不銹鋼和鋁外殼材料對宇宙射線輻射成像的對比研究

孫立風，任 燕，程 丹

(中核高能(天津)裝備有限公司，天津 300300)

利用宇宙射線進行輻射成像，已經成為近年發展的無損成像技術[1]。因為其采用了天然存在的宇宙射線作為射線源，避免了外加加速器或X光機等人工射線裝置對被檢物、操作人員或周邊環境產生輻照影響。此外，宇宙射線(如μ介子)穿透本領高、對高原子序數材料敏感，這些特點使得其在重核材料輻射成像上具有優勢，在核安保、核廢物測量等領域有廣闊的應用前景[2]。美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室(LANL)于21世紀初提出并實現利用宇宙射線進行輻射成像，其基于不同原子序數材料對μ介子的散射特性差異來反演掃描對象內部三維成像[2，3]。

而早在2009年，美國決策科學國際公司已將洛斯阿拉莫斯實驗室的技術商業化，開發出基于多種成像模式的被動探測系統(passive detection system，PDS)[4-6]。該系統不僅僅局限于宇宙射線μ介子散射成像，而是將μ介子散射和電子阻擋兩種信息相結合，使得檢測對象不再局限于高Z物質[7]。其實施方案是在感興趣區域的上下方均采用大量的漂移管陣列，每根漂移管均采用鋁外殼，漂移管中心用一根細金屬絲做收集極，其兩端與漂移管兩端口連接，漂移管兩端通過激光焊接進行永久密封。多根漂移管正交多層分布，以在三維空間中跟蹤帶電粒子[7]。2013年，該系統被評為年度最具創新性科技產品[4]。在國內，清華大學最早開展了宇宙射線成像技術的研究[8，9]，同方威視也針對宇宙射線無損檢測和粒子重建方法申請了相關專利[10，11]。……