技術(shù)研發(fā)
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多放射性核素精準(zhǔn)識別取得新進(jìn)展
文章來源: 國家原子能機(jī)構(gòu)核技術(shù)(核探測與核成像)研發(fā)中心
發(fā)布時間: 2023-01-13
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放射性核素識別對環(huán)境監(jiān)測和核安保具有重要意義。例如,放射性核素識別對于海關(guān)安檢點、能源設(shè)施等場所的公共安全至關(guān)重要。目前基于傳統(tǒng)峰值搜索的放射性核素識別方法需要背景扣除,在實際應(yīng)用中如低計數(shù)能譜和混合核素的環(huán)境中難以處理復(fù)雜的情況。這對核素的準(zhǔn)確識別提出了很大的挑戰(zhàn)。

為此,本中心科研團(tuán)隊針對多核素和低計數(shù)譜的情況提出了一種具有特征增強(qiáng)器和一維神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的放射性核素識別方法。該方法中的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集來自于Geant4生成的模擬數(shù)據(jù)。該方法通過特征增強(qiáng)器對輸入的能譜數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理,通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取非線性信息,即使在低計數(shù)的情況下,也能很好地處理實驗?zāi)茏V。該方法在處理混合放射性核素光譜時,識別精度高、誤判。受能接觸到的放射源的限制,實驗中研究的核素數(shù)據(jù)庫含8種核素,包括?7?種工業(yè)和醫(yī)學(xué)上常用的核素(133Ba、137Cs、57Co、241Am、22Na、99mTc、60Co)和?1?種用作特殊核材料的核素(235U)。通過識別混合核素如60Co 和其他核素混合的譜,即使低能區(qū)存在散射干擾,該方法仍能準(zhǔn)確識別核素。?

該工作得到了國家自然科學(xué)基金的資助,相關(guān)成果發(fā)表在Applied Radiation and Isotopes上。??

論文鏈接:Chunmiao Li, Shuangquan Liu*, Chao Wang, Xiaopan Jiang, Xiaoli Sun, Mohan Li and Long Wei*. A new radionuclide identification method for low-count energy spectra with multiple radionuclides. Applied Radiation and Isotopes. 2022, 185:110219?

圖1. 多重核素識別的準(zhǔn)確性?

圖2. 誤差情況下的組成分布?!癕o”是在所有錯誤案例中只丟失一種核素的病例的比例?!癊O”是發(fā)現(xiàn)一種額外核素的比例?!癊&M”是指在缺少適當(dāng)?shù)暮怂貢r發(fā)現(xiàn)的額外核素的比例。

“Others”指其他錯誤案例的比例,包括只缺少一個以上適當(dāng)?shù)倪m當(dāng)核素或發(fā)現(xiàn)超過額外的核素的情況。


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