[发明专利]一种μ子成像方法

说明书

本发明公开了一种μ子成像方法，包括：步骤A，μ子从待成像物体的上方入射至待成像物体；步骤B，获得所有的重建μ子径迹，各重建μ子径迹是指在待成像物体上方检测到的满足条件t2‑t1≤ΔT的μ子径迹段，其中，t1为在待成像物体上方检测到μ子入射的时刻点，t2为在待成像物体侧周检测到γ光的时刻点，ΔT为设定值；步骤C，基于重建μ子径迹，分别获得待成像物体的俯视图、正视图和侧视图。本发明弥补了现有μ子成像技术无法对中低Z、小体积物质成像的技术空缺，实现了对中低Z、小体积物质的清晰成像，且可应用于医学成像领域，用于对人体的组织和骨骼进行“无损”成像，可解决人工放射源产生的一系列问题。

技术领域

本发明特别涉及一种μ子成像方法。

背景技术

放射源宇宙射线μ子成像技术是一种新型的无损成像技术，宇宙射线μ子具有以下2个优点：

1.强穿透性。宇宙射线μ子是一种穿透性极强的高能带电粒子，能够轻易地穿透厚的屏蔽层，比如海关集装箱内的放射性屏蔽材料、核反应堆、金字塔和火山口等。

2.“无损”性。宇宙射线μ子是一种天然放射源，在其成像检测过程中不会引入额外的放射源，能够实现真正的“无损检测”。而常规检测方式引入了γ光等人工放射源，可能会对待成像检测物体造成辐照损伤。

目前，对宇宙射线μ子成像技术的研究，聚焦于μ子的散射成像和透射成像两种技术：

1.散射成像技术利用μ子穿过待成像检测物体后携带的散射角信息成像，该技术具有辐射安全性好、对高Z材料探测灵敏度高、环境友好等诸多优点，在港口、机场和检查站等重要枢纽针对核反恐、核走私等方面尤为实用(Ma L,Wang W,Zhou J,et al.Muonradiography technology for detecting high-Z materials[J].Chinese Physics C,2010,34(5):610-614)。

2.透射成像技术利用μ子穿过待成像检测物体后能量和通量的衰减成像，其特点是可以对大体积物质进行深层检测，该技术成功无损检测出了金字塔内部暗室(Morishima.K,Kuno.M,Nishio.A,et al.Discovery of a big void in Khufu's Pyramidby observation of cosmic-ray muons[J].Nature,2017,552(7685):386-390)和火山口的内部三维结构(Ambrosi.G,Ambrosino.F,Battiston.R,et al.The MU-RAY project:Volcano radiography with comic-ray muon radiography of Iwodake,Satsuma-Iwojima volcano,Japan[J].Earth and Planetary Science Letters,2012,349-350(5):87-97；Ambrosino F,Anastasio A,Basta D,et al.The MU-RAY project:detectortechnology and first data from Mt.Vesuvius[J].Journal of Instrumentation,2014,9(2):C02029-C02029)。

以上两种μ子成像技术，均存在一个共同的局限性：对中、低Z(原子序数)物质成像效果差，且基于μ子的透射成像技术不适用于小体积物质。

综上，现有μ子成像技术，聚焦于对高Z、大体积的物质成像，而对中低Z和小体积物质成像效果差。例如，在医学成像领域，由于不能利用μ子成像技术对人体进行无损检测成像，因此使用的均为人工放射源，这就增加了人体的额外吸收剂量，且提高辐照损伤风险，该领域内缺少一种对人体“无损”的成像技术。

发明内容