基于先验知识的重核材料μ子探测方法

发布时间：2024-04-26 22:59

　　以天然宇宙射线μ子在物体内发生的多重库仑散射为基础的μ子成像技术,与其它辐射成像技术相比,具有无需人工放射源和专门的射线防护、对强屏蔽条件下的重核材料敏感、可直接三维成像等突出优点,近年来已经成为一种很有前途的、可实现重核材料(尤其是特殊核材料)探测的新型无损成像技术,在核安保、核废物监测以及军控条约核查等领域有着广阔的应用前景。然而,由于天然μ子通量有限,其能量、入射角度存在的明显差异也使其在材料中的散射特征复杂化,这些都给图像反演带来了很大的困难。同时,由于现有的图像反演算法大都是面向一般化对象进行设计和开发的,并未考虑与目标对象结构、组成等有关的先验知识,因而往往所需的输入数据量大、计算资源消耗多。这些因素在一定程度上影响了 μ子成像技术的应用范围和性能。为了尝试解决上述难题,本论文首先针对天然μ子的源项特征差异问题,提出了一套改进版的多群模型对μ子源项进行近似处理,并对其可靠性进行了评估;然后围绕目标对象具有的几何对称性和已知参照物这两大类先验知识,提出了相应场景下充分利用这些先验知识,实现从μ子散射特征反推出目标对象结构组成的方法;并采用基于Geant4框架建立的多种目标应用...

【文章页数】：112 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１．２海平面上宇宙射线ｎ子的能量分布１??１．１．２苺于透射原理的卜ｉ子成像技术??

次级粒子在到达地面过程中，又可能与大气层继续发生作用，产生更多粒子［８］。这种级??联反应在大气层中会形成族射状的向下粒子流，称为宇宙射线大气簾射（ｃｏｓｍｉｃ－ｒａｙ?ａｉｒ??ｓｈｏｗｅｒ或ｃｏｓｍｉｃ－ｒａｙ?ｓｈｏｗｅｒ）?，如图１．１所示。宇宙射线大气簇射到达地球表面时....

图１．３?＾子透射成像技术探测到大金字塔内的新密室（１７］??

并断言金字塔内部不存在暗室，后经实际挖掘得到证实［１６］。日本名古屋大学的??Ｍｏｒｉｓｈｉｍａ团队利用卜１子透射成像技术研究埃及大金字塔内部结构时发现，在连接法老??室和王后室的大走廊上面存在一个至少３０米长的新密室［｜７］，如图１．３所示。这是考古??学上的一个重大发现，该成....

图１．４?ＬＡＮＬ首次实现子对中等尺寸物体的成像

止核扩散［３１】。该技术原理可行性于２００１年被提出，到ｒ?２００３年，ＬＡＮＬ的Ｂｏｒｏｚｄｉｎ??等首次成功利用Ｍ子的多重库仑散射特性对？个钨质圆柱体及其两条钢轨支架进行，??成像１”＃，如图１．４所示。尽管Ｈ标对象并不复杂，但这是人们首次利用天然宇宙射线??Ｍ子实现中等尺寸....

图１．６?（ａ）?ＭＭＰＤＳ系统检测４０英尺的集装箱；（ｂ）?ＭＭＰＤＳ系统的软件界面１４＜＞］??

ＭＴ”区分铅和ＨＥＵ需要５？ｌＯｍｉｎ，区分钨和ＨＥＵ需要１０？２０ｍｉｎ。为了提高系统性??能和效率，ＤＳ公司结合中子和丫射线探测技术，开发了多模态被动式成像系统（Ｍｕｌｄ－??Ｍｏｄｅ?Ｐａｓｓｉｖｅ?Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ?Ｓｙｓｔｅｍ，简称ＭＭＰＤＳ）?［４Ｑ］，如图１．６所....

本文编号：3964996