專(zhuān)利名稱(chēng)：包括層疊的基本脈沖的信號(hào)的測(cè)量和處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及包含多個(gè)主脈沖的信號(hào)的分析，每個(gè)主脈沖可能由一堆尋求識(shí)別的未知的基本脈沖組成。
更具體地，本發(fā)明涉及測(cè)量方法，包括處理包含一連串在時(shí)間上互相間隔開(kāi)的、具有持續(xù)時(shí)間D和能量E的主脈沖的信號(hào)，每個(gè)主脈沖可能由持續(xù)時(shí)間為Di并且其能量通過(guò)在數(shù)學(xué)意義上具有加性特性的變量Ei來(lái)估計(jì)的基本脈沖組成，所述基本脈沖具有遵循強(qiáng)度λ的齊次泊松(Poisson)過(guò)程的到達(dá)時(shí)間Ti。
背景技術(shù)：
通常，所述信號(hào)可以代表流，更具體地代表光子流。
這種類(lèi)型的方法是已知的，特別是在伽瑪譜領(lǐng)域。
我們記得，伽瑪譜的用途首先在于表征被包含在發(fā)射光子源中的放射性核素(radionuclide)，其次是測(cè)量這個(gè)源的放射性(它典型地由每秒的裂變數(shù)或由被稱(chēng)為Becquerel的單位來(lái)定義)。
能夠?qū)嵤┧鎏幚淼难b置的一個(gè)例子顯示于圖1中。
配備有電源2的檢測(cè)器1把光子信號(hào)3轉(zhuǎn)換成電信號(hào)4。
這個(gè)電信號(hào)然后被前置放大器5放大，這提高信號(hào)噪聲比。
放大器6然后被用來(lái)至少在電子采集單元7的一個(gè)輸入端處呈現(xiàn)足夠的信號(hào)。
所述單元典型地由模數(shù)轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。
在該單元的輸出端處，數(shù)字化的信號(hào)被發(fā)送到處理單元8，在其中進(jìn)行具體的操作。
舉例來(lái)說(shuō)，處理單元8具體地可以包含能夠執(zhí)行數(shù)字信號(hào)濾波的電路。
最后，顯示系統(tǒng)9完成所述采集鏈，幫助用戶(hù)分析伽瑪發(fā)射源的成分。
圖2典型地圖示在所述顯示系統(tǒng)上可以看到的內(nèi)容。
在本圖上，可以看到不同的射線(xiàn)，每個(gè)代表量化的能量值(例如，射線(xiàn)10)。
所有的這些射線(xiàn)一起表征特定的伽瑪發(fā)射放射性核素(例如，銫137具有662keV的單能射線(xiàn)，或鈷60具有1.173MeV和1.333MeV的兩個(gè)單能射線(xiàn))。
然而，使用所述光譜裝置識(shí)別放射性核素，或更一般地識(shí)別伽瑪發(fā)射源會(huì)產(chǎn)生一些困難。
具體地，已知三種類(lèi)型的擾動(dòng)，能夠惡化與放射性核素有關(guān)的理想射線(xiàn)的譜-Compton效應(yīng)-測(cè)量噪聲添加到理想信號(hào)-可能的脈沖堆積，每個(gè)脈沖代表一個(gè)光子。
Compton效應(yīng)和測(cè)量噪聲當(dāng)光子與檢測(cè)器交互作用時(shí)，產(chǎn)生電脈沖，然后如前面圖1所述，該電脈沖被放大。
由所述檢測(cè)器生成的時(shí)間信號(hào)11的例子顯示于圖3。
可以看到，這個(gè)信號(hào)由一連串不同幅度和持續(xù)時(shí)間的電脈沖組成，每個(gè)脈沖理想地對(duì)應(yīng)于單個(gè)光子與檢測(cè)器的交互作用。
所述信號(hào)11可被用來(lái)測(cè)量所檢測(cè)的光子的能量，因?yàn)殡娒}沖的表面面積(例如，脈沖12的面積13)正比于與所考慮的脈沖有關(guān)的光子的能量。
因此，有可能從不同的電脈沖11推導(dǎo)出所觀(guān)察的源的所有能量射線(xiàn)。
然而，兩個(gè)現(xiàn)象干擾該測(cè)量原理。
首先，由于Compton效應(yīng)(這個(gè)效應(yīng)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的)，僅僅一部分光子能量將會(huì)沉積在檢測(cè)器中。
承受所述效應(yīng)的光子的光譜分析于是產(chǎn)生比實(shí)際上應(yīng)當(dāng)看到的更少能量的射線(xiàn)。
其次，即使光子的全部能量被沉積，由于在所述光子與檢測(cè)器之間的交互作用的固有的隨機(jī)特性以及測(cè)量電子裝置貢獻(xiàn)的噪聲，因此產(chǎn)生的電脈沖的面積僅僅近似正比于所述能量。
圖4和5部分地顯示這兩種干擾現(xiàn)象。
圖4顯示從源發(fā)射光子得到的信號(hào)的能量分布，主要在對(duì)應(yīng)于峰14的單個(gè)能量。
這里應(yīng)當(dāng)指出，來(lái)自檢測(cè)器的信號(hào)不單具有信號(hào)單能射線(xiàn)的理想形式，而且還具有由于Compton效應(yīng)造成的比峰14小的能量的基本上連續(xù)的背景16。
圖5顯示從檢測(cè)以幾個(gè)能量發(fā)射光子的伽瑪源得到的信號(hào)的能量分布，正如圖2所示的那種情形。
可以指出，具體地由于上述的現(xiàn)象Compton效應(yīng)和測(cè)量噪聲，造成噪聲上限(ceiling)的出現(xiàn)。
當(dāng)能量沿橫軸增加時(shí)這個(gè)噪聲上限大大地減小。
對(duì)于這個(gè)圖，顯然在分析的伽瑪源中出現(xiàn)的放射性核素的識(shí)別也證明是困難的，測(cè)量的譜具有大大偏離理想得到的形狀的形狀。
脈沖堆積用于伽瑪源的光譜分析的另一個(gè)源或干擾涉及脈沖堆積的問(wèn)題。
當(dāng)單個(gè)光子與檢測(cè)器交互作用時(shí)，生成的脈沖具有短的但非零的持續(xù)時(shí)間。
例如，對(duì)于快速檢測(cè)器，這個(gè)持續(xù)時(shí)間僅僅在1微秒以下。
然后有可能當(dāng)兩個(gè)光子以接近的時(shí)刻發(fā)射時(shí)，由慢檢測(cè)器生成的各個(gè)脈沖部分地、甚至全部被疊加。
特別是在使用類(lèi)型2的計(jì)數(shù)器檢測(cè)器時(shí)，這個(gè)現(xiàn)象是已知的。
對(duì)于這些計(jì)數(shù)器，當(dāng)另一個(gè)脈沖正處在被檢測(cè)的過(guò)程中時(shí)，每個(gè)到達(dá)的脈沖因而將加長(zhǎng)正在形成的脈沖。
這種現(xiàn)象的說(shuō)明顯示于圖6。
圖上顯示包含分別具有到達(dá)時(shí)間Tn+1和Tn+2以及持續(xù)時(shí)間Un+1和Un+2的兩個(gè)脈沖15，15′的疊加的時(shí)間信號(hào)。
脈沖15′到達(dá)，但脈沖15還沒(méi)有結(jié)束。
可以看到，這里相對(duì)于脈沖持續(xù)時(shí)間具有慢響應(yīng)的檢測(cè)器不能區(qū)分這兩個(gè)脈沖。
事實(shí)上它合并兩個(gè)脈沖15和15′，形成持續(xù)時(shí)間為Un1，2的僅一個(gè)主脈沖17，這導(dǎo)致認(rèn)為只有單個(gè)光子與檢測(cè)器發(fā)生交互作用。
為了清晰起見(jiàn)，在公開(kāi)內(nèi)容的剩余部分，基本脈沖將是指與單個(gè)光子有關(guān)的脈沖(例如，基本脈沖15或15 ′)。
主脈沖將對(duì)應(yīng)于可能包含堆積的基本脈沖的脈沖。
因此，堆積現(xiàn)象的第一個(gè)結(jié)果就是在分析期間低估伽瑪源的總放射性的風(fēng)險(xiǎn)。
這里將要指出，源的總放射性越強(qiáng)，或檢測(cè)器的響應(yīng)越慢，這個(gè)現(xiàn)象越經(jīng)常發(fā)生。
在本說(shuō)明的剩余部分，將認(rèn)為術(shù)語(yǔ)“總放射性”和“計(jì)數(shù)速率”是相同的。
所述光子堆積的第二個(gè)結(jié)果關(guān)系到能量的實(shí)際估計(jì)。
對(duì)于所述檢測(cè)器，堆積的光子的能量的總和被指定給單個(gè)光子，這是因?yàn)楦鶕?jù)它的準(zhǔn)確定義，主脈沖17與基本脈沖15和15′相比具有大得多的面積。
因此，作為一般法則，堆積現(xiàn)象使譜的一部分向能量增加的方向產(chǎn)生錯(cuò)誤的移動(dòng)。
作為說(shuō)明，所述移動(dòng)可以在圖7和8中看到，這兩個(gè)圖分別顯示沒(méi)有發(fā)生堆積現(xiàn)象的、包含22keV和55keV的兩個(gè)主射線(xiàn)的歸一化譜，以及其中有堆積現(xiàn)象的、從同一個(gè)伽瑪源得到的歸一化譜。
將要指出，所分析的伽瑪源一開(kāi)始發(fā)射兩個(gè)能量E1和E2的光子，如圖7上清楚標(biāo)明的。
這個(gè)情形對(duì)應(yīng)于具有低的計(jì)數(shù)速率的光譜分析(例如，遠(yuǎn)離源的小的檢測(cè)器)。
相反，當(dāng)計(jì)數(shù)速率提高時(shí)，發(fā)生堆積現(xiàn)象，并且發(fā)現(xiàn)在對(duì)應(yīng)于能量E1和E2的線(xiàn)性組合(例如，2E1，E1+E2，2E2，2E1+2E2，等等；例如射線(xiàn)18和19)的能量處逐漸產(chǎn)生寄生射線(xiàn)。
另外，由于信號(hào)向高能量的發(fā)散，這些寄生射線(xiàn)的出現(xiàn)造成在E1和E2能量處的表觀(guān)放射性的失真。
容易看到，這些寄生射線(xiàn)有干擾觀(guān)察的伽瑪源的放射性核素的識(shí)別過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)，由于某些射線(xiàn)不對(duì)應(yīng)于由源發(fā)射的任何能量，甚至使結(jié)果變?yōu)樘摷俚?，而?shí)際發(fā)射的射線(xiàn)的放射性被低估。
提出了許多解決方案來(lái)限制所有上述的問(wèn)題，特別是與堆積有關(guān)的問(wèn)題。
例如，已知一種用在光譜儀中的、特別包括線(xiàn)性濾波操作的方法[1]。
所建議的濾波的目的是在了解由基本脈沖的堆積形成的任何主脈沖是所述噪聲的一部分后，盡可能多地消除被加到有效信號(hào)上的噪聲。
雖然這個(gè)方法帶來(lái)某些改進(jìn)，但它導(dǎo)致它特有的危害，并且它的使用領(lǐng)域受到局限。
由于在所述信號(hào)中存在的這種類(lèi)型的噪聲，建議的濾波在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)使用得越多，該濾波越有效，這不可避免地增加要考慮堆積現(xiàn)象的風(fēng)險(xiǎn)。
因此，這個(gè)方法高度依賴(lài)于所分析的伽瑪源的放射性。
如果放射性是低的，因而堆積的風(fēng)險(xiǎn)被減小，則可以實(shí)施高效的濾波。
另一方面，如果放射性超過(guò)某個(gè)閾值，則實(shí)施濾波的時(shí)間必須縮短，以限制在待處理的信號(hào)中的堆積的數(shù)目，這減小噪聲消除的效率，因此降低了最后得到的頻譜的分辨率。
因此，當(dāng)伽瑪源的計(jì)數(shù)速率增加時(shí)，使用所述方法的光譜儀受到惡化的分辨率的損害。
許多制造商，諸如CAMBERRA/EURISYS，ORTEC或XIA，也已開(kāi)發(fā)了能夠克服堆積問(wèn)題的數(shù)字光譜儀。
然而，用于處理脈沖的方法在原理上仍舊接近于傳統(tǒng)的方法，仍舊是基于如以上方法提出的非遞歸線(xiàn)性FIR型(有限脈沖響應(yīng))濾波。
由XIA制造的“數(shù)字伽瑪尋跡器”光譜儀，正是這種情形。
在這方面，可以在關(guān)于XIA的參考文獻(xiàn)[2]、[3]、[4]和關(guān)于CAMBERRA/EURISYS參考文獻(xiàn)[5]和[6]中找到細(xì)節(jié)。
還存在有部分解決堆積問(wèn)題的其它方法。
它們是基于檢測(cè)信號(hào)的形狀的分析[7]或累積能量與所確定的閾值相比較的結(jié)果[8]，[9]。
這些方法也在很大程度上取決于所使用的檢測(cè)器的類(lèi)型，當(dāng)計(jì)數(shù)速率很高時(shí)它們很少保持為魯棒的。
還知道另一個(gè)最新的方法[10]，通過(guò)它有可能校正由特定的檢測(cè)器(具體地，包含碲或鎘的檢測(cè)器)引起的失真，該檢測(cè)器不生成面積正比于光子所沉積的能量的脈沖。使用兩個(gè)變量來(lái)估計(jì)光子所沉積的能量與所述光子有關(guān)的脈沖的面積與上升時(shí)間。
然而，像上述的所有光譜方法一樣，這個(gè)方法也僅僅基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
另外，這些方法通常本身限于從處理后的信號(hào)中消除檢測(cè)到的脈沖堆積。
最終的信號(hào)可能是沒(méi)有脈沖堆積的，但某些基本脈沖和它們代表的數(shù)據(jù)因所述消除操作而消失。
所以，這些方法的一個(gè)缺點(diǎn)在于它們不允許識(shí)別被包含在主脈沖中的所有基本脈沖，進(jìn)而分析它們代表的數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明的一個(gè)目的是克服這個(gè)缺點(diǎn)。
為了滿(mǎn)足這個(gè)目的，本發(fā)明提出具體地在伽瑪放射領(lǐng)域中的有效的識(shí)別方法，它不是基于實(shí)驗(yàn)方法而是基于嚴(yán)格的方法。
所以，本發(fā)明提出一種測(cè)量方法，包括處理包含一連串持續(xù)時(shí)間為D和能量為E、在時(shí)間上互相間隔開(kāi)的主脈沖的信號(hào)，每個(gè)主脈沖可能由堆積的持續(xù)時(shí)間為Di并且其能量通過(guò)具有加性特性的變量Ei來(lái)估計(jì)的基本脈沖組成，所述基本脈沖具有到達(dá)時(shí)間Ti，它遵循強(qiáng)度λ的齊次泊松過(guò)程，其特征在于它包括以下步驟-數(shù)字化所述信號(hào)，以得到代表該信號(hào)的數(shù)據(jù)，使用該數(shù)據(jù)-測(cè)量每個(gè)主脈沖的持續(xù)時(shí)間D和能量E，以構(gòu)建持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)(D，E)，-根據(jù)所構(gòu)建的(D，E)對(duì)來(lái)確定基本脈沖的能量對(duì)(Di，Ei)，-從所確定的對(duì)(Di，Ei)推導(dǎo)出每個(gè)基本脈沖的能量Ei。
