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作者：尹隆乡;罗思远;曾国强;王克;冯松;冯胜洋;张海峰;冯春添;廖伶元;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;成都理工大学核技术与自动化工程学院;南华大学资源环境与安全工程学院;
摘要：缪子透射成像是一种通过测量宇宙射线缪子在穿过物体前后的通量变化来揭示其内部密度结构的技术。其非接触、无损的特点适用于对大型物体进行远距离成像,广泛应用于火山监测、考古、地下结构调查及矿产勘探等领域。目前,在矿产勘探应用中的一项挑战为设计出适应于深层钻井的探测器。该类型探测器要求在尽量减少读出电子学通道数量的前提下,在约500～800米深度保持良好成像质量。为解决上述技术难题,本文基于现有研究设计了一种新型钻井型缪子探测器,并利用制作的简化版物理模型进行了初步模拟与实验。使用蒙特卡罗GEANT4程序对探测器模型的角度分辨率进行了模拟研究,设计出缪子径迹算法,并利用该模型模拟探测天然缪子源。后续通过与该简化探测器实验结果的比较分析以验证该模型的可靠性,并针对大体积高Z物质进行了模拟成像。研究表明,该探测器模型可有效模拟缪子击中物体时SiPM的信号采集过程,所设计的缪子径迹算法能够准确计算缪子的入射方向(方位角分辨率2.41°,天顶角分辨率3.01°)。该简化探测器可实现对大体积高Z物质的探测,模拟结果可为实验提供参考依据。
关键词：蒙特卡罗模拟;;Geant4;;缪子成像;;缪子径迹探测器
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(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)
