多球谱仪设计与中子解谱算法研究.ppt

1、多球谱仪设计与中子解谱算法研究,汇报人：祝庆军 国防科学技术大学理学院工程物理研究所, NED2014.兰州,简介 多球谱仪设计 解谱算法研究 总结,张宇. 2011. D-T/D-D中子发生器技术研究D:博士士. 兰州, 兰州大学.,祝庆军. 2014. 氘氚中子发生器脉冲束线与中子能谱测量关键技术研究D:博士. 合肥, 中国科学技术大学,Bonner多球谱仪是辐射防护中广泛使用的中子能谱测量设备，能谱测量范围 可横跨11个数量级别，从1E-9MeV到1E2MeV,(1) M. Reginatto, Radiation Measurement 44, 692(2009). (2) R.Bed

2、ogni , Neutron spectrometry with Bonner spheres,简介 多球谱仪设计 解谱算法研究 总结,(1) M. Reginatto, Radiation Measurement 44, 692(2009). (2) R.Bedogni , Neutron spectrometry with Bonner spheres,定性选择 如何选择Bonner球的参数与数目？,定量评价 哪些Bonner球是测量关键？,过少，自由度过高,过多，如选择不当，自由度依旧过高,分析使用的数据库,IAEA报告中有15个Bonner球对251个中子能谱测量结果，构成15251数

3、据库,使用奇异值分解方法对IAEA的15251矩阵 进行分解,Bonner多球的定性选择,U 的第一列,所有奇异值,VT 的第一行,U 的第二、三、四列(Ua, Ub, Uc) 用于Bonner球分类,定性选择Bonner球结果,每对球只取一个，因此可减少4个球，但信息量基本不变,基于奇异值分解，从IAEA的15个Bonner球中选择11个球组成Bonner谱仪,根据Bonner读数矩阵进行Bonner球分类，可参考在单词分类中广泛使用的奇异值分解技术,定量评价Bonner球贡献的标准,为了解各球的重要程度，需要评价单个Bonner球的数据波动，造成能谱改变程度。如何定义能谱的改变程度？-能谱

4、信息熵波动H,由单个Bonner球数据波动造成能谱信息熵波动的大小反映了该球对解谱重要性,Bonner多球定量评价结果,Bonner球定量评价目的是评价单个Bonner球在测量中数据波动造成能谱信息熵波动H。首先要建立由Bonner球读数预测信息熵方法，而后在评价,Am-Be源测量中的各球造成能谱信息熵波动,基于信息熵理论，能够针对特定测量对象，计算出关键Bonner球，因此可针对性提高这些球的稳定性，从而提高解谱稳定性,简介 多球谱仪设计 解谱算法研究 总结,能谱反卷积方法现状,反卷积算法是Bonner多球、反冲质子等中子能谱测量方法的关键技术,神经网络算法(ANN)是一种很有应用前景的能谱

5、反卷积算法,M, R., Radiation Measurements(2010). Vega-Carrillo H.R., et al., Radiation Measurements, (2006.) Braga, C.C. and M.S. Dias, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A(2002),单输出ANN能谱反卷积算法,所建立的ANN模型每次只输出能谱中一个能群，而不是整个能谱,(1) Q. Zhu, etal.,Nuclear Instruments and Methods in Physi

6、cs Research Section A 687, 23 (2012).,算法模型参数,标准能谱,算法模型测试过程,281 能谱,单输出ANN 解谱结果,传统ANN (11-35-55-60) 解谱结果,188 个能谱,281 个能谱,最大熵 解谱结果,算法模型解谱表现,所建立的方法的能够准确的获得大部分能谱,这3个能谱主要集中于高能区(20MeV),与大部分能谱差别较大,所有预测能谱的MSE,大部分测试集误差与训练集基本一致，克服传统ANN方法出现的过学习现象,算法模型解谱表现,算法模型的独特优点,虽然这3个能谱总体预测表现差，但是能谱的低能区(20MeV),预测的准确性依然得到了保证，单

7、输出使得该方法具有能群误差独立的特点,所建立的ANN比传统ANN、最大熵法具有明显优势。并由于ANN方法本身的特点，一旦完成ANN模型构建后，在解谱应用中无需迭代，在速度上也优于目前的传统算法，包括最大熵法,与其它算法比较,简介 多球谱仪设计 解谱算法研究 总结,总结,1 使用奇异值方法和信息熵方法建立了Bonner多球谱仪设计方法建立了Bonner多球谱仪的定性、定量分析方法。定性分析结果有效的指导了Bonner球的响应函数设计。定量分析结果加强了信息灵敏度高的Bonner球的稳定性，从而能够提高Bonner多球解谱结果的稳定性。2 建立了单输出的ANN解谱方法，结果优于最大熵法和传统ANN方法所建立的基于单输出的ANN能谱反卷积算法，克服了现有ANN方法过学习缺点，并且该方法在准确性、速度方面优于目前常用的最大熵算法，同时还具有能群误差独立的特点。,谢谢 !,E-mail: ,