Eine Methode zur Verarbeitung von Gamma-Spektren basierend auf exponentieller Glättung

M.A. Dolgopolov, L.A. Minin, V.A. Rabotkin
Staatliche Universität Woronesch, Woronesch, Russland
E-Mail: mininla@mail.ru
 
In dieser Arbeit wird eine neue Methode zur Glättung der spektralen Gamma-Linien vorgeschlagen. Kalibrierproben, die mit dem Gammaspektrometer geliefert wurden und radioaktive Isotope wie Eu-152, Co-60 und Na-22 enthielten, wurden als Testobjekte verwendet. Die Position, Breite und Fläche der durch Spektrometrie erhaltenen Peaks charakterisieren die Energie und Intensität der Gammastrahlung. Wie bekannt ist, überlagern sich diese Peaks mit einem kontinuierlichen Energiespektrum, das durch Sekundäreffekte und Hintergrundstrahlung entsteht [1].

Die Glättungsprozedur wurde mittels Interpolation durch ein System gleichmäßiger Verschiebungen der Gaußschen Funktion durchgeführt [2]:

Da das Standard-Interpolationsverfahren bei zunehmender Varianz stark instabil wird [3], wurde eine Regularisierung angewendet. Die Ergebnisse der Simulation zeigen, dass das vorgeschlagene Verfahren zur Filterung spektraler Linien keine Verzerrungen im ursprünglichen Signal verursacht. Andererseits ermöglicht die Darstellung der spektralen Linien als lineare Kombination von Verschiebungen der Gaußschen Funktion zusätzliche analytische Berechnungen mit dem gegebenen Signal während einer nachfolgenden detaillierteren Verarbeitung.

Es ist nicht erforderlich, die Form der Peaks im Voraus festzulegen, da sie als Summe mehrerer Verschiebungen der Gaußschen Funktion mit unterschiedlichen Amplituden dargestellt werden. Dadurch ergibt sich ein vielseitigeres System zur Erkennung von Peaks, das keine grundlegenden Änderungen beim Übergang von einem Signaltyp zum anderen erfordert. Ein Merkmal der vorgeschlagenen Methode ist, dass sich die Peak-Flächen des ursprünglichen und des geglätteten Signals um etwa 10 % unterscheiden können. Bei signifikanter Änderung der Varianz des Regularisierungsparameters bleiben die Flächenänderungen jedoch gering, was die Robustheit der Berechnungen gewährleistet.

  1. R. Gordon Gilmore. Practical Gamma-ray Spectrometry. 2. Auflage – Nuclear Training Services Ltd, John Wiley & Sons, Warrington, UK, 2008.

  2. V. Maz'ya, G. Schmidt, AMS Mathematical Surveys and Monographs, 141, 350 (2007).

  3. E.A. Kiselev, L.A. Minin, I.Y. Novikov und S.M. Sitnik, Mathematical Notes 96, 228 (2014).

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