多道γ能谱分析软件中寻峰算法比较总结

2.5数据平滑在平滑(Smooth)菜单中选择所需的平滑方式进行数据的平滑处理。

该菜单共有4种选项，对应4种不同的平滑方式。

当选定一个方式后就弹出一个平滑控制窗口，可以利用该窗口输入平滑参数并实行平滑。

(1).自适应平滑(Adaptive)：这一平滑方式是我们推荐的平滑方式。

在大多数情况下都可以扣除噪声影响同时保持基本衍射峰形。

在平滑控制窗口的点数选择(SelectPoints)和噪声水平(NoiseLevel)组合框中分别选择(或输入)平滑点数和噪声水平。

平滑点数一般取值在3－11的范围内；噪声水平可以通过查看背景处的衍射强度抖动方便地确定。

如背景处衍射强度抖动幅度为 100, 则噪声水平可输入100。

然后用鼠标单击显示(Show)命令按钮,程序同时显示平滑前后的衍射图，可以用局部放大工具对图形进行放大查看，如平滑程度不够，可以增加平滑点数和噪声水平再试。

如平滑过头，则可以减小平滑点数或噪声水平。

如果得到满意结构，单击确认(OK)命令按钮完成平滑。

(2).萨韦池科－高雷(Savitzky-Golay)平滑:这一平滑方式是较为普遍应用的方式。

它的工作原理是应用最小二乘方法拟合数据为多项式，并用拟合多项式在各处的取值作为平滑后的强度值。

在平滑控制窗口的平滑点数选择(SelectPoints)和多项式选择(NoiseLevel)组合框中分别选择平滑点数(范围从3到105)和拟合多项式次数(从2次到10次)。

选择平滑点数依赖于衍射峰宽。

设平均半高宽为W,测量步长为S,根据经验可取平滑点数为小于(或接近)W/S的一个奇数。

平滑点数一定要大于拟合多项式的次数。

选择拟合多项式的次数：一般选2次或3次即可。

次数太高不但计算复杂，而且平滑效果不好。

平滑结果显示与确认：用鼠标单击显示(Show)命令按钮,程序同时显示平滑前后的衍射图，可以用局部放大工具对图形进行放大查看，如平滑程度不够，可以增加平滑点数和减小拟合多项式次数；如平滑过头，则可以减小平滑点数或增加拟合多项式次数。

多道γ能谱分析软件中寻峰算法比较总结寻峰算法是检测和识别γ能谱中标准峰的一个过程，是γ能谱的分析过程的关键步骤。

随着γ能谱分析软件的不断发展，出现了多种寻峰算法，优势各有不同，A软件的算法一般用于比较复杂的能谱，而B软件的算法一般用于小范围的能谱分析。

本文将通过对常见的几种γ能谱分析软件中寻峰算法的比较，总结当前寻峰算法的发展趋势和应用前景。

一、Geology 7.0
Geology 7.0是由英国Geochemical Ltd公司开发出的一款专业的γ能谱分析软件。

该软件采用了积分式寻峰算法，即根据信号在每一小段内累积平均值，将信号的变化和峰的确定结合起来。

在寻峰时，Geology 7.0会自动调整峰陡面参数，有效降低对峰形幅度变化的变异性，实现自适应寻峰，从而提高能谱的分析准确度，较好的保持能谱的原始数据。

Geology 7.0的寻峰算法还可以避免背景干扰的出现，以便精确地检测出底峰面，能够有效地抑制低能底峰的异常检测。

此外，它还可以识别出隐藏在较宽能谱峰中的比较窄的峰，让检测结果更加精确。

二、Merck Millipore Type Spectrum
Merck Millipore Type Spectrum是中国德州MILLIPORE公司推出的一款多功能γ能谱分析软件。

