西安城墻內(nèi)部成像成果圖

正是這臺(tái)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(shè)備接線(xiàn)

繆子是自然界的基本粒子，高性能繆子探測(cè)器、成像機(jī)理、深度應(yīng)用的研究處于當(dāng)今無(wú)損成像技術(shù)的前沿。

近年來(lái)，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)在該領(lǐng)域取得了系列成果，先后自主研發(fā)了國(guó)內(nèi)首臺(tái)套可量產(chǎn)塑閃成像系統(tǒng)、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。

春日的午后，暖暖的陽(yáng)光灑在身上、落在地上，安詳而愜意。按照事先的約定，記者來(lái)到了蘭州大學(xué)教育部稀有同位素前沿科學(xué)中心。從樓外一側(cè)的步梯拾級(jí)而上，進(jìn)入樓內(nèi)，靜謐的空氣中偶爾傳來(lái)若有若無(wú)的機(jī)器轟鳴聲。行至3樓，沿走廊一端向前走不遠(yuǎn)，左轉(zhuǎn)，左側(cè)墻面上“國(guó)際繆子成像研究院（中國(guó)）”幾個(gè)大字格外醒目。

在正對(duì)面一間不大的辦公室里，記者見(jiàn)到了劉志毅教授——一個(gè)帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)突破常規(guī)，研發(fā)出國(guó)內(nèi)首臺(tái)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、可量產(chǎn)的繆子成像系統(tǒng)，首次對(duì)西安城墻等文物古跡做“CT”，對(duì)甘肅甘南早子溝金礦成功實(shí)施亞洲首次天然射線(xiàn)繆子探礦實(shí)驗(yàn)，填補(bǔ)相關(guān)領(lǐng)域空白的核技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用專(zhuān)家。

機(jī)緣巧合

他選擇了應(yīng)用前景最廣泛的課題

就著窗外微斜的陽(yáng)光，喝一口幽香的熱茶，與劉志毅教授的對(duì)話(huà)圍繞天然射線(xiàn)繆子成像技術(shù)這一前沿科技成果鋪展開(kāi)來(lái)。

“繆子是自然界的基本粒子之一，具有極強(qiáng)的穿透能力，可以實(shí)現(xiàn)大型目標(biāo)物的無(wú)接觸、深穿透和無(wú)損成像，與常規(guī)人工射線(xiàn)裝置在某些方面相比具有不可比擬的優(yōu)勢(shì)。”劉志毅介紹說(shuō)。

說(shuō)起與繆子的初相遇，劉志毅教授侃侃而談：“我是在國(guó)外讀的博士，實(shí)際上我開(kāi)始做這個(gè)課題是在博士畢業(yè)進(jìn)入一個(gè)加拿大國(guó)家實(shí)驗(yàn)室后，當(dāng)時(shí)有幾個(gè)課題選擇，（關(guān)于宇宙射線(xiàn)成像）這個(gè)課題最具挑戰(zhàn)性，應(yīng)用前景也最為廣泛。”

課題的選定，意味著此前一直在做基礎(chǔ)研究的劉志毅從此要轉(zhuǎn)向應(yīng)用研究?？珙I(lǐng)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(shuō)自己也曾有過(guò)思想上的斗爭(zhēng)，因?yàn)榛A(chǔ)研究本身參與的課題都比較大，“都是大平臺(tái)、大科學(xué)裝置。從我個(gè)人的性格來(lái)講更傾向于相對(duì)比較小而精的、可以帶領(lǐng)一個(gè)團(tuán)隊(duì)全面去做的這樣一個(gè)項(xiàng)目。”

毅然回國(guó)

矢志不渝研發(fā)出國(guó)產(chǎn)化繆子系統(tǒng)

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

然而，從到加拿大讀博，再到畢業(yè)后進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室工作，在國(guó)外一待就是十多年的劉志毅，卻在事業(yè)卓有成績(jī)、生活安逸之時(shí)，動(dòng)了想要回到祖國(guó)的念頭。

恰好！

2018年，蘭州大學(xué)向他拋出了橄欖枝。有多種選擇的他考量再三，毅然舍棄國(guó)外優(yōu)厚的待遇回到祖國(guó)，直奔蘭州。從繁華的溫哥華，一個(gè)猛子扎到祖國(guó)的大西北，劉志毅看重的是核科學(xué)技術(shù)在這片土地上經(jīng)過(guò)多年深耕，打下的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)和取得的斐然成績(jī)。對(duì)于他來(lái)說(shuō)，為地方科技創(chuàng)新服務(wù)，就是為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作貢獻(xiàn)，是件開(kāi)心且很有意義的事。

“來(lái)到蘭大后我依然繼續(xù)在做繆子技術(shù)的追蹤和研發(fā)。我發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)雖然有一些同行也在做相關(guān)領(lǐng)域的研究，但是很少，并且都是頂尖的大學(xué)和科研單位。而我對(duì)這個(gè)技術(shù)太有感情了，就有了結(jié)合過(guò)去的基礎(chǔ)和經(jīng)驗(yàn)，研發(fā)出屬于我們自己的繆子成像技術(shù)的想法。”

