摘要 设计和实施用于选择性传输离子和分子种类的先进膜配方对于创造下一代燃料电池和分离装置至关重要。有必要了解与设备操作相关的时间和长度尺度上的详细传输机制,无论是在实验室模型中还是在实际操作条件下的工作系统中。中子散射技术包括准弹性中子散射、反射率和成像,在世界各地的反应堆和散裂源设施的光束线站实施。随着新的和改进的仪器设计、探测器方法、源特性和数据分析协议的出现,这些中子散射技术正在成为设计、评估和实施燃料电池和分离装置先进膜技术的主要研究工具。在这里,我们以 ILL 反应堆源(法国格勒诺布尔劳厄-朗之万研究所)和 ISIS 中子和介子散裂源(英国哈威尔科技园区)为例,描述了这些技术及其开发和实施。我们还提到了世界各地其他设施正在进行的类似开发,并描述了一些方法,例如将光学和中子拉曼散射、X 射线吸收与中子成像和断层扫描相结合,并在专门设计的燃料电池中进行此类实验,以尽可能接近实际操作条件。这些实验和研究项目将在实现和测试新的膜配方以实现高效和可持续的能源生产/转换和分离技术方面发挥关键作用。
在标准模型中,大多数粒子都是合并的。研究这些合并颗粒的内部结构引起了相当大的兴趣,并且Parton分布函数(PDF)可以在这个方向上有所帮助。PDF表征了pyston在π,k,p等复合粒子中的动量分布。作为所有哈子中最轻的π媒介,是核力量的中介粒子,在结合核子一起起着至关重要的作用,形成各种原子核以及创建Comper-Plex Hadroonic Systems。是基于Pion诱导的Drell-Yan profess进行的广泛理论研究,涵盖了方位角自旋不对称[1,2],EMC效应[3,4]和PION PDFS [5-12]。在复合颗粒中,由于它们构成原子核,因此对nu cleons的探索也特别突出。核子的Parton分布称为核部分分布函数(NPDFS)。The EMC effect describes the modification of nPDFs in bound nuclei, first observed by the European Muon Collaboration in 1983 [13] in muon-induced deep inelas- tic scattering (DIS) experiments, which found that the per-nucleon cross section for iron, relative to that of the deuteron, is reduced in the region where the Bjorken vari- able lies around 0.3至0.7。这与Intial的期望有所不同,这表明由于能量尺度分离而导致的Nu-Clear结构的分布不会影响核子结构。之后,在不同的nu clei中已经验证了EMC效应[14-17]。尽管已经提出了许多解释来解释EMC效应,但这种效果的机制仍不清楚。最近,重点关注EMC效应与短距离关系对(SRC)之间的关系的研究吸引了显着的关注[18-25]。src暗示核子仅在核子旋转成SRC对时才会暂时进行模拟,这些
摘要 —闪烁体是射线成像和断层扫描 (RadIT) 的重要材料,当使用电离辐射(例如 X 射线、高能带电粒子或中子)来揭示物质的光学不透明内部结构时。自从伦琴发现和发明以来,RadIT 现已有多种形式或模式,例如相位衬度 X 射线成像、相干 X 射线衍射成像、1 MeV 以上的高能 X 射线和 γ − 射线射线照相术、X 射线计算机断层扫描 (CT)、质子成像和断层扫描 (IT)、中子 IT、正电子发射断层扫描 (PET)、高能电子射线照相术、μ 子断层扫描等。高空间、时间分辨率、高灵敏度和辐射硬度等是 RadIT 性能的常见指标,除闪烁体外,粒子源(尤其是高亮度加速器和高功率激光器)、光电探测器(尤其是互补金属氧化物半导体 (CMOS) 像素化传感器阵列)以及最近的数据科学的进步也使这些指标得以实现。医学成像、无损检测、核安全和保障措施是 RadIT 的传统应用。快速增长或新兴的应用示例包括太空、增材制造 (AM)、机器视觉和虚拟现实或“元宇宙”。根据 RadIT 指标讨论了闪烁体指标,例如光产量、衰减时间和辐射硬度。SCINT22 会议期间展示了 160 多种闪烁体和应用。一些新的趋势包括无机和有机闪烁体复合材料或异质结构、钙钛矿和单晶微米厚薄膜的液相合成、最近使用多物理模型和数据科学来指导闪烁体的开发和发现、结构创新,如光子晶体、纳米闪烁体,
2025 年至 2027 年间,CMS(紧凑型μ子螺线管)探测器的一些重要组件(最显著的是跟踪器和量热仪端盖)将进行升级,以应对 HL-LHC(高亮度大型强子对撞机)条件。升级后的 CMS 外部跟踪器和新型 CMS 高粒度量热仪(HGCAL)的部件将包含超过 50,000 个新型硅传感器,总面积约为 800 平方米。传感器批量生产需要专门的策略来监控生产过程的质量和稳定性。该策略基于一个测试结构集,可通过该结构集快速轻松地访问关键工艺参数。这些参数包括传感器上无法直接访问的参数(例如氧化物电荷浓度和界面陷阱密度)以及需要潜在破坏性测量的参数(例如介电强度)。该组在每个生产晶圆上至少实施两次。它分为用于初步评估最相关工艺参数的测试结构和用于深入分析的结构。所有结构都可使用 20 针探针卡和自动定位台进行接触。使用该系统,大约 30 分钟内即可完成一个晶圆的初步分析。在本文中,CMS 合作提出了第二阶段升级的质量保证计划,重点是工艺质量控制。我们介绍了传感器工艺细节、将在 CMS 外部跟踪器和 HGCAL 的生产运行中实施的测试结构集的布局,以及说明所含测试结构功能的测量结果。
在宇宙的所有天体物理和宇宙学尺度上都可以找到非重子暗物质存在的证据。根据对宇宙微波背景辐射的观测,暗物质对宇宙总能量的贡献估计为 27%。解决暗物质之谜的一类通用粒子被称为弱相互作用大质量粒子 (WIMP),其质量在 GeV-TeV 范围内,与普通物质的预期相互作用率为弱尺度相互作用量级。EDELWEISS-III 实验的目的是利用锗辐射热计探测银河系暗物质晕中 WIMP 的弹性散射。在 ≈ 18 mK 的低温下,WIMP 引起的核反冲产生的预期 O (keV) 能量沉积会产生可测量的热量和电离信号。这种直接检测实验的主要挑战是 WIMP-核子散射的预期速率较低,最新结果限制了该速率低于每 100 千克每年几次。因此,多层外部屏蔽可保护实验免受环境放射性的影响。通过使用基于反冲类型的粒子识别,可以排除来自屏蔽内元素放射性的其余背景。最成问题的背景来自中子,它引起的核反冲与探测器中的 WIMP 信号无法区分。具体来说,中子是由宇宙射线μ子及其簇射产生的。因此,实验位于莫达内地下实验室,那里 4800 米的岩石使宇宙μ子通量衰减 10 6 倍,降至 5 µ /m 2 /天。其余的μ子使用围绕实验的主动µ否决系统进行标记,该系统由 46 个塑料闪烁体模块组成。
摘要。紧凑型μ子螺线管 (CMS) 是欧洲核子研究中心大型强子对撞机 (LHC) 的通用探测器之一,它收集了大量的物理数据。在进行最终的物理分析之前,必须通过一系列自动(如物理对象重建、直方图准备)和手动(检查、比较和决策)步骤检查数据的质量(认证)。决策的最后一个手动步骤非常重要,容易出错,需要大量人力。决策(认证)目前正在计算机科学领域积极研究,以通过应用计算机科学的最新进展,特别是机器学习 (ML) 来实现自动化。归根结底,CMS 数据认证是一个二元分类任务,其中正在研究各种 ML 技术的适用性。就像任何其他 ML 任务一样,超参数调整是一个难题,没有黄金法则,每个用例都不同。本研究探索了元学习的适用性,它是一种超参数查找技术,其中算法从以前的训练实验中学习超参数。进化遗传算法已用于调整神经网络的超参数,如隐藏层数、每层神经元数、激活函数、辍学、训练批量大小和优化器。最初,遗传算法采用手动指定的超参数集,然后向接近最优解发展。应用遗传随机算子、交叉和变异来避免局部最优解。本研究表明,通过仔细播种初始解决方案,很可能会找到最优解。所提出的解决方案提高了用于 CERN CMS 数据认证的神经网络的 AUC 分数。类似的算法可以应用于其他机器学习模型的超参数优化。
