GammaVisionγ射線譜分析軟件

1、2 GammaVision 丫射線譜分析軟件2.1軟件安裝運(yùn)行GammaVision安裝程序中Diski的setup.exe 文件，根據(jù)向?qū)崾炯纯赏瓿绍浖?安裝。其中要注意選擇正確的譜儀連接方式，如下圖所示。其中1 “ Attach Detector toPC in terface card2 “ Attach Detector to prin ter port”適用于 DSPC/DSPEC-PLUS系列、TRUMP卡等; 適用于 NOMAD DART等;microBASE 為 Nal 選用;3“ serial port ”已很少使用，第四項(xiàng)4 “ USB包括DSPEC-jr用USB連接的系

2、列譜儀。軟件成功安裝后會(huì)提示重啟系統(tǒng)。2.2操作程序描述開關(guān)機(jī)順序打開儀器的順序是：打開數(shù)字化譜儀電源t數(shù)字化譜儀自檢t計(jì)算機(jī)主機(jī)t顯示器t進(jìn)入 GammaVision軟件t進(jìn)入MCT加高壓t測(cè)量。關(guān)機(jī)的順序是：關(guān)閉咼壓t退出 MCT關(guān)閉GammaVisiorr計(jì)算機(jī)主機(jī)t顯示器t關(guān)閉數(shù)字 化譜儀電源打印機(jī)在打印數(shù)據(jù)時(shí)打開，不打印時(shí)請(qǐng)關(guān)閉。 注：在長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量過(guò)程中，計(jì)算機(jī)可以關(guān)閉，但 在GammaVision應(yīng)用程序操作過(guò)程中以下所說(shuō)的數(shù)字化譜儀切勿關(guān)閉?！皢螕簟?、“雙擊”是指用鼠標(biāo)左鍵“單擊”或“雙擊”某個(gè)要選準(zhǔn)的菜單或按鈕。2.2.2 確認(rèn)MCB連接鼠標(biāo)指向開始菜單中所有程序的 Gamm

3、aVision 32 菜單，單擊 MCBConfiguration 動(dòng)了連接程序。在屏幕出現(xiàn)“ Co nfigure Instruments Version”，如右圖。如果MCB成功，則會(huì)顯示“ 1input found on 1 systems ”，就啟連接 同時(shí)彈出下圖對(duì)話框。確認(rèn)無(wú)誤，單擊 Ren umber All ，單擊Close推出。至此 MCB連接已完成。如果上圖對(duì)話 框中沒(méi)有顯示任何容，說(shuō)明MCB沒(méi)有連接上，則需要查找原因或聯(lián)系ORTEO務(wù)站點(diǎn)。2.2.3 儀器參數(shù)設(shè)置H團(tuán)倉(cāng)闔EZ兩_a1_£冋 爐廂也p'uiiehl AudbihSttfto：cnoo伽：.

4、03Lnkm陽(yáng)c.%differiM河呈主異面閹飪界面晝示負(fù)蘭醸尋哩IIrist?Ten 4 095 =-' Guff or (1) dff or鼠標(biāo)指向開始菜單中所有程序的 GammaVision 32菜單，單擊GammaVision進(jìn)入測(cè)量程序。1) MCB與緩沖器選項(xiàng)中，選擇MCB2) 單擊主菜單中Acquire 宀MCB properties ，彈出如下對(duì)話框。Fig. DSPEC Jl Amplinei Tat.Properties 的界面圖,包 括：放大器（Amplifier）、放大器2 Amplified（置虛擬示波器）、模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC）、數(shù)字化穩(wěn)譜（Stabilize

5、r） 、高壓設(shè)置（High Voltage）、說(shuō)明（About）、狀態(tài)（Status）、預(yù)置（Prese ts）、最低檢測(cè)值設(shè)置（MDA Preset）.Amplifier （ Fig.74 ）1 ）放大倍數(shù)調(diào)節(jié)：Gain =Fine（微調(diào)）x Coarse （粗調(diào)）此項(xiàng)參數(shù)的改變將直接改變峰位在譜圖中的位置，一般調(diào)整感興趣的特征峰在能譜中的位置處于全譜的中間偏右位置，避開低能端的噪聲本底。比如選擇8K的道數(shù)，對(duì)感興趣峰位，如1.33MeV,則可以通過(guò)調(diào)節(jié)此項(xiàng)參數(shù)，使得 1.33MeV的峰位位于6000道左右，同時(shí)1.33MeV與1.17MeV的峰位相距700至1000道。2 ） Baseli

