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摘要： The ECHo and HOLMES experiments investigate the effective electron neutrino mass following the least model-dependent approach by studying the kinematic of the electron capture in 163-Ho using cryogenic microcalorimeters. Possible systematic shifts in the calorimetric measurements can originate from the decay of 163-Ho within the solid gold absorber material of the calorimeter. In order to assess if such a systematic shift is present on the current sensitivity level of those experiments, the Q-value of this decay from microcalorimetry is compared to an independently measured one. This cumulative thesis is based on the experimental developments towards and the independent measurement of the Q-value of 163-Ho electron capture using Penning-trap mass spectrometry. In the first part of this thesis, an injection system for an electron beam ion trap capable of operating with rare isotopes, specifically the artificially produced 163-Ho, was developed for the creation of highly charged ions. For the Penning-trap measurement, a single highly charged ion in the correct charge state is required and has to be selected from the different charge states produced within in the electron beam ion trap. A Bradbury-Nielsen gate and a very fast high-voltage push-pull switch based on silicon carbide MOSFETs was developed within this thesis to separate the different charge states according to their time-of-flight in the beamline following the electron beam ion trap. These technical developments allowed a measurement of the Q-value of 163-Ho with the Penning-trap mass spectrometer PENTATRAP as the main result of this thesis.

关键词： 腹氧饱和度   SMA血流   消化酶   早产儿   喂养耐受性   评估  

摘要： 研究背景:早产儿喂养不耐受发生风险高,可明显影响其营养物质摄入和生长发育,甚至引发严重并发症而危及早产儿的生命。早期发现早产儿喂养不耐受风险和积极采取预防性干预措施,对减少早产儿喂养不耐受发生、减轻病情和改善预后均有重要意义。腹部血氧饱和度（StO2）、肠系膜上动脉（SMA）血流均已被证实与早产儿喂养耐受性密切相关,且消化酶分泌不足也是早产儿喂养耐受性的重要因素。基于此,本研究将结合腹部血氧饱和度、肠系膜上动脉血流、消化酶等多学科检测,从而更全面准确评估早产儿喂养不耐受风险,指导其临床有效防治性干预。 研究目的:分析StO2、SMA血流、消化酶等与早产儿喂养耐受性的关系及相关指标联合检测的早产儿喂养不耐受风险早期评估价值,为早产儿喂养耐受性在评估干预提供可靠参考依据。 研究方法:将2023年1月～2024年4月收治的早产儿96例纳入研究,检测其出生1d、7d的StO2水平,收缩期峰值血流流速（Vps）、舒张末期血流流速（Vpd）、时间平均流速（Vtam）、阻力指数（RI）和搏动指数（PI）等SMA血流参数在进食前后的变化量及血清胃动素（MTL）、胃泌素（GAS）、胃蛋白酶原Ⅰ（PGⅠ）、胃蛋白酶原Ⅱ（PGⅡ）水平。根据喂养不耐受发生情况,将早产儿分为不耐受组（n=57）和耐受组（n=39）。比较两组StO2、进食前后SMA血流参数变化量、血清MTL、GAS、PGI、PGⅡ水平,采用Logistics模型分析早产儿喂养不耐受的影响因素,并绘制ROC曲线分析StO2、SMA血流、消化酶的早产儿喂养不耐受预测价值。 研究结果:出生1d、7d,不耐受组和耐受组进食前后的Vps、Vpd变化量和血清GAS水平比较差异均无统计学意义（P>0.05）。不耐受组出生1d、7d的St02、进食前后Vtam、RI和PI变化量、血清MTL、PGⅠ、PGIⅡ水平均低于耐受组,差异有统计学意义（P＜0.05）。Logistics模型分析结果显示,早产儿喂养不耐受的危险因素有胎儿宫内窘迫、呼吸机使用、开奶延迟、围生期感染,其保护因素有StO2、进食前后Vtam变化量、血清MTL、PGⅡ、PGII水平等（P＜0.05）。ROC曲线分析结果显示,出生1d、7d的StO2、进食前后Vtam变化量及血清MTL、PGⅠ、PGⅡ水平均可在一定程度上预测其喂养不耐受发生风险,其中出生1d的上述各指标联合检测的早产儿喂养不耐受发生风险预测效能最高。 研究结论:早产儿早期StO2、Vtam进食前后变化及血清MTL、PGⅠ、PGⅡ水平均与早产儿喂养耐受性有关,这些参数联合监测有助于早期发现早产儿喂养不耐受风险并指导其预防性喂养干预,改善早产儿喂养效果。