4.1.3.2 伽马技术 ................................................................................................ 56 4.1.3.3 量热法 .......................................................................................................... 57 4.1.4 环境和电磁效应 ................................................................................................ 57 4.1.4.1 中子技术 ...................................................................................................... 58 4.1.4.2 伽马技术(包括 XRF) ...................................................................... 58 4.1.4.3 量热法 ...................................................................................................... 59 4.2 基质和均匀性效应 ................................................................................................ 59 4.2.1 中子技术 ...................................................................................................... 59 4.2.2 中子技术的基质校正方法 ................................................................................ 60 4.2.2.1 附加源(AAS) ............................................................................................. 60 4.2.2.2 通量探针 ............................................................................................................. 62 4.2.2.3环比 ................................................................................................................ 63 4.2.2.4 多重性技术 .............................................................................................. 63 4.2.2.5 成像算法 .............................................................................................. 64 4.2.2.6 实时射线照相术 (RTR) ............................................................................. 64 4.2.2.7 操作员选择的校准 ...................................................................................... 64 4.2.2.8 镉衬里 ...................................................................................................... 65 4.2.3 伽马技术 ...................................................................................................... 65 4.2.4 伽马技术的矩阵校正方法 ............................................................................. 66 4.2.5 量热法 ............................................................................................................. 67 4.2.6 μ 子探测 ............................................................................................................. 67 4.3 样品特定属性 ............................................................................................................. 67 4.3.1 中子技术 ............................................................................................................. 68 4.3.1.1 化学形式 ................................................................................................ 68 4.3.1.2 其他发射中子的放射性核素 .............................................................. 68 4.3.1.3 源分布的影响 ................................................................................ 68 4.3.1.4 中子自倍增效应 ...................................................................................... 68 4.3.1.5 自屏蔽效应 .............................................................................................. 69 4.3.2 伽马技术 ........................................................................................................ 70 4.3.2.1 源分布效应 ........................................................................................ 70 4.3.2.2 自屏蔽(自衰减)效应 ...................................................................... 70 4.3.2.3 非伽马发射体/弱伽马发射体 ............................................................. 71 4.3.3 量热法 ............................................................................................................. 71 4.4 统计约束 ............................................................................................................. 72 4.5 操作约束 ............................................................................................................. 72 5 特性和校准 ............................................................................................. 73 5.1 校准要求 ............................................................................................................. 76 5.2 校准程序 ............................................................................................................. 79 5.2.1 校准功能 ................................................................................................................ 