6、ne Restore （ 基線恢復(fù)）基線恢復(fù)一般選擇為自動(dòng)（Auto），若測(cè)量樣品活度非常高，則選擇 FAST為宜，反之, 對(duì)低活度的樣品則選擇 SLOW/此項(xiàng)設(shè)置關(guān)機(jī)時(shí)自動(dòng)存儲(chǔ)。3 ） Preamplifier Type （前置放大器類型）前置放大器的類別有電阻反饋式（Resistor Feedback）和晶體管恢復(fù)（Transistor Reset）兩種/ 一般使用的前放類型為電阻反饋式。特殊情況，如高活度樣品的測(cè)量，探測(cè)器一般配備 晶體管恢復(fù)的前放類型/該類型的探頭在出廠配置信息單中會(huì)明確標(biāo)識(shí)出來(lái)，如特別標(biāo)注（一PLUS /4 ） Optimize （優(yōu)化）優(yōu)化指的是軟件通過(guò)調(diào)節(jié)信號(hào)脈沖

7、的上升和成形時(shí)間，在通過(guò)率和能量分辨之間找到一個(gè) 最佳的平衡點(diǎn)。此項(xiàng)操作一般是系統(tǒng)安裝時(shí)，在正確設(shè)置了高壓、放大器的放大倍數(shù)以及信號(hào) 輸入的極性之后才需進(jìn)行/該操作執(zhí)行過(guò)程中，需要放置放射源（任意），同時(shí)要求儀器死時(shí) 間5%.系統(tǒng)在進(jìn)行優(yōu)化過(guò)程中會(huì)有滴滴的聲音出現(xiàn)，當(dāng)完成時(shí)，聲音消失/在進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，在 Amplified中會(huì)發(fā)現(xiàn)Rise Time 從0-24變化，F(xiàn)lattop中的參數(shù)也在不斷變化，聲音停止后，Rise Time 恢復(fù)為12.00 ,同時(shí)給出相應(yīng)的 Tilt 和Width /注意：對(duì)于前置類型為 Resistor Feedback 的，做Optimize 就相當(dāng)于做Amplif

8、ied 中的 Pole Zero（極零優(yōu)化）;而對(duì)于Transistor Reset類型的前放，做完 Optimize還需點(diǎn)擊PoleZero，方法一致/5） In put Polarity （輸入極性）根據(jù)探頭類型，高壓輸入極性不同（參見(jiàn)探頭配置信息單）/Amplifier 2 （專業(yè)參數(shù)設(shè)置包括低頻噪聲抑制、零死時(shí)間校正等數(shù)字化處理技術(shù)，F(xiàn)ig.75 ）Fig+ 75+ DSPEC jr Amplifier 2 Tsib.信號(hào)成形的信息，參數(shù)一般不輕易改動(dòng)。1） Rise Time（上升時(shí)間）脈沖上升沿，此數(shù)據(jù)根據(jù)Optimize 或 Pole Zero 后自動(dòng)獲取。一般不輕易進(jìn)行人為 改

9、動(dòng)。2）Flattop （ 平頂參數(shù)）Width（脈沖平頂寬度）和Tilt（斜率）兩項(xiàng)數(shù)值均由Optimize 或 Pole Zero 后自動(dòng)獲取，一般不輕易進(jìn)行人為 改動(dòng)。3）InSight （置示波器）通過(guò)置虛擬示波器查看打n.苛 pspec j|Tnb.4）Pole Zero （ 極零相消）選項(xiàng)進(jìn)行。ADC（數(shù)模轉(zhuǎn)換提供譜儀道數(shù)的選擇， Fig.76 ）1）Gate （門電路）對(duì)于 ORTEC的丫譜儀基 本都沒(méi)有門電路設(shè)計(jì)，此項(xiàng)選擇 Of .其它選項(xiàng)：Coi ncide nee 符合An tico in cide nee反符合。2）Con version Gai n （ 全譜道數(shù)）一般選

