Email alert
RSS推荐文章More >
2025, 37: 023001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240399
2025, 37: 021001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240261
最新录用栏目展示本刊经同行评议确定正式录用的文章，这些文章目前处在编校过程，尚未确定卷期及页码，但可以根据DOI进行引用。
显示方式:
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240358
摘要:
By constructing a photoconductive semiconductor switch (PCSS)-Metal coil structure, a new phenomenon of electromagnetic oscillation in vanadium-compensation semi-insulating (VCSI) PCSS is discovered. Here the PCSS responds to laser pulse and high-voltage signal while the metal coil generates an oscillating voltage pulse envelope signal. The generation of this oscillating signal is not related to the input bias voltage of the PCSS, the pulse circuit components, or the electrode structure of the PCSS, rather it is related to the output characteristic of the PCSS. This physical phenomenon can be explained using the current surge model in photoconducting antenna. By preparing ohmic contact electrode on silicon carbide material to form the PCSS, which generates a large number of photogenerated carriers when ultra-fast laser pulses irradiate the surface of the material. Simultaneously applying a bias voltage signal between the electrode. At this time the PCSS inside the electric field under the action of the formation of transient current, radiating electromagnetic wave, the metal coil receives and generates oscillating signal.
By constructing a photoconductive semiconductor switch (PCSS)-Metal coil structure, a new phenomenon of electromagnetic oscillation in vanadium-compensation semi-insulating (VCSI) PCSS is discovered. Here the PCSS responds to laser pulse and high-voltage signal while the metal coil generates an oscillating voltage pulse envelope signal. The generation of this oscillating signal is not related to the input bias voltage of the PCSS, the pulse circuit components, or the electrode structure of the PCSS, rather it is related to the output characteristic of the PCSS. This physical phenomenon can be explained using the current surge model in photoconducting antenna. By preparing ohmic contact electrode on silicon carbide material to form the PCSS, which generates a large number of photogenerated carriers when ultra-fast laser pulses irradiate the surface of the material. Simultaneously applying a bias voltage signal between the electrode. At this time the PCSS inside the electric field under the action of the formation of transient current, radiating electromagnetic wave, the metal coil receives and generates oscillating signal.
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240377
摘要:
针对重复频率Marx型脉冲功率源的应用需求，采用固态调制恒流充电与脉冲变压器感应叠加相结合的技术方式，开展了大功率重复频率高电压脉冲充电电源技术研究。分析了基于BUCK-BOOST拓扑电路的恒流充电技术，给出了高电压脉冲变压器、脉冲调制模块、BUCK-BOOST充电模块、控制单元等关键参数设计，完成了大功率重复频率脉冲充电电源样机研制。样机设计指标最大输出平均功率250 kW，最高重复频率100 Hz。在0.5 μF负载电容上进行了充电测试，获得了电压约100 kV、脉冲前沿约300 μs的脉冲输出。该脉冲充电电源在脉冲变压器初级设计中采用了多模块并联的设计思路，即减小了装置体积又降低了高电压绝缘风险，在输出功率大、电压高的条件下，实现了紧凑化、模块化设计。
针对重复频率Marx型脉冲功率源的应用需求，采用固态调制恒流充电与脉冲变压器感应叠加相结合的技术方式，开展了大功率重复频率高电压脉冲充电电源技术研究。分析了基于BUCK-BOOST拓扑电路的恒流充电技术，给出了高电压脉冲变压器、脉冲调制模块、BUCK-BOOST充电模块、控制单元等关键参数设计，完成了大功率重复频率脉冲充电电源样机研制。样机设计指标最大输出平均功率250 kW，最高重复频率100 Hz。在0.5 μF负载电容上进行了充电测试，获得了电压约100 kV、脉冲前沿约300 μs的脉冲输出。该脉冲充电电源在脉冲变压器初级设计中采用了多模块并联的设计思路，即减小了装置体积又降低了高电压绝缘风险，在输出功率大、电压高的条件下，实现了紧凑化、模块化设计。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240314
摘要:
热扩散系数是大能量、高功率激光系统中光学元件的重要参数，关系到元件的抗激光损伤性能，但现有热扩散系数测量方法在多维热传导情况下的测量结果误差较大，且热扩散长度是热扩散系数测量的基础，对此本研究采用有限元法仿真了热源连续加热下的二维热传导并总结了热扩散长度与热扩散系数及加热时间之间的关系规律，据此提出了热源连续加热下测量二维热扩散长度的模型与方法。首先采用有限元分析建立模型仿真了一维热传导情况下的热扩散长度与热扩散系数的关系式并与数值解析表达式比较，二者符合较好验证了使用连续热源与热扩散长度求解热扩散系数的可行性；之后扩展到二维热扩散情况，并讨论了热损失、样品厚度和热源加载时间对结果的影响；最后给出了实际测量方案，并给出提升测量精度措施。该工作为方便准确地测量材料或元件的热扩散长度提供思路，对制备高功率、大能量激光系统元件具有重要意义。
热扩散系数是大能量、高功率激光系统中光学元件的重要参数，关系到元件的抗激光损伤性能，但现有热扩散系数测量方法在多维热传导情况下的测量结果误差较大，且热扩散长度是热扩散系数测量的基础，对此本研究采用有限元法仿真了热源连续加热下的二维热传导并总结了热扩散长度与热扩散系数及加热时间之间的关系规律，据此提出了热源连续加热下测量二维热扩散长度的模型与方法。首先采用有限元分析建立模型仿真了一维热传导情况下的热扩散长度与热扩散系数的关系式并与数值解析表达式比较，二者符合较好验证了使用连续热源与热扩散长度求解热扩散系数的可行性；之后扩展到二维热扩散情况，并讨论了热损失、样品厚度和热源加载时间对结果的影响；最后给出了实际测量方案，并给出提升测量精度措施。该工作为方便准确地测量材料或元件的热扩散长度提供思路，对制备高功率、大能量激光系统元件具有重要意义。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240431
摘要:
高压电源是中性束注入加热系统的重要组成部分，决定着束能量和引出束流的品质。为满足HL-3装置中性束注入系统功率需求，设计了基于PSM技术的模块化高压电源系统，通过串联叠加若干电源模块，实现额定电压输出。电源模块采用单相桥式整流和半桥输出控制，设计了软启动电路和泄能回路，实现电源模块在市电供电条件下进行功能测试；设计调节模块电路，通过控制调节模块的输出电压等级，实现对电源输出电压的精确控制。利用MATLAB中Simulink工具箱对电源模块及系统进行仿真测试，测试了电源的软启动功能、额定输出及短路保护性能。搭建1 600 V/50 A/5 s试验样机和80 kV/50 A/5 s测试平台，实验验证电源系统模块电气性能。经仿真和实验验证，电源模块试验样机满足额定输出要求，通过串联叠加，实现80 kV电压稳定输出。电源短路保护时间小于6 μs，实现了快速保护关断，满足HL-3装置5 MW中性束注入系统对高压电源的性能要求。