79 5.2.2 位置依赖性 ................................................................................................................ 82 5.2.3 文档记录 ................................................................................................................ 83 5.3 参考标准 ................................................................................................................ 85 5.4 工作标准 ................................................................................................................ 86 5.5 不确定度 ...................................................................................................................... 87 6 不确定度的处理 ............................................................................................. 90 6.1 范围 ............................................................................................................................. 91 6.2 什么是测量不确定度? ............................................................................................. 91 6.3 评估测量不确定度的步骤 ............................................................................................. 92 6.4 示例 ............................................................................................................................. 971 源分布的影响 ................................................................................................ 70 4.3.2.2 自屏蔽(自衰减)效应 .............................................................................. 70 4.3.2.3 非伽马辐射源/弱伽马辐射源 .............................................................. 71 4.3.3 量热法 ............................................................................................................. 71 4.4 统计约束 ............................................................................................................. 72 4.5 操作约束 ............................................................................................................. 72 5 特性和校准 ............................................................................................. 73 5.1 校准要求 ............................................................................................................. 76 5.2 校准程序 ............................................................................................................. 79 5.2.1 校准功能 ............................................................................................................. 79 5.2.2 位置依赖性 ............................................................................................................. 82 5.2.3 文档 ............................................................................................................. 83 5.3 参考标准................................................................................................................ 85 5.4 工作标准.............................................................................................................. 86 5.5 不确定度.............................................................................................................. 87 6 不确定度的处理........................................................................ 90 6.1 范围................................................................................................................ 91 6.2 什么是测量不确定度? ...................................................................................... 91 6.3 测量不确定度的估算步骤 ............................................................................. 92 6.4 示例............................................................................................................. 971 源分布的影响 ................................................................................................ 70 4.3.2.2 自屏蔽(自衰减)效应 .............................................................................. 70 4.3.2.3 非伽马辐射源/弱伽马辐射源 .............................................................. 71 4.3.3 量热法 ............................................................................................................. 71 4.4 统计约束 ............................................................................................................. 