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作者：邹雨辰;罗思远;张海峰;尹隆乡;王克;王晓冬;
单位：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;
摘要：缪子成像技术利用天然宇宙线缪子的穿透力强、能域宽等特点,在高密度、大尺寸物体探测中具有独特优势,被应用于火山、矿脉及建筑物等大型物体内部结构成像。随着缪子探测技术在地下空间、隧道、挖掘室及钻孔等区域的延伸应用,缪子探测器的安装需克服人员难以进入上述狭窄区域这一难题,故本课题组尝试设计一种钻井型缪子探测器。本文基于缪子定位算法对原钻井型缪子探测器进行优化,在简化探测器结构的同时也提高入射缪子的定位精度。利用Geant4构建了双端耦合硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)的塑料闪烁体条模型,通过双端SiPM收集到的光子数及时间参数作为特征,并引入最佳线性无偏估计算法(Best Linear Unbiased Estimator,BLUE)和反向传播(Back Propagation,BP)神经网络模型来提高缪子击中位置重建精度。模拟结果表明,BLUE算法重建质量最佳,重建误差为3.6 mm,位置分辨率为4.4 mm,且越接近两端SiPM位置重建精度越高。初步实验证明BLUE算法重建误差平均值为1.73 cm,该方法实现了钻井型探测器中闪烁体条上粒子击中位置定位,削减了SiPM读出通道,降低电子学设计难度,为下一步探测器的设计优化和制造提供了解决方案。
关键词：蒙特卡洛模拟;;定位算法;;塑料闪烁体探测器;;缪子成像
基金资助：国家自然科学基金(No.12275120);; 湖湘青年英才(No.2022RC1202);; 中国科学技术部基金(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)
