在蘭高?？萍汲晒D(zhuǎn)化服務(wù)地方系列報(bào)道之一 蘭大繆子成像技術(shù)強(qiáng)勢(shì)引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展

編者按：

在蘭高校，是蘭州擁有的寶貴的科技和智力財(cái)富，也是在強(qiáng)省會(huì)行動(dòng)中必所依托的創(chuàng)新高地。多年來(lái)，在蘭各高校為全省乃至全國(guó)培養(yǎng)了一代又一代建設(shè)人才的同時(shí)，關(guān)注科技發(fā)展最新領(lǐng)域，在推動(dòng)科研成果落地轉(zhuǎn)化、服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面取得了一系列成果。即日起，本報(bào)推出系列報(bào)道，聚焦在蘭各高校的科研力量?jī)?yōu)勢(shì)及科技創(chuàng)新成果。

給西安的古城墻做一個(gè)健康“CT”體檢，給天水的麥積山石窟和山西的云岡石窟做一個(gè)全身“健康”監(jiān)測(cè)……這些事情在我們普通人看來(lái)有些不可思議，但卻是蘭州大學(xué)繆子研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)做了或正在做的事情。

如何對(duì)大型目標(biāo)物進(jìn)行內(nèi)部探測(cè)？新型、環(huán)保、安全的宇宙射線繆子成像技術(shù)提供了一種全新解決方案。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期積累與研究，蘭州大學(xué)教育部稀有同位素前沿科學(xué)中心、國(guó)家核產(chǎn)業(yè)研究院劉志毅教授團(tuán)隊(duì)通過(guò)多學(xué)科的交叉合作，成功研發(fā)出宇宙射線繆子CORMIS成像系統(tǒng)，先后實(shí)施了國(guó)內(nèi)首次文保應(yīng)用、亞洲首次礦藏勘探應(yīng)用等，為有效解決大型目標(biāo)物的深內(nèi)部成像難題提供了重要技術(shù)支撐。

給古城墻做“CT” 勘探金礦礦藏

繆子成像技術(shù)應(yīng)用前景廣闊

宇宙射線繆子存在于自然界，能量高、穿透性強(qiáng)，是一種天然的非破壞性基本粒子“探針”。2020年，蘭州大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院、稀有同位素前沿科學(xué)中心團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)國(guó)內(nèi)首套基于三棱柱塑料閃爍體的宇宙射線繆子成像系統(tǒng)，并順利完成專家驗(yàn)收。

2021年，蘭州大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院劉志毅教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)赴古都西安，專程為西安古城墻做了一次基于宇宙射線繆子的健康“CT”體檢。這是國(guó)內(nèi)首次實(shí)施的繆子成像技術(shù)對(duì)大型文物古跡的實(shí)驗(yàn)研究，研究成果對(duì)大型文物古跡考古與保護(hù)、助力中華文明探源工程具有重要意義。

2024年，基于天然射線繆子成像技術(shù)，針對(duì)礦山勘探的特殊環(huán)境，該團(tuán)隊(duì)進(jìn)行探測(cè)設(shè)備的改造升級(jí)，在甘肅省甘南藏族自治州早子溝金礦進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，為我國(guó)的礦藏勘查及地質(zhì)結(jié)構(gòu)成像提供了新思路。

近日，該團(tuán)隊(duì)正緊鑼密鼓地同麥積山石窟、云岡石窟合作，為大型文物古跡做“健康”監(jiān)測(cè)。據(jù)了解，團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有6套自主研發(fā)的國(guó)產(chǎn)化的繆子成像系統(tǒng)，其中2套目前正在山西云岡石窟采集探測(cè)數(shù)據(jù)，另外4套正在對(duì)甘肅天水麥積山石窟實(shí)施探測(cè)實(shí)驗(yàn)。

“天然射線繆子成像技術(shù)是一種新型、綠色、無(wú)損的探測(cè)技術(shù)?！眻F(tuán)隊(duì)骨干劉軍濤副教授介紹道，繆子成像技術(shù)就像利用X射線掃描人的身體，通過(guò)透視人體從而成像一樣。山體、建筑物、歷史遺跡等大型物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)成像，用的也是這一原理。在常規(guī)物探方法中，或需要對(duì)目標(biāo)物進(jìn)行破壞勘探，或很難穿透目標(biāo)物，或精度不夠，讓大型目標(biāo)物內(nèi)部探測(cè)成為一個(gè)困擾多年的難題。如何解決上述問(wèn)題，新型、環(huán)保、安全的宇宙射線繆子成像技術(shù)提供了一種全新解決方案。

