利用矢量量化变分自编码器研究二氧化钚的工艺历史与现象学
材料科学
2022-12-26 v2
摘要
对二氧化钚颗粒进行准确、高通量且无偏的分析，是分析其合成中工艺参数相关现象学所必需的。相较于定性与分类描述符，通过扫描电子显微镜（SEM）对颗粒形貌的定量描述符已在铀氧化物工艺参数分析中取得成功。我们利用VQ-VAE对设计实验中制备的二氧化钚（PuO2）颗粒进行定量描述，并研究其现象学及工艺参数预测。PuO2由Pu(III)草酸盐煅烧而得，该草酸盐在不同合成条件下沉淀，涉及浓度、温度、加料与熟化时间、沉淀剂进料及加料顺序；所得PuO2粉末的表面形貌经SEM分析。我们开发了一条流水线，借助VQ-VAE提取并量化单个颗粒的有用图像表示，以同时执行多项分类任务。对于部分参数，约简特征空间利用单颗粒即可对工艺参数实现超过80%的预测准确率。其亦显示出将具有相似表面形貌特征的颗粒归组的效用。聚类与分类结果均揭示了哪些化学工艺参数主要影响PuO2颗粒形貌：加料顺序与草酸进料。使用多颗粒进行相同分析被证明可提升各工艺参数的分类准确率（优于单颗粒），且通常仅样本中含少至四颗粒即具统计显著性。
引用
@article{arxiv.2212.00887,
title = {Investigation of process history and phenomenology of plutonium oxides using vector quantizing variational autoencoder},
author = {Connor Hainje and Cody Nizinski and Shane Jackson and Richard Clark and Forrest Heller and Ian Schwerdt and Edgar Buck and David Meier and Alexander Hagen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2212.00887},
year = {2022}
}
备注
23 pages, 13 figures