软件采用基于峰头的寻峰算法，能够有效识别四种不同形状的γ能谱峰：单峰、双峰、三角峰和脊峰。

能谱寻峰比较法
能谱寻峰比较法是一种常用的寻峰方法，其基本步骤如下：
1.采集能谱数据：通过实验或检测设备获取能谱数据，得到一组随能量变化的数据点。

2.预处理数据：对采集到的能谱数据进行预处理，包括去除噪声、平滑处理等，以提高寻峰的准确性。

3.确定寻峰范围：根据实际需要，确定寻峰的范围。

通常，寻峰范围是根据实验或检测的目的确定的，例如可能需要寻找某个特定能量范围内的峰。

4.峰检测和识别：在确定的寻峰范围内，使用适当的寻峰算法进行峰检测和识别。

常用的寻峰算法包括对称零面积对合法、比较法寻峰法、导数法寻峰法等。

5.参数调整和优化：根据实际情况，调整和优化寻峰算法的参数。

例如，可以通过调整阈值、平滑参数等来提高寻峰的准确性和稳定性。

6.峰位确定：根据寻峰算法的结果，确定每个峰的峰位。

通常，峰位的确定是根据实验或检测的要求进行的，例如可能需要计算每个峰的精确能量位置。

7.数据分析：对确定峰位的能谱数据进行进一步分析，例如可以计算峰的半高宽、精确峰位、峰宽等信息，以便进行后续的数据处理和分析。

总之，能谱寻峰比较法是一种基于数据驱动的寻峰方法，其关键在于选择合适的寻峰算法和参数调整，以确保寻峰的准确性和稳定性。

在实际应用中，需要根据具体实验或检测条件选择适合的寻峰方法，并对数据进行深入分析和处理，以获得更准确和可靠的结果。

康普顿散射虚拟仿真实验记录数据处理报告电子对效应是高能γ射线与物质相互作用的一种过程。

当γ射线入射至物质时，其能量足够高，能够转化成正负电子对。

这些电子对在物质中相互作用，产生电离作用，并在物质中形成电子对径迹。

电子对径迹在物质中的长度与能量有关，能量越高，径迹越短。

2.康普顿散射实验原理康普顿散射实验是利用康普顿效应测量γ光子能量及微分截面与散射角的关系。

实验装置主要包括放射源、闪烁体探测器、多道分析器和电子学系统等。

放射源发出γ光子，射线与物质相互作用后发生康普顿散射，散射光子被闪烁体探测器探测，多道分析器对探测到的信号进行处理，得到γ能谱。

通过测量γ能谱中康普顿边缘的位置和形状，可以计算出散射光子的能量和微分截面与散射角的关系。

三、实验步骤1.实验前准备：检查实验装置是否正常，调整探测器位置，调节放射源距离探测器的距离，确保实验安全。

2.测量γ能谱：打开实验装置电源，打开多道分析器软件，进行能谱测量。

记录康普顿边缘的位置和形状，计算出散射光子的能量和微分截面与散射角的关系。

3.测量吸收系数：更换不同物质，测量不同能量γ射线在典型物质中的吸收系数，记录实验数据。

4.实验结束：关闭实验装置电源，整理实验数据和记录。

四、注意事项1.实验过程中要注意辐射安全，避免直接接触放射源。

2.实验装置应调整好位置，确保测量精度和安全性。

3.实验数据应认真记录和整理，避免误差产生。

4.实验结束后应及时清理实验装置，保持实验室环境整洁。

当高于1.022MeV的γ光子穿过原子核时，它会在原子核的库仑场作用下转变成一个电子和一个正电子。

其中一部分光子的能量会转变成正负电子的静止能量，而其余部分则会成为它们的动能。

被释放出的电子还能与介质产生激发、电离等作用。

而正电子在失去能量后，会与物质中的负电子相遇并相互湮灭，产生γ射线。

探测这种湮灭辐射是可靠地确定正电子产生的实验方法之一。

闪烁体探测器是一种广泛应用的电离辐射探测器，利用电离辐射在某些物质中产生的闪光来进行探测。

实验一γ能谱测量一．实验目的1．了解闪烁探测器的结构、原理。

2．掌握NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪的几个性能指标和测试方法。

3．了解核电子学仪器的数据采集、记录方法和数据处理原理。

二．实验内容1．学会NaI(Tl)单晶γ闪烁谱仪整套装置的操作、调整和使用，调试一台谱仪至正常工作状态。

2．测量137Cs、60Co的γ能谱，求出能量分辨率、峰康比、线性等各项指标，并分析谱形。

3．数据处理（包括对谱形进行光滑、寻峰，曲线拟合等）。

三．原理1．N aI(Tl)闪烁探测器①概述核辐射与某些物质相互作用会使其电离、激发而发射荧光，闪烁探测器就是利用这一特性来工作的。

下图是闪烁探测器组成的示意图。

首先简要介绍一下闪烁探测器的基本组成部分和工作过程。

闪烁探测器有闪烁体、光电倍增管和相应的电子仪器三个主要部分组成。

上图中探测器最前端是一个对射线灵敏并能产生闪烁光的闪烁体，当射线(如γ、 )进入闪烁体时，在某一地点产生次级电子，它使闪烁体分子电离和激发，退激时发出大量光子(一般光谱范围从可见光到紫外光，并且光子向四面八方发射出去)。

在闪烁体周围包以反射物质，使光子集中向光电倍增管方向射出去。

光电倍增管是一个电真空器件，由光阴极、若干个打拿极和阳极组成；通过高压电源和分压电阻使阳极、各打拿极和阴极间建立从高到低的电位分布。

当闪烁光子入射到光阴极上，由于光电效应就会产生光电子，这些光电子受极间电场加速和聚焦，在各级打拿极上发生倍增(一个光电子最终可产生104~109个电子)，最后被阳级收集。

大量电子会在阳极负载上建立起电信号，通常为电流脉冲或电压脉冲，然后通过起阻抗匹配作用的射极跟随器，由电缆将信号传输到电子学仪器中去。

实用时常将闪烁体、光电倍增管、分压器及射极跟随器都安装在一个暗盒中，统称探头；探头中有时在光电倍增管周围包以起磁屏蔽作用的坡莫合金(如本实验装置)，以减弱环境中磁场的影响；电子仪器的组成单元则根据闪烁探测器的用途而异，常用的有高、低压电源，线性放大器，单道或多道脉冲分析器等。

数据处理：一、观察Co 60和Cs 137的γ射线能谱，在图上指出光电峰、康普顿边界、电子对峰、背散射峰等峰位。

图1.Co 60放射源的γ射线能谱图2.Cs 137放射源的γ射线能谱二、计算Cs 137的光电峰和Co 60的左侧光电峰对应的能量刻度。

已知：Co 60的左侧光电峰MeV E 17.11=γ对应B 道，Cs 137的光电峰γE ＝0.661MeV 对应A 道于是可得能量刻度公式为：MeV AB e --=661.017.1其中由实验数据可知，B 道道址为835.738，由图2知A 道道址为478.611。

代入数据得：MeV MeV MeV A B e 310425.1611.478738.835661.017.1661.017.1-⨯=--=--=三、测量Co 60的右侧光电峰能量及计算Cs 137光电峰的能量分辨率。

1、测量Co 60的右侧光电峰能量Co 60的右侧光电峰能量 =Co 60的右侧光电峰道址C ×能量刻度e即E 2 = C ×e = 949.721×310425.1-⨯MeV = 1.353MeV ≈ 1.35MeV与理论值MeV E 33.12=γ相比，相对误差为2E −2γE 2γE ×100% = 1.50%理论值比实验值少一位有效数字，所以相对误差不大准确。

