Maschinenlesbare Datenbank von Gammalinien

Freunde von mir haben ein Laborexperiment gemacht, bei dem sie aufgenommen haben γ -Spektren im Bereich von 0 bis 1500 keV mit einer Bodenprobe. Die Daten enthalten etwas Hintergrund und ein paar scharfe Spitzen an verschiedenen Stellen. Ihre Aufgabe ist es, die in dieser Probe enthaltenen Isotope zu finden.

Es gibt natürlich Tausende von Isotopen mit jeweils zehn bis hundert Zerfallslinien. Mein Vorschlag war, eine Liniendatenbank zu nehmen und das erwartete Spektrum aufzubauen. Versuchen Sie dann, diese Spektren mit der Messung abzugleichen. Also wenn M ( E ) ist die Energie und S ich ( E ) sind die Spektralfunktionen, die von erzeugt werden

S ich ( E ) = J σ ( E ' ) δ ( E E ich J ' )
Wo E ich J sind die J te Spektrallinie der ich tes Isotop. Um ihnen zu entsprechen, schlug ich vor, dies zu tun
A ich = 0 D E M ( E ) S ich ( E ) 0 D E S ich ( E )
das würde ein gewisses Maß dafür geben, wie gut die Peaks des Isotops in der Messung vorhanden sind. In der numerischen Berechnung der δ -Peaks werden durch Lorentz-Peaks modelliert.

Dazu suchten sie nach einer maschinenlesbaren Datenbank. Sie haben diese Seite gefunden , auf der Sie nach bestimmten Energiebereichen fragen und eine Liste von Isotopen erhalten können. Das ist etwas interessant, aber es gibt so viele Linien in jedem Energiebereich, dass es nicht wirklich hilft. Es ist auch nicht maschinenlesbar, bis Sie den gesamten Energiebereich abgefragt und analysiert und in einer lokalen SQLite-Datenbank oder so gespeichert haben. Dann haben sie auch eine andere Seite gefunden , auf der Sie reine Textdateien herunterladen können. Es stellte sich jedoch heraus, dass sie nur einige Isotope enthielten. Einige der Zeilen der ersten Site sind auf der zweiten nicht enthalten, was ein Problem darstellt.

So sehen die am besten passenden generierten Spektren und die Daten bei einer gewissen Energie aus:

http://chaos.stw-bonn.de/users/mu/uploads/2015-11-28/isotopes.png

Gibt es eine maschinenlesbare Datenbank von γ -Zerfallzeilen so, dass sie programmatisch nach den am besten passenden Zeilen suchen können?

Antworten (1)

Beantwortung der Frage wie gestellt

Die Rohdaten sind aus einer unvernünftigen und unüberschaubaren Menge von Papieren verfügbar, die in den letzten zehn Jahrzehnten an endlosen Orten veröffentlicht wurden. Autsch.

Die verarbeiteten Daten sind in Form von ENDFs (Evaluated Nuclear Data Files) verfügbar, die von mehreren Behörden verwaltet werden (dh dies ist eine japanische Agentur, die die JENDFs verwaltet), aber selbst diese erfordern eine umfangreiche Verarbeitung vieler Dateien, um einen einfachen Satz von Ergebnissen zu extrahieren. Das ist immer noch ein Schmerz, aber nichts im Vergleich zu dem Albtraum, den Rohdaten nachzujagen. 1

Sie können auch die Isotopentabelle der gebundenen Bücher im alten Stil erhalten und die Zerfallslinien von dort vgrep . Das ist noch schmerzhafter, als es sich anhört.

Allgemeine Beratung.

Wenn ich mir Ihre Daten und Ihre Passform ansehe, fallen mir zwei große Dinge auf.

  • Du versuchst es zu früh zu sehr. Beginnen Sie damit, sich nur an den markantesten Gipfeln gut anzupassen.

  • Möglicherweise haben Sie ein Problem mit der Energiekalibrierung. Sie sollten in der Lage sein, anhand der Art der Probe und der Konstruktion des Detektors zu erraten, was die größten erwarteten Peaks sein sollten, und wenn sie nicht passen, müssen Sie möglicherweise die Energiekalibrierung erneut durchführen. 2

Gesamtkonzept

An deiner Stelle würde ich das tun

  1. Generieren Sie eine SQL-Datei von http://nucleardata.nuclear.lu.se/toi/radSearch.asp
  2. Entwickeln Sie eine Abfrage, die nur Ergebnisse von Isotopen mit einem Mindestprodukt von auswählt ( erwartete Fülle erwartete Tätigkeit ) in den Materialien Ihrer Apparatur und Probe. 3
  3. Vergleichen Sie zunächst nur die markantesten Linien in Ihren Spektren und verwenden Sie diese, um die Energieskala Ihres Detektors zu kalibrieren (ein schwieriger Schritt, beispielsweise bei einem Germaniumdetektor, wenn Sie versuchen, mit hoher Präzision zu arbeiten).
  4. Sortieren Sie das resultierende Durcheinander von Hand, um die wahrscheinlichsten Kandidaten auszuwählen, die zu Ihren Spektren passen. Passen Sie den Schwellenwert nach unten an, wenn Sie zu viele Treffer haben, und nach oben, wenn Sie zu wenige haben.
  5. Möglicherweise möchten Sie den größten Teil des Bereichs abgleichen und sich dann nacheinander mit den Problemstellen befassen.

Schließlich lohnt es sich vielleicht nicht zu versuchen, wirklich jeden letzten Peak richtig zu beschriften.


1 In einem Fall (nur einem!) habe ich das ENDF für einen bestimmten Erfassungsquerschnitt "überprüft", indem ich die Rohdaten selbst heruntergefahren und rationalisiert habe. Zweieinhalb Arbeitswochen später wich meine Akte über das gesamte Spektrum um nicht mehr als ein paar Prozent von der offiziellen ab, und das in den Regionen, in denen zwei oder mehr Quellen einander widersprachen. Nie wieder.

2 Ich vermute, dass Sie hier einen Germanium-Detektor verwenden. Sie haben ein ärgerliches, fast, aber nicht ganz lineares Verhalten über große Schwaden ihrer Energieantwort.

3 Zunächst berechnen Sie das Produkt Fülle*Aktivität von Hand. Später könnte sich eine Automatisierung lohnen, aber fangen Sie jetzt nicht damit an: Es ist monatelange Arbeit.