One-sided muon tomography - A portable method for imaging critical infrastructure with a single muon detector
由宇宙射线粒子簇射产生的高能μ子已被证明具有理想的特性，可用于对大型结构的内部进行成像。本文探讨了使用单个便携式μ介子探测器结合核医学中使用的图像重建方法来重建关键基础设施内部的3D图像的可能性，例如加拿大核实验室Chalk River站点的零能氘（ZED-2）研究反应堆。ZED-2反应堆堆芯和μ子探测器的安排，在GEANT 4和蒙特卡罗测量产生的μ子吞吐量和角分布在几个角度的旋转反应堆周围产生。统计分析，然后进行这些测量的基础上明确定义的通量和角分布的μ子预计在地球表面附近。这种分析的结果示出，以产生重建的图像的核燃料的空间分布内的多个燃料配置的核心。这种单侧层析成像概念可能用于检查大型关键设施的内部结构，例如福岛第一核电站，那里的安全壳基础设施的完整性和反应堆燃料的位置都是未知的。
2016-05-05 hep-ex physics.ins-det
Imaging the Inner Structure of a Nuclear Reactor by Cosmic Muon Radiography
利用μ子射线照相技术对日本东海原子力公司（JAPC）核反应堆的内部结构进行了研究。在这项研究中，μ介子探测器被放置在反应堆建筑物的外面。通过探测穿透反应堆建筑物墙壁的宇宙μ子，我们可以成功地识别反应堆的安全壳、压力容器和其他结构等物体。我们还观察到重物质的集中，这可归因于储存在核燃料储存池中的核燃料组件。
2019-02-06 hep-ex physics.ins-det
Methodologies for imaging a used nuclear fuel dry storage cask with cosmic ray muon computed tomography
μ子与物质的相互作用主要有两种机制：电离和放射性过程，以及多次库仑散射导致的能量损失和轨道偏转。对于穿过物体的单能μ子束，散射角遵循高斯分布，具有零均值和取决于其穿过的物质物体的原子序数的方差。因此，所测量的散射角可以用于重建干燥储存桶内的内容物的几何和材料信息。在传统的X射线计算机断层成像中，用于重建成像对象的衰减图的投影信息是X射线透射率的负自然对数，其等于沿入射路径的X射线衰减系数的线性和。类似地，μ子散射角的方差也是μ子穿过的物体的散射密度的线性积分。因此，可以通过使散射密度与衰减系数相等来建立μ子CT图像。然而，μ子CT面临着一些独特的挑战，包括：1）由于宇宙μ子通量低，测量时间长，2）μ子路径模型不够准确，3）无法精确测量μ子动量。在这项工作中，三种不同的μ子路径模型，两种不同的投影方法，和两种不同的重建方法进行了研究，用于μ子CT的干存储桶。调查是在经过验证的Geant 4工作空间中进行的，无论是在理想情况下，还是考虑到相关的工程限制。本文报告了这些调查的结果和燃料桶监测的预期效益。
2018-08-20 hep-ex physics.ins-det
Projection-shifted particle-flow imaging with cosmic-ray muons
State Key Laboratory of Nuclear Physics and Technology, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院核物理与技术国家重点实验室）；Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院近代物理研究所）；National Key Laboratory of Plasma Physics, Laser Fusion Research Center (LFRC), China Academy of Engineering Physics (CAEP)（中国工程物理研究院激光聚变研究中心等离子体物理全国重点实验室）
本文提出了一种混合框架P$μ$MA，通过整合传输和散射信息，实现毫米级宇宙射线成像，显著提高分辨率并降低成本。
2026-08-04 hep-ex physics.ins-det
Muon Tomography imaging improvement using optimized scattering tracks data based on Maximum Likelihood Method
基于μ子射线成像的形式化原理，以多次库仑散射（MCS）为信息源，提出了一种基于库仑点近似算法（PoCA）的高Z材料重建图像的方法。PoCA算法中自然μ子的通量和单次散射假设是导致重建图像精度不高的两个因素。本文根据MCS方法得到的μ子径迹的类高斯分布特性，采用极大似然方法预测μ子的最佳出射径迹。采用受试者工作特征（ROC）和局部化ROC（LROC）两种分析方法评价重建图像的质量。从仿真结果来看，极大似然算法可以很好地实现纵向材料的区分，极大似然算法预测的区分率比PoCA算法预测的区分率高15%左右。实验结果表明，极大似然法可以大大提高重建图像的精度。
2018-06-04 hep-ex physics.ins-det
Study of muon tomographic imaging for high Z material detection with a Micromegas-based tracking system
为了研究μ子层析成像技术在核威胁探测中的应用，利用Micromegas探测器搭建了一套高空间分辨率的跟踪系统。使用6层90 mm $\times$ 90 mm一维读出Micromegas构建跟踪系统，并使用宇宙射线μ子进行使用一些金属棒的成像测试。提出了一种新的比值算法，实现了被测物体的二维成像。
2020-01-04 physics.ins-det
Cosmic muon flux measurement and tunnel overburden structure imaging
