stringtranslate.com

Мюонная томография

Мюонная томография или мюография — это метод, который использует мюоны космических лучей для создания двух- или трехмерных изображений объемов с использованием информации, содержащейся в кулоновском рассеянии мюонов. Поскольку мюоны проникают гораздо глубже, чем рентгеновские лучи , мюонная томография может использоваться для получения изображений через гораздо более толстый материал, чем рентгеновская томография, такая как КТ-сканирование . Поток мюонов на поверхности Земли таков, что один мюон проходит через область размером с человеческую руку за секунду. [1]

С момента своего развития в 1950-х годах мюонная томография приняла множество форм, наиболее важными из которых являются мюонная трансмиссионная радиография и мюонная томография рассеяния.

Мюография использует мюоны, отслеживая количество мюонов, проходящих через целевой объем, для определения плотности недоступной внутренней структуры. Мюография — это метод, аналогичный по принципу рентгенографии (визуализации с помощью рентгеновских лучей ), но способный исследовать гораздо более крупные объекты. Поскольку мюоны с меньшей вероятностью взаимодействуют, останавливаются и распадаются в веществе с низкой плотностью, чем в веществе с высокой плотностью, большее количество мюонов будет проходить через области низкой плотности целевых объектов по сравнению с областями с более высокой плотностью. Аппараты регистрируют траекторию каждого события для создания мюограммы, которая отображает матрицу результирующих чисел переданных мюонов после того, как они прошли через объекты толщиной до нескольких километров. Внутренняя структура объекта, отображенная с точки зрения плотности, отображается путем преобразования мюограмм в мюографические изображения.

Мюонные томографы разрабатываются для обнаружения ядерных материалов в автотранспортных средствах и грузовых контейнерах в целях нераспространения . [2] [3] Другим применением является использование мюонной томографии для мониторинга потенциальных подземных участков, используемых для улавливания углерода . [1]

Этимология и использование

Термин мюонная томография происходит от слова «томография», образованного путем объединения древнегреческих слов tomos «разрез» и graphe «рисование». Метод позволяет получать изображения поперечного сечения (не проекционные изображения) крупномасштабных объектов, которые невозможно получить с помощью обычной радиографии. [ необходима цитата ] Поэтому некоторые авторы рассматривают этот метод как подвид мюографии.

Название «мюография» дал Хироюки К. М. Танака . [4] [5] Существует два объяснения происхождения слова «мюография»: (A) сочетание элементарной частицы мюон и греческого γραφή (graphé) «рисование», [6] вместе предполагающее значение «рисование мюонами»; и (B) сокращенное сочетание « мюон » и « радиография ». [7] Хотя эти методы связаны, они отличаются тем, что радиография использует рентгеновские лучи для получения изображений внутренней части объектов в масштабе метров, в то время как мюография использует мюоны для получения изображений внутренней части объектов в масштабе от гектометров до километров. [8]

Изобретение мюографии

Технологии-предшественники

Спустя двадцать лет после того, как Карл Дэвид Андерсон и Сет Неддермейер в 1936 году обнаружили, что мюоны генерируются космическими лучами, [9] австралийский физик Э. П. Джордж предпринял первую известную попытку измерить поверхностную плотность скальной вскрыши туннеля Гутега -Муньян (часть гидроэлектростанции Снежных гор ) с помощью мюонов космических лучей. [10] Он использовал счетчик Гейгера . Хотя ему удалось измерить поверхностную плотность скальной вскрыши, размещенной над детектором, и даже успешно сопоставить результат с образцами керна , из-за отсутствия направленной чувствительности счетчика Гейгера получение изображений было невозможно.

В знаменитом эксперименте 1960-х годов Луис Альварес использовал мюонную передачу изображений для поиска скрытых камер в Пирамиде Хефрена в Гизе , хотя в то время ничего не было найдено; [11] более поздние усилия обнаружили [12] ранее неизвестную пустоту в Великой Пирамиде . Во всех случаях информация о поглощении мюонов использовалась в качестве меры толщины материала, пересекаемого частицами космических лучей.

Первая мюограмма

Первая мюограмма была получена в 1970 году группой под руководством американского физика Луиса Уолтера Альвареса [13] , который установил детекторную аппаратуру в камере Бельцони пирамиды Хефрена для поиска скрытых комнат внутри конструкции. Он записал количество мюонов после того, как они прошли через пирамиду. С изобретением этой техники отслеживания частиц он разработал методы генерации мюограммы как функции углов прибытия мюонов. Сгенерированная мюограмма была сравнена с результатами компьютерного моделирования, и он пришел к выводу, что в пирамиде Хефрена нет скрытых камер после того, как аппаратура подвергалась воздействию пирамиды в течение нескольких месяцев.

Фильмография

Новаторская работа Танаки и Нивы создала пленочную мюографию, которая использует ядерную эмульсию . Экспозиции ядерных эмульсий производились в направлении вулкана, а затем анализировались с помощью недавно изобретенного сканирующего микроскопа, специально созданного для более эффективного определения треков частиц. [14] Пленочная мюография позволила им получить первое внутреннее изображение действующего вулкана в 2007 году, [15] выявив структуру пути магмы вулкана Асама .

Муография в реальном времени

В 1968 году группа Альвареса использовала искровые камеры с цифровым считыванием для своего эксперимента с Пирамидой. Данные отслеживания с аппарата записывались на магнитную ленту в камере Бельцони, затем данные анализировались компьютером IBM 1130 , а позднее компьютером CDC 6600, расположенным в Университете Эйн-Шамс и Радиационной лаборатории Лоуренса соответственно. [13] Строго говоря, это были не измерения в реальном времени.

Для мюографии в реальном времени требуются мюонные датчики для преобразования кинетической энергии мюона в ряд электронов, чтобы обрабатывать мюонные события как электронные данные, а не как химические изменения на пленке. Электронные данные отслеживания могут быть обработаны практически мгновенно с помощью соответствующего компьютерного процессора; в отличие от этого, данные пленочной мюографии должны быть разработаны до того, как можно будет наблюдать треки мюонов. Отслеживание траекторий мюонов в реальном времени создает мюограммы в реальном времени, которые было бы трудно или невозможно получить с помощью пленочной мюографии.

Мюография высокого разрешения

Детектор MicroMegas имеет разрешение позиционирования 0,3 мм, что на порядок выше, чем у аппарата на основе сцинтиллятора (10 мм) [16] [17] , и, таким образом, имеет возможность создавать лучшее угловое разрешение для мюограмм.

Приложения

Геология

Мюоны использовались для визуализации магматических очагов с целью прогнозирования вулканических извержений . [18] Канетада Нагамине и др. [19] продолжают активные исследования в области прогнозирования вулканических извержений с помощью радиографии затухания космических лучей. Минато [20] использовал подсчеты космических лучей для рентгенографии больших ворот храма. Эмиль Фрлеж и др. [21] сообщили об использовании томографических методов для отслеживания прохождения мюонов космических лучей через кристаллы иодида цезия в целях контроля качества. Все эти исследования были основаны на поиске некоторой части отображаемого материала, которая имеет более низкую плотность, чем остальная часть, что указывает на полость. Визуализация передачи мюонов является наиболее подходящим методом для получения такого типа информации.

В 2021 году Джованни Леоне и его группа обнаружили, что частота извержений вулканов связана с количеством вулканического материала, который перемещается по приповерхностному каналу в активном вулкане. [22]

Везувий

Проект Mu-Ray [23] использовал мюографию для получения изображений Везувия , известного своим извержением в 79 году н. э., которое уничтожило местные поселения, включая Помпеи и Геркуланум . Проект Mu-Ray финансируется Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN, Итальянский национальный институт ядерной физики) и Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (Итальянский национальный институт геофизики и вулканологии). [24] Последнее извержение этого вулкана было в 1944 году. Цель этого проекта — «увидеть» внутреннюю часть вулкана, над которым работают ученые в Италии, Франции, США и Японии. [25] Эту технологию можно применять к вулканам по всему миру, чтобы лучше понимать, когда вулканы будут извергаться. [26]

Этна

Проект ASTRI SST-2M использует мюографию для создания внутренних изображений путей магмы вулкана Этна . [27] Последнее крупное извержение 1669 года вызвало масштабные разрушения и гибель около 20 000 человек. Мониторинг потоков магмы с помощью мюографии может помочь предсказать направление, из которого может вырваться лава из будущих извержений.