但从中可看出实验误差相对较小，说明实验比较成功，实验较为精确。

由于我们选择的Co 60放射源不大活跃或是我们4号台的仪器不大灵敏，导致我们组在进行5000多秒后，右侧光电峰的计数才刚到440左右（参见图1）。

由于计数的数量不足够大也是造成误差的主要原因之一。

2、计算Cs 137光电峰的能量分辨率Cs 137光电峰的能量分辨率为：%94.8%10010425.1661.041.4796e FWHM e FWHM 3=⨯⨯⨯=⨯=⨯=-γγηE E 四、测量紫铜片对Cs 137发射的γ射线的吸收曲线，在半对数纸上作图，求出线性吸收系数和半吸收厚度。

γ射线能谱分析试验一、预习报告实验名称:γ射线能谱分析试验.实验内容:1.学会Ｎa(TI)单晶Y闪烁谱仪整套装置的操作.调整和使用.2.了解多道脉冲分析器在Ｎa(TI)单晶Y闪烁谱仪测量中的数据采集及其基本功能.3.测量Ｎa(TI)单晶Y闪烁谱仪的能量和线性.4.分析137C S单能Y射线谱仪.5. 测量Na(TI)单晶Y闪烁探测器的计数率随工作电压变化的关系曲线.实验目的:1.了解闪烁探测器的结构.原理.2.掌握Ｎa(TI)单晶Y闪烁谱仪的几个性能指标和测量方法.3.了解核电子学仪器的数据采集.记录方法和数据处理原理.4.测量Na(TI)单晶Y闪烁探测器的坪曲线,确定合适的工作电压;实验仪器:Ｎa(TI)单晶Y闪烁探头;微机多道Y(X)谱仪装置;Y放射源137C S一个.实验原理：1. 射线与物质的相互作用γ射线是原子核从激发态跃迁到低能态或基态时发射的波长很短的电磁辐射，研究γ射线的能谱对原子核的能级结构和放射性核素的应用等方面具有重要的意义。

γ射线与物质相互作用，可以有许多方式。

当γ射线的能量在30MeV 以下时，在所有相互作用方式中，最主要的三种，如图 1-1所示。

图1-1 γ射线与物质相互作用示意图(1)光电效应：入射γ粒子把能量全部转移给原子中的束缚电子，光子本身消失而把束缚电子打出来形成光电子这个过程称为光电效应。

由于束缚电子的电离能E i 一般远小于入射γ射线的能量E γ，所以光电子的动能近似等于入射γ射线的能量，即：E 光电 = E γ - E i ≈E γ （1）(2)康普顿散射：核外自由电子与入射γ射线发生康普顿散射。

根据动量守恒的要求，散射与入射只能发生在一个平面内。

设入射γ光子能量为hv ，散射光子能量为hv′，康普顿散射后散射光子能量与散射角θ的关系为：)cos 1(1θ-+='a hv v h（2）式中2c m hva e =，即为入射γ射线能量与电子静止质量m e所对应的能量之比。

γ射线能谱的测定【摘要】：本实验主要通过测量γ的能谱和采用NaI( Tl) 闪烁谱仪测全能峰的方法测量了137Cs 和60 Co 的γ射线在铅铜中吸收，对137Cs( 0. 661 MeV) 分别为1. 213、0. 642、0. 194 cm- 1, 与公认值相差均约1%; 对60Co 分别为0. 674、0. 481、0. 149 cm- 1 , 与公认值相差均在5%以内。

本实验就是利用探测器的输出脉冲幅度与入射粒子能量成正比的规律来测得能量与其强度的关系曲线。

通过对CS、CO能谱的测定，可以加深对γ射线能量与强度的关系，γ射线与物质相互作用的理解；可以进一步了解NaI(T )闪烁谱仪原理，特性与结构，掌握NaI(T )闪烁谱仪的使用方法以及鉴定谱仪的能量分辩率与线性。

【关键词】：γ射线、能谱、NaI（Tl）γ闪烁谱仪【引言】：γ跃迁可定义为一个核由激发态到较低的激发态, 而原子序数Z 和质量数A 均保持不变的退激发过程, 是激发核损失能量的最显著方式跃迁可定义为一个核由激发态到较低的激发态, 而原子序数Z 和质量数A 均保持不变的退激发过程, 是激发核损失能量的最显著方式。

闪烁探测器是利用某些物质在射线作用下会发光的特性来探5g射线的仪器。

它的主要优点是：既能探测各种类型的带电粒子，又能探测中性粒天既能测量粒子强度，又能测量粒子能氨并且探测效率高，分辨时间短。

它在核物理研究和放射性同位索的测量中得到广泛的应用。

本实验的目的是了解NaI(T1)闪烁谱仪的原理、特性与结构，掌捏NaI(T1)闪烁谱仪的使用方法，鉴定潜仪的能量分辨率和线性，并通过对于y射线能谱的测量，加深对y射线与物质相互作用规律的理解。

【实验方案】：实验原理原子核的衰变产生γ射线，不同能级间的衰变跃迁可以产生不同能量的γ射线，我们可以通过射线探测器对这些γ射线的能谱分析就可以推断出原子核的一些性质。

