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摘要： Chest X-rays are a crucial tool for detecting abnormalities with the classification and localization of these diseases under intense research. The black box nature of deep learning algorithms necessitates the development of eXplainable Artificial Intelligence (XAI) methods. This study employs the VinBigData dataset, featuring 18,000 posterior-anterior (PA) images from Hospital 108 (H108) and Hanoi Medical University Hospital (HMUH) in *** focus of this study is on classifying six abnormalities (‘Aortic Enlargement’, ‘Cardiomegaly’, ‘Lung Opacity’, ‘Pleural Effusion’, ‘Pleural Thickening’ and ‘Pulmonary Fibrosis’) and a ‘No-Finding’ class which represents the absence of a disease. A pretrained ResNet50 on the ImageNet dataset is used, and Grad-Cam is the chosen XAI method. Evaluation of the XAI methods involves using the Intersection Over Union (IoU) metric to assess alignment between ground truth and predicted bounding boxes. Pixel importance analysis is also used for evaluation of the XAI method by replacing crucial pixels identified by Grad-Cam, with mean values in all three *** model achieves a micro F1 score of 0.81, with ‘No-Finding’ obtaining the highest F1 score (0.96). ‘Aortic Enlargement’ and ‘Cardiomegaly’ show satisfactory F1 scores (0.86 and 0.83), while ‘Lung Opacity’ and ‘Pulmonary Fibrosis’ exhibit lower values (0.55 and 0.57). Examining Grad-Cam heatmaps reveals stable behaviour and localization for ‘Aortic Enlargement’ and ‘Cardiomegaly’. However, other classes produce less reliable heatmaps, with ‘Pleural Thickening’ showing the least favourable *** this research provides encouraging outcomes, chest X-rays classification remains challenging, necessitating further research of XAI methods and evaluation processes.

关键词： 地表太阳辐射   空间分布   气候倾向率   界限温度   作物生长季  

摘要： [目的]研究我国地表太阳辐射的时空变化情况，以期为农业种植区划、可再生能源开发利用提供科学依据。[方法]文章利用1961—2020年全国496个气象站点数据，基于近些年研究改进的经验公式法计算各时间段的地表太阳辐射，从年、四季和喜温/喜凉作物生长季等不同时间尺度分析了中国地表太阳辐射的时空分布和演变特征。[结果]（1）中国地表太阳辐射年总量呈西北高、东南低的空间分布特征，高值区和低值区分别出现在青藏高原和四川盆地。全国夏季太阳辐射平均值最大(1 672 MJ·m-2)，冬季最小(800 MJ·m-2)，不同季节的辐射高低值区域存在差异。（2）南北方喜凉、喜温作物生长季太阳辐射量差异显著，空间分布与年地表太阳辐射相似。近60年来我国地表太阳辐射年总量整体减少了4.15%，华东、华中地区下降最明显(-92.5MJ·m-2·10a-1)，形成了明显的“变暗”区，主要由于夏季太阳辐射量显著减少导致；云南地区呈上升趋势，主要由于秋、冬季太阳辐射增加导致。（3）生长季地表太阳辐射各地变化趋势不同，东部、南部地区不断减少，西北、东北地区呈显著上升趋势。气候变暖使得我国≥0℃和≥10℃界限温度持续天数分别增加了13.8 d和16.8 d，作物生长季长度延长，但不同地区生长季延长程度与地表太阳辐射下降程度各不相同，导致各地生长季太阳辐射变化趋势不同。西北、东北地区光温协同增强有利于选择更长生育期品质的作物品种实现高产。[结论]我国地表太阳辐射空间差异性大，近几十年整体呈下降趋势，近20年各个地区趋势变化情况不一，农业与光伏产业的发展需要因地适宜。

