庞洪超，刘森林，王红艳，徐勇军，杨宏伟，王列民

（中国原子能科学研究院 辐射安全研究部，北京 102413）

2003年美国洛斯阿拉莫斯实验室首先报道可利用宇宙射线μ子对重核物质辐射成像［1］，引起国内外科学家的广泛关注［2－5］。天然宇宙射线μ子能量高，穿透能力强，不会对环境和人员造成额外辐射，在探测重核物质方面具有很大优势。本课题组也对μ子探测重核物质进行了前期研究并取得一定成果［6－7］。本文在前期研究的基础上，采用Geant4建立宇宙射线μ子探测高Z材料的仿真系统，研究漂移管探测器位置分辨率及系统成像时间对成像效果的影响，同时为漂移管的设计加工提供理论依据。

1 仿真模型的建立

图1为宇宙射线μ子成像检测系统仿真模型结构图，上下各两组探测器，中间区域为有效探测区域。当μ子穿过上两组探测器时，能准确确定μ子的入射位置坐标，当μ子穿过待测物并从下面两组探测器射出时，通过同样方法可确定μ子的出射位置坐标。通过探测器记录的数据可计算出μ子的位置和角度偏移信息，从而进一步确定探测区域是否含有高Z物质。

图1 Geant4构建μ子探测系统仿真模型Fig.1 Model of muons detector system using Geant4simulation

探测器选择位置灵敏探测器漂移管（DT），DT由外直径30mm、壁厚0.6mm、长1 000mm的铝管（阴极），端头和直径为50μm的镀金钨丝（阳极）组成，管内充气压为300kPa的氩和二氧化碳（体积比为93∶7）的混合气体。

为增加模拟真实性，编写了宇宙射线μ子产生器，使μ子的角分布和能谱分布与真实海平面μ子一致［7－8］。

探测空间为1m×1m×1m的立方体，内装两个物体，其中1个为直径10cm的铁球，另1个为直径8cm的铀球，其中铀球的外面屏蔽一厚为1cm的铁壳。……