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基于能谱重建技术的全身计数器γ能谱分析

原子能科学技术 2019年第8期53卷 1495-1501页

作者：赵日刘立业曹勤剑中国辐射防护研究院

为提高全身计数器γ能谱分析精度,开展了基于能谱重建技术的γ能谱分析方法研究。首先建立方法的原理框架;然后进行应用实验,使用一台立式NaI型全身计数器测量含放射性的BOMAB人体模型,并通过建模和蒙特卡罗模拟计算测量矩阵;最后使用bo... 详细信息

为提高全身计数器γ能谱分析精度,开展了基于能谱重建技术的γ能谱分析方法研究。首先建立方法的原理框架;然后进行应用实验,使用一台立式NaI型全身计数器测量含放射性的BOMAB人体模型,并通过建模和蒙特卡罗模拟计算测量矩阵;最后使用boosted-Gold算法求解出射能谱,并将结果与Genie 2000软件进行比较。结果显示,boosted-Gold算法在参数p取1~10时能准确重建出理论的核素出射能谱,实现对所有核素的准确识别,且每种核素的活度计算误差均小于10%,这一结果显著优于Genie 2000软件。

关键词：全身计数器 γ能谱能谱重建 boosted-Gold算法

空气中^(222)Rn、^(220)Rn子体水平的α能谱数据重建测量法

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核技术 2009年第6期32卷 464-468页

作者：周青芝赵桂芝肖德涛南华大学核科学技术学院衡阳421001

研究了一种能获取总测量周期内任意时段任意能区α能谱数据的α能谱数据重建测量方法,应用该方法解决了空气中222Rn和220Rn子体水平优化测量中时间段重叠的问题,并在ORTEC八通道α谱仪上实现了空气中222Rn和220Rn子体水平自动、快速及... 详细信息

研究了一种能获取总测量周期内任意时段任意能区α能谱数据的α能谱数据重建测量方法,应用该方法解决了空气中222Rn和220Rn子体水平优化测量中时间段重叠的问题,并在ORTEC八通道α谱仪上实现了空气中222Rn和220Rn子体水平自动、快速及可靠的测量。

关键词： 222Rn子体 220Rn子体 α能谱能谱重建测量

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基于模拟退火算法的加速器能谱重建

价值工程 2022年第21期41卷 159-161页

作者：郭金森李传龙王薇中国原子能科学研究院北京102413

目的:采用模拟退火算法针对某加速器光子韧致辐射谱进行能谱重建,为后续剂量计算打下基础;方法:利用某加速器6MV、18MV能量5×5射野下的实验PDD数据结合蒙卡程序EGSnrc输出的不同能量下的单能PDD,采用模拟退火算法合成了加速器出束口能... 详细信息

目的:采用模拟退火算法针对某加速器光子韧致辐射谱进行能谱重建,为后续剂量计算打下基础;方法:利用某加速器6MV、18MV能量5×5射野下的实验PDD数据结合蒙卡程序EGSnrc输出的不同能量下的单能PDD,采用模拟退火算法合成了加速器出束口能谱。针对国内某型加速器进行蒙卡建模,比较了合成能谱和某型加速器出射能谱的形状,计算了相关系数。最后,利用蒙卡程序以模拟退火算法合成的能谱为源项,对蒙卡模拟PDD数据和实验PDD数据进行了比较。结果:合成能谱和某型加速器出射能谱的形状相似,模拟退火算法反推的能谱和原始能谱相关系数大于0.99,EGSnrc采用反推的能谱进行合成计算得到的PDD数据和实验PDD数据之间的相关系数大于0.99995;结论:利用模拟退火算法可以在治疗用加速器能谱未知的前提下利用实验测量的PDD数据进行能谱重建,且重建得到的能谱可靠性很高,便于后续的剂量计算。

关键词：模拟退火算法能谱重建蒙卡模拟加速器

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分段平滑的贝叶斯迭代法重建脉冲X射线能谱

强激光与粒子束 2024年

作者：吕泽琦谢彦召周熠西安交通大学电气工程学院

吸收法测量脉冲X射线能谱时，测量数据的微小扰动会引起重建能谱的较大波动，甚至出现不符合物理规律的负值。针对测量数据的噪声对脉冲X射线重建能谱影响较大的问题，构建了重建能谱准确性的评估方法，分析了贝叶斯迭代法对包含不同程... 详细信息

吸收法测量脉冲X射线能谱时，测量数据的微小扰动会引起重建能谱的较大波动，甚至出现不符合物理规律的负值。针对测量数据的噪声对脉冲X射线重建能谱影响较大的问题，构建了重建能谱准确性的评估方法，分析了贝叶斯迭代法对包含不同程度噪声干扰的测量数据重建能谱的准确性。通过在贝叶斯迭代法中加入平滑约束条件的方式，降低了噪声对重建能谱的影响。根据预估待测能谱的特征，提出了以能谱峰值为界分段平滑的方法，比较了整体平滑和分段平滑方法的能谱重建效果。多次求解表明，分段平滑贝叶斯迭代法的重建能谱对噪声的敏感度显著下降。设计了基于吸收法的能谱测量系统，分别利用平滑前后的贝叶斯迭代法依据实验测量数据重建能谱，结果表明，分段平滑的贝叶斯迭代法的重建能谱更接近理论能谱，重建效果更好。

