核數(shù)據(jù)處理復(fù)習(xí)資料

1、第一章：能譜數(shù)據(jù)的獲取什么是核輻射探測(cè)器核輻射探測(cè)器是將入射射線的信息(能量、強(qiáng)度、種類等)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)或者其它易測(cè)量信號(hào)(光、熱、色或徑跡)的轉(zhuǎn)換器，即傳感器或換能器。 利用輻射在氣體、液體或固體中引起的電離、激發(fā)效應(yīng)或其它物理、化學(xué)變化進(jìn)行輻射探測(cè)的器件稱為輻射探測(cè)器核輻射探測(cè)器的工作原理 基于粒子與物質(zhì)的相互作用。 帶電粒子：與物質(zhì)中原子的軌道電子直接相互作用； /X射線：光電效應(yīng)，康普頓效應(yīng)，電子對(duì)效應(yīng) 中子：核反應(yīng)產(chǎn)生帶電粒子核輻射探測(cè)器的分類按工作原理分類： 利用射線通過(guò)物質(zhì)產(chǎn)生的電離現(xiàn)象做成的輻射探測(cè)器 利用射線通過(guò)物質(zhì)產(chǎn)生的熒光現(xiàn)象做成的輻射探測(cè)器。閃爍體探測(cè)器NaI(Ti)

2、􀃆 CsI(Ti/Na) 􀃆 BGO􀃆 LaBr3 利用輻射損傷現(xiàn)象做成的探測(cè)器。徑跡探測(cè)器CR-39徑跡片。 利用射線與物質(zhì)的核反應(yīng)或相互碰撞產(chǎn)生易于探測(cè)的次級(jí)。自給能探測(cè)器利用射線與物質(zhì)的相互作用的其它原理制成的輻射探測(cè)器切倫琴科夫探測(cè)器。熱釋光探測(cè)器譜儀中為什么需要前置放大器：1. 由于探測(cè)器輸出的信號(hào)比較小，提高信號(hào)的差異匹配后續(xù)電路，必須對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大。2. 直接將兩者連接在一起，系統(tǒng)笨重，且可能受周圍環(huán)境（空間太小，輻射太強(qiáng)）的影響。3. 同時(shí)為減少探測(cè)器輸出端到放大器間的分布電容、匹配傳輸線阻抗，減少外界干擾，提高信噪比。前置

3、放大器的作用：1. 提高系統(tǒng)的信噪比2. 減少信號(hào)傳輸過(guò)程中外界干擾的相對(duì)影響3. 合理布局，便于調(diào)節(jié)和使用4. 實(shí)現(xiàn)阻抗轉(zhuǎn)換與匹配模擬式譜儀采集一個(gè)信號(hào)的過(guò)程數(shù)字化譜儀與模擬式譜儀的區(qū)別與聯(lián)系數(shù)字化譜儀：對(duì)探測(cè)器輸出脈沖信號(hào)進(jìn)行采樣模擬式譜儀：第二章：能譜數(shù)據(jù)的特征線狀譜轉(zhuǎn)變成類高斯峰的原因a) 探測(cè)器產(chǎn)生離子對(duì)的統(tǒng)計(jì)漲落b) 探測(cè)器的邊緣效應(yīng)c) 電子線路的彈道虧損 d)脈沖堆積效應(yīng)譜線“拖尾”形成的根源低能拖尾：當(dāng)探測(cè)器介質(zhì)中存在缺陷時(shí)，該缺陷會(huì)復(fù)合或俘獲電子(或空穴)，導(dǎo)致實(shí)際收集的電量減少，其結(jié)果使得計(jì)數(shù)從高能段向能端轉(zhuǎn)移，峰偏離高斯分布，出現(xiàn)“低能拖尾”。高能拖尾:由于寄生電容的存

4、在，信號(hào)傳輸后，輸出端不會(huì)立即變?yōu)?，在回路中出現(xiàn)振蕩，并緩慢恢復(fù)到0。如果恢復(fù)時(shí)間內(nèi)又有另一個(gè)信號(hào)進(jìn)入，就會(huì)使得第二個(gè)信號(hào)幅度增加，出現(xiàn)“高能拖尾”。線狀譜轉(zhuǎn)變成連續(xù)譜的原因1. 光子與核外電子相互作用、瑞利散射彈性散射、光電效應(yīng)、康普頓散射非彈性散射。2. 光子與核或核外電子發(fā)生庫(kù)侖力相互作用、電子對(duì)效應(yīng)、核的勢(shì)散射。3. 光子與原子核(單個(gè)核子) 的作用、湯姆遜散射彈性散射、核共振效應(yīng)非彈性散射 光致核反應(yīng)。儀器譜中各峰形成的機(jī)理全能峰：a)光電效應(yīng)；b)多次康普頓散射，將入射光子的能量完全消耗在探測(cè)器靈敏體積中；c )一次康普頓散射的反沖電子能量+散射光子的光電效應(yīng)產(chǎn)生的光電子；d )