关键词： 核天体物理   核素丰度   反应截面   S因子   R-矩阵拟合   7Be  

摘要： 7Be相关天体核反应一直以来都是核天体物理领域的研究热点,它的产生和消耗反应对于理解轻元素（Li,Be,B）的核合成具有重要意义。7Be长达53.2天的半衰期为开展反应截面活化法测量提供了很大便利。本论文论述了利用活化法对10B（p,）7Be和6Li（d,n）7Be反应截面的测量结果。由于截面在低能区域随能量降低而指数衰减,不利于基于高能数据向低能外推,所以本文中主要提取反应截面中核物理相关的S因子进行研究。 10B（p,）7Be是天体环境中核素10B的一个重要的破坏反应,对前主序和主序的恒星中10B的丰度有一定影响。另外,该反应因为存在长半衰期的反应产物7Be,还可能对使用清洁聚变反应11B（p,2）4He作为能源的反应堆清洁程度产生影响;不过也正因这一原因,该反应也可以作为新一代激光驱动的聚变设备的等离子体温度测量反应。在目前10B（p,）7Be反应的研究中存在一个问题,即在100-500 ke V的能量区域内使用不同测量方法得到的S因子测量数据存在很大分歧,影响了反应率计算的准确性。因此,本次实验中使用活化法测量了10B（p,）7Be在E=120-274 ke V的能量范围内的S因子数据。实验中通过使用低本底的高纯锗谱仪来测量7Be衰变时产生的478 ke V的射线。10B（p,）7Be的实验结果与以前使用活化法测量的研究给出的结果显著不一致,但与直接测量的数据一致。另外,基于本次测量和以往的数据,本研究中还实现了10B（p,）7Be反应的-矩阵全局拟合分析。全局拟合分析考虑了所有影响较大的反应道,提供了更多限制条件,最终各反应道拟合结果与实验数据符合的很好,各能级信息都与数据库中给出的信息没有冲突,从而提高了目前-矩阵拟合的拟合优度。最后,通过拟合结果得到了10B（p,）7Be的反应率,并与现有的反应率数据进行了对比。 6Li（d,n）7Be的截面数据有助于理解轻元素的核结构以及潜在的反应机制,也可以作为备选的聚变反应堆的能源反应,并且对3He（,）7Be反应的研究有帮助。3He（,）7Be是原初核合成中核素7Li的重要产生反应,是未来在激光聚变装置上要开展的重要研究,但是其截面过小难以测量,需要6Li（d,n）7Be来作为3He（,）7Be反应实验方法的预演。6Li（d,n）7Be反应在低能量区域的数据很缺乏,且低能数据之间也存在很大分歧。本次实验测量了75-225 ke V能量范围内的S因子数据,实验结果在较高能量时与现有数据符合得很好,解决了低能区各组实验数据之间的分歧,并补充了低能实验数据。

关键词： 氮化物半导体量子点   杂质态   结合能   光致电离截面   外加电场   流体静压力  

摘要： 半导体量子点异质结构因具有发光频率可调、激发范围宽、发射光谱窄、发光稳定性好等优势,在太阳能电池、光电子器件、生物荧光标记物等领域有广泛用途,越来越受到研究人员的重视,且在生物学研究中量子点可以通过改变尺寸和形状来控制其发光频率,从而用来追踪特定的生物分子,从而获得大量生物信息。 本文在有效质量近似下,采用变分法从理论上研究了核为势垒、壳为势阱的氮化物半导体InxGa1-xN/ZnSnN2椭球形反转核/壳量子点杂质态的结合能和光致电离截面及其电场和流体静压力效应。 首先,研究了氮化物半导体InxGa1-xN/ZnSnN2椭球形反转核/壳量子点中杂质态结合能及光致电离截面随量子点尺寸、不同杂质位置以及椭球率的变化关系。数值计算结果表明:量子点尺寸和形状对结合能及光致电离截面有着重要的影响,且结合能随量子点尺寸和杂质位置变化呈非单调变化,当壳厚度较小时椭球率的影响明显,且随着椭球率的增大结合能增加。光致电离截面的峰值强度在不同杂质位置、不同椭球率下均随着核尺寸增加而增大,并伴随着峰值位置出现红移或蓝移现象。 其次,研究了在外加电场影响下InxGa1-xN/ZnSnN2椭球形反转核/壳量子点的结合能和光致电离截面。数值计算结果表明:外加电场对结合能的影响比较显著,且无论杂质位于何处,随着椭球率的增大结合能基本呈现增加的趋势,但随着杂质远离量子点中心,电场逐渐削弱了椭球率的影响。在同一电场强度下,光致电离截面的峰值位置受椭球率影响均产生蓝移,随着电场强度的增大,在同一椭球率下光致电离截面的峰值位置均产生红移,上述变化与结合能的变化趋势相呼应。 最后,研究了流体静压力与In组分的影响下InxGa1-xN/ZnSnN2椭球形反转核/壳量子点的结合能和光致电离截面。数值计算结果表明:流体静压力会使体系结合能减小,当压力逐渐增大且势阱较窄时结合能下降趋势更为明显,此时形状对结合能的影响减弱。而流体静压力的增大会使光致电离截面峰值强度减弱并伴随着峰值位置产生红移现象。In组分的增加也会使结合能减小,间接导致光致电离截面峰值强度减弱并伴有峰值位置出现红移。

