核电厂KRT系统γ射线能谱采集算法分析

摘要：核电厂KRT辐射监测系统使用SAMS软件对射线能谱采集、解析、刻度，可以准确识别出放射性核素类型，为工作人员分析现场运行工况提供决策依据。本文介绍了SAMS软件的算法，使相关从业人员可以更深入了解其工作原理。

关键词：辐射监测系统；能谱；

1.原理

1）γ射线与物质相互作用

γ射线与物质相互作用主要有光电效应、康普顿散射及电子对效应。

a.光电效应：在光电效应中，原子吸收光子的全部能量，其中一部分消耗于光电子脱离原子束缚所需的电离能，另一部分就作为光电子的动能。所以，释放出来的光电子能量和该束缚电子所处的电子壳层的结合能Bγ之差。因此，E光电子=Eγ-Bi≈Eγ。

b.康普顿散射：康普顿散射是γ光子与原子外层电子相互作用的结果。即使入射γ光子的能量是单一的，反冲电子的能量却是随散射角连续变化的。

c.电子对效应：电子对效应是γ光子从原子核旁经过时，在原子核的库伦场作用下，γ光子转化为一个正电子和一个负电子的过程。根据能量守恒定律，只有当入射光子的能量hν大于2m0c2，即hν〉1.02MeV时，才能发生电子对效应[1]（与光电效应相似，需要原子核参加）

2）NaI（Tl）γ能谱仪工作原理

2.计算本底

在两个光标之间计算本底值（用cps计数表示），本底由梯形面积公式计算。两个光标所在位置c2与c1的差值即为梯形的高。但是梯形的上底和下底要使用光标所在位置的平均计数。平均计数的计算方法是，根据峰值分辨率，用光标周围的计数之和除以点的数量m，m的大小由峰的分辨率来决定，这样可以确保自动调整。点的数量m估算为在峰位半高处宽度的一半[2]。

3.γ质心

峰中心位置所对应的X轴的坐标，即为γ质心。X轴所表示的单位可以由现场维保工程师在操作时手动进行切换，有channels（道址）和KeV两个单位。

m1=（S（c1）+S（max））/2

m2=（S（c2）+S（max））/2

m1与m2所对应的X轴坐标即为p1、p2，继而求得γ质心=（p1+p2）/2。

4.净计数

净计数是两个光标之间总计数和本底的差值。如果现场维保工程师选择单位为cps（counts per second），则用计数除以采集时间，采集时间要用死时间来校正。所有射线（包括γ射线）的测量均存在死时间。这是由于探测器的电子学线路处理每个进入的粒子或光子时均需花一时间（响应时间）。当进入探测器的射线强度太大时，存在前一个射线还未处理完而下一个射线已进入的情况，那么第二个射线就有可能不能被处理，此即死时间效应[3]。

5.净计数的不确定性

净计数的不确定性计算要用到由两个光标之间的总计数和本底测量值。

泊松计数的方差表示为σ2总计数=总计数

如果c=a+k.b，k是常数，b和c是计数，则σ2c=σ2a+k2σ2b

净计数的方差等于两个光标之间总计数的方差加上由梯形面积公式计算的本底的方差。

（T是该区域里的总计数）

由梯形面积公式计算的本底方差为[4]：

净计数在2sigma的统计不确定度定义为：不确定度=σ净计数 ，N为该区域内的净计数。高斯信号的置信水平在2sigma时为95%。

参考文献：

[1]张强，申启明，苗宇星.辐射仪表维护岗位必读[M].2007：7-10

[2]S.CERVERA.SMAS软件用户手册[M].2002：75-79

[3]谢明.便攜式γ能谱仪探测模块和解谱的设计与实现[D].湖北：华东科技大学，2012

[4]刘世豪.数字化便携式能谱仪的设计与实现[D].湖北：华东科技大学

作者简介：余洋；性别：女，籍贯：四川省成都市，学历：大专，毕业于四川核工业职工大学；现有职称：助理工程师；研究方向：辐射防护；