5、正負(fù)電子對(duì)的能量+正電子淹沒產(chǎn)生的兩個(gè)光子在探測(cè)器內(nèi)發(fā)生上述相互作用將能量損失在探測(cè)器靈敏體積中?？灯疹D平臺(tái)：多次康普頓效應(yīng)，使光子能量不斷降低，形成能量從0-hv的連續(xù)分布。反散射峰：入射射線穿過(guò)NaI晶體后打到光電倍增管上或晶體周圍物質(zhì)上產(chǎn)生了一些大角度的康普頓散射(>1500)，把大部分能量都傳遞給電子后又回到晶體內(nèi)。由于射線能量低，極容易產(chǎn)生光電效應(yīng)。對(duì)137Cs反散射光子能量在184kev特征X射線峰：137Cs 32kev1. 許多放射源在衰變過(guò)程中有軌道電子俘獲或躍遷中有內(nèi)轉(zhuǎn)換電子發(fā)出，其結(jié)果即產(chǎn)生特征X射線。2. 且射線與周圍物質(zhì)發(fā)生光電效應(yīng)，也可能產(chǎn)生特征X射線。湮滅光

6、子峰：高能光子與其它材料（屏蔽體、源、村托等）發(fā)生光電效應(yīng)產(chǎn)生的 511 kev特征X射線逃逸峰：如用NaI探測(cè)器測(cè)量時(shí)，光電效應(yīng)發(fā)生在靠近晶體表面處。產(chǎn)生的KX射線容易逃逸出晶體，相應(yīng)的輸出脈沖幅度比入射射線能量完全被吸收減小28keV，這類脈沖在儀器譜上形成一個(gè)峰。I的特征X射線的能量是28 kev譜儀前加一層鋁/鈹窗的作用1. 對(duì)空氣中天然放射性核素產(chǎn)生粒子起屏蔽作用；2. 電子穿透能力弱，用鈹極容易阻擋，且密度小，產(chǎn)生軔致輻射幾率小；3. 采用源激發(fā)時(shí)，密度小的材料對(duì)初始射線衰減小，同時(shí)對(duì)產(chǎn)生的特征X射線衰減小，提高探測(cè)效率。常見的儀器譜能量較低時(shí)，主要是光電峰，包括出現(xiàn)的碘逃逸峰。對(duì)

7、中等能量，除光電峰外還有康普頓坪。在較高能時(shí)，特別在1.5Mev以上，譜形上又出現(xiàn)單、雙逃逸峰等。第三章：能譜數(shù)據(jù)的平滑能譜數(shù)據(jù)平滑的目的：減小統(tǒng)計(jì)漲落對(duì)能譜數(shù)據(jù)定性、定量分析的影響。統(tǒng)計(jì)漲落影響主要有：丟失弱峰、出現(xiàn)假峰以及邊界道難以確定。平滑前后應(yīng)保留的信息：峰位與峰面積盡可能保持不變；重峰出現(xiàn)幾率盡可能低常用的濾波方法(原理/區(qū)別與聯(lián)系)重心法；多項(xiàng)式最小二乘移動(dòng)平滑法；離散函數(shù)褶積變換法；傅立葉變換法傅立葉變換法的步驟：1.將整個(gè)射線能譜從能域變換到頻域2.選擇適當(dāng)?shù)念l域?yàn)V波函數(shù)，乘以上述頻域數(shù)據(jù)（過(guò)濾高頻）3.將上述濾波后的頻域逆變換得到濾波后能譜。切斷頻率1. 從后1/4譜中找出最

8、大幅度對(duì)應(yīng)的1，即為噪聲最大幅度。2. 設(shè)定R初始值，例如設(shè)R=5。3. 從后1/4處向前找出幅度大于R*|Y(1 )|的點(diǎn)，此點(diǎn)即為信號(hào)起主要作用的點(diǎn)。4. 若找到，從該點(diǎn)向后找第一個(gè)幅度低于1的點(diǎn)，此點(diǎn)即為切斷頻率MFC。5. 若找不到，則R=R-0.5，返回3 。第四章：峰位與峰區(qū)的確定能譜分析對(duì)尋峰的基本要求：a)能識(shí)別弱峰； b)假峰出現(xiàn)的幾率盡可能?。籧)較高的重峰分辨能力 d)能精確確定小數(shù)道峰位常用的尋峰方法：簡(jiǎn)單比較法；高斯乘積函數(shù)找峰法；導(dǎo)數(shù)法；協(xié)方差法峰位的精確確定：重心法；對(duì)稱零面積法；馬爾科夫鏈法；卷積法；核素庫(kù)峰型定位法； 二階插值多項(xiàng)式；多項(xiàng)式擬合第五章：峰面積的

