NaI(T1)γ能谱低能端本底扣除方法研究及软件设计

NaI(T1)γ能谱低能端本底扣除方法研究及软件设计NaI(Tl)γ能谱仪因装置简单、成本较低、使用维护方便、探测效率高而广
泛应用于野外γ能谱测量。

NaI(Tl)γ能谱仪在进行γ能谱测量时，如果测量物质中含有的核素类型多、介质复杂且含量低，因其能量分辨率较低，在高本底等复杂背景的测量环境下测量得出的γ谱线会很复杂。

解谱算法精度对分析结果的不确定性有一定的影响，主要影响因素包括：能谱仪的仪器性能、能谱测量的统计涨落干扰以及本底干扰。

低能谱段是由能量小于1MeV的γ射线组成的谱段，由两部分叠加形成：一部分是能量小于1MeV的低能γ射线在探测器上形成的全能峰；另一部分是能量大于1MeV的γ射线在空气或近地表介质中发生散射作用，形成的低能散射γ射线，这些射线积累在低能谱段，增加低能谱段的信息量。

自然γ射线的能量主要分布在30～2620keV范围内，其中包含的信息有：铀钍钾等天然放射性核素信息、核工程活动产生的大量人工放射性核素以及γ射线与地壳发生相互作用产生的有关信息，大多数γ射线的能量小于1MeV，低能射线占全谱的80％以上，因此，在进行地面γ能谱测量时，获取能量小于1MeV的γ射线是很有必要的。

在实测γ能谱中，本底是能谱仪测量谱线的重要组成部分，放射性核素含量和活度的定量分析结果和对应特征峰的净峰面积有非常直接的
关系，谱线的本底扣除效果会影响特征峰的净峰面积。

因此，为减小本底干扰因素对测量分析结果的影响，准确获得待测样品的有效净峰计数，就必须对测量得到的能谱数据进行本底扣除。

本文题目来源于863计划项目“高精度能谱探测仪器研发”（项目编号：2012AA061803），收集整理关于γ能谱低能谱段研究资料和各种本底扣方法的基础上，针对NaI(Tl)γ能谱低
能谱段本底扣除难点，主要展开了以下几个方面的研究。

（1）通过对比分析137Cs源、133Ba源、241Am源以及铯钡镅混合源在天然
环境以及铅室环境中测得的γ射线谱，研究了环境本底对低能核素谱的影响。

（2）分别用SNIP、剥峰法、傅里叶本底扣除法、SNIP+剥峰法以及SNIP+傅里叶变换法对一条含有三个特征峰以及一个本底函数的合成谱线进行本底扣除，通过对比采用这五种本底扣除法后得到的特征峰面积跟实际净峰面积的相对误差来评价
本底扣除效果，结果表明，SNIP+剥峰法的本底扣除效果较好，它对三个特征峰
的相对误差分别为 4.34%、0.04%、-0.79%。

（3）采用SNIP+剥峰法对实际在天然环境中测得的单个137Cs源、133Ba 源、241Am源的γ谱线进行本底扣除，发现对特征峰的本底扣除效果较好，当用
于铯钡镅混合源的γ谱线的本底扣除时，发现对谱线进行自适应本底扣除效果较好。

（4）在虚拟仪器LabVIEW软件开发平台上对上述五种本底扣除方法做了软件
设计，软件的界面设计包括文件管理、能量刻度、谱线光滑、寻峰、扣除本底、
显示结果、帮助以及退出系统。