裝置(30，34)及一個放大器(46)，該放大器適于輸出基本上為等腰三角形形狀的脈沖，該三角形的底部為恒定時間值T，而其面積正比于光閃爍測量裝置中γ光子釋放的能量;利用該光譜測定電路進(jìn)行n個脈沖數(shù)列Ali(1≤i≤n)的測量，該脈沖是由放射性元素放射出γ光子引起的，這n個數(shù)分別與n個相鄰的能量區(qū)域相對應(yīng)，而這些能量區(qū)域分別與n種放射性元素相對應(yīng);還在于在光譜測定電路中進(jìn)行迭代數(shù)學(xué)模擬計算，在該過程中確定出單位體積放射性的近似值Bi，其中1≤i≤n，再將模擬計算的結(jié)果與測量的結(jié)果相比較;并在于當(dāng)計算結(jié)果趨于收斂時停止迭代計算，至少對于某些選定的放射性元素來說是如此。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于一方面，以單位體積放射性單位予先存儲一個γ射線放射光譜，它被稱之為標(biāo)準(zhǔn)光譜，并且對于相毗連的能量通道以單位時間的脈沖計數(shù)給出每個通道的脈沖數(shù)目;另一方面，根據(jù)概率論定理，給出了在時間T中具有K個脈沖的概率P(K)，K可為自零開始的整數(shù)值，并以下列步驟來確定單位體積的放射性-進(jìn)行測量，得到數(shù)Ai，1≤i≤n;-進(jìn)行一系列迭代計算，每次迭代包括-第一步根據(jù)n個數(shù)A11…A1n確定n個數(shù)Bi的數(shù)列，1≤i≤n，形成一個對于待定單位體積放射性的近似值，并考慮到康普頓散射現(xiàn)象及相應(yīng)于放射性元素的光電峰值;-第二步，其為·從每個標(biāo)準(zhǔn)光譜出發(fā)，構(gòu)成一個位似光譜Si，即將每個能量通道的脈沖數(shù)乘以與標(biāo)準(zhǔn)光譜相應(yīng)的放射性元素所對應(yīng)的數(shù)Bi;·將位似光譜逐個能量通道地相加，以構(gòu)成一個稱為純光譜的光譜S，它不具有隨機(jī)性，·根據(jù)n個能量區(qū)域?qū)⑦@個純光譜的脈沖進(jìn)行再組合，以確定一個n個數(shù)的脈沖數(shù)ai的數(shù)列，1≤i≤n，ai分別與這n個能量區(qū)域相對應(yīng);·從純光譜出發(fā)，考慮可能在光譜測定電路中易于產(chǎn)生的重迭現(xiàn)象，及利用存儲的概率分布進(jìn)行計算，以確定一個另外n個數(shù)的脈沖數(shù)bi的數(shù)列，1≤i≤n，bi分別與n個能量區(qū)域相對應(yīng)，bi與數(shù)ai相關(guān);·計算n個量A1i-(ai-bi)，并在隨后的迭代計算中利用該n個量，用以確定與這些隨后迭代計算相對應(yīng)的數(shù)Bi;及-至少對于一定的選定的放射性元素，當(dāng)上述計算結(jié)果趨于收斂時，停止迭代計算。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于在第一步中由一系列迭代計算確定數(shù)Bi(1≤i≤n)利用一種高斯-賽德爾型的方法，并且求數(shù)Bi的第一步迭代計算，當(dāng)計算結(jié)果趨于收斂時結(jié)束。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于數(shù)bi是利用在小于T的時間期間以K的組合達(dá)到放大器輸入端脈沖的集合XTK中的純光譜的分解確定出來的，K取自零開始的整數(shù)，其中借助于存儲的概率分布，對于K≥1確定出由放大器將每個集合XTK轉(zhuǎn)換得到的集合X″Tk，并將確定出的集合X″Tk相加。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于K的最大值為3。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其特征在于集合X″T1，X″T2及X″T3是由以下方式確定的-確定集合X′T1，X′T2及X′T3，其中分量分別記為X1′，iT，X2′，iT及X3′，Ti，相應(yīng)于每個能量通道i有X′1，Ti＝X1，Ti-0.25K·XT2，iX′2，Ti＝X2，Ti-2(XT1，i-X′T1，i)X′3，Ti＝X3，Ti+3(XT1，i-X′T1，i)-取X″1，Ti，等于X′1，Ti-對于所有的能量通道i，j(i≤j)計算數(shù)nij并構(gòu)成集合X″T2，數(shù)nij為nij＝(X2′，Ti)·(X2′，Tj)/S，若i＜jnij＝(X2′，Ti)·(X2′，Tj)/2S，若i＝j(luò)其中，S為集合X′T2中的脈沖的全部數(shù)目，然后，將數(shù)R·nij/i按X2″T中自能量通道(j+1)到(i+j)的能量通道記入，而將數(shù)(1-R)·nij按X2″T的能量通道j記入，R為XT/22中脈沖的全部數(shù)目與X2′T中脈沖的全部數(shù)目之比;-對于所有的能量通道i.j(i≤j)計算數(shù)nij，并構(gòu)成集合X3″T，數(shù)nij.