基于费舍尔信息的中子反射测量最大信息增益确定与实验设计优化

提出了一种基于费舍尔信息(Fisher information, FI)的方法，用于量化中子反射测量实验中的最大信息增益与最优实验设计。在此类实验中，FI可解析计算，并用于对参数不确定度作出亚秒级的预测。该方法可用于根据感兴趣的参数，对测量角度、测量时间、对比度选择及其他实验条件进行实时决策。FI给出了参数估计不确定度的下界，并且表明这些不确定度随测量时间的平方根而减小，为实验工作的规划与排程提供了有用信息。由于FI的计算开销很低，它可在实验过程中反复计算，通过指示已获取充足数据来节省昂贵的束流时间，或通过指示实验需要继续来进行实验数据集的保存。该方法的预测通过一个包含仪器特定入射通量分布的实验模拟框架以及通过对磷脂双分子层结构性质的测量研究得到了验证。