我们提出了一个宇宙射线μ子层析实验测量μ子通量和成像隧道覆盖层结构在常熟，中国。本研究中使用的装置是基于塑料闪烁体的SiPM技术的跟踪探测器，它可以方便地在野外工作中操作。用$6400 cm^2$作为灵敏区的紧凑系统可以测量宇宙μ子的角分布。它能够沿μ子径迹成像覆盖层表面到探测器的覆盖层密度长度。风洞外天空μ子通量测量结果与修正的Gassier公式模型符合较好。隧道内三个位置的μ子通量分布与开阔天空的μ子通量分布非常相似。假设上覆致密砂岩的平均密度为$2.65 g/cm^3$，由洞内外μ子通量之差导出的密度长度可求出上覆厚度。此外，对于已知的穿透长度（即，覆盖层的地形），也可以获得覆盖层的密度异常。这项研究提出了一个潜在的应用，成像和探测地下结构的土木工程，隧道或洞穴与宇宙射线μ子望远镜。
2020-03-27 astro-ph.IM hep-ex physics.ins-det
Effective Solid Angle Model and Monte Carlo Method: Improved Estimations to Measure Cosmic Muon Intensity at Sea Level in All Zenith Angles
宇宙μ子是高能和穿透性粒子，这些数字用于大型和密集物体的成像，如桶中的乏核燃料和货物中的特殊核材料。宇宙μ介子强度依赖于入射角（天顶角）。宇宙μ子的低强度需要很长的测量时间才能获得有统计意义的计数。因此，高能粒子模拟，例如，GEANT4常用于指导测量研究。然而，可测量的宇宙μ子计数率的变化，探测器的几何形状和配置。在这里，我们开发了一个有效的立体角模型来估计实验结果更准确地比简单的余弦平方模型。我们发现，余弦平方模型在高天顶角有很大的误差，而我们的模型提供了改进的估计在所有天顶角。我们预计，我们的模型将提高能力，以估计实际可测量的宇宙μ子计数率μ子成像应用，减少模拟和测量结果之间的差距。这将增加建模结果的价值，并提高μ子检测和成像的实验和应用质量。
2021-04-27 hep-ex physics.ins-det
Numerical Evaluation of a muon tomography system for imaging defects in concrete structures
在μ子层析成像的众多应用中，最近在民用结构中的部署引起了许多人的注意。在这项工作中，μ子散射层析成像检测混凝土结构中的缺陷的适当性进行了数值研究。以土木工程中常用的几种基本混凝土结构为例进行了试验研究。在Geant 4平台上进行了模拟，其中建立了具有用于跟踪μ子的特定空间分辨率的多个气体电离探测器的成像装置。有缺陷和没有缺陷的测试用例的图像已经模拟了一个月的宇宙μ子曝光的基础上，他们从复合混凝土结构的散射。使用t检验对图像进行比较，以评价成像设置在识别缺陷方面的性能。进一步处理的图像已经完成了模式识别方法，提出了在我们早期的工作，以提高缺陷识别。所述方法的功效已经在这项工作中设计的PRM分数方面进行了评估。讨论了目前μ子散射层析成像技术在混凝土结构无损检测中应用的局限性和优势。
2021-03-22 eess.IV hep-ex physics.ins-det
A Compact Readout Electronics Based on Current Amplifier for Micromegas Detector in Muon Imaging
针对 Micromegas 缪子成像的多通道读出难题，本文设计基于 ADAS1128 的紧凑型 FEE，并通过放射源和宇宙射线缪子实验验证其能量与空间成像性能。
2024-10-25 physics.ins-det
Imaging of high-Z material for nuclear contraband detection with a minimal prototype of a Muon Tomography station based on GEM detectors
μ子层析成像技术是一种基于测量大气宇宙线μ子在物质中多次散射的方法，可用于探测货物或交通工具中高屏蔽的高Z放射性物质（U、Pu）。该技术利用宇宙射线μ子在物质中的偏转，对探测体积内的高Z材料进行断层成像。μ子断层摄影站（MTS）需要具有高空间分辨率的位置敏感探测器，以最佳跟踪入射和射出的宇宙射线μ子。微图案气体检测器（MPGD）技术，例如气体电子倍增器（GEM）检测器是该应用的优秀候选者。我们已经建立并运行了一个最小的MTS原型的基础上，30厘米\times 30厘米GEM探测器探测目标与各种Z值内的MTS体积。我们报告了第一次成功的检测和成像的中等Z和高Z目标的小体积（~0.03升）使用GEM为基础的μ子断层扫描。
2010-07-01 physics.ins-det
A muon scattering tomography system based on high spatial resolution scintillating detector
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院近代物理研究所）；Institute of Deep Space Sciences, Deep Space Exploration Laboratory（深空探测实验室深空科学研究所）
开发基于高空间分辨率塑料闪烁体探测器的μ子散射层析成像系统，通过Geant4优化设计、探测器制造与测试，实现高Z材料无损检测。
2026-06-18 hep-ex physics.ins-det
Application of muon absorption tomography in imaging of civil structures
本研究利用宇宙μ子吸收断层扫描对中等尺寸土木结构进行非侵入式成像，结合Geant4模拟与实验，验证了简单组件实现无损评估的可行性。
2025-03-30 physics.ins-det
Material Discrimination in Cosmic Muon Imaging using Pattern Recognition Method
这项工作报告的数值模拟和统计测试进行研究的原型成像装置的性能开发的材料歧视使用μ子散射层析成像（MST）。用模式识别方法（PRM）对重建图像进行处理，以区分低Z和高Z材料。同样的方法已被应用到检查的性能的设置在识别的测试对象的形状。设计参数的设置，如μ子探测器的面积，它们的物理位置，以及它们的空间分辨率等进行了讨论。为了评估新提出的PRM的功效，将结果与基于聚类发现的另一种技术进行了比较。
2020-05-02 physics.ins-det
Forward scattering effects on muon imaging
μ子成像是一种最有前途的非侵入性密度结构扫描技术，特别是对千米级的大型物体。它已经在不同的领域，如地球物理学或核安全，并已提出了一些其他如工程或考古学有趣的应用。该技术的方法之一是基于众所周知的射线照相原理，通过重建检测到的μ子穿过研究对象后的入射方向。在这种情况下，μ介子检测后，在物体表面上的前向散射表示一个不可减少的背景噪声，导致测量的偏差，因此对重建的对象平均密度。因此，这种效应的先验表征代表了方便地校正所获得的结果的有价值的信息。虽然μ子散射过程已经在理论上进行了描述，这个过程的一般性研究已经进行了基于蒙特卡罗模拟，从而在一个通用的工具，以评估这种效果为不同的对象的几何形状和组成。作为一个例子，这些模拟已被用来评估前向散射μ子的μ子成像的两个不同的应用程序的影响：考古学和火山学，揭示了后一种情况下的显着影响。所有使用的工具已经开发的一般方式可以允许在未来进行等效的研究，其他μ子成像应用程序遵循相同的程序。
2017-12-13 physics.ins-det
A new method for imaging nuclear threats using cosmic ray muons
μ子层析成像是一种使用宇宙射线μ子来生成体积的三维图像的技术，该三维图像使用μ子的库仑散射中包含的信息。这种技术的优点是宇宙射线能够穿透大量的覆盖层，并且在自然宇宙射线通量之上不向研究对象提供任何额外的剂量。缺点包括相对长的曝光时间和差的位置分辨率以及重建所需的复杂算法。在这里，我们展示了一种新的方法，用于获得改进的位置分辨率和统计精度的对象与球对称。
2013-06-04 physics.ins-det
BLEMAB European project: muon imaging technique applied to blast furnaces
BLEMAB欧洲项目（Blast furnace stack density Estimation through online Muon Absorption measurements）是MuBlast欧洲项目的发展，旨在详细研究Muon射线照相技术应用于高炉内区成像的能力。特别地，所谓的内聚区（即缓慢向下移动的材料开始软化和熔化的空间区）的几何形状和尺寸在高炉本身的性能中起重要作用。由于自然宇宙射线μ子辐射的高穿透能力，μ子透射射线照相术代表了一种适当的非侵入性方法，用于对大型高密度结构（如高炉）进行成像，其线性尺寸可达几十米。一个最先进的μ子跟踪系统，其设计得益于我们在该领域的长期合作经验，目前正在开发中，并将于2022年在德国不来梅的安赛乐米塔尔工厂的高炉上安装数月。收集的数据将被用来监测炉内平均密度分布的时间变化。μ子射线照相结果也将与通过增强的多点探针和标准高炉模型获得的测量结果进行比较。
2022-01-20 hep-ex physics.app-ph physics.ins-det
Muon Imaging for Illicit Cargo Detection: A Simulation-Based Study
本研究基于GEANT4模拟评估了muon tomography在货物中检测隐藏违禁品的潜力，提出了一种两阶段检查协议，结合muon散射和吸收数据，在快速扫描阶段实现高AUC的异常检测，并在扩展扫描阶段通过DBSCAN等算法实现高分辨率三维成像和自动识别。
2025-06-02 hep-ex physics.ins-det
Muon tomography imaging algorithms for nuclear threat detection inside large volume containers with the Muon Portal detector
μ子断层成像可视化技术试图重建尽可能接近被探测物体的真实位置的3D图像。在这里讨论的统计算法测试重建的μ子断层图像的μ子门户项目。自相关分析和聚类算法已被采用的上下文中的方法的基础上的最接近点（POCA）重建工具。还实现了基于对数似然法的迭代方法。所有这些方法的相对优点进行了讨论，参考完整的Geant4模拟不同的情况下，将中等和高Z对象内的容器。
2013-07-02 physics.data-an physics.ins-det
Microscope Mode Secondary Ion Mass Spectrometry Imaging with a Timepix Detector
真空有源像素探测器能够对复杂表面的离子进行高灵敏度、高度并行的时间和空间分辨探测。第一次，Timepix检测器组件与二次离子质谱仪相结合，用于显微镜模式的SIMS成像。来自各种基准样品的时间分辨图像证明了检测器系统的成像能力。有源像素探测器的主要优点是较高的信噪比和到达时间和位置的并行采集。显微镜模式的SIMS成像的生物分子是证明从组织切片与Timepix检测器。
2013-09-04 physics.ins-det
Effect of pressure and temperature corrections on muon flux variability at ground level and underground
在贝尔格莱德物理研究所的低本底实验室，塑料闪烁器被用来连续监测次级宇宙射线的μ子分量通量。测量在地表和地下（25 m.w.e深度）进行。温度对次级宇宙射线μ子分量的影响是众所周知的，并且已经开发出几种校正它的方法并广泛使用。在这里，我们采用积分方法计算修正系数，并使用GFS（全球预报系统）模式获得大气温度廓线。大气修正减少了μ子通量的方差，并提高了对瞬态宇宙射线变化的灵敏度。讨论了修正对中子监测数据关联的影响。