射线探测器的是根据射线与物质的相互作用规律研制的，可分为“信号型”和“径迹型”，本实验用的NaI（T1）单晶γ闪烁谱仪就是属于信号型。

收稿日期:2020-01-19基金项目:国家自然科学基金资助项目(11575081),湖南省自然科学基金资助项目(2018J J 2317)作者简介:陈鑫栋(1992 ),男,陕西西安人,硕士研究生,现从事核能与核技术工程方面研究通信作者:颜拥军:y a n _j a s o n @163.c o m第40卷 第3期核科学与工程V o l .40 N o .32020年6月N u c l e a r S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n gJ u n .2020基于M A T L A B 的γ能谱数据获取与处理研究陈鑫栋1,颜拥军1,*,朱 皓1,李广锋2(1.南华大学核科学技术学院,湖南衡阳421001;2.岭澳核电有限公司,广东深圳518031)摘要:本文构建了一种基于MA T L A B 平台的γ能谱测量系统,该系统硬件由溴化镧(L a B r 3)探测器㊁前端模拟电路㊁峰值检测保持电路㊁触发电路㊁高速数据采集卡组成,采用MA T L A B G U I 设计了数据采集与分析界面㊂初步实验结果证明该装置较传统的能谱测量装置结构简单,数据处理方便㊁稳定性好㊂将高速数据采集卡应用在与能谱测量相关的诸多领域,前景非常广泛㊂关键词:高速数据采集卡;MA T L A B ;能谱测量;数据获取中图分类号:T L 812文章标志码:A文章编号:0258-0918(2020)03-0492-07S t u d y o n D a t a A c q u i s i t i o n a n d P r o c e s s i n g Ba s e d o n M A T L A B N u c l e a r E n e r g y S pe c t r u m C H E N X i n d o n g 1,Y A N Y o n g ju n 1,*,Z HU H a o 1,L I G u a n g f e n g2(1.S c h o o l o f N u c l e a r S c i e n c e &T e c h n o l o g y ,U n i v e r s i t y o f S o u t h C h i n a ,H e n g y a n g,H u n a n p r o v .421001,C h i n a ;2.L i n gA o N u c l e a r P o w e r C o .,L t d .,S h e n z h e n 518031,C h i n a )A b s t r a c t :I n t h i s p a p e r ,a g a mm a -r a y s p e c t r u m m e a s u r e m e n t s ys t e m b a s e d o n MA T -L A B p l a t f o r m i s c o n s t r u c t e d .T h e h a r d w a r e o f t h e s ys t e m c o n s i s t s o f L a B r 3d e t e c t o r ,f r o n t -e n d a n a l o g c i r c u i t ,p e a k d e t e c t i o n a n d h o l d i n g c i r c u i t ,t r i g g e r c i r c u i t a n d h i gh -s p e e d d a t a a c q u i s i t i o n c a r d .T h e d a t a a c q u i s i t i o n a n d a n a l y s i s i n t e r f a c e i s d e s i g n e d b y u -s i n g MA T L A B G U I .T h e p r e l i m i n a r y e x pe r i m e n t a l r e s u l t s s h o w t h a t t h e d e v i c e h a s s i m -p l e s t r u c t u r e ,c o n v e n i e n t d a t a p r o c e s s i n g a n d g o o d s t a b i l i t y c o m pa r e d w i t h t h e t r a d i -t i o n a l e n e r g y s p e c t r u m m e a s u r i n g d e v i c e .T h e a p p l i c a t i o n o f h i g h -s p e e d d a t a a c qu i s i t i o n c a r d i n m a n y f i e l d s r e l a t e d t o e n e r g y s p e c t r u m m e a s u r e m e n t h a s w i d e p r o s p e c t s .K e y w o r d s :H i g h -s p e e d D a t a A c q u i s i t i o n C a r d ;MA T L A B ;E n e r g y S p e c t r u m M e a s -u r e m e n t ;D a t a A c qu i s i t i o n 294经典的多道能谱分析仪能够确定待测样品中各种具有γ辐射的放射性核素的种类及其强度[1],是核辐射探测领域一种重要的测量方法,但是这种分析仪体积比较大㊁较为笨重,而且不能同时进行多通道的能谱测量㊂本文尝试用凌华提供的P C I 9812高速数据采集卡与MA T L A B软件相结合来进行能谱测量,以期望能克服传统多道分析仪的这些不足之处㊂P C I 9812高速数据采集卡有12位高精度A D转换器,而且采样率可达20 MH z;有4个通道可以同时采集数据,因此有可能构成并行工作的4台多道能谱分析仪,而且这种卡比较小巧㊁通用,所以体积上占有优势㊂1系统组成本系统由γ能谱数据获取硬件与γ能谱数据获取处理软件组成㊂研究思路如下:选用溴化镧(L