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2025, 37: 011001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240437
2025, 37: 014001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240210
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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。
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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。
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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。
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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辑逻辑控制器（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辑逻辑控制器（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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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，实现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，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，实现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，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。
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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，能精确反应脉冲堆的功率、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，能够较好地反应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，能精确反应脉冲堆的功率、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，能够较好地反应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。
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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} ![]()
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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
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doi: 10.11884/HPLPB202537.240247
[摘要](46)
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。本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。本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。
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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。
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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，建立了三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，建立了三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。
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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～
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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。
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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 （Experimental Physics and Industrial Control System）框架开发，温度调节及控制功能通过PLC（Programmable Logic Controller）程序实现，PID（Proportion Integration Differentiation）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 （Experimental Physics and Industrial Control System）框架开发，温度调节及控制功能通过PLC（Programmable Logic Controller）程序实现，PID（Proportion Integration Differentiation）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。
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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。
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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，成功在波腹位置处实现了140 kW的等效功率。根据仿真和实验的结果，对矩形软波导进行了优化设计，改进了其结构和材料，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，成功在波腹位置处实现了140 kW的等效功率。根据仿真和实验的结果，对矩形软波导进行了优化设计，改进了其结构和材料，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。
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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。
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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。
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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。
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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 p/cm2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 p/cm2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 p/cm2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 p/cm2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 p/cm2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 p/cm2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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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。
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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%。
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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。
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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。
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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。
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2025, 37: 011001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240437
摘要:
窄线宽大能量纳秒脉冲单模光纤放大器具有高效率、高光束质量和小体积等优点，在激光探测、工业加工等应用领域中具有明显的竞争优势。近期中国工程物理研究院激光聚变研究中心基于国产锥形掺镱光纤和主振荡功率放大器（MOPA），实现了平均功率100 W、脉冲宽度100 ns、单脉冲能量1 mJ、峰值功率10 kW的窄线宽（Δλ3dB=0.49 nm）、线偏振（PER：12.3 dB）、近单模（M2=1.49）全光纤结构1 064 nm激光输出。通过优化增益光纤和放大器设计，可进一步提升放大器的输出能量、功率和光束质量。
窄线宽大能量纳秒脉冲单模光纤放大器具有高效率、高光束质量和小体积等优点，在激光探测、工业加工等应用领域中具有明显的竞争优势。近期中国工程物理研究院激光聚变研究中心基于国产锥形掺镱光纤和主振荡功率放大器（MOPA），实现了平均功率100 W、脉冲宽度100 ns、单脉冲能量1 mJ、峰值功率10 kW的窄线宽（Δλ3dB=0.49 nm）、线偏振（PER：12.3 dB）、近单模（M2=1.49）全光纤结构1 064 nm激光输出。通过优化增益光纤和放大器设计，可进一步提升放大器的输出能量、功率和光束质量。
2025, 37: 011002.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240354
摘要:
利用已有的激光器试车台进行了不同质量流率的DF激光器恢复压力试验。当质量流率达到2.475 g·s−1·cm−2时，注入副气流D2及He后激射腔压力异常升高，激射腔内部存在热堵。建立DF激光器激射腔与扩压器仿真分析模型，结合DF激光器反应机理，对有无热反应的激射腔及扩压器通道的流场进行了仿真分析。分析结果显示，不考虑热反应的激射腔内部流场通畅、考虑真实气体反应放热效应时，激射腔内静压迅速抬升，出现热堵，且热堵现象集中在激射腔入口段，与试验结果吻合。根据仿真分析结果，优化了激射腔设计，进行了DF激光器试验研究。结果显示，优化后的激射腔热堵问题得到解决，质量流率2.475 g·s−1·cm−2时，激光器实现了背压22 kPa直排。
利用已有的激光器试车台进行了不同质量流率的DF激光器恢复压力试验。当质量流率达到2.475 g·s−1·cm−2时，注入副气流D2及He后激射腔压力异常升高，激射腔内部存在热堵。建立DF激光器激射腔与扩压器仿真分析模型，结合DF激光器反应机理，对有无热反应的激射腔及扩压器通道的流场进行了仿真分析。分析结果显示，不考虑热反应的激射腔内部流场通畅、考虑真实气体反应放热效应时，激射腔内静压迅速抬升，出现热堵，且热堵现象集中在激射腔入口段，与试验结果吻合。根据仿真分析结果，优化了激射腔设计，进行了DF激光器试验研究。结果显示，优化后的激射腔热堵问题得到解决，质量流率2.475 g·s−1·cm−2时，激光器实现了背压22 kPa直排。
2025, 37: 011003.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240232
摘要:
受激拉曼散射（SRS）作为一种高效的激光频率改变方法，受到广泛关注。但是拉曼激光也存在着明显的不足，其波长缺少连续调谐的能力，因此需要开发更多的拉曼活性介质，提高拉曼频移覆盖密度。以波长为1064 nm的激光作为泵浦源，以高压乙烷作为拉曼活性介质，产生了波长为1550 nm的一阶拉曼（S1），实验过程中未发现明显后向拉曼和高阶拉曼，通过优化实验条件，降低激光诱导击穿（LIB），使S1的光子转化效率提高到了20.7%，最高脉冲能量达到21.2 mJ。并且首次测量了乙烷对1.55 μm激光的吸收系数和吸收截面，它们分别是5.71\begin{document}$ \times {{10}}^{-{8}} $\end{document} ![]()
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受激拉曼散射（SRS）作为一种高效的激光频率改变方法，受到广泛关注。但是拉曼激光也存在着明显的不足，其波长缺少连续调谐的能力，因此需要开发更多的拉曼活性介质，提高拉曼频移覆盖密度。以波长为
2025, 37: 012001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240224
摘要:
为了实现单次扫描条纹相机扫描控制模块中斜坡信号的高电压阈值、高线性斜坡、电路简单且易调试的目标，提出了利用开关放电产生大电流高压脉冲和恒流充电斜坡线性好的优点，设计出一款单次扫描线性高压斜坡信号产生电路，该电路可通过调节电阻的大小，实现线性斜坡信号斜率和线性率的调节和优化。实验表明，该电路所产生的线性高压斜坡信号可提供幅值高达1 700 V的电压，产生的斜坡非线性精度小于3%，扫描时间可实现200 ns至50 μs可调。与传统高压斜坡信号电路相比，电路结构简单，调试方便，斜坡时间可实现纳秒到微秒的无级调整，这可有效提高条纹相机扫描时间精度，有效减小电路串扰等问题。
为了实现单次扫描条纹相机扫描控制模块中斜坡信号的高电压阈值、高线性斜坡、电路简单且易调试的目标，提出了利用开关放电产生大电流高压脉冲和恒流充电斜坡线性好的优点，设计出一款单次扫描线性高压斜坡信号产生电路，该电路可通过调节电阻的大小，实现线性斜坡信号斜率和线性率的调节和优化。实验表明，该电路所产生的线性高压斜坡信号可提供幅值高达1 700 V的电压，产生的斜坡非线性精度小于3%，扫描时间可实现200 ns至50 μs可调。与传统高压斜坡信号电路相比，电路结构简单，调试方便，斜坡时间可实现纳秒到微秒的无级调整，这可有效提高条纹相机扫描时间精度，有效减小电路串扰等问题。
2025, 37: 012002.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240266
摘要:
在高通量激光装置真空系统运行过程中，泵组润滑油在真空环境下产生的分子污染可能扩散沉积在光学系统元件表面，在高通量激光辐照下诱导损伤，降低光学元件负载能力。针对真空系统洁净度控制开展研究，构建了包括真空泵组优化、增加低温冷阱吸附、增加冷阱在线加热再生工艺的真空系统洁净度控制方法。实验研究结果表明：真空系统经过120 h连续运行后，平均24 h非挥发性残留物表面沉积量维持在2.86×10−9 g/cm2洁净水平，熔石英光学试片考核组和对照组在350 nm处的透过率以及12.3 J/cm2通量以下的损伤密度曲线基本一致，证明了该方法的有效性。
在高通量激光装置真空系统运行过程中，泵组润滑油在真空环境下产生的分子污染可能扩散沉积在光学系统元件表面，在高通量激光辐照下诱导损伤，降低光学元件负载能力。针对真空系统洁净度控制开展研究，构建了包括真空泵组优化、增加低温冷阱吸附、增加冷阱在线加热再生工艺的真空系统洁净度控制方法。实验研究结果表明：真空系统经过120 h连续运行后，平均24 h非挥发性残留物表面沉积量维持在2.86×10−9 g/cm2洁净水平，熔石英光学试片考核组和对照组在350 nm处的透过率以及12.3 J/cm2通量以下的损伤密度曲线基本一致，证明了该方法的有效性。
2025, 37: 013001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240243
摘要:
精确、快速求解电磁轨道炮电磁特性，对于电磁轨道炮动态特性研究和可靠性设计具有重要意义。基于COMSOL动网格功能，提出一种新的网格划分形式—滑移网格+动网格划分。对电枢区域及枢轨接触的轨道部分进行滑移网格划分，对于其余轨道部分进行动网格划分。这种划分方式不但能解决“静网格”计算准确性低（粗网格）与计算复杂度高（细网格）的问题，也能准确求解瞬态以及快速移动的模型的动态电磁特性。采用脉冲激励电流对所建立的电磁轨道炮模型进行仿真分析。比较了三种静网格与本文提出的网格划分方式的计算时间、计算单元个数。并对不同网格划分方式对于电枢运动速度、电枢中心位置处电流密度分布的仿真结果进行比较，数值计算结果证明了所提出的网格划分方式的有效性与高效性。
精确、快速求解电磁轨道炮电磁特性，对于电磁轨道炮动态特性研究和可靠性设计具有重要意义。基于COMSOL动网格功能，提出一种新的网格划分形式—滑移网格+动网格划分。对电枢区域及枢轨接触的轨道部分进行滑移网格划分，对于其余轨道部分进行动网格划分。这种划分方式不但能解决“静网格”计算准确性低（粗网格）与计算复杂度高（细网格）的问题，也能准确求解瞬态以及快速移动的模型的动态电磁特性。采用脉冲激励电流对所建立的电磁轨道炮模型进行仿真分析。比较了三种静网格与本文提出的网格划分方式的计算时间、计算单元个数。并对不同网格划分方式对于电枢运动速度、电枢中心位置处电流密度分布的仿真结果进行比较，数值计算结果证明了所提出的网格划分方式的有效性与高效性。
