宇宙線で物体内部を見るミュオグラフィの精度を向上 ――2台同時観測で気象・太陽活動による揺らぎをリアルタイム補正――

2026-11-04 東京大学,産業技術総合研究所,Khalifa University of Science and Technology,UCLouvain

東京大学などの国際共同研究グループは、宇宙線ミュオンを利用して物体内部の密度を非破壊で調べる「ミュオグラフィ」の測定精度を向上させる新手法を開発した。従来は、対象物を通過したミュオンの測定と、空から直接到達するミュオンの基準測定を異なる時刻に行っていたため、気象や太陽活動によるミュオン強度の変動が密度推定の誤差につながっていた。今回、対象物を測定するメインテレスコープと、空を測定する参照テレスコープの2台を同時に運用し、両者の計数率の比から共通する変動をリアルタイムに補正する方法を実証した。アルミニウムとステンレス鋼の測定実験では、従来の単一装置で約19~23%生じていた相対誤差を大幅に低減し、基準密度と整合する結果を得た。火山、鉱山、地下構造物、トンネル、CO₂地中貯留などの内部状態を長期的に監視する技術の信頼性向上が期待される。

図1:横並びに配置した2台のミュオンテレスコープを用いて得られた、アルミニウムおよびステンレス鋼ブロックの測定密度と基準密度との比較

<関連情報>

吸収性ミューオグラフィーにおける密度推定精度向上のためのリアルタイムデュアルテレスコープ正規化 Real-time dual-telescope normalization for improved density estimation in absorption muography

Hamid Basiri, Jun Matsushima, Masashi Kodama, Toshiyuki Yokota, Mohammed Y. Ali, Fateh Bouchaala, Ahmed Eleslambouly, Hiroyuki K. M. Tanaka, Eduardo Cortina Gil & Andrea Giammanco
Communications Physics  Published:02 November 2026
DOI:https://doi.org/10.1038/s42005-026-02921-z

Abstract

Absorption muography infers path-averaged density from the attenuation of atmospheric muons. Transient flux variations driven by weather, solar activity, and geomagnetism bias sequential measurements that rely on a non-simultaneous background. Here we show a real-time dual-telescope normalization in which two identical plastic-scintillator telescopes operate in parallel, one viewing open sky as a reference and one viewing the target. Their count-rate ratio cancels common-mode flux changes and tracks detector drift. A 140-h no-target run yields a stable calibration, and stacked acrylic slabs give an empirical transmission–thickness curve. Applied to blind targets, the dual-telescope workflow recovers the densities of 20-cm aluminum and 10-cm stainless-steel blocks within uncertainties, whereas a single-telescope workflow shows systematic biases of +18.95% and −22.82%. A vertical stack of the two telescopes further improves common-mode rejection, reducing calibration ratio scatter from 7.6% to 3.3%. The method is model-independent, removes systematic density biases in any campaign where a simultaneous flux reference is feasible, and is directly applicable to field deployments.

2004放射線利用
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