本方法的某些優(yōu)選的但非限制的方面如下-確定持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)(Di，Ei)的步驟通過(guò)以下操作來(lái)實(shí)現(xiàn)求解將主脈沖的持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)(D，E)的函數(shù)與基本脈沖的持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)(Di，Ei)的函數(shù)相關(guān)聯(lián)的去堆積(unpiling)公式，-所述公式將用于主脈沖的持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)(D，E)的離散概率定律與用于基本脈沖的持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)(Di，Ei)的離散概率定律關(guān)聯(lián)起來(lái)，-在確定持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)(Di，Ei)的步驟中，使用所構(gòu)建的持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)(D，E)以及與每個(gè)所述對(duì)(D，E)有關(guān)的發(fā)生次數(shù)來(lái)估計(jì)持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)(D，E)的離散概率定律，所述發(fā)生是在前面根據(jù)所述測(cè)量確定的，-所述公式也相關(guān)于泊松過(guò)程的強(qiáng)度λ，-所述公式具有以下的形式Σt=0∞zt(at-Kt(s))=11-(az+(1-a)zB(z,s))]]>其中變量z和s代表持續(xù)時(shí)間與能量的z變換，t是持續(xù)時(shí)間，B(z，s)是概率密度bt，e的z變換，bt，e代表主脈沖的持續(xù)時(shí)間等于數(shù)值t并且它的能量等于數(shù)值e的概率，Kt(s)是因變于概率密度ht，e的函數(shù)的z變換，ht，e代表基本脈沖的持續(xù)時(shí)間等于數(shù)值t并且它的能量等于數(shù)值e的概率，α是取決于所分析的源的放射性的參數(shù)。
-泊松過(guò)程的強(qiáng)度λ通過(guò)測(cè)量主脈沖之間的時(shí)間間隔來(lái)確定，-使用以下公式來(lái)確定參數(shù)αα＝exp(-λTe)其中Te是與數(shù)字化步驟有關(guān)的采樣周期，-推導(dǎo)出每個(gè)基本脈沖的能量Ei的步驟包括確定它的能量的離散概率定律的步驟，-能量的離散概率定律是持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)(Di，Ei)的離散概率定律根據(jù)能量的邊際概率定律，-根據(jù)持續(xù)時(shí)間，所述去堆積公式中的等式右側(cè)的分式被展開(kāi)完整的級(jí)數(shù)，以確定該級(jí)數(shù)的系數(shù)，-用所述去堆積公式中的等式左側(cè)的項(xiàng)中包含的αtK-t(S)系數(shù)來(lái)識(shí)別所述完整級(jí)數(shù)的系數(shù)，以確定與基本脈沖的持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)(Di，Ei)有關(guān)的所述概率ht，e，-完整級(jí)數(shù)的系數(shù)的所述確定和系數(shù)的所述識(shí)別步驟每一個(gè)都包括至少一個(gè)離散卷積計(jì)算，-所述系數(shù)識(shí)別步驟還包括正性約束條件測(cè)試，-主脈沖代表主要流，每個(gè)可能包含堆積的基本流，每個(gè)基本流用基本脈沖代表，-所述流是光子流，-光子是伽瑪光子，-每個(gè)光子流的能量用相應(yīng)脈沖的能量代表，每個(gè)能量根據(jù)每個(gè)相應(yīng)脈沖下的面積來(lái)確定，-該方法包括所述信號(hào)的初始測(cè)量步驟，所述信號(hào)包括一連串代表物理現(xiàn)象的主脈沖，-該方法包括至少一個(gè)以下步驟，即提供給用戶(hù)有關(guān)所述信號(hào)的數(shù)據(jù)，-所述數(shù)據(jù)關(guān)系到基本流，
-所述數(shù)據(jù)關(guān)系到代表基本流的基本脈沖的能量Ei。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提出用于分析包含一連串持續(xù)時(shí)間為D和能量為E、在時(shí)間上互相間隔開(kāi)的主脈沖的信號(hào)的設(shè)備，所述主脈沖可能由堆積的持續(xù)時(shí)間為Di、能量為Ei的基本脈沖組成，所述基本脈沖具有遵循強(qiáng)度λ的齊次泊松過(guò)程的到達(dá)時(shí)間Ti，其特征在于，所述設(shè)備包括能夠單獨(dú)地或組合地應(yīng)用根據(jù)以上優(yōu)選方面的方法的裝置。


通過(guò)參照附圖，閱讀以下作為例子給出的、非限制性的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)說(shuō)明，將更好地明白本發(fā)明的其它方面、目的和優(yōu)點(diǎn)，在圖上圖1是伽瑪光譜儀中的數(shù)字采集鏈的單元的示意圖，圖2顯示可使用圖1所示的設(shè)備來(lái)觀(guān)察的伽瑪源的射線(xiàn)譜，圖3是由伽瑪光子檢測(cè)器生成的時(shí)間信號(hào)的說(shuō)明性例子，圖4是單能銫137源的測(cè)量出的能量分布的說(shuō)明性例子，圖5是以幾個(gè)能量發(fā)射光子的放射性源的能量分布的說(shuō)明性例子，圖6示意地顯示當(dāng)發(fā)生堆積現(xiàn)象時(shí)從慢檢測(cè)器得到的時(shí)間信號(hào)，圖7顯示當(dāng)沒(méi)有發(fā)生堆積現(xiàn)象時(shí)伽瑪源的歸一化譜，圖8顯示當(dāng)通過(guò)增大的放射性發(fā)生堆積現(xiàn)象時(shí)，圖7中分析的伽瑪源的歸一化譜，圖9是由本發(fā)明測(cè)量的信號(hào)部分的示意圖，這個(gè)信號(hào)包括兩個(gè)主脈沖，圖10作為說(shuō)明，顯示當(dāng)信號(hào)用本發(fā)明方法數(shù)字化時(shí)圖9中的信號(hào)，圖11是本發(fā)明方法的框圖，圖12給出了用所述方法處理的信號(hào)的占用序列的D-E對(duì)的二維直方圖的例子，
圖13給出了所述處理后信號(hào)的基本脈沖的Di和Ei對(duì)的二維直方圖的例子，圖14是被用來(lái)在適當(dāng)?shù)碾娮友b置中實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的去堆積方法的第一部分的算法的框圖，圖15是被用來(lái)在適當(dāng)?shù)碾娮友b置中實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的去堆積方法的第二部分的算法的框圖，圖16顯示沒(méi)有應(yīng)用本發(fā)明方法時(shí)的銫137的觀(guān)察到的伽瑪能譜，圖17顯示使用本發(fā)明方法時(shí)的銫137的觀(guān)察到的伽瑪能譜，具體實(shí)施方式
作為預(yù)備說(shuō)明，在其余部分，占用序列(occupation sequence)將被指定為期間總是存在至少一個(gè)基本脈沖的未中斷信號(hào)部分，即在這個(gè)信號(hào)的幅度大于例如對(duì)應(yīng)于檢測(cè)器的白色噪聲電平的閾值的每個(gè)時(shí)刻。
事實(shí)上，占用序列對(duì)應(yīng)于主脈沖。
然而，在這個(gè)新的想法下，有可能(以后有很大好處)指定非占用序列作為非中斷的信號(hào)部分，在此期間該信號(hào)低于或等于選擇的閾值(該閾值還可能是檢測(cè)器的噪聲電平)。
