對溴化鑭γ譜儀的輸出信號進行甄別處理的方法及其應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及輻射探測、環(huán)境監(jiān)測、樣品測量設備技術領域，具體地，涉及對溴化鑭γ譜儀的輸出信號進行甄別處理的方法及其應用，更具體地，涉及對溴化鑭γ譜儀的輸出信號進行甄別處理的方法、對溴化鑭γ譜儀進行能量刻度的方法和自刻度低本底的溴化鑭γ譜儀。
【背景技術】
[0002]溴化鑭具有優(yōu)秀的時間分辨率(數(shù)百皮秒)和能量分辨率(〈3%，對于662keVγ射線)，其中它的能量分辨率是目前閃爍體探測器類型所能達到的最好結果。由于溴化鑭的高Z(有效原子量46.9與碘化鈉的50近似)和高密度(密度5.29g/cm3大于碘化鈉的3.67g/cm3)，所以溴化鑭探測器具有較高的本征探測效率。對于1332keVy射線，溴化鑭的本征探測效率比碘化鈉高60%，使得溴化鑭探測器具備足夠的探測效率。
[0003]由于溴化鑭具有高能量分辨率、高探測效率的特點，已經(jīng)出現(xiàn)了很多商業(yè)級的溴化鑭γ譜儀，例如Ortec公司digiDART-LF。但溴化鑭γ譜儀通常有一個缺點，就是存在自身放射性本底。其本底來源主要是晶體中含有的天然放射性核素138La J38La的半衰期是1.02X 10na J38La有66.4 %的概率通過EC衰變到138Ba的激發(fā)態(tài)，然后發(fā)射出1.436MeV的γ光子退激到基態(tài);有33.6%的概率通過β-衰變到138Ce激發(fā)態(tài)，之后發(fā)射出0.789MeV的光子退激到基態(tài)，這個過程中發(fā)射的β-電子最大能量為255.26keV。這是溴化鑭固有的放射性本底。
[0004]除了鑭的天然放射性核素138La造成的本底之外，在溴化鑭晶體生長過程中還會引入錒系元素。錒的化學性質近似于鑭，在元素周期表中位于鑭的下方。在晶體生長過程中很難徹底排除錒系元素，因此，溴化鑭晶體中還含有少量的錒系元素。錒系中有天然放射性核素227Ac J27Ac到2t37Pb的衰變鏈中包含了 5個α衰變。最初商品化的溴化鑭晶體的227Ac污染水平是1.3Χ 10—13Ac atoms/La atom，后來由于原材料的選擇和純化，227Ac污染水平已經(jīng)下降了 2個數(shù)量級，每立方厘米溴化鑭晶體中227Ac的活度從早期的1.4Bq下降到了 0.1OBq以下(典型值是0.02Bq)，即便如此，227Ac仍然對溴化鑭譜儀的本底有影響，使能譜在對應伽馬能量的1.5MeV和3MeV區(qū)間出現(xiàn)3個主要能量峰。
[0005]正由于溴化鑭譜儀存在固有放射性本底，雖然其具有能量分辨率高和探測效率高的優(yōu)點，但是其應用一直未得到廣泛開展;而受限于應用規(guī)模，溴化鑭晶體生產(chǎn)規(guī)模一直未得到充分擴張，從而導致溴化鑭晶體價格昂貴，反過來又對溴化鑭探測器的廣泛應用造成了價格障礙。但是138La是溴化鑭晶體組成元素，除了通過同位素分離之外，不能把138La從普通的溴化鑭化合物中分離出來;而隨著提純工藝的成熟，錒系等雜質含量能進一步減少，但是227Ac的影響僅能得到限制，卻也不能根除。所以，要想發(fā)揮溴化鑭探測器高能量分辨率、高探測效率的特點，必須想方法扣除其固有放射性本底的影響。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術中存在的技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種對溴化鑭γ譜儀的輸出信號進行甄別處理的方法，該方法能夠將溴化鑭γ譜儀的輸出信號中的γ射線的能譜測量值和α粒子的能譜測量值進行甄別，從而高效地去除溴化鑭γ譜儀自身的放射性本底。
[0007]因而，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種對溴化鑭γ譜儀的輸出信號進行甄別處理的方法，其中，所述輸出信號為γ射線和α粒子的輻射信號。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括:利用所述溴化鑭γ譜儀探測待測物的輻射，以便得到所述輸出信號;對所述輸出信號進行分析，以便得到所述γ射線的特征量和所述α粒子的特征量;基于所述γ射線的特征量和所述α粒子的特征量，以便得到所述γ射線的特征量和所述α粒子的特征量隨能量的分布圖；以及基于所述分布圖，對所述輸出信號中的所述γ射線和所述α粒子的輻射信號進行區(qū)分，并得到所述γ射線的能譜測量值γ?和α粒子的能譜測量值cw。
