📄 معروضة نسخة «بسيط» — «متقدم» غير جاهزة بعد. أضفه إلى المفضّلة للمساعدة في تسريعها. اطلب التحليل الكامل

في كل ثانية، تمر عبر جسم الإنسان حوالي مئة جسيم غير مرئي تُعرف بالميونات. تولد هذه الجسيمات عاليًا في السماء عندما تصطدم الأشعة الكونية بذرات الهواء، ثم تهطل كالمطر على الأرض. هذه الجسيمات شديدة الاختراق لدرجة أنها تستطيع عبور مبنى متعدد الطوابق، لكنها تنحرف قليلًا عند مواجهة مادة كثيفة، مثل الرصاص أو اليورانيوم. هذه الخاصية هي أساس التصوير الميوني: تقنية تسمح بالنظر داخل شاحنة مغلقة أو بركان دون فتحه.

ابتكر فريق من الباحثين كاشفًا مصغرًا لهذا الغرض، معتمدين على تقنية التضخيم الغازي المعروفة باسم Thick-GEM. تعمل هذه التقنية مثل إسفنجة، حيث تقوم الجسيمات المارة بإخراج إلكترونات من المسام، ثم تتضخم الإشارة كالانهيار الجليدي. عادةً ما تُصنع هذه الألواح بفتحات ميكرونية، لكن هنا تم تكبيرها من 5 إلى 20 مرة: هذا يبسط الإنتاج، ويجعل الجهاز أكثر متانة وأقل تكلفة، مع الحفاظ على الدقة. لوح بحجم 4 × 5 سنتيمترات، صُنع في منشأة محلية، خضع لسلسلة من الاختبارات.

أولًا، تم "تدريب" الكاشف عن طريق تطبيق جهود كهربائية مختلفة للعثور على الوضع الأمثل الذي يرى فيه الجسيمات بوضوح دون أن يغرق في الضوضاء. ثم تم قياس عدد الميونات التي يلتقطها. اتضح أنه في كل من النسختين أحادية الطبقة وثنائية الطبقة، يسجل الجهاز 99.5% من جميع الجسيمات المارة — عداد شبه مثالي. وباستخدام شعاع ضيق من مصدر الحديد-55، تم تحديد الدقة المكانية: 30 ميكرومترًا، أي أنحف بثلاث مرات من شعرة الإنسان.

يمكن أن يصبح هذا الكاشف قلب جهاز مسح محمول للجمارك أو الصناعة. بدلاً من أجهزة الأشعة السينية الضخمة، صندوق يرى التجاويف المخفية والمواد المختلفة من خلال كيفية انحراف الميونات داخل كتلتها. وكل ذلك باستخدام المطر المجاني من الجسيمات الكونية الذي يهطل دائمًا.

الملخص الأصلي

كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2606.08664

Muography, commonly known as muon tomography, is a passive, non-destructive imaging technique that utilizes naturally occurring cosmic-ray muons to visualize the internal density structures of large, static, or inaccessible objects. In course of developing a small prototype muography system for material identification that relies upon the multiple Coulomb scattering of muons in matter, we explored the possible use of Thick-GEM detector as muon tracking device. It is a 5-20 fold scaled-up version of traditional GEM technology, that has become increasingly popular in recent years, owing to its mechanical robustness, cost-effective production, and excellent position sensing capabilities. A few prototypes of this detector of dimension $$40\,\mathrm{mm} \times 48\,\mathrm{mm}$$ with variation in other design parameters, were manufactured from a local industry. Subsequent to conditioning, detailed characterization of the detectors was performed to validate their suitability in muography applications. To identify the optimal operating region, gain variation was studied under various voltage configurations for both single and double-stage configurations. Experimental measurement of muon detection efficiency across the entire operating range yielded a maximum efficiency of 99.5\% in both cases. Using a collimated Fe$$^{55}$$-source, the best spatial resolution was determined to be 30 $$\mu$$m for both single and double-stage operation.