基于能损计算的快速μ子吸收成像模拟研究

作     者：丁文婉 刘圆圆 王力 苏宁 程建平 韩建武 甄刚 DING Wenwan;LIU Yuanyuan;WANG Li;SU Ning;CHENG Jianping;HAN Jianwu;ZHEN Gang

作者机构：北京师范大学核科学与技术学院生态环境部北京师范大学锦屏极低辐射本底测量联合实验室射线束技术教育部重点实验室北京100875 北京师范大学物理学系北京100875 陕西省文物保护研究院陕西西安710075 

出 版 物：《原子能科学技术》 (Atomic Energy Science and Technology)

年 卷 期：2022年第56卷第12期

页      面：2765-2772页

核心收录：

学科分类：07[理学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0804[工学-仪器科学与技术] 0714[理学-统计学（可授理学、经济学学位）] 070202[理学-粒子物理与原子核物理] 0704[理学-天文学] 0701[理学-数学] 0702[理学-物理学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：2021年生态环境部核与辐射安全技术审评项目(NSCCG2021-052)。 

主　　题：μ子吸收成像 宇宙射线μ子 能量损失 

摘      要：μ子吸收成像技术使用天然存在的宇宙射线μ子作为辐射源,能够对大尺寸物体实现无损探测。在μ子吸收成像的应用研究中,进行成像的模拟分析是重要的一步。目前大部分的成像模拟通过蒙特卡罗方法模拟μ子在待测物体中的输运来实现,但使用蒙特卡罗方法进行模拟一般需要较长时间,不适用于一些需要快速得到模拟结果的场景。本文基于μ子在待测物体中的能损计算,实现了快速μ子吸收成像模拟,弥补了蒙特卡罗模拟用时过长的不足。具体地,本文根据待测物体的已知结构,通过能损与通量计算,获得μ子剩余通量的分布,进而实现成像。本文以胡夫金字塔为例,将构建的快速模拟过程与蒙特卡罗模拟进行比较,初步结果表明,使用本文的快速μ子吸收成像模拟获得的胡夫金字塔内部成像结果与蒙特卡罗模拟基本一致,快速模拟得到的通量值与蒙特卡罗模拟得到的通量值平均相差小于5%,快速模拟用时约为蒙特卡罗模拟的1/240。