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X射线光谱中特征峰漂移校正算法的研究
被引量：
3
1
作者
唐琳
廖先莉
+3 位作者
刘星月
赵永鑫
李跃鹏
余松科
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第11期3633-3638,共6页
针对采用数字慢三角成形算法的高性能硅漂移探测器在开关复位型前放中出现的突变脉冲以及该类脉冲在成形后因幅度受损造成的特征峰漂移问题,提出了一种基于突变脉冲修复的特征峰漂移校正算法,该算法包括以下几个流程,首先将该电路输出...
针对采用数字慢三角成形算法的高性能硅漂移探测器在开关复位型前放中出现的突变脉冲以及该类脉冲在成形后因幅度受损造成的特征峰漂移问题,提出了一种基于突变脉冲修复的特征峰漂移校正算法,该算法包括以下几个流程,首先将该电路输出的弱电流信号经CR微分电路进行转换得到负指数信号,然后负指数信号经三级放大电路放大后的幅度范围为0~2 V,该幅度范围保持在后端模数转换器的处理范围中,对放大后的负指数信号进行模数转换得到数字化的负指数脉冲序列,通过对上述负指数脉冲序列的采样点进行判断,当出现连续多个为零的采样点时就标记该脉冲为突变脉冲,最后对突变脉冲分别调用快校正和慢校正算法进行修复,并将修复后的负指数脉冲序列分别进行数字梯形成形,其成形结果存储到FIFO中进行多道成谱。实验以自制的铁矿样品为测量对象,将未进行校正的原始谱与采用不同校正方法得到的谱图进行对比,校正后铁和锶特征峰的影子峰所在道址区间的计数相比于未校正的原始谱的计数率有了明显的降低,与此同时,铁和锶两个特征峰所在道址区间的计数相比于不校正则有了明显的提高。由于特征峰计数率的漂移正是产生影子峰的根本原因,因此同一种元素在影子峰区域计数率的减小值与在特征峰区域计数率的增加值在数值上应趋于一致,实验结果中铁元素的影子峰和特征峰所在区间快校正和慢校正前后的计数率差值基本符合这一趋势,但锶元素影子峰和特征峰所在区间的快校正前后计数率差值相差较大,不符合影子峰计数减小值即为特征峰计数增加值的规律。造成这种结果的根本原因在于快校正对突变脉冲的修复不完整,而慢校正可以较好地实现所有采样点的修复,最后得出的修复效率也表明对于同样的区间,慢校正法得到的修复效率更高,对特征峰漂移的校正效果更好。结果表明特征峰漂移校正算法可以有效地消除特征峰前面的影子峰,实现对特征峰漂移的校正,这对获取精细X射线谱具有重要意义。
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关键词
特征峰
漂移
X射线光谱
脉冲修复
高性能硅漂移探测器
在线阅读
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职称材料
X射线光谱数据处理平台的优化设计
被引量：
3
2
作者
唐琳
赵卫东
+4 位作者
余松科
刘泽
余小东
孟源
黄兴禄
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第3期763-767,共5页
在低计数率背景下X射线谱的高精度测量受X射线流的统计涨落影响,统计涨落决定了给定探测器能量分辨率的理论极限,而其他因素的影响则可以通过适当的噪声滤除和电子技术来降低。以往关于能量分辨率的研究大多利用谱反卷积对获取到的能谱...