С августа 2017 года по октябрь 2019 года проводилась последовательная мюографическая съемка здания Этны для изучения различий в уровнях плотности, которые могли бы указывать на внутреннюю вулканическую активность. Некоторые из результатов этого исследования были следующими: съемка образования полости до обрушения дна кратера, идентификация подземных трещин и съемка образования нового жерла в 2019 году, которое стало активным и впоследствии изверглось. [28]

Стромболи

Аппараты используют ядерные эмульсии для сбора данных вблизи вулкана Стромболи . Недавние усовершенствования сканирования эмульсии, разработанные в ходе проекта Oscillation Project с Emulsion tRacking Apparatus ( эксперимент OPERA ), привели к созданию пленочной мюографии. В отличие от других трекеров частиц мюографии, ядерная эмульсия может приобретать высокое угловое разрешение без электричества. Трекер на основе эмульсии собирает данные в Стромболи с декабря 2011 года. [29]

В течение 5 месяцев в 2019 году на вулкане Стромболи проводился эксперимент с использованием ядерной эмульсионной мюографии. Эмульсионные пленки были подготовлены в Италии и проанализированы в Италии и Японии. Снимки выявили зону низкой плотности на вершине вулкана, которая, как полагают, влияет на устойчивость склона «Sciara del Fuoco» (источника многих оползней). [30]

Пюи де Дом

С 2010 года на спящем вулкане Пюи-де-Дом во Франции проводится мюографическое исследование . [31] Для этого используются существующие закрытые строительные конструкции, расположенные непосредственно под южной и восточной сторонами вулкана, для тестирования оборудования и экспериментов. Предварительные мюографы выявили ранее неизвестные особенности плотности на вершине Пюи-де-Дом , которые были подтверждены гравиметрическим исследованием. [32]

Совместное измерение было проведено французскими и итальянскими исследовательскими группами в 2013–2014 годах, в ходе которого были протестированы различные стратегии усовершенствования конструкций детекторов, в частности их способность снижать фоновый шум. [33]

Мониторинг подземных вод

Мюография была применена для мониторинга уровня грунтовых вод и насыщения коренной породы в зоне оползня в ответ на крупные ливневые события. Результаты измерений сравнивались с измерениями уровня грунтовых вод в скважинах и удельным сопротивлением породы. [34]

Ледники

Применимость мюографии к изучению ледников была впервые продемонстрирована при обследовании верхней части ледника Алетч, расположенного в Центрально-Европейских Альпах. 

В 2017 году японско-швейцарское сотрудничество провело масштабный эксперимент по мюографической визуализации на леднике Эйгер для определения геометрии коренной породы под активными ледниками в крутых альпийских условиях региона Юнгфрау в Швейцарии. 5-6 двухсторонних эмульсионных пленок с покрытием были установлены в рамы с пластинами из нержавеющей стали для экранирования, которые должны были быть установлены в 3 областях железнодорожного туннеля, который находился под целевым ледником. Производство эмульсионных пленок было осуществлено в Швейцарии, а анализ — в Японии.

Впервые удалось успешно отобразить эрозию подстилающей коренной породы и ее границу между ледником и коренной породой. Методология предоставила важную информацию о подледниковых механизмах эрозии коренной породы. [35] [36]

Добыча полезных ископаемых

TRIUMF и его дочерняя компания Ideon Technologies разработали мюограф, специально предназначенный для обследования возможных мест залегания урановых месторождений с использованием стандартных скважин [37]

Гражданское строительство

Мюография использовалась для картирования внутренних частей крупных гражданских инженерных сооружений, таких как плотины, и их окрестностей в целях безопасности и предотвращения рисков. [38] Мюографическое изображение применялось для идентификации скрытых строительных шахт, расположенных над старым туннелем Альфретон (построенным в 1862 году) в Великобритании. [39]

Ядерные реакторы

Мюография была применена для исследования состояния ядерных реакторов, поврежденных в результате ядерной катастрофы на Фукусиме , и помогла подтвердить его состояние, близкое к полному расплавлению. [40]

Визуализация ядерных отходов

Томографические методы могут быть эффективны для неинвазивной характеристики ядерных отходов и учета ядерного материала отработанного топлива внутри контейнеров сухого хранения. Космические мюоны могут повысить точность данных о ядерных отходах и контейнерах сухого хранения (DSC). Визуализация DSC превышает целевой показатель обнаружения МАГАТЭ для учета ядерного материала. В Канаде отработанное ядерное топливо хранится в больших бассейнах (топливных отсеках или мокром хранилище) в течение номинального периода в 10 лет, чтобы обеспечить достаточное радиоактивное охлаждение. [41]

Проблемы и вопросы, связанные с характеристикой ядерных отходов, подробно рассматриваются и кратко излагаются ниже: [42]

Учет всех этих вопросов может занять много времени и усилий. Мюонная томография может быть полезна для оценки характеристик отходов, радиационного охлаждения и состояния контейнера для отходов.

Реактор из бетона в Лос-Аламосе

Летом 2011 года макет реактора был сфотографирован с помощью Muon Mini Tracker (MMT) в Лос-Аламосе. [43] MMT состоит из двух мюонных трекеров, сделанных из герметичных дрейфовых трубок. В демонстрации измерялись мюоны космических лучей, проходящие через физическое расположение бетона и свинца ; материалы, похожие на реактор. Макет состоял из двух слоев бетонных защитных блоков и свинцовой сборки между ними; один трекер был установлен на высоте 2,5 метра (8 футов 2 дюйма), а другой трекер был установлен на уровне земли с другой стороны. Свинец с конической полостью, похожей по форме на расплавленное ядро ​​реактора Three Mile Island , был сфотографирован через бетонные стены. Потребовалось три недели, чтобы накопить 8 × 10 4 мюонных событий. Анализ был основан на точке наибольшего сближения, где пары треков проецировались на среднюю плоскость цели, а рассеянный угол был нанесен на график на пересечении. Этот тестовый объект был успешно сфотографирован, хотя он оказался значительно меньше, чем ожидалось на АЭС «Фукусима-1» для предлагаемого трекера мюонов (FMT) на АЭС «Фукусима-1».^

Слева – свинцовая активная зона реактора с конической полостью. Справа – наблюдаемая активная зона, где нанесены средние углы рассеяния мюонов. Полость в активной зоне четко отображается через две бетонные стены толщиной 2,74 метра (9 футов 0 дюймов). Свинцовая активная зона толщиной 0,7 метра (2 фута 4 дюйма) дает эквивалентную длину излучения урановому топливу в блоке 1 и дает аналогичный угол рассеяния. Горячие точки в углах являются артефактами, вызванными краевым эффектом ММТ. [43]

Фукусима приложение

11 марта 2011 года землетрясение магнитудой 9,0 баллов, за которым последовало цунами , вызвало продолжающийся ядерный кризис на электростанции Фукусима-1 . Хотя реакторы стабилизированы, для полного отключения потребуются знания о степени и месте повреждения реакторов. В декабре 2011 года правительство Японии объявило о холодном отключении, и началась новая фаза очистки и вывода из эксплуатации ядерных объектов. Однако трудно планировать демонтаж реакторов без реалистичной оценки степени повреждения активных зон и знания местоположения расплавленного топлива. [44] [45] Поскольку уровень радиации внутри активной зоны реактора все еще очень высок, маловероятно, что кто-то сможет войти внутрь, чтобы оценить ущерб. Предполагается, что трекер Фукусима-1 (FDT) сможет увидеть степень повреждения с безопасного расстояния. Несколько месяцев измерений с помощью мюонной томографии покажут распределение активной зоны реактора. На основе этого можно составить план демонтажа реактора, что потенциально сократит сроки реализации проекта на много лет.

В августе 2014 года корпорация Decision Sciences International Corporation получила контракт от корпорации Toshiba (Toshiba) на поддержку рекультивации ядерного комплекса Фукусима-1 с использованием детекторов отслеживания мюонов компании Decision Science. [46]

Промышленная мюография нашла применение в инспекции реакторов. [47] Она использовалась для обнаружения ядерного топлива на атомной электростанции «Фукусима-1» , которая была повреждена землетрясением и цунами в Тохоку в 2011 году .

