蘭大研究團隊成功研發(fā)我國首套塑閃宇宙射線繆子成像系統(tǒng)

蘭州大學核科學與技術(shù)學院劉志毅教授領(lǐng)銜團隊成功研發(fā)基于塑料閃爍體的宇宙射線繆子成像系統(tǒng)，并于近日順利完成高質(zhì)子數(shù)目標物的成像測試專家驗收。

繆子成像技術(shù)應(yīng)用的瓶頸主要在于探測系統(tǒng)的現(xiàn)場應(yīng)用場景的適應(yīng)性、成本控制等。劉志毅教授團隊采用獨特的探測器設(shè)計與讀出采集系統(tǒng)方案，大幅度降低了系統(tǒng)成本；同時在算法上突破常規(guī)技術(shù)，有望在更多現(xiàn)場應(yīng)用場景進行深入推廣。

宇宙射線繆子是由來自太空的高能宇宙射線與大氣層相互作用產(chǎn)生的次級射線粒子，具有能域?qū)?、穿透性強等特點，是來自大自然的免費射線源。將宇宙射線繆子作為射線源，其穿透特定大型目標物時，如集裝箱、大型核廢料容器、大型卡車、反應(yīng)堆堆芯、山體等，會發(fā)生多重庫倫散射或能量損失，通過探測與目標物作用后的繆子，可以實現(xiàn)目標物的無損成像，具有常規(guī)人工射線裝置不可比擬的優(yōu)勢，因此作為一種新型成像技術(shù)逐步成為目前世界各國科學家研發(fā)的熱點，被國際公認為21世紀極具開發(fā)與應(yīng)用潛力的新型成像技術(shù)。2017年，國外科學家在Nature（自然）雜志上發(fā)表了宇宙射線繆子在科技考古方面的重要應(yīng)用，成功找到胡夫金字塔中墓室上方存在未知暗室的證據(jù)。

宇宙射線繆子成像技術(shù)主要可分為兩大類：基于角度散射和基于強度衰減的兩種機理的成像技術(shù)。前者通過測量繆子射線在經(jīng)過目標物前后角度的變化來重構(gòu)高質(zhì)子數(shù)（Z）物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與輪廓，后者關(guān)注的是更大尺度上的目標物成像，通過比對經(jīng)過目標物前后的繆子強度來對其密度差異分布進行三維成像，其成像機理與X射線成像類似。

該系統(tǒng)的研發(fā)得到國家自然科學基金項目等資助。由蘭州大學、北京埃索特核電子公司、中國科學技術(shù)大學、安徽大學等單位合作開發(fā)了基于塑料閃爍體靈敏材料的原型樣機（基于塑料閃爍體的宇宙射線繆子成像系統(tǒng)）。蘭州大學參加實驗樣機研發(fā)的骨干人員還有劉軍濤副教授、錢湘萍博士、付治強工程師，羅旭佳、王權(quán)曉、田恒、趙言煒、秦可勉等研究生。

蘭州日報社全媒體記者 馬文艷 文/圖