一种能谱分析方法、系统、能谱探测器及介质

本技术涉及信号处理，特别是涉及一种能谱分析方法、系统、能谱探测器及介质。

背景技术：

1、x射线能谱探测器是一种用于测量x射线光子能量分布的设备，其通过内部的硅漂移探测器获取被测样品所反射的特征x射线，并将特征x射线转换为电信号，以此来对被测样品进行能谱分析。在实际的应用场景中，由被测样品产生的特征x射线的能量往往会受被测样品本身的材料特性所影响。当被测样品自身材料的原子序号较小时，由于此类材料属于低能量级，这些低能量级材料所反射产生的x射线会在经过硅漂移探测器的死层时被稀释大部分能量，仅有少部分能量能够到达硅偏移探测的活性层，以进行后续的能谱探测。如此所产生的问题在于，当x射线能谱探测器接收低能量级别的特征x射线时，由于其仅能基于少部分的能量进行能谱探测，导致探测器对于低能量级元素的能量分辨率低下，无法准确获取特征射线的能谱数据。

2、因此，如何解决目前能谱探测器在进行能谱分析时，对于低能量级元素的能量分辨率低下的问题，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、基于上述问题，为了解决目前能谱探测器在进行能谱分析时，对于低能量级元素的能量分辨率低下的问题，本技术实施例提供了一种能谱分析方法、系统、能谱探测器及介质。

2、本技术实施例公开了如下技术方案：

3、第一方面，本技术实施例提供了一种能谱分析方法，应用于能谱探测器中，所述方法包括：

4、获取由所述被测样品激发的特征射线以及所述被测样品的元素能量范围；

5、将所述特征射线转换为特征电信号，并基于所述元素能量范围对所述特征电信号对应的数字信号值进行动态道址分配，得到多个优化道址；

6、获取各所述优化道址的基线噪声能谱，并基于各所述基线噪声能谱对各所述优化道址上的所述数字信号值进行统计差分降噪处理，以生成针对所述特征射线的优化能谱；所述基线噪声能谱，用于表征所述能谱探测器在未对所述被测样品进行能谱探测时所采集的能谱。

7、在一种可能的实现方式中，所述获取基线噪声能谱，并基于所述基线噪声能谱对各所述优化道址上的所述数字信号值进行统计差分降噪处理，以生成针对所述特征射线的优化能谱，包括：

8、获取各所述优化道址在预设时长内的多组所述基线噪声能谱，以计算各所述优化道址的基线噪声平均值；

9、获取各所述优化道址在所述预设时长内的多组数字信号值，以计算各所述优化道址的信号平均值以及信号值偏差；

10、基于各所述优化道址的所述信号平均值、所述基线噪声平均值以及所述信号值偏差，对各所述优化道址上的所述数字信号值进行差分计算，得到各所述优化道址的数字信号优化值；

11、基于各所述优化道址的所述数字信号优化值，生成所述优化能谱。

12、在一种可能的实现方式中，所述能谱探测器包括：电荷灵敏前置放大器，且所述电荷灵敏前置放大器中设置有预设可控电容网络；所述预设可控电容网络由多个电容单元以及单独对应的多个开关单元组成；所述开关单元的类型，为单晶体管以及互补性晶体管构成的传输门中的至少一种；

13、所述将所述特征射线转换为特征电信号之前，方法还包括：

14、根据所述元素能量范围，控制所述预设可控电容网络内各所述开关单元的关断或合并，以调整所述电荷灵敏前置放大器的反馈电容值。

15、在一种可能的实现方式中，所述基于所述元素能量范围对所述特征电信号对应的数字信号值进行动态道址分配，得到多个优化道址，包括：

16、根据所述元素能量范围确定道址分配密度；

17、根据所述道址分配密度对所述特征电信号对应的数字信号值进行动态道址分配，得到所述多个优化道址。

18、在一种可能的实现方式中，所述能谱探测器包括：低能量信号滤通电路，所述低能量信号滤通电路用于在所述元素能量范围小于预设第一阈值时，滤除在所述特征电信号中所述元素能量范围大于所述预设第一阈值的电信号。

19、在一种可能的实现方式中，所述将所述特征射线转换为特征电信号之后，所述方法还包括：

20、基于动态基线矫正技术自适应去除所述特征电信号中的背景噪声和基线漂移，得到去噪后的电信号；

21、通过马尔可夫链蒙特卡洛方法对所述去噪后的电信号进行能谱建模，以估计所述特征射线对应的峰参数后验分布；

22、根据基于脉冲幅度分析的动态补偿算法以及所述峰参数后验分布，量化所述特征射线的能量分布，以优化所述能谱探测器的响应函数。

23、第二方面，本技术实施例提供了一种能谱分析系统，应用于能谱探测器中，所述系统包括：

24、获取模块，用于获取由所述被测样品激发的特征射线以及所述被测样品的元素能量范围；

25、道址分配模块，用于将所述特征射线转换为特征电信号，并基于所述元素能量范围对所述特征电信号对应的数字信号值进行动态道址分配，得到多个优化道址；

26、统计差分降噪模块，用于获取各所述优化道址的基线噪声能谱，并基于各所述基线噪声能谱对各所述优化道址上的所述数字信号值进行统计差分降噪处理，以生成针对所述特征射线的优化能谱；所述基线噪声能谱，用于表征所述能谱探测器在未对所述被测样品进行能谱探测时所采集的能谱

27、在一种可能的实现方式中，所述统计差分降噪模块，具体用于：

28、获取各所述优化道址在预设时长内的多组所述基线噪声能谱，以计算各所述优化道址的基线噪声平均值；

29、获取各所述优化道址在所述预设时长内的多组数字信号值，以计算各所述优化道址的信号平均值以及信号值偏差；

30、基于各所述优化道址的所述信号平均值、所述基线噪声平均值以及所述信号值偏差，对各所述优化道址上的所述数字信号值进行差分计算，得到各所述优化道址的数字信号优化值；

31、基于各所述优化道址的所述数字信号优化值，生成所述优化能谱。

32、第三方面，本技术实施例提供了一种能谱探测器，所述能谱探测器用于执行第一方面中任一可能的能谱分析方法。

33、第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面中任一可能的能谱分析方法。

34、相较于现有技术，本技术具有以下有益效果：本技术实施例提供了一种能谱分析方法、系统、能谱探测器及介质，本方法中，首先需要获取由被测样品激发的特征以及被测样品的元素能量范围。随后，将特征射线转换为特征电信号，并基于被测样品的元素能量范围，对特征电信号中的数字信号值进行动态道址分配，得到多个优化道址。如此，能够根据被测样品组成元素的实际能量等级，动态为其进行道址分配，确保探测器针对低能段信号依然能够具备较高的能量分辨率，解决了传统基于均匀分配的道址分配方案中对于低能段信号的能量分辨率较低的问题。进一步的，在动态道址分配的基础上，还需要获取各个优化道址单独对应的基线噪声能谱，并基于各基线噪声能谱对各个优化道址上的数字信号值进行统计差分降噪处理，以此来消除系统电子学噪声以及环境噪声对于能量分辨率的影响，进而通过统计和差分的方式最大限度的消除能谱探测器中的系统噪声对于能量分辨率的影响，从而有效提高能谱探测器在进行能谱分析时的能量分辨率。