基于信号功率谱梯度分析的 n-γ甄别方法研究.pdf

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1、第４７卷第８期原子能科学技术Vol．４７，No．８２０１３年８月AtomicEnergyScienceandTechnologyAug．２０１３基于信号功率谱梯度分析的n‐γ甄别方法研究罗晓亮，刘国福，杨俊，王跃科（国防科学技术大学机电工程与自动化学院仪器科学与技术系，湖南长沙４１００７３）摘要：发现了液体闪烁体探测器在分别与中子和γ射线作用时输出脉冲的功率谱梯度存在较大差异这一特征，由此提出一种基于脉冲信号的频域特征参数来甄别中子和γ射线的方法———功率谱梯度分析（SGA）法。本文论述了SGA法的基本原理及其可行性，并通

2、过伴随粒子中子飞行实验验证了SGA法n‐γ甄别结果的正确性。研究了SGA法在采样率从５G／s逐步递减到２５０M／s下甄别性能的变化。结果表明，与基于时域特征的n‐γ甄别方法相比，SGA法对噪声较不敏感，抗干扰能力强，甄别性能更为稳定且计算量小。关键词：中子‐γ射线甄别；功率谱梯度分析；傅里叶变换；液体闪烁体探测器中图分类号：TL８１２．２文献标志码：A文章编号：１０００‐６９３１（２０１３）０８‐１４０５‐０６doi：１０．７５３８／yzk．２０１３．４７．０８．１４０５Researchonn‐γDiscriminatio

3、nMethodBasedonSpectrumGradientAnalysisofSignalsLUOXiao‐liang，LIUGuo‐fu，YANGJun，WANGYue‐ke（DepartmentofInstrumentScienceandTechnology，CollegeofMechanicalEngineeringandAutomation，NationalUniversityofDefenseTechnology，Changsha４１００７３，China）Abstract：Havingdiscoveredtha

4、ttherearedistinctdifferencesbetweenthespectrumgradientoftheoutputneutronandγ‐raysignalfromliquidscintillatordetectors，thispaperpresentedan‐γdiscriminationmethodcalledspectrumgradientanalysis（SGA）basedonfrequency‐domainfeaturesofthepulsesignals．Thebasicprincipleand

5、feasi‐bilityofSGAmethodwerediscussedandthevalidityofn‐γdiscriminationresultsofSGAwasverifiedbytheassociatedparticleneutronflightexperiment．Thediscrimina‐tionperformanceofSGAwasevaluatedunderdifferentconditionsofsamplingratesran‐gingfrom５G／sto２５０M／s．Theresultsshowt

6、hatSGAmethodexhibitsinsensitivitytonoise，stronganti‐interferenceability，stablediscriminationperformanceandloweramountofcalculationincontrastwithtime‐domainn‐γdiscriminationmethods．Keywords：n‐γdiscrimination；spectrumgradientanalysis；Fouriertransform；liquidscintilla

7、tordetector收稿日期：２０１２‐０２‐２８；修回日期：２０１２‐０５‐０８基金项目：国家自然科学基金资助项目（１１１７５２５４）作者简介：罗晓亮（１９８６—），男，福建龙岩人，博士研究生，核探测技术与仪器专业１４０６原子能科学技术第４７卷当前，中子探测技术除了在核物理研究领域甄别技术相比，频域中的甄别方法对噪声不敏域应用外，还广泛应用于违禁品检测、环境辐射感，抗干扰能力强。美国北卡罗来大学Yousefi［１３］检测、医学、军事、空间探测等领域。存在中子等应用小波变换方法在液体闪烁体中甄别中的场合几乎都伴随着一定强

8、度的γ射线本子和γ射线。实验结果表明，基于小波变换的方［１］底，而常用的中子探测器材料如液体闪烁体法对高频噪声不敏感，但因其计算量大而无法在对中子和γ射线都是灵敏的，因此在探测中子嵌入式系统中实时甄别中子和γ射线。时需进行中子与γ射线（n‐γ）的甄别，以排除γ针对上述国内外PSD研究现状，本文探索射线的