與不斷發(fā)展的成像技術(shù)相輔相成的，是持續(xù)更新的應(yīng)用場(chǎng)景。談及繆子成像技術(shù)還可能應(yīng)用到哪些領(lǐng)域，劉軍濤胸有成竹地告訴記者，繆子成像技術(shù)除了可以應(yīng)用到大型文物古跡監(jiān)測(cè)之外，還可以應(yīng)用到邊境安全和貨物檢查、火山監(jiān)測(cè)、礦物、地質(zhì)結(jié)構(gòu)的探測(cè)，還有其他的一些可能性，團(tuán)隊(duì)正在不斷進(jìn)行研究拓展。

國(guó)內(nèi)領(lǐng)先 國(guó)際并跑

蘭大獨(dú)門絕技填補(bǔ)國(guó)際空白

“繆子技術(shù)在國(guó)內(nèi)外這些年都屬于前沿技術(shù)，尤其是2017年，埃及、法國(guó)、日本科學(xué)家對(duì)金字塔做了繆子成像，將繆子成像技術(shù)重新推上了新的發(fā)展熱潮。在國(guó)外，有些國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)在這些方面取得一些重要成果，繆子技術(shù)展現(xiàn)出很大的潛力和優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)相對(duì)起步晚一些，目前很多學(xué)者、高校還有科研院所也在不斷投入力量，這幾年發(fā)展得也比較快。對(duì)我們來(lái)講，應(yīng)該是與國(guó)際上第一梯隊(duì)并跑的水準(zhǔn)。在國(guó)內(nèi)，我們團(tuán)隊(duì)能夠真正把繆子成像系統(tǒng)從實(shí)驗(yàn)室測(cè)試階段走向?qū)嶋H應(yīng)用，把它真正地做到具備量產(chǎn)、具備產(chǎn)業(yè)化的程度?！闭劶皥F(tuán)隊(duì)目前取得的成就，劉軍濤喜不自勝。

從儀器組裝所需要的材料等硬件到算法系統(tǒng)軟件，蘭州大學(xué)核技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化團(tuán)隊(duì)都致力于將其本土化。“中國(guó)地大物博，有很多領(lǐng)域都可以應(yīng)用到繆子技術(shù)，硬件的自主化研發(fā)顯得尤其重要，從2019年起，我們團(tuán)隊(duì)就下定決心要把繆子系統(tǒng)做出來(lái)，要在國(guó)內(nèi)解決一些勘測(cè)探測(cè)難題?！眲④姖f(shuō)，與國(guó)內(nèi)一些兄弟院校、生產(chǎn)配件的企業(yè)合作，不僅讓天然射線繆子成像技術(shù)應(yīng)用到更多現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景中成為可能，也解決了該探測(cè)系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題，大幅度降低了成本，現(xiàn)在這項(xiàng)技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化率已經(jīng)達(dá)到了95%左右。

另外，團(tuán)隊(duì)還提出了一種簡(jiǎn)便有效的高海拔繆子測(cè)量數(shù)據(jù)修正方法，大大降低了海拔對(duì)成像精度的影響?！拔覀兊奶降V實(shí)驗(yàn)點(diǎn)是在海拔3000米左右的高原上，這一方面可以說(shuō)是填補(bǔ)了相關(guān)領(lǐng)域的空白?！眲⒅疽阏f(shuō)。

加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研合作

希望繆子成像技術(shù)落地蘭州

時(shí)間回到2019年，那是劉軍濤來(lái)到蘭州大學(xué)的一年。

初來(lái)蘭州，對(duì)于在青島長(zhǎng)大的劉軍濤來(lái)說(shuō)最難適應(yīng)的就是氣候干燥，嘴唇周圍經(jīng)常會(huì)有一層干干的皮。五年過(guò)去，劉軍濤愛(ài)上了這座豪爽熱情的城市，也在這里安了家，蘭州成了劉軍濤的第二故鄉(xiāng)。

“蘭州大學(xué)是一個(gè)非常好的平臺(tái)，回想這五年時(shí)間自己在事業(yè)上取得的成就，如果沒(méi)有來(lái)到蘭州大學(xué)，在別處可能要花更多的時(shí)間，才能達(dá)到現(xiàn)在做的一些研究工作的高度。”劉軍濤說(shuō)。

科研工作最終要服務(wù)于國(guó)家社會(huì)。劉軍濤表示，學(xué)校有很強(qiáng)的基礎(chǔ)研究以及前期攻關(guān)能力，轉(zhuǎn)化應(yīng)用之后可以解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的技術(shù)難題，繆子成像技術(shù)前期試驗(yàn)基本完善了，目前正在和政府、在蘭企業(yè)積極聯(lián)系，希望將科技成果落地蘭州，包括一些應(yīng)用場(chǎng)景的拓展、批量的生產(chǎn)。我們也可以引進(jìn)人才，從國(guó)外還有其他一些高水平大學(xué)引進(jìn)科學(xué)家加入到團(tuán)隊(duì)，為團(tuán)隊(duì)、為地方提供新的科研技術(shù)力量。

蘭州日?qǐng)?bào)社全媒體記者 劉寶麗

責(zé)任編輯：王旭偉