說(shuō)干就干！

在學(xué)校的大力支持下，劉志毅推翻國(guó)外相關(guān)研究方案和實(shí)施計(jì)劃，“重起爐灶”，全新開(kāi)始。

經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)次的實(shí)驗(yàn)研究，克服重重困難，最終，團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出我國(guó)首臺(tái)套基于三棱柱的塑閃宇宙射線(xiàn)繆子成像系統(tǒng)，并首次利用該項(xiàng)技術(shù)對(duì)西安古城等文物古跡進(jìn)行了“體檢”。

今年1月，團(tuán)隊(duì)又成功對(duì)甘肅甘南早子溝金礦實(shí)施了亞洲首次天然射線(xiàn)繆子探礦無(wú)損成像，這是繆子成像技術(shù)繼文物挖掘與保護(hù)應(yīng)用方面又一重要的產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐成果。

突破常規(guī) 填補(bǔ)空白

實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化大幅度降低成本

地下礦體勘探和采空區(qū)的精確構(gòu)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(jīng)濟(jì)成本高、探測(cè)精度低、圈定不準(zhǔn)確和潛在環(huán)境破壞等問(wèn)題。與傳統(tǒng)勘探方法相比，繆子成像技術(shù)作為一種新型的、綠色的無(wú)損探測(cè)技術(shù)，無(wú)需進(jìn)行批量地面開(kāi)挖或爆破，減少了對(duì)環(huán)境的破壞和污染。

另?yè)?jù)了解，繆子成像技術(shù)雖然已在北美和澳大利亞的火山成巖礦體有了初步應(yīng)用，但將該技術(shù)應(yīng)用到常規(guī)金礦仍有一些關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題未能解決。

為適應(yīng)生產(chǎn)礦區(qū)的復(fù)雜環(huán)境，國(guó)產(chǎn)化的繆子成像系統(tǒng)不僅有通過(guò)正演技術(shù)提供最佳實(shí)測(cè)方案的能力，團(tuán)隊(duì)還對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了針對(duì)性的改裝。

團(tuán)隊(duì)合作方、甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院總工程師王玉璽表示，該系統(tǒng)在金礦探測(cè)實(shí)驗(yàn)中，解決了長(zhǎng)期以來(lái)困擾采礦業(yè)的三維礦體圈定和采空區(qū)探測(cè)等問(wèn)題。這一成果為繆子成像技術(shù)在礦藏勘探領(lǐng)域的深入產(chǎn)業(yè)化提供了有力的支持和示范。

提及研發(fā)過(guò)程中遇到過(guò)哪些難忘的事？劉志毅坦言，遇到問(wèn)題就自力更生，比如在某個(gè)技術(shù)點(diǎn)兒卡殼，一些配件找不到供應(yīng)商，團(tuán)隊(duì)就從算法上突破常規(guī)技術(shù)，與國(guó)內(nèi)一些兄弟院校、生產(chǎn)配件的企業(yè)合作。這不僅讓天然射線(xiàn)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。

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?！拔覀兲降V實(shí)驗(yàn)點(diǎn)是在海拔3000米左右的高原上，這一方面我們可以說(shuō)是填補(bǔ)了國(guó)際上相關(guān)領(lǐng)域的空白。”劉志毅說(shuō)。

國(guó)內(nèi)唯一 前景廣闊

希望吸引更多人才和項(xiàng)目來(lái)蘭

據(jù)了解，團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有自主研發(fā)的6套國(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4套在對(duì)甘肅天水麥積山石窟實(shí)施探測(cè)實(shí)驗(yàn)。

展望這一技術(shù)的應(yīng)用前景，劉志毅介紹，宇宙射線(xiàn)是來(lái)自大自然的免費(fèi)射線(xiàn)源，其無(wú)損成像技術(shù)可應(yīng)用于礦產(chǎn)地質(zhì)勘探、工業(yè)探測(cè)、智慧農(nóng)業(yè)、科技考古等多個(gè)方面，可對(duì)接的行業(yè)也很多。還可以用于海關(guān)安檢、高速公路、城市地下管網(wǎng)監(jiān)測(cè)等。

另外，該技術(shù)還在冰川科考、滑坡監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

如何讓繆子成像技術(shù)這一科技成果產(chǎn)業(yè)化，使其成為蘭州為強(qiáng)省會(huì)注入的一股強(qiáng)勁動(dòng)力？劉志毅表示，積極發(fā)展服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)、符合地方產(chǎn)業(yè)特色的綠色核技術(shù)產(chǎn)業(yè)，將是甘肅核產(chǎn)業(yè)破局的關(guān)鍵之一。產(chǎn)業(yè)合作和有效對(duì)接則是促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和創(chuàng)新成果產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化的基石?！暗谝皇窃谔m州成立一個(gè)繆子成像系統(tǒng)生產(chǎn)基地，把這個(gè)方向和同行一道做大做強(qiáng)；第二方面是以此為典范，鼓勵(lì)更多有好技術(shù)或者手里有好項(xiàng)目的人和（企業(yè)、單位）來(lái)蘭州落地，共同參與到強(qiáng)省會(huì)行動(dòng)中來(lái)，為蘭州和甘肅，乃至國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展添磚加瓦?！?/p>

蘭州日?qǐng)?bào)社全媒體記者 馬文艷  受訪(fǎng)者供圖

責(zé)任編輯：王旭偉