[发明专利]一种基于蒙卡响应矩阵的低分辨率γ能谱反演解析过程及方法

权利要求书

1.一种基于蒙卡响应矩阵的低分辨率γ能谱反演解析过程，依据核素衰变释放γ光子形成仪器谱的物理过程，建立探测器的几何模型，运用蒙特卡洛方法模拟NaI(Tl)闪烁探测器对γ光子的响应函数，确定探测器响应函数中的特征参数，通过综合仿真和插值算法在放射源与γ能谱之间构建一个蒙卡响应矩阵，结合Gold算法与改进的Boosted Gold算法，实现在该响应矩阵下反演解析其它被测样品的γ仪器谱;其特征是：γ仪器谱的解析过程包括仪器谱探测模块、探测器几何模型模块、模拟探测器响应函数模块、响应函数特征参数提取模块、蒙卡响应矩阵生成模块和反演解析模块。

2.根据权利要求1所述的一种基于蒙卡响应矩阵的低分辨率γ能谱反演解析过程，其特征在于：所述仪器谱线探测模块，用于将输入的待测样品经NaI(Tl) γ探测谱仪探测后转换为γ仪器谱数据，确定探测器的几何参数，并将所获得的γ仪器谱数据及探测器几何参数分为两路输出，一路输出连接探测器几何模型模块，一路输出连接反演解析模块。

3.根据权利要求1所述的一种基于蒙卡响应矩阵的低分辨率γ能谱反演解析过程，其特征在于：所述探测器几何模型模块，用于根据仪器谱线探测模块中的样品谱线中的特征参数，并用另一输入标准源的探测器响应函数中特征参数予以比对和校正，进而确定探测器的几何模型，使构建的探测器几何模型与被测样品谱线数据的测量条件和参数一致；同时，将几何模型参数输出连接至模拟探测器响应函数模块。

4.根据权利要求1所述的一种基于蒙卡响应矩阵的低分辨率γ能谱反演解析过程，其特征在于：所述模拟探测器响应函数模块，用探测器响应函数来反映出特征参数和能量的依赖关系，而解析结果的准确性依赖于向解析算法提供的响应矩阵；根据构建的探测器几何模型，采用蒙特卡洛模拟软件模拟探测器响应函数，输出连接至蒙卡响应矩阵生成模块。

5.根据权利要求1所述的一种基于蒙卡响应矩阵的低分辨率γ能谱反演解析过程，其特征在于：所述响应函数特征参数提取模块，用于根据标准源的γ谱来提取该探测器响应函数的特征参数，提取响应函数的特征参数后分两路输出：一路输出连接到探测器几何模型模块，另一路输出连接到蒙卡响应矩阵生成模块。

6.根据权利要求1所述的一种基于蒙卡响应矩阵的低分辨率γ能谱反演解析过程，其特征在于：所述蒙卡响应矩阵生成模块，用于在放射源与γ仪器谱之间构建一个蒙卡响应矩阵，根据模拟探测器响应函数模块输入的谱线数据，通过内插值算法求出其它的响应函数，同时根据响应函数特征参数提取模块输入的特征参数，生成蒙卡响应矩阵，输出连接到反演解析模块。

7.根据权利要求1所述的一种基于蒙卡响应矩阵的低分辨率γ能谱反演解析过程，其特征在于：所述反演解析模块，用于根据蒙卡响应矩阵生成模块输入确定的响应矩阵下，通过反卷积方法解析仪器谱线探测模块输入的被测样品γ仪器谱线；输出为放射性核素定性定量分析的结果，其解析的结果为测量谱线在蒙卡响应矩阵下对应的能量点或接近于理论上的物理谱线的解。

8.一种基于蒙卡响应矩阵的低分辨率γ能谱反演解析方法，其特征步骤如下： 

步骤1，采用低分辨率NaI(Tl)闪烁探测γ能谱仪，在测量条件和参数确定的情况下通过探测待测混合样品，得到待测混合样品的γ仪器谱线                                               ；

步骤2，从步骤4预先建立的标准源γ能谱响应函数的特征参数与步骤1被测样品谱线的特征参数中选择既定的映射关系比对、校正，进而根据步骤1中实际测量条件和参数构建蒙卡模拟NaI(Tl)闪烁探测器的几何模型M；

步骤3，将步骤2得到的探测器几何模型M，采用MCNP蒙卡模拟软件，通过跟踪单个或多个光子的运动轨迹与反应过程，来实现对响应函数的模拟，得到光子在晶体探测器中的响应函数h(x)；

步骤4，采用NaI(Tl)闪烁探测γ能谱仪，在与待测样品相同的测量条件下，测量标准源¹³⁷Cs或⁶⁰Co的γ能谱数据，并得到标准源γ能谱响应函数的特征参数；

步骤5，将步骤3所得到模拟光子在晶体探测器中的单个响应函数h(x)，在两条模拟的响应函数之间通过插值算法求出另一响应函数，同时，根据步骤4得到的标准源γ能谱响应函数的特征参数修正，在50keV~3000keV能量区域内产生所有的响应函数，进而得到蒙卡响应矩阵R；

步骤6，根据步骤5获得的蒙卡响应矩阵R并借助解病态逆矩阵的Gold算法来反演解析步骤1测得的混合样品γ仪器谱线。