Мюонная радиография

Мюонная радиография

Метод мюонной радиографии — метод зондирования материалов, который заключается в регистрации процесса рассеивания или поглощения пучка мюонов при прохождении через вещество изучаемого объекта. В роли просвечивающего пучка используются  мюоны от ускорителей или мюоны космических лучей.

Космические мюоны создаются при взаимодействии частиц космического излучения с земной атмосферой, и затем проникают через поверхность планеты и через все, что находится на Земле, с плотностью и скоростью потока около 10 тысяч частиц на квадратный метр в минуту.

Схема образования мюонов частицами космического излучения в атмосфере Земли

При прохождении сквозь вещество эти заряженные частицы претерпевают многократное кулоновское рассеяние на ядрах атомов вещества исследуемого объекта, что приводит к изменению направления их движения. Анализ углового распределения мюонов после прохождения через какой-либо объект позволяет сделать заключение о составе вещества этого объекта, а также о наличии неоднородностей в его толще.

Метод позволяет изучать внутреннюю структуру объекта, не подвергая его полному или частичному разрушению.

Модельное представление мюонной радиографии массивного объекта

В качестве регистрирующей аппаратуры могут использоваться электронные детекторы и трековые эмульсионные детекторы, при явном преимуществе последних.

В России метод мюонной радиографии находится на стадии разработки и тестирования, но имеет очень широкие перспективы применения в науке и промышленности, в частности
- в области геологоразведки;
- при прогнозировании извержения вулканов;
- при исследовании геологических объектов;
- при исследовании подземных пустот и скрытых сейсмических зон сброса;
- для радиационного контроля грузов;
- для неразрушающего контроля состояния крупных промышленных объектов, в том числе ядерных и др.

В 2012-13 гг. при совместном участии ФИАН и НИИЯФ МГУ был успешно проведен тестовый эксперимент по изучению применимости метода мюонной радиографии с использованием эмульсии российского производства. В настоящее время группа ПАВИКОМ в сотрудничестве с НИИЯФ МГУ осуществляет серию тестовых экспериментов по определению оптимальных условий проведения исследований природных и промышленных объектов методом мюонной радиографии.