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Forward scattering effects on muon imaging

Authors :
H. Gómez
Dominique Gibert
Marina Rosas-Carbajal
Kevin Jourde
J. Marteau
S. Katsanevas
Corinne Goy
A. Tonazzo
Y. Karyotakis
AstroParticule et Cosmologie (APC (UMR_7164))
Observatoire de Paris
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (LAPP/Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique des Particules)
Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Physique Nucléaire de Lyon (IPNL)
Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Géosciences Rennes (GR)
Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-IPG PARIS-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université de La Réunion (UR)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) (BRGM)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Observatoire de Paris
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)
Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules (LAPP)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL)
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 1 (UR1)
Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de La Réunion (UR)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-IPG PARIS-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPCité)
Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes (OSUR)
Université de Rennes (UR)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université de Rennes 2 (UR2)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)-Université de La Réunion (UR)-Institut de Physique du Globe de Paris (IPG Paris)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Observatoire de Paris
PSL Research University (PSL)-PSL Research University (PSL)-Université Paris Diderot - Paris 7 (UPD7)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Savoie Mont Blanc (USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry])-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS (IN2P3)
AstroParticule et Cosmologie ( APC - UMR 7164 )
Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Observatoire de Paris-Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA )
Laboratoire d'Annecy de Physique des Particules ( LAPP/Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de Physique des Particules )
Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Université Savoie Mont Blanc ( USMB [Université de Savoie] [Université de Chambéry] ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Institut de Physique Nucléaire de Lyon ( IPNL )
Université Claude Bernard Lyon 1 ( UCBL )
Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de Physique Nucléaire et de Physique des Particules du CNRS ( IN2P3 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Géosciences Rennes ( GR )
Université de Rennes 1 ( UR1 )
Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -Observatoire des Sciences de l'Univers de Rennes ( OSUR ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Institut de Physique du Globe de Paris ( IPGP )
Institut national des sciences de l'Univers ( INSU - CNRS ) -IPG PARIS-Université Paris Diderot - Paris 7 ( UPD7 ) -Université de la Réunion ( UR ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )
Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) ( BRGM )
Source :
JINST, JINST, 2017, 12 (12), pp.P12018. ⟨10.1088/1748-0221/12/12/P12018⟩, JINST, 2017, 12 (12), pp.P12018. 〈10.1088/1748-0221/12/12/P12018〉
Publication Year :
2017
Publisher :
arXiv, 2017.

Abstract

Muon imaging is one of the most promising non-invasive techniques for density structure scanning, specially for large objects reaching the kilometre scale. It has already interesting applications in different fields like geophysics or nuclear safety and has been proposed for some others like engineering or archaeology. One of the approaches of this technique is based on the well-known radiography principle, by reconstructing the incident direction of the detected muons after crossing the studied objects. In this case, muons detected after a previous forward scattering on the object surface represent an irreducible background noise, leading to a bias on the measurement and consequently on the reconstruction of the object mean density. Therefore, a prior characterization of this effect represents valuable information to conveniently correct the obtained results. Although the muon scattering process has been already theoretically described, a general study of this process has been carried out based on Monte Carlo simulations, resulting in a versatile tool to evaluate this effect for different object geometries and compositions. As an example, these simulations have been used to evaluate the impact of forward scattered muons on two different applications of muon imaging: archaeology and volcanology, revealing a significant impact on the latter case. The general way in which all the tools used have been developed can allow to make equivalent studies in the future for other muon imaging applications following the same procedure.<br />Comment: 16 pages, 6 figures

Details

Database :
OpenAIRE
Journal :
JINST, JINST, 2017, 12 (12), pp.P12018. ⟨10.1088/1748-0221/12/12/P12018⟩, JINST, 2017, 12 (12), pp.P12018. 〈10.1088/1748-0221/12/12/P12018〉
Accession number :
edsair.doi.dedup.....89e95739b0b79b7ca9c9b52482bf89d0
Full Text :
https://doi.org/10.48550/arxiv.1709.05106