摘要： 《激光与光电子学进展》（以下简称《进展》）创刊于1964年，是我国激光与光电子领域的第一本科技期刊，创刊主编是邓锡铭院士。60年的风云岁月里，在邓锡铭院士的带领下，《进展》相继刊发了邓锡铭、王之江、范滇元、周炳琨等数百位科学家的高水平论文，目前年来稿量突破3000篇、年载文量超过1000篇，成为光学乃至物理学类刊物中的第一大刊。可以说，《进展》与我国激光事业一起发展壮大，也见证了一代又一代中国激光人才的成长。值此创刊60周年，谨以此文追思《进展》的开拓者——创刊主编邓锡铭院士，也纪念这充满斗志和情怀的一甲子时光。

关键词： 塔里木盆地   沙尘辐射效应   青藏高原   沙尘排放  

摘要： 作为古代丝绸之路南线的重要通道,塔里木盆地在新时代依然扮演着“一带一路”倡议的核心区和关键区的角色。受塔里木盆地热力作用与青藏高原及其周边山群构成的深盆地地形效应的共同影响,盆地春夏季形成3-5 km高度“超高”大气边界层结构以及大尺度时空范围的沙尘滞空独特现象。此类滞空沙尘层辐射强迫可加热与青藏高原地表海拔接近高度的盆地大气,诱导青藏高原热源范围向塔里木盆地上空延伸。青藏高原春夏季大气热源向塔里木盆地延伸的变化特征及其热力强迫对沙尘排放的影响机制,是一系列亟待深入研究的区域气候变化新问题。本文在前人工作的基础上,基于原位观测开展塔里木盆地滞空沙尘特征及其辐射效应方面的研究。一方面,我们分析了塔里木盆地沙尘气溶胶的垂直分布特征以及青藏高原大地形对盆地沙尘气溶胶垂直分布的影响。另一方面,分析了塔里木盆地滞空沙尘辐射效应的时空变化特征,定量评估了塔里木盆地滞空沙尘辐射效应对临界起沙风速、沙尘水平通量等关键起沙参数的影响,探究了滞空沙尘辐射效应对沙尘排放的影响机制。本文主要研究结果如下。 （1）厘清了塔里木盆地沙尘气溶胶垂直分布特征及其与边界层之间的关系。在不同沙尘污染条件下,沙尘气溶胶数量与粒径之间均呈幂函数分布。随着沙尘天气的发生,PM1.0/PM2.5、PM1.0/PM10和PM2.5/PM10的平均值出现不同程度的降低,但相较于盆地南部,腹地有更多较大颗粒的沙尘气溶胶被释放到大气中。晴空时,塔里木盆地腹地和南部的平均对流边界层高度分别为3.94和2.84 km,大气中的沙尘气溶胶显著抑制了对流边界层的发展,且对流边界层高度与沙尘污染等级之间呈负相关关系。对流边界层高度与近地表沙尘气溶胶浓度之间呈幂函数分布。 （2）揭示了青藏高原地形对塔里木盆地沙尘气溶胶垂直分布的影响。