NaI谱仪数字稳谱方法设计

　　模拟多道分析器一般采用硬件方法稳谱。硬件稳谱需要调整放大器或高压电源,因此系统复杂、易受稳谱电路自身影响。如果在采集能谱数据后进行能谱校正,则无法实现实时稳谱。近年来数字化多道分析器的发展使采用数字稳谱的方法具有了可能性。

　　本文设计了一种基于DSP的数字稳谱方法。该方法可对采集的每个脉冲的幅度进行实时校正,具备在复杂温度环境下,特别在环境温度剧烈变化时实时稳谱的功能。本文使用自行研制的数字多道分析器[1]对以上数字稳谱方法进行了实验验证并就实验结果开展了进一步讨论。

　　1　能量刻度稳定性

　　在稳谱中可以用一条斜率为Gain、零点为offset的直线作为能量刻度曲线,通过测量137Cs的两个参考峰位进行能量刻度。

　　影响能量刻度稳定性的主要因素是温度。当温度变化时,闪烁晶体的发光效率、发光衰减时间以及光电倍增管的增益都会产生变化[2],例如NaI闪烁晶体发光衰减时间可从常温下的230ns变化至-25℃下的550ns[3],在窄脉冲成形的情况下,发光衰减时间的变化是导致峰位显著漂移最主要的原因。

　　除温度以外,高压电源的不稳定也会引起

　　光电倍增管的增益变化,电子学电路的不稳定也可导致能量刻度不稳定。通过稳谱技术可以稳定能量刻度曲线,以克服系统的不稳定性。

　　2　稳谱方法

　　传统的稳谱多采用模拟方法,通过调节高压或谱放大器放大倍数来稳定能量刻度曲线,不仅增加了系统复杂性,而且在反馈环调节过程缓慢出现振荡,或在环境温度持续改变或发生突变时,难以获得理想的稳谱效果。

　　通过能谱数据处理实现稳谱是另一种能谱校正方法,但性能不如对每个脉冲进行校正的实时稳谱方法,也不适用于野外应用。大部分稳谱方法都是通过引入外部参考源并用其已知峰位信息进行稳谱的。外部参考源包括放射性核素、LED或激光。LED和激光自身也受温度影响,而且对于闪烁晶体的温度效应产生的峰漂移无效。[4]

　　在另一些应用中还可通过被测量核素自身的特征峰位进行稳谱,但当被测核素未知时,无法采用这种方法。

　　3　数字稳谱方法

　　以我们设计的数字化多道分析器为基础,本文设计了一种基于DSP的数字稳谱方法。该方法不仅简单可靠,而且可对每个脉冲幅度进行实时校正。

　　能量刻度曲线正确标定的关键是寻峰。由于要求稳谱响应快,因此刻度源的能谱计数低,统计涨落影响大。而实时处理要求寻峰的算法应尽量简单。本文设计的寻峰过程如下:首先对能谱进行3次11点最小二乘平滑以克服统计涨落影响,然后采用简单比较法寻峰,当满足