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关键词： α衰变   贝叶斯方法   模型参数估计   参数相关性   模型选择  

摘要： 在α衰变半衰期的研究中,观察到的半衰期随原子核电荷数、质量数、衰变能等物理量变化的规律可通过基于液滴模型和量子隧道理论的Geiger-Nuttall定律唯象半经典地描述。为了将这些理论结合起来,科学家们尝试对Geiger-Nuttall定律进行了深入的精炼和扩展,以期构建一个更为全面的描述α衰变的理论框架。在这一努力中,***在1980年代提出的半经验公式标志着一个重要的进步,该公式在计算和预测各种同位素α衰变半衰期方面起到了关键作用。 随着最新实验数据的不断涌现和新的实验规律的发现,科学界正在集中力量进一步提升Royer半经验模型的预测精度。传统的经验模型评估通常依赖于均方误差作为模型参数拟合性能的度量标准,但这种方法存在明显的局限性,它不仅无法深入探究模型参数间的相关性,而且在均方误差差异微小的情况下难以评判模型优劣。 在粒子物理和核物理领域,贝叶斯方法由于其在模型误差量化和模型比较方面的潜力而得到越来越多的认可。这些方法为经验模型固有的复杂性问题提供了一个强大的解决框架,尤其适用于α衰变现象的分析。 本论文采用了贝叶斯分析方法,对六个α衰变半经验模型进行了最优参数估计及其置信区间的确定。分析过程中重点考察了模型参数之间的相关性,揭示了这些相关性背后的基本原理,并对参数的不确定性进行了全面的评价。 此外,本文还运用了贝叶斯模型选择方法来计算六个竞争模型的”证据”。通过后验概率比率的比较分析,我们不仅能够根据贝叶斯准则确定最具统计力的模型,还能将这些结果与基于均方误差评估的结果进行对比。论文同样对所研究模型中识别出的不足之处进行了严谨的分析,为α衰变的经验模型提炼提供了宝贵的贡献。

关键词： 雪崩光电二极管   X射线探测器   高灵敏度   快速时间响应   光子计数  

摘要： X射线是一种短波长（高能量）的电磁波,被广泛地应用在医疗成像、材料分析、工业无损检测和空间X射线通信系统。近年来,基于将X射线光信号直接转换为电信号的直接型X射线探测器,展现出了高空间分辨率、快速时间响应和低辐射剂量率探测等优点备受关注。为实现高性能直接型X射线探测器,如何平衡灵敏度和时间响应之间的矛盾以及如何实现高X射线光子计数率（10～6～10～9 photons/s/mm2）是关键难题。因此,本文提出了用于X射线探测的InGaAs/InAlAs雪崩光电二极管（Avalanche Photodiodes,APDs）/单光子雪崩光电二极管（Single Photon Avalanche Photodiodes,SPADs）及小面阵,结合器件的材料优势和内部增益,通过理论与实验探究器件在X射线辐射下的物理机制,为解决上述问题开展了一系列研究,具体内容如下: （1）提出了六种不同结构的InGaAs/InAlAsX射线APDs,实现了具有高灵敏度和快速时间响应的X射线探测。在50 keV X射线辐射下,最优结构器件的灵敏度为3.1×10～5μC·Gy-1·cm-2,高于商业a-Se探测器。3-dB带宽为2.93 GHz,对应的时间响应约为10-10 s量级。最低检测限为238 n Gy/s,满足常规医疗诊断安全的标准。为了平衡灵敏度和时间响应之间的矛盾,本文提出了灵敏度-带宽积（Sensitivity-Bandwidth Product,SBP）来评估X射线探测器的系统性能。器件的SBP为9.08×10～5μC·GHz·Gy-1·cm-2,高于目前文献中报道的探测器的性能。 （2）理论和实验上研究了InGaAs/InAlAsX射线APDs的物理机制。首先根据器件在50 keV硬X射线辐射下的电流-电压（I-V）曲线和激活能,证明了吸收层的热激发（即产生-复合电流）在暗电流中占主导地位。然后,通过击穿电压与温度的线性关系拟合得到不同器件的击穿电压温度系数(Cbd)。Cbd最低为0.016 V/K,说明器件具有较高的温度稳定性。最后,比较了自研器件与商用InGaAs/InP APDs在X射线辐射下的噪声,结果表明自研器件具有低噪声的优势。 （3）研究了不同结构InGaAs/InAlAs SPADs的X射线光子计数性能。首先建立了器件模型和暗计数模型,通过理论和实验证明了器件的暗计数主要来源于倍增层的带间隧穿。然后采用2 GHz高速正弦门控淬灭电路技术,自研InGaAs/InAlAs SPADs在高通量X射线下实现了12 Mcps的最大光子计数率。该计数系统符合non-paralyzable模型,系统死时间为56 ns,线性响应计数率达到4.1 Mcps,可根据X射线球管电流预测光子计数率。 （4）探索性地研制了InGaAs/InAlAs小面阵X射线探测器。每个像素的I-V曲线、电容、电阻、Cbd值、碰撞离化系数比（k）、暗计数率及光子计数率均表现出较高的均一性。此外,研究了小面阵在工作状态下被X射线（50 keV）辐射后的耐辐射性,并与商业Si APDs进行对比。最后研究了器件在非工作状态下高温储藏后的性能变化,并且对器件进行了连续测试,结果表明InGaAs/InAlAs小面阵X射线探测器具有较高的可靠性。