随着青藏高原地表海拔的降低,以700 h Pa为分界,塔里木盆地沙尘气溶胶垂直分布呈现出高层沙尘浓度减少而低层沙尘浓度增加的特征。从整层来看,随着青藏高原地表海拔降至3000、2000和1000 m时,沙尘气溶胶浓度较原始地形分别平均增加了8.52、24.03和43.05%。因此,塔里木盆地低层沙尘气溶胶浓度的变化主导着整层的变化情况。随着青藏高原地表海拔的降低,塔里木盆地的对流边界层高度、10 m风速、近地面气温、大气稳定性和垂直环流等气象条件的变化能够充分解释青藏高原地形对塔里木盆地沙尘气溶胶垂直分布的影响。 （3）获取了塔里木盆地滞空沙尘辐射效应的时空变化特征。塔里木盆地滞空沙尘辐射效应强度,从季节分布来看,春季（平均OMR为0.30 K）强于夏季（平均OMR为0.13 K）;从区域分布来看,南部（春、夏季的平均OMR分别为0.31和0.17 K）强于北部（春、夏季的平均OMR分别为0.28和0.12 K）。塔里木盆地上空500-300 h Pa范围存在异常暖层,春、夏季异常暖层的平均加热强度分别为2.53和1.39 K。春、夏季,滞空沙尘辐射效应对异常暖层的平均贡献率分别为13.77和10.25%。塔里木盆地滞空沙尘辐射效应诱导青藏高原热源向北延伸,提出了青藏高原热源“北扩”的概念。 （4）阐明了塔里木盆地滞空沙尘辐射效应对沙尘排放的影响机制。不考虑沙尘辐射效应时,春（夏）季的临界起沙风速为4.69 m/s（4.75 m/s）;考虑沙尘辐射效应时,轻度、中度和重度沙尘污染条件下,春（夏）季的临界起沙风速分别为4.62（4.71）、4.62（4.72）和4.61 m/s（4.72 m/s）。春、夏季,滞空沙尘辐射效应对沙尘排放的平均贡献率分别为5.0-6.1%和2.8-3.6%。根据沙粒跃移物理机制,滞空沙尘辐射效应使得空气拖曳力增强,导致更多沙尘气溶胶粒子脱离地表而被释放到大气之中,这可能是滞空沙尘辐射效应引发沙尘排放增强的主要原因之一。相反,沙尘排放的增加将会为滞空沙尘层提供补给。因此,二者呈正反馈关系。 综上,本文主要从原位观测的角度系统地开展了塔里木盆地滞空沙尘特征及其辐射效应研究,不仅填补了塔里木盆地沙尘气溶胶垂直分布原位观测的空白,还以滞空沙尘辐射效应为纽带,提出了青藏高原热源“北扩”的概念;并定量获取了滞空沙尘辐射效应对沙尘排放的影响,阐明了二者之间的相互关系。本文为深入理解塔里木盆地沙尘辐射效应对区域沙尘循环的影响以及青藏高原热力动力作用对中亚区域气候变化的影响等提供数据支撑和科学依据。