10、8192道。3）Lower Level Disc （ 下閾）下閾（起始道數(shù)）一般選擇為50,以有效的屏蔽低道數(shù)的噪音對(duì)能譜的整體噪音的影響。4）Upper Level Disc （ 上閾）上閾（終止道數(shù)）一般選擇為8191 （針對(duì)8192全譜）。Stabilize穩(wěn)譜，F(xiàn)ig.77)學(xué)習(xí)幫手.I 宀I * I UI I/ - I I Ll，ORTEC譜儀提供獨(dú)有 的數(shù)字化穩(wěn)譜對(duì)放大器的 放大倍數(shù)（GainStabilizati on En abled）以及基線的值（ZeroStabilizati onEnabled ）提供數(shù)字化穩(wěn) 定功能。AmpSlwAoiUifBi 2 IADC1Srdbi

11、Rn*HiVnltar -arctDOff0VolrzShucelewMh|TTLFS ixSumDetect LPro periie«About I斟 ahMI Pr*Wt8 I MOA PI4401OffOverloadFig. 78. DSPEC jr TTi«li VnldiRr Tnl>.譜儀線性很好的情況下，因此很少用到此項(xiàng)，不選。High Voltage(高壓設(shè)置，F(xiàn)ig.78 )1）ORTEC公司的譜儀提供探頭 實(shí)際的高壓值（詳見(jiàn)探頭明細(xì) 單）。2）ShutdownORTEC公司的譜儀提供獨(dú)有 的高壓自鎖功能，即一旦探頭溫 度達(dá)不到要求，高壓將自動(dòng)閉鎖

12、（顯示Shutdown）,避免探頭損 傷。Shutdown選項(xiàng)可選TTL （非 ORTE探頭）及 ORTEC（ ORTEC探頭）SMART（ORTEC SMAfiRT頭）。通常都選ORTECoAbout（說(shuō)明選項(xiàng)提供軟件的說(shuō)明以及對(duì)樣品描述，F(xiàn)ig.79）PrnpfirlipsFig. 79, DSPEC jr About Tib»選項(xiàng)?？晒┯脩暨M(jìn)行簡(jiǎn)單的儀器工作狀態(tài)檢測(cè)。Amplilier Ampfticr 2AD 匚I Stobiker High VoitaaoAthWt StatusPr«e<£MDA Pre*&iLnccrtarityPksb

13、I h% itatLhai OWidth 7Presets（讓用戶 預(yù)置不確1） Sample樣品測(cè)量描述，僅限英文字母。2） Access顯示探測(cè)器是否設(shè)置密碼。Read/Write :沒(méi)有設(shè)置密碼3） Read Only :已經(jīng)設(shè)置密碼Status （狀態(tài)提供數(shù)字化譜儀中各路信號(hào)的工作狀態(tài)，F(xiàn)ig.80）注：僅DSPEC jr系列的譜儀有此Amptfisr 2|ADC | 仙血HghVotageDeiflC-tof Sifliri Of Hprfb(3- HH+24*/SJ0OfHEc<hPro perl lesUSED'M *1 打創(chuàng)#OrarocD M 1 Slate O

14、f Herfh DIN-2474(1OfI t Li01 Heath 口工Fin，8n. DSPEC jr sumc Tnn.Lew定度、死時(shí)間、活時(shí)間以及感興趣區(qū)等參數(shù)，F(xiàn)ig.81）注：ROI Peak:全譜中有一個(gè)感興趣區(qū)域計(jì)數(shù)達(dá)到此值即停止;ROI In tegral :全譜所有感興趣區(qū)域總計(jì)數(shù)達(dá)到此值即停止。MDA Preset （最低檢測(cè)限設(shè)置，提供對(duì)感興趣的待測(cè)核素的最低測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，F(xiàn)ig.82）注：用戶可以預(yù)先設(shè)置多個(gè)感興趣峰（ROI）的MDA系統(tǒng)會(huì)在所有 MDA滿足時(shí)自動(dòng)終止測(cè)量，這樣免去了用戶因不能確定待測(cè)樣品的大致活度水平而為實(shí)時(shí)間的設(shè)置長(zhǎng)短而煩惱。Fig. 82, DSP

