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关键词： X射线荧光光谱分析   铁矿石   检测   应用  

摘要： 铁矿石为钢铁冶金工业的重要原材料，通常涵盖Fe2+、Fe3+、Ca、Mg、Si、Al、S、As、P、Pb、Sn、Mn、Ti、Cd、V、Cu、Ni等化学元素，其中不同元素在铁矿石基础原料所占的比例存在巨大差异性，准确检测出铁矿石中各元素的含量，对钢铁冶炼的要求与使用而言至关重要。选用X射线荧光光谱分析（XRF）方案，将样品与混合熔剂在1200℃的高温中熔融、脱模，制备为可用的玻璃样片，使用帕纳科Axios MAX型X射线荧光光谱仪，将铁矿石标样检测结果绘制为标准工作曲线，建立铁矿石中As、Pb、Sn、P、Mn、Cd等元素的测定方法。实验结果表明，该方法测定铁矿石中微量元素的准确度和重现性均达到相关检测规范要求，能够满足日常铁矿石检测需要。

摘要： The Standard model of particle physics requires lepton flavor universality, a property that the weak coupling constants have the same values for three generations of charged leptons. In recent decades, a long-standing anomaly in the measurement of R(D*), the ratio between B(B⁰ → D*⁻τ⁺ν) and B(B⁰ → D*⁻ℓ⁺ν) (ℓ = e, μ), implicates the violation of lepton flavor universality, of which the confirmation will prove the existence of new physics beyond standard model. The precision measurement of R(D*) provides an important probe for the possible new physics effect that is related to LFUV. Among all experimental measurements performed so far, the hadronic R(D*) analysis at LHCb, where the τ lepton is reconstructed from three charged pions, possesses the highest precision in single measurement. However, the most important physics background in that analysis, B → D*⁻Ds⁺ X(Ds⁺ → π⁺π⁻π⁺X) process, dominates the systematic uncertainties with ten times statistics to the signal decays in the final fit. So the studies of Ds⁺ decays to three charged pions will provide valuable information for separating the background hence reducing the systematic uncertainties, not only in the hadronic R(D*) analysis, but also in all researches involving hadronic τ decays. This thesis starts with a collective study of Ds⁺ decay phenomenology focusing on Ds⁺ → π⁺π⁻π⁺X decays, followed by the first observation of Ds⁺ → η′π⁺π⁻π⁺ mode and measurement of its branching fraction at BESIII experiment. Finally, these information of Ds⁺ → π⁺π⁻π⁺X decays are used to improve the R(D*) measurement, with the full Run 2 dataset collected by the LHCb detector. The Ds⁺ → η′π⁺π⁻π⁺ decay is searched for by using e⁺e⁻ annihilation data corresponding to a total integrated luminosity of 6.32 fb⁻¹, collected by BESIII detector at center-of-mass energies between 4178 and 4226 MeV. After considering systematic uncertainties, the decay mode of Ds⁺ → η′π⁺π⁻π⁺ is observed for the first time with a significance of 5.5σ. Possibl

关键词： 违禁品检测   X射线   注意力机制   边缘检测   特征融合  

摘要： 为保障公共安全,避免违禁品造成的安全隐患,公共交通站点如机场、火车站、地铁站等均已安装安检设备。目前,安检流程主要依赖人工判断,同时以机器辅助,效率不高,难以满足乘客对快速通关的需求,且易出现错检或漏检,增加安全风险。因此,提升安检效率和增强自动化检测行李内违禁品的能力显得尤为重要。随着计算机硬件技术的快速发展,深度学习技术已在众多领域显示出其强大潜力。本研究针对X光安检图像的特性,采用深度学习技术,旨在开发出一种准确、快速、安全可靠的违禁品检测算法,以满足X光安检自动化的需求。 本文的主要工作如下: (1)建立了一个X光安检图像数据集。为应对X射线违禁品检测中样本数据不足的挑战,本研究整合了PIDray数据集的部分图像,并新增了在河南省郑州市地铁站采集的10,380张原始图像,构建了一个新的X光安检图像数据集。数据集总规模达到45,648张图像,涵盖11类违禁品,共计51,199个样本框。数据集按照5:1:3的比例划分为训练集、验证集和测试集,且测试集进一步按照检测难度划分为简单、困难和遮挡三个子集。 (2)改进了一种基于边缘检测与特征融合的X光违禁品检测算法。该算法以YOLOv7-tiny算法为基础进行改进。针对X光安检数据标注质量不一的问题,算法采用了Wise-Io U(WIo U)损失函数,以降低对标注质量的依赖。同时,利用X光图像中物体的边缘信息,基于边缘检测原理,设计了边缘引导注意力机制,从而提高了检测的准确性。此外,针对X光图像可利用特征较为有限的问题,本研究还设计了多尺度特征融合模块,有效融合边缘特征与原始特征,增强了模型的检测性能。实验结果显示,该算法显著提高了违禁品检测的平均精度。 (3)改进了一种基于骨干网络重构与通道剪枝的轻量化X光违禁品检测算法。该算法以基于边缘检测与特征融合的X光违禁品算法为基础进行改进。首先采用部分通道卷积对骨干网络进行重构,通过构建基于部分通道卷积的类沙漏结构,并将之集成至ELAN特征提取模块中,在初步降低模型参数量与计算量的同时,保持高效的特征提取能力。然后利用模型剪枝技术,在进行稀疏化训练后依据通道重要程度修剪部分通道,降低通道的冗余度,进一步缩减模型体积。相比其他主流的轻量化目标检测算法,实验结果证明,该算法拥有较高的检测速度、较小的模型体积和较高的检测精度。

