兰大研究团队成功研发我国首套塑闪宇宙射线缪子成像系统

兰州大学核科学与技术学院刘志毅教授领衔团队成功研发基于塑料闪烁体的宇宙射线缪子成像系统，并于近日顺利完成高质子数目标物的成像测试专家验收。

缪子成像技术应用的瓶颈主要在于探测系统的现场应用场景的适应性、成本控制等。刘志毅教授团队采用独特的探测器设计与读出采集系统方案，大幅度降低了系统成本；同时在算法上突破常规技术，有望在更多现场应用场景进行深入推广。

宇宙射线缪子是由来自太空的高能宇宙射线与大气层相互作用产生的次级射线粒子，具有能域宽、穿透性强等特点，是来自大自然的免费射线源。将宇宙射线缪子作为射线源，其穿透特定大型目标物时，如集装箱、大型核废料容器、大型卡车、反应堆堆芯、山体等，会发生多重库伦散射或能量损失，通过探测与目标物作用后的缪子，可以实现目标物的无损成像，具有常规人工射线装置不可比拟的优势，因此作为一种新型成像技术逐步成为目前世界各国科学家研发的热点，被国际公认为21世纪极具开发与应用潜力的新型成像技术。2017年，国外科学家在Nature（自然）杂志上发表了宇宙射线缪子在科技考古方面的重要应用，成功找到胡夫金字塔中墓室上方存在未知暗室的证据。

宇宙射线缪子成像技术主要可分为两大类：基于角度散射和基于强度衰减的两种机理的成像技术。前者通过测量缪子射线在经过目标物前后角度的变化来重构高质子数（Z）物质的结构与轮廓，后者关注的是更大尺度上的目标物成像，通过比对经过目标物前后的缪子强度来对其密度差异分布进行三维成像，其成像机理与X射线成像类似。

该系统的研发得到国家自然科学基金项目等资助。由兰州大学、北京埃索特核电子公司、中国科学技术大学、安徽大学等单位合作开发了基于塑料闪烁体灵敏材料的原型样机（基于塑料闪烁体的宇宙射线缪子成像系统）。兰州大学参加实验样机研发的骨干人员还有刘军涛副教授、钱湘萍博士、付治强工程师，罗旭佳、王权晓、田恒、赵言炜、秦可勉等研究生。

兰州日报社全媒体记者 马文艳 文/图