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探究繆子成像及元素成分

中科院長春光機所 ? 來源:中國物理學(xué)會期刊網(wǎng) ? 作者::葉邦角 李樣 周 ? 2021-04-25 10:07 ? 次閱讀

摘要繆子為輕子的一種,主要來源于宇宙射線和加速器。宇宙射線繆子能量高、穿透性強,是一種天然的非破壞性基本粒子“探針”,可以對物體進(jìn)行成像和無損檢測。加速器繆子強度高、能量可調(diào),可以對物體快速成像。

加速器產(chǎn)生的負(fù)繆粒子進(jìn)入材料會形成繆子原子,級聯(lián)躍遷產(chǎn)生的X射線可以對材料進(jìn)行元素分析。文章介紹了宇宙射線繆子成像、加速器繆子成像和繆子原子X射線元素分析三種技術(shù)的基本原理、成像手段或分析方法,以及其主要應(yīng)用、發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢,特別介紹了中國散裂中子源在加速器繆子成像和繆子原子X射線應(yīng)用研究的規(guī)劃。

01宇宙射線和加速器繆子成像

1.1 宇宙射線繆子物理特性

繆子(muon,μ+/μ?)是輕子,質(zhì)量約為電子的207倍,由Carl D. Anderson和Seth Neddermeyer于1936年在觀測宇宙射線時發(fā)現(xiàn)[1]。繆子不穩(wěn)定,半衰期約2.2μs,根據(jù)其來源主要分為兩種:宇宙射線繆子和加速器繆子[2]。
宇宙射線繆子是天然的射線,由外太空原初高能粒子與大氣分子碰撞產(chǎn)生的π介子衰變而來(圖1)。

宇宙射線繆子能量和角度連續(xù)分布[3],平均能量約 4 GeV,強度約 104 m-2min-1,可以貫穿上千米厚的致密地層,是一種天然的非破壞性“探針”。相比于中子、X射線和γ射線等成像方法,宇宙射線繆子具有穿透能力強、無需放射源和無需防護(hù)等優(yōu)點,可對大型物體進(jìn)行成像和無損監(jiān)測。

圖1 宇宙射線與大氣相互作用(圖片來源于cms.cern/content/muon-tomography)

1.2 成像原理

繆子穿過物體時會損失能量,同時由于多重散射使其運動方向也發(fā)生變化,這兩種效應(yīng)決定了宇宙射線繆子具有兩種成像方式,即透射成像和散射成像[4,5]。

透射成像是通過測量繆子穿過物體后的通量變化來對其成像。繆子穿過物體時會通過電磁相互作用損失能量,其能量損失dE/dx由Bethe—Bloch公式描述:

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式中ρ為穿過物體密度,Z為原子序數(shù),A為質(zhì)量數(shù),K與原子結(jié)構(gòu)相關(guān),β為相對論速度。繆子穿過物體后,不同方向的繆子通量就代表了該物體在此方向的不透明度。如圖2所示,在被觀測物體后放置探測器,測量繆子穿過物體后的通量,通過重建算法可以得到物體的二維圖像,從多個方向聯(lián)合探測,就可以實現(xiàn)三維成像。透射成像只需在物體一側(cè)放置探測器,因此適用于對大型物體的觀測。

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圖2 透射成像示意圖(圖片來源于nature.com)

散射成像是利用繆子穿透物體前后的角度差別來對其成像。單次散射的角度偏轉(zhuǎn)較小,而多重散射后表現(xiàn)出宏觀的角度偏轉(zhuǎn)(圖3(a))。散射角度?θ呈高斯分布,平均值為0,分布寬度σ可以近似表示為[6]

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式中c為光速,p為繆子動量,x為繆子在物體中的路徑長度,X0為輻射長度。X0與物體原子種類直接相關(guān),其半經(jīng)驗公式為

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如圖3(b)所示,在觀測物體前后各放置探測器,可以測量繆子穿過物體時的散射角度,由(2)和(3)式可以重建物體的圖像并確定其元素組成。相較于透射成像,散射成像可以重建繆子穿過物體前后的徑跡,因而成像精度更高,所需成像時間更短。但散射成像探測器的空間布局限制了被觀測物體的尺寸,通常用于對小尺寸物體成像。

