利用宇宙线缪子对物体成像需要确定缪子的径迹,而对缪子的击中点进行精确定位是缪子径迹重建的关键。当前主流的缪子径迹探测系统需要搭配多路电子学通道才能对缪子的击中点进行精确定位,此类探测系统的构造复杂且成本高昂。为实现简便...利用宇宙线缪子对物体成像需要确定缪子的径迹,而对缪子的击中点进行精确定位是缪子径迹重建的关键。当前主流的缪子径迹探测系统需要搭配多路电子学通道才能对缪子的击中点进行精确定位,此类探测系统的构造复杂且成本高昂。为实现简便、低成本且高精度的缪子径迹探测系统设计,本研究基于Geant4软件,对无切割式的方形和圆形塑料闪烁体耦合硅光电倍增器(Silicon Photonmultipliers,SiPMs)的探测器进行模拟研究,使用SiPM收集的光子数和触发SiPM响应的时间作为特征参数,采用人工智能回归算法作为缪子定位的方法。模拟结果表明:以光子数作为特征参数的回归算法中,长短时间记忆(Long Short Term Memory,LSTM)算法在三种回归算法中的精度最高;在LSTM算法下,探测器上表面耦合12个SiPM的位置分辨率可达到厘米级别;当使用光子数和触发时间作为特征参数时,在探测器侧边仅耦合6个SiPM的位置分辨率同样能达到厘米级别,且与大面积塑料闪烁体四角耦合光电倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)的探测器在实验中对缪子定位得到的结果吻合。本研究使用LSTM回归算法作为缪子定位算法,提出的在塑料闪烁体侧边耦合6个SiPM的探测器系统结构简便、制造成本低且定位精度达到厘米级别。展开更多
文摘利用宇宙线缪子对物体成像需要确定缪子的径迹,而对缪子的击中点进行精确定位是缪子径迹重建的关键。当前主流的缪子径迹探测系统需要搭配多路电子学通道才能对缪子的击中点进行精确定位,此类探测系统的构造复杂且成本高昂。为实现简便、低成本且高精度的缪子径迹探测系统设计,本研究基于Geant4软件,对无切割式的方形和圆形塑料闪烁体耦合硅光电倍增器(Silicon Photonmultipliers,SiPMs)的探测器进行模拟研究,使用SiPM收集的光子数和触发SiPM响应的时间作为特征参数,采用人工智能回归算法作为缪子定位的方法。模拟结果表明:以光子数作为特征参数的回归算法中,长短时间记忆(Long Short Term Memory,LSTM)算法在三种回归算法中的精度最高;在LSTM算法下,探测器上表面耦合12个SiPM的位置分辨率可达到厘米级别;当使用光子数和触发时间作为特征参数时,在探测器侧边仅耦合6个SiPM的位置分辨率同样能达到厘米级别,且与大面积塑料闪烁体四角耦合光电倍增管(Photomultiplier Tube,PMT)的探测器在实验中对缪子定位得到的结果吻合。本研究使用LSTM回归算法作为缪子定位算法,提出的在塑料闪烁体侧边耦合6个SiPM的探测器系统结构简便、制造成本低且定位精度达到厘米级别。