关键词：脉冲X射线能谱吸收法能谱重建贝叶斯迭代法平滑

峰位微扰动修正在构建高斯响应矩阵中的应用研究

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原子能科学技术 2021年第8期55卷 1494-1500页

作者：赵剑锟李蔚成邢义强吴和喜张怀强刘义保东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室江西南昌330013 东华理工大学核科学与工程学院江西南昌330013

现有的高斯响应矩阵在对高分辨率γ能谱进行重建时,极易出现假峰、峰位漂移等问题。本文针对测量条件(温/湿度、电压波动等)微弱变化引起峰位扰动进而影响高斯响应矩阵重建结果准确度的问题,通过引入微扰动修正因子,对现有高斯响应矩阵... 详细信息

现有的高斯响应矩阵在对高分辨率γ能谱进行重建时,极易出现假峰、峰位漂移等问题。本文针对测量条件(温/湿度、电压波动等)微弱变化引起峰位扰动进而影响高斯响应矩阵重建结果准确度的问题,通过引入微扰动修正因子,对现有高斯响应矩阵进行修正。采用IAEA重峰分解测试谱及GMX40P高纯锗探测器实测能谱对修正前后的高斯响应矩阵进行谱线解析测试。结果表明:通过修正后响应矩阵重建的能谱,其峰位与实际峰位保持一致,净峰面积的相对偏差分别低于10.25%和5.50%。

关键词：能谱重建高斯响应矩阵峰位微扰动

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衰减透射法测量高能X射线能谱

强激光与粒子束 2012年第6期24卷 1466-1470页

作者：王毅李勤江孝国李成刚中国工程物理研究院流体物理研究所四川绵阳621900

研究了基于衰减透射原理的高能X射线能谱测量与重建。利用蒙特卡罗方法对神龙一号直线感应加速器的X射线源穿过不同厚度铝时的衰减透射过程进行模拟实验。解谱方法采用迭代扰动法,对不同的初始能谱估计和测量噪声水平条件下的能谱重建... 详细信息

研究了基于衰减透射原理的高能X射线能谱测量与重建。利用蒙特卡罗方法对神龙一号直线感应加速器的X射线源穿过不同厚度铝时的衰减透射过程进行模拟实验。解谱方法采用迭代扰动法,对不同的初始能谱估计和测量噪声水平条件下的能谱重建进行计算分析。结果表明:实验测量不包含噪声时,选择合适的初始能谱可以获得比较准确的能谱重建结果;在实验测量数据包含5.0%高斯随机噪声情况下,X射线能谱重建计算结果仍比较稳定,与真实值偏差相对较小。

关键词：高能X射线能谱重建衰减透射直线感应加速器蒙特卡罗方法

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X射线能谱测量的蒙特卡罗成像模拟

强激光与粒子束 2013年第11期25卷 3017-3020页

作者：王毅李勤李天涛中国工程物理研究院流体物理研究所中国工程物理研究院脉冲功率科学与技术重点实验室四川绵阳621900

针对高能强流电子束轰击高Z靶产生的X射线的能谱测量问题,采用蒙特卡罗方法进行成像模拟研究。高能X射线能谱通常由对X射线经过衰减体的直穿透射率曲线进行解谱获得。设计了带多准直孔的截锥体模型,在单次模拟成像中获得完整的衰减透射... 详细信息

针对高能强流电子束轰击高Z靶产生的X射线的能谱测量问题,采用蒙特卡罗方法进行成像模拟研究。高能X射线能谱通常由对X射线经过衰减体的直穿透射率曲线进行解谱获得。设计了带多准直孔的截锥体模型,在单次模拟成像中获得完整的衰减透射率曲线,有效避免了散射光子对透射率曲线以及X射线能谱重建的影响。成像面采用非均匀划分网格计数,将大部分探测计数点集中于各准直孔出口处,保证关注区域模拟成像的精细度,同时减少总体计算时间。

关键词： X射线能谱蒙特卡罗方法成像模拟能谱重建

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抽注水多层同心球中子谱仪软件系统研究

抽注水多层同心球中子谱仪软件系统研究

作者：黄伟杰成都理工大学

学位级别：硕士

中子能谱测量是中子探索的重要环节,当前多球中子谱仪是众多测量中子能谱方法中最简单的一种。传统的多球中子谱仪存在一致性差、造价昂贵等问题,为解决上述问题,课题组依托国家自然科学基金项目“抽注水多层同心球宽量程新型中子能谱... 详细信息