关键词： 深度学习   缺陷检测   数据增强   DP_Unet   小样本语义分割  

摘要： 随着我国石油天然气行业的高速发展,油气管道运输在能源调配过程中扮演着至关重要的角色,管道焊缝的质量直接影响到管道的安全性能,焊接缺陷可能会引发管道间爆炸,从而造成严重经济损失甚至人员伤亡。因此,油气管道的焊接质量问题就显得尤为重要。X射线底片成为工业界焊缝缺陷检测一个重要的研究手段,该方法是利用X射线对焊缝管道进行照射,进而获取焊缝内部的形态图像。然而,目前对焊缝缺陷的检测和质量评估仍然主要依赖工程师的经验判断。这种传统方式存在着操作繁琐、检测结果主观、工作强度大等缺陷。同时,现有的自动化检测算法存在着精度不高的问题,并且受限于缺陷图像样本不足、数据难以获取等方面的不足。为解决上述问题,本文对小样本条件下的X射线底片缺陷检测进行探索与研究,旨在有效扩充样本,建立高精度的缺陷检测算法模型,提高缺陷语义分割的精度,进一步服务于智能化无损检测行业。 本文将从两个角度做研究,一是从样本量不足扩充样本的角度解决,二是从模型优化的角度直接设计方法解决小样本问题。重点研究内容与创新点主要涉及以下三个方面: (1)针对底片缺陷样本量不足的问题和生成对抗网络在图像数据扩增方面的劣势,本文提出改进深度卷积生成对抗网络的Prior＿Information-DCGAN(PI-DCGAN)数据扩增算法。首先采用通道混洗模型代替传统卷积模型,分别加至生成器和判别器当中,可以增加不同通道之间的交互和信息传递,有助于生成更具丰富多样性的图像和提高对图像的表征能力;然后在损失函数中引入EM距离做为优化项,使模型更容易收敛;最后给模型的损失函数中添加先验条件信息,用来提升合成数据的相似度,使得判别器网络学习到良好的性能。相关实验表明,所提出的PI-DCGAN数据扩增算法在主观和客观上均有效地提升了图像质量,峰值信噪比和结构相似度相比DCGAN网络分别提升了约4.9db和0.059,达到了28.7883和0.8301,有效扩充了缺陷样本数量,达到了研究目的。 (2)针对底片缺陷特征信息提取不明显,边界分割效果不好的问题,本文提出一种基于编解码架构的膨胀池化卷积(Dilated＿Pooling＿Unet)网络模型。首先设计一个介于上下采样间的编解码语义信息提取模块DP＿Block,通过增强焊缝缺陷信息及最大限度对缺陷进行特征提取来保留图片原始信息和提升焊缝缺陷分割效果;其次,在编码器结构中加入一种全局注意力(Global Attention Mechanism,GAM)模块,重点关注缺陷信息部分,改善缺陷分割模型效果差的问题;最后,提出一种混合损失函数Dice＿BCE,用于解决网络训练时不均衡的正负类数据问题,提升焊缝缺陷边界分割精确度和模型的泛化性。实验表明,本文所提算法在公共数据集上有较好表现,Dice值达到了93.45%,与基线算法相比有显著提高,证明了该方法具有良好的分割性能。 (3)针对现有的底片缺陷小样本语义分割方法在处理特征相似度矩阵时难以准确逼近掩膜相似度矩阵的问题,本文提出了一种底片缺陷小样本语义分割方法,该方法基于注意力谱引导实现。首先引入该方法具体步骤:提取特征、消除背景影响、嵌入空间投影、注意力谱引导模块、解码;其次,采用交叉熵整体损失函数,训练阶段使用联合监督训练,提升模型的性能和泛化性;最后通过实验表明,所提方法分割性能有所提升,验证了该方法的有效性,提高了小样本缺陷语义分割的精度。