Нераспространение

Договор о нераспространении ядерного оружия (ДНЯО), подписанный в 1968 году, стал важным шагом в деле нераспространения ядерного оружия. Согласно ДНЯО, государствам, не обладающим ядерным оружием, запрещалось, среди прочего, обладать, производить или приобретать ядерное оружие или другие ядерные взрывные устройства. Все подписавшие его государства, включая государства, обладающие ядерным оружием, были привержены цели полного ядерного разоружения .

Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний (ДВЗЯИ) запрещает все ядерные взрывы в любых средах. Такие инструменты, как мюонная томография, могут помочь остановить распространение ядерного материала до того, как он будет использован в качестве оружия. [48]

Новый договор СНВ [49] , подписанный США и Россией, направлен на сокращение ядерного арсенала на треть. Проверка связана с рядом сложных логистических и технических проблем. Новые методы визуализации боеголовок имеют решающее значение для успеха взаимных инспекций.

Мюонная томография может использоваться для проверки договора из-за многих важных факторов. Это пассивный метод; он безопасен для людей и не будет применять искусственную дозу радиации к боеголовке. Космические лучи гораздо более проникающие, чем гамма- или рентгеновские лучи. Боеголовки могут быть визуализированы в контейнере за значительной защитой и в присутствии помех. Время экспозиции зависит от объекта и конфигурации детектора (~ несколько минут при оптимизации). Хотя обнаружение специального ядерного материала (SNM) может быть надежно подтверждено, а отдельные объекты SNM могут быть подсчитаны и локализованы, система может быть спроектирована так, чтобы не раскрывать потенциально чувствительные детали конструкции и состава объекта. [50]

Портовый сканер Multi-Mode Passive Detection System (MMPDS), расположенный в Фрипорте, Багамы, может обнаруживать как защищенные ядерные материалы , так и взрывчатые вещества и контрабанду. Сканер достаточно большой, чтобы через него мог пройти грузовой контейнер, что делает его увеличенной версией Mini Muon Tracker. Затем он создает трехмерное изображение того, что сканируется. [51]

Такие инструменты, как MMPDS, могут использоваться для предотвращения распространения ядерного оружия. Безопасное, но эффективное использование космических лучей может быть реализовано в портах для содействия усилиям по нераспространению или даже в городах, под путепроводами или входами в правительственные здания.

Археология

египетские пирамиды

Детекторы установлены в нисходящем коридоре (DC) и в коридоре аль-Мамуна (MC). a Шеврон, состоящий из огромных остроконечных известняковых балок, покрывающих первоначальный вход в DC с северной стороны пирамиды Хуфу. b 3D-модель и положения детекторов из Нагойского университета, обозначенных красными точками, и детекторов из CEA, обозначенных оранжевыми точками, в DC и в MC. c–h Детекторы. c показывает EM3, d показывает EM2, e показывает EM5, f показывает Charpak, g показывает Joliot и h показывает Degennes. [52]
Разрез Великой пирамиды с востока на запад и фронтальный вид на северную сторону шевронной зоны. a Подземная камера, b Камера царицы, c Большая галерея, d Камера царя, e Нисходящий коридор, f Восходящий коридор, g Коридор аль-Мамуна, h Северная сторона шевронной зоны, i Большая пустота ScanPyramids с горизонтальной гипотезой (красная штриховка) и наклонной гипотезой (зеленая штриховка), опубликованные в ноябре 2017 г. [52]

В 2015 году, спустя 45 лет после эксперимента Альвареса, проект ScanPyramids , в который входит международная группа ученых из Египта, Франции, Канады и Японии, начал использовать методы мюографии и термографии для обследования комплекса пирамид в Гизе . [53] В 2017 году ученые, участвовавшие в проекте, обнаружили большую полость, названную «ScanPyramids Big Void», над Большой галереей Великой пирамиды в Гизе . [54] [55] В 2023 году в пирамиде Хуфу с помощью мюонов космических лучей была обнаружена «структура в форме коридора» . Она была названа «ScanPyramids North Face Corridor». [56]

мексиканские пирамиды

Третья по величине пирамида в мире, Пирамида Солнца , расположенная недалеко от Мехико в древнем городе Теотиуакан, была обследована с помощью мюографии. Одной из целей команды было выяснить, могут ли недоступные камеры внутри Пирамиды содержать гробницу правителя Теотиуакана . Аппарат был перевезен по частям, а затем собран внутри небольшого туннеля, ведущего в подземную камеру прямо под пирамидой. В качестве предварительного результата сообщалось о низкоплотной области шириной около 60 метров, что заставило некоторых исследователей предположить, что структура пирамиды могла быть ослаблена и она находится под угрозой обрушения. [8]

В 2020 году Национальный научный фонд США выделил международной группе из США и Мексики грант на проведение муографических исследований с целью исследования Эль-Кастильо, самой большой пирамиды в Чичен-Ице . [57]

Гора Эхия

Трехмерный эксперимент по мюографии был проведен в подземных туннелях горы Эхия (в Неаполе, Италия) с двумя мюонными детекторами, MU-RAY и MIMA, которые успешно отобразили 2 известные полости и обнаружили одну неизвестную полость. Гора Эхия — это место, где в VIII веке началось самое раннее поселение Неаполя, и оно находится под землей. Используя измерения из 3 разных мест в подземных туннелях, была создана трехмерная реконструкция неизвестной полости. Метод, используемый для этого эксперимента, может быть применен к другим археологическим целям для проверки структурной целостности древних мест и потенциального обнаружения скрытых исторических регионов в известных местах. [58]

императорские палаты Китая

Юаньюань Лю из Пекинского педагогического университета и ее группа продемонстрировали возможность использования мюографии для получения изображения подземной комнаты первого императора Китая. [59]

Планетарная наука

Марс

Мюография может быть потенциально реализована для получения изображений внеземных объектов, таких как геология Марса. Космические лучи многочисленны и вездесущи в космическом пространстве. Поэтому прогнозируется, что взаимодействие космических лучей в атмосфере Земли для генерации пионов/мезонов и последующего распада на мюоны также происходит в атмосфере других планет. [60] Было подсчитано, что атмосфера Марса достаточна для создания горизонтального потока мюонов для практической мюографии, примерно эквивалентного потоку мюонов Земли. [61] В будущем может оказаться целесообразным включить аппарат для мюографии высокого разрешения в будущую космическую миссию на Марс, например, внутри марсохода. [61] Получение точных изображений плотности марсианских структур может быть использовано для исследования источников льда или воды.

Малые тела Солнечной системы

Программа « NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC)» в настоящее время находится в процессе оценки того, может ли мюография использоваться для визуализации структур плотности малых тел Солнечной системы (SSB). [62] Хотя SSB, как правило, генерируют мюонный поток ниже, чем атмосфера Земли, некоторые из них достаточны для мюографии объектов диаметром от 1 км и менее. Программа включает расчет мюонного потока для каждой потенциальной цели, создание симуляций визуализации и рассмотрение инженерных проблем создания более легкого, компактного аппарата, подходящего для такой миссии.

