宇宙线μ成像蒙特卡罗模拟研究

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1、分类号：TL816+.9密级：公开研究生学位论文论文题目(中文)宇宙线μ成像蒙特卡罗模拟研究论文题目(英文)Monte-CarloSimulationforCosmicRayMuonTomography研究生姓名谭新建学科、专业核科学与技术核技术及应用研究方向核仪器与仪表学位级别硕士导师姓名、职称姚泽恩教授论文工作起止年月2008年4月至2009年2月论文提交日期2009年3月15日论文答辩日期2009年5月9日学位授予日期2009年6月22日校址：甘肃省兰州市原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的学位论文，是在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。学位论

2、文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的内容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：2009.2.14I关于学位论文使用授权的声明本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属兰州大学。本人完全了解兰州大学有关保存、使用学位论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权兰州大学可以将本学位论文的全部或部分内容编

3、入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署名单位仍然为兰州大学。保密论文在解密后应遵守此规定。论文作者签名：导师签名：日期：2009..II摘要论文首先总结了宇宙线μ成像的研究背景和现状，同时简单介绍了用于μ成像的蒙特卡罗模拟程序Geant4和径迹重建（POCA-ThePointofClosestApproach)方法。采用Geant4模拟了3GeV单能μ在两种典型物质中的散射，给出了μ散射角分布和最可几散射角θ，模拟0了不同能量的μ在几种典型物质中的最可几散射

4、角的变化曲线。分析了μ散射基本原理，给出了在低原子序数物质背景下分辨高原子序数物质的μ成像依据。构建了海平面μ产生子模型，利用该程序完成了μ能谱和极角抽样，并将模型抽样结果和海平面μ能谱实验数据进行了检验对比。结果显示，构建的海平面μ产生模型得到的抽样结果与实验数据能较好的吻合。通过3GeV单能μ在漂移管(MDT-MonitoredDriftTube)和阻性板(RPC-ResistivePlateChamber)探测器上散射特性的蒙特卡罗模拟研究，完成了用于μ成像探测器的选型，给出了探测器结构及材料的优化数据。运用开发的Geant4程序和Root程序，构

5、建了μ成像探测器系统，采用了径迹重建法POCA对小尺寸反应堆燃料元件的μ成像进行了实际模拟，给出了不同判据条件下的成像视图。模拟成像结果表明，基于将多次库伦散射等效为单次散射的径迹重建方法可以实现燃料元件轮廓成像，但因探测器系统接收度和探测效率等的影响，μ利用效率不高。目前成像时间太长，无法实现快速成像，需尝试和开发新的成像算法。关键词:宇宙线μ;库伦散射;漂移管;阻性板;燃料元件;成像IIIAbstractInthisthesis,thebackgroundandthepresentstateonthecosmicraysmuontomographyr

6、esearchweresummarizedbriefly.TheframeworkoftheGeant4toolkitandtheRootprogramwereintroduced.InRootprogram,thePOCAalgorithmusingthesimplificationmethodofequivalentsinglescatteringwasusedtoreconstructthescatteringanglesandscatterpositionsassociatedwiththoseangles.Thescatteringangled

7、istributionandthemostprobablescatteringangleweresimulatedintypicalmaterialsusing3GeVmono-energeticmuon,andthecurvesofthemostprobablescatteringanglevsdifferentenergymuoninseveraltypicalmaterialswerepresented.Accordingtosimulationresults,thescatteringbasicprincipleandthemuontomogra

8、phymethodonthehighatomicnumbermaterialun