γ能谱分析是放射性测量中非常重要的一种方法,在天然γ场中,可以利用γ能谱仪直接测定矿石、岩石中铀、钍、钾的含量及比活度;进而开展放射性矿产资源勘查或辐射环境调查;在人工辐射场中,尤其是在放射性核素大面积污染的情况下,γ能谱测量能够快速有效的确定放射源或污染源的位置、放射性强度、核素种类等信息。航空γ能谱测量仪器一般采用多个大体积的NaI(Tl)闪烁体作为探测器,这是由于在航空γ能谱测量是在高空(60m～200m)、高速(60m/s)条件下进行的,空中的γ射线照射量率较小,仪器的计数率较低,因而统计误差较大,信号容易被噪声或统计涨落所淹没,多个探测器并行工作可以增加探测器的有效体积,进而提高探测效率。目前NaI(Tl)晶体一般为10.16cm×10.16cm×40.64cm。通常将5条这样的晶体组成一个阵列并装成一箱,作为航空γ能谱仪的基本探测器阵。而一套仪器由一至三个探测器阵列组成,以便进一步提高γ能谱仪的灵敏度。由于每个晶体的技术指标不可能完全一致,其后的电子部件的参数指标也不相同,这样各个晶体输出的信号就有明显差异,即每个探测器的仪器谱不同。因此,在航空γ能谱测量中需要将多条或多箱晶体输出的能谱数据按照一定的方法进行合并(即谱合成),以便对能谱数据进行解释和处理。本论文来源于国家“863计划”重大课题——“航空γ能谱勘查系统研发”(2006AA06A207),旨在为我国首台自主研发的航空γ能谱仪主控系统解决多路探测器的γ能谱合成方法与技术。为整机系统研发提供基础性技术支撑。有关多路γ射线仪器谱合成技术,在国外是保密的,在国内还未见在刊物上公开报道。论文以γ射线仪器谱理论为基础,通过对γ射线仪器谱产生机制的分析,将不同γ射线仪器谱看作是通过平移、尺度变换以后,达到不同仪器的能谱数据在相同道址上有相同的能量值,使各个仪器谱“一致化”。在此基础上提出了平移合成法、特征峰合成法和抽样率转换合成法。初步实现了对不同探测器仪器谱的合成。论文中着重研究了,利用数字信号处理方法中的抽样率转换法对γ射线仪器谱进行“一致化”变换,然后将变换以后的数据相加得到合成谱数据。具体方法是将谱数据看作是在能量轴上的“离散能量信号”,每一个离散能量对应的数据是两个离散能量点之间能量段的脉冲计数,建立起数字信号和能谱数据之间的关系模型。利用Matlab软件对天然γ能谱进行抽样率转换,然后将抽样率转换以后的谱数据在Excel中将对应道的计数率相加,产生新的序列即为多个晶体测得仪器谱合成后的数据。测试实验结果表明,采用“抽样率转换合成法”的合成效果最好,对于1024道的仪器谱数据来说,在对谱线平移扩展前后,1.46MeV全能峰的能量位移不超过1道;在2.62MeV处的位移不超过2道。K峰的净峰面积误差小于0.5%。基本满足航空γ能谱测量的精度要求。最后,利用多个探测器在不同时间、不同温度、不同地点测得的γ能谱数据,用抽样率转换合成法对其进行合成应用。结果表明,在不同的测量条件下,不管是采用四个探测器仪器谱的合成,还是八个探测器仪器谱的合成,合成谱的技术指标均在上述的合成测试实验的结果误差范围内。这反映了抽样率转换合成方法的正确性、可扩展性和优越性。因此,抽样率转换合成法可用于航空γ能谱仪的多路探测器γ能谱合成中,实现不同探测器测得γ仪器谱的合成。