高压电源是中性束注入加热系统的重要组成部分，决定着束能量和引出束流的品质。为满足HL-3装置中性束注入系统功率需求，设计了基于PSM技术的模块化高压电源系统，通过串联叠加若干电源模块，实现额定电压输出。电源模块采用单相桥式整流和半桥输出控制，设计了软启动电路和泄能回路，实现电源模块在市电供电条件下进行功能测试；设计调节模块电路，通过控制调节模块的输出电压等级，实现对电源输出电压的精确控制。利用MATLAB中Simulink工具箱对电源模块及系统进行仿真测试，测试了电源的软启动功能、额定输出及短路保护性能。搭建1 600 V/50 A/5 s试验样机和80 kV/50 A/5 s测试平台，实验验证电源系统模块电气性能。经仿真和实验验证，电源模块试验样机满足额定输出要求，通过串联叠加，实现80 kV电压稳定输出。电源短路保护时间小于6 μs，实现了快速保护关断，满足HL-3装置5 MW中性束注入系统对高压电源的性能要求。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240417
摘要:
为匹配中国环流三号装置磁体线圈功率和能量需求，基于模型预测控制理论，设计电池-超级电容混合储能系统放电策略。以环向场线圈为储能系统输出端负载，建立系统预测模型，根据电池、超级电容特性和负载能量需求设计目标函数，实时求解最优开关序列。对电池储能子系统、超级电容储能子系统分别采用长周期慢控、短周期快控，实现电池稳定放电和超级电容瞬态响应。基于MATLAB/Simulink平台进行仿真验证，混合储能系统稳定输出满足负载需求的平顶电流，其电流纹波为0.22%，验证控制策略有效性。
为匹配中国环流三号装置磁体线圈功率和能量需求，基于模型预测控制理论，设计电池-超级电容混合储能系统放电策略。以环向场线圈为储能系统输出端负载，建立系统预测模型，根据电池、超级电容特性和负载能量需求设计目标函数，实时求解最优开关序列。对电池储能子系统、超级电容储能子系统分别采用长周期慢控、短周期快控，实现电池稳定放电和超级电容瞬态响应。基于MATLAB/Simulink平台进行仿真验证，混合储能系统稳定输出满足负载需求的平顶电流，其电流纹波为0.22%，验证控制策略有效性。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240327
摘要:
为了解激光焦斑尺寸对极紫外转换效率影响及产生影响的物理机制，通过理论解析的方式提出了激光烧蚀平面靶产生冕区等离子体的二维瞬态膨胀模型来研究激光焦斑对极紫外光转换效率的影响。发现在激光光强7.45×1010 W/cm2、半高全宽5 ns、波长1064 nm时，随着激光焦斑半径从60 μm增大到300 μm相应地极紫外转换效率从1%增大到5.5%，而焦斑半径大于300 μm后相应地极紫外转换效率保持在5.5%。这是由于激光烧蚀平面靶产生的冕区等离子体从初始的一维膨胀到随后的二维膨胀过程决定了发射极紫外光的等离子体区的饱和尺寸，并最终决定了极紫外光的转换效率。转换效率随焦斑半径变化的趋势可以解释激光烧蚀锡靶实验观察到的物理现象。
为了解激光焦斑尺寸对极紫外转换效率影响及产生影响的物理机制，通过理论解析的方式提出了激光烧蚀平面靶产生冕区等离子体的二维瞬态膨胀模型来研究激光焦斑对极紫外光转换效率的影响。发现在激光光强7.45×1010 W/cm2、半高全宽5 ns、波长
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240374
摘要:
传统上通常采用外接真空泵组来获取和维持高功率微波系统的真空状态，但这会显著增加系统的体积和重量，限制其实际应用场景。为了实现高功率微波系统的轻小型化，提升其实用性，针对X波段重频高功率微波系统，设计研制了一种真空封装装置。在脉冲传输线-二极管界面以及微波天线喇叭口，采用了陶瓷-金属钎焊技术；在系统的其他接口处采用了刀口密封技术，实现了高功率微波产生、传输及发射腔体内部的真空封装。借鉴真空电子领域中的材料表面清洗、烘烤排气等真空获取手段，系统可以在非工作状态下维持10−7 Pa数量级的气压接近100 h。通过在二极管外筒和微波天线喇叭上安装非蒸散型吸气剂泵，可有效捕集系统加电工作时腔内释放的气体，实现动态真空维持。实验结果表明，该系统能够以10～30 Hz的重频稳定运行10 000炮次以上。
传统上通常采用外接真空泵组来获取和维持高功率微波系统的真空状态，但这会显著增加系统的体积和重量，限制其实际应用场景。为了实现高功率微波系统的轻小型化，提升其实用性，针对X波段重频高功率微波系统，设计研制了一种真空封装装置。在脉冲传输线-二极管界面以及微波天线喇叭口，采用了陶瓷-金属钎焊技术；在系统的其他接口处采用了刀口密封技术，实现了高功率微波产生、传输及发射腔体内部的真空封装。借鉴真空电子领域中的材料表面清洗、烘烤排气等真空获取手段，系统可以在非工作状态下维持10−7 Pa数量级的气压接近100 h。通过在二极管外筒和微波天线喇叭上安装非蒸散型吸气剂泵，可有效捕集系统加电工作时腔内释放的气体，实现动态真空维持。实验结果表明，该系统能够以10～30 Hz的重频稳定运行10 000炮次以上。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240365
摘要:
深圳中能高重复频率X射线自由电子激光（S3FEL）的预研项目中的束流测试平台，将用于攻克高重复频率自由电子激光中的多项重大关键技术。对S3FEL束流测试平台中注入段废束桶束窗进行结构设计，结合电子束流参数设计了一种钎焊水冷铜窗。通过有限元分析方法对束窗进行热结构计算，分析了不同冷却通道和冷却流速下的温度、应力和变形。综合考虑冷却效果、流致振动和经济效益因素，最终选取了M型水冷通道和流速为1 m/s的束窗设计。并对该束窗处的真空分布进行计算，结果满足了设计要求，验证了设计的合理性，能够确保装置稳定可靠运行。
深圳中能高重复频率X射线自由电子激光（S3FEL）的预研项目中的束流测试平台，将用于攻克高重复频率自由电子激光中的多项重大关键技术。对S3FEL束流测试平台中注入段废束桶束窗进行结构设计，结合电子束流参数设计了一种钎焊水冷铜窗。通过有限元分析方法对束窗进行热结构计算，分析了不同冷却通道和冷却流速下的温度、应力和变形。综合考虑冷却效果、流致振动和经济效益因素，最终选取了M型水冷通道和流速为1 m/s的束窗设计。并对该束窗处的真空分布进行计算，结果满足了设计要求，验证了设计的合理性，能够确保装置稳定可靠运行。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240263
摘要:
针对托卡马克装置中共振磁扰动线圈电源采用传统PI控制器存在响应速度与超调之间的矛盾以及在复杂电磁环境下工作抗干扰能力差的问题。采用线性自抗扰控制策略，安排过渡过程提取参考信号的微分品质，从而实现快速无超调的电流输出。并基于电源系统部分已知数学模型参数，设计了四阶线性扩张状态观测器，估计系统干扰量作为系统新的状态量进行补偿，从而抑制了电源系统内部不确定因素和外部扰动。最后仿真结果表明：相较于采用传统PI控制策略，自抗扰控制策略能够有效提高输出电流信号的动态特性；同时在复杂环境扰动情况下具有更强的鲁棒性和抗干扰特性。
针对托卡马克装置中共振磁扰动线圈电源采用传统PI控制器存在响应速度与超调之间的矛盾以及在复杂电磁环境下工作抗干扰能力差的问题。采用线性自抗扰控制策略，安排过渡过程提取参考信号的微分品质，从而实现快速无超调的电流输出。并基于电源系统部分已知数学模型参数，设计了四阶线性扩张状态观测器，估计系统干扰量作为系统新的状态量进行补偿，从而抑制了电源系统内部不确定因素和外部扰动。最后仿真结果表明：相较于采用传统PI控制策略，自抗扰控制策略能够有效提高输出电流信号的动态特性；同时在复杂环境扰动情况下具有更强的鲁棒性和抗干扰特性。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240326
摘要:
闪光照相技术可以对快速物理过程进行诊断，但由于是瞬时照相，导致获得的投影数量稀少。考虑视角典型受限（即一个视角）的情况下，CT图像重建不确定度量化方法的研究。目前的单视角CT图像重建不确定度量化方法通常假设在线性光程方程中含有高斯噪声的模型，但这种物理模型过于简化。从朗博比尔定律出发，构建了关于透射率的指数衰减方程及其高斯噪声项，得到更合理的非线性图像重建模型，推导得到相应的非线性后验概率密度函数，然后利用RTO算法以及Gibbs算法对该后验概率进行抽样，通过统计抽样样本得到图像重建的平均值及其不确定度。为了验证新方法的有效性，给出了模拟数据的结果，并与基于光程方程的线性图像重建结果进行了对比，结果表明基于透射率方程的非线性图像重建方法具有更好的不确定度估计潜力。
闪光照相技术可以对快速物理过程进行诊断，但由于是瞬时照相，导致获得的投影数量稀少。考虑视角典型受限（即一个视角）的情况下，CT图像重建不确定度量化方法的研究。目前的单视角CT图像重建不确定度量化方法通常假设在线性光程方程中含有高斯噪声的模型，但这种物理模型过于简化。从朗博比尔定律出发，构建了关于透射率的指数衰减方程及其高斯噪声项，得到更合理的非线性图像重建模型，推导得到相应的非线性后验概率密度函数，然后利用RTO算法以及Gibbs算法对该后验概率进行抽样，通过统计抽样样本得到图像重建的平均值及其不确定度。为了验证新方法的有效性，给出了模拟数据的结果，并与基于光程方程的线性图像重建结果进行了对比，结果表明基于透射率方程的非线性图像重建方法具有更好的不确定度估计潜力。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240350
摘要:
基于电磁能装备的电爆破在基坑工程中有巨大应用前景。提出了基于脉冲电源-电爆炸负载阵列的协同破岩技术，通过多应力波叠加实现大体积硬岩可控电爆破。分析了电爆炸过程中过电压产生机理以及多阵列协同过程中的过电压传递特性，提出了强流开关的过电压抑制方法。分析了单电爆炸负载与阵列协同破岩的作用效果，双电爆炸负载阵列单位体积破岩能耗为单电爆炸负载的38%，表明电爆炸负载阵列协同可有效实现大体积硬岩的可控电爆破。
基于电磁能装备的电爆破在基坑工程中有巨大应用前景。提出了基于脉冲电源-电爆炸负载阵列的协同破岩技术，通过多应力波叠加实现大体积硬岩可控电爆破。分析了电爆炸过程中过电压产生机理以及多阵列协同过程中的过电压传递特性，提出了强流开关的过电压抑制方法。分析了单电爆炸负载与阵列协同破岩的作用效果，双电爆炸负载阵列单位体积破岩能耗为单电爆炸负载的38%，表明电爆炸负载阵列协同可有效实现大体积硬岩的可控电爆破。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240286
摘要:
花瓣型加速器是一种具有结构紧凑、高效率特点的加速器装置，其运行依赖一种高重复频率、短脉冲且低发射度的电子枪，以确保最佳的加速性能。据此展示了该类电子枪的物理设计、模拟仿真、样机研制和束流测试情况。该电子枪设计为一种基于钡钨热阴极的栅控电子枪，采用皮尔斯结构，其阴极电压-40 kV，工作重复频率为10.75 MHz，设计的最大发射电流可达200 mA，单个脉冲最小长度不超过3 ns。实际测试中，该电子枪在阴极热子工作参数0.95 A/6.7 V，加载阴极直流电压-40 kV，栅控电压290 V/10 MHz时，测得峰值发射电流为204 mA。当束流脉冲长度底宽2.7 ns时，束流幅值为39.2 mA，还测试得到实际束流发射度＜2 mm·mrad，满足设计和加速器应用需求。
花瓣型加速器是一种具有结构紧凑、高效率特点的加速器装置，其运行依赖一种高重复频率、短脉冲且低发射度的电子枪，以确保最佳的加速性能。据此展示了该类电子枪的物理设计、模拟仿真、样机研制和束流测试情况。该电子枪设计为一种基于钡钨热阴极的栅控电子枪，采用皮尔斯结构，其阴极电压-40 kV，工作重复频率为10.75 MHz，设计的最大发射电流可达200 mA，单个脉冲最小长度不超过3 ns。实际测试中，该电子枪在阴极热子工作参数0.95 A/6.7 V，加载阴极直流电压-40 kV，栅控电压290 V/10 MHz时，测得峰值发射电流为204 mA。当束流脉冲长度底宽2.7 ns时，束流幅值为39.2 mA，还测试得到实际束流发射度＜2 mm·mrad，满足设计和加速器应用需求。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240376
摘要:
为满足如速调管等对输出长达毫秒量级脉冲调制器需求，本文介绍一种基于Marx电路的长脉冲高压脉冲电源，它采用固态半导体开关作为主放电开关，通过在Marx每一级单元引入独立的充电半导体开关，解决了Marx采用电阻对储能电容充电导致无法高重频工作的问题。设计一辅助电源给每一级Marx单元半导体开关的驱动电路供电，通过光纤触发，可输出1 ms以上的长脉冲。采用该电路设计的Marx验证装置共有6级，可输出电压幅度−10 kV/ 1 A、脉冲宽度1 ms的长脉冲，输出短脉冲时最高输出频率达50 kHz以上。
为满足如速调管等对输出长达毫秒量级脉冲调制器需求，本文介绍一种基于Marx电路的长脉冲高压脉冲电源，它采用固态半导体开关作为主放电开关，通过在Marx每一级单元引入独立的充电半导体开关，解决了Marx采用电阻对储能电容充电导致无法高重频工作的问题。设计一辅助电源给每一级Marx单元半导体开关的驱动电路供电，通过光纤触发，可输出1 ms以上的长脉冲。采用该电路设计的Marx验证装置共有6级，可输出电压幅度−10 kV/ 1 A、脉冲宽度1 ms的长脉冲，输出短脉冲时最高输出频率达50 kHz以上。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240312
摘要:
随着高能量密度（HED）物质诊断需求的日益增长，X射线干涉成像技术在该领域得到了广泛关注和应用。主要综述了X射线干涉成像技术与系统的国内外最新进展，介绍了基于Talbot和Talbot-Lau干涉的X射线光栅成像原理和能力，Talbot干涉和Talbot-Lau干涉是通过利用具有周期性结构的光栅，对X射线的相位、吸收和散射特性进行高精度测量，从而实现对样品内部结构的无损检测与成像。总结了该技术在高能量密度物质诊断实验中的应用，介绍了Talbot干涉分析（TIA）代码，并依靠了TIA程序与Flash流体力学代码结合进行了初步模拟，成功获取了Flash模型中的吸收、相位和暗场三种信息，最后总结和展望了X射线Talbot-Lau干涉诊断技术在高能量密度等离子体实验中的应用。
随着高能量密度（HED）物质诊断需求的日益增长，X射线干涉成像技术在该领域得到了广泛关注和应用。主要综述了X射线干涉成像技术与系统的国内外最新进展，介绍了基于Talbot和Talbot-Lau干涉的X射线光栅成像原理和能力，Talbot干涉和Talbot-Lau干涉是通过利用具有周期性结构的光栅，对X射线的相位、吸收和散射特性进行高精度测量，从而实现对样品内部结构的无损检测与成像。总结了该技术在高能量密度物质诊断实验中的应用，介绍了Talbot干涉分析（TIA）代码，并依靠了TIA程序与Flash流体力学代码结合进行了初步模拟，成功获取了Flash模型中的吸收、相位和暗场三种信息，最后总结和展望了X射线Talbot-Lau干涉诊断技术在高能量密度等离子体实验中的应用。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240335
摘要:
本文介绍了基于百千焦激光装置开展的一系列激光间接驱动双金属壳靶内爆出中子实验。双金属壳靶的设计来源于体点火方案，该方案通过解耦辐射烧蚀与内爆压缩过程，从而提高了内爆的鲁棒性。然而，由于双金属壳靶制备难度较大，首次实验中的中子产额远低于模拟预期。为解决这一问题，本文提出了两项关键改进措施：一是优化外壳接缝设计，降低流体力学不稳定性因素的影响，提高内外壳的碰撞效率以及内球的内爆效率；二是提高黑腔靶丸的耦合效率，增强激光能量的有效传递。通过这些改进，靶丸的压缩性能和内爆效率得到显著提升，最终实现了中子产额从\begin{document}$ 5.0\times {10}^{7} $\end{document} ![]()
![]()
\begin{document}$ 7.1\times {10}^{8} $\end{document} ![]()
![]()
本文介绍了基于百千焦激光装置开展的一系列激光间接驱动双金属壳靶内爆出中子实验。双金属壳靶的设计来源于体点火方案，该方案通过解耦辐射烧蚀与内爆压缩过程，从而提高了内爆的鲁棒性。然而，由于双金属壳靶制备难度较大，首次实验中的中子产额远低于模拟预期。为解决这一问题，本文提出了两项关键改进措施：一是优化外壳接缝设计，降低流体力学不稳定性因素的影响，提高内外壳的碰撞效率以及内球的内爆效率；二是提高黑腔靶丸的耦合效率，增强激光能量的有效传递。通过这些改进，靶丸的压缩性能和内爆效率得到显著提升，最终实现了中子产额从
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240233
摘要:
电容器充电电源充电期间输入端的功率随着输出电压的升高而逐渐增加，不仅需要电网提供较大的峰值功率，还会引起较大的电流谐波，基于一种仅采用单级能量变换就实现了恒功率输入恒流输出功能的带辅助储能电容的单级充电方案提出一种新的控制算法，该算法不仅实现了更好的恒功率特性还解除了对辅助储能电容的限制，可以通过控制储能电容电压提高等效激励电压实现升压功能。利用Matlab/Simulink搭建了恒功率输入的电容器充电的仿真模型，仿真结果显示，在电容器充电400～2000 V阶段实现了输入端的恒功率，提升辅助电容初始电压，负载电容升压。这表明该算法能实现输入端更优良的恒功率特性以及电路的升压功能。
电容器充电电源充电期间输入端的功率随着输出电压的升高而逐渐增加，不仅需要电网提供较大的峰值功率，还会引起较大的电流谐波，基于一种仅采用单级能量变换就实现了恒功率输入恒流输出功能的带辅助储能电容的单级充电方案提出一种新的控制算法，该算法不仅实现了更好的恒功率特性还解除了对辅助储能电容的限制，可以通过控制储能电容电压提高等效激励电压实现升压功能。利用Matlab/Simulink搭建了恒功率输入的电容器充电的仿真模型，仿真结果显示，在电容器充电400～
预发表栏目展示本刊经同行评议确定正式录用的文章，这些文章目前处在编校过程，尚未确定卷期及页码，但可以根据DOI进行引用。
显示方式:
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240371
摘要:
对于数十个基本放电支路并联同步放电的直线变压器驱动源（LTD）模块，触发隔离元件直接影响高功率气体开关的触发导通同步性，进而对整个LTD模块输出性能产生影响。为了优化选择触发隔离元件类型及参数，针对电阻及电感两种隔离方式进行了计算分析和实验对比。结果表明，电感隔离效果优于电阻隔离，同时对于不同的隔离电感参数，5 μH隔离电感下LTD模块输出结果相对最好。
对于数十个基本放电支路并联同步放电的直线变压器驱动源（LTD）模块，触发隔离元件直接影响高功率气体开关的触发导通同步性，进而对整个LTD模块输出性能产生影响。为了优化选择触发隔离元件类型及参数，针对电阻及电感两种隔离方式进行了计算分析和实验对比。结果表明，电感隔离效果优于电阻隔离，同时对于不同的隔离电感参数，5 μH隔离电感下LTD模块输出结果相对最好。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240274
摘要:
研究了波导缝隙阵天线在高功率微波技术中的应用，提出了一种新的设计方法，特别关注了波导缝隙阵天线的缝隙互耦、副瓣电平以及天线和馈源的匹配问题。新方法利用现代计算机技术快速计算出考虑缝隙互耦效应的缝隙电导函数，从而实现波导缝隙阵天线的高效设计，该方法无需复杂运算或外部结构，保证了系统紧凑性，并在设计波导缝隙面阵时表现出更高的有效性。仿真结果表明：新方法设计的天线在匹配度方面表现优异，在中心频率f = 2.458 GHz处，所设计的天线的各个端口的反射系数范围为−37.2 dB至−27.7 dB，相比使用Stevenson公式设计相同目标参数的天线的各个端口的反射系数范围为−11 dB至−8.7 dB，使用新方法设计的天线的各个端口的反射系数至少降低了19 dB。此外，新方法设计的天线实现了−30.2 dB的低副瓣电平和332.6 MW的高功率容量。
研究了波导缝隙阵天线在高功率微波技术中的应用，提出了一种新的设计方法，特别关注了波导缝隙阵天线的缝隙互耦、副瓣电平以及天线和馈源的匹配问题。新方法利用现代计算机技术快速计算出考虑缝隙互耦效应的缝隙电导函数，从而实现波导缝隙阵天线的高效设计，该方法无需复杂运算或外部结构，保证了系统紧凑性，并在设计波导缝隙面阵时表现出更高的有效性。仿真结果表明：新方法设计的天线在匹配度方面表现优异，在中心频率f = 2.458 GHz处，所设计的天线的各个端口的反射系数范围为−37.2 dB至−27.7 dB，相比使用Stevenson公式设计相同目标参数的天线的各个端口的反射系数范围为−11 dB至−8.7 dB，使用新方法设计的天线的各个端口的反射系数至少降低了19 dB。此外，新方法设计的天线实现了−30.2 dB的低副瓣电平和332.6 MW的高功率容量。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240236
