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基于新型深层钻井型缪子探测器的缪子透射成像研究
1
作者
尹隆乡
罗思远
+7 位作者
曾国强
王克
冯松
冯胜洋
张海峰
冯春添
廖伶元
王晓冬
《核电子学与探测技术》
北大核心
2025年第1期37-46,共10页
缪子透射成像是一种通过测量宇宙射线缪子在穿过物体前后的通量变化来揭示其内部密度结构的技术。其非接触、无损的特点适用于对大型物体进行远距离成像,广泛应用于火山监测、考古、地下结构调查及矿产勘探等领域。目前,在矿产勘探应用...
缪子透射成像是一种通过测量宇宙射线缪子在穿过物体前后的通量变化来揭示其内部密度结构的技术。其非接触、无损的特点适用于对大型物体进行远距离成像,广泛应用于火山监测、考古、地下结构调查及矿产勘探等领域。目前,在矿产勘探应用中的一项挑战为设计出适应于深层钻井的探测器。该类型探测器要求在尽量减少读出电子学通道数量的前提下,在约500~800米深度保持良好成像质量。为解决上述技术难题,本文基于现有研究设计了一种新型钻井型缪子探测器,并利用制作的简化版物理模型进行了初步模拟与实验。使用蒙特卡罗GEANT4程序对探测器模型的角度分辨率进行了模拟研究,设计出缪子径迹算法,并利用该模型模拟探测天然缪子源。后续通过与该简化探测器实验结果的比较分析以验证该模型的可靠性,并针对大体积高Z物质进行了模拟成像。研究表明,该探测器模型可有效模拟缪子击中物体时SiPM的信号采集过程,所设计的缪子径迹算法能够准确计算缪子的入射方向(方位角分辨率2.41°,天顶角分辨率3.01°)。该简化探测器可实现对大体积高Z物质的探测,模拟结果可为实验提供参考依据。
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关键词
蒙特卡罗模拟
GEANT4
缪子成像
缪子径迹探测器
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职称材料
基于缪致X射线的加速器缪子源三维成像模拟研究
2
作者
冯春添
尹隆乡
+2 位作者
罗思远
王克
王晓冬
《核电子学与探测技术》
北大核心
2025年第2期172-179,共8页
缪致X射线是负缪子被原子核俘获后形成缪子原子经高激发态退激产生的特征X射线。其能量大小与原子序数有关,可通过采集特征X射线以探测空间中散装材料成分信息与位置信息,在考古学与行星科学样品检测分析中具有广阔的应用前景。为验证...
缪致X射线是负缪子被原子核俘获后形成缪子原子经高激发态退激产生的特征X射线。其能量大小与原子序数有关,可通过采集特征X射线以探测空间中散装材料成分信息与位置信息,在考古学与行星科学样品检测分析中具有广阔的应用前景。为验证使用加速器缪子源对散装材料进行毫米级分辨率成像的可行性,本研究使用Geant4模拟了负缪子束对不同尺寸外形和元素种类的物体的打靶,利用缪致X射线的位置及动量信息通过径迹密度算法对靶物体中缪子原子的产生位置进行重建,并使用结构相似度(SSIM)对靶物体三维成像效果进行评估。结果表明,当靶材料原子序数高时成像效果较差,在二维成像图中可分辨10 mm厚铁块中相隔1 mm的铝块间隙,钛制圆锥、铁制球及铜制圆台三维重建图成像质量SSIM均值分别为0.84、0.715及0.637,成像质量良好。在缪致X射线成像领域该径迹密度成像方法可实现毫米级分辨率成像并实现靶物体三维重建,在定位低原子序数物质方面具有广阔的发展前景。
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关键词
GEANT4
缪致X射线
成像
μ子原子
三维重建
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职称材料
基于辐射光致发光的高剂量测量材料应用研究进展
3
作者
王克
邹雨辰
+4 位作者
肖万成
尹隆乡
张海峰
王晓冬
费雄辉
《发光学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第6期1033-1047,共15页
近年来,研究发现若干用于辐射探测的辐射光致发光材料因其可测量剂量限值高及剂量范围宽,已被广泛应用于核退役设施剂量监控、荧光核径迹探测、医学治疗、辐射成像及核辐射场所可视化等领域。本研究针对目前可用于高剂量测量的辐射光致...
