基于能谱重构技术的航空γ能谱仪稳谱方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及航空能谱勘探仪器研发技术，具体地指一种基于能谱重构技术的航空 γ能谱仪稳谱方法。
【背景技术】
[0002] 航空物探实质是将航空飞行器作为运载工具，装载地球物理探测仪器在空中完 成地球物理信息采集的方法。航空能谱勘探是获取地球放射性场信息的一种航空物探方 法。因在120m飞行高度上，小立体角探测范围内存在的γ射线本身很少，且测量时间间隔 短（0. 5s或Is)，所以高探测效率的NaI γ谱仪被国内外专家作为航空能谱勘探设备的首 选一航空γ能谱仪。为提高探测准确性，必须增加有效探测计数，现行方法是增加探测面， 即用多个NaI γ谱仪并行构成一个探测矩阵，最终获取到的航空γ能谱（合并谱）由各 个NaI γ谱仪探测到的能谱线性叠加而成。
[0003] 获得高质量的合并谱的前提是：①每个NaI γ能谱均稳定在相同的能量范围内， 不存在谱线漂移；②每个NaI γ谱仪的能量线性度一致，所测得的能谱伸缩度一致。但由 于NaI晶体、光电倍增管、电路中所使用的电子器件等受到温度、电压等因素的影响，导致 能谱发生漂移。研宄者起初采用内置恒温稳谱器的方式降低温度对能谱漂移的影响。之后 在探测器中内置一个能量远离待测能区的人工放射源（如 241Am)的方法，用参考能量峰位 道址的相对变化调节可编程放大器的增益来稳定该参考源的特征γ射线峰位道址以达到 稳定整个待测能区的目的。但内置放射源带来一定的安全隐患，且参考源的特征γ射线峰 能量分辨率差使得稳谱精度不够，转而采用LED代替放射源进行稳谱，但该方法忽略了 NaI 晶体本身的影响。目前多直接采用所测航空γ能谱中的天然放射性核素特征峰（如4°K的 I. 46MeV)作为参考能量进行稳谱。可以看出，上述方法均在用单能量谱漂校正。但由于NaI 探头存在能量非线性且各异，必定会导致各NaI γ谱仪所测能谱中内仅参考能量峰道址相 同，参考能量峰前后特征峰峰位道址均有不同程度的移位，甚至大到使合并谱发生畸变，影 响测量结果的精度。
[0004] 虽然有专家提出采用离线多能量点非线性插值谱漂校正方法，但仅对合成谱进行 校正，忽略前提②，稳谱效果难以保证。同时，现行的稳谱方法均根据上次测量结果来对下 次测量进行稳谱，具有延时性，在外界环境条件剧烈变化时常会产生畸变γ能谱输出。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于克服上述【背景技术】的不足之处，提出一种基于能谱重构技术的 航空NaI γ能谱仪稳谱方法，核心在于实时对航空γ谱仪内每个NaI γ谱仪采样脉冲幅 度进行校正，以重构成基准温度下成统一能量线性的输出能谱。
[0006] 本发明通过以下技术方案对航空γ能谱仪每个NaI γ谱仪进行实时能谱重构， 将等时间间隔内每个NaI γ谱仪重构后的输出谱线中相同道址上对应的计数相加，以实现 对航空γ能谱仪的稳谱。即：在实验室内获得NaI γ能谱仪测得的不同温度下、各能量 入射γ射线的特征峰峰位道址相对于基准温度下对应能量入射γ射线的特征峰峰位道址 的变化率与温度的线性关系并将其作为基准参照系，结合基准温度下实测的能量非线性规 律，将不同温度下、不同能量入射γ射线产生的脉冲幅度校正到基准温度下与规定能量线 性相应的脉冲幅度；在设定的测量时间间隔内将校正后的脉冲幅度按规定脉冲幅度间隔分 类计数，获得成能量线性的重构能谱。
[0007] 对航空γ能谱仪每个NaI γ谱仪进行能谱重构的技术方案包括以下步骤：