為nij＝〔(2/3)X′3，Ti〕·〔(2/3)X′3，Tj〕/S′，若若i＜jnij＝〔(2/3)X′3，Ti〕·〔(2/3)X′3，Tj〕/(2S′)若i＝j(luò)其中S′等于集X′T3′中的全部脈沖數(shù)的 2/3 ，然后對于所有的能量通道i，j，k(i≤j≤k)計算數(shù)nijk，其為ni，j，k＝nij〔(1/3)X′T3，k〕/S″S″等于集合X3′T中全部脈沖數(shù)的三分之一，接著將數(shù)R′·nijk/(i+j-1)按X″T3的能量通道(k+1)到(k+j+i)記入，并將數(shù)(1-R′)·nijk按X″T3的能量通道k記入，其中R′為XT/23中的全部脈沖數(shù)與X′T3中的全部脈沖數(shù)之比，集合XT/22及XT/23為純光譜分量，各自與XT2及XT3相關(guān)，然而是根據(jù)數(shù)值T/2，而不是T來確定的。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于至少集合X″T3是這樣構(gòu)成的，即將n個能量區(qū)間作為能量通道。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于能量通道的數(shù)大于n，及在于每一個集合X″T1及X″T2中的數(shù)在將集合X″T1，X″T2及X″T3相加前，再組合成分別與n個能量區(qū)間相對應(yīng)的n個數(shù)。
10.γ光譜測定的電路，用于確定待測定的發(fā)射γ射線的n個放射性元素的單位體積放射性，其特征在于至少包括第一個組件，該組件包括-一個光閃爍探測器(30)，它直接地曝置在待測量的n個放射性元素的γ射線中;-一個光電倍增器(34)，它與光閃爍探測器耦合;-一個放大器(46)，用來放大光電倍增器輸出的信號，并用來放大光倍增器輸出的信號，并用于提供基本上為等邊三角形形狀的脈沖輸出，其中三角形的底邊是恒定的時間值T，而其面積正比于光閃爍探測器裝置中γ光子釋放的能量;-一個脈沖高度選擇器(48)，它根據(jù)放大器輸出的脈沖，對于多個相毗連的能量窗口，按每個能量窗口的脈沖計數(shù)提供數(shù)據(jù)。-電子處理裝置(56)，用于處理由選擇器輸出的信號及用于完成根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬計算。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的光譜測定電路，其特征在于第一組件還包括能響應(yīng)γ射線的能量隨著閃爍器(30)的溫度改變特性的穩(wěn)定裝置(32，36，44)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的光譜測定電路，其特征在于它還包括第二個組件，它與第一組件相同，只是其中光閃爍探測器(30)不是直接地曝置在待測的放射性元素的γ射線中，以及電子處理裝置(56)，該裝置(56)接收二個組件選擇器(48)的信號，并逐個能量窗口地從第一組件選擇器信號中減去第二組件選擇器的信號，以便在進(jìn)行所述模擬計算前得到數(shù)Ai 1≤i≤n。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的光譜測定通道電路，其特征在于每個光閃爍探測器(30)采用碘化鈉(鉈)〔NaI(TL)〕。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明，應(yīng)用了一個測量電路(20，22，40)，它提供所測量的結(jié)果，在考慮到測量現(xiàn)象的隨機(jī)變量的特性，利用區(qū)分單次、雙次、三次…事件的發(fā)生，在其最優(yōu)化的該電路的電子處理裝置(40)中執(zhí)行一種迭代計算的數(shù)字模擬。在模擬計算過程中確定出該物理量的近似結(jié)果，并將模擬計算結(jié)果與測量結(jié)果相比較，它被用于測量循環(huán)流體中放射性元素的單位體積放射性。
文檔編號G01T1/40GK1049562SQ9010726
公開日1991年2月27日 申請日期1990年7月25日 優(yōu)先權(quán)日1989年7月26日
發(fā)明者馬克·布丹, 阿倫·派希斯 申請人:法國國家電力企業(yè)