钢筋混凝土块的缪子层析——首个实验概念验证

由于基础设施老化和交通需求增长，混凝土结构的质量保证与状况评估是世界范围内的重要课题。常见问题包括但不限于：钢筋或预应力管道定位、几何不规则、裂缝、空隙、蜂窝或其他缺陷。超声或雷达等无损检测技术已得到常规且成功的应用，但有时分辨率与精度有限、存在成像伪影或在某些特征检测上受限。直至 1980 年代，X 射线透射在特殊需求下曾被使用，其分辨率远高于其他无损检测技术。然而，出于安全顾虑与成本问题，该方法几乎不再使用。缪子层析近来备受关注。宇宙缪子新型探测器与层析成像算法已开辟了新的应用领域，例如检查货运集装箱中的违禁品或评估放射性废物容器的内容物。但缪子成像也有潜力填补当前混凝土无损检测中的某些空白。作为迈向实际应用的第一步并作为概念验证，我们使用一套现有系统对一块 600 kg 的参考钢筋混凝土块内部进行成像。即便针对此类检测尚未优化装置，缪子成像结果相较超声与雷达成像仍显示出更高分辨率和更小畸变。数据采集耗时更长且信号含噪更多，但图像可检测到常规高能 X 射线层析中可见的相同重要特征。我们的实验展示了缪子成像用于混凝土检测的巨大潜力。下一步包括开发移动探测器并优化采集与成像参数。