[發明專利]一種用于圓柱體容器內重核材料探測的方法

在審

• 申請號: 202010063398.9
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111290039A
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發明（設計）人: 肖灑;何偉波;帥茂兵;陳穎;黨曉軍;石人剛
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院材料研究所
• 主分類號: G01V5/00
• 分類號: G01V5/00;G06F17/10
• 代理公司: 成都眾恒智合專利代理事務所(普通合伙) 51239
• 代理人: 鐘顯毅

本發明公開了一種用于圓柱體容器內重核材料探測的方法，包括以下步驟：步驟S1、將目標物體放置于圓柱體容器內；步驟S2、獲取散射數據；步驟S3、以傾斜后的容器底面中心為原點，以圓柱體軸向為Z軸方向，X軸方向為垂直于Z軸的平面內任意方向，建立三維笛卡爾坐標系；步驟S4、將容器等間距劃分為N個圓盤層并從底部往上將各個圓盤層依次編號；步驟S5、獲取各個μ子的入射和出射徑跡，將徑跡變換到步驟S3建立的坐標系內，根據徑跡特征對μ子進行統計和分類選擇；步驟S6、對分類后的μ子徑跡分別進行反演，獲取容器上下結構圖像，對圖像進行整合，得到總體結構組成信息。本發明可減少成像時間、降低計算資源消耗；可保持較高的層間邊界分辨率。

技術領域

本發明涉及核技術應用領域，具體的講，是涉及一種用于圓柱體容器內重核材料探測的方法。

背景技術

在當今世界地緣政治不穩定、形勢復雜多變的大背景下，為應對核恐怖活動與核材料走私，各國加強了對鈾、钚等重核材料的管制，以降低被盜竊和非法運輸的風險。其中一個重要手段就是在重要的交通樞紐(如邊防關卡、碼頭、機場等)處部署基于X、γ射線成像等技術的高性能探測系統。但是，此類技術難以對強屏蔽的核材料進行有效的探測，因為這些射線源穿透能力有限，且對乘客和駕駛員有潛在的輻照危害。

在這種背景下，利用天然宇宙射線作為探針的μ子成像技術應運而生，具有無人工輻射、穿透性強、靈敏度高、環境友好等諸多優點，使得該技術在重核材料探測方面尤為實用。目前已在核安保場景中得到初步應用，但由于宇宙射線通量有限、現有成像算法機制復雜等原因，其應用范圍受到很大限制。傳統μ子成像方法在處理圓柱體容器對象時，采用形狀無關的通用三維正交網格進行體素劃分，導致體素數量龐大，所需成像檢測時間較長、計算資源消耗大；常規的正則化方法的圖像噪聲難抑制、層間邊界分辨率較低；探測花費時間不可控。

發明內容

為克服現有技術存在的問題，本發明提供一種解決了檢測時間短、計算資源消耗小、有效抑制圖像噪聲、有較高的層間邊界分辨率、探測花費時間可控的用于圓柱體容器內重核材料探測的方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種用于圓柱體容器內重核材料探測的方法，包括以下步驟：

步驟S1、將目標物體放置于圓柱體容器內；

步驟S2、將圓柱體容器以傾斜方式放置，利用宇宙射線μ子對圓柱體容器進行探詢，獲取散射數據；

步驟S3、以傾斜后的圓柱體容器底面中心為原點，以圓柱體軸向為Z軸方向(從圓柱體底部到頂部為其正向)，X軸方向為垂直于Z軸的平面內任意方向，建立三維笛卡爾坐標系；

步驟S4、將圓柱體容器等間距劃分為N個圓盤層，并從底部往上將各個圓盤層從1～N依次編號；

步驟S5、獲取各個μ子的入射和出射徑跡，將徑跡變換到步驟S3建立的坐標系內，并根據徑跡特征對μ子進行統計和分類選擇；

步驟S6、通過對分類后的μ子徑跡分別進行反演，獲取容器上下兩部分結構圖像，并對圖像進行整合，獲取總體結構組成信息。

進一步地，所述步驟S1中的目標物體和圓柱體容器均為任意尺寸。

進一步地，所述步驟S5中的對μ子分類為分成：第一類，μ子從圓柱體容器上頂面入射，從圓柱體容器側面第i層圓盤層出射；第二類，μ子從圓柱體容器側面第i層圓盤層入射，從圓柱體容器底面出射。

具體地，所述第一類出射層為第i層的μ子通過如下公式計算其在第j個圓盤層中穿過的路徑長度P_ij：