【“强省会·兰州绝技”系列报道】兰大缪子技术为兰州高质量发展注入强劲动力

“强省会·兰州绝技”系列报道

兰大缪子技术为兰州高质量发展注入强劲动力

西安城墙内部成像成果图

正是这台貌似不起眼的仪器，给西安古城墙做了“CT”。

在矿道中为缪子成像设备接线

　　缪子是自然界的基本粒子，高性能缪子探测器、成像机理、深度应用的研究处于当今无损成像技术的前沿。

　　近年来，兰州大学教育部稀有同位素前沿科学中心、国家核产业研究院刘志毅教授团队在该领域取得了系列成果，先后自主研发了国内首台套可量产塑闪成像系统、实施了国内首次文保应用、亚洲首次矿藏勘探应用等，为有效解决大型目标物的深内部成像难题提供了重要技术支撑。

　　春日的午后，暖暖的阳光洒在身上、落在地上，安详而惬意。按照事先的约定，记者来到了兰州大学教育部稀有同位素前沿科学中心。从楼外一侧的步梯拾级而上，进入楼内，静谧的空气中偶尔传来若有若无的机器轰鸣声。行至3楼，沿走廊一端向前走不远，左转，左侧墙面上“国际缪子成像研究院（中国）”几个大字格外醒目。

　　在正对面一间不大的办公室里，记者见到了刘志毅教授——一个带领团队突破常规，研发出国内首台具有完全自主知识产权、可量产的缪子成像系统，首次对西安城墙等文物古迹做“CT”，对甘肃甘南早子沟金矿成功实施亚洲首次天然射线缪子探矿实验，填补相关领域空白的核技术创新与产业应用专家。

　　机缘巧合

　　他选择了应用前景最广泛的课题

　　就着窗外微斜的阳光，喝一口幽香的热茶，与刘志毅教授的对话围绕天然射线缪子成像技术这一前沿科技成果铺展开来。

　　“缪子是自然界的基本粒子之一，具有极强的穿透能力，可以实现大型目标物的无接触、深穿透和无损成像，与常规人工射线装置在某些方面相比具有不可比拟的优势。”刘志毅介绍说。

　　说起与缪子的初相遇，刘志毅教授侃侃而谈：“我是在国外读的博士，实际上我开始做这个课题是在博士毕业进入一个加拿大国家实验室后，当时有几个课题选择，（关于宇宙射线成像）这个课题最具挑战性，应用前景也最为广泛。”

　　课题的选定，意味着此前一直在做基础研究的刘志毅从此要转向应用研究。跨领域科研需要有足够的勇气和毅力去克服未知的挑战和困难。作为该课题的核心研发人员，刘志毅说自己也曾有过思想上的斗争，因为基础研究本身参与的课题都比较大，“都是大平台、大科学装置。从我个人的性格来讲更倾向于相对比较小而精的、可以带领一个团队全面去做的这样一个项目。”

　　毅然回国

　　矢志不渝研发出国产化缪子系统

　　原本，成长于孔孟之乡的刘志毅在2018年之前与兰州大学并没有任何交集。

　　然而，从到加拿大读博，再到毕业后进入实验室工作，在国外一待就是十多年的刘志毅，却在事业卓有成绩、生活安逸之时，动了想要回到祖国的念头。

　　恰好！

　　2018年，兰州大学向他抛出了橄榄枝。有多种选择的他考量再三，毅然舍弃国外优厚的待遇回到祖国，直奔兰州。从繁华的温哥华，一个猛子扎到祖国的大西北，刘志毅看重的是核科学技术在这片土地上经过多年深耕，打下的坚实基础和取得的斐然成绩。对于他来说，为地方科技创新服务，就是为社会经济发展作贡献，是件开心且很有意义的事。

　　“来到兰大后我依然继续在做缪子技术的追踪和研发。我发现国内虽然有一些同行也在做相关领域的研究，但是很少，并且都是顶尖的大学和科研单位。而我对这个技术太有感情了，就有了结合过去的基础和经验，研发出属于我们自己的缪子成像技术的想法。”

　　说干就干！

　　在学校的大力支持下，刘志毅推翻国外相关研究方案和实施计划，“重起炉灶”，全新开始。

　　经过无数次的实验研究，克服重重困难，最终，团队成功研发出我国首台套基于三棱柱的塑闪宇宙射线缪子成像系统，并首次利用该项技术对西安古城等文物古迹进行了“体检”。

　　今年1月，团队又成功对甘肃甘南早子沟金矿实施了亚洲首次天然射线缪子探矿无损成像，这是缪子成像技术继文物挖掘与保护应用方面又一重要的产业化实践成果。

　　突破常规 填补空白

　　实现国产化大幅度降低成本

　　地下矿体勘探和采空区的精确构建等一直是采矿业面临的难题。传统的地球物探手段存在经济成本高、探测精度低、圈定不准确和潜在环境破坏等问题。与传统勘探方法相比，缪子成像技术作为一种新型的、绿色的无损探测技术，无需进行批量地面开挖或爆破，减少了对环境的破坏和污染。

　　另据了解，缪子成像技术虽然已在北美和澳大利亚的火山成岩矿体有了初步应用，但将该技术应用到常规金矿仍有一些关键技术问题未能解决。

　　为适应生产矿区的复杂环境，国产化的缪子成像系统不仅有通过正演技术提供最佳实测方案的能力，团队还对系统进行了针对性的改装。

　　团队合作方、甘肃省地质矿产勘查开发局第三地质矿产勘查院总工程师王玉玺表示，该系统在金矿探测实验中，解决了长期以来困扰采矿业的三维矿体圈定和采空区探测等问题。这一成果为缪子成像技术在矿藏勘探领域的深入产业化提供了有力的支持和示范。

　　提及研发过程中遇到过哪些难忘的事？刘志毅坦言，遇到问题就自力更生，比如在某个技术点儿卡壳，一些配件找不到供应商，团队就从算法上突破常规技术，与国内一些兄弟院校、生产配件的企业合作。这不仅让天然射线缪子成像技术应用到更多现实场景中成为可能，也解决了该探测系统的国产化问题，大幅度降低了成本。

　　另外，团队还提出了一种简便有效的高海拔缪子测量数据修正方法，大大降低了海拔对成像精度的影响。“我们探矿实验点是在海拔3000米左右的高原上，这一方面我们可以说是填补了国际上相关领域的空白。”刘志毅说。

　　国内唯一 前景广阔

　　希望吸引更多人才和项目来兰

　　据了解，团队现有自主研发的6套国产化的缪子成像系统，其中2套目前正在山西云冈石窟采集探测数据；另4套在对甘肃天水麦积山石窟实施探测实验。

　　展望这一技术的应用前景，刘志毅介绍，宇宙射线是来自大自然的免费射线源，其无损成像技术可应用于矿产地质勘探、工业探测、智慧农业、科技考古等多个方面，可对接的行业也很多。还可以用于海关安检、高速公路、城市地下管网监测等。

　　另外，该技术还在冰川科考、滑坡监测等领域有着广泛的应用前景。

　　如何让缪子成像技术这一科技成果产业化，使其成为兰州为强省会注入的一股强劲动力？刘志毅表示，积极发展服务地方经济、符合地方产业特色的绿色核技术产业，将是甘肃核产业破局的关键之一。产业合作和有效对接则是促进技术创新和创新成果产业化转化的基石。“第一是在兰州成立一个缪子成像系统生产基地，把这个方向和同行一道做大做强；第二方面是以此为典范，鼓励更多有好技术或者手里有好项目的人和（企业、单位）来兰州落地，共同参与到强省会行动中来，为兰州和甘肃，乃至国家经济社会高质量发展添砖加瓦。”

　　兰州日报社全媒体记者 马文艳 受访者供图