15、EC jr MDA Preset Tab,總結(jié)對(duì)于HPGe探測(cè)系統(tǒng)，測(cè)量所需的基本參數(shù)設(shè)置為放大器的放大倍數(shù)、前級(jí)放大器的類型、 高壓輸入的極性、高壓的探頭高壓的設(shè)置以及數(shù)模轉(zhuǎn)換器中的道數(shù)的選擇。做完以上工作就可 以用標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)源對(duì)儀器進(jìn)行能量刻度了。2.2.4 能量刻度一套新的HPGe譜儀系統(tǒng)，為了實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)測(cè)量，需要進(jìn)行能量和效率的刻度，以便正確的識(shí)別放射源的核素和計(jì)算放射源的活度。對(duì)能量進(jìn)行刻度是基于譜儀系統(tǒng)中多道分析器的線性放大原理，即道數(shù)的高低對(duì)應(yīng)著能量 的大小，道數(shù)與能量之間的關(guān)系是線性的。確定此線性關(guān)系，一般需要至少兩個(gè)已知能量的坐 標(biāo)點(diǎn)，即在能量和道數(shù)的坐標(biāo)系中，標(biāo)定出兩點(diǎn)，進(jìn)而確定

16、通過(guò)此兩點(diǎn)的直線，這個(gè)步驟就稱 為高純鍺譜儀的能量刻度。進(jìn)行了能量刻度之后，系統(tǒng)分析軟件會(huì)保存此結(jié)果，把初步測(cè)量得 到的道數(shù)轉(zhuǎn)換成能量，進(jìn)而得到射線的信息。完成系統(tǒng)的能量刻度之后，一般而言，在外部實(shí)驗(yàn)條件沒(méi)有發(fā)生非常大的變化以及采集的 能譜沒(méi)有異常失真時(shí)，不需要重復(fù)進(jìn)行刻度。1）打開GammaVisio n能譜獲取軟件，選擇 MCB2）調(diào)整峰位，據(jù)前文所述，將 Properties 的參數(shù)設(shè)置好后，放入標(biāo)準(zhǔn)的 Co-60點(diǎn)源，即可獲取圖譜。注意：我們要求Co-60 1.33的峰位在6000道左右，1.33-MeV和1.17-MeV 兩個(gè)峰相距800-1000道（調(diào)節(jié)放大倍數(shù)實(shí)現(xiàn)）；1.33的峰

17、的中心道計(jì)數(shù)至少達(dá)到 5000 時(shí)才可進(jìn)行能量刻度。3）標(biāo)定感興趣峰，如圖一所示，將光標(biāo)移動(dòng)到1.33-MeV的峰中心道（可以手動(dòng)尋峰也可以自動(dòng)尋峰），點(diǎn)擊工具欄上的ROI選項(xiàng)，然后選擇 Mark peak,軟件將自動(dòng)選擇1.33-MeV的感興趣區(qū)（變成紅色），同理也將1.17-MeV的峰進(jìn)行標(biāo)定。圖一，選擇感興趣區(qū)域4）能量刻度，點(diǎn)擊 Analyze 中的Peak Search，將光標(biāo)移動(dòng)到 1.33-MeV的峰中心道，點(diǎn) 擊Calibrate宀En ergy ，彈出圖二對(duì)話框。如圖，在E=處填入特征峰能量（1332.5keV ），點(diǎn)擊Enter ,同時(shí)彈出圖四對(duì)話框。我們看到Current

