买专利卖专利找龙图腾，真高效！ 查专利查商标用IPTOP,全免费！专利年费监控用IP管家,真方便！

申请/专利权人：吉林大学

摘要：本发明公开了一种PGNAA设备特征伽马射线能谱补偿算法。该算法的原理是通过计算得出被测物质的比例常数kEii＝1～1024,通过安装在PGNAA设备1后面的核子皮带秤上的电离室6的带载信号N、空载信号N0，对特征伽马射线能谱进行补偿运算，解决了由于被测物料自身吸收特征伽马射线而引起的能谱失真现象。PGNAA设备特征伽马射线在穿透被测物料到达伽马射线探测器的过程中，部分伽马射线会被被测物料自身吸收，最终得到的特征伽马射线能谱存在失真的现象。

主权项：一种PGNAA特征伽马射线能谱补偿算法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、根据被测物质元素成分比例、各元素光子反应截面以及质量衰减系数与线性吸收系数关系、物质的线性吸收系数定义和元素的原子数密度分别计算能量在2.8‑10.24MeV的γ射线在被测物质的各种元素中的质量衰减系数μmEi和137Cs放射源0.662MeV的γ射线在被测物质的各种元素中的质量衰减系数μm0,,根据公式计算出比例常数kEii＝1～1024；步骤二、核子皮带秤上137Cs放射源在电离室6形成皮带上有被测物料的带载信号N和皮带上为空的空载信号N0；步骤三、PGNAA设备测得皮带上被测物料的中子活化特征γ射线能谱IEii＝1～1024；步骤四、利用公式计算补偿修正后的特征γ射线能谱IOEii＝1～1024。