作為例子，圖9示意地顯示由本發(fā)明系統(tǒng)測(cè)量的信號(hào)部分，所述信號(hào)包含兩個(gè)占用序列20和21。
占用序列20不包含堆積，而序列21包含兩個(gè)基本脈沖的堆積。
另外，注意到這樣的事實(shí)，脈沖持續(xù)時(shí)間D或Di是指對(duì)應(yīng)于所述脈沖的總寬度的時(shí)間。
在這方面，在本公開(kāi)內(nèi)容的其余部分，持續(xù)時(shí)間和能量在公式中被如下指定·持續(xù)時(shí)間對(duì)于時(shí)間公式指定為t，或者當(dāng)公式被z變換時(shí)指定為z，·能量對(duì)于時(shí)間公式指定為e，或者當(dāng)公式被z變換時(shí)指定為s。
現(xiàn)在參照?qǐng)D10，本發(fā)明的系統(tǒng)采樣并數(shù)字化由檢測(cè)器在測(cè)量步驟期間生成的整個(gè)信號(hào)，以得到代表該信號(hào)或更一般地相關(guān)的伽瑪光子流的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流24。
將會(huì)指出，所述采樣使用采樣周期Te，它的數(shù)值在本公開(kāi)內(nèi)容中被設(shè)置為1，以便簡(jiǎn)化公式的書(shū)寫(xiě)和它們的理解。
這個(gè)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)流由圖1的處理塊處理。
典型地，使用能夠?qū)?shù)字?jǐn)?shù)據(jù)執(zhí)行操作的電路，諸如處理器、數(shù)字信號(hào)處理(DSP)電路、觸發(fā)可編程門(mén)陣列(FPGA)或任何其它設(shè)備電路。
在這個(gè)處理塊中，實(shí)施本發(fā)明方法，以去堆積被包含在測(cè)量信號(hào)中的脈沖。
所謂“去堆積”是指為了部分或全部解決由于基本脈沖的堆積引起的問(wèn)題而對(duì)包含在主脈沖中的數(shù)據(jù)所作的任何處理。
所提出的去堆積方法是基于以下假設(shè)-基本脈沖具有遵循強(qiáng)度為λ的齊次泊松過(guò)程的到達(dá)時(shí)間，-代表能量的變量具有加性特性。
該方法的框圖被顯示于圖11中。
首先考慮代表占用序列的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。
具體地，它們的持續(xù)時(shí)間D被估計(jì)和它們的能量E，一組30持續(xù)時(shí)間-能量(D，E)對(duì)被構(gòu)建，每個(gè)與具體的占用序列有關(guān)。
將會(huì)指出，使用在該序列下的面積來(lái)估計(jì)占用序列的能量E。
根據(jù)數(shù)字化數(shù)據(jù)的幅度并且根據(jù)得到的時(shí)間分辨率來(lái)計(jì)算這個(gè)面積，該分辨率具體地取決于圖1的采集塊的性能水平。
顯然，面積估計(jì)的精度隨時(shí)間分辨率而提高，因而隨過(guò)采樣因子而提高。
第一串聯(lián)的步驟(26，28)于是包含確定泊松過(guò)程的所述強(qiáng)度λ(這個(gè)參數(shù)λ在方框27一級(jí)上是必需的)。
為此，使用占用序列的對(duì)(D，E)和這些占用序列的到達(dá)時(shí)間來(lái)計(jì)算每個(gè)占用序列之間的時(shí)間間隔(方框26)。
然后，使用隔開(kāi)占用序列的時(shí)間間隔來(lái)估計(jì)所述強(qiáng)度λ(方框28)。
由于申請(qǐng)人已經(jīng)確定這些時(shí)間遵守參數(shù)為λ的指數(shù)概率定律，所以該估計(jì)是可行的。
因此，通過(guò)使用可以根據(jù)測(cè)量的主脈沖的持續(xù)時(shí)間D和發(fā)生時(shí)間來(lái)估計(jì)的時(shí)間間隔而表征指數(shù)定律，可以估計(jì)該參數(shù)。
方框25包含計(jì)算每對(duì)(D，E)的發(fā)生次數(shù)，以得到有關(guān)占用序列的相對(duì)存在的信息。
作為說(shuō)明，有可能得到10對(duì)(0.4ms，1Mev)，2對(duì)(0.4ms，1.2Mev)，和40對(duì)(1ms，1Mev)。
當(dāng)擁有包含每對(duì)(D，E)的發(fā)生次數(shù)的數(shù)據(jù)表時(shí)，就有可能獲得統(tǒng)計(jì)分布的估計(jì)器。
所述分布的一種可能的表示被顯示于圖12中。
這個(gè)圖顯示了處理后信號(hào)中的占用序列的D和E對(duì)的二維直方圖。
顯然，這個(gè)直方圖僅僅用于說(shuō)明目的而不是為了限制。
在本圖中，可以明顯地看到峰值100，它對(duì)應(yīng)于持續(xù)時(shí)間下標(biāo)(index)為14、能量下標(biāo)為28的占用序列。
根據(jù)所作的測(cè)量，這個(gè)占用序列在從檢測(cè)器得到的信號(hào)中發(fā)生約10000次。
因此，以一定的方式，方框25包含構(gòu)建代表持續(xù)時(shí)間和能量的二維直方圖的數(shù)據(jù)表。
另一個(gè)方框27然后包含關(guān)聯(lián)(D，E)對(duì)與基本脈沖的持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)(Di，Ei)。
通過(guò)這樣做，可以首次獲得有關(guān)被包含在從檢測(cè)器得到的信號(hào)中的基本脈沖的信息。
更精確地，使用將用于主脈沖的對(duì)(D，E)的離散概率定律與用于基本脈沖的對(duì)(Di，Ei)的離散概率定律相關(guān)聯(lián)的公式，執(zhí)行從主脈沖到基本脈沖的改變。
如下給出將被稱(chēng)為去堆積公式的所述公式
Σt=0∞zt(αt-Kt(s))=11-(αz+(1-α)zB(z,s))---(1)]]>·t代表持續(xù)時(shí)間，變量z和s代表持續(xù)時(shí)間t與能量e的z變換。
·B(z，s)是概率密度bt，e的z變換，主脈沖的持續(xù)時(shí)間等于持續(xù)時(shí)間下標(biāo)t所代表的數(shù)值，它的能量等于由下標(biāo)e代表的數(shù)值(t和e是整數(shù))。
B(z，s)的公式具有以下的形式B(z,s)=Σt≥1Σe≥1bt,eztse---(2)]]>·Kt(s)是因變于概率密度ht，e的函數(shù)，基本脈沖的持續(xù)時(shí)間等于由持續(xù)時(shí)間下標(biāo)t代表的數(shù)值，它的能量等于由下標(biāo)e代表的數(shù)值。
這個(gè)函數(shù)用以下的形式表示Kt(s)Σe=1∞kt,ese=Σe=1∞(seΣj=1t-1Σk=1jhk,e)---(3)]]>最后，參數(shù)α與所分析的源的放射性有關(guān)，具體地取決于泊松過(guò)程的所述強(qiáng)度λ。
現(xiàn)在將會(huì)理解用方框26和28確定這個(gè)參數(shù)λ的優(yōu)點(diǎn)。
關(guān)于所述參數(shù)α，可以使用公式(4)相對(duì)于參數(shù)λ來(lái)確定它α＝exp(-λTe)(4)其中Te是采樣從檢測(cè)器得到的信號(hào)的信號(hào)的周期。
當(dāng)方框27結(jié)束時(shí)，相對(duì)于包含在信號(hào)中的基本脈沖的對(duì)(Di，Ei)得出數(shù)據(jù)表32。
