东华理工大学毕业设计（论文） 3.Ortec伽玛多道谱仪系统刻度及算法简介
图17 FWHM刻度拟合的结果图示 图18 FWHM刻度拟合数据列表图
6、保存能量宽度文件，在Calibra?窗口中点击Save。命名并保存该文件在用户自己设定的文件夹内，点击保存按钮即可。单击Calibra?窗口的最右上角的”X”，关掉此窗口。当前系统所使用的能量刻度信息即为刚刚保存的文件，包含能量、半高宽(FWHM)与道数的关系。
3.2 探测效率刻度
1、依次点击Calculate→Strip…，减去测量本底。注意：本底的测量时间应与样品测量时间相同。
2、依次点击Calibrate→Efficiency，然后点击Calibra?框图最左上角，并在弹出的菜单中选择Destroy。这步操作和能量刻度类似，将清除系统保存的以前的效率刻度的信息，系统的能量及半高宽刻度将保持不变。
图19 探测效率计算菜单
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图20 选择多项式拟合效率刻度数据 图21 探测效率刻度拟合曲线
在下列步骤3和4中，可以选择所感兴趣的峰信息。在这个过程中，请确保每个放射性核素的峰输入的顺序必须遵从低能到高能。
3、下面介绍如何选定系统效率刻度所需核素，在核素的所有峰的清单中，按照峰的能量的高低排列。在本次测量中，152Eu片状刻度源中拥有最低能量峰为39.9KeV。在软件操作界面右边的峰选择部分(Peak)的方向箭头，将光标移至39.9KeV峰处。鼠标右键点击该峰，在弹出的菜单中选择Peak Info可以查看光标所在处峰的对应能量，也可以从软件操作界面的底部信息框中得到峰信息。
4、对任意一个峰的处理，请遵循下述过程：在Calibra?窗口中选择Enter按钮，在效率数据列表上会出现一个输入栏。选择输入框之后，点击Calibra?窗口上的Calc…按钮，效率的计算窗口将弹出(如图19所示)。参考用户刻度源的标定证书，填写效率计算所需的参数(如标定时间、该能量峰的光子辐射强度等)，完成后点击Calculate Efficiency按钮即可计算出探测器对此能量射线的探测效率，点击OK返回到软件的主菜单。
5、对152Eu片状刻度源中所含有的每个特征γ射线的效率刻度，重复上述过程。请记住要确保某个核素的所有峰按照能量从低到高的顺序输入。
6、在选定了某个核素做效率刻度时，从Calibr窗口上的Mode列单上选择Polynomial (多项式)选项(如图20所示)，以拟合结果(如图21所示)应该非常接近样品测量的实验点[8,9]。
7、若保存探测效率刻度结果文件，请点击Calibra?窗口上的Save按钮，打开自己的工作文件夹，命名该刻度文件，点击Save。
8、保存好效率刻度文件之后，点击Calibra?窗口最右上角的”X”关掉此窗口。
9、接下来，保存整个刻度文件，文件后缀为CLB。此文件可以用于后期实验中几何尺寸和样品内容均与此刻度源一致的样品能谱分析。
10、依次点击Calibrate→Save Calibration。进入用户自己的工作文件夹，
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命名该文件并点击Save之后保存。弹出的一个对话框允许用户加入对该刻度的详细描述。描述输入之后，点击OK完成操作。
3.3 算法简介
在高纯锗多道谱仪软件中，我们知道，当在测量谱中，用鼠标左键点击某一峰时，会出现一系列值。下面简要介绍这些值的计算方法。 3.3.1 本低值的计算
高纯锗多道谱仪采用梯形法计算谱峰的本低。首先对原始谱线每道计数Ci采用x点平均的方法将谱数据平滑成Bi(x的确定原则：最初采用5点平均的方法平滑谱数据，如果平滑的数据值不在原始数据的一个均方差的范围内，则采用3点平均的方法平滑谱数据，同样如果平滑的数据值不在原始数据的一个均方差的范围内，则不对原数据进行平滑处理)，在选定计算本低的起末道[l,h]之后，就可以通过下式计算出谱峰的本低值BEN：
Bl?Bh???h?l?1??BEN?
2 (3-1)
1本低误差：
?BEN?BEN??b?l?1??2???
i?j??其中：i表示低能段采用了i点平滑方法；j表示高能段采用了j点平滑方
法。
3.3.2 谱峰净面积的计算
谱峰净面积JING等于谱峰总面积减去谱峰本低值。计算公式如下：
JING??Ct?BEN (3-3)
t?lh净面积本低误差：
2??22?JING??总面积误差???BEN???Ct???BEN (3-4)
?t?l? h2其中：l、h的含义同上。 3.3.3 峰位的计算
计算峰位，首先必须计算出谱峰的各道净计数Ji(其大小等于此道谱线计
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数减去相应道的本低值)，那么峰位F的计算公式为：
F???t?J?tt?lh?Jt?lht (3-5)
3.3.4 半高宽的计算
本软件当中采用插值的方法计算谱峰的半高宽，首先通过计算峰位得出谱峰的计数最大值，从而得到谱峰最大计数一半处的高度，分别在谱峰最大计数两侧取最大计数一半值左右临近的两点。此时插值点如图22所示，分别为:a(Ea,Ia)、b(Eb,Ib)、c(Ec,Ic)、d(Ed,Id)。采用插值得到谱峰半高宽为：
图22 多道γ谱仪谱峰FWHM计算示意图
FWHM?Ed???I?IdI?IaE?E?E?E?E?cd??a?ba?? (3-6)
Ic?IdIb?Ia??3.3.5 放射性核素活度的计算
假如我们采用能量为E的γ射线，此γ射线的发射几率(分支比)为γE，
经效率刻度可知探测器对能量为E的的探测效率为ηE，测量活时间为t。经谱峰净面积计算可知能量为E的γ射线峰净面积为JINGE，则此核素的活度AE为：
JINGEAE??E??E?t (3-7)
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3.3.6 探测器的探测下限计算
前面介绍过，谱峰的净面积(JING)等于谱峰的总面积(Z)减去谱峰本低计数(BEN)。由于存在统计涨落，在67%置信度时：
??JING??Z?BEN????(3-8) ??Z?BEN??
由此得到峰净面积的百分误差(%err)为：
Z。所以，谱峰面积越大时，统计误差越小。单位时间内计数BEN率越高时误差越小。在给定的测量时间Δt内，对于峰净面积测量的百分误差要求为%err时，在67％置信度的情况下，解方程9可得，可探测到的最小峰净计数率为：
Z?BEN(S?1)%err??100??100(3-9) 2Z?BENBEN(S?1)
其中：S?MinMDA?CPMJING2??1?%err????1?1?8??t?CPM?BEN???2?100????%err??2??t? (3-10) ?100??其中：CPM为每分钟峰的计数。
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