[0008] 确定设定基准温度下NaI γ能谱仪的能量刻度曲线，分段线性插值或二次多项 式；
[0009] 确定NaI γ能谱仪测得的不同探测器温度下任意能量特征γ射线峰位道址相对 该能量特征γ射线在基准温度下峰位道址的变化率与探测器温度所成的同一线性规律， 即峰位道址相对变化率一温度线性规律；
[0010] 设定航空γ能谱仪测量能量范围、总道址数和每道所表征的脉冲幅度间隔； [0011] 根据探头当前温度，利用上述能量刻度曲线和峰位道址相对变化率一温度线性 规律将NaI γ能谱仪内数字核信号处理模块分析获取的当前脉冲幅度进行校正到基准温 度下按设定的能量线性分布的脉冲幅度，再将校正后的脉冲幅度按设定脉冲幅度间隔分类 计数，得到设定时间间隔内NaI γ能谱仪重构后的输出能谱。
[0012] 与现有技术相比，本发明具有如下优点：
[0013] 1、依据探测器温度值对整个测量能区进行稳谱，避免前后特征峰发生位移；
[0014] 2、将每个NaI γ能谱仪输出能谱重建为成统一能量线性的输出能谱，避免能量非 线性不一致引起合成谱畸变；
[0015] 3、实时稳谱，规避以往延迟稳谱的缺陷。
【附图说明】
[0016] 图1为本发明稳谱方法技术方案框图；
[0017] 图2为本发明实施例1在20°C的基准温度下A号NaI γ能谱仪测定241Am、137Cs、 6°&)、 15%11、4°1(、铀系平衡源和钍系平衡源获得的能量刻度曲线图；
[0018] 图3为本发明实施例1在-20~50°C温度下A号NaI γ能谱仪测得的241Anu 137Cs、 6°C〇、4°K、铀系平衡源和钍系平衡源的特征γ射线峰峰位道址相对基准温度下同能量峰位 道址变化率与温度的关系图；
[0019] 图4为本发明实施例1中3个NaI γ能谱仪组成的航空γ能谱仪在40 °C温度环 境下测量土壤γ放射性模拟源获得的重构前3个NaI γ能谱仪输出能谱以及重构前、后 航空γ能谱仪输出能谱。
[0020] 图中标号说明：
[0021] 图2中：a是A号NaI γ能谱仪实测不同能量特征γ射线对应峰位道址，b.是A 号NaI γ能谱仪实测能量刻度拟合曲线，c是设定的航空γ能谱仪能量线性规律；
[0022] 图3中：d.是1460. 83keV特征γ射线峰峰位道址随温度相对变化率，e.是 1764. 494keV特征γ射线峰峰位道址随温度相对变化率，f是1332. 501keV特征γ射线峰 峰位道址随温度相对变化率，g.是2614. 533keV特征γ射线峰峰位道址随温度相对变化 率，h.是1173. 237keV特征γ射线峰峰位道址随温度相对变化率，i.是59. 5412keV特征 γ射线峰峰位道址随温度相对变化率，j是661. 657keV特征γ射线峰峰位道址随温度相 对变化率，L是峰位道址相对变化率一温度关系拟合直线
[0023] 图4中：1.是40°C下B号NaI γ能谱仪重构前输出谱线，m是40°C下A号NaI γ 能谱仪重构前输出谱线，η是40°C下C号NaI γ能谱仪重构前输出谱线，〇是40°C下航空 γ能谱仪重构前输出谱线，P.是40°C下航空γ能谱仪重构后输出谱线。
【具体实施方式】
[0024] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的描述，然而本发明的范围并不限 于下述实施例。
[0025] 实施例1 :
[0026] 如图1所示，为基于能谱重构技术的航空γ能谱仪稳谱方法，该方法包括以下步 骤：
[0027] 根据数字化NaI γ能谱仪的制作方法，仪器内对数字核信号处理模块获取的脉冲 幅度进行等间隔分类计数获得输出能谱。设置航空γ能谱仪内每个NaI γ能