換句話(huà)說(shuō)，在這一級(jí)，我們能夠構(gòu)建所述基本脈沖的持續(xù)時(shí)間與能量的新的二維直方圖。
所述直方圖的非限制性例子在圖13上給出。
與圖12相比較，可以看到，脈沖的持續(xù)時(shí)間減小。
包含基本脈沖的堆積的主脈沖事實(shí)上已讓步于所述基本脈沖。
方框29使用用于(Di，Ei)對(duì)的離散概率定律根據(jù)能量的邊際概率定律的計(jì)算。
這樣，使用(Di，Ei)對(duì)，通過(guò)求和與所選擇的能量Ei有關(guān)的持續(xù)時(shí)間來(lái)計(jì)算每個(gè)能量Ei。
作為說(shuō)明性例子，假設(shè)方框27允許確定在下表中給出的(Di，Ei)對(duì)32

在信號(hào)中把所有的持續(xù)時(shí)間合在一起，一脈沖具有1Mev的能量Ei的概率是0.72(0.1+0.25+0.2+0.17)。
以公式表示，對(duì)能量e的發(fā)生(下面表示為Ge)的所述確定如下Ge=Σk=1NB_Dhk,e---(5)]]>其中k是持續(xù)時(shí)間下標(biāo)，NB D是持續(xù)時(shí)間通道的數(shù)目。
本發(fā)明所提出的方法需要在適當(dāng)?shù)难b置中實(shí)施以上的各個(gè)公式，以便最后得到在被包含在信號(hào)中的基本脈沖的能量Ei譜上的數(shù)據(jù)31。
如前所述，所述裝置可以是DSP電路、FPGA電路、ASIC電路(專(zhuān)用集成電路)或任何其它等價(jià)電路。
可以相對(duì)于與預(yù)期的應(yīng)用有關(guān)的約束條件，諸如成本、尺寸、性能水平、模態(tài)等等進(jìn)行選擇。
在所有的情形下，所述實(shí)施方案具體地包括兩個(gè)基本步驟，將在下面說(shuō)明。
顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀下面給出的說(shuō)明后將知道，存在有其它可能的變化，提出的實(shí)施方案決不是限制的。
根據(jù)公式(1)，將會(huì)看到，在公式左面的表達(dá)式具有以下形式系數(shù)對(duì)應(yīng)于括號(hào)之間的項(xiàng)，即αt-Kt(s)的完整級(jí)數(shù)。
關(guān)于這個(gè)感興趣的特性，提出的實(shí)施方案的一個(gè)第一步驟包括將公式右面的項(xiàng)展開(kāi)完整的級(jí)數(shù)，確定該級(jí)數(shù)的所有系數(shù)。
換句話(huà)說(shuō)，在以下公式中找出系數(shù)yt(s)
11-(az+(1-a)zB(z,s))=Σt≥0ztyt(s)---(6)]]>其中t是對(duì)應(yīng)于持續(xù)時(shí)間的整數(shù)。
步驟1搜索完整級(jí)數(shù)的系數(shù)所述步驟使用基于循環(huán)關(guān)系的算法。
為此，公式(1)右面的所述項(xiàng)被認(rèn)為是其系數(shù)yt(s)根據(jù)能量被確定的無(wú)限脈沖響應(yīng)(IIR)濾波器的脈沖響應(yīng)。
所述濾波器的Y/X傳遞函數(shù)的Z變換使得有可能使用公式右面的所述項(xiàng)，寫(xiě)出X(z，s)＝Y(jié)(z，s)(1-(αz+(1-α)zB(z，s)))(7)即， X(z，s)＝Y(jié)(z，s)-αzY(z，s)-(1-α)zB(z，s)Y(z，s)(8)僅僅根據(jù)持續(xù)時(shí)間z計(jì)算公式(8)的逆Z變換，得到下式xt(s)＝y(tǒng)t(s)-αyt-1(s)-((1-α)b(s)*y(s))t-1(9)即， yt(s)＝αyt-1(s)+((1-α)b(s)*y(s))t-1+xt(s) (10)而bt(s):=Σe≥1bt,ese---(11)]]>這里將指出，符號(hào)*表示卷積算子。
根據(jù)公式(10)，系數(shù)yt(s)可以對(duì)于給定的能量s被遞歸地確定。
為此，由于我們對(duì)所述濾波器的脈沖響應(yīng)感興趣，xt(s)是二維狄拉克(Dirac)函數(shù)，公式(11)中的系數(shù)bt(s)是從主脈沖的直方圖上的數(shù)據(jù)獲知的，系數(shù)α是從公式(4)獲知的。
可在上述裝置中實(shí)施并主要基于公式(10)的算法的框圖顯示于圖14。
一個(gè)第一步驟200包含設(shè)置某些變量，包括代表濾波器輸入的xt(s)，它使用根據(jù)二維狄拉克函數(shù)的能量的Z變換的值。
另外，持續(xù)時(shí)間t被設(shè)置為1。
在步驟201。濾波器輸出yt(s)被設(shè)置。
更具體地，第一持續(xù)時(shí)間(t＝0)被固定，并且與變量y0(s)的能量有關(guān)的數(shù)值被設(shè)置為1。
在這一階段，有可能從公式(10)開(kāi)始計(jì)算yt(s)。
為了做到這一點(diǎn)，使用覆蓋持續(xù)時(shí)間t和能量s的兩個(gè)循環(huán)。
在持續(xù)時(shí)間上的第一循環(huán)包括步驟202、203和204，在能量上的第二循環(huán)包括步驟202到206。
在步驟202，對(duì)于給定的能量s確定公式(10)。
例如，當(dāng)首先經(jīng)歷這個(gè)步驟202時(shí)，計(jì)算的是y1(s＝0)，然后在持續(xù)時(shí)間t的循環(huán)的第一次迭代后，確定的是y2(0)。
因此，藉助于這個(gè)第一循環(huán)，可以計(jì)算所有的值yt(0)。
步驟203是被用來(lái)確定持續(xù)時(shí)間的循環(huán)是否必須繼續(xù)進(jìn)行的測(cè)試。
這個(gè)測(cè)試包含比較持續(xù)時(shí)間的變量與具有預(yù)定義的最大持續(xù)時(shí)間的信道的數(shù)目(被表示為NB_D)。
如果測(cè)試是肯定的，則實(shí)施步驟204，以使持續(xù)時(shí)間變量t遞增。
當(dāng)可應(yīng)用時(shí)，算法離開(kāi)所述第一循環(huán)，在步驟205，測(cè)試第二循環(huán)是否必須繼續(xù)進(jìn)行。
在步驟205，因此，比較變量s與具有預(yù)定義的最大能量的信道的數(shù)目(被表示為NB_E)。
如果測(cè)試是肯定的，則算法移動(dòng)到步驟206，在其中能量s遞增，持續(xù)時(shí)間變量t被設(shè)置為1，正如在步驟200那樣。
算法然后再次到達(dá)步驟202，現(xiàn)在可以確定所有的數(shù)值yt(1)。
作為例子，所計(jì)算的第一系數(shù)是y1(1)，然后在t的第一次遞增后，步驟202計(jì)算y2(1)等等。
算法最后在步驟207結(jié)束，離開(kāi)關(guān)于能量的第二循環(huán)。
最后，得到在持續(xù)時(shí)間和能量上的矩陣，其元素是IIR濾波器的脈沖響應(yīng)的尋找的系數(shù)yt(s)，或換句話(huà)說(shuō)，在公式(6)中所述完整級(jí)數(shù)的想要的系數(shù)。
步驟2系數(shù)的識(shí)別第二步驟包含將這樣確定的系數(shù)識(shí)別為在去堆積公式(1)中的公式左面的完整級(jí)數(shù)的系數(shù)。