在低计数率背景下X射线谱的高精度测量受X射线流的统计涨落影响,统计涨落决定了给定探测器能量分辨率的理论极限,而其他因素的影响则可以通过适当的噪声滤除和电子技术来降低。以往关于能量分辨率的研究大多利用谱反卷积对获取到的能谱进行后处理,从而降低特征峰的半高宽(FWHM)。这些后处理方法是基于将获取到的能谱建模为输入能谱和探测器响应函数这两个随机变量的函数,往往计算量极大,执行效率低。针对上述问题,提出一种多脉冲局部平均(MPLA)算法对X射线光谱数据处理平台进行优化,MPLA算法是一种在线实时处理的谱获取方法,该方法在动态窗口内对脉冲幅度值进行了平均。MPLA算法涉及两项可变参数,一是平均窗口的大小r,另一项参数则是每一次平均的脉冲幅度数量n。该算法的执行流程包含以下几个步骤,首先读取第一个脉冲幅度并定位一个平均窗口,读取成功后更新当前平均窗口的脉冲幅度和脉冲个数;第二步,读取下一个脉冲幅度,每次更新后即对平均窗口内的脉冲个数进行判断,当其小于预设的参数n时继续执行第三步,反之则执行第四步;第三步,继续读取下一个脉冲幅度;第四步,对相应平均窗口内的脉冲幅度进行平均,得出的平均数即为需要更新计数的道址,然后再对取平均值的窗口内脉冲幅度和脉冲个数进行清零。本文在理论推导部分研究了应用M PLA过程时原始概率密度函数(PDF)的转换,推导了应用MPLA后得到的概率密度函数的解析表达式,证明了MPLA概率密度转换后具有以下特征:(1)对称分布,MPLA保留了均值和对称性。(2)对于单峰对称分布,MPLA减少方差,锐化分布峰。在实验环节中,以铁矿样品为测量对象,将采用MPLA算法处理后的结果与传统的成谱方法得到的结果进行对比,结果表明在具有正态分布PDF的频谱峰值的典型情况下,即使仅对两个脉冲高度进行平均,变换后峰的FWHM也变窄。
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关键词
多脉冲局部平均
X射线光谱
半高宽
高性能硅漂移探测器
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职称材料
题名
X射线光谱中特征峰漂移校正算法的研究
被引量：
3
1
作者
唐琳
廖先莉
刘星月
赵永鑫
李跃鹏
余松科
机构
成都大学信息科学与工程学院
成都大学模式识别与智能信息处理四川省高校重点实验室
数学地质四川省重点实验室
出处
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020年第11期3633-3638,共6页
基金
国家自然科学基金项目(61601063)
成都大学模式识别与智能信息处理四川省高校重点实验室科研基金项目(MSSB-2020-11)
数学地质四川省重点实验室开放基金项目(scsxdz2019zd04)资助。
文摘
针对采用数字慢三角成形算法的高性能硅漂移探测器在开关复位型前放中出现的突变脉冲以及该类脉冲在成形后因幅度受损造成的特征峰漂移问题,提出了一种基于突变脉冲修复的特征峰漂移校正算法,该算法包括以下几个流程,首先将该电路输出的弱电流信号经CR微分电路进行转换得到负指数信号,然后负指数信号经三级放大电路放大后的幅度范围为0~2 V,该幅度范围保持在后端模数转换器的处理范围中,对放大后的负指数信号进行模数转换得到数字化的负指数脉冲序列,通过对上述负指数脉冲序列的采样点进行判断,当出现连续多个为零的采样点时就标记该脉冲为突变脉冲,最后对突变脉冲分别调用快校正和慢校正算法进行修复,并将修复后的负指数脉冲序列分别进行数字梯形成形,其成形结果存储到FIFO中进行多道成谱。实验以自制的铁矿样品为测量对象,将未进行校正的原始谱与采用不同校正方法得到的谱图进行对比,校正后铁和锶特征峰的影子峰所在道址区间的计数相比于未校正的原始谱的计数率有了明显的降低,与此同时,铁和锶两个特征峰所在道址区间的计数相比于不校正则有了明显的提高。由于特征峰计数率的漂移正是产生影子峰的根本原因,因此同一种元素在影子峰区域计数率的减小值与在特征峰区域计数率的增加值在数值上应趋于一致,实验结果中铁元素的影子峰和特征峰所在区间快校正和慢校正前后的计数率差值基本符合这一趋势,但锶元素影子峰和特征峰所在区间的快校正前后计数率差值相差较大,不符合影子峰计数减小值即为特征峰计数增加值的规律。造成这种结果的根本原因在于快校正对突变脉冲的修复不完整,而慢校正可以较好地实现所有采样点的修复,最后得出的修复效率也表明对于同样的区间,慢校正法得到的修复效率更高,对特征峰漂移的校正效果更好。结果表明特征峰漂移校正算法可以有效地消除特征峰前面的影子峰,实现对特征峰漂移的校正,这对获取精细X射线谱具有重要意义。
