谱特征选择对电离层闪烁事件识别的影响分析

对闪烁事件进行快速有效识别是GNSS应用的重要需求,为此利用不同时期、不同区域、不同系统信号测量,比较分析了利用机器学习方法基于不同信号功率谱参数进行闪烁事件识别的性能。分析的不同情形中,闪烁识别模型精度最高可达98.5%,最低为91.3%,其精度均可优于90%,表明利用闪烁信号功率谱特征可建立闪烁事件的有效识别方法。进一步分析指出,降低截止频率有助于提高闪烁识别模型的精度,这表明基于谱特征进行闪烁事件识别的主要依据是Fresnel频率附近一定频谱范围内存在谱强度显著降低这一特征。这个结论也从谱分析角度说明了利用高精度GNSS参考站接收机常规观测(1 Hz)进行闪烁事件识别的可能。对闪烁功率谱进行拟合,并利用拟合的谱特征参数建立识别模型,可进一步提高闪烁事件识别精度,并减少模型所需参数。

基于随机森林回归的电离层幅度闪烁指数预测

为满足低成本、高精度的电离层闪烁监测需求,提出一种基于随机森林回归的闪烁指数预测模型。在卫星导航接收机输出信息基础上,计算电离层结构状态参数,形成输入参数,并进行参数筛选构建训练数据集,结合专用型电离层闪烁监测接收机观测到的闪烁指数,训练生成基于随机森林回归的幅度闪烁指数预测模型。实验结果表明,与传统电离层幅度闪烁指数计算方法相比,随机森林回归模型预测得到的闪烁指数相关性更强、精度更高。

文艺中的真理——间谍小说、幽灵书写与闪烁主体

艺术与真理的关系,自古至今向来是聚讼纷争的主题。在当今这个数字合成异常兴盛的时代,这个问题再度引发我们深思。要对此进行回应,首先要突破真与假之间的二元对立,进而将其纳入到复杂的互渗、交织和转化的动态关联中。文学创作尤其是间谍小说为审视此种关系提供了可资借鉴的线索。以勒卡雷为代表的当代间谍小说,不仅深刻延续了克拉考尔等学者所阐释的对空洞现实的诊视,更是围绕背叛这个要点引发我们重思主体性与自由这个根本的主题。结合海德格尔晚期对无基和离基的思辨,以及德里达对幽灵书写的阐发,我们试图将间谍小说中所塑造的背叛性主体视作数字时代见证真理、探索自由的未来可能。

海洋湍流下双拉盖尔-高斯涡旋光束的闪烁指数与误码率研究

采用功率谱反演法模拟了同轴叠加产生的双拉盖尔-高斯涡旋光束(Double Laguerre-Gaussian Vortex Beam,DLGVB)在海洋湍流中传输时的光强和相位分布,仿真分析了DLGVB光束在不同海洋湍流参数下的闪烁指数以及在基于开关键控调制的水下光通信系统中的通信误码率。结果表明,随着湍流动能耗散率的减小,盐度温度波动平衡参数、温度方差耗散率及传输距离的增加,闪烁指数逐渐增加;随着湍流动能耗散率以及拓扑电荷差值的增加,误码率减小。在海洋湍流环境下,使用DLGVB光束进行传输可以抑制海洋湍流带来的干扰,选择最佳的拓扑电荷差值,可以有效提高传输通信质量及通信系统容量。本文研究结果对涡旋光束及其叠加态在海洋湍流下传输特性研究及水下光通信系统持续扩容的发展需求方面具有重要的参考价值。

微小角中子散射谱仪的高分辨中子闪烁体探测器研究

微小角中子散射谱仪是中国散裂中子源(China spallation neutron source,CSNS)工程目前在建的谱仪之一,为了实现微小角散射模式下中子衍射的精确测量,要求中子探测器的位置分辨≤2 mm、探测效率≥60%@0.4 nm。在此物理精度需求下,研制了基于^(6)LiF/ZnS(Ag)闪烁屏、波移光纤阵列和硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier,SiPM)结构的位置灵敏型闪烁体探测器,以实现热中子的高效率和高分辨实时探测。探测效率测试以标准3He管的入射中子数归一化计算得到,位置分辨通过含有“CSNS”字样的含硼铝板验证。本文详细研究了0.5 mm直径波移光纤的光传输性能,对比了不同硅光电倍增管的增益和热噪声特性,并以此设计了有效面积为300 mm×300 mm的探测器工程样机。经测试,该探测器的位置分辨为1.2 mm×1.2 mm,探测效率为(61.8±0.2)%@0.4 nm,达到了工程设计指标,满足了CSNS工程微小角谱仪的中子衍射测量需求。

结合光学模拟的塑料闪烁体探测器能量刻度

由于高能γ射线全能峰的缺失,导致塑料闪烁体探测器难以进行能量刻度,为此本文提出了一种结合光学模拟的塑料闪烁体探测器能量刻度方法。使用GEANT4建立了塑料闪烁体探测器的光学模型,模拟了闪烁荧光在闪烁体内的传输、收集以及在光电倍增管上的光电转换和光电子倍增的过程,实现了对实验测量能谱的精确模拟。通过计算低能γ射线全能峰的位置刻度了模拟能谱,由此得到了实验测量能谱的康普顿峰位置。使用^(137)Cs和^(60)Co的康普顿峰完成了对塑料闪烁体探测器的能量刻度,二者的模拟能谱与实验能谱的康普顿峰能量分辨率的相对误差均小于1%,验证了蒙特卡罗模拟能谱与实验测量能谱的一致性,也证明了能量刻度结果是可靠的。

二维有机-无机钙钛矿闪烁体性能研究进展

二维有机-无机钙钛矿材料因具有优良的发光性能被广泛研究,在X/γ/中子射线探测和成像方面有较好的应用前景,其闪烁性能甚至超过了商用闪烁体。本文从射线与物质相互作用原理和二维有机-无机钙钛矿材料的基本发光性质出发,介绍了二维钙钛矿闪烁体相比传统闪烁体的发光优势,综述了其在射线探测领域的最新成果。最后,提出了目前面对的技术挑战和潜在解决方案,并对二维有机-无机钙钛矿闪烁体的未来发展趋势进行了展望。

基于离散系数与Harris角点的微光像增强器闪烁噪声测试方法

为了弥补信噪比无法在二维空间上准确定位分析像增强器闪烁噪声特性的不足,本文针对像增强器闪烁噪声特性设计了一种基于离散系数与Harris角点检测的微光像增强器闪烁噪声测试方法。本方法采用基于Gsense400BSI CMOS图像传感器的高帧频图像采集系统实现与像增强器荧光屏余晖时间相匹配的闪烁噪声图像采集。通过对连续多帧采集到的图像进行像素级离散系数计算,热点图实现可视化,与Harris角点检测算法能够准确分析像增强器荧光屏各区域内的闪烁噪声情况并准确标记荧光屏上的高亮噪点。实验结果表明,该方法能够实现像增强器闪烁噪声的二维分析与定位,从而为像增强器性能优化以及噪声特性测试提供技术支持。

子午工程二期GNSS电离层TEC与闪烁监测仪样机测试及数据对比分析

子午工程二期电离层TEC与闪烁接收机布网采用国产设备.经过连续3天的运行测试,本文以同台站同天线的国外对比设备PolaRx5数据为参考,对样机的数据进行质量评估.对于科学研究,数据的连续性和有效性,VTEC、幅度闪烁指数、相位闪烁指数这三项数据的精度是最重要的指标.本文根据科研场景设计了这些方面的数据比较标准,评估样机的数据质量,并对两种设备探测结果特征的原因进行了分析,为数据准确性的评估提供参考和借鉴.