Гидросферная мюография

Гиперкилометрический подводный глубинный детектор (HKMSDD) был разработан как метод автономного проведения мюографических наблюдений под водой при разумных затратах путем объединения линейных массивов модулей мюографических датчиков с подводными трубчатыми структурами. [63]

В подводной мюографии зависящие от времени массовые движения, состоящие из или внутри целевых гигантских жидких тел и погруженных твердых материальных тел, могут быть отображены более точно, чем при наземной мюографии. Зависящие от времени колебания потока мюонов из-за изменений атмосферного давления подавляются, когда мюография проводится под морским дном, «обратным барометрическим эффектом (IBE)» морской воды. Низкое атмосферное давление, такое как давление, наблюдаемое в центре циклона, всасывает морскую воду; с другой стороны, высокое атмосферное давление будет выталкивать морскую воду вниз. Таким образом, колебания барометрического давления мюонов в основном компенсируются IBE на уровне моря. [63]

Улавливание и хранение углерода

Успех улавливания и хранения углерода (CCS) зависит от возможности надежного удержания материалов в контейнерах для хранения. Было предложено использовать мюографию в качестве инструмента мониторинга CCS. В 2018 году двухмесячное исследование подтвердило осуществимость мониторинга мюографии CCS. Оно было завершено в Великобритании на участке шахты Boulby в скважине глубиной 1,1 км (3600 футов). [64]

Варианты техники

Томография рассеяния мюонов (МСТ)

Томография рассеяния мюонов была впервые предложена Крисом Моррисом и его группой в Лос-Аламосской национальной лаборатории (LANL). [65] Этот метод способен локализовать источник рассеяния Резерфорда мюона , отслеживая входящие и исходящие мюоны от цели. Поскольку длины излучения, как правило, короче для материалов с более высоким атомным номером ; следовательно, для тех же длин путей ожидаются большие углы рассеяния, этот метод более чувствителен к различению различий между материалами внутри структур и, следовательно , может использоваться для визуализации тяжелых металлов, скрытых внутри легких материалов. С другой стороны, этот метод не подходит для визуализации пустотных структур или легких материалов, расположенных внутри тяжелых материалов. [ необходима цитата ]

LANL и ее дочерняя компания Decision Sciences применили технологию MST для получения изображений внутренних частей больших грузовиков и других контейнеров для хранения с целью обнаружения ядерных материалов. [66] Похожая система, использующая MST, была разработана в Университете Глазго и ее дочерней компании Lynkeos Technology для применения в целях мониторинга надежности контейнеров с ядерными отходами на объекте хранения в Селлафилде . [67]

С помощью томографии мюонного рассеяния реконструируются как входящие, так и исходящие траектории для каждой частицы. Было показано, что этот метод полезен для поиска материалов с высоким атомным номером на фоне материала с высоким z, такого как уран, или материала с низким атомным номером.< [68] [69] После разработки этого метода в Лос-Аламосе несколько различных компаний начали использовать его для различных целей, в частности для обнаружения ядерных грузов, входящих в порты и пересекающих границы.

Команда Национальной лаборатории Лос-Аламоса построила портативный мини-мюонный трекер (ММТ). Этот мюонный трекер сконструирован из герметичных алюминиевых дрейфовых трубок , [70] которые сгруппированы в двадцать четыре плоскости площадью 1,2 квадратных метра (4 фута). Дрейфовые трубки измеряют координаты частиц по осям X и Y с типичной точностью в несколько сотен микрометров. ММТ можно перемещать с помощью домкрата или вилочного погрузчика. Если обнаружен ядерный материал, важно иметь возможность измерить детали его конструкции, чтобы правильно оценить угрозу. [71]

MT использует многократную радиографию рассеяния. В дополнение к потере энергии и остановке космические лучи подвергаются кулоновскому рассеянию. Угловое распределение является результатом множества единичных рассеяний. Это приводит к угловому распределению, имеющему гауссову форму с хвостами от многократных и множественных рассеяний под большим углом. Рассеивание обеспечивает новый метод получения радиографической информации с помощью пучков заряженных частиц . Совсем недавно было показано, что информация о рассеянии от мюонов космических лучей является полезным методом радиографии для приложений национальной безопасности. [68] [72] [73] [74]

Многократное рассеяние можно определить как когда толщина увеличивается и число взаимодействий становится большим угловая дисперсия может быть смоделирована как Гауссова. Где доминирующая часть полярно-углового распределения многократного рассеяния

где θ — угол рассеяния мюона, а θ 0 — стандартное отклонение угла рассеяния, приблизительно определяется по формуле

Импульс и скорость мюона — это p и β соответственно, c — скорость света, X — длина рассеивающей среды, а X 0 — длина излучения для материала. Это необходимо свернуть со спектром импульса космических лучей, чтобы описать угловое распределение.

Изображение затем может быть восстановлено с помощью GEANT4 . [75] Эти прогоны включают входные и выходные векторы, входящие и выходящие для каждой падающей частицы. Падающий поток, спроецированный на местоположение ядра, использовался для нормализации просвечивающей радиографии (метод затухания). Отсюда вычисления нормализуются для зенитного угла потока.

Интегрированная томографическая система с мюонным импульсом

Несмотря на различные преимущества использования мюонов космических лучей для визуализации больших и плотных объектов, например, контейнеров с отработанным ядерным топливом и ядерных реакторов, их широкое применение часто ограничивается естественным низким потоком мюонов на уровне моря, приблизительно 10 000 м −2 мин −1 . Чтобы преодолеть это ограничение, две важные величины — угол рассеяния, θ и импульс, p — для каждого мюонного события должны быть измерены во время измерения. Для измерения импульса мюонов космических лучей в полевых условиях был разработан полевой мюонный спектрометр с использованием многослойных газовых радиаторов Черенкова под давлением, а мюонный спектрометр-томография демонстрирует улучшенные разрешения томографии рассеяния мюонов. [76]

Мюонная вычислительная аксиальная томография (Mu-CAT)

Mu-CAT — это метод, который объединяет несколько проецируемых мюографических изображений для создания 3D-мюографического изображения. В принципе, он похож на медицинскую визуализацию, используемую в радиологии (КТ-сканирование) для получения трехмерных внутренних изображений тела. [77] В то время как медицинские КТ-сканеры используют вращающийся рентгеновский генератор вокруг целевого объекта, Mu-CAT использует несколько детекторов вокруг целевого объекта и естественные мюоны в качестве зондов. Либо метод томографической реконструкции [78] , либо обратная задача [77] применяются к этим данным из наблюдений Mu-CAT для реконструкции 3D-изображений. [77]  

Mu-CAT выявил трехмерное положение зоны разломов под дном кратера действующего вулкана, связанной с прошлым извержением, которое вызвало большой пирокластический и лавовый поток на его северном склоне. [77]

Инспекция космических лучей и пассивная томография (CRIPT)

Детектор Cosmic Ray Inspection and Passive Tomography ( CRIPT ) [79] — канадский проект мюонной томографии, который отслеживает события рассеяния мюонов, одновременно оценивая импульс мюона. Детектор CRIPT имеет высоту 5,3 метра (17 футов) и массу 22 тонны (22 длинные тонны; 24 короткие тонны). Большая часть массы детектора находится в спектрометре импульса мюона, что является уникальной особенностью CRIPT в отношении мюонной томографии.

После первоначального строительства и ввода в эксплуатацию [80] в Университете Карлтона в Оттаве , Канада , детектор CRIPT был перемещен в лаборатории компании Atomic Energy Of Canada Limited в Чок-Ривер . [81]

В настоящее время детектор CRIPT изучает ограничения по времени обнаружения для приложений пограничной безопасности, ограничения по разрешению изображений мюонной томографии, проверки запасов ядерных отходов и наблюдения за космической погодой посредством обнаружения мюонов.

Технические аспекты

Аппарат представляет собой устройство для отслеживания мюонов, состоящее из мюонных датчиков и записывающей среды. Существует несколько различных типов мюонных датчиков, используемых в мюографических аппаратах: пластиковые сцинтилляторы , [82] ядерные эмульсии , [29] или газообразные ионизационные детекторы . [7] [16] Записывающей средой является сама пленка, цифровая магнитная или электронная память. Аппарат направляется на целевой объем, экспонируя мюонный датчик до тех пор, пока не будут зарегистрированы мюонные события, необходимые для формирования статистически достаточной мюограммы, после чего (после обработки) создается мюограмма, отображающая среднюю плотность вдоль каждого пути мюона. [ необходима цитата ]

Преимущества

Мюография имеет несколько преимуществ по сравнению с традиционными геофизическими исследованиями. Во-первых, мюоны в изобилии существуют в природе и перемещаются из атмосферы к поверхности Земли. [83] Этот обильный поток мюонов почти постоянен, поэтому мюографию можно использовать по всему миру. Во-вторых, из-за высококонтрастного разрешения мюографии можно различить небольшую пустоту размером менее 0,001% от всего объема. [13] Наконец, аппарат имеет гораздо более низкие требования к мощности, чем другие методы визуализации, поскольку они используют естественные зонды, а не полагаются на искусственно сгенерированные сигналы. [61]