关键词： 里德堡原子   非线性光学   单光子源   Ramsey干涉仪   非接触空间关联  

摘要： 光子具有相干性好、传输带宽大和不易受外界干扰等特点,是理想的信息传输载体。高效、高纯度和不可分辨的单光子源更是在量子计算、量子模拟和量子通信中有广泛的应用前景。然而,由于光子之间缺乏内在的相互作用,且与环境的相互作用较弱,使相干处理编码信息和实现确定性量子光学器件非常困难,极大地限制光子在量子通信和量子计算等领域的应用。 里德堡原子具有体积大、寿命长、偶极矩大和极化率大以及原子间具有强相互作用等奇异特点,在量子计算和量子模拟以及精密测量等领域有巨大的应用前景。特别是里德堡原子间的强相互作用导致的激发阻塞效应可用于实现单里德堡原子的激发,因此里德堡原子成为产生单光子的理想介质。结合里德堡原子电磁感应透明效应(EIT)的光存储技术可以将光子存储为里德堡极子,进而使里德堡原子间的强相互作用投影到光子间,实现光子间的强相互作用。另外,由于相邻里德堡能级处于微波波段,可以利用微波调控里德堡能级,实现基于里德堡原子光量子比特的精确操控。由于上述里德堡原子的奇异特性,使得基于里德堡原子的光量子调控在光量子信息研究中具有重要的应用前景。 本文以里德堡原子为介质,通过电磁感应透明效应将光子存储为里德堡极子,实现了基于里德堡原子的可控单光子源输出;通过微波操控技术,实现了光子比特的相干操控;最后利用里德堡原子的长程相互作用,实现了非接触的光子间空间关联和交换相互作用。本文的具体研究内容如下: 1.介绍了超冷里德堡原子的基本性质,详细描述了里德堡原子间的强相互作用和激发阻塞效应,理论计算了二能级、三能级和四能级系统中光与原子的相互作用,数值模拟了里德堡光存储过程中的自旋波制备与操控和退相干机制。 2.详细介绍了实验系统的搭建、超冷铯原子的俘获方法、里德堡原子的高效制备和探测等技术,并详细介绍了程序控制、采集和分析系统。 3.介绍了二能级系统中的超辐射过程和三能级中EIT瞬态过程。利用EIT效应研究了里德堡原子的集体激发效应和单光子存储,详细分析单光子存储效率随入射光子数的依赖关系,实验测量了读出光子的关联函数,实现基于里德堡原子的可控单光子源制备。 4.研究了可控单光子源的微波相干操控。在实现单光子源的基础上,由微波脉冲对读取光子进行相干操控,研究了微波调控的单光子拉比振荡。并且构建了微波操控单光子的Ramsey干涉仪,并验证了基于里德堡集体激发效应的干涉仪具有鲁棒性。 5.在空间分离的两个通道上,利用里德堡原子间的相互作用,研究了非接触单光子的空间关联特性,实现了空间非接触光子间的强相互作用。并且利用微波操控里德堡原子的相互作用,研究了光子间的跳跃交换相互作用。 本文的创新之处包括: 1.利用里德堡原子的激发阻塞效应和EIT光存储技术,实现了纯度为0.18的可控单光子源输出。在此基础上,利用微波耦合两个不同的里德堡能级作为光量子比特,实现读取单光子的可控调制和光量子比特的分时读出。 2.基于里德堡原子的Ramsey干涉仪。将不同里德堡能级作为单光子的演化路径构建了存储单光子的Ramsey干涉仪,利用Ramsey干涉仪实现两个里德堡能级间隔的精确测量、逻辑门构建以及自旋回波实验,这一研究在量子精密测量方面有很重要的应用前景。 3.非接触单光子的空间关联和跳跃交换作用。利用里德堡原子的长程相互作用,在空间分离的两个通道上研究了非接触单光子的空间关联特性,实现了大于光子波长20倍的空间关联。并在空间分离的两个通道之间实现了光子间的跳跃交换,对于光量子网络的构建具有重要意义。

