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作者：冯春添;尹隆乡;罗思远;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：缪致X射线是负缪子被原子核俘获后形成缪子原子经高激发态退激产生的特征X射线。其能量大小与原子序数有关,可通过采集特征X射线以探测空间中散装材料成分信息与位置信息,在考古学与行星科学样品检测分析中具有广阔的应用前景。为验证使用加速器缪子源对散装材料进行毫米级分辨率成像的可行性,本研究使用Geant4模拟了负缪子束对不同尺寸外形和元素种类的物体的打靶,利用缪致X射线的位置及动量信息通过径迹密度算法对靶物体中缪子原子的产生位置进行重建,并使用结构相似度(SSIM)对靶物体三维成像效果进行评估。结果表明,当靶材料原子序数高时成像效果较差,在二维成像图中可分辨10 mm厚铁块中相隔1 mm的铝块间隙,钛制圆锥、铁制球及铜制圆台三维重建图成像质量SSIM均值分别为0.84、0.715及0.637,成像质量良好。在缪致X射线成像领域该径迹密度成像方法可实现毫米级分辨率成像并实现靶物体三维重建,在定位低原子序数物质方面具有广阔的发展前景。
关键词：Geant4;;缪致X射线;;成像;;μ子原子;;三维重建
基金资助：国家自然科学基金(No.12275120);; 湖湘青年英才(No.2022RC1202);; 湖南省自然科学基金(No.2021JJ20006);; 中国科学技术部(No.2020YFE0202001)