Процесс

В области мюографии коэффициент пропускания определяется как отношение пропускания через объект к потоку падающих мюонов. Применяя пробег мюона через вещество [84] к спектру энергии мюонов открытого неба [83] , можно аналитически вывести значение доли потока падающих мюонов, которая передается через объект. Мюон с другой энергией имеет другой пробег, который определяется как расстояние, которое падающий мюон может пройти в веществе, прежде чем остановится. Например, мюоны с энергией 1 ТэВ имеют диапазон приближения непрерывного замедления (диапазон CSDA) 2500 м водного эквивалента (мвэ) в диоксиде кремния, тогда как для мюонов с энергией 100 ГэВ этот диапазон уменьшается до 400 мвэ. [85] Этот диапазон меняется, если материал отличается, например, мюоны с энергией 1 ТэВ имеют диапазон CSDA 1500 мвэ в свинце. [85]

Числа (или более поздние цвета), формирующие мюограмму, отображаются в терминах переданного числа мюонных событий. Каждый пиксель в мюограмме представляет собой двумерную единицу, основанную на угловом разрешении аппарата. Явление, при котором мюография не может различать изменения плотности, называется «эффектами объема». Эффекты объема возникают, когда большое количество материалов с низкой плотностью и тонкий слой материалов с высокой плотностью вызывают одинаковое затухание потока мюонов. Поэтому, чтобы избежать ложных данных, возникающих из-за эффектов объема, необходимо точно определить внешнюю форму объема и использовать ее для анализа данных. [ необходима цитата ]