关键词： 在线样品分解   氢化物发生原子荧光光谱法   硒   有氧燃烧  

摘要： 基于有氧燃烧结合氢化物发生原子荧光光谱（HG-AFS）法构建了高通量测定有机质样品中硒（Se）含量的在线样品分解与检测方法。Se有氧燃烧唯一产物SeO2在开放系统中被定量捕获在燃烧瓶壁上，然后以10%（V/V）HCl载流液与2%（m/V）NaBH4还原液在燃烧瓶内进行在线洗脱及原位蒸气发生反应。在优化的条件下，对于0.2 g的最大样品处理量，样品分析通量为20 sample/h, Se的检出限（LOD, 3SD）低至0.012 mg/kg，平行测定的相对标准偏差（RSD, n=6）为1.7%。采用本方法对认证参考物质扇贝（GBW10024）和鸡肉（GBW10018）的测试结果与标称值一致，并且实际样品的测试结果与传统湿法消解的测试结果吻合良好，表明本方法的准确性良好。

摘要： In this thesis, we study the Cabibbo suppressed hyperon (Λ and Σ) production induced by muonic antineutrinos in strangeness changing weak charged currents interactions. Our model considers the quasielastic mechanism (QE) and an inelastic mechanism in which the hyperon is produced alongside a pion (Y π). Both mechanisms have been previously studied, but Y π production has only been examined from free nucleons. Therefore, we explore Y π production both from free nucleons and within nuclei, focusing on the antineutrino energy region E¯ν < 2 GeV, which is relevant for numerous neutrino scattering and oscillation experiments. We also include in our study the final state interactions (FSI) of hyperons as they exit the nucleus. Theoretical studies of the cross sections for antineutrino-nucleus interactions are crucial for analyzing data from neutrino scattering and oscillation experiments. A crucial component of these cross sections is the primary antineutrino-nucleon interaction model. Therefore, we initiate this thesis by investigating Y π production reactions from free nucleons. Our model is based on the lowest order effective SU(3) chiral Lagrangians in the presence of an external weak charged current. It contains Born background terms and the lowest-lying decuplet resonant mechanism that can contribute to these reaction channels. We include the resonances Δ(1232) and Σ∗(1385). We continue with the study of hyperon production in nuclei. The hyperon production in this energy range primarily proceeds through quasielastic scattering (QE). Therefore, we have considered this type of reaction in addition to the Y π production. Nuclear effects are accounted for by studying the Fermi motion of target nucleons using the Fermi gas model with the local density approximation. We compare two versions of the final state interaction experienced by hyperons in the nucleus. One employs a simpler approach, while the other takes into account the potential of the Lambda due to limited exp

关键词： X射线   布拉格衍射   偏振测量   标定  

摘要： 从X射线天文学的诞生开始,各种各样的探测器被发射到太空进行天体观测,并且取得了众多的进展。对极端天体进行X射线偏振测量可以在能量和时变测量的基础上探究天体更精细的结构,可以验证低频准周期振荡假说和检验真空极化现象。目前已经有许多X射线偏振探测项目,例如Polar Light和IXPE都是已经发射并且向地面返回重要数据的偏振探测卫星项目。未来还有e XTP,POLAR-2和CATCH等大型探测项目涉及到X射线偏振探测,这些项目的探测器载荷使用的都是气体像素探测器,这类探测器的主要偏振灵敏能量是(2-8)ke V。 本论文的工作基于此类探测器的地面标定需求展开,团队在中国计量科学研究院的实验基地研制了一套(4-10)ke V的偏振X射线辐射装置。该装置使用晶体的45°布拉格衍射的方式来获得偏振X射线,受到光学检偏流程的启发加入了第二块衍射晶体,采用二次衍射的方式作为检偏器实现了X射线偏振度的间接测量。首先使用单晶装置测试了不同晶体的性能,根据测试结果选择合适的晶体装入偏振X射线辐射装置。选出了Li F200和Li F220两种晶体放入装置来进行偏振的间接测量。测量结果显示在45°角的衍射下Li F200晶体能够得到最高偏振度为96.21±0.16%的偏振X射线,Li F220晶体能够得到最高偏振度为99.55±0.96%的偏振X射线,认为达到接近全偏振。 使用该装置为清华大学的气体像素探测器(GPD)进行了测试实验。实现了偏振度的直接测量并得到调制曲线。由调制曲线可以得到2 mm孔径光阑条件下Li F200和Li F220两种晶体衍射的调制度分别为41.04±3.45%和49.64±2.17%;4 mm孔径光阑条件下分别为40.48±3.41%和49.40±2.26%。使用测到的X射线的调制度与间接测量得到的偏振度计算出GPD的调制因子,分别是4.3 ke V能量下的0.427±0.036和6.1 ke V能量下的0.496±0.023。实验得到的调制因子与两个能量下理论的参考值0.417和0.503很接近,验证了本研究设计的偏振X射线辐射装置间接测量得到的偏振度的可靠性,且这套装置能满足(4-10)ke V能量段的偏振X射线探测器的标定需求。 未来,该装置有望进一步向更高和更低能量扩展,可以为各类偏振X射线探测器进行标定。