The study of a neutron spectrum unfolding method based on Particle Swarm Optimization combined with Maximum Likelihood Expectation Maximization

分类： 物理学 >> 核物理学 提交时间： 2023-05-31

肖鸿飞 张庆贤 谭河益 石斌 陈军 程志强 张建 杨芮

摘要： Bonner多球谱仪(BBS)求解中子能谱是一个复杂的多维模型，需要使用复杂的优化算法求解第一类Fredholm积分方程。针对极大似然期望最大化(MLEM)算法容易陷入局部最优，粒子群优化(PSO)算法易得到粒子飞行方向和步长不合理，导致迭代无效，影响效率和精度的问题，提出了一种改进的PSO-MLEM算法用于中子能谱展开。利用动态加速因子平衡全局和局部搜索能力，提高算法的收敛速度和精度。首先，采用蒙特卡罗方法对BBS进行模拟，得到BBS的响应函数和计数率。模拟计数率时，采用了国际原子能机构403号技术报告中的4个参考光谱作为蒙特卡罗方法的输入参数。采用PSO-MLEM算法对中子能谱展开，通过展开能谱与参考能谱的差异进行验证。最后，利用BBS对252Cf中子源进行测量，并采用PSO-MLEM算法展开实验中子谱。与最大熵反卷积(MAXED)、PSO和MLEM算法相比，PSO-MLEM算法参数更少，并自动调整动态加速因子以解决局部最优问题。PSO-MLEM算法的收敛速度分别是MLEM和PSO算法的1.4倍和3.1倍。与PSO、MLEM和MAXED算法相比，PSO-MLEM算法的相关系数分别提高了33.1%、33.5%和1.9%，相对平均误差分别降低了98.2%、97.8%和67.4%。

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