中子能谱测量是中子探索的重要环节,当前多球中子谱仪是众多测量中子能谱方法中最简单的一种。传统的多球中子谱仪存在一致性差、造价昂贵等问题,为解决上述问题,课题组依托国家自然科学基金项目“抽注水多层同心球宽量程新型中子能谱探测器研究”（No.41774120）、四川省科技计划项目“抽注水多层同心球中子谱仪剂量校正”（No.2021YJ0329）自主研发了一台用于中子能谱测量的抽注水多层同心球中子谱仪。目前操作抽注水多层同心球中子谱仪主要存在如下问题:（1）测量人员需要手动发送控制命令进行抽注水操作;（2）无法直观地获取当前谱仪的工作状态和各水层的水量;（3）进行中子能谱重建操作时,需要第三方解谱工具求解中子能谱。因此,本文开展了抽注水多层同心球中子谱仪的软件系统开发与研究,完成了抽注水多层同心球中子谱仪配套的软件系统,实现了自动化控制、抽注水过程动态显示、能谱重建等功能。主要获得成果如下:（1）针对抽注水多层同心球中子谱仪软件系统,在详细需求分析的基础上,构建了界面层、业务逻辑层、接口访问层和数据层等四层构架,采用C#编程语言研发了一套抽注水多层同心球中子谱仪软件系统,实现了实时监控、能谱重建、数据管理、系统设置、水层管理等功能模块。经测试该系统各个功能模块响应时间均小于30ms,CPU使用率最高数值为41%,界面人机交互友好,运行流畅,满足设计要求。（2）采用GDI+技术研发了系统控制设备控件。通过自定义数据传输协议,完成了抽注水多层同心球中子谱仪软件系统与下位机控制设备的数据采集、传输、控制等功能,采用GDI+技术研发了系统控制设备控件,并根据实时反馈的数据信息,实现了抽注水过程动态显示、流量计、电磁阀、水泵等设备状态的实时监控,使操作者能够直观了解设备的运行状态,在意外情况发生时,可以快速做出抉择,为抽注水多层同心球中子谱仪在中子能谱测量中提供了安全保障。（3）采用多线程技术研发了水层管理模块,实现了中子能谱测量过程中的水层组合自动切换功能。通过遗传算法和蚁群算法相结合,建立了蚁群-遗传算法模型,首先将蚁群算法获得的水层组合最优方案作为初始种群,其次使用遗传算法进行计算,最后完成水层组合最优方案的求解。经测试该算法得到32种不同水层组合的最短切换总时间为2672s,对比以前课题组仅用遗传算法计算得到的最短时间缩短了540s,进一步缩短了中子能谱测量操作用时,提高了测量效率。（4）建立了中子能谱重建算法模型,实现了软件系统中子能谱解谱功能及展示功能模块。首先选取252Cf中子源和18种不同的水层组合进行中子能谱模拟测量,得到18个不同水层组合下的模拟实验数据;其次通过252Cf中子源的参考能谱与抽注水多层同心球中子谱仪的响应函数矩阵卷积,得到18个不同水层组合下的模拟实验测量中子计数;最后通过遗传算法模型,完成了能谱重建。经该算法获得的结果与参考能谱数据对比分析,分析结果显示,检验统计量F值为0.012556,临界值F crit为4.130018,检验统计量数值远小于临界值,即两组中子计数之间无显著差异,表明能够较好地通过抽注水多层同心球中子谱仪软件系统进行中子能谱重建。本论文的主要创新点为:（1）设计开发了一套与抽注水多层同心球中子谱仪配套的软件系统,完成了从数据采集到传输再到数据分析处理、能谱重建等功能的无缝衔接与流畅运行,简化了抽注水多层同心球中子谱仪进行中子能谱测量的操作流程,提高了中子能谱测量效率。（2）结合蚁群算法和遗传算法建立了蚁群-遗传算法模型,解决了水层组合最优方案求解速度慢,易陷于局部最优解等问题。采用蚁群-遗传算法求解32种不同水层组合的最优方案,得到水层组合切换总时间最短为2672s,缩短了540s。减少了中子能谱测量操作时间,提高了测量效率。

关键词：抽注水多层同心球中子谱仪能谱重建软件系统实时监控多线程

期望最大法用于脉冲γ射线解谱的理论模拟与分析

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现代应用物理 2014年第3期5卷 169-173页

作者：王继虎马文彦翁秀峰宋朝晖祝杰施帅第二炮兵工程大学西安710049 西北核技术研究所西安710024

分析了衰减透射法测量脉冲γ射线能谱的原理,理论模拟了衰减透射法能谱探测过程,使用期望最大法对模拟结果进行了能谱重建,分析了重建初始谱及测量噪声对解谱结果的影响。结果表明,期望最大法能较好地解出基于衰减透射数据的脉冲γ能谱... 详细信息

分析了衰减透射法测量脉冲γ射线能谱的原理,理论模拟了衰减透射法能谱探测过程,使用期望最大法对模拟结果进行了能谱重建,分析了重建初始谱及测量噪声对解谱结果的影响。结果表明,期望最大法能较好地解出基于衰减透射数据的脉冲γ能谱;测量噪声水平在1%以内,算法具有较强的鲁棒性。

关键词：期望最大法脉冲γ射线能谱重建