Ссылки

  1. ^ ab "Muon Tomography - Deep Carbon, MuScan, Muon-Tides". Boulby Underground Science Facility . Получено 15 сентября 2013 г.
  2. ^ Фишбайн, Брайан. «Мюонная радиография». Обнаружение ядерной контрабанды . Национальная лаборатория Лос-Аламоса. Архивировано из оригинала 20 декабря 2013 года . Получено 15 сентября 2013 года .
  3. ^ J. Bae; S. Chatzidakis (2021). «Влияние измерения импульса мюона космических лучей на мониторинг защищенных специальных ядерных материалов». Труды совместного виртуального ежегодного собрания INMM и ESARDA 2021 г. Совместное виртуальное ежегодное собрание INMM и ESARDA. arXiv : 2109.02470 .
  4. ^ Танака, Хироюки КМ; Учида, Томихиса; Танака, Манобу; Такео, Минору; Ойкава, Джун; Оминато, Такао; Аоки, Йосуке; Кояма, Эцуро; Цудзи, Хироши (2009-09-02). "Обнаружение изменения массы внутри вулкана с помощью космической мюонной радиографии (мюографии): первые результаты измерений на вулкане Асама, Япония". Geophysical Research Letters . 36 (17). Bibcode : 2009GeoRL..3617302T. doi : 10.1029/2009gl039448 . ISSN  0094-8276. S2CID  56296786.
  5. ^ Холма, Марко; Куусиниеми, Паси; Йоутсенваара, Яри (06 марта 2022 г.). «Мюография, информационно-пропагандистская деятельность и трансдисциплинарность: на пути к золотому веку мюографии». Журнал передовых приборов в науке . 2022 . дои : 10.31526/jais.2022.258 . S2CID  247264549.
  6. ^ γραφή, Генри Джордж Лидделл, Роберт Скотт, Греко-английский лексикон , о Персее
  7. ^ ab Ol´ah; et al. (2015). «Технология закрытой катодной камеры для отслеживания космических частиц». J. Phys.: Conf. Ser . 632 (1): 1–8. Bibcode :2015JPhCS.632a2020O. doi : 10.1088/1742-6596/632/1/012020 .
  8. ^ ab Melesio, Lucina (2014). «Детективы пирамиды». Physics World . 27 (12): 24–27. Bibcode : 2014PhyW...27l..24M. doi : 10.1088/2058-7058/27/12/35.
  9. ^ Неддермейер, Сет Х.; Андерсон, Карл Д. (1937). «Заметка о природе частиц космических лучей» (PDF) . Phys. Rev. 51 ( 10): 884–886. Bibcode :1937PhRv...51..884N. doi :10.1103/PhysRev.51.884.
  10. ^ Джордж, Э. П. (1955). «Космические лучи измеряют толщу пород туннеля». Commonwealth Engineer . 1955. Мельбурн : Tait Publishing Co.: 455–457. ISSN  0366-8398.
  11. ^ Альварес, Луис В .; Андерсон, Джаред А.; Бедвей, Ф. Эл; Буркхард, Джеймс; Фахри, Ахмед; Гиргис, Адиб; Гонейд, Амр; Хассан, Фихри; Айверсон, Деннис; Линч, Джеральд; и др. (6 февраля 1970 г.). «Поиск скрытых камер в пирамидах: структура Второй пирамиды Гизы определяется поглощением космических лучей». Science . 167 (3919): 832–839. Bibcode :1970Sci...167..832A. doi :10.1126/science.167.3919.832. eISSN  1095-9203. ISSN  0036-8075. JSTOR  1728402. LCCN  17024346. OCLC  1644869. PMID  17742609.
  12. ^ Марчант, Джо (2 ноября 2017 г.). «Частицы космических лучей раскрывают секретную камеру в Великой пирамиде Египта». Nature . 551 (7678). doi :10.1038/nature.2017.22939. eISSN  1476-4687. ISSN  0028-0836. LCCN  12037118. OCLC  01586310.
  13. ^ abc Альварес, Л. В.; и др. (1970). «Поиск скрытых камер в пирамидах». Science . 167 (3919): 832–839. Bibcode :1970Sci...167..832A. doi :10.1126/science.167.3919.832. PMID  17742609. S2CID  6195636.
  14. ^ Беллини, Джанпаоло; и др. (2015). «Проникновение и тайны Земли». Ле Наука . 564 : 56–63.
  15. ^ Махон, Дэвид Ф. (2014). «Применение мюографии» (PDF) . Лекция P1 Frontiers of Physics : Университет Глазго. 3 октября 2014 г. Архивировано из оригинала (PDF) 16 февраля 2016 г. Получено 23 октября 2022 г.
  16. ^ ab Chefdeville, M.; et al. (2015). «Micromegas для мюографии, станция Annecy и детекторы» (PDF) . Arche Meeting, AUTH : Салоники, Греция. 21 декабря 2015 г.
  17. ^ «Сквозь космическую тень водонапорной башни Сакле». Новости науки : CEA Sciences. Январь 2016. 2016.
  18. ^ Кедар, Шарон; Танака, Хироюки К.М.; Нодет, CJ; Джонс, CE; Плаут, JP; Уэбб, ФРГ (14 июня 2013 г.). «Мюонная радиография для исследования геологии Марса». Геонаучные приборы, методы и системы данных . 2 (1): 157–164. Бибкод : 2013GI......2..157K. дои : 10.5194/gi-2-157-2013 . eISSN  2193-0864. ISSN  2193-0856. LCCN  2013204316. OCLC  929687607.
  19. ^ Nagamine, Kanetada; Iwasaki, Masahiko; Shimomura, Kohichiro; Ishida, Katsuhiro (15 марта 1995 г.). «Метод зондирования внутренней структуры геофизического вещества с помощью горизонтальных мюонов космических лучей и возможное применение для прогнозирования вулканических извержений». Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел A: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 356 (2–3). Elsevier : 585–595. Bibcode : 1995NIMPA.356..585N. doi : 10.1016/0168-9002(94)01169-9. ISSN  0168-9002. OCLC  781521572.
  20. ^ Минато, С. (1988). «Возможность радиографии космических лучей: исследование храмовых ворот в качестве испытательного образца». Оценка материалов . 46 (11): 1468–1470.
  21. ^ Frlež, Emil; Supek, Ivan; Assamagan, Kétévi Adiklè; Brönnimann, Ch.; Flügel, Th.; Krause, Bernward; Lawrence, David W.; Mzavia, David A.; Počanić, Dinko; Renker, Dieter; et al. (21 января 2000 г.). "Космическая мюонная томография чистых кристаллов калориметра иодида цезия". Ядерные приборы и методы в исследованиях физики. Раздел A: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 440 (1). Elsevier : 57–85. arXiv : hep-ex/9905041 . Bibcode :2000NIMPA.440...57F. doi : 10.1016/S0168-9002(99)00886-4. ISSN  0168-9002. OCLC  781521572. S2CID  514775.
  22. ^ Леоне, Джованни; Танака, Хироюки К.М.; Холма, Марко; Куусиниеми, Паси; Варга, Дезё; Ола, Ласло; Прести, Доменико Ло; Галло, Джузеппе; Монако, Кармело; Ферлито, Кармело; Бонанно, Джованни (24 ноября 2021 г.). «Мюография как новый дополнительный инструмент мониторинга вулканической опасности: последствия для систем раннего предупреждения». Труды Королевского общества A: Математические, физические и технические науки . 477 (2255): 20210320. Бибкод : 2021RSPSA.47710320L. дои : 10.1098/rspa.2021.0320. S2CID  243864543.
  23. ^ Д'Алессандро, Рафаэлло (2013). Обзор мюографии в Италии (Везувий и Стромболи) (PDF) . МПР 2013, Токио, Япония. 25–26 июля 2013 г.
  24. ^ Бодюсель, Ф.; Буонтемпо, С.; Д'Аурия, Л.; Де, Г.; Феста, Г.; Гаспарини, П.; Гиберт1, Д.; Якобуччи, Г.; Леспар, Н.; Маротта, А.; и др. (18 июля 2008 г.). «Мюонная радиография вулканов и проблема Везувия» (PDF) . Архивировано из оригинала 21 декабря 2021 года . Проверено 21 декабря 2021 г.{{cite web}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )
  25. ^ Мартинелли, Бруно (1 мая 1997 г.). «Вулканический тремор и краткосрочное прогнозирование извержений». Журнал вулканологии и геотермальных исследований . 77 (1–4). Elsevier : 305–311. Bibcode : 1997JVGR...77..305M. doi : 10.1016/S0377-0273(96)00101-1. ISSN  0377-0273.
  26. ^ Паоло Стролин (август 2013 г.). «Тайная жизнь вулканов: использование мюонной радиографии». Наука в школе (27).
  27. ^ Эндрюс, Робин (2015). «"Космические мюоны" будут запущены в Этну, чтобы получить изображение ее внутренностей». IFLScience . стр. 19 ноября 2015 г.
  28. ^ Ло Прести, Д.; Ригги, Ф.; Ферлито, К.; Бонанно, ДЛ; Бонанно, Дж.; Галло, Г.; Ла Рокка, П.; Рейто, С.; Ромео, Дж. (09 июля 2020 г.). «Мюографический мониторинг вулкано-тектонической эволюции Этны». Научные отчеты . 10 (1): 11351. doi : 10.1038/s41598-020-68435-y. ISSN  2045-2322. ПМЦ 7347571 . ПМИД  32647356. 
  29. ^ ab Tioukov; et al. (2013). «Мюография с ядерными эмульсиями в Италии». Семинар по ядерным трековым эмульсиям и их будущему : Предял, Румыния. 14–18 октября 2013 г.
  30. ^ Тюков, Валерий; Александров Андрей; Бозза, Криштиану; Консильо, Люсия; Д'Амброзио, Никола; Де Леллис, Джованни; Де Сио, Кьяра; Джудичепьетро, ​​Флора; Маседонио, Джованни; Миямото, Сейго; Нисияма, Рюичи (30 апреля 2019 г.). «Первая мюография вулкана Стромболи». Научные отчеты . 9 (1): 6695. Бибкод : 2019NatSR...9.6695T. дои : 10.1038/s41598-019-43131-8. ISSN  2045-2322. ПМК 6491474 . ПМИД  31040358. 
  31. ^ Карлогану, Кристина (2015). «Мюография, безопасный способ изучения вулканов и ядерных реакторов». Серия коллоквиумов Berkeley Nuclear Engineering 2015 : 8 декабря 2015 г.