9、確定幾種峰面積確定方法的演化：太復(fù)雜了常用的本底扣除方法：梯形法；多項(xiàng)式擬合；指數(shù)法；SINP 法常見的重峰分辨方法：分支比法；高斯函數(shù)擬合法第六章：譜儀的刻度譜儀的性能指標(biāo)1、 道數(shù)與道寬：道數(shù)越多，道寬越精密，但特征峰被分成更多道，使得峰被展平，弱峰易丟失2、 譜儀的能量分辨力及半高寬（NaI探測(cè)器以137Cs 0.662 Mev 的能量分辨率，半導(dǎo)體探測(cè)器60Co 1.332Mev的半高寬為標(biāo)準(zhǔn)，X熒光儀55Fe 5.898Kev的半高寬）3、 譜儀的線性：積分線性，峰道址與射線能量之間的線性程度；微分線性，各道寬的均勻程度 4、譜儀的死時(shí)間 5、譜儀的穩(wěn)定性 (多次測(cè)量譜峰面積概率大于

10、0.683) 6、 譜儀的峰康比：半導(dǎo)60Co的1.332Mev全能峰位計(jì)數(shù)÷（1.0401.096Mev康普頓坪的平均計(jì)數(shù)）一般為60/ 1 。譜儀的三大刻度1、能量刻度（放射源(或選定的特征峰)的能量/活度，必須是精確已知的標(biāo)準(zhǔn)源與待測(cè)源基質(zhì)、測(cè)量條件和幾何結(jié)果均相同）2、效率刻度（定準(zhǔn)峰位/確定特征峰效率）3、峰型刻度（確保譜儀的穩(wěn)定性好，差值求FWHM）譜儀的探測(cè)限判斷限(作為判斷樣品中“有”和“無(wú)”某中放射性核素的判界)MDA(在給定置信概率下，譜儀能夠探測(cè)到的放射性核素最小量)第七章：定性/量分析定性分析過(guò)程1、 建立核素庫(kù)(元素的種類、半衰期、特征射線的能量、分支比、所

11、生成的核素)。2、 對(duì)標(biāo)準(zhǔn)樣品譜進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)譜儀進(jìn)行能量刻度。3、 測(cè)量待分析樣品譜，分析確定所測(cè)譜線中各峰能量。4、 確定所對(duì)應(yīng)峰對(duì)應(yīng)何種核素。5、 從低能端到高能端逐步分析，統(tǒng)計(jì)得出待測(cè)樣品所含有的放射性核素的信息。譜儀定量分析方法 X熒光能譜定量分析方法（基體效應(yīng)） 相對(duì)測(cè)量方法 逆矩陣法如：三道法 增量法 特散比法 絕對(duì)測(cè)量方法 最小二乘逆矩陣法 稀釋法 非線性校正模式剝譜/能窗法 逐道最小二乘法 二元比法 強(qiáng)度校正模式 第八章：測(cè)量不確定度理論及應(yīng)用真值與測(cè)量值關(guān)系的表達(dá)方式演化系統(tǒng)誤差、隨機(jī)/或然誤差精密度（離散程度）、準(zhǔn)確度（平均值與真值的接近程度）和精確度相對(duì)誤差、絕對(duì)誤差和

12、樣本標(biāo)準(zhǔn)差測(cè)量不確定度標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定方法1. A 類評(píng)定采用統(tǒng)計(jì)分析方法通過(guò)觀測(cè)來(lái)評(píng)定不確定度2. B 類采用統(tǒng)計(jì)分析以外的方法來(lái)評(píng)定不確定度不確定度的來(lái)源及評(píng)定步驟建模，列出不確定度的來(lái)源評(píng)定各影響因素所致標(biāo)準(zhǔn)不確定度，包含A/B類計(jì)算合成不確定度，擴(kuò)展不確定度測(cè)量結(jié)果第九章氡及其子體測(cè)量氡的危害：確定性效應(yīng)表現(xiàn)為：在高濃度氡的暴露下，機(jī)體出現(xiàn)血細(xì)胞的變化。氡對(duì)人體脂肪有很高的親和力，特別是氡與神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)合后，危害更大。隨機(jī)效應(yīng)主要表現(xiàn)為腫瘤的發(fā)生。氡的產(chǎn)生機(jī)理及來(lái)源：對(duì)流 ，擴(kuò)散，土壤中析出，建筑材料中析出 墻壁，地基 ，生活用水中，天然氣。標(biāo)準(zhǔn)測(cè)氡方法：雙濾膜法；大氣球法；活性炭盒法；蝕刻徑跡法氡子體測(cè)量方法：氡子體采樣方法一般是將待測(cè)空氣用超細(xì)纖維過(guò)濾膜過(guò)濾,將氡子體帶電微塵收集在濾膜上進(jìn)行測(cè)量。根據(jù)取樣后測(cè)量時(shí)間和方法的不同可分為:三點(diǎn)法、三段法、五段法和譜法。1. 三點(diǎn)法是測(cè)量采樣結(jié)束后3個(gè)時(shí)刻的計(jì)數(shù)率,從而求出218Po、214Pb、214Bi3種子體的濃度。2. 三段法是在三點(diǎn)法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,其不同點(diǎn)是通過(guò)測(cè)量取樣后3段時(shí)間間隔內(nèi)樣品的積分計(jì)數(shù),進(jìn)而求出氡子體濃度。3. 五段法是測(cè)量取樣后5段時(shí)間間隔內(nèi)樣品的計(jì)數(shù),從而確定氡和氕子體濃度。4. 能譜法是用譜儀分別