对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及辐射探测、环境监测、样品测量设备技术领域，具体地，涉及对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法及其应用，更具体地，涉及对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法、对溴化镧γ谱仪进行能量刻度的方法和自刻度低本底的溴化镧γ谱仪。
【背景技术】
[0002]溴化镧具有优秀的时间分辨率(数百皮秒)和能量分辨率(〈3%，对于662keVγ射线)，其中它的能量分辨率是目前闪烁体探测器类型所能达到的最好结果。由于溴化镧的高Z(有效原子量46.9与碘化钠的50近似)和高密度(密度5.29g/cm3大于碘化钠的3.67g/cm3)，所以溴化镧探测器具有较高的本征探测效率。对于1332keVy射线，溴化镧的本征探测效率比碘化钠高60%，使得溴化镧探测器具备足够的探测效率。
[0003]由于溴化镧具有高能量分辨率、高探测效率的特点，已经出现了很多商业级的溴化镧γ谱仪，例如Ortec公司digiDART-LF。但溴化镧γ谱仪通常有一个缺点，就是存在自身放射性本底。其本底来源主要是晶体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 %的概率通过EC衰变到138Ba的激发态，然后发射出1.436MeV的γ光子退激到基态;有33.6%的概率通过β-衰变到138Ce激发态，之后发射出0.789MeV的光子退激到基态，这个过程中发射的β-电子最大能量为255.26keV。这是溴化镧固有的放射性本底。
[0004]除了镧的天然放射性核素138La造成的本底之外，在溴化镧晶体生长过程中还会引入锕系元素。锕的化学性质近似于镧，在元素周期表中位于镧的下方。在晶体生长过程中很难彻底排除锕系元素，因此，溴化镧晶体中还含有少量的锕系元素。锕系中有天然放射性核素227Ac J27Ac到2t37Pb的衰变链中包含了 5个α衰变。最初商品化的溴化镧晶体的227Ac污染水平是1.3Χ 10—13Ac atoms/La atom，后来由于原材料的选择和纯化，227Ac污染水平已经下降了 2个数量级，每立方厘米溴化镧晶体中227Ac的活度从早期的1.4Bq下降到了 0.1OBq以下(典型值是0.02Bq)，即便如此，227Ac仍然对溴化镧谱仪的本底有影响，使能谱在对应伽马能量的1.5MeV和3MeV区间出现3个主要能量峰。
[0005]正由于溴化镧谱仪存在固有放射性本底，虽然其具有能量分辨率高和探测效率高的优点，但是其应用一直未得到广泛开展;而受限于应用规模，溴化镧晶体生产规模一直未得到充分扩张，从而导致溴化镧晶体价格昂贵，反过来又对溴化镧探测器的广泛应用造成了价格障碍。但是138La是溴化镧晶体组成元素，除了通过同位素分离之外，不能把138La从普通的溴化镧化合物中分离出来;而随着提纯工艺的成熟，锕系等杂质含量能进一步减少，但是227Ac的影响仅能得到限制，却也不能根除。所以，要想发挥溴化镧探测器高能量分辨率、高探测效率的特点，必须想方法扣除其固有放射性本底的影响。
【发明内容】
[0006]本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法，该方法能够将溴化镧γ谱仪的输出信号中的γ射线的能谱测量值和α粒子的能谱测量值进行甄别，从而高效地去除溴化镧γ谱仪自身的放射性本底。
[0007]因而，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法，其中，所述输出信号为γ射线和α粒子的辐射信号。根据本发明的实施例，该方法包括:利用所述溴化镧γ谱仪探测待测物的辐射，以便得到所述输出信号;对所述输出信号进行分析，以便得到所述γ射线的特征量和所述α粒子的特征量;基于所述γ射线的特征量和所述α粒子的特征量，以便得到所述γ射线的特征量和所述α粒子的特征量随能量的分布图；以及基于所述分布图，对所述输出信号中的所述γ射线和所述α粒子的辐射信号进行区分，并得到所述γ射线的能谱测量值γ?和α粒子的能谱测量值cw。
[0008]根据本发明实施例的对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法，该方法可以简单、高效地区分输出信号中的γ射线和α粒子的辐射信号，从而，分离出溴化镧γ谱仪自身的α粒子的辐射信号，并得到去除α粒子的辐射信号干扰的γ射线辐射信号。
[0009]另外，根据本发明上述实施例的对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法，还可以具有如下附加的技术特征:
[0010]根据本发明的实施例，该方法进一步包括:
[0011]基于所述γ射线的特征量和所述α粒子的特征量，绘制固定能量的所述γ射线的正态分布曲线和所述α粒子的正态分布曲线，其中，所述固定能量为选自所述分布图的能量范围内的任一能量值；
[0012]所述γ射线的正态分布曲线和所述α粒子的正态分布曲线相交并得到一个交点，所述交点的特征量值为所述固定能量的所述γ射线和所述α粒子的甄别阈值;以及
[0013]基于所述甄别阈值，通过概率统计分析，以便得到所述固定能量的所述γ射线的M别率％和所述α粒子的觀别率％。
[0014]根据本发明的实施例，基于所述固定能量的所述γ射线的能谱测量值γ测、所述α粒子的能谱测量值cw、所述γ射线的甄别率％和所述α粒子的甄别率％，利用下列方程，
[0015]γ测=% X γ理+(1-%) Xa理
[0016]α测=ηαΧα理+(1_ηγ) X γ理
[0017]确定所述固定能量的所述γ射线理论能谱值γ理和所述α粒子理论能谱值α理;以及
[0018]基于所述γ射线理论能谱值γ理和所述α粒子理论能谱值α理，对所述输出信号进行校正，以便获得γ射线能谱图和α粒子能谱图。
[0019]根据本发明的实施例，所述特征量选自下列之一:部分电荷量与总电荷的比值、平均时间和波形比较的卡方值。
[0020]根据本发明的优选实施例，所述特征量为部分电荷量与总电荷的比值。
[0021]根据本发明的另一方面，本发明提供了一种对溴化镧γ谱仪进行能量刻度的方法，O根据本发明的实施例，该方法包括:
[0022]利用溴化镧γ谱仪对138La和2t38Tl进行检测，并产生输出信号，其中，所述输出信号为γ射线和α粒子的辐射信号；
[0023]利用前述的对溴化镧γ谱仪的输出信号进行甄别处理的方法，对所述输出信号进行甄别处理，以便得到γ射线能谱图；
[0024]对所述γ射线能谱图进行分析，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，进行γ谱分析，以便对所述溴化镧γ谱仪进行能量刻度。
[0026]根据本发明实施例的对溴化镧γ谱仪进行能量刻度的方法，该方法利用经甄别处理的得到的γ射线能谱图，进行138La和2t38Tl固有的本底特征峰分析，避免了其它粒子和射线对能谱的干扰，特征峰的峰型符合高斯分布，特征峰的位置判断准确，从而溴化镧γ谱仪进行更准确的能量刻度。
[0027]根据本发明的实施例，所述138La的特征峰为138La的36keV峰和1472keV峰。
[0028]根据本发明的实施例，所述2t38TI的特征峰为2t38T I的2615keV峰。