近年来,研究发现若干用于辐射探测的辐射光致发光材料因其可测量剂量限值高及剂量范围宽,已被广泛应用于核退役设施剂量监控、荧光核径迹探测、医学治疗、辐射成像及核辐射场所可视化等领域。本研究针对目前可用于高剂量测量的辐射光致发光材料(包括无机激活剂离子掺杂体系、无机未掺杂体系及有机聚合物体系)的研究现状进行概述,重点对各体系的发光机理、基本特征、种类及应用现状进行梳理,同时对比分析不同体系材料辐射剂量响应高低的影响因素及其性能优劣。本研究旨在对目前适用于高剂量测量的辐射光致发光材料在剂量探测性能提升方面的研究进行概述,同时提出改进优化的可行性举措,并对其未来发展趋势进行展望。
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关键词
辐射光致发光
高剂量测量
无机激活剂离子
有机聚合物
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职称材料
题名
基于新型深层钻井型缪子探测器的缪子透射成像研究
1
作者
尹隆乡
罗思远
曾国强
王克
冯松
冯胜洋
张海峰
冯春添
廖伶元
王晓冬
机构
南华大学核科学技术学院
先进核能技术设计与安全教育部重点实验室
成都理工大学核技术与自动化工程学院
南华大学资源环境与安全工程学院
出处
《核电子学与探测技术》
北大核心
2025年第1期37-46,共10页
基金
国家自然科学基金(No.12275120)
湖湘青年英才(No.2022RC1202)
+2 种基金
中国科学技术部(No.2020YFE0202001)
湖南省研究生科研创新项目(CX20240083)
湖南省教育厅科学研究项目(22C0232)。
文摘
缪子透射成像是一种通过测量宇宙射线缪子在穿过物体前后的通量变化来揭示其内部密度结构的技术。其非接触、无损的特点适用于对大型物体进行远距离成像,广泛应用于火山监测、考古、地下结构调查及矿产勘探等领域。目前,在矿产勘探应用中的一项挑战为设计出适应于深层钻井的探测器。该类型探测器要求在尽量减少读出电子学通道数量的前提下,在约500~800米深度保持良好成像质量。为解决上述技术难题,本文基于现有研究设计了一种新型钻井型缪子探测器,并利用制作的简化版物理模型进行了初步模拟与实验。使用蒙特卡罗GEANT4程序对探测器模型的角度分辨率进行了模拟研究,设计出缪子径迹算法,并利用该模型模拟探测天然缪子源。后续通过与该简化探测器实验结果的比较分析以验证该模型的可靠性,并针对大体积高Z物质进行了模拟成像。研究表明,该探测器模型可有效模拟缪子击中物体时SiPM的信号采集过程,所设计的缪子径迹算法能够准确计算缪子的入射方向(方位角分辨率2.41°,天顶角分辨率3.01°)。该简化探测器可实现对大体积高Z物质的探测,模拟结果可为实验提供参考依据。
关键词
蒙特卡罗模拟
GEANT4
缪子成像
缪子径迹探测器
Keywords
Monte Carlo simulation
Geant4
Muon imaging
Muon track detector
分类号
TL814 [核科学技术—核技术及应用]
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职称材料
题名
基于缪致X射线的加速器缪子源三维成像模拟研究
2
作者
冯春添
尹隆乡
罗思远
王克
王晓冬
机构
南华大学核科学技术学院
先进核能技术设计与安全教育部重点实验室
出处
《核电子学与探测技术》
北大核心
2025年第2期172-179,共8页
基金
国家自然科学基金(No.12275120)
湖湘青年英才(No.2022RC1202)
+1 种基金
湖南省自然科学基金(No.2021JJ20006)
中国科学技术部(No.2020YFE0202001)。
文摘
缪致X射线是负缪子被原子核俘获后形成缪子原子经高激发态退激产生的特征X射线。其能量大小与原子序数有关,可通过采集特征X射线以探测空间中散装材料成分信息与位置信息,在考古学与行星科学样品检测分析中具有广阔的应用前景。为验证使用加速器缪子源对散装材料进行毫米级分辨率成像的可行性,本研究使用Geant4模拟了负缪子束对不同尺寸外形和元素种类的物体的打靶,利用缪致X射线的位置及动量信息通过径迹密度算法对靶物体中缪子原子的产生位置进行重建,并使用结构相似度(SSIM)对靶物体三维成像效果进行评估。结果表明,当靶材料原子序数高时成像效果较差,在二维成像图中可分辨10 mm厚铁块中相隔1 mm的铝块间隙,钛制圆锥、铁制球及铜制圆台三维重建图成像质量SSIM均值分别为0.84、0.715及0.637,成像质量良好。在缪致X射线成像领域该径迹密度成像方法可实现毫米级分辨率成像并实现靶物体三维重建,在定位低原子序数物质方面具有广阔的发展前景。
关键词
GEANT4
缪致X射线
成像
μ子原子
三维重建
Keywords
Geant4
Muonic X-ray
Imaging
Muonic atom
Three-dimensional reconstruction
分类号
TL81 [核科学技术—核技术及应用]
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职称材料
题名
基于辐射光致发光的高剂量测量材料应用研究进展
3
作者
王克
邹雨辰
肖万成
尹隆乡
张海峰
王晓冬
费雄辉
机构
南华大学核科学技术学院
先进核能设计与安全教育部重点实验室
出处
《发光学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第6期1033-1047,共15页
基金
国家自然科学基金(12305385,12275120)
湖南省教育厅科学研究项目(22A0310)。
文摘
近年来,研究发现若干用于辐射探测的辐射光致发光材料因其可测量剂量限值高及剂量范围宽,已被广泛应用于核退役设施剂量监控、荧光核径迹探测、医学治疗、辐射成像及核辐射场所可视化等领域。本研究针对目前可用于高剂量测量的辐射光致发光材料(包括无机激活剂离子掺杂体系、无机未掺杂体系及有机聚合物体系)的研究现状进行概述,重点对各体系的发光机理、基本特征、种类及应用现状进行梳理,同时对比分析不同体系材料辐射剂量响应高低的影响因素及其性能优劣。本研究旨在对目前适用于高剂量测量的辐射光致发光材料在剂量探测性能提升方面的研究进行概述,同时提出改进优化的可行性举措,并对其未来发展趋势进行展望。
关键词
辐射光致发光
高剂量测量
无机激活剂离子
有机聚合物
Keywords
radiophotoluminescence
high-dose measurement
inorganic activator ions
organic polymers
分类号
O482.31 [理学—固体物理]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于新型深层钻井型缪子探测器的缪子透射成像研究
尹隆乡
罗思远
曾国强
王克
冯松
冯胜洋
张海峰
冯春添
廖伶元
王晓冬
《核电子学与探测技术》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于缪致X射线的加速器缪子源三维成像模拟研究
冯春添
尹隆乡
罗思远
王克
王晓冬
《核电子学与探测技术》
北大核心
2025
0
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下载PDF
职称材料
3
基于辐射光致发光的高剂量测量材料应用研究进展
王克
邹雨辰
肖万成
尹隆乡
张海峰
王晓冬
费雄辉
《发光学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
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职称材料
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