关键词： 缺中子核素   α谱学   熔合蒸发反应   充气反冲分离器  

摘要： 原子核是由质子和中子组成的有限量子多体系统,其结构和衰变具有较为复杂的特性。对于核素图中缺中子超重核区的原子核,α衰变是一种重要衰变模式,可以用于研究原子核的性质。α衰变过程之中,α粒子在原子核的初态与末态的能级间跃迁,与三体衰变模式——β衰变的电子能谱不同,α粒子的能谱具有非连续性的特点。因此,自上个世纪八十年代早期以来,人们常常根据反冲-α关联的方法鉴别产生的新元素和新超重核素。截止到目前,人类已经发现了 118号元素,填满了元素周期表的七个周期。 本文涉及的实验是在中国科学院近代物理研究所的充气反冲分离器SHANS2(Spectrometer for Heavy Atoms and Nuclear Structure 2)上开展的40Ca+169Tm反应和54Cr+209Bi反应研究,目的是研究新核素204Ac、核素205Ac和超重核素261,262Bh的衰变性质。这些原子核主要是采用的反冲-α关联的方法进行鉴别。束流离子经过电子回旋共振离子源产生,经由超导直线加速器加速至设定的动能,与薄靶的原子核发生熔合蒸发反应,从而生成目标核。目标核反冲出薄靶,在飞行过程之中被充气反冲分离器SHANS2从大量其它粒子中分离出,传输至焦平面的探测系统之中。探测系统将对注入的目标核的一系列衰变进行探测。数据处理时,采用能量-位置-时间关联的方法指认注入核的相关信息。 40Ca+169Tm反应的实验成功合成了新核素204Ac,并且测量了该新核素的半衰期和α粒子动能,分别是5.3-0.9+1.4ms和7947(15)keV。同时,该反应的实验也合成了一百多个已知核素205Ac,验证并更新了该核素的半衰期和α粒子动能,分别为7.5(8)ms和7883(15)keV。这两个核素的半衰期和α粒子动能符合理论预测和实验系统性。 合成119号新元素是超重原子核研究重要的前沿方向之一,为此我们开展了54Cr等束流的一系列实验作为准备实验。其中,54Cr+209Bi反应的实验成功合成了超重核素261,262Bh。数据处理表明,262Bh具有两个态,分别使用(1)和(2)标记,其半衰期分别是96-13+18ms和21-5+8ms,262Bh的α粒子能谱较宽,表明存在着同核异能态以及内转换电子和α粒子信号相互叠加的情况;261Bh的半衰期被本次实验测量为8.9-1.5+2.2ms,261Bh的α粒子能谱出现了一个明显的峰,基于前人建立的衰变纲图,该峰被指认为单粒子态5/2-[512]到子核257Db的单质子态5/2-[512]的α衰变,并且叠加子核257Db的5/2-[512]到单质子态1/2-[521]的内转换电子信号。除此之外,我们还得到了蒸发余核262Bh的平衡电荷态信息,约束了适用于充气反冲分离器SHANS2的平衡电荷态经验公式的参数,为合成119号元素的实验的磁刚度设置奠定了一定的基础。

关键词： 荞麦   淀粉   精细结构   功能特性  

摘要： 淀粉是植物的主要能量储存形式,其结构特征和性质对于食品加工和功能性食品的开发具有重要影响,荞麦作为一种杂粮作物,其淀粉含量约70%,具有重要的食用和经济价值。为充分理解荞麦淀粉精细结构与功能特性,本研究共搜集18份荞麦,分别是新品系甜荞（Common buckwheat,CB）、米荞（Mi buckwheat,MB）、黑米荞（Black mi buckwheat,BMB）、多苦（Duoku,DK）,栽培刺米荞（Ci mi buckwheat,CM）和野苦（Yeku,YK）,从淀粉精细结构及其功能特性进行分析,为荞麦加工工业的发展和荞麦产品的创新提供科学依据。本文的主要研究结果如下: 分析比较CB、MB和BMB荞麦淀粉含量、形态、粒径、晶体结构、链长分布、热力学和消化等理化特性。实验结果显示,这3种荞麦在总淀粉、直链淀粉含量和相对结晶度上差异不显著,但BMB总蛋白含量与CB和MB之间存在显著差异,且BMB总蛋白含量明显低于CB和MB。所有样品淀粉颗粒有小有大,呈球形或不规则多边形,CB淀粉粒度分布范围广,所有样品淀粉粒度分布表现为CBh,Ap和（?）h也呈现出CB

关键词： 棕碳   光谱特征   粒径分布   吸光贡献   辐射强迫  

摘要： 碳质气溶胶是大气气溶胶中重要的组成成分,主要由黑碳(BC)和有机碳(OC)组成。一类被称为棕碳(BrC)的吸光性有机碳,在近紫外到可见光波段具有显著的光吸收特性,对全球大气环境和辐射平衡有重要影响。BrC的光吸收具有很强的波长依赖性,其光谱特征因受其来源、化学组分和粒径分布的影响存在显著差异,导致其辐射强迫的准确评估面临巨大挑战,是当前国际大气环境领域研究的前沿热点。然而,至今BrC的光谱特征还远未被完全理解,因此有必要开展细致深入的研究。 本论文围绕BrC的光谱特征,从实验室和外场观测两个方面,探究了实验室生物质燃烧BrC光谱的不确定性对其辐射强迫的影响,量化了珠江三角洲和青藏高原两大典型地区BrC的光谱特征和辐射吸收贡献。主要内容与创新点如下: 1.在实验室开展生物质热解实验,研究生物质热解BrC的光谱特征及辐射强迫。利用四波长腔增强反照率光谱仪系统原位在线测量BrC的消光、散射和吸收系数及单次散射反照率(SSA),发展了光谱反演方法,以获得BrC的宽光谱特征,并评估其直接辐射强迫效率(DRFE)。结果显示,BrC光谱特征的差异导致OC的地表DRFE增加5.3%-68.0%,特别是在近紫外波段,BrC光谱的变化导致其辐射强迫由冷却效应转变为加热效应。研究表明准确获得BrC的光谱特征是降低其辐射强迫评估的不确定性的关键。 2.选取受BrC明显影响的广州站点,研究可溶性BrC的光谱特征和吸光贡献。通过采集广州冬季分粒径气溶胶样品(<0.43-9.0μm),利用溶剂提取结合紫外-可见吸收光谱测量BrC的光谱特征,并探究BrC的吸光贡献和粒径分布。结果显示,甲醇溶解性BrC比水溶性BrC具有更大的吸收系数,但两者的吸收(?)ngstr(?)m指数(AAE)相当。可溶性BrC的光吸收均由细颗粒(Da<2.1μm)主导,占总吸光的80.4±7.5%,其吸光的主要来源贡献是气溶胶二次生成和生物质燃烧相关排放。对BrC的相对辐射吸收贡献进行了评估,发现其峰值分布在0.65-1.1 μm。研究结果有助于深入理解珠江三角洲地区BrC的光吸收特性。 3.在鲁朗和拉萨采集更精细的分粒径气溶胶样品(0.01-18 μm),研究BrC光吸收的粒径分布及其辐射吸收贡献。通过多波长光学测量和双组分模型,定量划分了BrC的吸收光谱和吸光贡献,并探究了 BrC光吸收的粒径分布及其对辐射效应的影响。研究发现,鲁朗BrC的吸光贡献、质量吸收截面和AAE均大于拉萨,其中鲁朗BrC主要受生物质燃烧排放的影响,拉萨BrC由机动车排放主导。两站点BrC光吸收的峰值均分布在Aitken核模中,占其总吸光的一半以上,此外Aitken核模BrC的相对辐射吸收贡献是积聚模的1.8倍。研究揭示了青藏高原超细BrC显著的吸光贡献,为对流层BrC光吸收研究提供了新见解。