全文数据：一种PGNAA特征伽马射线能谱补偿算法技术领域：[0001]本发明涉及一种能谱补偿算法，具体是一种PGNAA特征伽马射线能谱补偿算法。背景技术：[0002]瞬发伽玛中子活化分析技术PGNAA是一种快速、无接触多元素分析技术，在建材、煤炭、热电、冶金、矿山等行业得到了大量的应用。瞬发伽玛中子活化分析技术的原理是被测物料与热中子发生俘获反应，产生特征伽马射线，特征伽马射线穿过被测物料到达伽马射线探测器形成核脉冲信号，核脉冲信号经过多道处理器转变成数字信号，最终形成特征伽马射线能谱。特征伽马射线在穿透被测物料的同时，部分射线会被被测物料自身吸收，致使最终的特征伽马射线能谱不能代表真实的特征伽马射线能谱，当被测物料总量发生变化时，特征伽马射线的衰减量也会发生变化，最终得到的伽马射线能谱就会存在失真现象。发明内容：[0003]为解特征伽马射线能谱失真问题，如图1所示本发明在PGNAA设备后加装一台核子皮带秤，核子皮带秤由mCs放射源和电离室两部分构成，电离室的信号传送给PGNAA设备计算主机。[0004]理论上被测物料越多中子活化产生的特征伽马射线也就越多，但是由于物料自身对伽马射线也具有衰减作用，探测器收集到的特征伽马射线也会随物料的增加成e指数衰减：[0005]1[0006]式中IOoi代表产生能量为Ei的特征伽马射线的强度，IEi代表穿过物料后能量为Ei的伽马射线的强度，μ»Ει表示能量为Ei的特征伽马射线在物料中的质量衰减系数，与物质的原子序数以及射线能量有关，tm为物料的质量厚度。由公式1可知，如果知道ymEjPtm即可量化描述特征伽马射线的衰减程度，从而在数学上进行将测量特征伽马射线量还原为真实特征伽马射线量的补偿运算。[0007]本发明在PGNAA设备后安装了一台核子皮带秤，采用137Cs放射源、电离室透射结构，核子皮带秤遵循以下数学关系：[0008]N=NOXexp-ym〇tm2[0009]式中N表示有物料时电离室计数，NO表示空皮带时电离室计数，μω〇表示mCs放射源对应的质量衰减系数，则可推导出，将^带入公式1，则可以得到：[0010]3[0011]式中，当物质组成成分变化不大的时候，此比例系数近似为常数，这样我们只要求得常数kEl，通过电离室的计数Ν、Ν0即可得到特征伽马射线能谱的衰减程度，继而对能谱进行修正。[0012]质量衰减系数与线性吸收系数关系如下：[0013]ym=yp⑷[0014]式中1½为质量衰减系数，μ为线性吸收系数，P为物质密度。[0015]物质的线性吸收系数μ定义如下：[0016]5[0017]式中N1表示物质中第i种元素的原子数密度，％为第i种元素的伽马光子与该元素的反应截面，m表示物质由m种元素构成。[0018]Ni的计算公式如下：[0019]6[0020]式中mP表示物质的质量密度,M1表示元素原子量，A表示第i种元素在物质中所占的比例（归一化之后）。[0021]这样我们只要知道被测物质的大致元素组成成分，根据伽马光子与各种元素的反应截面-伽马射线能量的曲线，即可通过公式4、公式5、公式6计算出mCs放射源对应的质量衰减系数^〇和能量为Ei的特征伽马射线在物料中的质量衰减系数μηΕι，进而得到比例常数kEl与伽马射线能量的关系曲线，根据电离室计数Ν、Ν0以及公式3即可实现对能谱的补偿修正。[0022]有益效果：[0023]采用本发明对PGNAA设备的特征伽马射线能谱进行补偿运算，解决了特征伽马射线能谱失真的问题，可提升PGNAA设备的检测精度。附图说明：[0024]图1为本发明示意图，图2为各元素光子截面曲线图，图3为计算后比例常数kE曲线图，图4为补偿前后特征伽马射线能谱图。[0025]I-PGNAA设备，2-PGNAA运算主机，3-输送皮带，4-被测物料，5-mCs放射源，6-电离室。[0026]具体实现方式：[0027]本补偿算法具体实现方式由两部分构成:计算比例常数kEl矩阵、补偿运算。[0028]1、计算比例常数kEi矩阵[0029]在这里我们假设被测物质为水泥生料，假设特征伽马射线均产生于被测物料厚度中心处，水泥生料主要由〇3〇3、3丨〇2、412〇3、？62〇3、112〇构成，各物质大致成分见表1，则被测物料中主要含有11、：、0^1、51、06七种元素，根据氧化物成分计算各元素比例匕见表2，各元素光子截面曲线图见图2。[0030]表1水泥生料成分含量表[0032]表2水泥生料元素原子比例fi[0034]根据已知的各元素光子截面数据、各元素原子量、各元素比例以及公式6、公式5、公式4即可计算出mCs放射源对应的质量衰减系数和能量为Ei的特征伽马射线在物料中的质量衰减系数PmEi，进而得到比例常数kEii=1〜1024，对应IOkeV〜10.24MeV能量矩阵，kE曲线见图3。[0035][0036][0037][0038]2、补偿运算[0039]已知特征伽马射线能谱IEii=l〜1024、常数kEii=l〜1024、电离室信号N、N0,即可通过公式3计算出补偿后的特征伽马射线能谱I0Eli=l〜1024。[0040]3[0041]在水泥生料检测应用中，我们比较关心的能谱区域是2.8MeV〜10.24MeV，因此我们在计算时只将此部分区域能谱进行补偿运算，如图4所示，曲线I为实测水泥生料能谱2.8MeV〜10.24MeV放大15倍），曲线IO为补偿计算后能谱曲线（补偿计算区间为2.8MeV〜10.24MeV，此区间曲线放大15倍）。

权利要求：I.一种PGNAA特征伽马射线能谱补偿算法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、根据被测物质元素成分比例、各元素光子反应截面以及质量衰减系数与线性吸收系数关系、物质的线性吸收系数定义和元素的原子数密度分别计算能量在2.8-10.24MeV的γ射线在被测物质的各种元素中的质量衰减系数和137Cs放射源0.662MeV的γ射线在被测物质的各种元素中的质量衰减系数根据公式计算出比例常数kEi,其中Ei的i=l~1024;步骤二、核子皮带秤上mCs放射源在电离室6形成皮带上有被测物料的带载信号N和皮带上为空的空载信号NO;步骤三、PGNAA设备测得皮带上被测物料的中子活化特征γ射线能谱IEi，其中EU^i=I〜1024;步骤四、利用公式计算补偿修正后的特征γ射线能谱_:_其中Ei的i=l〜1024。

百度查询： 吉林大学 一种PGNAA特征伽马射线能谱补偿算法