根據(jù)公式(1)到(6)，可以寫(xiě)出Σt≥0zt(at-Kt(s))=Σt≥0ztyt(s)---(11)]]>因此αt-Kt(s)＝y(tǒng)t(s)(12)通過(guò)用(4)替代放射性α，得到以下公式y(tǒng)t(s)＝exp(-λt)exp(λkt(s))(13)現(xiàn)在得到包含項(xiàng)λkt(s)的指數(shù)的完整級(jí)數(shù)yt(s)=exp(-λt)Σn≥0(λKt(s))nn!---(14)]]>然后，這樣，所述公式可以在選擇的裝置中被實(shí)施，執(zhí)行完整級(jí)數(shù)的截?cái)鄖t(s)≈exp(-λt)Σn=0MAX_C(λKt(s))nn!---(15)]]>最后，通過(guò)把根據(jù)能量的逆Z變換施加到公式(15)的第二項(xiàng)，得到以下的公式y(tǒng)t,e=exp(-λt)Σn=0MAX_Cλnn!(kt,e)(e)≠n---(16)]]>其中kt，e是kt(s)的根據(jù)能量s的逆Z變換。
這里將指出，在公式(16)中使用的符號(hào)(e)*n表示根據(jù)能量e的第n次卷積。
已知yt，e，從公式(16)確定系數(shù)yt，e，然后通過(guò)使用二重微分從公式(3)得到系數(shù)ht，e，最后根據(jù)系數(shù)ht，e的能量對(duì)持續(xù)時(shí)間進(jìn)行求和，以確定被包含在信號(hào)中的基本脈沖的每個(gè)能量Ei。
現(xiàn)在提出遞歸算法，它可被用來(lái)在所選擇的裝置中實(shí)施這個(gè)第二識(shí)別步驟。
這里再次地，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)看到所提出的實(shí)施例的許多可能的變例。
所述算法的主要步驟作為說(shuō)明在圖15上給出。
這里可以記得，這些步驟使用基本上基于公式(16)和(3)的計(jì)算。
在第一步驟210期間，數(shù)學(xué)表達(dá)式y(tǒng)t，eext(λt)被確定為開(kāi)始確定在公式(16)的右面的項(xiàng)中在下標(biāo)n上的和。
因此，當(dāng)指數(shù)移動(dòng)到公式的左側(cè)時(shí)，從公式(16)導(dǎo)出該表達(dá)式。
圖15上步驟210中顯示的箭頭表示賦值給變量(在本例中yt，e)的賦值操作。
步驟211包含設(shè)置被包含在公式(16)中的項(xiàng)kt*n(s)。
該項(xiàng)的值被存儲(chǔ)在圖15表示為gt(e)的變量中。
將會(huì)指出，gt(e)是存儲(chǔ)根據(jù)系數(shù)kt，e的能量(kt，e)(e)*n的第n次卷積的變量。
設(shè)置其它變量，例如能量、持續(xù)時(shí)間、具有最大持續(xù)時(shí)間的信道的數(shù)目NB_D、具有最大能量的信道的數(shù)目NB_E。
然后使用兩個(gè)重疊的循環(huán)，從步驟212開(kāi)始。
對(duì)能量的第一循環(huán)包括步驟212，213和214。
它被用來(lái)對(duì)于給定的持續(xù)時(shí)間t確定系數(shù)kt，e的第n次卷積或(kt，e)(e)*n。
第二循環(huán)包括步驟212到221。
它涉及到持續(xù)時(shí)間t，并被用來(lái)計(jì)算根據(jù)持續(xù)時(shí)間的系數(shù)kt，e。
下面給出這兩個(gè)循環(huán)的每個(gè)循環(huán)的更精確的說(shuō)明。
如上所述，對(duì)能量的第一循環(huán)在步驟212開(kāi)始。
在這個(gè)步驟期間，yt(e)的卷積根據(jù)gt-1(e)下的能量被計(jì)算并且這個(gè)數(shù)值被存儲(chǔ)在gt(e)中。
在步驟213進(jìn)行對(duì)能量的下標(biāo)的測(cè)試，以檢測(cè)從關(guān)于能量的該第一循環(huán)的可能出口。
只要當(dāng)前能量小于NB_E，則該能量在步驟214被遞增，步驟212重新開(kāi)始。
一旦對(duì)于當(dāng)前持續(xù)時(shí)間t根據(jù)能量確定了第n次卷積(kt，e)(e)*n，就可以開(kāi)始步驟215，計(jì)算在公式(16)中公式右面的求和的部分，然后存儲(chǔ)在被稱(chēng)為temp的變量中。
更精確地，temp變量具有以下的數(shù)值temp=Σk=1MAX_Cλk+1gt(e)---(17)]]>其中t是第二循環(huán)上的當(dāng)前持續(xù)時(shí)間，MAX_C是指數(shù)的完整級(jí)數(shù)展開(kāi)的截?cái)嘞聵?biāo)。
這個(gè)temp變量然后在步驟216被用來(lái)根據(jù)能量并針對(duì)當(dāng)前持續(xù)時(shí)間t計(jì)算所有的系數(shù)kt，e。
所述系數(shù)kt，e的計(jì)算如下kt，e＝(yt，e-temp)/λ(18)它們通過(guò)公式(16)的所述和與同一個(gè)公式的和的所述部分之間的差來(lái)計(jì)算。
這相當(dāng)于計(jì)算以下的表達(dá)式kt,e1λ(Σn=1MAX_Cλnn!(kt,e)(e)≠n-Σn=1MAX_C-1λn+1(n+1)!(kt,e)(e)≠n+1)---(19)]]>一旦根據(jù)能量并針對(duì)給定的持續(xù)時(shí)間t確定了系數(shù)kt，e，就在步驟217進(jìn)行正性約束條件測(cè)試，以保證所得到的數(shù)值是與概率密度相關(guān)的。
測(cè)試包含確定以下的不等式是否成立kt，e-2kt-1，e+kt-2，e＞0 ？(20)以及是否t＞1？以某種方式確定在前一持續(xù)時(shí)間t-1時(shí)，二次數(shù)字導(dǎo)數(shù)是否為正的。
如果不是的話(huà)，算法移動(dòng)到保證219，把系數(shù)ht，e固定到對(duì)應(yīng)于零值。
然后，在步驟218，這些確定的系數(shù)kt，e被存儲(chǔ)在變量gt(e)中。
另一方面，如果測(cè)試217是肯定的，則步驟219被忽略，直接進(jìn)到步驟218。
在步驟220，在持續(xù)時(shí)間上的第二循環(huán)測(cè)試確定根據(jù)系數(shù)kt，e[或gt(e)]的持續(xù)時(shí)間的計(jì)算是否完成。
如果不是的話(huà)，執(zhí)行步驟221，其中持續(xù)時(shí)間遞增并且能量的下標(biāo)被復(fù)位到零。
然后它返回到步驟212，從這個(gè)新的持續(xù)時(shí)間開(kāi)始。
相反，如果該計(jì)算被完成，則持續(xù)時(shí)間的第二循環(huán)可以被保留。
現(xiàn)在確定根據(jù)能量和持續(xù)時(shí)間的系數(shù)kt，e。
如上所述，現(xiàn)在可以從公式(3)導(dǎo)出系數(shù)ht，e。
在步驟222實(shí)施該二重微分運(yùn)算。
在這個(gè)步驟結(jié)束時(shí)，得到代表被包含在處理的信號(hào)中的基本脈沖的持續(xù)時(shí)間/能量對(duì)的概率密度的所有系數(shù)。
最后的步驟223確定基本脈沖的能量，把它存儲(chǔ)在根據(jù)能量的變量m中。
為了達(dá)到這個(gè)目的，對(duì)于每個(gè)能量，系數(shù)ht，e根據(jù)持續(xù)時(shí)間相加。
應(yīng)當(dāng)指出，這個(gè)步驟對(duì)應(yīng)于計(jì)算根據(jù)基本脈沖的持續(xù)時(shí)間/能量對(duì)的離散概率密度的所述邊際概率的能量。
被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的基本脈沖的能量最后由讀出裝置被提供給用戶(hù)，這樣，用戶(hù)可以識(shí)別存在的放射性核素并且作出診斷(打印機(jī)、監(jiān)視器或等價(jià)功能的任何其它裝置)。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)找到一定數(shù)目的明顯變例。
