蘭州大學(xué)核科學(xué)與技術(shù)學(xué)院劉志毅教授領(lǐng)銜團(tuán)隊(duì)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(biāo)物的成像測試專家驗(yàn)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(tuán)隊(duì)采用獨(dú)特的探測器設(shè)計(jì)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(jìn)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?qiáng)等特點(diǎn)，是來自大自然的免費(fèi)射線源。將宇宙射線繆子作為射線源，其穿透特定大型目標(biāo)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(biāo)物作用后的繆子，可以實(shí)現(xiàn)目標(biāo)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(xué)家研發(fā)的熱點(diǎn)，被國際公認(rèn)為21世紀(jì)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(xué)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(qiáng)度衰減的兩種機(jī)理的成像技術(shù)。前者通過測量繆子射線在經(jīng)過目標(biāo)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(biāo)物成像，通過比對經(jīng)過目標(biāo)物前后的繆子強(qiáng)度來對其密度差異分布進(jìn)行三維成像，其成像機(jī)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(xué)基金項(xiàng)目等資助。由蘭州大學(xué)、北京埃索特核電子公司、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、安徽大學(xué)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(jī)（基于塑料閃爍體的宇宙射線繆子成像系統(tǒng)）。蘭州大學(xué)參加實(shí)驗(yàn)樣機(jī)研發(fā)的骨干人員還有劉軍濤副教授、錢湘萍博士、付治強(qiáng)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(bào)社全媒體記者 馬文艷 文/圖