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二零一二年六月
能谱软件设计分析
——Matlab软件设计程序完成能谱分析
摘要:通过运用matlab软件进行程序设计编写，完成能谱数据获取，平滑处理，寻峰，峰面积计算，能谱刻度的等，从而完成能谱分析获得元素种类和含量的测定。 关键词:matlab 能谱分析 程序设计
Abstract: By using matlab software design program, complete energy spectrum data
acquisition, smooth processing, looking for peak, peak area computation, energy spectrum
of scale, in order to obtain complete energy spectrum analysis element types and content
is determined.
Keywords: matlab energy spectrum analysising designing program
一、设计目的与要求
(一)设计目的:
1、通过实验学会自主思考设计软件程序;
2、通过实验懂得如何运用一些软件完成程序设并实现预期功能;
3、在软件设计过程中逐步掌握能谱分析的基本过程;
4、通过设计知道怎样才能完成能谱的准确分析得出正确分析结果;
5、通过实验了解我们所运用能谱分析仪的工作过程，特别是其后部分能谱处理原理。
(二)要求:
1、自觉完成实验设计，不抄袭;
2、查阅资料，讨论、了解该设计性实验的实现基本过程;
3、能够团结同学，采纳同学的意见与分析方法、进行合理取舍;
4、运用软件程序完成能谱分析，并实现能谱的准确分析，做到能谱的数据获取、平滑、寻峰、刻度等
5、按时完成实验任务、上交实验成果。
二、设计原理与方法
1、能谱的形成:探测器探测电子-离子对的统计资涨落，探测器的边缘效应，电子线路弹道亏损和脉冲堆积效应等使得线状谱被展宽成类高斯峰。光电效应，电子对效应，康普顿
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散射效应三大效应使得能谱变成连续谱。形成的能谱因射线粒子与探测介质作用的以及能量吸收程度的不同会出现康普顿平台、全能峰、反散射峰、特征峰、单逃逸峰、双逃逸峰等。
2、能谱平滑处理:谱数据涨落会使得数据处理产生误差，表现为寻峰过程中丢失弱峰、出现假峰、峰面积计算误差加大等。采用一定的数学方法对谱数据进行平滑处理可以减少谱数据中的统计涨落。平滑过程中需要使得平滑后的谱线尽可能的保留平滑前谱曲线有意义的特征，峰的形状、峰的面积和峰的位置不能产生过大的变化。
能谱平滑的方法有重心法、多项式最小二乘法、离散函数褶积滑动变换法、傅立叶变换法、小波变换法等
3、寻峰:能谱分析中，只有精确的计算出各个峰峰位，正确确定全能峰位置才能根据主峰和各验证峰的能量来定性的确定被测样品中是否存在某种元素。
能谱分析中寻峰方法的基本要求有:
a、比较高的重峰分辨能力，能确定相互距离很近的峰的峰位;
b、能识别弱峰，特别是位于高本底下的弱峰;
c、假峰出现几率要小;
d、不仅能计算出峰位的整数道址，还能计算出峰位精确值。
寻峰的方法有简单比较法、高斯函数找峰法、倒数找峰法、协方差寻峰法、兑成零面积法等。
4、峰面积确定:峰面积确定是计算含量的充分条件，只有确定了待测峰的峰面积，才能确定该峰对应的待测放射性核素的含量。
峰面积确定的方法有总峰面积法、Covel峰面积法、Wassom峰面积法、Sterlinski峰面积法、Wasson-Sterlinski峰面积法、Quittner峰面积法、Q-s峰面积法、W-S-Q峰面积法、扣除本底后峰形函数拟合峰面积法、重叠峰分析方法等。
5、刻度:对于一台完整的能谱仪包括能谱数据的获取和能谱数据的处理，其中能谱数据处理的目的是为了能够将测出的能谱数据分析出是属于什么什么核素的，以及该核素的含量等。所以刻度是能谱分析中必不可少的部分，也是至关重要的部分。
能谱仪的能谱刻度包括:
能量刻度:最简单的方法为利用被分析样品中某些核素的特征射线峰做能量刻度。做能量刻度时应当注意保持刻度源与样品基质基本相同，源与探测器间几何位置保持不变，尽量不采用逃逸峰，均采用全能峰为好。
效率刻度(在这里可以不予考虑):探测效率表征一段时间内探测器记录到的粒子数与
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入射到探测其中的该种粒子数之比。效率刻度时注意
标准
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源与样品的峰面积计算方法相同，标准源强度不必太强，否则可能出现随机符合效应，对级联射线加和效应应进行修正。
峰形刻度:能谱峰形因子有FWHM、FWTM以及R=FWHM/FWTM。
三、实验步骤
1、通过查阅资料，了解关于能谱分析的知识，掌握其具体过程。确定运用matlab软件完成能谱分析程序设计。
2、确定能谱数据获取方法、能谱平滑方法、峰位确定方法、峰面积确定方法、刻度方法等，获得如下程序设计框图:
开始
获取能谱数据
三点重心法对能谱进行平滑
平滑
简单比较法寻峰，获取峰位
总峰面积法算峰面积
谱仪的刻度
结束
3、根据流程图完成程序设计书写，注意设计过程中，采用子程序的办法分步实施，这样可以降低完成全部程序后出现错误的修改难度。
4、进行程序运行检测
5、设计程序运行操作界面，这样可以方便不懂程序的人员进行程序运行操作。
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四、设计成果
1、运行程序，将“CU999.SPM”文件能谱数据导入，获得波形如下
经过平滑处理获得
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寻 峰
由此完成了关于能谱数据处理中的初始数据能谱绘制，能谱平滑处理，寻峰处理三个过程，且基本成功实现。
2、完成了操作界面的设置，如下图
3、由于能力的限制，还没能够完成峰面积计算和能谱刻度的程序设计，因此本程序尚不能够完成能谱的完全处理。需要进一步的完成设计才能够真正的进行能谱的分析。
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四、设计
心得
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与体会
1、经过这次设计实验，我进一步的了解了能谱仪的能谱软件处理过程。
2、知道了能谱数据处理过程中需要注意的事项，明白怎样才能够获得更加符合要求的能谱，怎样才能够使得能谱分析更加准确有效。
3、这次实验帮助大家提高了团结思考的能力，让大家进行了更多的相互交流，帮住大家进行只是互补。
、这次实验使我明白做什么事情都需要有恒心和耐力，需要不怕吃苦、敢于迎难而上4
的精神。实验帮助提高了我的心理素质。
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