2016-12-31 astro-ph.HE astro-ph.IM physics.ins-det
Secondary Beam Monitors for the NuMI Facility at FNAL
主注入器（NuMI）设施的中微子是一种传统的中微子束，它通过将一束介子聚焦到一个长的真空衰变体积中来产生μ子中微子。我们已经建立了四个阵列的电离室监测的位置和强度的强子和μ子束与中微子生产的下游位置的衰变体积。本文介绍了电离室的建造、校准和在束流中的调试。
2006-07-26 physics.ins-det
Muon-induced background to proton decay in the $p \rightarrow K^{+}ν$ decay channel with large underground liquid argon TPC detectors
LBNE和LAGUNA-LBNO等大型液氩TPC探测器计划将能够测量质子寿命，其性能将优于质子衰变通道$p \rightarrow K^{+}ν$中的切伦科夫探测器。在为这种实验所建议的大深度处，宇宙成因μ子簇中可能产生一个不可忽略的孤立带电K介子源。我们提出了一个宇宙成因μ介子背景质子衰变的$p \rightarrow K^{+}ν$通道的估计。在MUSIC框架下模拟了μ子向4km深度的输运，并利用Geant 4软件模拟了μ子和次级粒子向20 kt LAr圆柱靶的输运。考虑100年的暴露时间，根据我们的模拟预测，在90 $\%$ CL下，$< 0.0012$事件率/kt/年。
2015-04-24 hep-ex physics.ins-det
Material Identification with Cosmic Ray Muons using RPCs
我们计划建立一个成像装置的材料识别利用库仑散射的宇宙射线μ子，由于它们与材料的相互作用，并跟踪它们的轨迹与RPC。首先，我们考虑一个设置的六个RPC堆叠在一个平行的方式来读取的μ子的位置和时序信息之前和之后的相互作用与一个幻影的一个给定的材料使用一组三个RPC的每个阶段。在这里，我们提出了一个模拟工作进行研究的幻影的几种材料，使用本设置的图像形成。使用GEANT4对由六个RPC组成的成像系统进行了详细建模。宇宙射线库（CRY）用于产生具有适当能量和动量分布的粒子。三种重建算法，即最接近点（POCA），迭代POCA和分箱聚类算法的材料识别和图像重建。计算了一个用于目标物体识别的加权度量。利用该算法，对两层RPC之间的感兴趣区域进行了成像。研究了识别目标对象和进行图像重建所需的时间。
2018-06-10 hep-ex physics.ins-det
A compact imaging system with a CdTe double-sided strip detector for non-destructive analysis using negative muonic X-rays
CdTe双面条探测器（CdTe-DSD）是10 keV以上硬X射线成像和光谱测量的理想器件。最近的发展使我们能够实现一个成像仪的检测面积约10厘米${^2}$。探测器的能量分辨率为1- 2keV（FWHM），位置分辨率为几百μm。这种类型的成像仪一直期待着非破坏性元素分析，特别是通过使用负μ子，因为μ子原子的特征X射线的能量比正常原子的能量高约200倍。利用负μ子的方法，硬X射线信息给出了由μ子束的初始动量定义的一定深度处样品中元素的空间分布。为了研究该方法的三维成像能力，我们已经开发了一个紧凑的成像系统的基础上的CdTe-DSD和一个103 mm针孔准直器作为第一个原型。我们在MUSE/J-PARC中进行了由负μ子束照射的Al，BN和LiF层组成的样品的实验，并成功地重建了不同深度的B，N和F的μ子X射线的硬X射线图像。
2017-11-16 physics.atom-ph physics.ins-det
A non-invasive ultra-thin luminophore foil detector system for secondary beam monitoring
高强度次级束在当今的粒子物理和材料科学研究中起着至关重要的作用，并且需要合适的检测技术来调整束流特性以最佳地匹配实验条件。为此，我们已经开发了一种非侵入性的，超薄，碘化铯（铊）发光体箔探测器系统，基于CCD成像。我们已经用它来量化的强度前沿表面μ子束用于下一代带电轻子味违反（cLFV）的搜索实验在保罗谢勒研究所（PSI）的光束特性，并评估未来的高强度μ子束（HiMB项目），目前正在研究在PSI的可能用途。概述了这种箔的生产和固有特性，以及它们在高强度束环境中的应用。
2019-05-28 physics.ins-det
Prototype Cherenkov Detector Characterization for Muon Tomography Applications
本研究针对μ子成像中传统能量与粒子鉴别技术阻碍便携性的问题，表征了一款小型水切伦科夫探测器原型的性能，验证其可提供能量与PID信息、提升本底排除能力，且易集成到现有系统。
2024-01-30 hep-ex physics.ins-det
Performance evaluation of compact plastic scintillating fiber modules for muon tomography applications
Shandong University（山东大学）；Shandong Institute of Advanced Technology（山东高等技术研究院）
本文评估了四种紧凑型塑料闪烁纤维模块的性能，采用硅光电倍增阵列实现高检测效率和空间分辨率，适用于μ子成像应用。
2025-12-01 hep-ex physics.ins-det
A New Momentum-Integrated Muon Tomography Imaging Algorithm
针对海平面μ子通量低限制μ子散射层析成像（MST）应用的问题，提出一种将μ子散射角与动量整合为单个M值的新型MST成像算法，经GEANT4模拟验证，可定位乏核燃料容器中缺失的燃料组件。
2023-04-27 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
Muon tomography applied to active volcanoes
μ子层析成像是一种利用物质对宇宙μ子的差分吸收的通用成像方法。在μ子通量中测量的对比度反映了物质密度对比度，就像在常规医学成像中一样。火山学目前的应用程序可能引起的目标本身的功能：有限的访问危险区，不可能使用的标准钻孔信息，恶劣的环境条件等的Diaphane项目是该领域最大的和领先的合作之一，本文总结了最近收集的结果在小安的列斯群岛，特别强调在瓜德罗普岛的苏弗里耶尔。
2015-10-18 hep-ex physics.geo-ph physics.ins-det
Detection and Imaging of High-Z Materials with a Muon Tomography Station Using GEM Detectors
基于大气宇宙线μ子多次散射测量的μ子层析成像是一种很有前途的探测和成像技术，用于探测和成像高屏蔽的高Z核材料，如浓缩铀。这种技术可以补充目前在国际边界和港口部署的标准辐射探测门户，这些门户对高度屏蔽的核材料不太敏感。我们使用$2\times 2 \times 2 mm^3$体素在3D中对小目标进行成像，该体素具有最小μ子断层扫描站原型，该原型使用气体电子倍增器（GEM）探测器在2D中读取μ子，x-y微带间距为400微米。通过初步的电子设备，GEM探测器在两个维度上都实现了130微米的空间分辨率。在下一个基于GEM的原型站中，我们计划探测约27升的有效体积。我们目前的第一个结果读出所有1536微带的$30 \times 30 cm^2$ GEM探测器的下一个μ子断层扫描原型与最终的前端电子和DAQ系统。这构成了RD 51合作最近专门为微图案气体探测器开发的可扩展读出系统（SRS）的第一个全尺寸实现。设计的SRS和第一性能结果时读出GEM探测器。
2010-11-16 physics.ins-det
Cosmic ray muon computed tomography of spent nuclear fuel in dry storage casks
利用宇宙射线μ子散射的射线照相术已被证明是通过重屏蔽对核材料进行成像的成功方法。特别令人感兴趣的是监测干储存桶，以防止乏反应堆燃料中所含钚的转移。使用μ子跟踪探测器，围绕一个圆柱形的木桶，宇宙射线μ子散射可以同时测量从所有的方位角，给出完整的层析覆盖的木桶内部。本文介绍了第一次应用过滤反投影算法，通常用于医学成像，宇宙射线μ子成像。通过GEANT4模拟研究了监测干贮存桶中乏核燃料的具体应用。在一个典型的乏燃料桶周围放置一个圆柱形μ介子跟踪探测器，可以在不到两天的暴露时间内以高置信度确认桶中的内容。通过移动较小的检测器以从多个角度观察桶，可以获得类似的结果。
2016-04-29 physics.ins-det
The application of muon tomography to the imaging of railway tunnels
宇宙射线μ子射线照相术利用高穿透力的宇宙射线μ子来成像感兴趣的对象的密度分布。在这里，我们报告的第一次试验，使用便携式现场部署的宇宙射线跟踪系统，以图像的整个覆盖层的英国铁路隧道与短时间扫描（c。30分钟）。一个未知的覆盖层空洞被发现，并在试验后得到铁路当局的确认。这些实验证明了隐藏的施工竖井的识别具有高水平的统计显著性，作为数据内的密度异常。
2019-06-13 physics.geo-ph physics.ins-det
Muon tomography of a reinforced concrete block -- first experimental proof of concept
由于基础设施的老化和交通需求的增加，混凝土结构的质量保证和状态评估是世界范围内的一个重要课题。常见问题包括但不限于钢筋或钢筋束管道的局部化、几何不规则性、裂缝、空隙、蜂窝或其他缺陷。诸如超声波或雷达的非破坏性技术已经发现了常规的、成功的实际应用，但是有时受到有限的分辨率和准确度、成像伪影或在检测某些特征方面的限制。直到20世纪80年代，X射线透射才被用于特殊要求的情况下，并显示出比其他NDT技术高得多的分辨率。然而，由于安全问题和成本问题，这种方法几乎不再使用。μ子断层成像技术近年来备受关注。新型宇宙μ子探测器和断层成像算法开辟了新的应用领域，如调查货运集装箱的违禁品或评估放射性废物集装箱的内容。但是μ子成像也有可能填补目前混凝土无损检测中存在的一些空白。作为走向实际应用的第一步和概念验证，我们使用现有的系统对参考钢筋600公斤混凝土块的内部进行成像。即使对于这种调查尚未优化设置，μ子成像结果与超声和雷达成像相比显示出更高的分辨率和更小的失真。数据采集需要更多的时间，信号包含更多的噪声，但图像允许检测相同的重要特征，在传统的高能X射线断层扫描中可见。在我们的实验中，我们已经展示了μ子成像在混凝土检测中的巨大潜力。接下来的步骤包括开发移动探测器和优化采集和成像参数。
2020-08-17 physics.ins-det
Development and Commissioning of a Compact Cosmic Ray Muon Imaging Prototype
由于μ子断层成像技术对高Z材料的成像能力，在海关检查走私核材料方面有一些潜在的应用。本文介绍了一种小型宇宙线μ子成像原型系统--兰州大学μ子成像系统（LUMIS），包括结构设计、组装、数据采集与分析、探测器性能测试、材料成像调试等。LUMIS的实验结果表明，在40.5cm的分离距离下，单个探测器层的探测效率约为98%，对垂直入射μ子的位置分辨率为2.5mm，角分辨率为8.73mrad。此外，图像重建软件开发的最接近点（PoCA）的基础上检测铅砖作为我们的目标。重建图像表明，图像中铅砖的轮廓与目标高度一致。随后，LUMIS区分不同的材料，如铅，铜，铁，铝，以及研究的能力。给出并讨论了高Z材料快速报警的响应时间下限。LUMIS原型的成功开发和调试为开发可用于许多应用的紧凑型CRM成像系统提供了技术和工艺方面的新解决方案选择。