摘要:
调束初期，电子储存环的逐圈束流损失信号可以直观展示出束流的注入、储存和积累状态。介绍了束流损失的种类和机制，列举了几种常见的束流损失探测器及其关键参数。基于北京正负电子对撞机（BEPCII）重大改造工程机器参数，用Geant4模拟了BEPCII束流条件下束流丢失引起的二次粒子分布情况，分析了真空室外簇射电子和光子的分布，根据分析结果，最终选用闪烁体加光电倍增管（PMT）型探测器探测逐圈束损信号，并在BEPCII进行了束流测试。针对闪烁体型束损探测器性能不一致问题，对探测器进行了灵敏度校准并在BEPCII上完成了束流验证，最后介绍了信号采集与处理电子学并计算分析了其测量精度。上述实验为闪烁体束损探测器在高能同步辐射光源储存环上的应用奠定了基础。
调束初期，电子储存环的逐圈束流损失信号可以直观展示出束流的注入、储存和积累状态。介绍了束流损失的种类和机制，列举了几种常见的束流损失探测器及其关键参数。基于北京正负电子对撞机（BEPCII）重大改造工程机器参数，用Geant4模拟了BEPCII束流条件下束流丢失引起的二次粒子分布情况，分析了真空室外簇射电子和光子的分布，根据分析结果，最终选用闪烁体加光电倍增管（PMT）型探测器探测逐圈束损信号，并在BEPCII进行了束流测试。针对闪烁体型束损探测器性能不一致问题，对探测器进行了灵敏度校准并在BEPCII上完成了束流验证，最后介绍了信号采集与处理电子学并计算分析了其测量精度。上述实验为闪烁体束损探测器在高能同步辐射光源储存环上的应用奠定了基础。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240253
摘要:
基于自触发技术提出了一种带截尾功能的方波脉冲叠加器。N型开关与P型开关串联形成特殊的半桥结构，只需要提供一路隔离双极性信号控制第一级的充电和放电开关，所有其它级的开关逐级导通和关断，即又产生高压方波脉冲。该技术不仅大幅简化了脉冲叠加器的驱动电路，还实现了截尾功能，产生快速前后沿的准方波脉冲。并且利用耗尽型N型开关的自动导通特点实现了无需控制的自取电，显著提升驱动电路的绝缘水平。搭建了9级电源样机进行实验验证，实验结果表明：在10 kΩ阻性负载上产生了稳定的重频正极性方波脉冲，电压幅值2.3～3.6 kV可调，脉宽1～10 μs可调，频率0～1 kHz可调，前后沿在100 ns左右，且随着工作电压的升高而加快。10 kΩ和3 nF阻容串联负载下波形仍然是较好的方波脉冲，脉冲前后沿与阻性负载相比没有明显变慢。该脉冲叠加器结构紧凑，有利于实现固态脉冲电源的小型化。
基于自触发技术提出了一种带截尾功能的方波脉冲叠加器。N型开关与P型开关串联形成特殊的半桥结构，只需要提供一路隔离双极性信号控制第一级的充电和放电开关，所有其它级的开关逐级导通和关断，即又产生高压方波脉冲。该技术不仅大幅简化了脉冲叠加器的驱动电路，还实现了截尾功能，产生快速前后沿的准方波脉冲。并且利用耗尽型N型开关的自动导通特点实现了无需控制的自取电，显著提升驱动电路的绝缘水平。搭建了9级电源样机进行实验验证，实验结果表明：在10 kΩ阻性负载上产生了稳定的重频正极性方波脉冲，电压幅值2.3～3.6 kV可调，脉宽1～10 μs可调，频率0～1 kHz可调，前后沿在100 ns左右，且随着工作电压的升高而加快。10 kΩ和3 nF阻容串联负载下波形仍然是较好的方波脉冲，脉冲前后沿与阻性负载相比没有明显变慢。该脉冲叠加器结构紧凑，有利于实现固态脉冲电源的小型化。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240319
摘要:
设计了一种测量纳秒级高电压脉冲的D-dot探测器，包括微分探头和无源积分器的设计、仿真和实验。该探测器的探头电极可以根据不同的测量器件进行更换，探头电极的轴向长度也可以根据测量需求进行调节。采用CST软件对该探头的电场分布开展了静电场模拟分析，并进行了结构优化，同时利用OrCAD/Pspice软件对D-dot探头、积分器和探测器的幅频响应特性进行了分析，确保探测器的工作频率满足设计要求。利用设计的D-dot探测器开展了纳秒级高电压脉冲测量实验，实验结果表明，设计的D-dot探测器满足前沿时间约37 ns、电压幅值约597 kV的高电压脉冲测量需求。
设计了一种测量纳秒级高电压脉冲的D-dot探测器，包括微分探头和无源积分器的设计、仿真和实验。该探测器的探头电极可以根据不同的测量器件进行更换，探头电极的轴向长度也可以根据测量需求进行调节。采用CST软件对该探头的电场分布开展了静电场模拟分析，并进行了结构优化，同时利用OrCAD/Pspice软件对D-dot探头、积分器和探测器的幅频响应特性进行了分析，确保探测器的工作频率满足设计要求。利用设计的D-dot探测器开展了纳秒级高电压脉冲测量实验，实验结果表明，设计的D-dot探测器满足前沿时间约37 ns、电压幅值约597 kV的高电压脉冲测量需求。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240272
摘要:
航天器在轨服役期间长期处于复杂恶劣的空间辐射环境，以GaAs为代表的III-V族化合物太阳能电池因具备高光电转换效率和抗辐照能力而被广泛应用于航天领域。采用有限元法，基于计算机辅助设计技术（TCAD）对GaAs太阳能电池的空间辐照损伤效应进行了研究。以AM0光谱辐照下的GaAs太阳能电池电学参数为依据，建立了单结太阳能电池结构模型和辐照损伤模型，获得了在不同电子辐照条件下电池的伏安特性曲线，结合已有实验结果验证了本文模拟结果，分析了空间环境辐照下GaAs太阳能电池电学性能退化规律。结果表明，辐照损伤缺陷使得少数载流子扩散长度减小，降低了光生载流子的收集效率，在一定电子能量下，太阳能电池电学性能的退化幅度随辐照注量水平的提高而增大。
航天器在轨服役期间长期处于复杂恶劣的空间辐射环境，以GaAs为代表的III-V族化合物太阳能电池因具备高光电转换效率和抗辐照能力而被广泛应用于航天领域。采用有限元法，基于计算机辅助设计技术（TCAD）对GaAs太阳能电池的空间辐照损伤效应进行了研究。以AM0光谱辐照下的GaAs太阳能电池电学参数为依据，建立了单结太阳能电池结构模型和辐照损伤模型，获得了在不同电子辐照条件下电池的伏安特性曲线，结合已有实验结果验证了本文模拟结果，分析了空间环境辐照下GaAs太阳能电池电学性能退化规律。结果表明，辐照损伤缺陷使得少数载流子扩散长度减小，降低了光生载流子的收集效率，在一定电子能量下，太阳能电池电学性能的退化幅度随辐照注量水平的提高而增大。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240273
摘要:
深圳中能高重复频率X射线自由电子激光（S3FEL）需要MHz的高重复频率高稳定性冲击磁铁(Kicker)系统，传输线结构冲击磁铁系统是实现高重复频率的有效途径。但传输线结构冲击磁铁的波形稳定性不足限制了该类型冲击磁铁在大型粒子加速器中的应用。为改善上述不足，基于传输线结构冲击磁铁的输入波形和电路结构参数开展了研究，利用傅里叶分析等数学工具分析了影响冲击磁铁工作波形稳定性的主要因素，揭示了冲击磁铁理想波形的谐波次数与传输线结构冲击磁铁截止频率之间的关系。在此基础上，提出一种减小冲击磁铁实际波形与理想波形偏差的方法。该方法通过调整冲击磁铁输入波形参数或者传输线结构冲击磁铁截止频率，在一定范围内可以获得冲击磁铁理想的工作波形。为验证上述关系，用电路仿真软件对冲击磁铁不同工作波形和不同电路参数进行了仿真。仿真结果证实了上述关系且验证了所提方法的有效性。
深圳中能高重复频率X射线自由电子激光（S3FEL）需要MHz的高重复频率高稳定性冲击磁铁(Kicker)系统，传输线结构冲击磁铁系统是实现高重复频率的有效途径。但传输线结构冲击磁铁的波形稳定性不足限制了该类型冲击磁铁在大型粒子加速器中的应用。为改善上述不足，基于传输线结构冲击磁铁的输入波形和电路结构参数开展了研究，利用傅里叶分析等数学工具分析了影响冲击磁铁工作波形稳定性的主要因素，揭示了冲击磁铁理想波形的谐波次数与传输线结构冲击磁铁截止频率之间的关系。在此基础上，提出一种减小冲击磁铁实际波形与理想波形偏差的方法。该方法通过调整冲击磁铁输入波形参数或者传输线结构冲击磁铁截止频率，在一定范围内可以获得冲击磁铁理想的工作波形。为验证上述关系，用电路仿真软件对冲击磁铁不同工作波形和不同电路参数进行了仿真。仿真结果证实了上述关系且验证了所提方法的有效性。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240183
摘要:
中性束注入加热是磁约束聚变实验中有效的加热手段，离子源在实验运行过程中出现打火情况就终止离子束的引出，降低了中性束离子源束的引出效率与功率。离子源在发生异常情况时为延长离子源束的引出，开展高压电源快恢复技术研究，即通过再次运行高压电源重新进行束的引出。针对快恢复技术，采用PXIe-8861处理器、PXIe-7820R可编程逻辑门阵列硬件板卡，基于PXI Express技术研制了一套快恢复控制系统。控制系统采用心跳包机制进行板卡及通讯状态监测，具有客户端及上位机两种参数配置方法，满足在线/离 线数据查看与分析功能。通过上位机模式配置，控制系统支持电压、个数控制，满足调制、快恢复、单次等多种工作模式。在兆瓦级强离子源上开展测试结果表明，控制系统操作界面简洁，逻辑结构设计清晰，满足多种控制模式，并通过重启高压电源进行束引出，提高了实验过程离子源束的引出功率。
中性束注入加热是磁约束聚变实验中有效的加热手段，离子源在实验运行过程中出现打火情况就终止离子束的引出，降低了中性束离子源束的引出效率与功率。离子源在发生异常情况时为延长离子源束的引出，开展高压电源快恢复技术研究，即通过再次运行高压电源重新进行束的引出。针对快恢复技术，采用PXIe-8861处理器、PXIe-7820R可编程逻辑门阵列硬件板卡，基于PXI Express技术研制了一套快恢复控制系统。控制系统采用心跳包机制进行板卡及通讯状态监测，具有客户端及上位机两种参数配置方法，满足在线/离 线数据查看与分析功能。通过上位机模式配置，控制系统支持电压、个数控制，满足调制、快恢复、单次等多种工作模式。在兆瓦级强离子源上开展测试结果表明，控制系统操作界面简洁，逻辑结构设计清晰，满足多种控制模式，并通过重启高压电源进行束引出，提高了实验过程离子源束的引出功率。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240340
摘要:
无人机系统复杂且故障模式多样，对其可靠性、稳定性和安全性提出了一定的挑战。针对无人机故障数据样本集缺乏且不完备的问题，采用预设故障注入法构建了无人机故障模拟数据集。故障模拟数据集基于偏差故障、漂移故障、锁死故障和缩放故障四种故障描述模型，实现了无人机正常状态、执行器故障和传感器故障的等效模拟，并进一步通过深度学习网络评测数据集。仿真结果表明：WDCNN、ResNet和QCNN三种深度学习网络均验证了本文故障模拟数据集构建方法及数据集的有效性和完备性。从故障诊断精确度指标来看，WDCNN达到82%以上，ResNet达到90%以上，QCNN达到92%以上，提出的方法为基于数据驱动的无人机故障诊断研究提供了一个较为完备的数据集及评测方法。
无人机系统复杂且故障模式多样，对其可靠性、稳定性和安全性提出了一定的挑战。针对无人机故障数据样本集缺乏且不完备的问题，采用预设故障注入法构建了无人机故障模拟数据集。故障模拟数据集基于偏差故障、漂移故障、锁死故障和缩放故障四种故障描述模型，实现了无人机正常状态、执行器故障和传感器故障的等效模拟，并进一步通过深度学习网络评测数据集。仿真结果表明：WDCNN、ResNet和QCNN三种深度学习网络均验证了本文故障模拟数据集构建方法及数据集的有效性和完备性。从故障诊断精确度指标来看，WDCNN达到82%以上，ResNet达到90%以上，QCNN达到92%以上，提出的方法为基于数据驱动的无人机故障诊断研究提供了一个较为完备的数据集及评测方法。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240288
摘要:
石墨因组成元素的原子序数较低、熔点极高、导热性能优异、化学稳定性高及抗热冲击能力较强等诸多优点, 已成为相对论返波管中关键部件收集极的首选材料。对4种具有代表性的高纯石墨及其各自碳化钛涂层改性材料作为强流电子束二极管中的阳极进行了耐强流电子束性能考核。结果表明，4种石墨在电压为860 kV、电流为11 kA、脉宽为40 ns的电子束轰击下二极管的电流表现出明显的差异，石墨4#即使电子束脉冲作用167次，电流曲线也未表现出明显异常，而其他三种石墨的电流曲线均出现不同程度的尾蚀。通过石墨表面碳化钛涂层的烧蚀实验进一步验证了石墨的差异性，表明石墨的热导率对其抗烧蚀性能具有重要的影响。石墨的热导率越高，碳化钛熔融析出再结晶程度越低，说明石墨的抗烧蚀性能越好。石墨4#具有优异的耐电子束轰击性能，在相对论返波管收集极领域具有重要的应用前景。
石墨因组成元素的原子序数较低、熔点极高、导热性能优异、化学稳定性高及抗热冲击能力较强等诸多优点, 已成为相对论返波管中关键部件收集极的首选材料。对4种具有代表性的高纯石墨及其各自碳化钛涂层改性材料作为强流电子束二极管中的阳极进行了耐强流电子束性能考核。结果表明，4种石墨在电压为860 kV、电流为11 kA、脉宽为40 ns的电子束轰击下二极管的电流表现出明显的差异，石墨4#即使电子束脉冲作用167次，电流曲线也未表现出明显异常，而其他三种石墨的电流曲线均出现不同程度的尾蚀。通过石墨表面碳化钛涂层的烧蚀实验进一步验证了石墨的差异性，表明石墨的热导率对其抗烧蚀性能具有重要的影响。石墨的热导率越高，碳化钛熔融析出再结晶程度越低，说明石墨的抗烧蚀性能越好。石墨4#具有优异的耐电子束轰击性能，在相对论返波管收集极领域具有重要的应用前景。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240315
摘要:
脉冲功率驱动源是高功率微波技术的关键部分，其输出波形质量直接影响高功率微波器件的输出，针对脉冲功率驱动源输出波形平顶存在的振荡问题，设计并研制了一套基于PFN-Marx的紧凑化脉冲功率驱动源并进行波形优化，通过PSpice仿真分析了不同结构的PFN-Marx发生器的参数，从而确定了PFN-Marx发生器的节数与级数；将输出波形存在的振荡问题转化为波形平顶区域各极值点距离基准值的偏移程度，以平顶纹波误差最小为目标，以均方根误差构建目标函数，在Simulink中建立电路模型，结合MATLAB遗传算法，对PFN的电感进行不断迭代优化，最后确定一组最优值，重新设计电感结构，使其可以方便快捷调整电感值，以此实现波形优化。优化后的单级PFN在10 Ω负载上输出波形前沿24.4 ns，脉宽93.6 ns，其平顶性能良好。装配完成的7级PFN-Marx发生器在充电电压53.8 kV、负载阻抗75 Ω条件下，输出准方波波形的峰值为189.2 kV，脉宽93.2 ns，前沿8.4 ns，后沿33.6 ns，纹波系数为3.5%。
脉冲功率驱动源是高功率微波技术的关键部分，其输出波形质量直接影响高功率微波器件的输出，针对脉冲功率驱动源输出波形平顶存在的振荡问题，设计并研制了一套基于PFN-Marx的紧凑化脉冲功率驱动源并进行波形优化，通过PSpice仿真分析了不同结构的PFN-Marx发生器的参数，从而确定了PFN-Marx发生器的节数与级数；将输出波形存在的振荡问题转化为波形平顶区域各极值点距离基准值的偏移程度，以平顶纹波误差最小为目标，以均方根误差构建目标函数，在Simulink中建立电路模型，结合MATLAB遗传算法，对PFN的电感进行不断迭代优化，最后确定一组最优值，重新设计电感结构，使其可以方便快捷调整电感值，以此实现波形优化。优化后的单级PFN在10 Ω负载上输出波形前沿24.4 ns，脉宽93.6 ns，其平顶性能良好。装配完成的7级PFN-Marx发生器在充电电压53.8 kV、负载阻抗75 Ω条件下，输出准方波波形的峰值为189.2 kV，脉宽93.2 ns，前沿8.4 ns，后沿33.6 ns，纹波系数为3.5%。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202537.240254
摘要:
为降低脉冲功率源使用门槛，设计并实现了一种基于Marx发生器的紧凑型脉冲功率源：Marx发生器为7级单极性充电同轴结构，采用低电感陶瓷电容、紫外光预电离输出窄脉冲；使用可调初级高压电源和2路同步触发开关，金属外壳作为接地屏蔽与放电回路；发生器内部充填高气压N2。基于上述设计获得的脉冲功率源在充电电压26 kV、充气0.3 MPa时，在60 Ω负载上获得了前沿33 ns、脉宽59 ns、幅度109.2 kV的高电压脉冲；功率源封装在一个直径0.2 m、长1.1 m的铝合金圆筒内。为紧凑型、模块化脉冲功率源的实现提供了设计思路和参考样机，可用于闪光X射线照相驱动源。
为降低脉冲功率源使用门槛，设计并实现了一种基于Marx发生器的紧凑型脉冲功率源：Marx发生器为7级单极性充电同轴结构，采用低电感陶瓷电容、紫外光预电离输出窄脉冲；使用可调初级高压电源和2路同步触发开关，金属外壳作为接地屏蔽与放电回路；发生器内部充填高气压N2。基于上述设计获得的脉冲功率源在充电电压26 kV、充气0.3 MPa时，在60 Ω负载上获得了前沿33 ns、脉宽59 ns、幅度109.2 kV的高电压脉冲；功率源封装在一个直径0.2 m、长1.1 m的铝合金圆筒内。为紧凑型、模块化脉冲功率源的实现提供了设计思路和参考样机，可用于闪光X射线照相驱动源。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11884/HPLPB202436.240163
摘要:
战斗力指数的定量化研究是军队实现信息化建设必须解决的难题。针对战斗力指数研究存在定量研究较少、方法精度较低、鲁棒性不强等问题，以及战斗力指数函数本身为复杂规则主导、多变量数学模型、影响因素强耦合等难以拟合的限制，受模糊逻辑理论中对规则的数学分析方法启发，提出了一种基于局部逼近的战斗力指数函数拟合方法，并结合神经网络强大的自学习和自推导能力，构建了相应的基于径向基神经网络（RBF）的定量计算模型。仿真对比实验表明，该方法比利用全局逼近的方法误差率低约2%和6%，且表现出更强的鲁棒性。该计算方法具有较强的实用性，而且具备向其他军事领域迁移的可能性，具备良好的工程应用前景。
战斗力指数的定量化研究是军队实现信息化建设必须解决的难题。针对战斗力指数研究存在定量研究较少、方法精度较低、鲁棒性不强等问题，以及战斗力指数函数本身为复杂规则主导、多变量数学模型、影响因素强耦合等难以拟合的限制，受模糊逻辑理论中对规则的数学分析方法启发，提出了一种基于局部逼近的战斗力指数函数拟合方法，并结合神经网络强大的自学习和自推导能力，构建了相应的基于径向基神经网络（RBF）的定量计算模型。仿真对比实验表明，该方法比利用全局逼近的方法误差率低约2%和6%，且表现出更强的鲁棒性。该计算方法具有较强的实用性，而且具备向其他军事领域迁移的可能性，具备良好的工程应用前景。
显示方式:
2025, 37: 021001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240261
摘要:
光阴极电子源是先进加速器装置最为关键的部件，驱动激光的品质参数是电子源性能的首要决定因素。近年来，电子加速器装置的束流指标不断提升，要求驱动激光具备高功率、高稳定性等特点和时空分布调控的功能，这对驱动激光系统的放大、选频、倍频、时空整形等模块提出了更高的需求。国内外主要研究机构根据其电子源的需求采用了相应的技术路线，在重复频率、激光波长、单脉冲能量和时空分布整形等方面各有特点。本文介绍了高亮度电子源驱动激光的主要技术路线和国内外发展现状，分析了典型的驱动激光方案，并讨论了驱动激光系统的未来发展趋势，以期为相关装置的规划和建设提供参考。
光阴极电子源是先进加速器装置最为关键的部件，驱动激光的品质参数是电子源性能的首要决定因素。近年来，电子加速器装置的束流指标不断提升，要求驱动激光具备高功率、高稳定性等特点和时空分布调控的功能，这对驱动激光系统的放大、选频、倍频、时空整形等模块提出了更高的需求。国内外主要研究机构根据其电子源的需求采用了相应的技术路线，在重复频率、激光波长、单脉冲能量和时空分布整形等方面各有特点。本文介绍了高亮度电子源驱动激光的主要技术路线和国内外发展现状，分析了典型的驱动激光方案，并讨论了驱动激光系统的未来发展趋势，以期为相关装置的规划和建设提供参考。
2025, 37: 021002.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240209
摘要:
与真空罐系统相比，超声速引射技术在化学激光器压力恢复方面有着显著优势，其中超声速中心引射器由于总压损失更小引射潜力更大。对超声速中心引射器流动特性分别进行了数值仿真与试验研究。结果表明：对于带收缩型混合室的超声速中心引射器，尽管其更易达到工作状态，然而在固定引射系数且以维持较低盲腔压力条件下，前者并不优于等直型引射器。在变引射系数（固定二次流质量流率）条件下，混合室面积缩比每提高0.05，一次流质量流率约提高0.3 kg/s才能使其达到临界启动状态。超声速引射器在临界启动状态时整体引射性能达到最高。在抽盲腔能力方面，单级超声速中心型引射器明显强于其他类型引射器，最低可达1.3 kPa。