  32. ^ Miallier, Didier; Boivin, Pierre; Labazuy, Philippe (2014). «Геология вулкана, выбранного в качестве контрольного экспериментального участка для структурной визуализации с использованием мюографии и стандартных геофизических методов: Пюи-де-Дом (Шен-де-Пюи, Франция)» (PDF) . Научная ассамблея IAVCEI 2013 : Кагосима, Япония. 20–24 июля 2013 г. Архивировано из оригинала (PDF) 17 февраля 2016 г. Получено 23 октября 2022 г.
  33. ^ Ноли, Паскуале; Амбросино, Фабио; Бонечи, Лоренцо; Бросс, Алан; Чимино, Луиджи; Д'Алессандро, Рафаэлло; Мэйсоне, Винченцо; Мори, Никола; Пасседжио, Джузеппе; Пла-Далмау, Анна; Сарачино, Джулио (14 февраля 2017 г.). «Мюография Пюи де Дом». Анналы геофизики . 60 (1): S0105. дои : 10.4401/ag-7380 . ISSN  2037-416X.
  34. ^ Азума, Кенничи и др. (2014). «Мюографические тестовые измерения для мониторинга грунтовых вод». Международный симпозиум ISRM — 8-й Азиатский симпозиум по механике горных пород, 14–16 октября, Саппоро, Япония : ISRM–ARMS8–2014–038.
  35. ^ Нишияма, Рюичи и др. (2017). «Первое измерение интерфейса лед-корневая порода альпийских ледников с помощью космической мюонной радиографии» (PDF) . Geophysical Research Letters . 44 (12): 6244–6251. Bibcode :2017GeoRL..44.6244N. doi :10.1002/2017GL073599. S2CID  59485564.
  36. ^ Нишияма, Рюичи и др. (2019). «Скульптура коренной породы под активным альпийским ледником, выявленная с помощью космической мюонной радиографии». Scientific Reports . 9:6970 (1): 6970. Bibcode :2019NatSR...9.6970N. doi : 10.1038/s41598-019-43527-6 . PMC 6502855 . PMID  31061450. 
  37. ^ «Ideon и Orano внедряют первое в мире решение для мюонной томографии скважин». www.businesswire.com . 2021-07-06 . Получено 2022-01-18 .
  38. ^ Ласаро Роче, Игнасио (2019). «Проектирование, строительство и натурные испытания мюонной камеры для применения в науках о Земле и гражданском строительстве». {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  39. ^ Томпсон, Л. Ф.; Стоуэлл, Дж. П.; Фаргер, С. Дж.; Стир, К. А.; Лоуни, К. Л.; О'Салливан, Э. М.; Глуйас, Дж. Г.; Блейни, С. В.; Пидкок, Р. Дж. (08.04.2020). "Мюонная томография для визуализации железнодорожных туннелей". Physical Review Research . 2 (2): 023017. Bibcode : 2020PhRvR...2b3017T. doi : 10.1103/PhysRevResearch.2.023017 . S2CID  216330759.
  40. ^ Хонго, Джун (29.09.2015). «Fukushima Watch: Near-Complete Meltdown Confirmed at Reactor 2». Wall Street Journal . ISSN  0099-9660 . Получено 18.01.2022 .
  41. ^ Йонкманс, Гай; Ангел, Виниций Николае Петре; Джуэтт, Кибела; Томпсон, Мартин (1 марта 2013 г.). «Визуализация ядерных отходов и проверка отработанного топлива с помощью мюонной томографии». Annals of Nuclear Energy . 53. Elsevier : 267–273. arXiv : 1210.1858 . Bibcode : 2013AnNuE..53..267J. doi : 10.1016/j.anucene.2012.09.011. eISSN  1873-2100. ISSN  0306-4549. OCLC  50375208. S2CID  119286077.
  42. ^ Международное агентство по атомной энергии (2007). Стратегия и методология характеристики радиоактивных отходов . Вена: Международное агентство по атомной энергии. ISBN 9789201002075.
  43. ^ ab Miyadera, Haruo; Borozdin, Konstantin N.; Greene, Steve J.; Lukić, Zarija; Masuda, Koji; Milner, Edward C.; Morris, Christopher L.; Perry, John O. (24 мая 2013 г.). "Визуализация реакторов Фукусима-Дайичи с помощью мюонов". AIP Advances . 3 (5). Американский институт физики : 052133. Bibcode : 2013AIPA....3e2133M. doi : 10.1063/1.4808210 . ISSN  2158-3226. OCLC  780660465. Летом 2011 г. в Лос-Аламосе (высота 2231 м) была получена фотография макета реактора с помощью Muon Mini Tracker (MMT).
  44. ^ Стоун, Р. (2011). «Очистка Фукусимы будет затяжной и дорогостоящей». Science . 331 (6024): 1507. Bibcode :2011Sci...331.1507S. doi :10.1126/science.331.6024.1507. PMID  21436414.
  45. ^ Бернс, Питер К.; Юинг, Родни К.; Навроцкий, Александра (2012). «Ядерное топливо в аварии реактора». Science . 335 (6073): 1184–1188. Bibcode :2012Sci...335.1184B. doi :10.1126/science.1211285. PMID  22403382. S2CID  52326873.
  46. ^ Blackwell, Shelia S. (4 августа 2014 г.). «Decision Sciences получила контракт с Toshiba на проект ядерного комплекса Фукусима-дайити» (пресс-релиз). Миддлбург, Вирджиния : Decision Sciences. Архивировано из оригинала 28 апреля 2021 г. . Получено 22 декабря 2021 г. . МИДДЛБУРГ, Вирджиния, 8 августа 2014 г. – Decision Sciences International Corporation (DSIC), поставщик передовых технологий в области систем безопасности и обнаружения, сегодня объявила о том, что получила контракт от Toshiba Corporation (Toshiba) на поддержку рекультивации ядерного комплекса Фукусима-дайити с использованием революционных детекторов отслеживания мюонов DSIC.
  47. ^ Абэ, Дайсуке (2015). «Космические частицы помогают ученым «рентгеновски» исследовать вулканы». Nikkei Asian Review : 5 ноября 2015 г.
  48. ^ "Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний ОДВЗЯИ" (PDF) . Подготовительная комиссия ОДВЗЯИ . Архивировано из оригинала (PDF) 2 декабря 2011 года . Получено 4 декабря 2011 года .
  49. ^ «Новый договор СНВ и протокол». whitehouse.gov . 2010-04-08 – через Национальный архив .
  50. ^ Бороздин, К. Н.; Моррис, К.; Клименко, А. В.; Сполдинг, Р.; Бэкон, Дж. (2010). «Пассивная визуализация SNM с помощью нейтронов и гамма-лучей, генерируемых космическими лучами». Симпозиум IEEE по ядерной науке и конференция по медицинской визуализации . стр. 3864–3867. doi :10.1109/NSSMIC.2010.5874537. ISBN 978-1-4244-9106-3. S2CID  25526098.
  51. ^ "Decision Sciences Corp". Архивировано из оригинала 2014-10-19 . Получено 2013-12-20 .
  52. ^ ab Прокурор, Себастьян; Моришима, Кунихиро; Куно, Мицуаки; и др. (2 марта 2023 г.). «Точная характеристика структуры коридора в пирамиде Хуфу путем наблюдения мюонов космических лучей». Природные коммуникации . 14 (1): 1144. Бибкод : 2023NatCo..14.1144P. дои : 10.1038/s41467-023-36351-0. ISSN  2041-1723. ПМЦ 9981702 . ПМИД  36864018. 
  53. ^ Эндрюс, Робин (2 ноября 2015 г.). «Археологи будут использовать дроны и космические лучи, чтобы заглянуть глубоко внутрь пирамид». IFLScience! . IFLScience . Получено 16 декабря 2017 г. .
  54. ^ Грешко, Михаил (2 ноября 2017 г.). «В Великой пирамиде Египта обнаружена таинственная пустота». National Geographic . National Geographic Society. Архивировано из оригинала 2 ноября 2017 г. . Получено 16 декабря 2017 г. .
  55. ^ Моришима, Кунихиро; и др. (2 ноября 2017 г.). «Открытие большой пустоты в пирамиде Хуфу путем наблюдения мюонов космических лучей». Природа . 552 (7685): 386–390. arXiv : 1711.01576 . Бибкод :2017Natur.552..386M. дои : 10.1038/nature24647. PMID  29160306. S2CID  4459597.
  56. ^ Прокурор, Себастьен и др. (2023). «Точная характеристика структуры в форме коридора в пирамиде Хуфу путем наблюдения мюонов космических лучей». Nature Communications . 14 (1): 1144. Bibcode :2023NatCo..14.1144P. doi :10.1038/s41467-023-36351-0. PMC 9981702 . PMID  36864018. 
  57. ^ О'Киф, Мадлен (10 мая 2021 г.). «Видеть сквозь стены и разрушать барьеры». журнал symmetry . Получено 18.01.2022 .
  58. ^ Чимино, Луиджи; Баккани, Гульельмо; Ноли, Паскуале; Амато, Лусио; Амбросино, Фабио; Бонечи, Лоренцо; Бонги, Массимо; Чулли, Виталиано; Д'Алессандро, Рафаэлло; Д'Эррико, Мариаэлена; Гонзи, Сандро (27 февраля 2019 г.). «3D-мюография для поиска скрытых полостей». Научные отчеты . 9 (1): 2974. Бибкод : 2019NatSR...9.2974C. дои : 10.1038/s41598-019-39682-5. ISSN  2045-2322. ПМК 6393493 . ПМИД  30814618. 
  59. ^ Пекин, Диди Тан. «Космические лучи могут раскрыть секреты гробницы Терракотовой армии». The Times . ISSN  0140-0460 . Получено 18.01.2022 .
  60. ^ Танака, ХКМ (2007). «Моделирование Монте-Карло образования атмосферных мюонов: последствия прошлой марсианской среды». Icarus . 191 (2): 603–615. Bibcode :2007Icar..191..603T. doi :10.1016/j.icarus.2007.05.014.
  61. ^ abc Mynott, Sara (2013). "мюография: размышления о мюонах – как проникающие частицы могут позволить нам заглянуть под поверхность Марса". Блоги Европейского союза геонаук : 19 июня 2013 г.
