Мюонная томография

Мюонная томография История и развитие мюонной томографии Мюонная томография использует мюоны космических лучей для создания изображений.   Метод позволяет получать изображения […]

Мюонная томография

  • История и развитие мюонной томографии

    • Мюонная томография использует мюоны космических лучей для создания изображений.  
    • Метод позволяет получать изображения через более толстый материал, чем рентгеновская томография.  
    • Мюоны проникают глубже, чем рентгеновские лучи.  
  • Основные формы мюонной томографии

    • Просвечивающая рентгенография: отслеживание количества мюонов для определения плотности.  
    • Рассеивающая мюонная томография: отслеживание количества мюонов для получения изображений.  
  • Принцип работы мюонной томографии

    • Мюоны взаимодействуют с веществом, что позволяет определить плотность.  
    • Мюоны проходят через области с низкой плотностью быстрее, чем через области с высокой плотностью.  
    • Мюонограммы отображают матрицу количества прошедших мюонов.  
  • Применение мюонной томографии

    • Обнаружение ядерных материалов в транспортных средствах и контейнерах.  
    • Мониторинг подземных объектов для улавливания углерода.  
  • Этимология и происхождение термина

    • Термин «мюонная томография» основан на древнегреческих словах «томос» и «графе».  
    • Метод позволяет получать изображения крупномасштабных объектов.  
  • Изобретение мюонной томографии

    • Первая муограмма получена в 1970 году Луисом Альваресом.  
    • Альварес использовал мюоны для поиска скрытых камер в пирамиде Хефрена.  
  • Современные технологии и методы

    • Использование ядерных эмульсий для получения изображений.  
    • Видеография в реальном времени с высоким разрешением.  
  • Геологические приложения

    • Прогнозирование извержений вулканов.  
    • Визуализация магматических очагов.  
  • Примеры проектов

    • Проект Mu-Ray для изображения Везувия.  
    • Проект ASTRI SST-2M для изучения Этны.  
    • Проект OPERA для изучения Стромболи.  
    • Исследования на Пюи-де-Дом во Франции.  
  • Мониторинг подземных вод

    • Муография используется для мониторинга грунтовых вод и уровня насыщения коренных пород.  
    • Результаты измерений сопоставляются с измерениями уровня грунтовых вод и удельного сопротивления горных пород.  
  • Ледники

    • Муография впервые применена для изучения ледников.  
    • В 2017 году японско-швейцарское сотрудничество провело эксперимент на леднике Эйгер.  
    • Впервые удалось сфотографировать эрозию коренных пород под ледником.  
  • Добыча полезных ископаемых

    • Компания TRIUMF разработала муограф для обследования урановых месторождений.  
  • Гражданское строительство

    • Муография используется для составления карт строительных сооружений и их окрестностей.  
    • Визуализация применена для идентификации скрытых строительных шахт.  
  • Ядерные реакторы

    • Рентгенография применена для исследования состояния ядерных реакторов после аварии на АЭС «Фукусима».  
    • Томографические методы могут быть эффективны для определения характеристик ядерных отходов.  
  • Бетонный реактор в Лос-Аламосе

    • Летом 2011 года макет реактора был сфотографирован с помощью мюонного мини-трекера.  
    • Анализ показал, что макет успешно сфотографирован, несмотря на его меньший размер.  
  • Применение на АЭС «Фукусима»

    • Землетрясение и цунами 2011 года вызвали ядерный кризис на АЭС «Фукусима-Дайити».  
    • Мюонная томография может помочь оценить масштабы ущерба и составить план демонтажа реакторов.  
  • Нераспространение

    • Мюонная томография может помочь остановить распространение ядерного материала.  
    • Новый договор СНВ направлен на сокращение ядерного арсенала.  
    • Мюонная томография безопасна для человека и не приводит к искусственному облучению.  
  • Археология

    • В 2015 году проект ScanPyramids начал использовать муографию и термографию для исследования пирамид в Гизе.  
    • В 2023 году в пирамиде Хуфу обнаружена структура в форме коридора.  
    • Пирамида Солнца в Теотиуакане также обследована с помощью муографии.  
  • Археологические исследования Эль-Кастильо