关键词： 红木   珍贵树种木材   红外光谱   荧光光谱   拉曼光谱  

摘要： 珍贵树种木材家具独特的颜色、气味、纹理与材质使其成为上等的家具制作原材料,珍贵树种木材不仅包括红木,还包括深色名贵硬木,这类木材密度较大,材质硬重,纹理美观,具有较高的观赏价值和优良的家具性能。了解珍贵树种木材的构造特征及化学性质,正确地认识珍贵树种木材从而精准判别树种,对濒危珍贵树种资源的利用与保护来说具有至关重要的理论和实践意义。本论文利用宏观微观构造法先对12种来自张家港海关的木样做出树种鉴定,并研究其红外光谱、荧光光谱和拉曼光谱的特征,分析其谱学特征的差异,得到的主要结论如下: （1）12种木样中经鉴定为5科6属的木材,其中豆科（Leguminosae）有8种,分别为紫檀属（Pterocarpus）4种和黄檀属（Dalbergia）4种,分别为1号非洲紫檀（Pterocarpus soyauxii）、2号东非黑黄檀（Dalbergia melanoxylon）、5号交趾黄檀（Dalbergia cochinchinensis）、6号阔叶黄檀（Dalbergia latifolia）、7号刺猬紫檀（Pterocarpus erinaceus）、8号大果紫檀（Pterocarpus macrocarpus）、9号巴里黄檀（Dalbergin bariensis）、12号染料紫檀（Pterocarpus tinctorius）;、使君子科（Combretaceae）有1种,为3号风车子属（Combretum）风车木（Combretum imberbe）;大戟科（Euphorbiaceae）有1种,为4号螺穗木属（Spirostachy）非洲螺穗木（Spirostachys Africana）,胡桃科（Juglandaceae）有1种,为10号胡桃属（Juglans）黑胡桃（Juglans nigra）;唇形科（Lamiaceae）有1种,为11号柚木属（Tectona）的柚木（Tectona grandis）。 （2）通过FT-IR测试发现,在黄檀属中东非黑黄檀有独属的位于1741-1745 cm-1处半纤维素的特征峰,巴里黄檀在891 cm-1处有独特的归属于纤维素的的特征峰;在紫檀属中,大果紫檀在896、669 cm-1处有独特的归属于半纤维素的特征峰,1324,1328 cm-1处归属于木质素的特征峰独属于非洲紫檀,1268,1270 cm-1处木质素的特征峰独属于刺猬紫檀;在四个其他属的树种中风车木在1320cm-1处有独属的归属于木质素的特征吸收峰,781 cm-1附近草酸钙的特征峰独属于柚木;在归一化处理后,1740 cm-1和896 cm-1峰面积可以体现出各树种间的化学成分差异;这些红外特征可以用于辅助识别树种。 （3）在紫外灯的照射下,12个树种水浸液的荧光强度从高到低依次为刺猬紫檀>大果紫檀>染料紫檀>非洲紫檀>巴里黄檀>阔叶黄檀>交趾黄檀>东非黑黄檀>非洲螺穗木>黑胡桃>风车木>柚木。 （4）紫外灯的照射下,12个树种在三种有机溶剂中的荧光强度如下:在乙酸乙酯的浸出液,除黑胡桃和风车木未观察到荧光现象外,其余10个树种的荧光强度从高到低依次为染料紫檀>非洲紫檀>东非黑黄檀>交趾黄檀>刺猬紫檀>大果紫檀>阔叶黄檀>巴里黄檀>非洲螺穗木>柚木;在二甲亚砜的提取下,12个树种都可见荧光现象,荧光强度从高到低依次为风车木>非洲螺穗木>东非黑黄檀>黑胡桃>柚木>交趾黄檀>染料紫檀>非洲紫檀>阔叶黄檀>巴里黄檀>大果紫檀>刺猬紫檀;在乙腈的浸出液中,黑胡桃和风车木未见荧光现象,其余10个树种荧光强度从高到低依次为染料紫檀>非洲紫檀>东非黑黄檀>柚木>交趾黄檀>刺猬紫檀>大果紫檀>非洲螺穗木>阔叶黄檀>巴里黄檀。 （5）除东非黑黄檀、交趾黄檀和阔叶黄檀外,其余9个树种的乙酸乙酯浸出液二维荧光光谱图都表现出不同的最大发射波长以及荧光强度,结合水浸液的二维荧光光谱图,12个树种的荧光光谱差异能够被体现出来。 （6）由主成分分析法可知,导管细胞的拉曼光谱数据的占比系数最高,选用导管细胞进行拉曼光谱测试时的数据最具有树种代表性;对风车木、东非黑黄檀、非洲紫檀、交趾黄檀、刺猬紫檀和染料紫檀这六个树种中的导管细胞进行拉曼光谱测试后,风车木的拉曼光谱强度明显低于其他树种,染料紫檀在1217 cm-1处的峰值强度表现出明显差异,非洲紫檀在2912 cm-1处有独属的波峰,刺猬紫檀在2889 cm-1处出现了独特的归属于纤维素CH2中的C-H伸缩振动峰。