关键词： n-3多不饱和脂肪酸   内源性大麻素系统   脂联素   神经酰胺   非酒精性脂肪性肝病  

摘要： 研究显示,海洋长链n-3多不饱和脂肪酸(PUFA)能显著改善非酒精性脂肪性肝病(NAFLD),但机制尚不清楚。内源性大麻素系统在调节能量代谢、脂质分解方面发挥重要作用。本文通过人群研究并结合动物实验,探明n-3 PUFA是否通过内源性大麻素系统改善NAFLD,并阐明其机制。 (1)人群研究:通过病例-对照研究试验设计,纳入74名NAFLD患者和74名健康志愿者,收集血清样本,气相色谱检测红细胞膜脂肪酸组成,利用靶向超高效液相色谱-四极杆-飞行时间质谱联用仪(UPLC-Q-TOF-MS)测定血清内源性大麻素配体含量。研究显示,NAFLD患者大麻素配体高于健康人群;关联分析显示,高含量花生四烯酸甘油(AEA)与n-3 PUFA组成呈显著负相关,提示n-3 PUFA含量可能影响循环内源性大麻素配体浓度。利用随机对照-双盲试验,将NAFLD患者随机分为n-3 PUFA组(二十碳五烯酸(EPA,20:5n-3)和二十二碳六烯酸(DHA,22:6n-3),共2.34g/d)和玉米油组(CO)(3g/d)。开展为期90天的临床干预试验,并在基线和终点分别采集血液样本。结果显示,n-3 PUFA干预显著提高了红细胞膜磷脂DHA、EPA和二十二碳五烯酸(DPA,22:5n-3)的组成,降低血清丙氨酸转氨酶(ALT)和甘油三酯(TAG)等NAFLD的生物标志物浓度,并显著降低血清2-花生四烯酰甘油(2-AG)和AEA浓度。上述结果证实了n-3 PUFA通过内源性大麻素系统调节NAFLD。 (2)动物实验一:基于内源性大麻素系统,探究不同形式n-3 PUFA,即磷虾油、DHA/EPA磷脂(PL)和EPA/DHA(TAG)改善NAFLD的效果及机制。利用高脂和高胆固醇饲料(HFD)构建NAFLD小鼠模型,小鼠呈现体重增加、血脂异常、胰岛素抵抗和肝脂肪变性的现象;干预9周后,与DHA/EPA-PL和EPA/DHA-TAG组相比,磷虾油干预显著减少脂肪细胞肥大和肝脏脂肪变性。与HFD组相比,磷虾油干预显著降低血清中ALT、天冬氨酸转氨酶浓度和低密度脂蛋白胆固醇水平。n-3 PUFA干预通过降低血清中循环AEA和2-AG的浓度,抑制脂肪组织CB1蛋白的表达并提高脂联素的表达水平。靶向脂质组学分析表明,提高脂联素表达水平抑制肝脏神经酰胺蓄积,进一步抑制脂质合成和激活脂肪酸β-氧化关键蛋白表达水平,抑制肝脏TAG沉积,从而改善NAFLD。(3)动物实验二:为进一步探明EPA和DHA单体改善NAFLD差异,高脂高胆固醇饲料构建NAFLD模型,研究EPA和DHA干预对NAFLD的改善效果。形态学分析显示,与EPA组相比,DHA干预显著缓解肝脏脂质沉积和肝脏脂质变性。与HFD组相比,DHA干预显著降低了血清2-AG浓度,下调脂肪组织CB1蛋白表达水平。靶向神经酰胺脂质组学分析进一步证实,内源性大麻素信号受抑制致使肝脏C16:0-神经酰胺含量降低,减少肝脏脂肪酸合成和促进脂肪酸β-氧化关键蛋白表达水平,进而抑制肝脏脂质沉积,改善NAFLD。 综上所述,人群研究表明n-3 PUFA通过调控内源性大麻素系统改善NAFLD。在动物实验中证明其机制,补充n-3 PUFA降低磷脂膜中的花生四烯酸,从而减少内源性大麻素配体的释放,使脂肪组织的CB1表达降低,促进脂联素生成与释放,从而减少肝脏中神经酰胺的含量,降低肝脏甘油三酯积累,改善NAFLD。结果表明,通过调节CB1/脂联素/神经酰胺途径,磷虾油干预效果最佳,单体DHA干预效果优于EPA。

