Экспериментальный анализ эффективности метода LS-SVM для сглаживания спектров, полученных с использованием малогабаритного сцинтилляционного детектора

Abstract

Современные методы обработки спектрограмм гамма-излучения являются наиболее перспективными направлениями определения содержания радионуклидов в объектах окружающей среды. Особую проблему представляет задача выравнивания спектров при проведении измерений in situ из-за ограничений по времени набора и низкого отношения сигнал/шум. В настоящей работе приведена оценена эффективности использования метода регрессии на опорных векторах (LS-SVM) для сглаживания спектра, полученного с использованием сцинтилляционного NaI(Tl) детектора, в сравнении с методами скользящей средней и экспоненциального сглаживания. Оценка эффективности выравнивания спектра проводилась для всего энергетического диапазона измерения, а не только для области пика полного фото-поглощения квантов заданной энергии. Для анализа применялись полусинтетические спектры γ-излучения заданной продолжительности, сформированные поканальным суммированием радомизированно отобранных реальных спектров с переводом в скорость счета. Для оценки эффективности различных методов использованы полусинтетические спектры, сформированные для времени измерения 60, 300, 900, 1800, 3600, 7200 и 72000 с. Реальные спектры получены с использованием экспериментальной установки, состоящей из блока детектирования АТОМТЕХ, радионуклидного источника, компьютера со специализированным программным обеспечением и вспомогательных приспособлений. Выполненный анализ показал, что метод LS-SVM наиболее эффективен для сглаживания спектрограмм, полученных при времени измерения от 1·10 3 до 7·10 3 с. Отметим, что необходима раздельная оптимизация гиперпараметров модели сглаживания для трех частично перекрывающихся энергетических поддиапазонов. При более продолжительных измерениях применение испытанных методов сглаживания спектрограммы не приводит к снижению отношения сигнал/шум; при измерениях с коротким интервалом (до 100 с) наибольшей эффективностью обладает метод скользящей средней. Он позволяет повысить отношение сигнал / шум на 2–2,5 дБ. В диапазоне времени измерения 10 2 –10 3 с наиболее сильное подавление статистического шума удается добиться с помощью экспоненциального сглаживания с α = 0,75.