    • Национальный научный фонд США выделил грант на исследования пирамиды Эль-Кастильо в Чичен-Ице.  
    • В подземных туннелях горы Эчиа в Неаполе проведен эксперимент по трехмерной мюонографии.  
  • Императорские покои Китая

    • Юаньюань Лю из Пекинского педагогического университета использовала муографию для получения изображения подземной камеры первого императора Китая.  
  • Планетарная наука

    • Муография может быть применена для получения изображений внеземных объектов, таких как Марс.  
    • Атмосфера Марса достаточна для создания горизонтального потока мюонов для мюонографии.  
    • В будущем возможно включение аппарата для мюонографии в космическую миссию на Марс.  
  • Малые тела Солнечной системы

    • Программа «Инновационные передовые концепции НАСА» оценивает возможность использования муографии для визуализации малых тел Солнечной системы.  
    • Некоторые малые тела генерируют достаточный поток мюонов для съемки объектов диаметром от 1 км и менее.  
  • Гидросферная микроскопия

    • Гиперкилометрический подводный глубинный детектор разработан для автономного проведения муографических наблюдений под водой.  
    • Подводная муография позволяет отображать перемещения масс более точно, чем наземная.  
  • Улавливание и хранение углерода

    • Муография предложена для мониторинга процесса улавливания и хранения углерода.  
    • В 2018 году в Великобритании проведен CCS-муографический мониторинг на руднике Боулби.  
  • Варианты техники

    • Мюонная томография (MST) позволяет определить местонахождение источника рассеяния мюонов.  
    • MST используется для обнаружения ядерных материалов в контейнерах.  
    • Создан портативный мини-мюонный трекер для измерения деталей конструкции ядерных материалов.  
  • Интегрированная мюонная импульсная томографическая система

    • Разработан настраиваемый мюонный спектрометр для измерения импульса мюонов в полевых условиях.  
    • Мюонный спектрометр-томограф улучшает разрешение томографии по рассеянию мюонов.  
  • Мюонная компьютерная аксиальная томография (Mu-CAT)

    • Mu-CAT объединяет несколько проецируемых графических изображений для создания трехмерного изображения.  
    • Mu-CAT показал трехмерное положение зоны трещиноватости под дном кратера действующего вулкана.  
  • Исследование космическими лучами и пассивная томография (CRIPT)

    • Детектор Cosmic Ray Inspection and Passive Tomography отслеживает события рассеяния мюонов и оценивает импульс мюона.  
  • История и перемещение детектора CRIPT

    • Детектор CRIPT был первоначально построен и введен в эксплуатацию в Карлтонском университете в Оттаве, Канада.  
    • Позже он был перемещен в лабораторию Atomic Energy Of Canada Limited в Chalk River Laboratories.  
  • Текущие исследования

    • CRIPT изучает ограничения по времени обнаружения для безопасности границ.  
    • Исследуются ограничения по разрешению изображений мюонной томографии.  
    • Проверяются запасы ядерных отходов и ведется наблюдение за космической погодой.  
  • Технические аспекты

    • Устройство состоит из мюонных датчиков и записывающего носителя.  
    • Используются различные типы мюонных датчиков: пластиковые сцинтилляторы, ядерные эмульсии, газовые ионизационные детекторы.  
    • Носителем записи может быть пленка, цифровая магнитная или электронная память.  
  • Преимущества мюографии

    • Мюоны встречаются в природе в большом количестве и перемещаются из атмосферы к поверхности Земли.  
    • Высокое контрастное разрешение позволяет различать пустоты менее 0,001% объема.  
    • Аппарат требует меньшего энергопотребления, чем другие методы визуализации.  
  • Процесс мюонной графики

    • Коэффициент пропускания определяется как отношение пропускания через объект к падающему потоку мюонов.  
    • Диапазон прохождения мюона через вещество зависит от его энергии.  
    • Числа на мюонограмме соответствуют количеству мюонных событий.  
  • Объемный эффект

    • Мюонография не может различить изменения плотности из-за объемного эффекта.  
    • Объемный эффект возникает при одинаковом ослаблении потока мюонов от материалов разной плотности.  
    • Для избежания ложных данных необходимо точно определить внешнюю форму объема.  

Полный текст статьи:

Мюонная томография

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх