# 科创作业目录

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## [第一次科创作业](第一次科创作业.md)
**ROOT、Condor 与 Shell 入门**

1. **为什么要用 ROOT？有何优势？**
   - 体积小（列式存储 + 压缩）
   - 速度快（按列读取，无需全表扫描）
   - 自描述性（元数据与数据共存）
   - 支持对象持久化（一行 Write/GetObject 完成存取）

2. **关于 Condor 的认识**
   - 类比：餐厅领班经理——排队、分配、监控、记录
   - 技术定义：HTCondor 高吞吐量作业调度系统
   - 在作业中的角色：提交 `.sub` 文件 → 自动并行调度
   - 对比手工脚本的优势：并行、容错、跨机器、优先级管理

3. **为什么要学 Shell 语言？**
   - Shell 是人与计算机/服务器之间的翻译官
   - 没有 Shell 脚本，Condor 作业无法运行
   - 批量处理文件的核心工具
   - 连接各语言程序的"胶水语言"
   - 服务器调试的"生存技能"

4. **完成脚本：修改 Condor 提交文件与处理脚本**
   - 创建日志目录
   - 修改 `submit_jobs.sub`（路径、参数、资源申请）
   - 改写 `protest3.sh` 包装脚本
   - 提交、监控、查看结果

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## [第二次科创作业](第二次科创作业.md)
**ROOT 拟合、插值 vs 拟合、粒子分类与径迹探测**

1. **利用 ROOT 生成高斯分布随机数并拟合**
   - C++ 宏代码：`gaussFitTest()`（TRandom3 + TH1D + TF1 gaus 拟合）
   - 不同 N（100 / 1k / 10k / 100k）对拟合参数稳定性和 χ² 的影响
   - 不同 bin 大小（过密 / 适中 / 过稀）对拟合质量的影响
   - 经验规则：`nbins ≈ √N`

2. **插值与拟合的区别、原理及评估方法**
   - 核心区别：插值必须经过数据点，拟合只需整体误差小
   - 常见插值方法：拉格朗日、牛顿、样条插值
   - 常见拟合方法：最小二乘法、极大似然法、最大熵法
   - 拟合质量评估：χ²、χ²/ndf、R²、残差分布、参数误差、收敛状态、EDM

3. **基本粒子分类与实例**
   - 按自旋分类：费米子（半整数自旋，物质粒子）vs 玻色子（整数自旋，媒介子）
   - 按质量分类：从顶夸克 (~172.7 GeV) 到光子/胶子 (0) 的质量谱
   - 按相互作用分类：强子（重子/介子）、轻子、场粒子（规范玻色子）
   - 共同属性：波粒二象性、确定的质量和自旋、至少参与引力

4. **径迹探测器主要依赖电磁相互作用的原因**
   - 强作用距离极短（~10⁻¹⁵ m）、弱作用截面极小
   - 电磁作用：长程力、截面适中、对所有带电粒子有效
   - 可获取丰富信息：飞行方向、动量、粒子鉴别、衰变顶点
   - 技术实现：气体电离、固体径迹、半导体探测器

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## [第三次科创作业](第三次科创作业.md)
**辐射长度、统计分布与投影拟合**

1. **粒子探测技术第 1-2 章问题**
   - **辐射长度 X₀**：高能电子通过轫致辐射损失到 1/e 时的平均路程；计算 C/Al/W 的衰减因子
   - **核作用长度 λ_I**：强子与原子核发生非弹性核反应的平均自由程
   - **1 mm 厚板后的电子能量衰减**：三种材料（碳/铝/钨）的定量计算
   - **多重散射角 θ₀**：Highland 近似公式，三种材料在不同能量下的均方根投影角
   - **薄/厚介质电离能损分布差异**：薄→朗道分布（长尾），厚→高斯分布（中心极限定理）

2. **泊松、二项、高斯分布及母函数**
   - 泊松过程定义与泊松分布
   - 三者关系：二项(n大p小)→泊松；泊松(λ大)→高斯
   - 母函数（概率生成函数）定义与性质
   - 应用：证明两独立泊松变量之和仍为泊松分布

3. **投影拟合**
   - 从 ROOT 文件中提取二维直方图 `r_strip`，做 Y 轴投影
   - Landau 拟合硅条信号幅度谱
   - 代码示例（含 MyStyle 样式、图例、保存 PDF）
   - 心得：减少对 AI 的依赖，能自主修改错误

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## [第四次科创作业](第四次科创作业.md)
**半导体终端版图设计：保护环与刻蚀终端**

1. **保护环终端器件**
   - 结构：同心环状 P⁺ 浮空环 + N⁺ 截断环
   - gdsfactory Python 代码（六层掩膜：ACTIVE/PPLUS/NPLUS/CONTACT/METAL/PAD）
   - 9 步工艺流片流程（SiC 衬底→热氧化→离子注入→退火→金属→钝化…）
   - 版图原理：耗尽层扩展穿通浮空环，将单一高电场峰重塑为多个低峰值

2. **刻蚀终端器件**
   - 结构：矩形深槽隔离环包围中心器件
   - gdsfactory Python 代码（五层掩膜：ACTIVE/TRENCH/METAL/CONTACT/PAD）
   - 掩膜层定义与工艺步骤
   - 光刻板图形特征：TRENCH 层矩形环为核心，ACTIVE 保护台面不被刻蚀

3. **工艺整合与对比**
   - 保护环终端：离子注入实现，工艺简单，需精确控制剂量与退火
   - 刻蚀终端：增加深槽刻蚀，流程稍复杂，终端面积更小、耐压效率更高
   - 版图形态：保护环→同心圆环；刻蚀终端→矩形嵌套环

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## [第五次科创作业](第五次科创作业.md)
**符合测试、时间分辨率与朗道效应**

1. **符合测试与时间分辨率测量**
   - "符合"的定义：同一物理事件在多个探测器中产生信号的时空关联
   - **前沿甄别**（恒比定时 CFD）+**窄时间窗**压制偶然符合噪声
   - 时间分辨率必须用符合信号测量：通过 Δt = t_B − t_A 抵消绝对时间抖动（T_发射、T_飞行），σ_t = σ_Δt / √2

2. **朗道效应与信号幅度不一致的定时误差**
   - 朗道分布特征：薄介质中少数碰撞、1/ε² 能损概率密度 → 不对称长拖尾分布
   - **时间游走**：幅度不同→固定阈值触发时刻偏移；恒比定时仍有残余游走（脉冲形状畸变）
   - 朗道涨落使上下层信号幅度独立涨落，游走差 f_B−f_A 直接展宽 Δt 谱
   - **消除方法**：
     - 硬件：恒比定时(CFD)、双阈值外推、在线幅度修正
     - 软件：T-A 修正曲线标定、波形数字化(dCFD/前沿拟合/模板拟合)
     - 标准流程：CFD → 逐事件记录时间+幅度 → 单通道 T-A 标定 → 修正时间差 → 计算本征分辨率

3. **Claude Code**（学习工具笔记）

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> 共计五次作业，涵盖 ROOT 数据处理、统计方法与拟合、粒子物理基础、半导体版图设计、符合测量与定时技术。