货物双能X射线扫描仪的功能和限制：元素原子序数鉴别
摘要：核物质走私风险高涨，为了应对这一挑战，在港口部署了射线摄影系统，用于扫描货物集装箱以寻找隐藏的非法物质。双能射线摄影系统通过光子的衰减与原子序数$Z$的依赖关系，能够对货物集装箱进行大致的元素分析，从而提高物质检测能力。本研究通过考虑双能MeV系统的${6, 4}$ MeV，${10, 6}$ MeV和${10, 4}$ MeV的辐照束，研究了原子序数鉴别的能力。分析结果表明，两种不同的物质有时会产生相同的透明度测量值，导致在区分具有不同原子序数的物质时存在基本的模糊性。以往的文献也观察到了这一特性，但对这一限制的程度了解不足，对退化的原因解释也不充分。这种非唯一性特性源于光电吸收和产生电子对之间的竞争，即使是在具有完美分辨率和零统计噪声的系统中也存在。通过蒙特卡洛透明度模拟验证了这些发现。研究结果表明，当前部署的商用射线摄影系统基本上无法区分高原子序数核物质和杂乱的中等原子序数货物内容。
作者：Peter Lalor, Areg Danagoulian
论文ID：2301.05783
分类：Nuclear Experiment
分类简称：nucl-ex
提交时间：2023-07-25