作為例子，由方法提供的數(shù)據(jù)可涉及到中間的步驟(主脈沖或基本脈沖等等的持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)的直方圖的圖形代表)。
下面給出當(dāng)通過(guò)使用上述的算法執(zhí)行本發(fā)明方法時(shí)得到的某些非限制的結(jié)果。
圖16顯示用銫137觀(guān)察到的伽瑪能量譜。
光譜儀裝置是出現(xiàn)堆積的那種裝置。
另外，這個(gè)裝置沒(méi)有使用本發(fā)明的去堆積方法。
將會(huì)看到，這個(gè)頻譜包含在能量E3處的基本射線(xiàn)50，在對(duì)應(yīng)于能量E3的兩個(gè)光子的堆積的能量E4處的第二射線(xiàn)。
圖17顯示當(dāng)在所述裝置中使用本發(fā)明方法時(shí)同一個(gè)伽瑪源(銫137)的頻譜52。
能量E4的射線(xiàn)51消失；在頻譜上僅僅留下對(duì)應(yīng)于能量E3的射線(xiàn)，這樣，這個(gè)頻譜與銫137的頻譜相一致。
另外，在圖17上將會(huì)看到，噪聲上限53相對(duì)于在圖16上看到的結(jié)果被大大地減小。
對(duì)于信息，這個(gè)上限具體地由于堆積與Compton效應(yīng)的組合。
所得到的結(jié)果所以是非常滿(mǎn)意的。
它們揭示通過(guò)在適當(dāng)?shù)碾娮友b置中實(shí)施建議的算法而達(dá)到的本發(fā)明測(cè)量方法的有效性和它的工業(yè)可應(yīng)用性。
更一般地，本發(fā)明提供許多其它優(yōu)點(diǎn)發(fā)射的能量和它們的發(fā)生的改進(jìn)的標(biāo)識(shí)，不像在引言中提到的、經(jīng)由消除的濾波方法，考慮整個(gè)測(cè)量的信號(hào)，而不消除這個(gè)信號(hào)的任何有效的部分，不需要關(guān)于脈沖形狀的任何假設(shè)，方法的良好的可靠度，而不管源的放射性是低還是高(然而，對(duì)于本方法正確地起作用所必須的一個(gè)條件是一定不能有基本脈沖的永久的堆積)，方法可能直接應(yīng)用到測(cè)量的信號(hào)，或以后應(yīng)用。
非常少的近似的使用使得本方法在數(shù)字上比起現(xiàn)有技術(shù)方法更精確。
顯然，本發(fā)明決不是限于在附圖上顯示的和上述的實(shí)施例。
具體地，本發(fā)明可應(yīng)用于其它光譜儀領(lǐng)域(例如，α、中子光譜儀，更一般地，任何類(lèi)型的微粒)以及作用在不同的類(lèi)型的檢測(cè)器，具體地不同的尺寸和形式。
更一般地，它可被使用于其中尋求按堆積確定被包含在主要信號(hào)中的基本信號(hào)的貢獻(xiàn)的應(yīng)用，這樣的信號(hào)有可能在字面的更一般的意義上代表流動(dòng)。
沒(méi)有限制，這可以是熒光單元或在通信系統(tǒng)中的隊(duì)列中的單元的光子流等等。
例如，對(duì)于隊(duì)列，作為本發(fā)明中描述的實(shí)施例的可能的等價(jià)物，有可能把連接時(shí)間與持續(xù)時(shí)間相關(guān)聯(lián)和把通帶與能量變量E相關(guān)聯(lián)。
另外，決不強(qiáng)迫能量E通過(guò)估計(jì)在脈沖下面的面積被估計(jì)。在本發(fā)明中描述的實(shí)施例中，使用面積的確定是完全適用的，因?yàn)楹?jiǎn)單的關(guān)系把這個(gè)面積與伽瑪光子的能量相關(guān)聯(lián)。
然而，在不同的應(yīng)用中，不一定必須是這樣的情形。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)看到，本發(fā)明的一個(gè)原理，作為一般法則，是基于代表在主脈沖中基本脈沖的權(quán)因子的能量的使用。
用于估計(jì)這個(gè)權(quán)因子的方法所以可以證明根據(jù)應(yīng)用是非常不同的。
作為例子，不是限制，權(quán)因子可以對(duì)應(yīng)于基本脈沖的幅度，具體的持續(xù)時(shí)間等等。
在這里記起，為了應(yīng)用本發(fā)明方法，僅僅要觀(guān)察以下的約束條件-基本脈沖的到達(dá)時(shí)間遵循齊次泊松過(guò)程，-主脈沖具有所確定的持續(xù)時(shí)間D，-代表基本脈沖的能量的變量Ei具有加性特性。
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權(quán)利要求
1.一種測(cè)量方法，包括處理包含一連串持續(xù)時(shí)間為D并且能量為E、在時(shí)間上互相間隔開(kāi)的主脈沖(17)的信號(hào)(11)，每個(gè)主脈沖可能由持續(xù)時(shí)間為Di并且其能量通過(guò)具有加性特性的變量Ei來(lái)估計(jì)的基本脈沖(15)的堆積組成，所述基本脈沖(15)具有遵循強(qiáng)度λ的齊次泊松過(guò)程的到達(dá)時(shí)間Ti，其特征在于所述方法包括以下步驟數(shù)字化所述信號(hào)，以得到代表該信號(hào)的數(shù)據(jù)(24)，由所述數(shù)據(jù)(24)測(cè)量每個(gè)主脈沖(17)的持續(xù)時(shí)間D和能量E，以構(gòu)建持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)(D，E)，根據(jù)所構(gòu)建的(D，E)對(duì)來(lái)確定基本脈沖(15)的能量對(duì)(Di，Ei)，從所確定的(Di，Ei)對(duì)推導(dǎo)出每個(gè)基本脈沖(15)的能量Ei。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，確定持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)(Di，Ei)的步驟通過(guò)以下操作來(lái)實(shí)施求解將主脈沖的持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)(D，E)的函數(shù)與基本脈沖的持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)(Di，Ei)的函數(shù)相關(guān)聯(lián)的去堆積公式。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述公式將用于主脈沖的持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)(D，E)的離散概率定律與用于基本脈沖的持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)(Di，Ei)的離散概率定律關(guān)聯(lián)起來(lái)。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在確定持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)(Di，Ei)的步驟中，使用所構(gòu)建的持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)(D，E)以及與每個(gè)所述對(duì)(D，E)有關(guān)的發(fā)生次數(shù)來(lái)估計(jì)持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)(D，E)的離散概率定律，所述發(fā)生已在前面根據(jù)所述測(cè)量被確定。
