【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光电探测与辐射探测，具体地，涉及一种伽马能谱高能量分辨率重构方法、存储介质及设备。
技术介绍
1、nai(tl)探测器具有高探测效率和宽能量范围的特点，适用于探测γ射线和x射线。nai(tl)探测器在核物理研究、医学成像、核医学和核辐射监测等领域广泛应用，通过测量探测器中闪烁光的强度和时间，可以确定辐射的类型和能量，因此nai(tl)探测器在辐射检测和辐射测量方面发挥着重要作用，在内照射核素分析中，核素识别与峰面积计算是两个关键技术，由于普遍使用的nai(ti)闪烁体探测器能量分辨率较低，同时考虑到待测患者体内核素的活度较低，导致了检测过程中探测器获得的光子计数较低，这些原因使得现有的核素分析方法在应用于内照射核素分析中存在放射性核素误识别、漏计数以及计算全能峰面积存在较大的误差。
2、通常使用全能峰法对γ能谱进行分析，但是受限于nai(tl)探测器差，该方法得到的结果极易误识别和漏识别，峰拟合时因重峰和高本底而误差较大。近些年来，基于能谱重建算法，建立核素出射谱到探测器测量谱直接的系统矩阵，然后使用特殊迭代算法从测量谱反解出出射谱的分析技术得到越来越多的应用，目前主要使用的包括如gold算法和em算法，这类方法具有求解值非负的优点，但难以完全分解重叠峰情况，并且重建结果无法实现直接读取定量结果。
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种伽马能谱高能量分辨率重构方法、存储介质及设备，通过重构算法实现高能量分辨率的能谱重构，提升伽马能
2、为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：一种伽马能谱高能量分辨率重构方法，具体包括如下步骤：
3、步骤1、由nai(tl)探测器获取伽马能谱信号，将获取的伽马能谱信号进行能谱刻度，得到带有能谱刻度的伽马能谱，并计算展宽系数；
4、步骤2、根据带有能谱刻度的伽马能谱和展宽系数，结合蒙特卡洛方法进行伽马能谱响应矩阵构建，得到伽马能谱响应矩阵；
5、步骤3、将由nai(tl)探测器获取的伽马能谱信号通过伽马能谱响应矩阵进行能谱压缩，并对能谱压缩后的伽马能谱进行预处理；
6、步骤4、将预处理后的伽马能谱采用反解算法进行能谱重构，得到重构的原始出射伽马能谱，进行核素分析。
7、进一步地，步骤1由nai(tl)探测器获取伽马能谱信号进行能谱刻度后获得离散化的伽马探测能谱y(n)：
8、
9、其中，n'为出射伽马能谱的道址，n'为道址数，n为nai(tl)探测器探测获得的测量能谱的道址，n为测量能谱的道址数，x(n')为伽马能谱中第n'个能量的出射能谱，r(n'→n)为伽马能谱中第n'个能量在测量能谱中的第n个能量点处的单位响应。
10、进一步地，步骤2的具体过程如下：在蒙特卡洛模型中根据nai(tl)探测器尺寸构建探测器模型，并将通过带有能谱刻度的伽马能谱测量得到的特征峰展宽、能量计数区间和能量计数区间中的粒子数作为探测器模型的输入，获得伽马能谱响应矩阵。
11、进一步地，步骤3中伽马能谱的压缩过程为：
12、y＝rx
13、其中，y为压缩后的伽马能谱，x为需要求解的原始出射伽马能谱，r为伽马能谱响应矩阵。
14、进一步地，步骤3中对能谱压缩后的伽马能谱进行预处理的过程包括：能谱平滑和能谱扣本底。
15、进一步地，步骤4包括如下子步骤：
16、步骤4.1、初始化残差值索引集迭代次数t＝1，原始伽马能谱稀疏度k，其中，为空集，为预处理后的伽马能谱；
17、步骤4.2、计算索引值其中，n表示伽马能谱响应矩阵的列数，j表示n的索引，rj表示伽马能谱响应矩阵中的第j列，|＜ft-1,rj＞|表示计算ft-1与rj的内积值；
18、步骤4.3、根据计算的索引值更新索引集σt＝σt-1∪{εt}，rt＝rt-1∪rt，其中，rt表示第t次迭代后得到的按照每一次索引值εt选取的伽马能谱响应矩阵r的所有列集合，rt表示第t次迭代按照索引值εt选取伽马能谱响应矩阵r的列元素；