18、 Table一欄中已經(jīng)顯示 1 Energies .圖二、GammaVision能量刻度并看到一條能量刻度曲線。圖三、Maestro能量刻度注：Fit對(duì)話框中選擇Energy擬合。重復(fù)第4步，找到Co-60 1.17MeV的峰，并進(jìn)行該能量點(diǎn)的刻度。圖三是 Maestro能量刻度 對(duì)話框，方法是一樣的。圖四、能量刻度曲線5）根據(jù)兩點(diǎn)確定一條直線的原理，我們作能量刻度，至少是2個(gè)點(diǎn)（5個(gè)點(diǎn)是最佳）。完成能量刻度后，我們可以將其保存，點(diǎn)擊圖二的Save，即可彈出一個(gè)保存對(duì)話框，文件格式為.Ent 。（此文件使用戶可以把不同時(shí)間、不同放射源的能量點(diǎn)集合在一起 做能量刻度）6）用戶如果想將此刻度結(jié)果保

19、存，或?qū)?lái)調(diào)用此刻度結(jié)果，可以點(diǎn)擊Calibrate 宀Savecalibration ,文件格式為.clb 。今后客戶可以通過(guò) Calibrate 宀CalibrationWizard 宀Energy CalibrationRead From File 宀打開保存文件來(lái)完成重新刻度。7）完成能量刻度后，我們發(fā)現(xiàn)道數(shù)與能量部分，光標(biāo)處于不同位置時(shí)均給出相應(yīng)能量值，這說(shuō)明能量刻度已完成。2.2.5 效率刻度完成能量刻度后，丫譜儀即可甄別出樣品中的核素，但無(wú)法給出活度值，因此我們需要做 效率刻度。對(duì)效率的刻度，是基于譜儀探測(cè)系統(tǒng)在相同的探測(cè)環(huán)境情況下，對(duì)特定能量的射線的探測(cè) 效率是固定的。對(duì)于高純

20、鍺譜儀而言，不同能量圍的射線，其被探測(cè)的效率是不一樣的，因此 需要做不同能量區(qū)間的探測(cè)效率刻度。在對(duì)未知源的檢測(cè)過(guò)程中，譜儀獲取了該源的特征能量 射線計(jì)數(shù)后，根據(jù)效率刻度獲得的效率值，可以轉(zhuǎn)換成該核素的活度。效率刻度和能量刻度一樣，外部條件無(wú)大的變化，一般不需要重復(fù)進(jìn)行校正。圖五給出了 N型GMX和P型GEM兩種高純鍺探測(cè)器的絕對(duì)探測(cè)效率與能量關(guān)系示意圖。圖 中可以看到，對(duì)不同能區(qū)的光子而言，其探測(cè)效率是不同的。對(duì)P型，如GEM探測(cè)器而言，150KeV180KeV區(qū)域探測(cè)效率有一個(gè)極大值（拐點(diǎn)），這 取決于探頭的出廠相對(duì)效率，相對(duì)效率<50%的探頭，拐點(diǎn)一般出現(xiàn)在150KeV附近，而相對(duì)

21、效率越大，拐點(diǎn)能量值越高。低于拐點(diǎn)能量的區(qū)域，探測(cè)效率隨著能量減小而減 ??；高于拐點(diǎn)的能量區(qū)域，探測(cè)效率隨著能量的增加開始下降，下降的 趨勢(shì)基本上為直線。對(duì)N型，如GMX而言，拐點(diǎn)一般出現(xiàn)在100KeV左右的能量圍；在低于10KeV 的圍，探測(cè)效率隨能量的增加有個(gè)上升的過(guò)程，到了一定值之后變得平滑，這些現(xiàn)象是由在不同能量的光子與探測(cè)器的作用類型的差異競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果；對(duì)N型探測(cè)器而言，低于拐點(diǎn)能量的區(qū)域（ 10keV以上），探測(cè)效率基本變化不大，而在高于拐點(diǎn)能量的區(qū)域，探測(cè)效率隨著能量增 加而減小。圖五N型和P型兩種高純鍺探測(cè)器的絕對(duì)探測(cè)效率與能量關(guān)系圖從圖五中可以看出，用戶最好先確定自己感興趣的能