SiPM耦合塑料闪烁体探测器放大电路设计

为了解决硅光电倍增器(Silicon Photomultiplier,SiPM)受环境噪声影响大的问题,设计了一款SiPM耦合塑料闪烁体探测器的信号放大电路。以AD8014放大芯片和CR电路构成负反馈选通放大电路,并且与OPA657跨阻式放大电路进行对比。该款电路以RC滤波输入部分和集成运算放大器构成信号放大电路,具有快上升时间及低输入噪声;以CR高通滤波电路作为比较器信号输入能够有效防止信号反射。实验结果表明:该信号放大电路能够有效滤除环境噪声,并且具备快上升时间。将该电路与塑料闪烁体探测器耦合,在室温下对^(137)Cs源进行暗噪声水平和输出信号一致性测量,其输出脉冲上升时间小于12 ns,暗噪声水平低于30 mV,优于跨阻式放大电路。

基于Cornell的自适应电离层闪烁强度的模型研究

针对Cornell模型在同一闪烁条件下,数据更新周期越长,估计和模型输入的幅度闪烁指数S4的偏差越大,并随着电离层闪烁的增强而增强的问题,提出基于Cornell模型的自适应S4的电离层闪烁模型即AS4-Cornell模型。模型以S4的偏差作为BP(back propagation)神经网络比例积分微分(proportional integral derivative,PID)算法的反馈,自动调整输入的复高斯白噪声的区段权值,使最终产生的闪烁信号满足模型输入的闪烁指数S4的指标。结果表明:仿真时,AS4-Cornell模型的幅度和相位闪烁序列概率分布均符合电离层闪烁理论,估算得到的电离层幅度指数S4与模型输入S4指数的最大偏差为0.001;全球定位系统(global positioning system,GPS)电离层闪烁模拟器测试时,AS4-Cornell模型估算得到的电离层幅度指数S4与模型输入S4指数的最大偏差为0.09;相比Cornell模型,AS4-Cornell模型产生的电离层闪烁信号更能够很好地反映模型输入的电离层闪烁指数S4的强度。

EBAPS闪烁噪声测试系统

电子轰击有源像素传感器(electron bombarded active pixel sensor,EBAPS)是新型的真空-固体混合型数字微光夜视器件。闪烁噪声是影响EBAPS分辨力和成像质量的关键因素,然而,目前EBAPS闪烁噪声的测试研究不足。为此,本文首先开展EBAPS闪烁噪声测试方法研究,使用连通域检测算法筛选高亮噪点区域,提出异常像素点自适应中值替代的离散系数测试方法,在此基础上研制了EBAPS闪烁噪声测试系统,采用离散系数和高亮噪点数量作为闪烁噪声的表征参数,驱动EBAPS将不同测试条件下采集到的图像数据传输至上位机进行噪声处理与分析,测试结果表明:合适的测试照度为1.27×10^(-3) lx,高亮噪点数量在-1000~-1300 V范围内数量较少,-1300~-1500 V时高亮噪点数量则明显提升。离散系数和连通域数量重复度均在3%以内,验证了测试系统的稳定性,为国产EBAPS闪烁噪声测试提供有效手段。

孔形对基于硅微通道阵列的CsI:Tl闪烁屏性能影响的模拟

使用Geant4程序模拟了微孔形状对基于硅微通道阵列的CsI:Tl像素化X射线闪烁屏性能的影响。模拟的闪烁屏性能参数包括:闪烁光子数、底光输出、传输效率、n次全反射占比、调制传递函数(MTF)与空间分辨率的关系。模拟过程中设定微孔的形状分别为方形和圆形,两种孔形的微通道阵列周期相同,均为10μm。模拟结果显示:方形微孔的闪烁光子数优于圆形微孔,闪烁光子数正比于微孔横截面积;闪烁屏厚度小于400μm时,方形微孔的底光输出优于圆形微孔,厚度大于400μm时,圆形微孔的底光输出优于方形微孔;圆形微孔的传输效率优于方形微孔;厚度为40和200μm的方形微孔闪烁屏空间分辨率优于相同厚度的圆形微孔闪烁屏。制备了方形微孔的CsI:Tl闪烁屏样品,测量了其MTF与空间分辨率的关系,当MTF为0.1时,空间分辨率为22.6 lp/mm。

基于闪烁通量和土壤水分的春玉米干旱研究

为了识别河北省怀来县春玉米生长季内不同生育期的干旱情况。基于大孔径闪烁仪观测系统的数据,本研究用河北省怀来县2021年春玉米的实际蒸散量代替潜在蒸散量,计算了修订的水分亏缺指数(RCWDI)。根据土壤相对湿度得到的春玉米实际干旱等级,重新构建了RCWDI的干旱等级,并利用2019年的数据进行了验证。结果表明:2021年怀来县春玉米生育期内降水量和实际蒸散量之间有显著的相关关系,降水量与蒸散量差值的累积值可以反映春玉米的干旱状况。2021年怀来县春玉米干旱主要发生在播种到拔节期。2019年利用RCWDI获得的干旱等级与基于土壤水分得到的干旱等级相似度高达80%。研究表明基于闪烁通量修订的水分亏缺指数及其干旱等级具有一定的适用性。

基于闪烁仪的热通量反演及MOD16产品校验

大孔径闪烁仪既能够用于区域地面热通量观测,也是测量卫星像元尺度地表热通量的有效工具,利用闪烁仪地表相对真值检验卫星产品的准确性对于卫星产品算法及观测方法改进至关重要。为初步解决卫星产品校验问题,选取河南鹤壁、内蒙古乌兰察布两处闪烁仪测量站,基于近地面层相似性理论,结合观测气象信息对闪烁仪输出的折射率结构常数进行处理,利用迭代算法计算出感热、潜热通量,并以鹤壁地区涡动相关仪的测量结果作为参考进行准确性验证。进一步在乌兰察布地区利用闪烁仪数据对MOD16A2遥感蒸散发产品中的潜热通量数据进行了地面校验。结果表明闪烁仪的反演结果准确度高,同涡动数据相关性高,且与卫星像元尺度匹配,可以用作卫星产品的地面校验。

微柱状CsI闪烁转换屏的制备和表征

闪烁转换屏是X射线成像探测器的重要组成部分,微柱状的闪烁转换屏可以提高X射线成像探测器的空间分辨率。采用周期为4μm、孔深为100μm的微孔硅阵列作为基底模板,热氧化得到二氧化硅反射层后,再通过真空熔融压力注入法填充CsI获得了具有周期结构的微柱状闪烁转换屏,研究了真空度、注入压力、加压时间对硅孔内CsI微柱形貌的影响。结果表明:真空度10^(-2)Pa、注入压力6 MPa、加压时间30 min时,可以有效消除CsI微柱中存在的气泡,得到均匀、连续、致密的微柱状闪烁转换屏。X射线衍射和激发发射谱展示了制备的微柱状像素化CsI闪烁转换屏具有优异的结晶性和发光性能。刃边法测得制备的微柱状CsI闪烁转换屏空间分辨率可达97 lp/mm。

闪烁晶体几何形状、表面处理和单双面读出对伽马射线探测器光收集的影响

能量分辨率是闪烁体探测器的一个重要性能指标,特别是对于伽马能谱仪等伽马射线探测和识别领域。光收集是影响闪烁体探测器能量分辨率的一个重要因素,本工作利用Geant4工具包对闪烁体探测器中的光子传输进行了模拟,模拟了CsI(Na)晶体形状、表面处理和探测器的读出方式等对伽马射线探测器的光收集效率和光收集均匀性的影响。模拟结果表明,通过对圆柱、圆台、长方体和正方体等晶体形状的结果进行对比,圆台具有较高光收集效率和光收集均匀性;晶体表面研磨后具有更好的光收集特性;双面读出方式比单面读出方式的光收集性更高,能够提高10%~20%。为验证该模型的可靠性,搭建了实验平台进行实验验证工作,实验结果与蒙特卡罗模拟结果在2%范围内一致,该研究工作为优化伽马射线探测器以提高能量分辨率提供了关键设计依据。