2022-03-11 physics.app-ph physics.ins-det
Analysis of Spent Nuclear Fuel Imaging Using Multiple Coulomb Scattering of Cosmic Muons
穿过物质的宇宙射线μ子在与电子的非弹性碰撞中失去能量，并由于多次库仑散射而从原子核偏转。散射对原子序数Z的强烈依赖性和位置敏感μ子探测器的最新发展表明，多次库仑散射可能是乏核燃料成像的一个很好的候选者。与现有的监测和成像技术相比，μ子具有显著的优势，可以在监测储存在密集屏蔽容器中的核废物和乏核燃料方面发挥核心作用。本文的主要目的是调查的多次库仑散射成像乏核燃料干桶存储在垂直和水平的商业存储干桶的适用性。计算了垂直和水平满载干桶、半满载干桶、缺少一排燃料组件的干桶、缺少一个燃料组件的干桶和空干桶等不同情况下的μ介子散射。使用各种探测器尺寸（1.2 m x 1.2 m、2.4 m x 2.4 m和3.6 m x 3.6 m）和μ子数量（$10^{5}, 5\cdot10^{5}, 10^{6}$和$10^{7}$）评估对图像分辨率的影响。最接近点（PoCA）算法用于重建存储的内容。结果表明，多重库仑散射可以用来成功地重建干桶内容，并允许识别所有的情况下，一个燃料组件丢失。在这种情况下，存在燃料组件不存在的指示;然而，成像算法的分辨率不足以识别准确位置。
2016-06-24 physics.comp-ph physics.ins-det
Cluster SIMS Microscope Mode Mass Spectrometry Imaging
二次离子质谱显微模式成像是一种具有高空间分辨率和高速成像的生物分子的技术。技术发展，如新的位置敏感检测器，结合多原子原离子源，需要利用显微镜模式质谱成像的全部潜力，即有效地推动超高空间分辨率，样品吞吐量和灵敏度的限制。在这项工作中，C60的主要来源相结合的商业质量显微镜显微镜模式二次离子质谱成像。探测器设置是Medipix/Timepix系列的像素化探测器，具有高压后加速功能。该系统的质谱和成像性能进行了测试与各种基准样品和薄组织切片。我们表明，高二次离子产率（相对于传统的单原子一次离子源）的C60一次离子源和高电压检测器设置的灵敏度增加，提高显微镜模式二次离子质谱成像。与其他显微镜模式成像系统相比，分析时间和信噪比都得到了改善，所有这些都具有高空间分辨率。我们已经证明了C60离子显微镜与Timepix检测器的高空间分辨率显微镜模式二次离子质谱成像的独特功能。
2013-09-04 physics.ins-det
Measurement of cosmic muon-induced events in an HPGe detector using time-coincidence technique
National Institute of Science Education and Research, An OCC of Homi Bhabha National Institute（国家科学教育与研究所，霍米·巴巴国立学院附属机构）
本研究利用时间符合技术测量HPGe探测器中宇宙线μ子诱发事件，评估铅屏蔽产生的次级背景产额，为CEνNS实验的背景抑制提供关键数据。
2025-05-23 astro-ph.IM nucl-ex physics.ins-det
Design and Development of Portable RPC-Based Cosmic Muon Tracker
Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立研究所）
本文介绍了基于RPC技术的便携式宇宙μ子探测器的设计与开发，用于小规模粒子实验和学生培训。
2026-02-26 hep-ex physics.ins-det
A quantitative assessment of Imaging High-Z and Medium-Z materials using Muon Scattering Tomography
μ子散射层析成像（MST）已被证明是一种强大的技术，用于高屏蔽物体的非侵入性成像。我们在这里提出的应用程序的MST技术调查两种类型的核废料包装，一个小钢桶和一个大的核废料桶，即一个卡斯特V/52。我们已经开发了一种定量的方法，使用对比度噪声比（CNR）来评估MST探测器系统的性能，区分高，中，低Z材料内的核废料包装与不同的屏蔽类型。这项研究表明，我们的MST探测器系统是能够区分（10 $\times$ 10 $\times$ 10厘米$^3$）铀立方体，嵌入在混凝土矩阵内的小钢桶，和区域的背景信号在6小时的μ子曝光时间与CNR值为3.1 $\pm$ 0.2。在我们对高度屏蔽的木桶的调查过程中，木桶内容物的重建图像表明我们的系统能够检测不规则的篮子，例如空篮子，在μ子暴露30天后CNR值为5.0 $\pm$ 0.3。这些研究是使用蒙特卡罗模拟进行的，该模拟针对布里斯托尔大学建立的基于μ子断层扫描系统的电阻板室（RPC）的性能进行调整，该系统的位置分辨率为350微米。在这里，我们还报告的位置分辨率上的性能的依赖。我们认为，使用RPC和漂移室（DC）探测器的组合，分别与700微米和4毫米的位置分辨率是能够生成断层图像的屏蔽材料在几个小时的μ子曝光时间。有了这些位置的分辨率，我们的系统需要六个小时的μ子曝光时间，以产生一个良好的质量图像的立方体的铀边长为10厘米的混凝土矩阵屏蔽的CNR值为…
2022-05-12 hep-ex physics.data-an physics.ins-det
Muon absorption tomography of a lead structure through the use of iterative algorithms
μ子射线照相技术是直线射线扫描成像方法的一部分，通常用于产生从探测器位置沿径向方向的积分密度的二维图像。然而，在文献中已经有一些例子，μ子断层摄影结合几个测量从不同的观察点。本文中提出的工作适合这条线的研究：通过μ子吸收射线照相测量进行了由排列在一个非平凡的几何形状的铅块组成的目标的断层扫描。为了解决反演问题，采用称为SART的迭代算法，获得比使用卡方最小化更好的结果。