  62. ^ Prettyman, Thomas (2014). «Глубокое картирование малых тел Солнечной системы с ливнями вторичных частиц галактических космических лучей» (PDF) . Симпозиум NASA Innovative Advanced Concepts (NIAC) 2014 : Пало-Альто, Калифорния. 4–6 февраля 2014 г.
  63. ^ аб Танака, Хироюки К.М.; Айти, Масаацу; Бозза, Криштиану; Конильоне, Роза; Глуяс, Джон; Хаяси, Наото; Холма, Марко; Камошида, Осаму; Като, Ясухиро; Кин, Тадахиро; Куусиниеми, Паси (30 сентября 2021 г.). «Первые результаты подводной мюографии с помощью гиперкилометрического подводного глубинного детектора морского дна Токийского залива». Научные отчеты . 11 (1): 19485. Бибкод : 2021NatSR..1119485T. дои : 10.1038/s41598-021-98559-8. ISSN  2045-2322. ПМЦ 8484265 . PMID  34593861. 
  64. ^ "Рентгеновское зрение". BCCJ Acumen . 2019-04-19 . Получено 2021-11-12 .
  65. ^ Адам, Дэвид (2021-04-06). «Основная концепция: мюография предлагает новый способ заглянуть внутрь множества объектов». Труды Национальной академии наук . 118 (14). Bibcode : 2021PNAS..11804652A. doi : 10.1073/pnas.2104652118 . ISSN  0027-8424. PMC 8040818. PMID 33790020  . 
  66. ^ «Мюонные детекторы охотятся за расщепляющейся контрабандой». www.aps.org . Получено 18.01.2022 .
  67. ^ "Мониторинг радиоактивных отходов с помощью мюонов - World Nuclear News". www.world-nuclear-news.org . Получено 18.01.2022 .
  68. ^ аб Бороздин, Константин Н.; Хоган, Гэри Э.; Моррис, Кристофер; Приедгорский, Уильям К.; Сондерс, Александр; Шульц, Ларри Дж.; Тисдейл, Маргарет Э. (20 марта 2003 г.). «Радиографические изображения с помощью мюонов космических лучей». Природа . 422 (277): 277. Бибкод : 2003Natur.422..277B. дои : 10.1038/422277a . eISSN  1476-4687. ISSN  0028-0836. LCCN  12037118. OCLC  01586310. PMID  12646911.
  69. ^ Hohlmann, Marcus; Ford, Patrick; Gnanvo, Kondo; Helsby, Jennifer; Pena, David; Hoch, Richard; Mitra, Debasis (1 июня 2009 г.). "GEANT4 Simulation of a Cosmic Ray Muon Tomography System With Micro-Pattern Gas Detectors for the Detection of High-Z Materials". IEEE Transactions on Nuclear Science . 56 (3): 1356–1363. arXiv : 0811.0187 . Bibcode :2009ITNS...56.1356H. doi : 10.1109/TNS.2009.2016197 . eISSN  1558-1578. ISSN  0018-9499. LCCN  12037118. OCLC  01586310. PMID  12646911.
  70. ^ Ван, Чжэхуэй; Моррис, Кристофер Л.; Макела, Марк Ф.; Бэкон, Джеффри Д.; Бэр, Э.Э.; Броквелл, М.И.; Брукс, Б.Дж.; Кларк, DJ; Грин, JA; Грин, С.Дж.; и др. (1 июля 2009 г.). «Недорогой и практичный герметичный детектор нейтронов с дрейфовой трубкой». Ядерные приборы и методы в исследованиях физики. Раздел A: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 605 (3). Elsevier : 430–432. Bibcode : 2009NIMPA.605..430W. doi : 10.1016/j.nima.2009.03.251. ISSN  0168-9002. OCLC  781521572.
  71. ^ Ригги, С.; Антонуччо, В.; Бандьерамонте, М.; Беччиани, У.; Беллуомо, Ф.; Беллузо, М.; Биллотта, С.; Бонанно, Дж.; Карбоне, Б.; Коста, А.; и др. (3 июля 2012 г.). «Детектор космических лучей большой площади для проверки скрытых материалов с высоким Z внутри контейнеров». Физический журнал: серия конференций . 409 (1). Издательство IOP : 012046. Бибкод : 2013JPhCS.409a2046R. дои : 10.1016/j.nima.2009.03.251 . eISSN  1742-6596. ISSN  1742-6588. ОСЛК  723581599.
  72. ^ Моррис, Кристофер Л.; Александр, CC; Бэкон, Джеффри Д.; Бороздин, Константин Н.; Кларк, DJ; Чартранд, Р.; Эспиноза, CJ; Фрейзер, AM; Галасси, MC; Грин, JA; и др. (28 октября 2008 г.). «Томографическая визуализация с мюонами космических лучей». Наука и глобальная безопасность: техническая основа для инициатив по контролю над вооружениями, разоружению и нераспространению . 16 (1–2). Тейлор и Фрэнсис : 37–53. Bibcode : 2008S&GS...16...37M. doi : 10.1080/08929880802335758. eISSN  1547-7800. ISSN  0892-9882. OCLC  960783661. S2CID  53550673.
  73. ^ Priedhorsky, William C.; Borozdin, Konstantin N.; Hogan, Gary E.; Morris, Christopher; Saunders, Alexander; Schultz, Larry J.; Teasdale, Margaret E. (2 июля 2003 г.). «Обнаружение объектов с высоким атомным числом с использованием многократного рассеяния мюонов космических лучей». Review of Scientific Instruments . 74 (10). American Institute of Physics : 4294–4297. Bibcode : 2003RScI...74.4294P. doi : 10.1063/1.1606536. eISSN  1089-7623. ISSN  0034-6748. LCCN  sn99009452. OCLC  243417110.
  74. ^ LJ Schultz; GS Blanpied; KN Borozdin; AM Fraser; NW Hengartner; AV Klimenko; CL Morris; C. Oram & MJ Sossong (2007). "Статистическая реконструкция для мюонной томографии космических лучей". IEEE Transactions on Image Processing . 16 (8): 1985–1993. Bibcode : 2007ITIP...16.1985S. doi : 10.1109/TIP.2007.901239. PMID  17688203. S2CID  16505483.
  75. ^ S. Agostinelli; et al. (2003). "Geant4 a Simulation toolkit". Ядерные приборы и методы в физических исследованиях. Раздел A: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 506 (3): 250–303. Bibcode : 2003NIMPA.506..250A. doi : 10.1016/S0168-9002(03)01368-8.
  76. ^ J. Bae; S. Chatzidakis (2022). "Полевой мюонный спектрометр с использованием многослойных газовых радиаторов Черенкова под давлением и его применение". Scientific Reports . 12 (2559): 2559. arXiv : 2201.00253 . Bibcode :2022NatSR..12.2559B. doi :10.1038/s41598-022-06510-2. PMC 8847616 . PMID  35169208. 
  77. ^ abcd Танака, Хироюки КМ; Тайра, Хидеаки; Учида, Томихиса; Танака, Манобу; Такео, Минору; Оминато, Такао; Аоки, Йосуке; Нишитама, Рюичи; Сёдзи, Дайго; Цуйдзи, Хироши (2010). "Трёхмерное вычислительное аксиальное томографическое сканирование вулкана с использованием мюонной радиографии космических лучей". Журнал геофизических исследований: Твёрдая Земля . 115 (B12). Bibcode : 2010JGRB..11512332T. doi : 10.1029/2010JB007677 . ISSN  2156-2202.
  78. ^ Нагахара, Сёго; Миямото, Сейго (2018-11-07). «Возможность трёхмерной плотностной томографии с использованием десятков мюонных радиографий и отфильтрованной обратной проекции для вулканов». Geoscientific Instrumentation, Methods and Data Systems . 7 (4): 307–316. Bibcode : 2018GI......7..307N. doi : 10.5194/gi-7-307-2018 . ISSN  2193-0856. S2CID  59946355.
  79. ^ Anghel, Vinicius Nicolae Petre; Armitage, John C.; Baig, F.; Boniface, K.; Boudjemline, K.; Bueno, J.; Charles, E.; Drouin, PL.; Erlandsonb, A.; Gallant, G.; et al. (1 октября 2015 г.). «Система мюонной томографии на основе пластикового сцинтиллятора с интегрированным мюонным спектрометром». Ядерные приборы и методы в исследованиях физики. Раздел A: Ускорители, спектрометры, детекторы и сопутствующее оборудование . 798 (3). Elsevier : 12–23. Bibcode :2015NIMPA.798...12A. doi : 10.1016/j.nima.2015.06.054 . ISSN  0168-9002. OCLC  781521572.
  80. ^ "Cosmic Ray Inspection and Passive Tomography". Carleton University . 2021. Архивировано из оригинала 21 декабря 2021 г. Получено 21 декабря 2021 г.
  81. ^ "Более подробный обзор CRIPT: ввод в эксплуатацию первой в Канаде полномасштабной системы мюонной томографии". Atomic Energy of Canada Limited . 22 апреля 2013 г. Архивировано из оригинала 6 августа 2014 г. Получено 21 декабря 2021 г.
  82. ^ Амброзино, Ф.; и др. (2015). «Совместное измерение потока атмосферных мюонов через вулкан Пюи-де-Дом с помощью пластиковых сцинтилляторов и детекторов Resistive Plate Chambers» (PDF) . Журнал геофизических исследований: Solid Earth . 120 (11): 7290–7307. Bibcode :2015JGRB..120.7290A. doi :10.1002/2015JB011969. OSTI  1329069. S2CID  130029683.
  83. ^ ab Olive, KA (Particle Data Group); et al. (2014). "28. Cosmic Rays in Review of Particle Physics" (PDF) . Chin. Phys. C . 38 (9): 090001. arXiv : 1412.1408 . Bibcode :2014ChPhC..38i0001O. doi :10.1088/1674-1137/38/9/090001. S2CID  118395784. Архивировано из оригинала (PDF) 24.11.2015 . Получено 14.02.2016 .
  84. ^ Groom, DE; et al. (2001). "Muon brake-power and range tables: 10 MeV–100 TeV" (PDF) . At. Data Nucl. Data Tables . 78 (2): 183–356. Bibcode :2001ADNDT..78..183G. doi :10.1006/adnd.2001.0861. Архивировано из оригинала (PDF) 2014-03-18 . Получено 2016-02-14 .
  85. ^ ab Particle Data Group (2014). «Атомные и ядерные свойства материалов». {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )