西安城墻內(nèi)部成像成果圖

正是這臺貌似不起眼的儀器，給西安古城墻做了“CT”。

在礦道中為繆子成像設(shè)備接線

繆子是自然界的基本粒子，高性能繆子探測器、成像機(jī)理、深度應(yīng)用的研究處于當(dāng)今無損成像技術(shù)的前沿。

近年來，蘭州大學(xué)教育部稀有同位素前沿科學(xué)中心、國家核產(chǎn)業(yè)研究院劉志毅教授團(tuán)隊在該領(lǐng)域取得了系列成果，先后自主研發(fā)了國內(nèi)首臺套可量產(chǎn)塑閃成像系統(tǒng)、實(shí)施了國內(nèi)首次文保應(yīng)用、亞洲首次礦藏勘探應(yīng)用等，為有效解決大型目標(biāo)物的深內(nèi)部成像難題提供了重要技術(shù)支撐。

春日的午后，暖暖的陽光灑在身上、落在地上，安詳而愜意。按照事先的約定，記者來到了蘭州大學(xué)教育部稀有同位素前沿科學(xué)中心。從樓外一側(cè)的步梯拾級而上，進(jìn)入樓內(nèi)，靜謐的空氣中偶爾傳來若有若無的機(jī)器轟鳴聲。行至3樓，沿走廊一端向前走不遠(yuǎn)，左轉(zhuǎn)，左側(cè)墻面上“國際繆子成像研究院（中國）”幾個大字格外醒目。

在正對面一間不大的辦公室里，記者見到了劉志毅教授——一個帶領(lǐng)團(tuán)隊突破常規(guī)，研發(fā)出國內(nèi)首臺具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)、可量產(chǎn)的繆子成像系統(tǒng)，首次對西安城墻等文物古跡做“CT”，對甘肅甘南早子溝金礦成功實(shí)施亞洲首次天然射線繆子探礦實(shí)驗，填補(bǔ)相關(guān)領(lǐng)域空白的核技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用專家。

機(jī)緣巧合

他選擇了應(yīng)用前景最廣泛的課題

就著窗外微斜的陽光，喝一口幽香的熱茶，與劉志毅教授的對話圍繞天然射線繆子成像技術(shù)這一前沿科技成果鋪展開來。

“繆子是自然界的基本粒子之一，具有極強(qiáng)的穿透能力，可以實(shí)現(xiàn)大型目標(biāo)物的無接觸、深穿透和無損成像，與常規(guī)人工射線裝置在某些方面相比具有不可比擬的優(yōu)勢。”劉志毅介紹說。

說起與繆子的初相遇，劉志毅教授侃侃而談：“我是在國外讀的博士，實(shí)際上我開始做這個課題是在博士畢業(yè)進(jìn)入一個加拿大國家實(shí)驗室后，當(dāng)時有幾個課題選擇，（關(guān)于宇宙射線成像）這個課題最具挑戰(zhàn)性，應(yīng)用前景也最為廣泛?！?/p>

課題的選定，意味著此前一直在做基礎(chǔ)研究的劉志毅從此要轉(zhuǎn)向應(yīng)用研究?？珙I(lǐng)域科研需要有足夠的勇氣和毅力去克服未知的挑戰(zhàn)和困難。作為該課題的核心研發(fā)人員，劉志毅說自己也曾有過思想上的斗爭，因為基礎(chǔ)研究本身參與的課題都比較大，“都是大平臺、大科學(xué)裝置。從我個人的性格來講更傾向于相對比較小而精的、可以帶領(lǐng)一個團(tuán)隊全面去做的這樣一個項目?！?/p>

毅然回國

矢志不渝研發(fā)出國產(chǎn)化繆子系統(tǒng)

原本，成長于孔孟之鄉(xiāng)的劉志毅在2018年之前與蘭州大學(xué)并沒有任何交集。

然而，從到加拿大讀博，再到畢業(yè)后進(jìn)入實(shí)驗室工作，在國外一待就是十多年的劉志毅，卻在事業(yè)卓有成績、生活安逸之時，動了想要回到祖國的念頭。

恰好！

2018年，蘭州大學(xué)向他拋出了橄欖枝。有多種選擇的他考量再三，毅然舍棄國外優(yōu)厚的待遇回到祖國，直奔蘭州。從繁華的溫哥華，一個猛子扎到祖國的大西北，劉志毅看重的是核科學(xué)技術(shù)在這片土地上經(jīng)過多年深耕，打下的堅實(shí)基礎(chǔ)和取得的斐然成績。對于他來說，為地方科技創(chuàng)新服務(wù)，就是為社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展作貢獻(xiàn)，是件開心且很有意義的事。

“來到蘭大后我依然繼續(xù)在做繆子技術(shù)的追蹤和研發(fā)。我發(fā)現(xiàn)國內(nèi)雖然有一些同行也在做相關(guān)領(lǐng)域的研究，但是很少，并且都是頂尖的大學(xué)和科研單位。而我對這個技術(shù)太有感情了，就有了結(jié)合過去的基礎(chǔ)和經(jīng)驗，研發(fā)出屬于我們自己的繆子成像技術(shù)的想法?！?/p>

說干就干！

在學(xué)校的大力支持下，劉志毅推翻國外相關(guān)研究方案和實(shí)施計劃，“重起爐灶”，全新開始。

經(jīng)過無數(shù)次的實(shí)驗研究，克服重重困難，最終，團(tuán)隊成功研發(fā)出我國首臺套基于三棱柱的塑閃宇宙射線繆子成像系統(tǒng)，并首次利用該項技術(shù)對西安古城等文物古跡進(jìn)行了“體檢”。

今年1月，團(tuán)隊又成功對甘肅甘南早子溝金礦實(shí)施了亞洲首次天然射線繆子探礦無損成像，這是繆子成像技術(shù)繼文物挖掘與保護(hù)應(yīng)用方面又一重要的產(chǎn)業(yè)化實(shí)踐成果。

突破常規(guī) 填補(bǔ)空白

實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化大幅度降低成本

地下礦體勘探和采空區(qū)的精確構(gòu)建等一直是采礦業(yè)面臨的難題。傳統(tǒng)的地球物探手段存在經(jīng)濟(jì)成本高、探測精度低、圈定不準(zhǔn)確和潛在環(huán)境破壞等問題。與傳統(tǒng)勘探方法相比，繆子成像技術(shù)作為一種新型的、綠色的無損探測技術(shù)，無需進(jìn)行批量地面開挖或爆破，減少了對環(huán)境的破壞和污染。

另據(jù)了解，繆子成像技術(shù)雖然已在北美和澳大利亞的火山成巖礦體有了初步應(yīng)用，但將該技術(shù)應(yīng)用到常規(guī)金礦仍有一些關(guān)鍵技術(shù)問題未能解決。

為適應(yīng)生產(chǎn)礦區(qū)的復(fù)雜環(huán)境，國產(chǎn)化的繆子成像系統(tǒng)不僅有通過正演技術(shù)提供最佳實(shí)測方案的能力，團(tuán)隊還對系統(tǒng)進(jìn)行了針對性的改裝。

團(tuán)隊合作方、甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院總工程師王玉璽表示，該系統(tǒng)在金礦探測實(shí)驗中，解決了長期以來困擾采礦業(yè)的三維礦體圈定和采空區(qū)探測等問題。這一成果為繆子成像技術(shù)在礦藏勘探領(lǐng)域的深入產(chǎn)業(yè)化提供了有力的支持和示范。

提及研發(fā)過程中遇到過哪些難忘的事？劉志毅坦言，遇到問題就自力更生，比如在某個技術(shù)點(diǎn)兒卡殼，一些配件找不到供應(yīng)商，團(tuán)隊就從算法上突破常規(guī)技術(shù)，與國內(nèi)一些兄弟院校、生產(chǎn)配件的企業(yè)合作。這不僅讓天然射線繆子成像技術(shù)應(yīng)用到更多現(xiàn)實(shí)場景中成為可能，也解決了該探測系統(tǒng)的國產(chǎn)化問題，大幅度降低了成本。

另外，團(tuán)隊還提出了一種簡便有效的高海拔繆子測量數(shù)據(jù)修正方法，大大降低了海拔對成像精度的影響。“我們探礦實(shí)驗點(diǎn)是在海拔3000米左右的高原上，這一方面我們可以說是填補(bǔ)了國際上相關(guān)領(lǐng)域的空白。”劉志毅說。

國內(nèi)唯一 前景廣闊

希望吸引更多人才和項目來蘭

據(jù)了解，團(tuán)隊現(xiàn)有自主研發(fā)的6套國產(chǎn)化的繆子成像系統(tǒng)，其中2套目前正在山西云岡石窟采集探測數(shù)據(jù)；另4套在對甘肅天水麥積山石窟實(shí)施探測實(shí)驗。

展望這一技術(shù)的應(yīng)用前景，劉志毅介紹，宇宙射線是來自大自然的免費(fèi)射線源，其無損成像技術(shù)可應(yīng)用于礦產(chǎn)地質(zhì)勘探、工業(yè)探測、智慧農(nóng)業(yè)、科技考古等多個方面，可對接的行業(yè)也很多。還可以用于海關(guān)安檢、高速公路、城市地下管網(wǎng)監(jiān)測等。

另外，該技術(shù)還在冰川科考、滑坡監(jiān)測等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

如何讓繆子成像技術(shù)這一科技成果產(chǎn)業(yè)化，使其成為蘭州為強(qiáng)省會注入的一股強(qiáng)勁動力？劉志毅表示，積極發(fā)展服務(wù)地方經(jīng)濟(jì)、符合地方產(chǎn)業(yè)特色的綠色核技術(shù)產(chǎn)業(yè)，將是甘肅核產(chǎn)業(yè)破局的關(guān)鍵之一。產(chǎn)業(yè)合作和有效對接則是促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和創(chuàng)新成果產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化的基石?！暗谝皇窃谔m州成立一個繆子成像系統(tǒng)生產(chǎn)基地，把這個方向和同行一道做大做強(qiáng)；第二方面是以此為典范，鼓勵更多有好技術(shù)或者手里有好項目的人和（企業(yè)、單位）來蘭州落地，共同參與到強(qiáng)省會行動中來，為蘭州和甘肅，乃至國家經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展添磚加瓦?！?/p>

蘭州日報社全媒體記者 馬文艷  受訪者供圖

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