【摘 要】
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能谱测量是研究辐射场性质及其携带信息的重要手段,广泛应用于核素识别、核反应诊断、暗物质探测等领域,应用在不同领域的测量目标对能量分辨率提出了极高的要求。如何提升探测系统的能量分辨率,一直以来是核辐射探测领域关注的重点,传统提升能量分辨率的手段主要是探测器的性能提升和电子学系统的持续优化。现阶段随着探测器本征分辨率及电子学硬件的提升逐渐接近物理瓶颈,通过对原始核脉冲信号处理算法的优化来提升能量分辨渐
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能谱测量是研究辐射场性质及其携带信息的重要手段,广泛应用于核素识别、核反应诊断、暗物质探测等领域,应用在不同领域的测量目标对能量分辨率提出了极高的要求。如何提升探测系统的能量分辨率,一直以来是核辐射探测领域关注的重点,传统提升能量分辨率的手段主要是探测器的性能提升和电子学系统的持续优化。现阶段随着探测器本征分辨率及电子学硬件的提升逐渐接近物理瓶颈,通过对原始核脉冲信号处理算法的优化来提升能量分辨渐渐成为了一个重要的新方向。种子局部平均（Seeded Localized Averaging,SLA）算法,该算法是采用平均计算的方式对多个道址内的信号进行处理输出,通过赋予不同的权重、引入均值不等式、优化迭代参数等改进方法,本文基于SLA提出了一种基于概率密度函数迭代的加权平均变换（Weighted average transform,WAT）算法,实现了对待测信号峰信息的凸显和提取,进一步提高了探测系统能量分辨率。主要研究工作及结论如下:（1）对基于概率密度函数的加权平均变换算法进行数学建模,并对探测信号的随机输入信号进行描述与处理,通过完整的数学理论证明,完成了对该算法的可行性验证。在验证过程中主要证明了处理前后不会使得以均值为峰位的点发生漂移,不会改变对称性,并且处理后分布的半高宽一定会小于处理前。（2）构建了基于概率密度函数的加权平均变换算法的数学模拟程序,根据目前输出能谱的特点,本文分别模拟了高斯分布、对数高斯分布、多峰分布等典型输入条件下的算法输出,不同形态的模拟结果不仅验证了本文算法的正确性和兼容性,同时解决了种子局部平均法所出现波谷虚峰、双峰重合、后沿假峰等问题,并进一步提高了算法对不同种类峰分布的包容性。（3）在测试上搭建一套基于FPGA的能谱采集处理系统,通过利用锂漂移（FAST SDD）探测器测量X射线的双峰能谱,通过数字化谱仪（MCA）与加权均值变换算法的结果对比,两个峰的半高宽从原来的16.56 ke V（FWHM）和18.0ke V（FWHM）减小到了3.95 ke V（FWHM）和5.10 ke V（FWHM）。溴化镧测量137Cs的三峰能谱,通过结果的对比峰的半高宽从原来的6.04 ke V（FWHM）、7.07 ke V（FWHM）和11.09 ke V（FWHM）减小到3.48 ke V（FWHM）、4.78 ke V（FWHM）和4.52 ke V（FWHM）,并且对于降噪有较好的效果体现,对于高纯锗探测器测量152Eu所形成的复杂能谱也具有提高能量分辨率的效果,通过分析实验结果验证了基于概率密度函数的加权平均变换算法在实际测量下的可行性。
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