En fuldskala prototype til muon-tomografi

Hvert år, milliarder af tons varer transporteres globalt ved hjælp af lastcontainere. I øjeblikket, der er bekymring for, at denne enorme mængde trafik kunne udnyttes til at transportere ulovlige nukleare materialer, med ringe chance for opdagelse. En lovende tilgang til at bekæmpe dette problem er at måle, hvordan varer interagerer med ladede partikler kaldet muoner - som dannes naturligt, når kosmiske stråler interagerer med Jordens atmosfære. Undersøgelser verden over har nu undersøgt, hvordan denne teknik, kaldet "muon tomography, " kan opnås gennem en række forskellige detektionsteknologier og rekonstruktionsalgoritmer. I denne artikel af EPJ Plus , et team ledet af Francesco Riggi ved University of Catania, Italien, bygge videre på disse resultater for at udvikle en fuldskala muon tomograf prototype.

Teknologien er særlig fordelagtig, da kosmiske muoner er tilgængelige over hele verden; vise velkendte egenskaber ved havoverfladen; og kan trænge langt dybere ind i tunge materialer end røntgenstråler. Når de interagerer med tunge elementer, såsom nukleare materialer, myoner er spredt i karakteristiske vinkler. Derfor, ved at sammenligne banerne for muoner, der kommer ind og ud af et materiale, der inspiceres, forskere kan identificere disse elementer, også selvom de er gemt i store beholdere. Imidlertid, da kosmiske myoner er relativt sjældne, denne teknik kræver lange scanningstider for at producere passende niveauer af følsomhed og billedopløsning – hvilket begrænser dens brug i storskalaovervågning. Mange tidligere undersøgelser har nu behandlet dette problem ved hjælp af avancerede muon-detektionsteknikker, sammen med billedrekonstruktionsalgoritmer.

I dette aktuelle nummer, Riggi og kolleger brugte indsigten opnået gennem disse undersøgelser til at bygge en fuldskala muon tomograf prototype, med et føleområde på 18 m ² - stor nok til at inspicere en standard fragtcontainer. Deres undersøgelse involverede at placere lysemitterende myondetektorer over og under en lille blyblok. En specialiseret algoritme brugte derefter de indsamlede data til at estimere den nærmeste tilgang mellem kerner med høje atomnumre i blokken, og myonerne, som blev spredt af dem - hvilket gør det muligt for forskerne at bestemme placeringen af ​​blokken i 3-D. Resultaterne af undersøgelsen baner vejen for praktiske detektorer med lave registreringstider og høj billedopløsning. Gennem yderligere forbedringer, prototypen kan snart føre til sofistikerede overvågningssystemer, egnet til brug i lasthåndteringsfaciliteter verden over.