基于高斯锐化法的重叠峰分解方法研究

摘要：

在放射性能谱测量中,由于探测器分辨率较低、待测样品中原子能级相近,往往会出现全能峰的重叠现象,对放射性核素的定性或定量检测带来较大的困难;常规的分离算法一般需要复杂的谱变换或大量的标准谱样本,不适用于现场测量中重叠峰的实时分解.因此,提出一种基于高斯锐化法的能谱重叠峰解析方法(GSM),结合峰锐化法的分辨率增强能力和褶积滑动变换法的平滑特性,可快速地识别、定位和解析γ能谱中的重叠峰.该方法首先对高斯函数进行锐化并做归一化处理,并以此作为变换算子,选择合适的高斯参数及窗宽度,通过对原始γ能谱数据进行褶积滑动变换,达到滤波和提高重叠峰分离度的目的;然后求解GSM成形处理后的谱线近似函数作为目标函数,并选取峰位中心附近若干点作为初始参数,最后以非线性拟合的方法进行重叠峰特征峰参数的解析.实验中,首先验证了该方法变换前后峰位、峰面积特征值的不变性,其次分别对重叠峰能谱段以及MCNP模拟的131I,137Cs,214Bi,206Bi和26Al混合放射源γ能谱进行方法验证.实验结果表明,该方法对于分离度大于0.375、信噪比大于40 dB的重叠峰具有较好分解效果,分解前后的峰位和峰面积的相对误差分别在1％ 和4.5％ 以内;对于γ能谱进行全谱解析后,重叠峰的峰位分离相对误差在1％ 以内,单峰的分离相对误差约为0.1％ 以内,且当变换算子的半宽度接近探测器能量分辨率时,重叠峰的分解结果更准确.该方法具备较好的噪声抑制性能,在全谱解析中无需进行能谱光滑及本底扣除等谱线预处理操作,且计算资源耗费少,分解精确度较高,便于能谱测量系统的嵌入式实时解谱应用,对放射性测量中能谱的现场快速解析具有实用性.

关键词：重叠峰分解;峰锐化;滑动褶积;非线性拟合

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分类号：O433.4(光学)

资助基金：国家重大科学研究计划项目;国家自然科学基金项目;国防基础科研项目;江西省自然科学基金项目;Environmental Radioactivity Research Network Center Project

在线出版日期：2021-10-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：3245-3250