a B r3)探测器对放射源进行探测,对探测到的核信号进行放大㊁滤波㊁硬件寻峰等预处理之后,触发高速数据采集卡对核信号峰值进行采样,将采样好的数字核信号导入MA T L A B软件,并运用数据采集卡基于MA T L A B的D A Q工具箱编写程序界面来对核信号峰值进行处理形成能谱,随后对能谱进行平滑㊁核素识别等数据分析㊂该思路充分利用MA T L A B强大的数据处理和G U I功能[2],灵活方便,在用户界面看到实时变化的分析结果,系统框图如图1所示㊂2模拟信号处理电路电荷灵敏前放输出的信号通常是时间常数较大的指数衰减信号,在计数较大时容易产生堆积和基线漂移[3],因此需要利用极-零相消来消除信号尾部的下冲来改善波形[4],本文所设计极零相消电路原理图如图2所示㊂经过极 零相消电路使探测器输出的波形从图2(a)中所示波形,调整为图2(b)所示波形,达到极 零相消目的㊂图2中R2远远大于R1,这样流过R1的电流就远远大于流过R2的电流㊂其中V B= a V i,a是分压系数,图1γ能谱数据采集系统示意框图F i g.1 S c h e m a t i c b l o c k d i a g r a m o f n u c l e a r e n e r g ys p e c t r u m d a t a a c q u i s i t i o n s y s t em图2极 零相消电路F i g.2 P o l e z e r o c a n c e l l a t i o n c i r c u i t可以得出输出电压:V0(S)=a V i+V i-a V iR2+1S CR2(1)传递函数:H(S)=V0(S)V i(S)=S+1τ1S+1τ2(2)其中τ1=C R2a;τ2=C R2;τ1>τ2,a<1;通过调节电位器R1位置,改变a值,达到极零相消的目的㊂经过极零相消后的脉冲峰值持续时间短,信噪比不高,对于波形来说,当其为无限宽尖394顶脉冲时,可以达到最佳信噪比,如图中3(a)中所示,但在现实中无法实现㊂通常采用有源积分滤波电路来实现放大整形的功能,将脉冲整形为高斯型或准高斯型(具有无限宽的脉冲,其顶部也保持一定宽度)如图3(b )中所示,来提高信噪比和能量分辨率㊂为达到此目的所设计的积分滤波电路如图3(C )所示㊂图3 积分滤波电路F i g .3 I n t e gr a l f i l t e r c i r c u i t 其中的运放为同向放大器,电路的电压增益K =1+R 4R 3+S C 2R 3R 4(3)根据K C L 方法可以得到该电路的传递函数为:H (S )=KS 2C 1C 2R 1R 2+S (C 1R 1+C 2R 2+C 2R 1-K C 1R 1)+1(4)品质因素为:Q =C 1C 2R 1R 2C 1R 2+C 1R 1+C 2R 1(1-K )(5)经过放大整形后的信号,峰值宽度较窄,需要进行峰值展宽处理来满足后续对核信号的要求㊂图4为峰值检测保持电路㊂U 64与U 59构成峰值保持电路的主体,当有脉冲输入时,核脉冲经过U 64向保持电容C 62充电,脉冲过后,由于二极管的反向电阻和U 59的输入电阻都很大,所以电容上基本没有放电,可近似认为保持电容回路保持了峰值电压,窄脉冲就会被展宽㊂经过多次实验,C 62取1000的电解电容,D 6㊁D 7采用漏电流小㊁反相恢复时间短的开关二极管㊂U 52组成低阈值检测电路的重要部分,当有阈值之内的信号输入时,U 52输出一正脉冲,与经U 55峰值检测输出的高电平经过U 50A ㊁U 50B 与非运算得到正脉冲,随后与由U 47㊁U 53A 构成的阈值甄别电路Q 非端输出的甄别信号进行与非运算,送入U 53B ㊁U 56A ,用来触发单稳态触发器产生一宽度确定的负脉冲作为触发信号输入高速数据采集卡,与此同时模拟开关U 57D 打开,对电容进行放电,这样就对脉冲完成了一次峰值扩展㊂此电路的意义在于在峰值保持的同时产生一个同步上升沿触发信号,用以触发高速数据采集卡对处理后的核峰值信号进行数据采集㊂3 数据采集卡本系统中选取的P C I -9812具有高速多通道多种触发方式等特点,可适用于各种采集频率要求较高的数据采集用途㊂基于32位的P C I 总线;12位高精度A D 转换器;4个通道可以同时采集数据;板内32K 字F I F O 缓冲器;采样频率可达到20MH z㊂该卡具有软件触发㊁外部模拟触发(正斜率触发和负斜率沿触发)㊁外部数字触发(上升沿触发和下降沿触发)几种触发源[5]㊂其中模拟输入通道C H 0㊁C H 1㊁C H 2和C H 3上的信号都可作为外部模拟触发的触发信号,本系统的模拟输入采用的是单通道采集,选用C HO 通道,外部数字上升沿触发用到的引脚为J P 1中的3号引脚㊁4号引脚㊂而且P C I -9812而且有丰富的驱动程序;支持各种软件开发平台,如V C /C ++㊁V B ㊁B o r l a n d ㊁M a t l a b 等,可以和MA T L A B很好的结合㊂而且这种卡比较小巧㊁通用,体积上占有很大优势,多通道同时工作,可构成多通道的能谱测量系统㊂494图4峰值检测保持电路F i g.4 P e a k d e t e c t i o n a n d h o l d c i r c u i t4软件平台4.1M A T L A B G U I数据采集界面的设计采用MA T L A B中的D A Q工具箱,安装之后就可以依据MA T L A B D A Q T o o l b o x的标准来操作高速数据采集卡㊂数据采集工具箱由三部分组成:M文件格式的函数㊁数据采集引擎和硬件驱动[6],这些组成部分使得MA T L A B与数据采集硬件之间的信息传递成为可能㊂当数据传输至数据采集卡后,就需要运用MA T L A B来控制数据采集卡,进而进行数据处理分析,本装置中采用MA T L A B的g u i功能,也就是图形用户界面,由窗口㊁菜单㊁图594标㊁光标㊁按键㊁对话框和文本等各种图形对象组成的用户界面,使用鼠标或按键选择,激活这些对象或按钮,触发MA T L A B 中相应的代码,来控制数据采集卡进行工作[7]㊂从而很方便的实现数据处理的功能㊂基于MA T L A B平台所设计的采集程序主流程如图5所示㊂图5 主程序流程图F i g .5 M a i n p r o gr a m f l o w c h a r t 