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圖3 (a) 繆子多重散射示意圖;(b) 散射成像示意圖(來源于nature.com)

1.3 探測技術(shù)

探測器是宇宙射線繆子成像裝置的關(guān)鍵設(shè)備,其類型和性能直接影響成像的質(zhì)量。在進(jìn)行宇宙射線繆子成像應(yīng)用時,探測器的配置需要考慮以下幾點因素[4]:

(1)探測面積:由于宇宙射線繆子強度較低,成像時需要使用大面積探測器(一般從 30×30 cm2到數(shù)m2)以提高統(tǒng)計量和立體角接收度,從而有效縮短測量時間和降低統(tǒng)計誤差;

(2)角分辨?α:該參數(shù)直接影響成像精度,不同的應(yīng)用場景對角分辨的要求不同,覆蓋亞毫弧度(mrad,散射成像)到 10 mrad (透射成像)量級;角分辨與位置分辨Δr滿足 Δr=L×?α關(guān)系(L為探測器與觀察物體距離);通常將探測器位置分辨限定到bfa10832-a554-11eb-aece-12bb97331649.png(p為像素尺寸)內(nèi),以平衡其尺寸與角分辨之間的沖突;

(3)穩(wěn)定性:在戶外應(yīng)用方面,環(huán)境溫濕度、天氣和電力供應(yīng)等條件將影響裝置的性能;此外,由于繆子計數(shù)率低,需要長時間測量。

宇宙射線繆子成像探測器主要有三類:閃爍體探測器、氣體探測器和核乳膠。在進(jìn)行成像應(yīng)用時,根據(jù)實際需要選擇合適的探測方法。

塑料閃爍體可塑性好、易加工、價格相對低廉、對環(huán)境變化不敏感以及對帶電粒子探測效率接近100%,適用于宇宙射線繆子成像探測。粒子穿過閃爍體時損失能量使閃爍體原子發(fā)生激發(fā)—退激作用而產(chǎn)生熒光。熒光光子傳輸至光電倍增管(PMT)或硅光電倍增管(SiPM)被吸收并轉(zhuǎn)換為光電子。光電子在PMT或SiPM內(nèi)倍增產(chǎn)生電信號,從而實現(xiàn)對粒子的探測。

在實際應(yīng)用過程中,通常在閃爍體和PMT或SiPM之間耦合波長位移光纖,將熒光光子波長轉(zhuǎn)換到其光陰極可接收的范圍。圖4示意了3種常用的塑料閃爍體探測器布局。此外,閃爍光纖[7]也可用于成像探測器的搭建。受限于塑料閃爍體條加工尺寸,探測器位置分辨可以做到毫米到厘米量級,對應(yīng)角分辨為數(shù)個到數(shù)十個mrad。

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圖4 常用塑料閃爍體型宇宙射線繆子成像探測器布局 (a) 三角形條[8—11];(b) 方形條[12—14];(c) 整塊閃爍體[15—18]

氣體探測器位置分辨高、對帶電粒子探測效率高,因此常用于對位置分辨要求高的散射成像。繆子穿過氣體探測器時,會與氣體分子或原子發(fā)生電離而產(chǎn)生電子離子對。電子(或離子)在漂移過程中會繼續(xù)產(chǎn)生次級電子離子對,實現(xiàn)雪崩倍增。讀出單元(絲、條或像素)通過感應(yīng)電子(或離子)的電荷而產(chǎn)生信號,之后被電子學(xué)讀出。

氣體探測器讀出單元尺寸可以做到數(shù)十到數(shù)百微米,因此其位置分辨可以達(dá)到亞毫米量級,相應(yīng)的角分辨為亞mrad量級。如圖5所示,多種不同類型的氣體探測器已經(jīng)被成熟運用于宇宙射線繆子成像。其中,漂移管即單絲型正比管,在進(jìn)行成像應(yīng)用時需要使用數(shù)百至數(shù)千根漂移管組成X和Y平面探測陣列,以獲取繆子徑跡的X和Y方向坐標(biāo);

其他3種探測器則是像素型徑跡探測器,單個探測器就可以獲得X和Y方向坐標(biāo)。微結(jié)構(gòu)氣體探測器(MPGD)主要包含氣體電子倍增器(GEM)[19]、微條氣體室(MSGC)[20]和微網(wǎng)格結(jié)構(gòu)氣體探測器(MicroMEGAS)[21]。由于MPGD像素尺寸可以做得很小,其位置分辨甚至可以達(dá)到50μm以下[22]。氣體探測器在使用時需要連續(xù)提供工作氣體,因此在戶外應(yīng)用中需要考慮氣體補償和安全處理。

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圖5 不同類型的氣體探測器示意圖 (a)漂移管[23];(b)多絲正比室[24];(c)阻性板室[25];(d)微結(jié)構(gòu)氣體探測器[19—21]

核乳膠是一種能記錄帶電粒子徑跡的特制照相乳膠(主要成分為溴化銀微晶),無需能源供應(yīng),常用于被動式宇宙射線繆子成像[26]。繆子在穿過核乳膠片時電離出電子,銀離子接受電子被還原成銀原子。隨著銀原子積累,繆子的徑跡被顯現(xiàn)出來。銀微晶的直徑約 1 μm,因此核乳膠探測器位置分辨可以達(dá)到亞μm量級。

多張核乳膠片可以重建帶電粒子3D徑跡,因其高位置分辨的特點,可以獲得數(shù)個mrad量級的角分辨。但核乳膠片使用壽命一般在數(shù)個月內(nèi),因此需要定期更換;其性能在高濕度或者低于10℃或高于25℃的溫度下會明顯衰退;該方法無法進(jìn)行實時數(shù)據(jù)分析,離線分析需要消耗較長時間(1 cm2數(shù)據(jù)需要消耗數(shù)個小時);全世界僅有有限的實驗室具備核乳膠圖像自動采集與分析譜儀,這在一定程度上限制了核乳膠探測器成像的實際使用。

在一些對抗輻射和尺寸要求較高而對成本控制要求不高的應(yīng)用場景,如空間探索[27],像素型半導(dǎo)體探測器(位置分辨~10 μm)也被用于宇宙射線繆子成像。在天文觀測領(lǐng)域,人們可以借用大尺度望遠(yuǎn)鏡收集繆子在穿過空氣時產(chǎn)生的切倫科夫輻射光,從而實現(xiàn)對宇宙射線繆子徑跡的探測[28],然而,受限于對望遠(yuǎn)鏡的使用,探測基本只在夜間進(jìn)行。

1.4 主要應(yīng)用

從20世紀(jì)50年代開始,宇宙射線繆子成像技術(shù)進(jìn)入實際應(yīng)用。E. P. George使用蓋革計數(shù)器對澳大利亞Guthega Munyan隧道上方的巖石厚度進(jìn)行了測量,這是宇宙射線繆子成像的首次應(yīng)用[29]。此后,更多的成像應(yīng)用實驗得到開展。到目前為止,該技術(shù)已經(jīng)在國土安全、自然災(zāi)害監(jiān)測、自然文化遺產(chǎn)和地質(zhì)與探礦等眾多領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用(圖6)。

圖6 宇宙射線繆子成像應(yīng)用場景(圖片來源于 Lynkeos Technology LTD)

宇宙射線繆子成像在國土安全方面的應(yīng)用主要包括對反應(yīng)堆、核電站、核材料運輸以及核廢料或核裝備的監(jiān)測和成像。由于對這些材料或設(shè)施的監(jiān)控需要區(qū)分元素種類,甚至需要快速成像,因此常用散射成像開展應(yīng)用[30]。2003年,美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室(LANL)首度將宇宙射線繆子散射成像應(yīng)用于對特殊核材料的監(jiān)控和檢測[30]。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)發(fā)展了基于MicroMEGAS的宇宙射線繆子成像平臺,以進(jìn)行散射或透射成像應(yīng)用(圖7)。除了氣體探測器,因塑料閃爍體價格低廉、易于加工,部分研究機構(gòu)也用其進(jìn)行散射成像應(yīng)用。2012年,由加拿大多家學(xué)術(shù)機構(gòu)發(fā)起的CRIPT項目公布首張核材料成像圖片[31]。核廢料一般儲存在內(nèi)壁很厚的干式貯存箱(DSC)內(nèi)以避免核輻射溢出箱外,這也使得一般的粒子成像方法無法對桶內(nèi)物體進(jìn)行無損監(jiān)測。

宇宙射線繆子能量高,穿透性強,可以很好地對核廢料的位置及封存狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測[32]。與對核廢料的監(jiān)測類似,核反應(yīng)堆堆芯運行狀態(tài)也可以用宇宙射線繆子成像進(jìn)行監(jiān)控,探測器布局如圖8所示。2011年3月由大型海嘯引發(fā)的9級地震使得日本福島第一核電站發(fā)生特大核事故。研究人員使用宇宙射線繆子成像方法成功實現(xiàn)了對反應(yīng)堆和熔化后的核燃料的成像監(jiān)控和定位[23]。

圖7 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)宇宙射線繆子成像平臺

圖8 核反應(yīng)堆芯燃料監(jiān)測(圖片來源于spectrum.ieee.org)

宇宙射線繆子成像技術(shù)還可對火山、冰川、地震斷裂帶和水庫堤壩等大型地質(zhì)構(gòu)造或人工設(shè)施進(jìn)行長時間動態(tài)監(jiān)測。圖9顯示該技術(shù)可以很好地對火山內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像。1995年,Nagmine提出宇宙射線繆子可以對大型地質(zhì)構(gòu)造如火山內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像的構(gòu)想[33],其合作者Tanaka使用塑料閃爍體探測器首度實現(xiàn)了這一構(gòu)想[34]。

此后,一系列觀測項目迅速在日本[35]、意大利(MU-RAY[9]、MURAVES[8]和MIMA[10])、法國(DIAPHANE[36]、TOMUVOL[37])以及哥倫比亞[38]等地開展。此外,對地下水、河床、地質(zhì)斷層線、碳封存和冰川活動等的成像觀測也逐漸增多[5]。

圖9 日本薩摩硫磺島火山宇宙射線繆子成像圖[35]

宇宙射線繆子成像在歷史遺跡考古中也得到了成熟的應(yīng)用。20世紀(jì)60年代Luis Alvarez使用氣體探測器對卡夫拉金字塔內(nèi)部的隱藏空間進(jìn)行了成像觀測,描制出世界首張金字塔“繆子透射圖”[39]。從2015年開始,由多國科研機構(gòu)組成的Scan Pyramids計劃開始對一些古老金字塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像觀測。如圖10所示,該計劃的日本成員在2017年首次發(fā)現(xiàn)了世界最大金字塔——胡夫金字塔內(nèi)部存在巨大的內(nèi)室空洞結(jié)構(gòu)[40]。

圖10 胡夫金字塔及其隱藏內(nèi)室(白點區(qū)域)三維圖像(來源于www.newscientist.com)

1.5 基于加速器繆子源的繆子成像

由于宇宙射線繆子計數(shù)率較低,成像一般需要較長時間。而基于加速器產(chǎn)生的繆子能量相對較低(100 MeV量級),但能量分散小,方向性好,因此研究者們開始研究其用于成像的可行性。受限于國際繆子源的數(shù)量和能量范圍,目前只在日本J-PARC進(jìn)行了基于加速器的繆子成像實驗[41],部分結(jié)果如圖11所示。

從圖11可以看出,繆子束成像的對比度更優(yōu)。基于加速器的X射線和質(zhì)子束計算機斷層掃描成像技術(shù)(CT)已經(jīng)得到了成熟的應(yīng)用,借鑒這些技術(shù)的優(yōu)勢可以推進(jìn)基于加速器的繆子成像技術(shù)[42]。我國也計劃在中國散裂中子源(CSNS)建造實驗型繆子源(EMuS)[43],該設(shè)施將提供能量高達(dá) 350 MeV 的繆子束流,其高能量、高流強和高準(zhǔn)直度的特征將非常有利于開展加速器繆子束透射成像應(yīng)用。

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圖11 使用繆子束(a)和正電子束(b)對蝦進(jìn)行透射成像得到的圖像[41]

02 繆子原子X射線元素分析

早在1947年我國物理學(xué)家張文裕研究發(fā)現(xiàn)負(fù)繆(μ-)進(jìn)入物體損失一定能量后會被原子俘獲形成繆子原子,隨后級聯(lián)躍遷放出X射線[44]。如圖12所示,繆子原子X射線的能量與俘獲原子相關(guān),類似于電子的特征X射線。負(fù)繆靜止質(zhì)量是電子的200多倍,根據(jù)玻爾半徑公式可知繆子原子X射線的能量是電子X射線的200多倍。以繆子原子μLi的Kα線為例,其能量為 18.4 keV,相應(yīng)的電子Li的Kα線能量為 0.052 keV[45]。

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圖12 負(fù)繆俘獲和躍遷并放出X射線過程示意圖

利用繆子原子躍遷釋放特征X射線的特性可以進(jìn)行繆子原子X射線元素分析。這種分析方法主要有以下幾個特點:

(1)可以進(jìn)行深度掃描:加速器繆子源提供的負(fù)繆束流動量可調(diào),因此可以分析材料內(nèi)不同深度的元素分布,再結(jié)合二維像素探測器,可以得到材料元素分布的三維信息;

(2)對樣品的尺寸沒有限制:繆子原子釋放的X射線能量高,穿透性強,可以測量厚樣品;負(fù)繆束斑尺寸可調(diào),可以測量不同大小的樣品;

(3)可以探測從Li到U任意元素并且可以多元素同時甄別:繆子原子X射線能量比電子X射線的高,可以由探測器直接甄別出元素種類;

(4)無損檢測:負(fù)繆的活化作用很弱,實驗完成后樣品剩余輻射可以忽略。

基于以上特點,繆子原子X射線元素分析技術(shù)可以應(yīng)用于文物分析[46,47]、地外物質(zhì)分析[48]等領(lǐng)域。近幾年,該技術(shù)也開始向鋰電池[49]和原子化學(xué)[50]等領(lǐng)域拓展。

2.1 主要應(yīng)用與發(fā)展趨勢

早期瑞士SIN(現(xiàn)為PSI)、加拿大TRIUMF和美國LANMF繆子源對生物材料進(jìn)行過繆子原子X射線元素分析實驗[51,52]。瑞士PSI在這一領(lǐng)域相對活躍,已經(jīng)使用該技術(shù)對陶瓷上的釉質(zhì)、古代玻璃、羅馬錢幣等文物進(jìn)行了大量分析[47]。英國ISIS的RIKEN-RAL繆子源、日本J-PARC的MUSE繆子源和日本大阪大學(xué)的RCNP/MuSIC繆子源都在開展繆子原子X射線元素分析實驗[48,53,54]。此外,CSNS/EMuS也將繆子原子X射線元素分析的應(yīng)用納入計劃之中。

繆子原子X射線能量覆蓋幾個keV到 10 MeV 范圍,通常使用能量分辨高的高純鍺探測器進(jìn)行探測。高純鍺探測器死時間在微秒量級,相比之下,負(fù)繆被原子俘獲并釋放X射線的時間約 1 ns,因此可以認(rèn)為X射線瞬發(fā)產(chǎn)生。脈沖型繆子源束團(tuán)脈寬在 100 ns 內(nèi),遠(yuǎn)低于高純鍺探測器死時間,因此探測器在一個脈沖內(nèi)只能探測一個X射線光子。

束流脈沖重復(fù)頻率和探測器數(shù)量決定了X射線的計數(shù)率。為了提高脈沖型繆子原子X射線計數(shù)率,J-PARC將雙探測器布局升級到8探測器布局[55](圖13(a)),探測效率得到明顯提升。此外,碲化鎘(CdTe)和碲鋅鎘(CZT)探測器也可用于繆子原子X射線探測。

相比于高純鍺探測器,CdTe探測器(圖13(b))的能量分辨率略差,但其二維像素探測結(jié)構(gòu)配合加速器繆子在樣品中注入深度可調(diào)的特點,可以實現(xiàn)對樣品元素分布的三維分析。J-PARC利用圖13(b)中的探測器多層樣品進(jìn)行了繆子原子X射線成像分析,結(jié)果顯示CdTe探測器可以有效地探測樣品元素三維分布[56]。

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圖13 J-PARC最新繆子原子X射線元素分析裝置 (a)高純鍺探測器陣列(圖中只顯示6個探測器);(b)CdTe探測器

2.2分析方法

負(fù)繆被原子俘獲和繆子原子級聯(lián)躍遷是繆子原子X射線元素分析方法的關(guān)鍵。1947年,F(xiàn)ermi和Teller最早使用經(jīng)典方法分析了繆子原子輻射X射線過程[57],其結(jié)論認(rèn)為:對于雙元素體系,負(fù)繆俘獲概率正比于原子序數(shù)。然而,此后的實驗發(fā)現(xiàn)某些材料并不遵循這一規(guī)律,原子所處的化學(xué)環(huán)境可以影響負(fù)繆俘獲和繆子原子的級聯(lián)躍遷過程[58,59]。這表明,繆子原子X射線可以用于局部化學(xué)環(huán)境分析[50]。目前為止,繆子原子X射線產(chǎn)生過程的理論還在發(fā)展和完善之中。

兩種元素總?cè)R曼系X射線之比R(Z1)/R(Z2),可將兩原子的繆子俘獲之比A(Z1,Z2)與原子數(shù)量比k1/k2關(guān)聯(lián)起來:

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其中Z1和Z2是原子序數(shù),A(Z1,Z2)由理論算得。由該式可以看出,原子數(shù)量比數(shù)據(jù)依賴于對繆子原子俘獲模型的精細(xì)描述。為了避免理論模型的精度問題,德國的研究人員提出了標(biāo)準(zhǔn)樣品比對法:測量成分已知的標(biāo)準(zhǔn)樣品得到校正曲線,然后測量待測樣品并與校正曲線比對,以獲得樣品各元素原子比[58]。對多種玻璃樣品的測量結(jié)果顯示元素豐度的相對誤差最小可到1%。日本的研究人員利用該方法對青銅的主要成分(銅、錫和鉛)進(jìn)行了測定,然后以此來確定日本銅幣和中國古鏡等文物的銅錫鉛占比[46]。

03 總結(jié)和展望

宇宙射線繆子能量高、穿透性強,是天然的無損“探針”。基于宇宙射線繆子的成像技術(shù)已經(jīng)陸續(xù)發(fā)展了70多年,尤其進(jìn)入21世紀(jì)后,許多應(yīng)用場景對該技術(shù)的需求明顯增加,多種探測手段都得到了充分的應(yīng)用,其商業(yè)化的進(jìn)程也在加速。我國在這方面的發(fā)展也十分迅速,多家研究機構(gòu)對宇宙射線繆子成像都有布局,例如中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)正在發(fā)展多探測手段和多觀測目標(biāo)的宇宙射線繆子成像平臺。

隨著探測技術(shù)的進(jìn)步和成像算法的發(fā)展,宇宙射線繆子成像技術(shù)還有進(jìn)一步提升的空間。就技術(shù)本身而言,進(jìn)一步增大探測器面積、充分利用每個繆子穿過物體時的信息,可以進(jìn)一步提高成像精度和速度。在成像算法方面,可以與人工智能機器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘等前沿成果相結(jié)合,充分利用有限的觀測數(shù)據(jù),提升圖像重建質(zhì)量。在對大型物體的成像方面,可以與重力測量、地震層析成像、電阻率層析成像等多種遠(yuǎn)程探測技術(shù)進(jìn)行聯(lián)合測量,從而獲得更加全面的信息。

基于加速器的繆子源具有強度高、束流(能量、流強和束斑)可控等優(yōu)勢,可以對物體進(jìn)行快速成像和元素分析。受限于目前加速器繆束的能量,加速器繆子成像的研究和應(yīng)用處于起步階段。隨著高能量繆子束流的出現(xiàn),該方法的未來發(fā)展?jié)摿薮螅嵘綔y系統(tǒng)和圖像重建算法性能將促進(jìn)加速器繆子成像技術(shù)的實現(xiàn)和應(yīng)用。

繆子原子X射線元素分析技術(shù)具有對樣品內(nèi)部任意元素成分(從鋰到鈾元素)進(jìn)行探測和甄別的優(yōu)勢,可以處理大尺寸樣品,甚至可以通過控制注入深度和位置對樣品內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維元素分析。這種技術(shù)已經(jīng)在文物考古、地礦物質(zhì)分析等領(lǐng)域得到了重要應(yīng)用,其分析方法和應(yīng)用領(lǐng)域還在進(jìn)一步發(fā)展和拓寬。中國散裂中子源上規(guī)劃建設(shè)的EMuS繆子源將為我國發(fā)展加速器繆子成像和繆子原子X射線元素分析的方法和應(yīng)用提供重要的實驗平臺。

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