关键词： 乙烯   可调谐半导体激光吸收光谱   Allan方差   煤热解   波长调制光谱   热解动力学  

摘要： 煤热解作为实现煤炭分级高效和清洁利用的关键工艺,被高效利用于洁净煤技术领域中。但是,煤热解过程中会释放乙烯（C2H4）,从而参与大气中的光化学反应产生有害气体臭氧,导致空气污染。在煤矿安全领域中,通常将乙烯视作一种标志性气体,用以预示煤炭自燃的发生。因此,煤热解过程中痕量气体乙烯的检测在环境保护和安全生产领域至关重要。为了实现煤热解过程中痕量乙烯标识气体的在线识别与检测,本文基于可调谐半导体激光吸收光谱技术（Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy,TDLAS）与热重分析法（Thermogravimetry Analysis,TG）联用技术,发展了一种TG-TDLAS技术,用于探索煤热解过程中乙烯标识的演化规律。论文的主要研究工作如下: （1）结合波长调制与长光程技术,搭建了煤热解中乙烯在线激光吸收光谱检测装置。根据选择气体吸收谱线原则,同时考虑到装置成本、测量准确性以及避免谱线重叠等多个因素,采用1620.05 nm通信波段的乙烯吸收线来检测煤热解过程中产生的痕量气体乙烯。光源采用分布式反馈激光器,使用多光程吸收池来提升激光有效光程,基长0.28 m,激光在吸收池中进行了55次反射,有效光程可达15.4 m。 （2）对乙烯测量装置进行性能评估。确定最佳实验条件,配置9种不同浓度乙烯对检测装置进行校准,结果表明,该装置相关系数R2为0.9989,有着良好的线性度。对乙烯进行4000 s的持续测量,通过Allan方差分析,结果表明,该检测装置理论检测极限可以达到121 ppb,验证了系统的稳定性。 （3）研究煤热解过程中痕量乙烯的释放规律。对不同条件的煤热解过程进行了热重分析实验,并且建立了反应动力学模型,结果表明,煤热解过程中快速热解阶段的活化能和频率因子均高于缓慢热解阶段,在快速热解阶段,煤样失重速率和失重率达到峰值,因为此阶段发生了激烈的热解反应,产生了C2H4、CO2、CO、CH4等挥发物,并且大分子碎片的反应需要更多的活化能。

