Speaker
立志 王
(南华大学核科学技术学院)
Description
本研究面向钻孔直径受限条件下深部地下矿脉勘探需求，提出了一种紧凑型圆柱形三层塑料闪烁体宇宙线缪子探测器结构。该探测器由内层与外层反向螺旋塑料闪烁体条以及中间层轴向垂直排列的矩形塑料闪烁体条组成。反向螺旋结构用于获取缪子入射方位信息，中间垂直层用于增强轴向定位约束，从而在井下有限空间内兼顾探测效率、方向重建能力和位置分辨能力。基于Geant4 蒙特卡洛模拟平台，并结合EcoMug宇宙线缪子源模型，本文对探测器几何参数与探测性能之间进行了研究，重点研究了闪烁体条宽度、厚度以及螺旋角对探测效率、方位角分辨率、天顶角分辨率和位置分辨率的影响。模拟结果表明，当闪烁体宽度为10 mm、厚度为10 mm、螺旋角为21°时，探测器综合性能达到较优水平，模拟测得对应方位角分辨率为48.16 mrad，天顶角分辨率为14.41 mrad，位置分辨率为3.17 mm。进一步构建高密度矿体模型和低密度空腔模型开展成像验证，结果显示该探测器能够有效响应不同密度异常区域，重建结果可较好反映目标体空间位置及密度差异特征。研究表明，所提出的双螺旋圆柱形三层塑料闪烁体探测器在深部地下钻孔缪子探测与矿脉成像中具有较好的适用性，可为井下受限空间条件下的缪子成像探测系统设计提供参考。
关键词：缪子成像，Geant4，蒙特卡洛模拟，缪子径迹探测器，探测器建模与模拟