72 4.5 操作约束 ............................................................................................................. 72 5 特性和校准 ............................................................................................. 73 5.1 校准要求 ............................................................................................................. 76 5.2 校准程序 ............................................................................................................. 79 5.2.1 校准功能 ............................................................................................................. 79 5.2.2 位置依赖性 ............................................................................................................. 82 5.2.3 文档 ............................................................................................................. 83 5.3 参考标准................................................................................................................ 85 5.4 工作标准.............................................................................................................. 86 5.5 不确定度.............................................................................................................. 87 6 不确定度的处理........................................................................ 90 6.1 范围................................................................................................................ 91 6.2 什么是测量不确定度? ...................................................................................... 91 6.3 测量不确定度的估算步骤 ............................................................................. 92 6.4 示例............................................................................................................. 9772 5 特性和校准 ................................................................................ 73 5.1 校准要求 ...................................................................................................... 76 5.2 校准程序 ...................................................................................................... 79 5.2.1 校准功能 ................................................................................................ 79 5.2.2 位置依赖性 ................................................................................................ 82 5.2.3 文档 ............................................................................................................. 83 5.3 参考标准 ............................................................................................................. 85 5.4 工作标准 ............................................................................................................. 86 5.5 不确定性 ............................................................................................................. 87 6 不确定性的处理 ............................................................................. 90 6.1 范围 ............................................................................................................. 91 6.2 什么是测量不确定度? ........................................................................... 91 6.3 测量不确定度评估步骤 .............................................................................. 92 6.4 示例 .............................................................................................................. 9772 5 特性和校准 ................................................................................ 73 5.1 校准要求 ...................................................................................................... 76 5.2 校准程序 ...................................................................................................... 79 5.2.1 校准功能 ................................................................................................ 79 5.2.2 位置依赖性 ................................................................................................ 82 5.2.3 文档 ............................................................................................................. 