2020-10-22 hep-ex physics.ins-det
Atmospheric muons as an imaging tool
基于大气μ子的吸收或散射的成像方法，统称为新词“μ子成像”，利用了大气中宇宙射线相互作用产生的丰富的μ子自然通量。近年来，在各种创新的多学科方法中，muography方法的发展急剧上升，以研究自然或人造结构的内部，在粒子物理学，地质学和考古学等通常不相关的学科之间建立协同作用。Muography还承诺通过岩土工程调查，核废料调查，国土安全和自然灾害监测立即产生社会影响。我们的目的是介绍这个充满活力的研究领域，从方法基础的物理原理开始，并回顾在特定用例中应用muography方法的几个最新进展，没有任何穷尽的借口。然后，我们描述了主要的探测器技术和成像方法，包括它们与其他学科的传统技术相结合，在适当的情况下。最后，我们批判性地讨论了一些悬而未决的问题，影响了各种各样的应用程序，并在解决这些问题的最新技术水平。
2019-06-10 physics.app-ph physics.ins-det
Tomographic Muon Imaging of the Great Pyramid of Giza
吉萨高原的金字塔自古以来就吸引着游客，是古代世界七大奇迹中的最后一个。自从Luiz Alvarez和他的团队使用宇宙射线μ子成像来寻找Kuberres金字塔中隐藏的房间以来，已经有半个世纪了。高能物理（HEP）仪器的进步使一项新的调查，扫描金字塔，在大金字塔（胡夫）利用阿尔瓦雷斯团队使用的相同的基本技术，但现在与现代仪器取得了重要的新发现。探索大金字塔任务计划部署一个非常大的μ子望远镜系统，这将是宇宙射线μ子成像领域的变革。我们计划部署一个望远镜系统，其灵敏度是最近在大金字塔使用的设备的100倍以上，将从几乎所有角度对μ子进行成像，并将首次产生如此大的真实断层图像结构。
2022-02-16 astro-ph.IM eess.IV physics.acc-ph
First Demonstration of Imaging Cosmic Muons in a Two-Phase Liquid Argon TPC using an EMCCD Camera and a THGEM
大型两相液氩时间投影室（LAr TPC）是未来长基线中微子实验的一个建议选择。这项研究说明了使用EMCCD相机捕获在两相LAr TPC采用THGEM的单宇宙事件引起的光的可行性。Andor iXon Ultra 897 EMCCD相机通过硼硅酸盐玻璃观察口安装在Liverpool两相LAr TPC上。相机成功地捕捉到了由宇宙事件引起的THGEM孔产生的二次闪烁光。对不同EMCCD增益的相机的光收集能力进行了评估。对于64的THGEM增益和1000的EMCCD增益，以6的平均信噪比捕获清晰图像。结合相机图像、PMT信号和THGEM电荷数据，对宇宙μ子直线径迹进行了初步的三维重建。重建的宇宙μ子轨道被用来确定THGEM增益和校准EMCCD图像的强度水平。
2015-07-23 physics.ins-det
3D cosmic-ray muon tomography using portable muography detector
三维（3D）μ子断层扫描的可行性论证进行了基础设施等效的目标，使用拟议的便携式muography探测器。对于目标，我们使用了两组放置在不同高度的铅块。该探测器由两个μ子位置敏感探测器组成，探测器由塑料偏振光纤（PSF）和多像素光子计数器（MPPC）组成，角分辨率为8 msr。采用极大似然-期望最大化（ML-EM）方法进行三维成像重建。对于仿真和实验，块的重构位置产生与块的布置的先验知识一致的结果。该结果表明，通过使用便携式muography检测器的11个检测位置对基础设施规模目标进行成像，基础设施的3D断层成像的潜力。
2021-07-27 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Experimental Demonstration of Soft-Tissue Muon Scattering Tomography
CERN, European Organization for Nuclear Research（欧洲核子研究中心）；ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Instituto de Física Corpuscular (CSIC/Universitat de València)（粒子物理研究所（西班牙科学理事会/瓦伦西亚大学））
该研究首次实验验证缪子散射层析成像可应用于生物软组织，利用CERN质子同步加速器的2 GeV/c缪子束对拟人化胸部体模成像，重建的散射密度与模拟结果偏差达百分位水平，为医学成像提供了新的互补探针。
2026-10-14 hep-ex physics.ins-det physics.med-ph
High Mass Accuracy and High Mass Resolving Power FT-ICR Secondary Ion Mass Spectrometry for Biological Tissue Imaging
随着多原子一次离子源的商业化，二次离子质谱生物组织成像技术得到了快速发展。内源性脂质和其他生物小分子现在可以在亚微米尺度上进行常规绘图。这样的实验通常在用于高灵敏度和高重复率成像的飞行时间质谱仪上进行。然而，这样的质量分析器缺乏质量分辨能力以确保同量异位素离子的分离和基于精确质量测量的元素式分配的质量准确度。我们最近报道了一种二次离子质谱仪，它将C60一次离子枪与傅里叶变换离子回旋共振质谱仪（FT-ICR MS）相结合，具有高质量分辨能力、高质量测量精度和串联质谱能力。本工作将高特异性、高灵敏度的二次离子FT-ICR MS应用于生物组织的化学成像。以150 μ m的空间分辨率（75 μ m初级离子斑点大小）测量整个大鼠脑组织，质量分辨能力（m/Δm50%）为67，500（m/z 750），完整磷脂、小分子和碎片的均方根测量精度小于百万分之二。首次展示了超高质量分辨能力的SIMS，m/Δm50% > 300万。在20 μ m的空间分辨率下测试了平台的更高空间分辨率能力。这些结果代表了SIMS成像的质量分辨能力和质量测量精度的数量级改进，以及超高质量分辨能力和高空间分辨率成像平台的前景。