关键词： 合成孔径雷达   海上风电场   时序稳定特征   时空统计特征   散射分布特征  

摘要： 合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)是一种高分辨率微波主动成像系统,具有全天时、全天候对地观测能力。SAR绝对辐射定标将成像后图像数字值与地物目标雷达横截面积(Radar Cross Sections,RCS)或后向散射系数建立定量关联。角反射器或有源定标器等人工点目标通常作为SAR绝对辐射定标的参考目标,但其建造布设维护成本较高。自然点目标(如通讯塔、抛物面天线、输电塔等)逐渐应用于SAR绝对辐射定标,但现有陆地自然点目标在同一景图像内数量少,受背景杂波影响大,限制了其定标实用性。 海上风电场中风电机分布集中且洋面背景杂波相对陆地小,因此本文研究基于海上风电场的SAR绝对辐射定标方法。但现有参考目标筛选方法缺乏对船只干扰、风电机稳定性的考虑;RCS计算方法缺乏对风电机随机转动的考虑;图像能量计算方法缺乏对风电机散射分布的考虑。本文通过充分挖掘海上风电机的时序稳定特征、时空统计特征和散射分布特征解决以上问题,主要工作和创新点如下: (1)提出了基于时序稳定特征的海上风电机筛选方法。针对现有参考目标筛选方法缺乏对船只干扰、风电机稳定性考虑的问题,通过对海上风电机时序稳定特征分析,在信杂比的基础上将时序稳定特征纳入筛选标准,有效减少了因海上船只和风电机不稳定而带来的误差。基于Sentinel-1A数据的实验表明,与现有基于信杂比的参考目标筛选方法相比,与标称定标常数的差值减小了0.19-0.83dB。 (2)提出了基于风电机时空统计特征的RCS计算方法。针对现有RCS计算方法缺乏对风电机随机转动考虑等问题,利用时空统计平均方法可降低风电机随机转动误差的原理,分析了海上风电机的时空统计特征,按照信杂比排序选择50座风电机计算时空RCS的统计平均值。基于Sentinel-1A数据的实验表明,基于风电机时空统计特征的方法与基于多风电机单时相空间统计特征的方法相比,与标称定标常数的差值减小了0.47-1.18dB;与基于单风电机多时相统计特征的方法相比,与标称定标常数的差值减小了0.20-0.63dB。 (3)研究了基于风电机散射分布特征的图像能量计算方法。针对现有最大值中心法、滑动窗口法等图像能量计算方法缺乏对风电机散射分布考虑的问题,分析了海上风电机的散射分布特征,通过构建与海上风电机散射分布特征相匹配的掩膜集合,滑动掩膜窗口选取和值最大窗口中心点为能量积分中心计算海上风电机图像能量。基于Sentinel-1A数据的实验表明,基于风电机散射分布特征的方法与最大值中心法相比,与标称定标常数的差值减小了0.24-0.67dB;与滑动窗口法相比,与标称定标常数的差值减小了0.24-0.68dB。

关键词： 工业X射线图像增强   生成对抗网络   注意力机制   对比度增强   纹理增强   特征融合  

摘要： 随着X射线检测技术的迅猛发展,X射线成像在工业无损检测领域的应用日益广泛。传统的X射线图像增强算法对参数依赖较大,需要对不同图像设置不同参数,没有足够的自适应性。卷积神经网络能够从大量的图像数据中学习到不同维度的特征,具有强大的特征提取能力以及特征拟合能力,训练完成后可以实现端到端的工业射线图像增强。因此,本文针对X射线图像低对比度以及传统X射线图像增强算法调参繁琐的问题,以神经网络为基础对X射线图像增强进行了设计,主要研究内容如下: 1.提出了一种基于生成对抗网络的X射线图像增强算法。该网络以U-Net为生成器,利用输入X射线图像的反相图为曝光掩膜,并利用可训练Sobel算子进行边缘特征提取。首先,将输入图像、曝光掩膜和边缘特征图连接起来,然后将其输入U-Net生成器进行增强,并在U-Net中用空间通道双注意力机制调整特征权重。在另一条分支中利用细节提取网络提取图像细节,并将提取到的细节特征与生成器生成图像相融合,得到最终的增强图像。最后用全局局部双判别器对增强图像进行真假判别,使增强后图像的对比度得以提升,细节得以体现。实验数据显示,经过增强处理的工件X射线图像在对比度方面实现了明显的提升,边缘衔接平滑流畅,微小细节与缺陷区域均展现出清晰的视觉效果。 2.提出了一种基于对比度增强及纹理增强的工业X射线图像增强网络。该网络使用对比度增强和纹理增强两个分支实现射线图像增强。在对比度增强分支中使用三个增强反投影模块对图像进行迭代增强,使图像的亮度与对比度得以提升,并在每次迭代后用特征聚合模块对输入特征与输出特征进行特征聚合,最后将各阶段的特征连接到一起;在纹理增强分支采用了以量化计数算子为核心的模块来增强特征图的纹理特性,统计并加强这些特征。然后使用金字塔特征提取模块对已经历纹理增强处理的特征图,实施多层级的特征提取,确保了特征信息覆盖不同尺度。最后将两个分支的输出连接后用卷积层实现特征融合,得到最终的增强图。实验数据显示,该网络在处理X射线图像增强任务上,相较于其他的图像增强方法,展示出更为突出的优势与效果,能够更有效地提升X射线图像的细节清晰度与对比度。