关键词： 缺血性脑卒中   老年患者   局部脑氧饱和度   术后谵妄   神经认知恢复延迟  

摘要： 目的:本研究探讨术前合并缺血性脑卒中老年患者接受腹部手术术后谵妄（Postoperative delirium,POD）及神经认知恢复延迟（Delayed neurocognitive recovery,DNR）发生率,评估两组患者术中局部脑氧饱和度变化（Regional cerebral oxygen saturation,r Sc O2）与术后认知功能转归的相关性。 方法:本研究是一项单中心、前瞻性、观察性队列研究。自2021年12月至2023年11月于四川省人民医院招募老年择期腹部手术患者。根据患者术前颅脑影像学及脑卒中临床表现分为对照组和卒中组。收集患者术前基线资料以及术前1～3天使用MMSE（Mini-mental State Examination,MMSE）和Mo CA（Montreal Cognitive Assessment,Mo CA）量表评估基线认知功能,术后4～7天复测MMSE和Mo CA量表。术后1～3天每天18:00-20:00使用CAM（The Confusion Assessment Method,CAM）或CAM-ICU量表（The Confusion Assessment Method for the Intensive Care Unit,CAM-ICU）评估POD。所有患者术中常规全麻,排除特殊用药。全程进行r Sc O2监测,采集术中动脉血气。计算两组患者术后1～3天POD及4～7天DNR发生率,比较两组患者术中r Sc O2变化;进一步探讨POD与r Sc O2关系,并使用Logistics回归分析探索POD发生的相关危险因素。 结果:336例患者纳入分析,每组168例。两组患者基线资料中,卒中组ASA分级高于对照组（P<0.05）。与对照组相比,卒中组POD（40.5%vs 26.8%,相对危险度[RR]:1.34,95%置信区间[CI]:1.09-1.81,P<0.05）及DNR发生率均更高（16.7%vs 8.9%,RR:1.50,95%CI:1.03-2.36,P<0.05）。卒中组术中r Sc O2均值低于对照组（P<0.05）。本研究总体POD发生率为33.6%（113/336）。与未发生POD患者比较,POD患者r Sc O2值低于阈值持续时间（<80%基线、<85%基线）更长（P<0.05）,低于阈值下面积（<80%基线、<85%基线）更大（P<0.05）。多因素分析显示,高龄、合并缺血性脑卒中、术中动脉血乳酸及CO2分压升高、术后第一天疼痛评分较高是择期腹部手术老年患者POD发生的危险因素。 结论:术前合并缺血性脑卒中老年患者行择期腹部手术POD风险增高,且这类患者术中r Sc O2均值降低,提示术前颅脑影像学筛查对认知预后有一定预测意义。发生POD患者更易发生术中r Sc O2降低,这可能是导致POD的机制之一。

摘要： 第四十六届世界遗产大会观察报告1.大会审议项目本次大会于2024年7月21日至31日在印度首都新德里的Bharat Mandapam国际会展中心隆重召开。会议期间，世界遗产委员会审议了124处已登录《世界遗产名录》的遗产地的保护状态，这其中包括57处列入《世界濒危遗产名录》的遗产。值得注意的是，塞内加尔的尼奥科洛-科巴国家公园，由于塞内加尔政府与当地社区的协作，在教科文组织的协助下，有效降低了对遗产地的潜在威胁，因此从《世界濒危遗产名录》中移除。