19、步骤4.4、使用最小二乘法求解使其中，xt表示t×1的一个列向量；
20、步骤4.5、根据更新残差值更新迭代次数t＝t+1；
21、步骤4.6、若更新的迭代次数t≤k，重复步骤4.2-4.5，否则，将作为重构的原始出射伽马能谱。
22、进一步地，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序使计算机执行所述的伽马能谱高能量分辨率重构方法。
23、进一步地，本专利技术还提供了一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行计算机程序时，实现所述的伽马能谱高能量分辨率重构方法。
24、与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：利用本专利技术的伽马能谱高能量分辨率重构算法，利用蒙特卡洛方法构建伽马能谱响应矩阵是对伽马能谱的全谱信息的准确、充分的利用，同时在构建伽马能谱响应矩阵的过程中还包含了整个测量场景内的物理与几何信息，通过响应矩阵来反解理论上能得到更好的解。除此之外，相比于实验，使用蒙特卡洛方法具有极低的成本，安全性高，使用灵活，通过调节参数基本可以和实际模型相匹配，重构出的原始出射伽马能谱具备更加精确的峰位识别效果以及全能峰面积计算准确度，实现了目前最高的核素活度计算精度。
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1.一种伽马能谱高能量分辨率重构方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种伽马能谱高能量分辨率重构方法，其特征在于，步骤1由NaI(Tl)探测器获取伽马能谱信号进行能谱刻度后获得离散化的伽马探测能谱y(n)：
3.根据权利要求1所述的一种伽马能谱高能量分辨率重构方法，其特征在于，步骤2的具体过程如下：在蒙特卡洛模型中根据NaI(Tl)探测器尺寸构建探测器模型，并将通过带有能谱刻度的伽马能谱测量得到的特征峰展宽、能量计数区间和能量计数区间中的粒子数作为探测器模型的输入，获得伽马能谱响应矩阵。
4.根据权利要求1所述的一种伽马能谱高能量分辨率重构方法，其特征在于，步骤3中伽马能谱的压缩过程为：
5.根据权利要求1所述的一种伽马能谱高能量分辨率重构方法，其特征在于，步骤3中对能谱压缩后的伽马能谱进行预处理的过程包括：能谱平滑和能谱扣本底。
6.根据权利要求5所述的一种伽马能谱高能量分辨率重构方法，其特征在于，步骤4包括如下子步骤：
7.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，其特征在于，所
8.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行计算机程序时，实现如权利要求1-6任一项所述的伽马能谱高能量分辨率重构方法。
...【技术特征摘要】
1.一种伽马能谱高能量分辨率重构方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种伽马能谱高能量分辨率重构方法，其特征在于，步骤1由nai(tl)探测器获取伽马能谱信号进行能谱刻度后获得离散化的伽马探测能谱y(n)：
3.根据权利要求1所述的一种伽马能谱高能量分辨率重构方法，其特征在于，步骤2的具体过程如下：在蒙特卡洛模型中根据nai(tl)探测器尺寸构建探测器模型，并将通过带有能谱刻度的伽马能谱测量得到的特征峰展宽、能量计数区间和能量计数区间中的粒子数作为探测器模型的输入，获得伽马能谱响应矩阵。
4.根据权利要求1所述的一种伽马能谱高能量分辨率重构方法，其特征在于，步骤3中伽马能...
【专利技术属性】
技术研发人员：韦庆，梁大戬，周健，龚频，汤晓斌，潘天翔，葛晓阳，
申请(专利权)人：江苏省苏核辐射科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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