基于NaI(Tl)探测器的γ能谱分析技术及软件设计

摘要

分析γ能谱获知放射性核素的种类和活度,成为放射性核素分析的主要方法之一。随着电子工业和材料科学的发展,采集的γ能谱越来越复杂,加上人们对核素分析的复杂度、精确度及方便快捷性要求的提高,借助于计算机的自动能谱分析技术成为必要。现在的谱仪主要通过计算机软件进行能谱分析处理,常见的便携设备,大多是通过下位机采集数据并实时显示,通过USB接口连接笔记本进行数据分析。国内的γ能谱软件与国外比较,在能谱显示、寻峰准确性、峰面积精度及功能方面存在不足。
　　本项目以NaI(Tl)探测器多道谱仪采集的γ能谱为研究对象,分别介绍了硬件测量原理,能谱主要成分构成,能谱处理的一般过程,并对其中涉及的方法做了说明,列出了需要关注的全能峰信息及计算方法。重点介绍了对称零面积高斯卷积法在寻峰过程中的应用,并针对NaI(Tl)采集的γ能谱的特点,编写了相应的算法程序,进行了处理分析,找出了合适的寻峰窗口宽度(W)和寻峰的拟合函数高度(H)。在活度估算上,采用了高斯峰形拟合的峰面积方法,针对孤立全能峰和重叠(两全能峰重叠)全能峰,采用不同的拟合公式进行了处理。介绍了MFC软件开发系统,针对软件主要模块及功能进行了说明。该软件包括:图形显示模块、能量刻度模块、效率刻度模块、谱数据平滑模块、寻峰模块、活度估算模块、核素库模块及信息显示模块。其中通信选用串口——USB口转换线模拟串口通信,方便于笔记本的数据采集。软件采用基于视图的串口通信,在文件格式上,采用了和ORTEC的Scintivision32软件相同的谱数据、核素库数据、能量标定及效率标定格式,方便了文件共用和比对。在界面显示上,采用了国外常用的全局——部分谱的双视图模式,难点包括选定部分谱的映射关系,部分谱鼠标位置及主窗口缩放时,相应的变化关系。文章最后对已完成的工作做了总结,指出了其中存在的不足。产品需要在实际应用中不断提出问题并加以完善。

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第一章 绪论

1.1γ能谱概述

1.2课题研究的背景和意义

1.3课题研究的主要工作

第二章 基于NaI (Tl)探测器的多道γ能谱

2.1测量原理

2.2γ能谱的构成

2.3γ能谱处理的一般过程及方法介绍

2.4峰相关参数简介

第三章 对称零面积高斯函数卷积法在寻峰中的应用

3.1数学原理

3.2针对NaI (Tl)探测器γ能谱的应用

第四章 与峰形相结合的峰面积计算方法

4.1数学原理

4.2针对NaI (Tl)探测器γ能谱的应用

第五章 软件设计

5.1界面设计

5.2框架的生成

5.3能谱的显示

5.4刻度

5.5数据通信

5.6数据库

5.7软件工作流程

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

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