22、區(qū)（所測(cè)樣品的射線能量圍），然后 選擇該在能區(qū)有丫衰變的放射性核素作為刻度源進(jìn)行效率刻度。在GammerViso n軟件中,None:None*Inlerpolative LinearQuadraticPolynomial匚u Polpnomil 丿提供了 5種效率刻度的擬合方法，如下圖。1）In terpolative :插法擬合，主要用于直線部分；2）Linear :線性擬合，主要用于直線部分能量點(diǎn)密集處;3）Quadratic :二項(xiàng)式擬合；4） Polynomial:多項(xiàng)式擬合;5）TCC Polynomial :真符合多項(xiàng)式擬合。般情況下我們先輸入各能量點(diǎn)的效率值，最后再?zèng)Q定使用哪一

23、種擬合方法為最佳。最佳的刻度方法是在拐點(diǎn)區(qū)域圍（100keV-200keV），選擇三個(gè)能量點(diǎn)，在直線區(qū)域，可以 分別選擇兩個(gè)點(diǎn)，也就是說(shuō)全譜有7個(gè)點(diǎn)是最好的。當(dāng)然一般而言，對(duì)于P型（GEM型號(hào)）的探測(cè)器，選擇五個(gè)點(diǎn)也可以完成整個(gè)能區(qū)的標(biāo)定（從幾十KeV到10MeV，對(duì)于NB（ GMX型號(hào)）的探測(cè)器，由于其覆蓋的能量圍更寬，因此需要更多的刻度源去完成整個(gè)能區(qū)的效率刻度，但 是基本原理不變。具體效率刻度步驟如下：1）獲取已知放射源的能量譜，如圖六。這是一個(gè)常見(jiàn)的混合體源，已知活度的核素包括Am-241Eu-155Co-60Co-57M n-54Cs-137K-40,能量射線從低能到高能分布平均,適

24、于做效率刻度。4 * GfmaaVxs'xnTi 一 ef £ (U b?4 ) 2- Sp rFllxflit kcdiire CaJibitti CLLoiltti Antlrit Librsr? StrvlcfK EJI Qaspltvlimicw5r_tter1 Jl £r *-b Huff f?rC4) 一 eff tllh4)2-i；pc圖六、效率刻度譜圖Clibrate2）在低能端選擇 Am-241 59.54keV的能量峰。將光標(biāo)移動(dòng)到峰中心位置，點(diǎn)擊 t efficie ncy，彈出圖七對(duì)話框。FVn Ht AnatisStarh 18:01:41

25、2007523斗 00.9G17?. 22“點(diǎn)也也.-| S旳臥-|H1JCurent T able0 PairsModeAtoveBelow| None|NoreEnter | 飼匚ionL 頁(yè) UJ<Effciencjia®QOE*O0Oat 159.5400 陽(yáng)圖七、效率刻度3）點(diǎn)擊圖七中的 Calc，彈出圖八對(duì)話框t Assay中輸入該放射源的標(biāo)定時(shí)間、活度 Activity,并選擇活度單位Bq,不確定度Uncertainlyt確認(rèn)半衰期是否正確（該值是軟件直接調(diào)用Library的參數(shù)）t點(diǎn)擊Calculate Efficiency得出效率值，此時(shí)在效率曲線上就會(huì)記入該能量點(diǎn)t點(diǎn)擊 OK即可t重復(fù)以上操作，繼續(xù)做別的能量點(diǎn)。圖八、效率計(jì)算對(duì)話框4）當(dāng)輸完刻度源的能量點(diǎn)后，如圖九，沒(méi)看到曲線。此時(shí)選擇合適的擬合方式，即可出現(xiàn) 效率曲線。由于拐點(diǎn)的存在，我們可以粗略的判斷能量點(diǎn)的正誤，如拐點(diǎn)右邊效率值隨 能量增加而減??；拐點(diǎn)左邊則正好相反。據(jù)此可以剔除個(gè)別能量點(diǎn)，以獲得更趨于正確 的效率曲線。5）效率結(jié)果的保存與能量刻度相同。q冋刮n|i呦列枕M Mkr- 弐二iPHI I'l li r 注智 r nA(yiir«dm剛 rtr n>7 . irfhn丙八| oisn爐|戶|*屈胡畠|舊 i