Conveners
数据处理软件与分析方法
- 春鹏 王 (中国科学院上海高等研究院)
数据处理软件与分析方法
- 祖豪 李 (Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences (CN))
数据处理软件与分析方法
- 胜森 孙 (Institute of High Energy Physics)
高压条件下材料的原子结构和物性会发生显著变化，是当前极具科学意义的研究前沿领域。中子散射是探测高压材料内部结构的关键手段。然而，高压中子散射实验中样品体积极小、束流通量有限，如果样品位置偏离中子束中心将严重削弱衍射信号。目前通常通过扫描方式人工定位样品中心，但该方法效率低下，无法及时优化样品位置，导致宝贵的中子束流时间浪费。针对这一难题，本文面向中国散裂中子源的高压中子衍射谱仪，进行实时数据处理与自动对准闭环控制系统的研究，实现了高压实验中样品的秒级精确定位和动态对准。通过构建流式中子数据实时处理平台，开发自适应多模型拟合算法以快速提取样品中心信号，并集成EPICS控制系统实现分析结果对实验设备的自动反馈调整。该技术路线可实时优化样品位置，显著提高高压中子散射实验的数据质量和效率，为高压条件下的材料研究提供智能化实验手段。
江门中微子实验（JUNO）的物理目标是精确测定中微子振荡参数，确定中微子质量顺序，并对超新星中微子进行观测等。为支撑上述科学目标，JUNO的在线系统需要承担实时压缩数据量，监测超新星等任务。实验团队开发了在线事例辨别、超新星爆发监测等在线算法。为此，我们设计并实现了一套面向在线场景的数据处理软件框架，以实现对上述在线算法的调度与资源管理。本报告将系统阐述JUNO在线数据处理软件框架的总体设计与具体实现。
JUNO 实验位于中国广东省江门市，在地下700米处建造一个20万吨的液体闪烁体探测器。该探测器将用于探测中微子，包括反应堆中微子、超新星中微子、大气中微子和太阳中微子。据估计银河系中超新星的发生率仅为几十年一次，为避免错过珍贵的超新星事件，DAQ系统要尽可能减少故障时间，减少故障带来的数据丢失，以连续运行持续存储作为首要目标。本课题的主要研究内容是如何提高数据流软件的可用性，尽可能减少故障时间，减少故障带来的数据丢失。为了实现这一目标不仅需要数据流软件本身能够应对单点故障，还需要其依赖的系统服务和网络环境的可靠性。
同步辐射装置规模大，涉及的过程变量可达到百万量级，而接入报警系统的过程变量可达到十万量级。合肥先进光源（Hefei Advanced Light Facilty，HALF）是基于衍射极限储存环技术的第四代低能量区同步辐射装置，由国家同步辐射实验室承担建设。HALF报警系统用于监测过程变量的异常状态，发布报警消息，以便工作人员及时进行故障维修或隐患排除，对提高装置可用性具有重要意义。因此，为了保障装置的稳定运行，本文基于EPICS社区报警软件Alarms，开展了实时报警信息分发、历史数据分析和配置管理三个方面的开发和研究工作。同时，为了减少报警系统的误报率， 本文提出了一种基于数据驱动的报警死区和延时计时器的设计方法，可以有效减少滋扰报警。
中子散射实验模拟软件工具对于中子散射研究大装置的重要意义贯穿包括谱仪概念设计、中子光学器件设计、实验规划、运行监控、实验数据分析等关键环节在内的全生命周期。中子散射实验绝对强度的数据重建一直是领域内的重点需求，也是McStas、Vitesse等传统中子光学追踪软件从软件设计原理上就无法解决的难题。
Prompt（*Pan Z Y et al, Comput. Phys. Commun., 2024, 295:...
中子动力学结构因子 S(Q, ω) 的计算是利用非弹性中子散射 (INS) 技术研究材料动力学性质的基础，其中低阶相干声子的贡献尤为重要。传统的计算软件通常使用非相干近似来近似相干散射，并采用常规的采样方法在中子和声子的动量空间进行采样，导致计算结果的精度和分辨率有限。
BzScope 是中国散裂中子源 (CSNS) 开发的一种新型计算工具，旨在通过提供绝对强度的高精度动力学结构因子来应对这些挑战。BzScope 基于简谐近似理论，从晶体结构和力常数出发计算声子谱和中子-声子散射谱。BzScope...
在中子散射实验中，原始数据易受吸收、多次散射、非弹性散射及探测器性能等多因素影响。传统解析与半经验修正方法需调节大量参数，对用户经验依赖性强，难以保证普适性。本报告介绍基于蒙特卡洛输运模拟系统Prompt的实验模拟框架，通过从头计算获取材料物理参数，精准模拟散射全过程并生成探测器响应信号，直接用于原始数据的规约、分析与修正。该方法无需人工干预参数，显著降低数据分析门槛。重点展示其在轻水、重水全散射实验中的验证结果。对多次散射、非弹性散射的修正效果优于传统方法，修正数据与文献精修结果高度吻合，验证了方法的可靠性与准确性。
