霍勇刚 严江余 张全虎

(火箭军工程大学核工程学院,西安 710025)

缪子多模态成像有效利用了宇宙线缪子与材料相互作用产生的散射信息以及产生次级诱发中子的缪子信息.为对缪子多模态成像图像质量进行分析,基于GEANT4程序设置了探测模型,从缪子多重库仑散射模块和缪子诱发中子模块两部分对探测模型可靠性进行了验证,开发了缪子多模态成像模拟程序,得到了重建图像.成像12 h可达到4 mm的空间分辨率,成像时间在小时量级可清晰分辨边长10 cm的235U立方体和其他常见的高、中、低原子序数材料立方体.经过12 h成像时间,包覆模型的缪子散射成像图像会造成误判,但缪子多模态成像图像能够正确反映235U材料存在.不同成像时间内,缪子多模态成像图像的结构相似性指标均优于单一成像方法成像图像.研究结果表明与缪子散射成像图像和诱发中子符合的缪子成像图像相比,缪子多模态成像图像有更好的成像质量,能够适应更复杂的成像场景,在特殊核材料的检测识别方面更有优势.

1 引言

缪子来源主要分为宇宙线缪子和加速器缪子,宇宙线缪子由初级宇宙射线与大气分子碰撞产生的次级粒子衰变而来[1],带有单位电荷,质量约为电子质量的207倍[2],具有连续的能量和角度分布[3].缪子是地球表面发现的最丰富的带电轻子,海平面的缪子通量为10000 (m2·min)–1[4],比其他粒子通量大很多:质子受强相互作用影响;轫致辐射的能量损失取决于1/m2,使……