基于闪烁体(Scintillation)的伽马能谱测量技术广泛应用于:生理医学检测、环境辐射测量、矿产资源勘查、高能物理研究、核事故应急处理等领域。在能谱测量分析过程中,获取探测器的原始谱线后,需经光滑降噪、寻峰、稳谱等预处理后,才可保证含量换算、剂量换算、核素识别等谱分析功能的准确性。由于受温度、磁场、高压稳定性和电子学漂移等因素的影响,闪烁体光产额、光电倍增系数或电子学放大倍数发生变化,最终导致谱线漂移。谱线漂移会导致能窗计算出现错误;多条探测器同时测量会导致合成谱线分辨率下降,甚至出错;部分情况下还会导致谱线溢出,高能射线信息全部丢失。在能谱测量领域中,解决稳谱问题的研究既是个重点也是个难点。论文选题来源于“十三五”国家重点科技计划研发项目“高分辨率航空伽玛能谱测量及机载成像光谱测量技术”课题编号(2017YFC0602100)。本文设计并实现了基于发光二极管(LED)的能谱仪稳谱方法及电路,研究了如何通过控制LED发光强度来模拟不同能量的伽马射线被闪烁体吸收后的发光特性并进行了实际应用。通过理论计算与试验测试确定了可用以模拟Na I(Tl)晶体发光特性的LED。文中将LED紧贴闪烁体,使LED的出射光以及闪烁体发射的荧光都能照射到光电倍增管(PMT),从而形成能谱。采用ARM嵌入式微处理器输出脉冲信号快速开关恒流源电路驱动LED,使LED发出特定强度的脉冲光束,并照射到PMT上,经PMT输出脉冲电流,通过伽马能谱仪获得人工引入的LED特征参考峰。通过调节ARM输出脉冲信号的频率、脉冲宽度及恒流值可调节LED特征参考峰的强度和峰位,从而使LED参考峰远离待测能区范围,又能够快速获得强度合适的能峰,使用LED参考峰可以消除PMT及后端所有电子学的温度效应,并实现快速稳谱,具有灵活易用的优点。由于LED也存在温度漂移和光衰效应,因此无法保证长期可靠工作,为此设计了基于SFH2701型超低温漂(0.01%/℃)的光电二极管与电荷积分芯片IVC102的精密光积分器,实时测量LED发出的光强度变化,起到校准LED发光强度的作用,消除了LED发光强度长期漂移的问题。由于LED稳谱只能消除PMT及后端电子学的温漂问题,并不能消除闪烁体本身的温度效应,为此本文专门针对闪烁体做了大量温度试验,得到闪烁体发光产额的温特性曲线。论文系统研究了伽马能谱仪中闪烁体、PMT及电子学温度系数与系统谱线漂移之间的函数关系,并研究了引入LED稳谱与闪烁体温度修正后的系统谱漂,提出了完整可实用的LED自动稳谱方法。经测试,本方案取得了较好的温度修正稳谱效果,在谱线分辨率为2048道的能谱测量系统中,采用本方法模拟能量为3.5Me V的伽马射线产生的峰位进行稳谱,12小时测量时间内K-40峰位漂移小于±2道。本文创新点有三个:1、提出了基于LED准确模拟闪烁体受伽马射线照射后发光的方法。2、设计了基于低温度系数光电二极管和电荷积分芯片的精密光积分器,实时修正LED的光衰与温度效应。3、系统研究了伽马能谱仪中闪烁体、PMT及电子学温度系数与系统谱漂之间的函数关系,并研究了引入LED稳谱与闪烁体温度修正后的系统谱漂,提出了完整可实用的LED自动稳谱方法。本设计方案适用于航空伽马能谱测量、低本底铅室内伽马能谱测量等参考峰不明显或者本底谱线较为复杂的测量环境。