甚高能γ射线天文观测的利器--成像大气切伦科夫望远镜

地基甚高能(very high energy, VHE)γ射线天文观测成果的取得,很大程度上与成像大气切伦科夫望远镜技术发展密不可分。大气切伦科夫技术概念于20世纪50年代提出,20世纪80年代末和20世纪90年代初取得重要突破,21世纪初逐步发展成熟。立体成像大气切伦科夫望远镜阵列以其良好的角度分辨率、能量分辨能力和优异的γ/p鉴别能力成为地基VHEγ射线天文观测关键探测技术,在现有和计划中的γ射线地基探测中被广泛使用。对成像大气切伦科夫技术发展历史和现状作了概述,包括地基VHEγ射线探测现状、大气切伦科夫望远镜探测原理、技术演进、目前典型的成像大气切伦科夫望远镜阵列、未来发展等内容。

大气切伦科夫成像望远镜:探索高能宇宙的新利器

2019年7月,中日合作团队利用羊八井宇宙线观测站设备,在ASy实验中发现了迄今为止能量最高的甚高能光子,其中一个粒子能量达到450TeV,比之前国际正式发表的75TeV高出5倍以上。这个最高能的光子来自于金牛座方向的蟹状星云,是1054年爆发的超新星遗迹。当这个光子进入地球大气层之后,会发生切伦科夫辐射而产生缪子等次级粒子。监测这些粒子的设备种类有很多,本文就向读者介绍一种特殊的设备一大气切伦科夫成像望远镜。

一种基于模糊C均值聚类的新型单视图切伦科夫发光断层成像方法

通过检测生物组织表面的切伦科夫发光(CL)信号,切伦科夫发光断层成像(CLT)技术可以重建得到生物组织内部放射性核素探针的三维分布。然而,CL信号强度值很低,加之光学信号在生物组织中传输的复杂性,降低了CLT重建精度。为了获得良好的CLT重建结果,提出一种新型单视图CLT重建方法,该方法基于模糊C均值聚类和迭代收缩可行域策略。设计了多组仿真模拟和真实实验,对所提出方法的性能进行了评估。结果表明,该方法可以有效提高重建精度,具有良好的稳定性,且具有重建双光源目标的能力。

基于近似消息传递的切伦科夫激发的荧光扫描断层重建

切伦科夫激发的荧光扫描成像(CELSI)作为一种新兴分子成像技术,具有空间分辨率高和成像深度深的优点,在监测放疗过程中肿瘤的生理变化方面具有巨大潜力。前期工作基于Tikhonov方法成功实现了CELSI断层成像,但该方法无法对位置深度超过3 cm或低对比度的荧光目标进行准确重建。为克服这一问题,提出了一种基于近似信息传递算法的断层CELSI稀疏重建方法。为说明该算法的优点,将其与传统的Tikhonov正则化算法以及3种基于稀疏的重建算法进行比较。实验结果表明,就均方误差和对比噪声比而言,本文算法可以获得最优的重建结果。