物理学 > 仪器与探测器
[提交于 2025年4月1日
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标题: 迁移学习使μ子断层扫描能够对材料Z进行分类
标题: Transfer learning empowers material Z classification with muon tomography
摘要: 宇宙射线缪子源在与不同原子序数(Z值)的材料相互作用时表现出不同的散射角分布,有助于识别各种Z类材料,特别是放射性高Z核元素。 大多数传统的识别方法都基于复杂的缪子事件重建和轨迹拟合过程。 监督式机器学习方法提供了一些改进,但严重依赖于目标材料的先验知识,显著限制了其在检测隐藏材料中的实际应用。 在本工作中,首次将迁移学习引入缪子断层扫描领域。 我们提出了两种轻量级神经网络模型,用于微调和对抗性迁移学习,利用裸材料的缪子断层扫描数据来预测涂层材料的Z类。 通过采用逆累积分布函数方法,可以从有限的数据中获得更准确的散射角分布,与基于传统随机采样的训练相比,预测准确率提高了近4%。 当应用于具有有限标记甚至无标记缪子断层扫描数据的涂层材料时,所提出的方法实现了超过96%的整体预测准确率,其中高Z材料接近99%。 模拟结果表明,与没有迁移的直接预测相比,迁移学习将预测准确率提高了约10%。 这项研究证明了迁移学习在克服与有限标记/无标记数据相关的物理挑战方面的有效性,突显了迁移学习在缪子断层扫描领域中的潜在前景。
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