2013-06-04 physics.ins-det
Research on proton beam spot imaging based on pixelated gamma detector
中国空间中子源空间靶产生的一次二次粒子主要是γ和中子，这与入射质子的分布有关。根据二次粒子的分布可以实现质子束斑的重建。基于像素化探测器测量伽马分布，发展了针孔成像和康普顿成像方法。二次伽马可以由像素化伽马探测器直接探测。中子可以通过探测来自$^{10}B$（n，$α$）反应的特征（478 keV）$γ$ -射线来识别.为了探测次级中子，在像素化γ探测器前增加了一层$^{10}B$转换器。像素化γ探测器对特征（478 keV）$γ$射线敏感，通过测量特征γ的分布，实现中子成像。
2021-12-02 physics.ins-det
Nuclear Waste Imaging and Spent Fuel Verification by Muon Tomography
本文探讨了使用宇宙射线μ子对屏蔽容器的内容物进行成像，并探测其中的高Z特殊核材料。宇宙射线μ子是一种自然存在的辐射形式，具有高度穿透性，并且在高Z材料上表现出大的散射角。具体而言，我们研究了射线照相和断层摄影技术如何能够有效地进行非侵入性核废物表征和干贮存容器内乏燃料的核材料核算。我们表明，个别μ子的跟踪，因为他们进入和退出的结构，可以潜在地提高数据的准确性和可用性的核废料和内容的干存储容器（DSC）用于乏燃料存储在CANDU工厂。这可以接近实时地实现，具有无人值守和远程监控操作的潜力。我们表明，DSC的预期灵敏度超过了原子能机构核材料衡算的检测目标。
2012-10-05 physics.ins-det physics.soc-ph
Simulation of Muon-induced Backgrounds for the Colorado Underground Research Institute (CURIE)
Colorado School of Mines（科罗拉多矿业学院）
本文提出了一种用于科罗拉多地下研究机构（CURIE）的μ子诱导背景模拟方法，通过耦合的mute和geant4框架，实现了高精度的端到端模拟，并开发了深度-强度关系以预测中子流。
2025-12-10 hep-ex physics.comp-ph physics.ins-det
Study on the static detection of ICF target based on muonic X-ray sphere encoded imaging
本研究结合μ子诱导X射线发射与球编码成像技术，提出一种ICF靶无损深层结构成像及亚元素分布检测新方法，旨在解决传统技术无法克服的元素分辨与成像难题。
2024-11-05 eess.IV physics.ins-det
First Demonstration of Underground Muon Imaging at an Archaeological Site in Ancient Jerusalem
本文介绍在古耶路撒冷大卫城利用宇宙射线μ子成像探测“耶利米蓄水池”地下结构的首次试验，通过角地面深度反演覆盖层密度分布以识别隐藏空洞。
2025-08-30 physics.app-ph physics.ins-det
Muon Tracing and Image Reconstruction Algorithms for Cosmic Ray Muon Computed Tomography
宇宙射线μ子计算机断层成像（μCT）是一种新的成像模式，具有独特的特点，在核不扩散、乏燃料监测、货物扫描和火山成像等领域具有重要的应用价值。μ子对原子序数Z的强散射依赖性结合高穿透范围可以在必须对密集屏蔽容器成像时提供优于现有技术的显著优势。然而，使用传统的滤波反投影的μCT重建是有限的，由于过于简单的假设，不考虑多个库仑散射的影响，促使需要开发更复杂的方法。在本文中，我们认为，使用改进的μ子跟踪和散射角投影算法，以及使用代数重建技术应产生μ子断层图像的质量提高或需要更少的μ子，以产生相同的图像质量相比，使用传统的方法的情况下。我们报告了三种新的μ子追踪方法和两种新的散射角投影方法的发展和评估。以单个和部分缺失燃料组件的模拟干贮存桶为例，对所提出的方法进行了评估和比较。与更传统的技术相比，即使没有μ子动量信息，模拟图像也显示出图像质量的预期改善，这应该会导致改进的检测能力，即使是部分缺陷。
2018-05-25 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Simulation of a first case study for magnetic field imaging with the Magic-$μ$ technique
到目前为止，大多数的muography（或宇宙射线μ子射线照相术）的发展都是基于初级宇宙射线和地球大气核之间的核相互作用产生的宇宙射线μ子的散射或吸收。muography在各个学科中的应用越来越多。我们小组最近提出了一种新的使用这种技术来测量磁场的方法。这种新的应用利用了宇宙射线μ子的电荷，由于磁场产生的洛伦兹力，它们会改变轨道。在这项研究中，我们提出了一个可行性研究所提出的技术，通过模拟一个简单的偶极磁铁使用三维有限元解决方案包AMaze，连同PHITS蒙特卡罗模拟工具。在AMaze中计算磁体周围的磁场通量密度分布，并输入PHITS代码。正负宇宙射线μ子是基于PHITS分析辐射模型（PARMA）产生的。利用PHITS研究了磁场开启和关闭时两种位置灵敏闪烁体探测器上μ子计数率图的比较。模拟结果显示了磁体对计数率图的影响，并有望用于新提出的宇宙射线μ子的应用，磁场的成像。
2022-01-19 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