83 5.3 参考标准 ............................................................................................................. 85 5.4 工作标准 ............................................................................................................. 86 5.5 不确定性 ............................................................................................................. 87 6 不确定性的处理 ............................................................................. 90 6.1 范围 ............................................................................................................. 91 6.2 什么是测量不确定度? ........................................................................... 91 6.3 测量不确定度评估步骤 .............................................................................. 92 6.4 示例 .............................................................................................................. 97........................................... 91 6.3 测量不确定度评估步骤 ...................................................................... 92 6.4 示例 .......................................................................................................... 97........................................... 91 6.3 测量不确定度评估步骤 ...................................................................... 92 6.4 示例 .......................................................................................................... 97
对RUO 2的基础研究始于60年前,当时它被确定为高度金属的氧化物[1-3]。 其化学稳定性和直接合成意味着它迅速发现应用是精度电阻的组成部分,并且早期也被鉴定为用于半导体设备的潜在屏障材料[4]。 在过去的二十年中,它已经看到了作为催化剂的兴趣[5],以及可能的应用作为锂储存材料[6]。 在过去的几年中,实验和理论工作表明,即使是如此简单且众所周知的材料也可以容纳物质的外来状态。 ruo 2已成为一种候选材料,该材料托有altermagnetism,在该状态下,由于磁性和晶体lattices的不同符号,共线抗磁性排序也破坏了时间逆转对称性[7]。 但是,该系统中的磁有序并未得到很大的观察。 单晶体上的中子散射测量值检测到通常在金红石结构中禁止的磁反射,该反射在金红石结构中被禁止,该磁反射约为1000k [8]。 谐振X射线散射[9]随后在晶体和薄膜上都进行了类似的观察。 此后,依赖于时间逆向对称性破坏的异常特性在RUO 2的薄膜中观察到,包括自旋转运[10,11],磁性菌群二科运动[12]和异常的霍尔效应(AHE)[13]。 自旋分辨光发射[14]还发现了al术状态预期的D-波对称性。 最近的争议在参考文献中得到了很好的总结。对RUO 2的基础研究始于60年前,当时它被确定为高度金属的氧化物[1-3]。其化学稳定性和直接合成意味着它迅速发现应用是精度电阻的组成部分,并且早期也被鉴定为用于半导体设备的潜在屏障材料[4]。在过去的二十年中,它已经看到了作为催化剂的兴趣[5],以及可能的应用作为锂储存材料[6]。实验和理论工作表明,即使是如此简单且众所周知的材料也可以容纳物质的外来状态。ruo 2已成为一种候选材料,该材料托有altermagnetism,在该状态下,由于磁性和晶体lattices的不同符号,共线抗磁性排序也破坏了时间逆转对称性[7]。但是,该系统中的磁有序并未得到很大的观察。单晶体上的中子散射测量值检测到通常在金红石结构中禁止的磁反射,该反射在金红石结构中被禁止,该磁反射约为1000k [8]。谐振X射线散射[9]随后在晶体和薄膜上都进行了类似的观察。依赖于时间逆向对称性破坏的异常特性在RUO 2的薄膜中观察到,包括自旋转运[10,11],磁性菌群二科运动[12]和异常的霍尔效应(AHE)[13]。自旋分辨光发射[14]还发现了al术状态预期的D-波对称性。最近的争议在参考文献中得到了很好的总结。似乎有大量的Altermagnetic效应观察到有关磁性的某些原始观察结果,尤其是在散装晶体中的问题[15,16]。muon光谱法通常对局部力矩非常敏感,在散装RUO 2中没有磁性[17]。16的计算提出了一个假设,即仅在化学计量材料被孔掺杂时才出现RUO 2中的Altermagnitism。非常清楚,尽管众所周知,但在应用磁场中,RUO 2的散装特性的研究相对较少。在本文中,我们介绍了
1。超导性是什么?1。独立电子之间有限的有吸引力的相互作用,形成了一个库珀对,遵守非遗体的u(1)希格斯机制2。光子由于自发对称性破裂而导致的超导体中获得质量,从而导致Meissner效应2。SRF腔中有限的RF损失的基本起源是什么?1。有限温度下的热激活的准粒子的作用像正常导电电子,并在RF 2中造成损失。即使在绝对零温度下,由于几种不同的机制,例如通量振荡和子段状态的效果,仍然存在残留电阻,其最终起源并不完全理解。3。SRF腔内该领域的基本局限性是什么?1。超热场超过平衡状态的热力学临界场,将给出一个基本限制。超热场的动态计算仍然是基础研究的开放场
简介和动机 在过去十年中,机器学习 (ML) 技术逐渐进入加速器社区。近年来,深度学习的快速发展,特别是用于控制系统应用的强化学习以及深度学习在嵌入式硬件中的可访问性,重新引起了人们的兴趣并催生了大量应用 [ 1 ]。费米实验室加速器综合体(如图 1 所示)已为高能物理 (HEP) 实验提供了近五十年的质子束。该实验室目前的重点是其世界一流的强度前沿实验项目。虽然增加光束强度确实有其自身的挑战,但在很多方面,保持光束大小同时最大限度地减少光束损失(通过与光束真空管相互作用而损失的粒子)才是主要挑战。加速器通过数十万个设备的复杂系统进行控制。使用 ML 方法实现对其参数的微调和实时优化并超越人类操作员基于经验的推理是未来强度升级成功的关键。我们的目标是将 ML 集成到加速器操作中,此外,提供一个可访问的框架,该框架也可被具有动态调整需求的其他广泛加速器系统使用。为了成功最大限度地发挥 ML 的应用优势,我们将考虑以下几点:实时边缘 ML 系统优化:加速器涉及电源、射频和其他控制系统的复杂调节回路阵列。调节回路的增益针对操作进行手动优化和修复。实际上,光束分布和强度是在加速过程中变化的动态量。因此,这些动态系统理想情况下应该以近乎实时的方式重新检查操作条件。这需要一个能够在足够短的毫秒时间尺度上对系统变化做出反应的 ML 模型。快速、智能的分布式系统:由于粒子加速器的物理规模很大,控制系统往往分布在整个设施中。因此,优化每台机器的性能以及综合体的整体性能意味着需要一个快速的数据传输系统,允许子系统、机器和负责运行 ML 算法的计算机资源之间进行实时通信。我们的项目 Accelerator READS 将开发 ML 方法及其在大型加速器系统中的边缘实现。费米实验室在开发用于系统控制的实时嵌入式边缘 ML 设备方面处于领先地位,并利用 ML 提高了 HEP 实验的效率和准确性,例如紧凑型μ子螺线管 (CMS) 实验 [ 2 ]。利用内部实验室指导的研究和开发 (LDRD) 计划,费米实验室已经证明单个 ML 系统可以提高加速器性能。然而,将嵌入式 ML 系统连接在一起以协调分析和控制多个复杂结构尚未实现。将这项技术应用于加速器将使费米实验室加速器设施向快速、分布式和高性能控制和操作迈进。加速器 READS 产生的方法和工具将与各种复杂和分布式控制器的设计相关。我们将通过两个重要的实验来证明我们提案的有效性:Mu2e 溢出调节系统和主喷射器 (MI) 和循环器环 (RR) 光束损耗的去混合。