4.2 处理软件设计数据采集卡获取每个核脉冲的峰值后,应用软件将峰值转化为对应的道址,将不同峰值的计数转化为相应道址的计数,可以绘制出横坐标为道址㊁纵坐标为计数值的幅度谱图㊂由于最终我们需要的是能谱图,这里我们还需对幅度谱中的道址进行能量标定,将不同道址对应到入射射线的不同能量,最终绘制出横坐标为能量值㊁纵坐标为计数值的能谱图㊂图7为本系统所设计的处理软件结构㊂测量前,设置好参数㊂在测量结束后,进行自动解谱,显示峰位,通过核素库对比识别核素,同时计算活度,与峰面积㊂所设计界面有5个功能模块,每个模块有相应的子选项对话框,因此具有友好的人机交互界面,提升了数据采集与处理分析的可操作性㊂图6 软件结构框图F i g .6 S o f t w a r e s t r u c t u r e b l o c k d i a gr a m 5 测量实验系统设置触发类型为外部触发,触发方式为上升沿触发,在装置组件完成后,在MA T -L A B 中设置采样频率为20M ,设置采样长度为8㊂在温度0~35ħ㊁相对湿度80%以下㊁环境剂量率:ɤ0.18μS v /h 的环境下对该装置分别进行了探测器能量刻度线性实验㊁能量分辨率测量实验㊁能谱测量实验㊂5.1 探测器能量刻度线性实验分别对137C s 和152E u 源进行测量,并记录其特征峰能量和道址(见表1)㊂694表1 L a B r 3(C e)探测器能量刻度表T a b l e 1 L a B r 3(C e )d e t e c t o r e n e r g y sc a l e 能量/K e V 344.275661.6571408.011道数/道3146051295能量刻度函数为:E =A X+B ,其中E为γ射线的能量;X 为相应的道址㊂根据表1数据,利用最小二乘法求出A ㊁B 的值㊂得出刻度函数为:E =1.084X +4.762(6)线性关系如图7所示㊂图7 线性关系图F i g .7 L i n e a r r e l a t i o n s h i p由上图可以看出,溴化澜探测器的能量线性较好㊂5.2 能量分辨率测量实验将137C S 源放置于L a B r 3探测器的正前方,单独测量137C S 源50次,记录其产生的662k e V 能谱的数据,随机选取其中五组数据进行计算,取其全能峰半高宽所对应的道数与全能峰所对应的多道道址数之比就得到能量分辨率㊂测量数据如表2所示㊂表2 L a B r 3(C e )探测器对137C s (662k e V )γ射线能量分辨率T a b l e 2 E n e r g y re s o l u t i o n of 137C s (662k e V )g a m m a r a y b y La B r 3(C e )d e t e c t o r 测量次数半高宽/道数全能峰/道数能量分辨率/%第一次21603.93.48第二次20.5603.53.39第三次21.1605.23.48第四次20.9604.73.46第五次21604.83.54平均20.9604.43.47可以看出L a B r 3(C e )探测器对137C s (662k e V )能量分辨率平均结果为3.47%,与厂家给出值3.12%相差较小㊂5.3 能谱测量实验采取活度较小的低放射性活度源,实验时放入铅室中㊂首先用L a B r 3(C e )放入铅室中测量本底,如图8所示,可以看出本底中138L a (1348k e V )的峰位㊂接着用L a B r 3(C e )探测器单独测量137C s 放射源半个小时,得到的能谱如图9所示㊂然后在铅室内用L a -B r 3(C e )探测器单独测量152E u 放射源半个小时,得到的能谱如图10所示㊂最后在铅室内用L a B r 3(C e )探测器对混合源(137C s 放射源㊁152E u 放射源)连续测量半个小时,得到能谱如图11所示㊂图8 本底γ能谱图F i g .8 g .s p e c t r u m o f b a c k gr o u n d 图9 137C s 的γ能谱F i g .9G a mm a s pe c t r u m of 137C s从图11可以明显看出混合γ能谱图上的若干个能峰,从第一个能峰开始依次对应的能量为:152E u 244.69k e V ㊁152E u 344.27k e V ㊁137C s 661.657k e V ㊁152E u 778.903k e V ㊁794图10 152E u 的γ能谱F i g .10G a mm a s pe c t r u m of 152Eu图11 混合源的γ能谱F i g .11G a mm a s pe c t r u m of m i x e d s o u r c e s 152E u 867.388k e V ㊁152E u 964.131k e V ㊁152E u 1112.116k e V ㊁152E u 1408.011k e V ㊂通过最终能谱测量实验,证明该系统已达到预期要求,测量系统信号输入范围0.02~5V ,测量核素能量范围0.5~2.5M e V ㊂可适用于多核素γ能谱数据获取与处理研究中㊂6 结论本文基于MA T L A B 和高速数据采集卡构建了γ能谱数据获取系统,完成了γ能谱数据获取与处理总界面的设计,并对多种核素进行刻度和混合能谱测量实验㊂界面简洁,易于操作,相关实验数据与相关核素的衰变纲图相吻合,能量线性度和分辨率满足设计要求,简化了数据处理分析,装置稳定可靠,监测效果均良好㊂参考文献[1] 庞巨丰.γ能谱分析技术在核爆炸监测中的应用[C ]//陕西地球物理文集.2005.[2] 张绍杰,刘春生.基于M a t l a b G U I 的自动控制可视化仿真软件开发[J ].电气电子教学学报,2018(6).[3] 韩镇阳.基于F P G A 的新型L a B r 3数字化谱仪研究与实现[D ].南京:南京航空航天大学,2018.[4] 王芝英.核电子技术原理[M ].1989.[5] 汤楠,穆向阳.P C I -9812高速数据采集板及其应用[J ].工业控制计算机,2003,16(11):60-62.[6] 程伟,程文波,李灿平.基于MA T L A B 的实时数据采集与分析研究[J ].电子测量技术,2008,31(8):92-94.[7] 耿新元,李庆鹏,李芳.基于M a t l a b 的军用雷达界面设计与实现[J ].电子世界,2017(18):41-42.894。