Cs_(4)EuI_(6)∶Sm近红外闪烁晶体的生长及发光性能研究

随着长波敏感硅基光电探测器的发展,近红外闪烁晶体逐渐成为研究热点,其中Sm^(2+)掺杂的Eu^(2+)基卤化物晶体表现出优异的近红外发光性能。本文利用布里奇曼法成功制备了尺寸达到厘米级别的Cs_(4)EuI_(6)∶Sm近红外闪烁晶体,通过XRD、XPS和ICP-OES等手段研究了晶体的组分和结构。结果表明,Sm^(2+)成功掺入Cs_(4)EuI_(6)基质,且对基质的晶体结构无明显影响。在紫外和X射线的激发下,晶体主要呈现两个发光中心(Eu^(2+)和Sm^(2+)),发光峰位于450和840 nm左右,分别对应于Eu^(2+)和Sm^(2+)的5d→4f的跃迁发光,紫外激发下的Eu^(2+)和Sm^(2+)的荧光衰减寿命均处于微秒级别。结果表明,随着Sm^(2+)掺杂浓度的增加,发光波长由蓝光逐渐变为近红外光。同时系统研究了不同Sm^(2+)浓度掺杂对晶体发光性能、Eu^(2+)-Sm^(2+)能量传递及荧光寿命的影响,实验结果表明,改变Sm^(2+)掺杂浓度可以调控晶体的发光性能。

基于ROTI和AATR的测地型GNSS接收机监测北半球高纬度区域电离层闪烁准确性分析

当前,第25个太阳周期已进入强活跃时期,能引发大量电离层不规则体,进而对使得穿行其中的GNSS信号产生电离层闪烁。这已成为影响GNSS全球稳定导航定位服务的重要干扰源。对全球电离层闪烁进行广泛且全面的监测是消除闪烁对GNSS干扰的重要前提,然而传统电离层闪烁监测接收机(ISMR)分布有限,无法满足闪烁全球监测需求;测地型接收机分布广泛,但从其低采样数据中提取的闪烁因子缺乏新太阳周期长时序监测数据验证,导致其闪烁监测可靠性存疑。为此,本文基于近3 a新太阳周期测地型接收机数据,以ISMR提供的闪烁因子为参考,从代表性空间天气事件闪烁响应、日闪烁发生率、闪烁持续时间概率分布、闪烁日发生规律及其随极昼、极夜、地磁指数的特征变化等方面,对比研究了两种测地型接收机电离层闪烁因子(即电离层总电子含量变化率指数ROTI和沿弧段电子含量变化率指数AATR)监测北极高纬度区域电离层闪烁的准确性,并给出了ROTI和AATR在高纬度区域判断闪烁发生的经验阈值。结果表明,ROTI和AATR均能较为准确探测到地磁扰动、太阳活动等因素驱动的区域电离层闪烁,并能有效表征电离层闪烁统计学上的日变化规律,但两种闪烁因子不能准确区分闪烁和电离层电子密度梯度变化,导致在电子密度梯度变化剧烈期间存在较高虚警。该研究成果可为准确选择区域电离层闪烁监测因子提供指导。

ZnS(Ag)闪烁体对EAST中快电子响应的模拟分析

在托卡马克中,快电子一旦脱离托卡马克磁场约束而损失在真空壁或者限制器上,可能会产生大量杂质,影响装置正常运行,甚至会造成装置的损坏。为了研究快电子的损失行为,在先进实验超导托卡马克(Experimental Advanced Superconducting Tokamak,EAST)上,使用基于ZnS(Ag)闪烁体探头的诊断系统对快电子损失进行探测。为了理解其损失特性,使用Geant4模拟程序模拟了不同初始状态的电子与诊断系统闪烁体探头的相互作用,获得了闪烁体发光强度与入射电子初始状态的曲线关系。模拟结果表明:次级电子与初始电子使闪烁体发光的贡献占据不同的主导能量区间;发光强度随入射电子能量增大而先增大后减小,峰值在12 MeV附近,且斜入射时发光光子数大于垂直入射,而闪烁体的厚度对峰值位置无明显影响。加入磁场后,磁场角度、电子俯仰角都会对发光强度有明显影响。这些结果有助于理解EAST实验中闪烁体探头上探测到的快电子损失信号,为进一步研究快电子损失提供基础。