[0008]根據(jù)本發(fā)明實施例的對溴化鑭γ譜儀的輸出信號進行甄別處理的方法，該方法可以簡單、高效地區(qū)分輸出信號中的γ射線和α粒子的輻射信號，從而，分離出溴化鑭γ譜儀自身的α粒子的輻射信號，并得到去除α粒子的輻射信號干擾的γ射線輻射信號。
[0009]另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的對溴化鑭γ譜儀的輸出信號進行甄別處理的方法，還可以具有如下附加的技術特征:
[0010]根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法進一步包括:
[0011]基于所述γ射線的特征量和所述α粒子的特征量，繪制固定能量的所述γ射線的正態(tài)分布曲線和所述α粒子的正態(tài)分布曲線，其中，所述固定能量為選自所述分布圖的能量范圍內的任一能量值；
[0012]所述γ射線的正態(tài)分布曲線和所述α粒子的正態(tài)分布曲線相交并得到一個交點，所述交點的特征量值為所述固定能量的所述γ射線和所述α粒子的甄別閾值;以及
[0013]基于所述甄別閾值，通過概率統(tǒng)計分析，以便得到所述固定能量的所述γ射線的M別率％和所述α粒子的觀別率％。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的實施例，基于所述固定能量的所述γ射線的能譜測量值γ測、所述α粒子的能譜測量值cw、所述γ射線的甄別率％和所述α粒子的甄別率％，利用下列方程，
[0015]γ測=% X γ理+(1-%) Xa理
[0016]α測=ηαΧα理+(1_ηγ) X γ理
[0017]確定所述固定能量的所述γ射線理論能譜值γ理和所述α粒子理論能譜值α理;以及
[0018]基于所述γ射線理論能譜值γ理和所述α粒子理論能譜值α理，對所述輸出信號進行校正，以便獲得γ射線能譜圖和α粒子能譜圖。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述特征量選自下列之一:部分電荷量與總電荷的比值、平均時間和波形比較的卡方值。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述特征量為部分電荷量與總電荷的比值。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了一種對溴化鑭γ譜儀進行能量刻度的方法，O根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括:
[0022]利用溴化鑭γ譜儀對138La和2t38Tl進行檢測，并產(chǎn)生輸出信號，其中，所述輸出信號為γ射線和α粒子的輻射信號；
[0023]利用前述的對溴化鑭γ譜儀的輸出信號進行甄別處理的方法，對所述輸出信號進行甄別處理，以便得到γ射線能譜圖；
[0024]對所述γ射線能譜圖進行分析，以便得到138La的特征峰和2t38Tl的特征峰；以及
[0025]基于所述138La的特征峰和所述.Τ1的特征峰，進行γ譜分析，以便對所述溴化鑭γ譜儀進行能量刻度。
[0026]根據(jù)本發(fā)明實施例的對溴化鑭γ譜儀進行能量刻度的方法，該方法利用經(jīng)甄別處理的得到的γ射線能譜圖，進行138La和2t38Tl固有的本底特征峰分析，避免了其它粒子和射線對能譜的干擾，特征峰的峰型符合高斯分布，特征峰的位置判斷準確，從而溴化鑭γ譜儀進行更準確的能量刻度。
[0027]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述138La的特征峰為138La的36keV峰和1472keV峰。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述2t38TI的特征峰為2t38T I的2615keV峰。