自动寻峰由于谱结构的复杂和统计涨落的影响，从谱中正确地找到全部存在的峰是比较困难的。

尤其是找到位于很高本底上的弱峰，分辨出相互靠得很近的重峰更为困难。

谱分析对寻峰方法的基本要求如下：(1)比较高的重峰分辨能力。

能确定相互距离很近的峰的峰位。

(2)能识别弱峰，特别是位于高本底上的弱峰。

(3)假峰出现的几率要小。

(4)不仅能计算出峰位的整数道址，还能计算出峰位的精确值，某些情况下要求峰位的误差小于 0.2 道。

很多作者对寻峰方法进行了研究，提出了很多有效的寻峰方法。

目的：判断有没有峰存在确定峰位（高斯分布的数学期望），以便把峰位对应的道址，转换成能量确定峰边界——为计算峰面积服务（峰边界道的确定，直接影响峰面积的计算）分为两个步骤：谱变换和峰判定要求：支持手动 /自动寻峰，参数输入，同时计算并显示峰半高宽、精确峰位、峰宽等信息，能够区分康普顿边沿和假峰感兴区内寻峰人工设置感兴趣大小，然后在感兴区内采用简单方法寻峰重点研究：对感兴区内的弱峰寻峰、重峰的分解对于一个单峰区，当峰形在峰位两侧比较对称时，可以由峰的FWHM 计算峰区的左、右边界道址。

峰区的宽度取为3FWHM ，FWHM 的值可以根据峰位m p由测量系统的 FWHM刻度公式计算。

由于峰形对称，左、右边界道和峰位的距离都是 1.5FWHNM 。

m L INT (m p 1.5FWHM0.5)m R INT (m p 1.5FWHM0.5)式中 m p是峰位， INT 的含义是取整数。

对于存在有低能尾部的峰，其峰形函数描述（参见图）。

y m HEXP[ (m m p ) 2 / 22]，m≥mp－Jy m HEXP [ J (2m2m p J ) / 22 ] ，m≤mp－J式中 H 为峰高， mp 为峰位，是高斯函数的标准偏差，J 为接点的道址和峰位之间的距离。

在峰位的左侧，有一个接点，其道址为mp－J。

在接点的右侧，峰函数是高斯函数。

在接点的左侧，峰函数用指数曲线来描述。

基于Qt和QWT的γ能谱分析软件设计
卞治权;林伟;涂亚飞;沈建华
【期刊名称】《核电子学与探测技术》
【年(卷),期】2015(035)012
【摘要】基于Qt、QWT以及FPGA多道分析器设计了γ谱分析软件.提出了实现数字多道分析器与γ谱分析软件的通信接口两者交互操作的方法;Qt结合QWT类库包使得谱分析软件有良好的操作及显示效果.利用Qt中QtSql提供的数据库接
口驱动SQLite设计了核数据库,进行便携式谱仪核素识别要求的分析;软件将采集
的能谱数据显示在主窗口.实验结果表明可对谱数据进行FIR高斯窗滤波平滑处理、寻峰、自适应本底扣除、能量刻度、高斯拟合峰面积、核素识别、谱线平移拖放等操作.
【总页数】5页(P1159-1162,1174)
【作者】卞治权;林伟;涂亚飞;沈建华
【作者单位】上海应用技术学院电气与电子工程学院,上海201418;上海应用技术
学院电气与电子工程学院,上海201418;上海应用技术学院电气与电子工程学院,上
海201418;上海应用技术学院电气与电子工程学院,上海201418
【正文语种】中文
【中图分类】TL818
【相关文献】
1.基于QT/Embedded的γ能谱仪数据处理软件设计 [J], 吕茂;方方;赵永利;姜赞成
2.基于 C＃的γ能谱分析软件设计 [J], 王琳;王磊;庹先国;林木
3.基于Qt平台的飞行程序编码表分析软件设计 [J], 刘洪祥;蒋维安
4.基于嵌入式Linux与QT的微型生化分析仪界面软件设计 [J], 韩冬
5.基于现场总线的X射线能谱分析仪软件设计 [J], 黄金凤;李占贤
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

算法多峰寻找与分峰
多峰寻找与分峰是一种常用的数据处理方法，主要用于识别数据中存在的多个峰值，并进行峰值的定位和分析。

以下是一种常见的多峰寻找与分峰算法：
1. 平滑处理：首先对原始数据进行平滑处理，以去除噪声
和不必要的波动。

常用的平滑方法包括移动平均、高斯滤波等。

2. 峰值定位：通过寻找数据中的极大值点或极小值点来确
定可能存在峰值的位置。

可以采用一阶或二阶导数来寻找极值点，也可以使用局部最大值或全局最大值等方法。

3. 峰值筛选：对于定位到的峰值点，可以根据一定的准则
进行筛选。

例如，可以基于峰值的幅度、宽度、对称性等指标进行判定，只保留符合条件的峰值。

4. 峰值分析：对于保留下来的峰值，可以进行进一步的分
析和处理。

这包括峰值的面积计算、峰值间距的测量、峰值形状的描述等。

可以借助数学模型或统计方法来拟合峰值曲线，以获取更多的信息。

需要注意的是，多峰寻找与分峰算法的具体实现可以根据具体需求和数据特点进行调整和优化。

不同的领域和应用可能会有不同的算法选择和参数设置，因此在实际应用中需要结合具体情况进行调试和验证。

γ能谱实验数据处理软件设计伍鹏;孙利辉;程庆华【摘要】根据γ能谱测量的实验原理,提出了其数据处理软件的设计思想.该软件用VB描述其算法的实现过程,涉及了实验中数据处理的三方面技术的应用,能够生成γ能谱曲线,拟合出γ能谱能量刻度曲线,并可以得到定标方程.【期刊名称】《长江大学学报（自然版）理工卷》【年(卷),期】2004(001)002【总页数】3页(P15-17)【关键词】γ能谱测量;实验数据;数据处理;程序系统【作者】伍鹏;孙利辉;程庆华【作者单位】长江大学电子信息学院,湖北,荆州,434023;长江大学物理科学与技术学院,湖北,荆州,434023;长江大学物理科学与技术学院,湖北,荆州,434023【正文语种】中文【中图分类】O571.323在用单道脉冲辐度分析器做γ能谱测量实验中，使用的是同济大学研制的FH1901型通用γ能谱仪。

