西安城墻內部成像成果圖

正是這臺貌似不起眼的儀器，給西安古城墻做了“CT”。

在礦道中為繆子成像設備接線

繆子是自然界的基本粒子，高性能繆子探測器、成像機理、深度應用的研究處于當今無損成像技術的前沿。

近年來，蘭州大學教育部稀有同位素前沿科學中心、國家核產業(yè)研究院劉志毅教授團隊在該領域取得了系列成果，先后自主研發(fā)了國內首臺套可量產塑閃成像系統(tǒng)、實施了國內首次文保應用、亞洲首次礦藏勘探應用等，為有效解決大型目標物的深內部成像難題提供了重要技術支撐。

春日的午后，暖暖的陽光灑在身上、落在地上，安詳而愜意。按照事先的約定，記者來到了蘭州大學教育部稀有同位素前沿科學中心。從樓外一側的步梯拾級而上，進入樓內，靜謐的空氣中偶爾傳來若有若無的機器轟鳴聲。行至3樓，沿走廊一端向前走不遠，左轉，左側墻面上“國際繆子成像研究院（中國）”幾個大字格外醒目。

在正對面一間不大的辦公室里，記者見到了劉志毅教授——一個帶領團隊突破常規(guī)，研發(fā)出國內首臺具有完全自主知識產權、可量產的繆子成像系統(tǒng)，首次對西安城墻等文物古跡做“CT”，對甘肅甘南早子溝金礦成功實施亞洲首次天然射線繆子探礦實驗，填補相關領域空白的核技術創(chuàng)新與產業(yè)應用專家。

機緣巧合

他選擇了應用前景最廣泛的課題

就著窗外微斜的陽光，喝一口幽香的熱茶，與劉志毅教授的對話圍繞天然射線繆子成像技術這一前沿科技成果鋪展開來。

“繆子是自然界的基本粒子之一，具有極強的穿透能力，可以實現(xiàn)大型目標物的無接觸、深穿透和無損成像，與常規(guī)人工射線裝置在某些方面相比具有不可比擬的優(yōu)勢?！眲⒅疽憬榻B說。

說起與繆子的初相遇，劉志毅教授侃侃而談：“我是在國外讀的博士，實際上我開始做這個課題是在博士畢業(yè)進入一個加拿大國家實驗室后，當時有幾個課題選擇，（關于宇宙射線成像）這個課題最具挑戰(zhàn)性，應用前景也最為廣泛。”

課題的選定，意味著此前一直在做基礎研究的劉志毅從此要轉向應用研究?？珙I域科研需要有足夠的勇氣和毅力去克服未知的挑戰(zhàn)和困難。作為該課題的核心研發(fā)人員，劉志毅說自己也曾有過思想上的斗爭，因為基礎研究本身參與的課題都比較大，“都是大平臺、大科學裝置。從我個人的性格來講更傾向于相對比較小而精的、可以帶領一個團隊全面去做的這樣一個項目?！?/p>

毅然回國

矢志不渝研發(fā)出國產化繆子系統(tǒng)

原本，成長于孔孟之鄉(xiāng)的劉志毅在2018年之前與蘭州大學并沒有任何交集。

然而，從到加拿大讀博，再到畢業(yè)后進入實驗室工作，在國外一待就是十多年的劉志毅，卻在事業(yè)卓有成績、生活安逸之時，動了想要回到祖國的念頭。

恰好！

2018年，蘭州大學向他拋出了橄欖枝。有多種選擇的他考量再三，毅然舍棄國外優(yōu)厚的待遇回到祖國，直奔蘭州。從繁華的溫哥華，一個猛子扎到祖國的大西北，劉志毅看重的是核科學技術在這片土地上經過多年深耕，打下的堅實基礎和取得的斐然成績。對于他來說，為地方科技創(chuàng)新服務，就是為社會經濟發(fā)展作貢獻，是件開心且很有意義的事。

“來到蘭大后我依然繼續(xù)在做繆子技術的追蹤和研發(fā)。我發(fā)現(xiàn)國內雖然有一些同行也在做相關領域的研究，但是很少，并且都是頂尖的大學和科研單位。而我對這個技術太有感情了，就有了結合過去的基礎和經驗，研發(fā)出屬于我們自己的繆子成像技術的想法?！?/p>