与真空罐系统相比，超声速引射技术在化学激光器压力恢复方面有着显著优势，其中超声速中心引射器由于总压损失更小引射潜力更大。对超声速中心引射器流动特性分别进行了数值仿真与试验研究。结果表明：对于带收缩型混合室的超声速中心引射器，尽管其更易达到工作状态，然而在固定引射系数且以维持较低盲腔压力条件下，前者并不优于等直型引射器。在变引射系数（固定二次流质量流率）条件下，混合室面积缩比每提高0.05，一次流质量流率约提高0.3 kg/s才能使其达到临界启动状态。超声速引射器在临界启动状态时整体引射性能达到最高。在抽盲腔能力方面，单级超声速中心型引射器明显强于其他类型引射器，最低可达1.3 kPa。
2025, 37: 021003.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240290
摘要:
在化学激光器的研制中，扩压器压力恢复的研究具有重要的工程应用价值，通过数值模拟结合试验的方式对氟化氘（DF）化学激光器的扩压器进行展开研究，主要针对扩压器的扩张角、结构类型等参数对扩压器性能的影响进行计算分析并进行试验验证。研究结果表明：平直段+8°扩张角的扩压器，抵抗高背压的能力较弱，通过减小扩张角至5°可以有效提高抵抗背压的能力；进一步优化后的超声速二次喉道扩压器能够再次提高扩压器的恢复压力，减小气流的能量损失，提高抗反压特性。针对不同模型的扩压器进行了实验验证，实验结果与数值模拟的结果趋势较一致。
在化学激光器的研制中，扩压器压力恢复的研究具有重要的工程应用价值，通过数值模拟结合试验的方式对氟化氘（DF）化学激光器的扩压器进行展开研究，主要针对扩压器的扩张角、结构类型等参数对扩压器性能的影响进行计算分析并进行试验验证。研究结果表明：平直段+8°扩张角的扩压器，抵抗高背压的能力较弱，通过减小扩张角至5°可以有效提高抵抗背压的能力；进一步优化后的超声速二次喉道扩压器能够再次提高扩压器的恢复压力，减小气流的能量损失，提高抗反压特性。针对不同模型的扩压器进行了实验验证，实验结果与数值模拟的结果趋势较一致。
2025, 37: 021004.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240216
摘要:
极紫外（EUV）反射镜在高能、高功率极紫外光辐照的过程中，其表面易形成碳沉积和氧化，从而影响其反射率，进而缩短其使用寿命。针对这一问题，分别实验研究了在极紫外多层膜表面镀制氮化物和氧化物保护层的制备工艺，并进行了表征。在制备过程中，基于直流反应磁控溅射技术，研究了工艺气体流量与溅射电压之间的“双曲线”关系，以此优化控制反应气体量，进而降低反应溅射过程中反应气体对Mo/Si多层膜的影响。基于这一方法，分别在Mo/Si多层膜表面镀制TiN、ZrN和TiO2保护层，应用掠入射X射线反射（GIXR）、X射线光电子能谱（XPS）和透射电子显微成像（TEM）对其进行了表征，并通过对比分析，验证了氮化物保护层具有一定的性能优势。
极紫外（EUV）反射镜在高能、高功率极紫外光辐照的过程中，其表面易形成碳沉积和氧化，从而影响其反射率，进而缩短其使用寿命。针对这一问题，分别实验研究了在极紫外多层膜表面镀制氮化物和氧化物保护层的制备工艺，并进行了表征。在制备过程中，基于直流反应磁控溅射技术，研究了工艺气体流量与溅射电压之间的“双曲线”关系，以此优化控制反应气体量，进而降低反应溅射过程中反应气体对Mo/Si多层膜的影响。基于这一方法，分别在Mo/Si多层膜表面镀制TiN、ZrN和TiO2保护层，应用掠入射X射线反射（GIXR）、X射线光电子能谱（XPS）和透射电子显微成像（TEM）对其进行了表征，并通过对比分析，验证了氮化物保护层具有一定的性能优势。
2025, 37: 021005.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240347
摘要:
介绍了安徽大学正在建设的强光磁试验装置的整体布局，详细分析了装置的稳定运行对水冷系统的设计要求及难点，根据需求完成了整个装置的水冷系统设计研制，装置的水冷系统一共包含了两路独立的水冷机组系统，设计温度分别为（42±0.1）℃与（25±0.5）℃，并且可在一定范围内调节。装置水冷控制系统基于EPICS 框架开发，温度调节及控制功能通过PLC程序实现，PID参数配置通过PID调节器实现。控制系统的软件开发主要是在EPICS环境下实现对设备参数的设定和状态数据的回读，并将历史数据存入Archiver Appliances数据库中。试运行期间水冷控制系统的温度控制精度达到了（42±0.03）℃和（25±0.08）℃，符合设计要求，运行期间该系统稳定可靠，可以很好地保障装置安全稳定运行。
介绍了安徽大学正在建设的强光磁试验装置的整体布局，详细分析了装置的稳定运行对水冷系统的设计要求及难点，根据需求完成了整个装置的水冷系统设计研制，装置的水冷系统一共包含了两路独立的水冷机组系统，设计温度分别为（42±0.1）℃与（25±0.5）℃，并且可在一定范围内调节。装置水冷控制系统基于EPICS 框架开发，温度调节及控制功能通过PLC程序实现，PID参数配置通过PID调节器实现。控制系统的软件开发主要是在EPICS环境下实现对设备参数的设定和状态数据的回读，并将历史数据存入Archiver Appliances数据库中。试运行期间水冷控制系统的温度控制精度达到了（42±0.03）℃和（25±0.08）℃，符合设计要求，运行期间该系统稳定可靠，可以很好地保障装置安全稳定运行。
2025, 37: 022001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240199
摘要:
在激光驱动惯性约束聚变实验研究中，质子能谱诊断常用的记录介质CR-39固体径迹探测器在能谱测量方面存在时效性与一致性的缺陷，而具有在线信号获取能力的Timepix探测器能够克服这些问题。为将Timepix探测器应用于内爆质子能谱探测，研究Timepix探测器对质子能量和入射角度的响应十分有必要。在Allpix2框架内，使用蒙特卡罗方法分析了Timepix探测器对不同能量和入射角度质子束的响应。模拟结果显示，以质子能否穿透传感器灵敏区域为区分，Timepix探测器对质子束入射角度与能量的响应规律在簇形态、簇尺寸分布以及簇电荷分布上具有显著差异。当入射质子束能量低于6 MeV时，Timepix探测器探测效率高，且质子入射角度不会对探测器能量响应产生显著影响。
在激光驱动惯性约束聚变实验研究中，质子能谱诊断常用的记录介质CR-39固体径迹探测器在能谱测量方面存在时效性与一致性的缺陷，而具有在线信号获取能力的Timepix探测器能够克服这些问题。为将Timepix探测器应用于内爆质子能谱探测，研究Timepix探测器对质子能量和入射角度的响应十分有必要。在Allpix2框架内，使用蒙特卡罗方法分析了Timepix探测器对不同能量和入射角度质子束的响应。模拟结果显示，以质子能否穿透传感器灵敏区域为区分，Timepix探测器对质子束入射角度与能量的响应规律在簇形态、簇尺寸分布以及簇电荷分布上具有显著差异。当入射质子束能量低于6 MeV时，Timepix探测器探测效率高，且质子入射角度不会对探测器能量响应产生显著影响。
2025, 37: 022002.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240247
摘要:
CUP-VISAR系统是将超快压缩成像（CUP）与二维任意反射面速度干涉仪（VISAR）结合的新技术。针对CUP-VISAR系统在含有大噪声情况下图像重构质量明显下降的问题，提出了一种基于迭代-帧间双预测的压缩超快摄影重构方法。对帧间图像数据的相关性及同一帧图像前后迭代的关联性进行研究，将压缩图像重构问题表述为一个基于卡尔曼预测和帧间预测的迭代-帧间双预测优化问题，并使用即插即用广义交替投影（PnP-GAP）框架来有效解决优化问题。仿真实验表明，在大高斯噪声条件下，所提方法的最小峰值信噪比（PSNR）提高了3.18～2.11 dB，最小结构相似性（SSIM）提高了20.30%～8.22%。实际结果表明，所提方法得到的条纹图像清晰度更高，重构的线-VISAR（1D-VISAR）条纹移动趋势更清晰，验证了算法的有效性。
CUP-VISAR系统是将超快压缩成像（CUP）与二维任意反射面速度干涉仪（VISAR）结合的新技术。针对CUP-VISAR系统在含有大噪声情况下图像重构质量明显下降的问题，提出了一种基于迭代-帧间双预测的压缩超快摄影重构方法。对帧间图像数据的相关性及同一帧图像前后迭代的关联性进行研究，将压缩图像重构问题表述为一个基于卡尔曼预测和帧间预测的迭代-帧间双预测优化问题，并使用即插即用广义交替投影（PnP-GAP）框架来有效解决优化问题。仿真实验表明，在大高斯噪声条件下，所提方法的最小峰值信噪比（PSNR）提高了3.18～2.11 dB，最小结构相似性（SSIM）提高了20.30%～8.22%。实际结果表明，所提方法得到的条纹图像清晰度更高，重构的线-VISAR（1D-VISAR）条纹移动趋势更清晰，验证了算法的有效性。
2025, 37: 023001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240399
摘要:
无人机系统级线缆耦合特征对于无人机电磁效应与机理分析具有重要意义。针对无人机系统中多类型线缆建立了线缆电磁干扰场路联合仿真模型，分析了无人机不同类型线缆的耦合特征，并结合无人机系统复杂物理结构对无人机系统级线缆耦合特征展开研究，基于无人机系统表面电流分布情况，在无人机飞控端口线缆处、机翼线缆处、旋翼线缆处设置电压监测点，得到了无人机系统线缆耦合的薄弱环节。仿真结果表明，平面波以不同角度入射相同长度线缆时，电场矢量与线缆所在平面平行时耦合峰值电压最大，且不同类型线缆耦合敏感频点相同，平面波以相同角度入射不同长度线缆时，谐振频点的倒数满足与线缆长度相同的倍数关系；无人机系统线缆辐照场景下，飞控线缆耦合敏感频段为300～600 MHz；无人机机翼线缆与旋翼线缆耦合敏感频段为300～430 MHz，且飞控线缆耦合峰值电压明显大于机翼线缆与旋翼线缆处峰值电压。
无人机系统级线缆耦合特征对于无人机电磁效应与机理分析具有重要意义。针对无人机系统中多类型线缆建立了线缆电磁干扰场路联合仿真模型，分析了无人机不同类型线缆的耦合特征，并结合无人机系统复杂物理结构对无人机系统级线缆耦合特征展开研究，基于无人机系统表面电流分布情况，在无人机飞控端口线缆处、机翼线缆处、旋翼线缆处设置电压监测点，得到了无人机系统线缆耦合的薄弱环节。仿真结果表明，平面波以不同角度入射相同长度线缆时，电场矢量与线缆所在平面平行时耦合峰值电压最大，且不同类型线缆耦合敏感频点相同，平面波以相同角度入射不同长度线缆时，谐振频点的倒数满足与线缆长度相同的倍数关系；无人机系统线缆辐照场景下，飞控线缆耦合敏感频段为300～600 MHz；无人机机翼线缆与旋翼线缆耦合敏感频段为300～430 MHz，且飞控线缆耦合峰值电压明显大于机翼线缆与旋翼线缆处峰值电压。
2025, 37: 023002.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240225
摘要:
高功率微波易通过电子设备间互连线缆这一主要耦合途径进入系统内部，扰乱甚至损坏敏感电路或器件。为指导工程上合理布线，提升电子系统在高功率微波环境下生存能力，采用仿真分析和试验验证相结合的方法，系统性研究了不同参数条件（线缆长度、离地高度、端接负载阻值、辐射场入射角）下高功率微波与线缆的耦合效应，获取了耦合响应规律并分析了内在原因。结果表明：耦合信号随线缆长度增加先振荡变化后逐渐趋于稳定，振荡周期与入射波波长相等；耦合信号随线缆距地高度变化呈现振荡变化，极大值和极小值分别出现在距地高度为入射波1/4波长的奇数倍以及1/2波长的整数倍时；耦合信号随端接负载阻值增加先变小后变大，当负载阻值与线缆特性阻抗匹配时，耦合信号最小；耦合信号随来波方向与线缆布设方向间夹角的增大而增大，当两者垂直时，耦合信号最大。在此基础上给出实际工程中线缆敷设优化建议。
高功率微波易通过电子设备间互连线缆这一主要耦合途径进入系统内部，扰乱甚至损坏敏感电路或器件。为指导工程上合理布线，提升电子系统在高功率微波环境下生存能力，采用仿真分析和试验验证相结合的方法，系统性研究了不同参数条件（线缆长度、离地高度、端接负载阻值、辐射场入射角）下高功率微波与线缆的耦合效应，获取了耦合响应规律并分析了内在原因。结果表明：耦合信号随线缆长度增加先振荡变化后逐渐趋于稳定，振荡周期与入射波波长相等；耦合信号随线缆距地高度变化呈现振荡变化，极大值和极小值分别出现在距地高度为入射波1/4波长的奇数倍以及1/2波长的整数倍时；耦合信号随端接负载阻值增加先变小后变大，当负载阻值与线缆特性阻抗匹配时，耦合信号最小；耦合信号随来波方向与线缆布设方向间夹角的增大而增大，当两者垂直时，耦合信号最大。在此基础上给出实际工程中线缆敷设优化建议。
2025, 37: 023003.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240228
摘要:
为了评估道路车辆在复杂电磁环境中的适应性，研究了基于实际电磁环境的车辆辐射抗干扰混响室试验方法。对实际电磁信号进行采集，在混响室内搭建了复杂电磁信号回放系统，分析了接收功率的累积分布函数。针对复杂电磁信号，给出了混响室的场强标定方法和辐射抗扰度测试方法，并开展了车辆辐射抗扰度测试验证，结果表明在混响室复杂电磁环境下，部分车型存在电磁安全风险，该方法的提出为企业进行车辆电磁兼容品质评估提供了重要支撑。
为了评估道路车辆在复杂电磁环境中的适应性，研究了基于实际电磁环境的车辆辐射抗干扰混响室试验方法。对实际电磁信号进行采集，在混响室内搭建了复杂电磁信号回放系统，分析了接收功率的累积分布函数。针对复杂电磁信号，给出了混响室的场强标定方法和辐射抗扰度测试方法，并开展了车辆辐射抗扰度测试验证，结果表明在混响室复杂电磁环境下，部分车型存在电磁安全风险，该方法的提出为企业进行车辆电磁兼容品质评估提供了重要支撑。
2025, 37: 023004.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240310
摘要:
为了解决波导传输线中硬连接问题，部分波导组件将使用软波导，但软波导的使用会带来传输线损耗的增大。为了探究其在真实工作条件下的损耗和电热情况，搭建了基于谐振环的测试平台，谐振环行波功率增益为13.4 dB，通过两个2 kW功率放大器，成功在波腹位置实现了140 kW的等效功率。根据仿真和实验结果，对矩形软波导进行了优化设计，改进其结构和材料，以更好地应对高功率输入下的热形变和应力问题。优化后的软波导电热性能表现优于国外同类型产品。
为了解决波导传输线中硬连接问题，部分波导组件将使用软波导，但软波导的使用会带来传输线损耗的增大。为了探究其在真实工作条件下的损耗和电热情况，搭建了基于谐振环的测试平台，谐振环行波功率增益为13.4 dB，通过两个2 kW功率放大器，成功在波腹位置实现了140 kW的等效功率。根据仿真和实验结果，对矩形软波导进行了优化设计，改进其结构和材料，以更好地应对高功率输入下的热形变和应力问题。优化后的软波导电热性能表现优于国外同类型产品。
2025, 37: 023005.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240338
摘要:
基于输出波导与腔体耦合的等效电路模型，对于任意的输出波导与腔体的耦合和任意的腔体和电子束参数，建立了速调管放大器输出腔的匹配理论即最大输出功率理论。建立了带有互感和感应电流等参数的输出腔等效电路模型，研究了输出微波功率和反射功率，其中在研究反射功率时讨论了复耦合系数不等于1和等于1这两种情况下反射功率的表达式，推导了输出波导与带有电子束的输出腔任意的耦合和完全匹配这两种情形时输出微波功率和间隙电压关系的公式。推导了完全匹配时输出腔谐振频率与输出腔有载品质因数的表达式。匹配情形时从含有互感的等效电路模型推出的输出功率的计算结果与经典理论的计算结果近似相等。
基于输出波导与腔体耦合的等效电路模型，对于任意的输出波导与腔体的耦合和任意的腔体和电子束参数，建立了速调管放大器输出腔的匹配理论即最大输出功率理论。建立了带有互感和感应电流等参数的输出腔等效电路模型，研究了输出微波功率和反射功率，其中在研究反射功率时讨论了复耦合系数不等于1和等于1这两种情况下反射功率的表达式，推导了输出波导与带有电子束的输出腔任意的耦合和完全匹配这两种情形时输出微波功率和间隙电压关系的公式。推导了完全匹配时输出腔谐振频率与输出腔有载品质因数的表达式。匹配情形时从含有互感的等效电路模型推出的输出功率的计算结果与经典理论的计算结果近似相等。
2025, 37: 024001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240154
摘要:
大电流加速器束管中，当带电粒子流通过束管时，会在束管中激励起高频场，为了降低对束流的影响，束管中产生的高次模需要利用阻尼器将高频场能量转换成热量并通过冷却装置导走。介绍了某混合型高次模阻尼器的研制及主要性能。阻尼器采用的吸收材料为铁氧体和碳化硅，吸收材料通过金属化和钎焊实现与金属基板的焊接。通过CST和COMSOL软件分别开展了微波性能仿真和热仿真，对阻尼器的结构进行了优化设计。阻尼器的测试结果表明：该混合型阻尼器的吸收效率与计算结果在1.7 GHz以下频段相接近，在1.7 GHz以上高频段后，仿真吸收效率高于实测结果，相差较大；真空漏率、极限真空、水路耐压均满足超导高频腔设计需求。
大电流加速器束管中，当带电粒子流通过束管时，会在束管中激励起高频场，为了降低对束流的影响，束管中产生的高次模需要利用阻尼器将高频场能量转换成热量并通过冷却装置导走。介绍了某混合型高次模阻尼器的研制及主要性能。阻尼器采用的吸收材料为铁氧体和碳化硅，吸收材料通过金属化和钎焊实现与金属基板的焊接。通过CST和COMSOL软件分别开展了微波性能仿真和热仿真，对阻尼器的结构进行了优化设计。阻尼器的测试结果表明：该混合型阻尼器的吸收效率与计算结果在1.7 GHz以下频段相接近，在1.7 GHz以上高频段后，仿真吸收效率高于实测结果，相差较大；真空漏率、极限真空、水路耐压均满足超导高频腔设计需求。
2025, 37: 024002.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240255
摘要:
针对质子束辐照钍靶装卸系统在低辐射、大尺度、高复杂性等操作环境下，传统的单机控制故障率高、维护难、灵活性差、人工操作危险的问题，提出了一种基于可编程逻辑控制器（PLC）冗余的数字孪生质子束辐照钍靶装卸系统控制方法。首先，该方法采用CPU冗余、I/O冗余、电源冗余等多要素协调控制策略，通过对硬件热备冗余系统的搭建和软件冗余系统的组态、编程及仿真，使控制系统不间断运行。其次，基于“NX MCD+PLC SIM+OPC”架构设计了数字孪生虚实交互的控制系统,对物理空间的数据信息在虚拟空间构建靶片装卸系统孪生模型，实现辐射环境下无人值守的连续监控；最后，经过实验与可靠性分析，所提方法使此控制系统的稳定性提升至99%，为辐照环境下操作系统的管控提供了一种新思路。
针对质子束辐照钍靶装卸系统在低辐射、大尺度、高复杂性等操作环境下，传统的单机控制故障率高、维护难、灵活性差、人工操作危险的问题，提出了一种基于可编程逻辑控制器（PLC）冗余的数字孪生质子束辐照钍靶装卸系统控制方法。首先，该方法采用CPU冗余、I/O冗余、电源冗余等多要素协调控制策略，通过对硬件热备冗余系统的搭建和软件冗余系统的组态、编程及仿真，使控制系统不间断运行。其次，基于“NX MCD+PLC SIM+OPC”架构设计了数字孪生虚实交互的控制系统,对物理空间的数据信息在虚拟空间构建靶片装卸系统孪生模型，实现辐射环境下无人值守的连续监控；最后，经过实验与可靠性分析，所提方法使此控制系统的稳定性提升至99%，为辐照环境下操作系统的管控提供了一种新思路。
2025, 37: 024003.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240223
摘要:
针对增强型共源共栅（Cascode）结构GaN HEMT器件，利用5 MeV、60 MeV和300 MeV质子进行注量为2×1012～1×1014 cm−2的辐照实验，研究高能质子辐照后器件电学性能的退化规律和损伤机制。实验发现，注量为2×1012 cm−2的5 MeV质子辐照后，器件阈值电压明显减小，跨导峰位负漂且峰值跨导减小，饱和漏极电流显著增加，栅泄露电流无明显变化，当辐照注量达到1×1013 cm−2后，电学性能退化受到抑制并趋于饱和。分析认为Cascode结构GaN HEMT器件内部级联硅基MOS管的存在是导致辐照后阈值电压负漂和漏极电流增大的内在原因。结合低频噪声测试分析，发现质子辐照注量越高，器件噪声功率谱密度越大，表明辐照引入的缺陷就越多，辐照损伤越严重。与60 MeV和300 MeV质子辐照结果相比，5 MeV质子辐照后器件电学特性退化最为严重。利用SRIM仿真得到GaN材料受到质子辐照后产生的空位情况，结果显示质子入射能量越低，产生的空位数量越多（镓空位VGa占主导），器件电学特性退化就越显著。