由于实验中要测量和处理的数据很多，为了减轻学生的课业负担，让学生把更多的时间用在对实验原理的理解、实验现象的观察分析和物理规律的探索上，用VB语言[1]编制了一套数据处理软件，充分发挥了微机的数据处理能力和丰富多彩的图形显示能力。

该软件能得到γ放射源的能谱曲线，利用它可以测量未知放射源的射线能量，还能用最小二乘法拟合出能量刻度曲线，得到定标方程。

1 软件的设计思想1.1 计算γ放射源的净计数在实验过程中要求测本底[2](即在没有放射源的情况下的计数)，保持道宽不变，阈值分别取0.2,1.0,2.0,3.0,4.0,5.0,6.0,7.0,8.0,9.0 ，测出一些特殊点的本底计数；然后将这些本底计数点连成曲线，利用插值法计算出其他阈值下的本底计数；最后将所有放射源的计数减去本底曲线上的计数，即得γ放射源的净计数。

求本底计数所用的插值法的部分源程序清单如下：Private Function ChaZhi(x1,x2,y1,y2,x)h=x2-x1ChaZhi= (x2 - x) * y1 / h + (x - x1) * y2 / hEnd Function1.2 曲线的光滑处理——拟合如果直接将净计数点连接起来就成了一条折线。

·67·文章编号：2095－6835（2022）04－0067－03基于LabVIEW 的虚拟γ谱仪设计＊覃国秀，潘靓亮，关百尧，李凡（沈阳工程学院，辽宁沈阳110136）摘要：γ谱仪在放射性核素分析中应用十分广泛。

基于硬件的γ谱分析技术在应用的过程中受环境影响较严重，为此采用虚拟仪器技术设计了一台虚拟γ谱仪，通过硬件与软件相结合的方式实现对核信号的采集和处理。

通过对所设计虚拟γ谱仪的测试，其性能基本上达到应用要求。

所设计的虚拟γ谱仪具有结构整洁，界面友好，易于扩充、修改和维护等优点，为γ谱仪的设计提供了一种新思路。

关键词：γ能谱仪；LabVIEW ；虚拟仪器；核信号中图分类号：P631.63文献标志码：ADOI ：10.15913/ki.kjycx.2022.04.020γ能谱分析在核技术应用领域应用广泛，尤其在核能应用、环境辐射监测、核辐射防护、核素分析以及在矿物勘察中都发挥着十分重要的作用[1-3]。

常用的γ谱仪一般是由核辐射探测器、多道脉冲幅度分析器和γ谱分析软件系统组成[4]。

因此，目前γ谱仪产品基本上都是采用独立的多道脉冲幅度分析器，其造价昂贵，且缺乏灵活性和可扩充性。

虚拟仪器是一种以计算机为硬件平台的仪器系统，用户可根据自己的需要进行设计，在相关软件上实现与传统仪器一致的功能，且设计的软件具有与传统仪器相似的面板。

在对虚拟仪器进行测试的时候，只需在计算机上对仪器面板进行调节即可得到测试的结果。

此外，虚拟仪器还可利用计算机的扩展功能，通过I/O 接口设备将模拟信号采集到计算机上进行处理和分析。

虚拟仪器已在许多领域得到广泛应用，其功能多样、界面友好、操作简便，可与许多设备集成。

虚拟仪器的关键是软件，目前最常用的虚拟仪器开发软件是LabVIEW 。

LabVIEW 是美国国家仪器公司（NI ）在1986年推出的一种基于“图形”方式的集成化程序开发环境，是目前应用最广、发展最快、功能最强的图像化开发集成环境[5-6]。

基于LABVIEW和数字多道脉冲幅度分析器的γ能谱分析软
件的开发
蔡顺燕;庹先国;高嵩;詹鹏
【期刊名称】《核电子学与探测技术》
【年(卷),期】2007(027)005
【摘要】基于LABVIEW平台和数字多道脉冲幅度分析器开发了γ能谱分析软件,能实现谱数据光滑、自动寻峰、能量刻度、峰边界道的确定和峰面积的计算,从而完成对γ能谱的定性和定量分析.应用LABVIEW中CIN节点与C语言的结合实现了查找元素的功能.该谱分析软件已用于数字多道脉冲幅度分析器(DMCA)中对γ能谱数据进行分析,可以实现基本的谱分析功能.
【总页数】5页(P936-940)
【作者】蔡顺燕;庹先国;高嵩;詹鹏
【作者单位】成都理工大学信息工程学院,四川成都,610059;成都理工大学信息工程学院,四川成都,610059;成都理工大学信息工程学院,四川成都,610059;成都理工大学信息工程学院,四川成都,610059
【正文语种】中文
【中图分类】TP274
【相关文献】
1.基于FPGA的数字化多道脉冲幅度分析器的设计 [J], 罗翔;岳爱忠;王茂林;何绪新;何子忠;林岩栋
2.基于Windows的多道脉冲幅度分析器的软件开发 [J], 刘平;阮裕泉;浦世节
3.基于软核的数字化多道脉冲幅度分析器 [J], 梁卫平;胡颖睿;李京伦
4.基于DSP的数字多道脉冲幅度分析器设计 [J], 王磊;庹先国;成毅;穆克亮
5.基于FPGA的数字多道脉冲幅度分析器设计 [J], 曾卫华;魏秋菊
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。