說干就干！

在學校的大力支持下，劉志毅推翻國外相關研究方案和實施計劃，“重起爐灶”，全新開始。

經過無數(shù)次的實驗研究，克服重重困難，最終，團隊成功研發(fā)出我國首臺套基于三棱柱的塑閃宇宙射線繆子成像系統(tǒng)，并首次利用該項技術對西安古城等文物古跡進行了“體檢”。

今年1月，團隊又成功對甘肅甘南早子溝金礦實施了亞洲首次天然射線繆子探礦無損成像，這是繆子成像技術繼文物挖掘與保護應用方面又一重要的產業(yè)化實踐成果。

突破常規(guī) 填補空白

實現(xiàn)國產化大幅度降低成本

地下礦體勘探和采空區(qū)的精確構建等一直是采礦業(yè)面臨的難題。傳統(tǒng)的地球物探手段存在經濟成本高、探測精度低、圈定不準確和潛在環(huán)境破壞等問題。與傳統(tǒng)勘探方法相比，繆子成像技術作為一種新型的、綠色的無損探測技術，無需進行批量地面開挖或爆破，減少了對環(huán)境的破壞和污染。

另據(jù)了解，繆子成像技術雖然已在北美和澳大利亞的火山成巖礦體有了初步應用，但將該技術應用到常規(guī)金礦仍有一些關鍵技術問題未能解決。

為適應生產礦區(qū)的復雜環(huán)境，國產化的繆子成像系統(tǒng)不僅有通過正演技術提供最佳實測方案的能力，團隊還對系統(tǒng)進行了針對性的改裝。

團隊合作方、甘肅省地質礦產勘查開發(fā)局第三地質礦產勘查院總工程師王玉璽表示，該系統(tǒng)在金礦探測實驗中，解決了長期以來困擾采礦業(yè)的三維礦體圈定和采空區(qū)探測等問題。這一成果為繆子成像技術在礦藏勘探領域的深入產業(yè)化提供了有力的支持和示范。

提及研發(fā)過程中遇到過哪些難忘的事？劉志毅坦言，遇到問題就自力更生，比如在某個技術點兒卡殼，一些配件找不到供應商，團隊就從算法上突破常規(guī)技術，與國內一些兄弟院校、生產配件的企業(yè)合作。這不僅讓天然射線繆子成像技術應用到更多現(xiàn)實場景中成為可能，也解決了該探測系統(tǒng)的國產化問題，大幅度降低了成本。

另外，團隊還提出了一種簡便有效的高海拔繆子測量數(shù)據(jù)修正方法，大大降低了海拔對成像精度的影響?！拔覀兲降V實驗點是在海拔3000米左右的高原上，這一方面我們可以說是填補了國際上相關領域的空白?！眲⒅疽阏f。

國內唯一 前景廣闊

希望吸引更多人才和項目來蘭

據(jù)了解，團隊現(xiàn)有自主研發(fā)的6套國產化的繆子成像系統(tǒng)，其中2套目前正在山西云岡石窟采集探測數(shù)據(jù)；另4套在對甘肅天水麥積山石窟實施探測實驗。

展望這一技術的應用前景，劉志毅介紹，宇宙射線是來自大自然的免費射線源，其無損成像技術可應用于礦產地質勘探、工業(yè)探測、智慧農業(yè)、科技考古等多個方面，可對接的行業(yè)也很多。還可以用于海關安檢、高速公路、城市地下管網監(jiān)測等。

另外，該技術還在冰川科考、滑坡監(jiān)測等領域有著廣泛的應用前景。

如何讓繆子成像技術這一科技成果產業(yè)化，使其成為蘭州為強省會注入的一股強勁動力？劉志毅表示，積極發(fā)展服務地方經濟、符合地方產業(yè)特色的綠色核技術產業(yè)，將是甘肅核產業(yè)破局的關鍵之一。產業(yè)合作和有效對接則是促進技術創(chuàng)新和創(chuàng)新成果產業(yè)化轉化的基石?！暗谝皇窃谔m州成立一個繆子成像系統(tǒng)生產基地，把這個方向和同行一道做大做強；第二方面是以此為典范，鼓勵更多有好技術或者手里有好項目的人和（企業(yè)、單位）來蘭州落地，共同參與到強省會行動中來，為蘭州和甘肅，乃至國家經濟社會高質量發(fā)展添磚加瓦?！?/p>

蘭州日報社全媒體記者 馬文艷  受訪者供圖

責任編輯：王旭偉