关键词
特征峰
漂移
X射线光谱
脉冲修复
高性能硅漂移探测器
Keywords
Characteristic peak drift
X-ray spectroscopy
Pulse repair
FAST-SDD
分类号
TL816.1 [核科学技术—核技术及应用]
在线阅读
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职称材料
题名
X射线光谱数据处理平台的优化设计
被引量：
3
2
作者
唐琳
赵卫东
余松科
刘泽
余小东
孟源
黄兴禄
机构
成都大学电子信息与电气工程学院
数学地质四川省重点实验室(成都理工大学)
成都大学科研处
成都大学计算机学院
出处
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第3期763-767,共5页
基金
国家自然科学基金项目(61601063)
数学地质四川省重点实验室开放基金项目(scsxdz2019zd04)资助。
文摘
在低计数率背景下X射线谱的高精度测量受X射线流的统计涨落影响,统计涨落决定了给定探测器能量分辨率的理论极限,而其他因素的影响则可以通过适当的噪声滤除和电子技术来降低。以往关于能量分辨率的研究大多利用谱反卷积对获取到的能谱进行后处理,从而降低特征峰的半高宽(FWHM)。这些后处理方法是基于将获取到的能谱建模为输入能谱和探测器响应函数这两个随机变量的函数,往往计算量极大,执行效率低。针对上述问题,提出一种多脉冲局部平均(MPLA)算法对X射线光谱数据处理平台进行优化,MPLA算法是一种在线实时处理的谱获取方法,该方法在动态窗口内对脉冲幅度值进行了平均。MPLA算法涉及两项可变参数,一是平均窗口的大小r,另一项参数则是每一次平均的脉冲幅度数量n。该算法的执行流程包含以下几个步骤,首先读取第一个脉冲幅度并定位一个平均窗口,读取成功后更新当前平均窗口的脉冲幅度和脉冲个数;第二步,读取下一个脉冲幅度,每次更新后即对平均窗口内的脉冲个数进行判断,当其小于预设的参数n时继续执行第三步,反之则执行第四步;第三步,继续读取下一个脉冲幅度;第四步,对相应平均窗口内的脉冲幅度进行平均,得出的平均数即为需要更新计数的道址,然后再对取平均值的窗口内脉冲幅度和脉冲个数进行清零。本文在理论推导部分研究了应用M PLA过程时原始概率密度函数(PDF)的转换,推导了应用MPLA后得到的概率密度函数的解析表达式,证明了MPLA概率密度转换后具有以下特征:(1)对称分布,MPLA保留了均值和对称性。(2)对于单峰对称分布,MPLA减少方差,锐化分布峰。在实验环节中,以铁矿样品为测量对象,将采用MPLA算法处理后的结果与传统的成谱方法得到的结果进行对比,结果表明在具有正态分布PDF的频谱峰值的典型情况下,即使仅对两个脉冲高度进行平均,变换后峰的FWHM也变窄。
关键词
多脉冲局部平均
X射线光谱
半高宽
高性能硅漂移探测器
Keywords
Multi-pulse local average
X-ray spectroscopy
FWHM
FAST-SDD
分类号
TL816.1 [核科学技术—核技术及应用]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
X射线光谱中特征峰漂移校正算法的研究
唐琳
廖先莉
刘星月
赵永鑫
李跃鹏
余松科
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2020
3
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
X射线光谱数据处理平台的优化设计
唐琳
赵卫东
余松科
刘泽
余小东
孟源
黄兴禄
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
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