[发明专利]一种能谱仪

说明书

技术领域

本发明涉及物理勘探领域，具体而言，本发明涉及一种能谱仪。

背景技术

航空物探，是地球物理勘探技术与航空技术相结合的一门高新技术，其实质是将航空飞行器作为运载工具，装载地球物理探测仪器在空中完成地球物理信息采集的方法，是一种快速获取并研究地球岩石圈、特别是与地壳有关的多种地球物理场信息（如磁场、电磁场、重力场、放射性场）的方法。航空能谱勘探则是获取地球放射性场信息的一种航空物探方法。自从本世纪四十年代末美国、加拿大、苏联等国率先开展航空放射性测量以来，放射性航测从技术到设备都取得了长足进展。特别是近二、三十年来，随着电子技术、计算机技术的应用，航空γ能谱测量得到了广泛应用。随着环境意识的增强和水资源的短缺，航空γ能谱成功用于环境监测、地质找水等领域。GPS技术的应用，使得航空γ能谱测量能够适用于各种条件，尤其是在沙漠、戈壁地区更为优越。实践证明，航空γ能谱测量是一种多快好省的勘查手段。到目前为止，航空γ能谱测量已成为一种重要的地质测量手段，并广泛用于各种领域。航空放射性测量在六十年代以前，仅是总量测量，随后开发了航空伽玛能谱测量系统。二十世纪七十年代为4道航空伽玛能谱测量系统。北京703航测队（核工业航测遥感中心前身）与北京综合仪器厂联合研制，采用国产大体积圆柱型NaI（T1）晶体的双探头，在七十年代我国铀矿勘探中发挥了重要作用。到八十年代末期，由北京铀矿地质研究院采用国外探测器组件，组装了AS2000型4道航空伽玛能谱测量系统。此后，国内对航空伽玛能谱仪的研制开发工作一直处于停顿状态，航空伽玛能谱测量的硬、软件依赖进口。随着近几十年计算机技术，IC制造技术，数字信号处理技术的发展，国外公司大量引入数字信号处理技术到能谱仪当中，并已实现商品化，垄断了航空能谱测量仪器的生产。主要有美国产的GR-800D，加拿大Exploranium公司和Scintrex公司的GR-820型256道和GRS16型(GRS10型)256/512道航空伽玛能谱测量系统。其中GR-800D为早期产品，为纯模拟电路设计，已退出市场。GR-820航空能谱仪为模拟电路与数字信号处理算法结合的架构；GRS-16除了前置放大器和高速ADC以外，全部采用实时数字信号处理算法完全取代了传统模拟电路，其各项性能也显著提高，为目前最先进的航空能谱测量系统，其体积小巧，功能丰富，灵活易用。GR-800、GR-820、GRS-16等国外航空伽玛能谱仪的仪器精度都不高，谱线精度为256，合成谱¹³⁷Cs峰的能量分辨率差于8.8％，钾、铀、钍、总道、宇宙道窗口计数的重复测量精度差于10％，这些指标大大影响了后期改正（譬如高度改正、大气氡改正、宇宙本底扣除及飞机本底扣除等）的效果，影响了航空伽玛能谱勘查系统对于钾、铀、钍含量最终的探测精度。

屈国普等研究了在使用NaI晶体探测器系统中引起谱漂的多种因素：NaI晶体发光效率受温度影响，光电倍增管的光阴极热发射和各打拿极的二次发射系数受温度的影响，元器件本身的温度效应及非线性特征；李勇平、方建国设计了四能窗稳谱程序和稳谱流程，并在伽玛测井中得到了应用；汤天知、郭斌、何绪新等研究了谱漂与系统增益的关系采用硬件二窗口稳谱和软硬件结合的四窗口稳谱方法，并在测井中得到了应用。M.Matoba等采用了天然能谱中的平坦窗口部分与谱线的最高能端窗口部分作为稳谱的依据，而替代了传统采用天然谱线中的特征峰的方法，取得了一定的效果，但是稳谱的精度较低，只能保证谱线在某一个范围内的稳定，仍然无法达到高精度的谱线稳定；P.K.Patwardhan等采用了变容二极管实现对谱线的稳谱增益调节，通过对特征峰的积分得到控制电压，从而改变了变容二极管的电容值，最终实现对谱线的增益调节，该方法可以不用软件控制，是纯粹硬件闭环控制行为，但是缺乏灵活性，调节不易，不适合航空能谱多晶体稳谱的应用场合；R.Martincic等则采用特殊波段的LED发出的光线激发NaI晶体，从而在谱线中形成特征峰，并以此特征峰稳定谱线；P.Ottonello等则采用的是激光方法形成特征峰并稳定谱线；而更常规的方法的则是采用外置的放射源，通过对放射源的特征峰寻峰来稳定谱线。

发明内容

本发明目的在于提供一种能谱仪，其特征在于，根据谱漂计算公式直接求得数控增益放大器对应的控制字，通过串口输出，最后达到谱漂校正的目的。

本发明提供了基于全谱匹配的谱漂记忆的航空多晶体数字稳谱方法。