5.如權(quán)利要求2到4的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述公式也相關(guān)于泊松過(guò)程的強(qiáng)度λ。
6.如權(quán)利要求2到5的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述去堆積公式具有以下形式Σt=0∞Zt(at-kt(s))=11-(az+(1-a)zB(z,s))]]>其中變量z和s代表持續(xù)時(shí)間與能量的z變換，t是持續(xù)時(shí)間，B(z，s)是概率密度bt，e的z變換，bt，e代表主脈沖的持續(xù)時(shí)間等于數(shù)值t并且它的能量等于數(shù)值e的概率，Kt(s)是因變于概率密度ht，e的函數(shù)的z變換，ht，e代表基本脈沖的持續(xù)時(shí)間等于數(shù)值t并且它的能量等于數(shù)值e的概率，α是取決于所分析的源的放射性的參數(shù)。
7.如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，通過(guò)測(cè)量隔開(kāi)主脈沖(17)的時(shí)間間隔來(lái)確定泊松過(guò)程的強(qiáng)度λ。
8.如權(quán)利要求6到7的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，使用以下公式來(lái)確定參數(shù)αα＝exp(-λTe)其中Te是與數(shù)字化步驟有關(guān)的采樣周期。
9.如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，推導(dǎo)出每個(gè)基本脈沖(15)的能量Ei的步驟包括確定這些能量的離散概率定律的步驟。
10.如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，能量的離散概率定律是持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)(Di，Ei)的離散概率定律根據(jù)能量的邊際概率定律。
11.如權(quán)利要求6到10的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述去堆積公式中的等式右面的分式被展開(kāi)為完整的級(jí)數(shù)，以確定所述級(jí)數(shù)的系數(shù)。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述完整級(jí)數(shù)的系數(shù)被識(shí)別為在所述去堆積公式中的等式左面的項(xiàng)中包含的系數(shù)αt-Kt(s)，以確定與基本脈沖(15)的持續(xù)時(shí)間-能量對(duì)(Di，Ei)有關(guān)的所述概率密度ht，e。
13.如權(quán)利要求11到12的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述完整級(jí)數(shù)的系數(shù)的確定和所述識(shí)別系數(shù)的步驟的每一個(gè)都包括至少一個(gè)離散卷積計(jì)算。
14.如權(quán)利要求12到13的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述系數(shù)識(shí)別步驟還包括正性約束條件測(cè)試(217)。
15.如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，主脈沖代表主要流，每個(gè)主要流可能由基本流的堆積組成，每個(gè)基本流由基本脈沖代表。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述流是光子(3)流。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，光子(3)是伽瑪光子。
18.如權(quán)利要求16到17的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，利用相應(yīng)脈沖的能量來(lái)估計(jì)每個(gè)光子(3)流的能量，并且關(guān)于每個(gè)相應(yīng)脈沖下的面積(13)來(lái)確定每個(gè)脈沖的能量。
19.如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，它包括所述信號(hào)的初始測(cè)量步驟，所述信號(hào)包含一連串代表物理現(xiàn)象的主脈沖。
20.如前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，該方法包括至少一個(gè)提供給用戶(hù)有關(guān)所述信號(hào)的數(shù)據(jù)的步驟。
21.如前述權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)與基本流有關(guān)。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)涉及代表基本流的基本脈沖的能量Ei。
23.一種用于分析包含一連串持續(xù)時(shí)間為D并且能量為E、在時(shí)間上互相間隔開(kāi)的主脈沖(17)的信號(hào)(11)的設(shè)備，所述主脈沖可能由持續(xù)時(shí)間為Di、能量為Ei的基本脈沖(15)的堆積組成，所述基本脈沖(15)具有遵循強(qiáng)度λ的齊次泊松過(guò)程的到達(dá)時(shí)間Ti，其特征在于，所述設(shè)備包括能夠?qū)嵤┤缜笆鋈我豁?xiàng)權(quán)利要求所述的方法的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測(cè)量方法，包括處理包含一連串具有持續(xù)時(shí)間D和能量E、在時(shí)間上互相間隔開(kāi)的主脈沖的信號(hào)，每個(gè)主脈沖可能由持續(xù)時(shí)間為Di并且其能量通過(guò)具有加性特性的變量Ei來(lái)估計(jì)的基本脈沖的層疊組成，其中所述基本脈沖具有遵循強(qiáng)度λ的齊次泊松過(guò)程的到達(dá)時(shí)間Ti，其特征在于，所述方法包括以下步驟數(shù)字化所述信號(hào)；測(cè)量每個(gè)主脈沖的持續(xù)時(shí)間D和能量E，以便創(chuàng)建持續(xù)時(shí)間－能量對(duì)(D，E)，根據(jù)所構(gòu)建的(D，E)對(duì)來(lái)確定基本脈沖的能量對(duì)(Di，Ei)；從所確定的對(duì)(Di，Ei)推導(dǎo)出每個(gè)基本脈沖的能量Ei。本發(fā)明還涉及信號(hào)分析設(shè)備，包括能夠?qū)嵤└鶕?jù)本發(fā)明的方法的裝置。
文檔編號(hào)G01T1/36GK1954237SQ200580015784
公開(kāi)日2007年4月25日 申請(qǐng)日期2005年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月19日
發(fā)明者艾里克·巴拉特, 托馬斯·布萊塞特, 托馬斯·陶特里默, 托馬斯·特里加諾 申請(qǐng)人:原子能委員會(huì)