Diseño y simulación de un detector de muones utilizando lecturas de fibra de desplazamiento de longitud de onda para la seguridad fronteriza
Autores: Georgadze, Anzori Sh.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
Categoría
Gestión y administración
Subcategoría
Gestión del conocimiento
Palabras clave
Tomografía de muones de rayos cósmicos
Inspección no invasiva
Contenedores de envío
Dispersión de muones
Absorción-transmisión
Diseño de detectores
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
La tomografía de muones por rayos cósmicos es un método prometedor para la inspección no invasiva de contenedores de envío y camiones. Aprovecha los muones cósmicos, que tienen una alta penetración, y sus interacciones con varios materiales para generar imágenes tridimensionales de objetos grandes y densos, como los contenedores de envío intermodales, que suelen ser opacos para las técnicas convencionales de radiografía por rayos X. Una de las tareas clave de las aduanas y la seguridad fronteriza es verificar las declaraciones de los contenedores de envío para prevenir el tráfico ilegal, y la tomografía de muones ofrece una solución viable para este propósito. Los métodos de imagen comunes que utilizan muones se basan en el análisis de datos de dispersión o absorción-transmisión de muones. Diseñamos un sistema compacto de tomografía de muones con dimensiones de 3 x 3 x 3 m, que consiste en detectores sensibles a la posición en 2D. Estos detectores incluyen centelleadores de plástico, fibras de desplazamiento de longitud de onda (WLS) y SiPMs. A través de la modelización del transporte de luz con GEANT4, demostramos que el diseño del detector propuesto, que presenta placas de centelleador de 1 m x 1 m con fibras WLS de forma cuadrada de 2 mm, puede lograr una resolución espacial de aproximadamente 0.7-1.0 mm. A través de simulaciones de Monte Carlo, demostramos que combinar los datos de dispersión y absorción de muones permite la identificación rápida y precisa de los materiales de carga. En un escenario de contrabando donde el tabaco se declara falsamente como rollos de toallas de papel, este análisis combinado distingue los dos con un 3 de confianza a una resolución espacial de 1 mm (FWHM) para el detector de muones, logrando resultados en un tiempo de escaneo de 40 s para un contenedor de envío de 20 pies.
Descripción
La tomografía de muones por rayos cósmicos es un método prometedor para la inspección no invasiva de contenedores de envío y camiones. Aprovecha los muones cósmicos, que tienen una alta penetración, y sus interacciones con varios materiales para generar imágenes tridimensionales de objetos grandes y densos, como los contenedores de envío intermodales, que suelen ser opacos para las técnicas convencionales de radiografía por rayos X. Una de las tareas clave de las aduanas y la seguridad fronteriza es verificar las declaraciones de los contenedores de envío para prevenir el tráfico ilegal, y la tomografía de muones ofrece una solución viable para este propósito. Los métodos de imagen comunes que utilizan muones se basan en el análisis de datos de dispersión o absorción-transmisión de muones. Diseñamos un sistema compacto de tomografía de muones con dimensiones de 3 x 3 x 3 m, que consiste en detectores sensibles a la posición en 2D. Estos detectores incluyen centelleadores de plástico, fibras de desplazamiento de longitud de onda (WLS) y SiPMs. A través de la modelización del transporte de luz con GEANT4, demostramos que el diseño del detector propuesto, que presenta placas de centelleador de 1 m x 1 m con fibras WLS de forma cuadrada de 2 mm, puede lograr una resolución espacial de aproximadamente 0.7-1.0 mm. A través de simulaciones de Monte Carlo, demostramos que combinar los datos de dispersión y absorción de muones permite la identificación rápida y precisa de los materiales de carga. En un escenario de contrabando donde el tabaco se declara falsamente como rollos de toallas de papel, este análisis combinado distingue los dos con un 3 de confianza a una resolución espacial de 1 mm (FWHM) para el detector de muones, logrando resultados en un tiempo de escaneo de 40 s para un contenedor de envío de 20 pies.