关键词： CsPbBr3单晶   像素化X射线探测器   芯片集成   智能探测   宏像素  

摘要： X射线在医疗诊断、工业无损检测、安防安检和前沿科学研究等领域得到广泛应用。近年来,金属卤化物钙钛矿因对X射线的强吸收能力、高灵敏度、可调节的带隙以及低制备成本等特点,已成为X射线探测领域的研究热点。本论文选择了钙钛矿铯铅溴（CsPbBr3）单晶作为研究对象,以CsPbBr3为代表的钙钛矿单晶在单点X射线探测器件上已经表现出良好的发展潜力,为满足实际应用,仍需进一步提升单晶器件的性能,以及进行像素化器件与芯片集成的研究。研究内容如下: （1）CsPbBr3单晶器件的优化。通过定向凝固和带倾角区熔等方法,优化了CsPbBr3原料的提纯工艺,获得了纯度为99.9999%的原料,将单晶体相的杂质减少了一个数量级。通过在单晶与磁控溅射功能层之间引入C60层,减少了器件表面欠配位的Pb原子悬挂键,制备了具有低缺陷密度(3.5×1013cm-3)和接近本征灵敏度(396μC Gyair-1cm-2)的PIN型CsPbBr3单晶器件。 （2）像素化CsPbBr3单晶器件的芯片集成。在高性能CsPbBr3单晶器件的基础上,采用基于惰性金属的异方性导电薄膜倒装键合工艺,在较低温度、较低压强下完成钙钛矿单晶与像素电路的集成,制备了基于CsPbBr3单晶的探测芯片,像素尺寸为46μm。该芯片以200 fps的帧率动态捕获X射线图像,具有高空间分辨率(5.1 lp mm-1),展示了单晶像素化集成的新路线。 （3）宏像素探测器在数据压缩成像中的应用。上述CsPbBr3单晶器件具有相近电子和空穴迁移率寿命积以及高线性动态范围（106 d B）,在该探测性能的基础上,提出了一种基于宏像素架构的边缘提取成像方案。该方案通过改变宏像素的偏置电压,并按照拉普拉斯卷积核调制宏像素的权重,使探测器仅收集物体边缘位置的信息,在硬件端实现了50%的数据压缩率。它展示了一种基于宏像素架构的X射线智能探测新方法,为解决成像中的数据冗余问题提供了新的解决思路。 （4）宏像素探测器在多能量成像中的应用。在偏置电压调控宏像素权重的设计思路基础上,进一步提出一种基于滤波调制的宏像素架构X射线探测方案。该方案利用元素的K吸收边调制多能量X射线,通过组合宏像素中多种元素的K边,构建Fredholm反问题,求解该反问题可以得到原始的多能量X射线信息。CsPbBr3单晶探测器在10～9cps mm-2高光子通量条件下实现了3.2%@59 ke V的高能量分辨率,证明了该方案兼容光子通量和能量分辨率的性能需求,为多能量X射线探测提供了一种新的路线。

关键词： 铯同位素   钷同位素   原子核   手征对称性  

摘要： 手性，即手征对称性，是自然界中一种普遍现象。原子核作为一个量子多体系统，也存在手性，具体表现为一对具有相同宇称的近简并?I =1的转动带，即手征双带。1997年，Frauendorf和孟杰首次预言原子核中可能存在手征对称性，并于2001年首次在实验上得到证实。目前，在质量数A～80，100，130，190核区中相继观测到50余个候选手性原子核，其中超过60对手征双带已经被报道。A～130核区作为已报道候选手性核最多的核区，其候选手性核共同构成了一个原子核手性岛。其中，Cs与Pm作为作为实验上首次观测到的手性核素一直受到广泛的关注，二者中大部分候选手征双带均包含相同的组态成分πh111/2?νh?111/2 ，便于进行系统性的分析研究。因此，对于A～130核区中Cs与Pm同位素链中核素是否具有手性进行微观自洽和统一研究是十分有必要的，这能够加深我们对于原子核手征对称性的理解。　　本文基于三维倾斜轴推转的协变密度泛函理论（3DTAC-CDFT）对Cs和Pm同位素的手性及其演化问题进行系统研究，主要研究内容如下：(1). 针对 120?134 Cs和134?139Pm中可能存在的候选手性核，利用微观自洽计算得到的倾斜角θ与方位角φ来研究其中是否存在手性。结果表明，121?133Cs与 134?138Pm中存在手征转动，而在 120,134Cs与 139Pm中仅有平面转动。同时，对 120?134Cs和 134?139Pm中手性演化过程也进行描述，发现并解释临界频率~ωcrit随着质量数增加而逐渐减小的现象。此外，120?134Cs和 134?139Pm中计算得到的能量E、自旋I以及跃迁几率比B(M1)/B(E2)与实验结果相一致，进而支持 121?133Cs以及 134?138Pm中手征对称性的存在;(2). 对119Cs中基于三质子组态πg?19/2?πh211/2转动带中可能存在的奇特手征转动问题进行研究，从理论上支持其存在手性。同时，计算结果再现了 119Cs中能量E、转动频率~ω以及跃迁几率比B(M1)/B(E2)等实验特性;(3). 对 134,136Pm中基于组态πh111/2?νh?111/2的手征双带和邻近核 132Pm中双带进行了系统性研究，从而建议了 132Pm中双带能级的自旋和宇称。同时，对 132Pm中双带进行理论计算，结果显示其具有手征对称性。