物理学 > 仪器与探测器
[提交于 2025年4月9日
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标题: 基于数据的多通道伽马光谱仪性能优化
标题: Data-driven performance optimization of gamma spectrometers with many channels
摘要: 在具有多个通道(例如许多像素或体素)的伽马能谱仪中,存在一个权衡问题,即包括性能逐渐变差的读出通道与提高效率之间的权衡。 随着通道数量的增长,计算最优包含通道集的暴力方法在计算上是指数级不可行的,因此需要近似方法。 在本工作中,我们提出了一种数据驱动的框架,旨在尝试找到接近最优的包含探测器通道集。 该框架利用非负矩阵分解(NMF)来学习探测器上伽马能谱的行为,并将性能相似的探测器通道聚类在一起。 然后通过移除通道聚类后的能谱进行性能比较,这比暴力方法更可行。 该框架具有通用性,可以根据应用的不同,应用于任意用户定义的性能指标。 我们将该框架应用于优化由H3D M400 CdZnTe能谱仪测量的伽马能谱,这些能谱在其晶体体积内表现出可变的性能。 特别是,我们展示了几个示例,用于优化核保障无损检测中铀和钚伽马能谱的各种性能指标,并探索了性能与聚类算法类型等参数之间的趋势。 我们还将NMF+聚类流程与几种非机器学习算法进行了比较,包括几种贪心算法。 总体而言,我们发现NMF+聚类流程往往能找到性能最佳的探测器体素集,显著优于未优化的能谱,但在某些情况下,通过探测器深度分割的贪心能谱累积可以在大大减少计算时间的情况下获得类似的性能提升。
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