高放射性场合中放射性核素快速分析方法研究

In high level radioactive occasions, such as resource exploration, especially in the field of nuclear logging，analysis of nuclear safety and radiation environment evaluation, traditional methods can only make total measurement, cannot achieve the rapid analysis of radionuclides. one of the current problems to be solved. The main reason is that the detection of highly radioactive occasions come pulses overlap in large quantities and a high degree of overlap, the existing nuclear power spectrum measurement signal processing methods are still lacking. In many studies in recent years. rapid analysis of highly radioactive radionuclides occasions rarely reported. The project mainly through nuclear pulse shaping algorithm figures, explore the digital separation method of overlapping pulse, including the judge triangle forming high resolution pulse inflection point overlapping pulse separation method; Through the nuclear detector analog signals and the actual nuclear pulse signal digitization, repeated comparisons and gradual improvement of high-resolution digital pulse overlapping separation method to determine the correction parameters. Implemented in a highly radioactive occasions, while maintaining a good resolution, to enhance count rate. Overall, the project uses a kind of nuclear overlapping pulse rapid separation algorithm research, and the algorithm is embedded in high-speed digital systems in nuclear spectroscopy, ultimately achieve the purpose of high-level radioactive nuclide occasions rapid analysis.

在资源勘探、核安全分析、辐射环境评价等高放射性场合中，特别是核测井领域，使用传统的方法只能做总量测量，不能实现核素的快速分析，也是目前需要解决的难题之一。主要原因是，在高放射性场合中核脉冲的重叠数量大、重叠程度高，现有核能谱测量中的信号处理方法尚有欠缺。在近年来的诸多研究中，对高放射性场合中放射性核素的快速分析鲜有报道。本项目主要借助核脉冲信号数字成形算法，建立核重叠脉冲的快速分离算法，探索判断三角成形脉冲拐点的高分辨率重叠脉冲分离方法，在快速分离重叠脉冲的同时，实现脉冲幅度的精确测量；通过对核探测器仿真信号与核脉冲实际信号的数字化，反复比较并逐步完善重叠脉冲的高分辨率数字分离方法，实现在高放射性场合中，保持良好分辨率的同时，提升计数率。总之，通过对一种核重叠脉冲快速分离算法的研究，并将该算法嵌入到高速数字化核能谱测量系统中，最终实现高放射性场合中核素快速分析的目的。

在资源勘探、核安全分析、辐射环境评价等高放射性场合中，特别是核测井领域，使用传统的方法只能做总量测量，不能实现核素的快速分析，也是目前需要解决的难题之一。主要原因是，在高放射性场合中核脉冲的重叠数量大、重叠程度高，现有核能谱测量中的信号处理方法尚有欠缺。在近年来的诸多研究中，对高放射性场合中放射性核素的快速分析鲜有报道。.本项目的主要研究内容：.1. 建立重叠脉冲的数字分离算法模型。采用数字脉冲拐点判断方法，实现在不影响能谱测量系统的能量分辨率的同时，加入适当的脉冲宽度选择，有效消除干扰脉冲，防止出现误判，提升计数率。.2. 算法的软件仿真和硬件实现。通过对核探测器仿真信号与核脉冲实际信号的数字化，最终形成可硬件实现的高速算法，并在FPGA 硬件平台上加以实现。同时利用基于快、慢双通道的计数率校正方法的研究，进一步实现计数率的提高，以及高放射性场合核素的快速分析。.3. 升级硬件平台。本项目的数字化能谱测量系统的工作频率要求很高，需要严格控制数字噪声进入模拟电路，保证整个系统的测量精度。因此需要选择合适容量以及高速的FPGA 系统，使得系统有一个比较合适的性价比以及合适的功耗。.4. 实验测试。升级硬件平台后，开展相应的实验测试，调整优化参数，最终确定算法模型。.本项目自从审批以后，通过半年的努力，课题组首先建立了本课题的实验平台；同时在近一年的资料查询、实时数据采集和不断的实验基础上，利用仿真实现了核重叠脉冲的快速分离算法模型的建立和优化。.在此基础上，采用快、慢双通道核信号采集方案。快通道主要用于系统总计数的获取，为慢通道计数率校正提供准确总计数；慢通道主要功能是获得保证能量分辨率的能谱。利用快、慢通道中的总计数比值对慢通道产生的能谱进行脉冲丢失校正，解决由于高浓度时堆积脉冲造成的脉冲丢失问题，从而提高计数率。.最后，通过近6个月的测试实验证明，在脉冲堆积概率很大的测量环境下，该方法能够有效提高能谱测量系统的计数率，减少漏计数，提高测量精度，同时不影响系统的能量分辨能力，适用于核脉冲信号实时处理。为高放射性场合中核素的快速分析提供有效的技术方法和科学依据。