Polarimetry is a highly sensitive method to quantify changes of the polarization state of light when passing through matter and is therefore widely applied in material science. The progress of synchrotron and X-ray free electron laser (XFEL) sources has led to significant developments of X-ray polarizers, opening perspectives for new applications of polarimetry to study source and beamline parameters as well as sample characteristics. X-ray polarimetry has shown to date a polarization purity of less than $1.4\times {10}^{-11}$ , enabling the detection of very small signals from ultrafast phenomena. A prominent application is the detection of vacuum birefringence. Vacuum birefringence is predicted in quantum electrodynamics and is expected to be probed by combining an XFEL with a petawatt-class optical laser. We review how source and optical elements affect X-ray polarimeters in general and which qualities are required for the detection of vacuum birefringence.

太阳X射线探测器（Solar X-ray Detector，SXD）是“澳科一号”卫星B星（Macau Science Satellite-1B，MSS-1B）的主要载荷，包括软X射线探测单元（Soft X-ray Detection Unit，SXDU）和硬X射线探测单元（Hard X-ray Detection Unit，HXDU）两部分，采用硅漂移探测器（Silicon Drift Detector，SDD）和碲锌镉探测器（Cadmium Zinc Telluride，CZT）双通道设计。太阳X射线探测器通过同时观测太阳精确的能量谱和强度信息，量化太阳耀斑的水平并研究其演化过程和机理等科学问题。为了实现从观测数据到真实太阳X射线数据的反演，需要对SDD和CZT的探测效率进行标定。利用蒙特卡罗程序MCNP5对SDD和CZT探测效率进行了模拟计算，并在单能X射线地面标定装置上开展了软、硬X射线探测效率标定实验。结果表明：SDD和CZT探测效率的实验结果与模拟预期结果吻合较好，其中，SDD-1的实验效率和模拟效率的最大相对误差不超过3.59%@16 keV，CZT-1的实验效率和模拟效率的最大相对误差不超过9.54%@120 keV。单能X射线流强测量的相对扩展不确定度为3.8%（k=2），太阳X射线探测器探测效率模拟结果的不确定度为0.12%。这项研究为“澳科一号”卫星的太阳X射线探测器提供了数据支撑，并对后续其他天文卫星的同类探测器标定提供指导和参考。

铜与铜合金广泛应用于核材料领域，对于材料腐蚀控制和氢爆风险评估，含铜离子水溶液辐解的影响必须予以考虑。本工作开展了含铜离子水溶液γ辐解实验，探究了不同吸收剂量、吸收剂量率和Cu²⁺浓度对H₂O₂、O₂和H₂生成的影响。实验结果表明：随着吸收剂量的增加（0~1.80 kGy），H₂O₂和气相中H₂的浓度先增大后趋于稳态，其稳态浓度分别为5.41×10^-6 mol/L和7.91×10^-5 mol/L，而气相中O₂的浓度则维持在9.04×10^-4 mol/L。Cu²⁺的存在使H₂、H₂O₂的平衡浓度分别提升一个和两个数量级，对H₂O₂、H₂的生成起到促进作用，但对O₂的生成基本没有影响。H₂O₂和H₂的平衡浓度随着吸收剂量率的增大而升高，当吸收剂量率从1.40 Gy/min增大到46.93 Gy/min，其平衡浓度分别从4.56×10^-6 mol/L和1.78×10^-5 mol/L升高到2.46×10^-5 mol/L和3.81×10^-4 mol/L，而在此吸收剂量率范围内O₂基本不受影响。同时，基于水辐解反应动力学和气液两相传质双膜理论，我们构建了含铜离子水溶液辐解计算模型。模拟结果与实验数据相比，标准化平均偏差的绝对值基本在1%~7%之间，最大约24%，证明了计算模型的有效性和正确性。在此基础上，运用该模型计算了C⁶⁺离子辐照下含铜离子水溶液的辐解行为，模拟结果与文献报道的实验数据吻合良好，表明模型具备可扩展性。

The optimum parameters for the generation of synchrotron radiation in ultraintense laser pulse interactions with planar foils are investigated with the application of Bayesian optimization, via Gaussian process regression, to 2D particle-in-cell simulations. Individual properties of the synchrotron emission, such as the yield, are maximized, and simultaneous mitigation of bremsstrahlung emission is achieved with multi-variate objective functions. The angle-of-incidence of the laser pulse onto the target is shown to strongly influence the synchrotron yield and angular profile, with oblique incidence producing the optimal results. This is further explored in 3D simulations, in which additional control of the spatial profile of synchrotron emission is demonstrated by varying the polarization of the laser light. The results demonstrate the utility of applying a machine learning-based optimization approach and provide new insights into the physics of radiation generation in laser–foil interactions, which will inform the design of experiments in the quantum electrodynamics (QED)-plasma regime.

拉曼光谱是一种已广泛应用于化学、 生物学和物理学的技术。 然而拉曼光谱仪的电荷耦合器件很容易受到宇宙射线的影响, 从而产生随机的窄带宽、 高强度的spike。 在真实样品中出现概率较低, 约为千分之一, 但一旦出现将严重降低信号对比度。 该研究提出一种实用的spike剔除算法。 该算法对中值滤波后的数据与原始数据作差, 得到偏差数据。 用分位数的方法将偏差数据从小到大排序, 取中间99%数据作为真实数据作高斯分布拟合。 根据spike强度高, 稀疏的特性, 以光谱中高强度数据的出现概率作为阈值标准剔除spike。 最后以中值滤波结果带入原始数据代替spike, 从而最大程度还原样本原始信息且不需任何调试参数。 以加入不同强度spike的拉曼光谱作为验证对象, 实验结果表明本算法对spike检测与去除的灵敏度可以高达99.5%。 本算法同时适用于一维拉曼光谱、 二维拉曼图像和三维拉曼数据立方体, 且算法表现随着维度的增加而提高, 一维spike剔除算法能检测超过最大峰强度40%的spike, 而在三维拉曼数据立方体中, 超过峰值20%的spike即能被检测出。 用该算法对40 000条真实拉曼光谱进行处理, 可以在不扭曲真实信号的情况下有效地剔除spike, 进一步证明了算法的实用性。

宇宙线事件是CCD和CMOS空间探测图像中普遍存在的现象，对目标的识别和提取造成了干扰。对于空间天文观测图像，提出了一种基于天文位置定标的识别算法，并在 230帧嫦娥三号月基光学望远镜的CCD图像中，共检测到29 731例宇宙线事件。与传统的拉普拉斯算法相比，本算法检测到的宇宙线事件总数多11.14%，多出的部分主要是形态与星像类似的宇宙线事件；在拉普拉斯算法检测到的样本中，98.07%可被本算法检测到；对本算法没有检测到的1.93%样本进行了检查，发现其中48.64%为恒星星像，是错误识别。分析统计了宇宙线事件在月基光学望远镜CCD靶面上的电子沉积分布，和哈勃太空望远镜的两个CCD探测器的结果对比，发现两者形态类似，但前者的峰值略高；进一步分析了宇宙线事件入射角度在CCD靶面上的二维分布，发现在两个方向上有明显超出，可以理解为探测器在嫦娥三号着陆器内部等效铝厚度较小。最后，本文提取出所有识别出的宇宙线事件的形态，建立了“CCD探测器宇宙线实体样本库”，可为空间天文望远镜图像仿真系统提供依据。