针对增强型共源共栅（Cascode）结构GaN HEMT器件，利用5 MeV、60 MeV和300 MeV质子进行注量为2×1012～1×1014 cm−2的辐照实验，研究高能质子辐照后器件电学性能的退化规律和损伤机制。实验发现，注量为2×1012 cm−2的5 MeV质子辐照后，器件阈值电压明显减小，跨导峰位负漂且峰值跨导减小，饱和漏极电流显著增加，栅泄露电流无明显变化，当辐照注量达到1×1013 cm−2后，电学性能退化受到抑制并趋于饱和。分析认为Cascode结构GaN HEMT器件内部级联硅基MOS管的存在是导致辐照后阈值电压负漂和漏极电流增大的内在原因。结合低频噪声测试分析，发现质子辐照注量越高，器件噪声功率谱密度越大，表明辐照引入的缺陷就越多，辐照损伤越严重。与60 MeV和300 MeV质子辐照结果相比，5 MeV质子辐照后器件电学特性退化最为严重。利用SRIM仿真得到GaN材料受到质子辐照后产生的空位情况，结果显示质子入射能量越低，产生的空位数量越多（镓空位VGa占主导），器件电学特性退化就越显著。
2025, 37: 025001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240248
摘要:
提出了一种带有新型磁隔离驱动电路的小型化全固态方波Marx发生器。小型化全固态方波Marx发生器的主电路基于半桥结构，将相邻级的充电开关和放电开关的源极短接，与串芯磁环磁隔离驱动方法相结合，只需一个来自初级侧的双极性信号就能同步驱动Marx发生器中的所有开关，从而大大减少了驱动电路中所需的元件数量。搭建了14级实验样机，电源总质量仅为314 g，宽15 cm、长8 cm、高5 cm。在电阻负载上获得了峰值电压为10 kV、最大重复频率为10 kHz、脉冲宽度为200 ns～5 μs的高压方波脉冲。利用样机产生的500 ns、10 kV、1 kHz的方波脉冲驱动了介质阻挡放电负载，产生了均匀且强烈的放电，表明该小型化Marx 发生器适合驱动介质阻挡放电负载、用作低温等离子体源。
提出了一种带有新型磁隔离驱动电路的小型化全固态方波Marx发生器。小型化全固态方波Marx发生器的主电路基于半桥结构，将相邻级的充电开关和放电开关的源极短接，与串芯磁环磁隔离驱动方法相结合，只需一个来自初级侧的双极性信号就能同步驱动Marx发生器中的所有开关，从而大大减少了驱动电路中所需的元件数量。搭建了14级实验样机，电源总质量仅为314 g，宽15 cm、长8 cm、高5 cm。在电阻负载上获得了峰值电压为10 kV、最大重复频率为10 kHz、脉冲宽度为200 ns～5 μs的高压方波脉冲。利用样机产生的500 ns、10 kV、1 kHz的方波脉冲驱动了介质阻挡放电负载，产生了均匀且强烈的放电，表明该小型化Marx 发生器适合驱动介质阻挡放电负载、用作低温等离子体源。
2025, 37: 025002.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240334
摘要:
针对压控晶闸管脉冲工作特性和串联使用需求，设计了一种可级联的驱动电路，实现了多级串联压控晶闸管的同步开通。首先，介绍了电路拓扑及工作原理，利用推挽结构的平面耦合电感器隔离初、次级信号并传递驱动能量，解决了串联驱动小型化和低压供电条件下快前沿输出的问题；其次，通过计算和仿真确定了电路参数和主要器件选型；最后，使用6级串联的MCT作为放电开关搭建了测试电路，在充电电压8.4 kV、工作重复频率20 Hz条件下，4 Ω电阻负载上获得了幅值为1.958 kA的准方波脉冲电流。
针对压控晶闸管脉冲工作特性和串联使用需求，设计了一种可级联的驱动电路，实现了多级串联压控晶闸管的同步开通。首先，介绍了电路拓扑及工作原理，利用推挽结构的平面耦合电感器隔离初、次级信号并传递驱动能量，解决了串联驱动小型化和低压供电条件下快前沿输出的问题；其次，通过计算和仿真确定了电路参数和主要器件选型；最后，使用6级串联的MCT作为放电开关搭建了测试电路，在充电电压8.4 kV、工作重复频率20 Hz条件下，4 Ω电阻负载上获得了幅值为1.958 kA的准方波脉冲电流。
2025, 37: 026001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240369
摘要:
快中子脉冲堆（FBR）是临界安全分析研究的重要对象。它们具有几何形状不规则、强瞬态过程、多物理紧密耦合以及复杂的反馈特性等特点。为了精确模拟并分析快中子脉冲堆在瞬发超临界过程中各物理场的变化情况，开发了一门基于OpenFOAM的多物理核临界安全分析程序，名为INSL-UniFoam。该程序集成了离散纵坐标中子输运求解器、传热和应力-应变求解器，能够模拟快中子脉冲堆的瞬态超临界脉冲过程。程序在Godiva-I基准题中进行了验证，对稳态条件下的多个物理参数进行了敏感性分析。同时，程序还对Godiva-I的瞬态脉冲场景进行了计算并与实验结果进行了比对。结果表明，程序在中子学计算方面具有较高的精度，能精确反映脉冲堆的功率、中子通量的分布情况。同时瞬态耦合计算所得的脉冲功率曲线、峰值功率、裂变产额等方面与参考解符合良好，能够较好地反映脉冲过程并且能够完整地输出脉冲过程的功率、温度、应力应变在内多个物理场的分布情况并与实验结果较好地匹配。
快中子脉冲堆（FBR）是临界安全分析研究的重要对象。它们具有几何形状不规则、强瞬态过程、多物理紧密耦合以及复杂的反馈特性等特点。为了精确模拟并分析快中子脉冲堆在瞬发超临界过程中各物理场的变化情况，开发了一门基于OpenFOAM的多物理核临界安全分析程序，名为INSL-UniFoam。该程序集成了离散纵坐标中子输运求解器、传热和应力-应变求解器，能够模拟快中子脉冲堆的瞬态超临界脉冲过程。程序在Godiva-I基准题中进行了验证，对稳态条件下的多个物理参数进行了敏感性分析。同时，程序还对Godiva-I的瞬态脉冲场景进行了计算并与实验结果进行了比对。结果表明，程序在中子学计算方面具有较高的精度，能精确反映脉冲堆的功率、中子通量的分布情况。同时瞬态耦合计算所得的脉冲功率曲线、峰值功率、裂变产额等方面与参考解符合良好，能够较好地反映脉冲过程并且能够完整地输出脉冲过程的功率、温度、应力应变在内多个物理场的分布情况并与实验结果较好地匹配。
2025, 37: 026002.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240307
摘要:
燃耗数据库的构建决定了燃耗和衰变热计算的准确性，评价核数据库中的燃耗信息过于复杂，导致燃耗矩阵规模大，刚性强，计算效率低。从燃耗数据库的基本组成出发，考虑燃耗数据库中，各核素及其转化关系对中子学计算精度和重要核素核子密度计算精度的影响，并作为燃耗库压缩的依据。对于因裂变产物压缩而损失的衰变热计算精度，通过非线性最小二乘优化算法拟合衰变释热函数，构造伪衰变核代替裂变产物衰变热计算，以保持衰变热的计算精度。验证结果表明，原精细燃耗库中有超过1 500种核素，经压缩后保留不足200种核素。压缩后的燃耗数据库在有效增殖因子计算和核子密度计算中并未引入明显偏差。在衰变热计算方面，伪衰变核对于衰变热计算精度有显著的复原效果，对总功率贡献的计算偏差小于0.5%，满足衰变热计算精度的需求。
燃耗数据库的构建决定了燃耗和衰变热计算的准确性，评价核数据库中的燃耗信息过于复杂，导致燃耗矩阵规模大，刚性强，计算效率低。从燃耗数据库的基本组成出发，考虑燃耗数据库中，各核素及其转化关系对中子学计算精度和重要核素核子密度计算精度的影响，并作为燃耗库压缩的依据。对于因裂变产物压缩而损失的衰变热计算精度，通过非线性最小二乘优化算法拟合衰变释热函数，构造伪衰变核代替裂变产物衰变热计算，以保持衰变热的计算精度。验证结果表明，原精细燃耗库中有超过1 500种核素，经压缩后保留不足200种核素。压缩后的燃耗数据库在有效增殖因子计算和核子密度计算中并未引入明显偏差。在衰变热计算方面，伪衰变核对于衰变热计算精度有显著的复原效果，对总功率贡献的计算偏差小于0.5%，满足衰变热计算精度的需求。
2025, 37: 025003.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240282
摘要:
海关安检双能加速器是由磁控管驱动的，在双能运行时，由于磁控管的静态工作阻抗及脉冲电流波形幅值一般相差比较大，造成脉冲电流顶部波形畸变，不能满足海关安检需要。为此采用“双回路并联电路拓扑+并联IGBT固态开关技术+高变比脉冲变压器技术+波形校正技术”研制了用于双能加速器的固态调制器，实现高低能交替输出脉冲。结果显示，在工作电流在70～120 A范围内时，高低能交替工作的磁控管脉冲电流波形都为比较理想的梯形波，其电流波形的平顶相对变化小于5%。
海关安检双能加速器是由磁控管驱动的，在双能运行时，由于磁控管的静态工作阻抗及脉冲电流波形幅值一般相差比较大，造成脉冲电流顶部波形畸变，不能满足海关安检需要。为此采用“双回路并联电路拓扑+并联IGBT固态开关技术+高变比脉冲变压器技术+波形校正技术”研制了用于双能加速器的固态调制器，实现高低能交替输出脉冲。结果显示，在工作电流在70～120 A范围内时，高低能交替工作的磁控管脉冲电流波形都为比较理想的梯形波，其电流波形的平顶相对变化小于5%。
2025, 37: 026003.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240150
摘要:
基于射流穿透长度与夹带液滴分数等水力模型，建立了混合气体射流条件下气溶胶惯性碰撞去除模型，通过对注入区空间离散构建了高韦伯数射流流型含气芯夹带特征的气溶胶水洗去除分析方法。采用气溶胶水洗机理实验装置开展的两组蒸汽份额为64%，淹没深度为0.7 m，质量通量分别为217 kg/（m2·s）和120 kg/（m2·s）实验，以及引用淹没深度为0.5 m、质量通量为95 kg/（m2·s）的纯不凝性气体载带气溶胶的RCA2实验结果，对分析方法进行了验证。结果表明：考虑射流水力学特征的气溶胶水洗去除模型的预测结果与实验值符合较好，通过参数分析发现随着射流韦伯数的增加，射流穿透长度和夹带液滴分数均增加，增强了气溶胶与液滴的惯性碰撞作用。
基于射流穿透长度与夹带液滴分数等水力模型，建立了混合气体射流条件下气溶胶惯性碰撞去除模型，通过对注入区空间离散构建了高韦伯数射流流型含气芯夹带特征的气溶胶水洗去除分析方法。采用气溶胶水洗机理实验装置开展的两组蒸汽份额为64%，淹没深度为0.7 m，质量通量分别为217 kg/（m2·s）和120 kg/（m2·s）实验，以及引用淹没深度为0.5 m、质量通量为95 kg/（m2·s）的纯不凝性气体载带气溶胶的RCA2实验结果，对分析方法进行了验证。结果表明：考虑射流水力学特征的气溶胶水洗去除模型的预测结果与实验值符合较好，通过参数分析发现随着射流韦伯数的增加，射流穿透长度和夹带液滴分数均增加，增强了气溶胶与液滴的惯性碰撞作用。