2025, 37: 013002.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240342
摘要:
针对一种由高速数采通道存在寄生参数、带宽不足导致的纳秒脉冲测量波形畸变的问题，提出了一种基于神经网络的波形重建方法。通过单一神经网络辨识高速数采畸变波形与示波器参考波形的局部映射关系，通过神经网络序列完成全局波形的重建。验证实验表明所提出的方法可以明显缓解高速数采波形的边沿变缓、过冲等问题，波形功率估计精度提高32.5%，能够显著改善高速数采的频响特性。
针对一种由高速数采通道存在寄生参数、带宽不足导致的纳秒脉冲测量波形畸变的问题，提出了一种基于神经网络的波形重建方法。通过单一神经网络辨识高速数采畸变波形与示波器参考波形的局部映射关系，通过神经网络序列完成全局波形的重建。验证实验表明所提出的方法可以明显缓解高速数采波形的边沿变缓、过冲等问题，波形功率估计精度提高32.5%，能够显著改善高速数采的频响特性。
2025, 37: 013003.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240296
摘要:
研究高频微波在等离子体中的传输特性能有效地分析评估在微波通信和雷达技术中信息的传递过程。通过使用数值仿真的方法分析了等离子体电子密度、厚度及入射波频率对微波反射、吸收和透射的影响。结果显示，等离子体厚度和电子密度增加会导致吸收增强、透射减弱；且反射会随厚度降低和电子密度升高而微弱升高；高频微波更易于穿透等离子体，透射随频率提高而增强。此外，研究结果表明电子密度不仅能影响能量的传输，还会影响电磁波波形，使其展宽。高密度等离子体会明显导致微波波形时空上延展增宽，非弹性碰撞使得增宽现象明显。波形的改变规律能为雷达回波和微波通信所携带信息的复原工作提供一定的理论支撑。
研究高频微波在等离子体中的传输特性能有效地分析评估在微波通信和雷达技术中信息的传递过程。通过使用数值仿真的方法分析了等离子体电子密度、厚度及入射波频率对微波反射、吸收和透射的影响。结果显示，等离子体厚度和电子密度增加会导致吸收增强、透射减弱；且反射会随厚度降低和电子密度升高而微弱升高；高频微波更易于穿透等离子体，透射随频率提高而增强。此外，研究结果表明电子密度不仅能影响能量的传输，还会影响电磁波波形，使其展宽。高密度等离子体会明显导致微波波形时空上延展增宽，非弹性碰撞使得增宽现象明显。波形的改变规律能为雷达回波和微波通信所携带信息的复原工作提供一定的理论支撑。
2025, 37: 013004.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240353
摘要:
对一个S波段TE11输出8腔全腔提取相对论磁控管（R8 ACAE-RM）的永磁包装设计进行了初步探索。采用一种内磁块和外磁块相组合的结构，内磁块置于阳极筒内阳极块两端，外磁块置于阳极筒外，在互作用区产生磁感应强度约为0.34 T，轴向均匀区长度为72 mm的磁场，永磁体重量仅为21 kg。相较于传统外磁体系统，该设计可以使磁体重量降低，互作用区磁场强度更加均匀，系统结构更加紧凑，满足高功率微波源系统的轻量化、小型化需求。相对论磁控管选择\begin{document}$ \mathit{\pi } $\end{document} ![]()
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对一个S波段TE11输出8腔全腔提取相对论磁控管（R8 ACAE-RM）的永磁包装设计进行了初步探索。采用一种内磁块和外磁块相组合的结构，内磁块置于阳极筒内阳极块两端，外磁块置于阳极筒外，在互作用区产生磁感应强度约为0.34 T，轴向均匀区长度为72 mm的磁场，永磁体重量仅为21 kg。相较于传统外磁体系统，该设计可以使磁体重量降低，互作用区磁场强度更加均匀，系统结构更加紧凑，满足高功率微波源系统的轻量化、小型化需求。相对论磁控管选择
2025, 37: 013005.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250006
摘要:
在复杂电磁对抗环境中，对电子信息装备射频前端采取电磁防护措施以抵御强电磁干扰甚至损伤是必要的。针对现有防护器件在工作时反射超过阈值的强干扰信号，容易造成二次电磁威胁的问题，提出一种宽带吸波型电磁脉冲防护器件设计。通过在防护主路上引入微带线匹配枝节，实现电磁脉冲信号与输出端口隔离的同时，将其传输至匹配负载进行宽带吸收。在0.5 GHz至1.5 GHz（相对带宽>90%）内，实现了对低功率信号插入损耗小于1 dB，对电磁脉冲信号防护隔离度大于10 dB，同时输入端口回波损耗大于10 dB的良好性能。
在复杂电磁对抗环境中，对电子信息装备射频前端采取电磁防护措施以抵御强电磁干扰甚至损伤是必要的。针对现有防护器件在工作时反射超过阈值的强干扰信号，容易造成二次电磁威胁的问题，提出一种宽带吸波型电磁脉冲防护器件设计。通过在防护主路上引入微带线匹配枝节，实现电磁脉冲信号与输出端口隔离的同时，将其传输至匹配负载进行宽带吸收。在0.5 GHz至1.5 GHz（相对带宽>90%）内，实现了对低功率信号插入损耗小于1 dB，对电磁脉冲信号防护隔离度大于10 dB，同时输入端口回波损耗大于10 dB的良好性能。
2025, 37: 014001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240210
摘要:
为了提升加速器装置的设计效率和建设质量，解决现有加速器装置设计和建设过程中存在的多学科数据孤岛、各系统数据实时交互性差与一致性弱、设计周期长且成本高等问题，立足于加速器装置建设需求，提出基于3DEXPERIENCE （简称 3DE） 平台对CS30加速器α辐照装置开展协同设计研究，梳理出一套较为完善的加速器装置协同设计流程，实现了加速器装置机械、管路、电气及土建等各系统多维度协同设计，规范了整个设计流程，减少了设计错误，提高了设计效率及质量，节约了设计成本，为加速器装置的设计及建设提供指导和帮助，有效缩短了加速器装置的建设周期。
为了提升加速器装置的设计效率和建设质量，解决现有加速器装置设计和建设过程中存在的多学科数据孤岛、各系统数据实时交互性差与一致性弱、设计周期长且成本高等问题，立足于加速器装置建设需求，提出基于3DEXPERIENCE （简称 3DE） 平台对CS30加速器α辐照装置开展协同设计研究，梳理出一套较为完善的加速器装置协同设计流程，实现了加速器装置机械、管路、电气及土建等各系统多维度协同设计，规范了整个设计流程，减少了设计错误，提高了设计效率及质量，节约了设计成本，为加速器装置的设计及建设提供指导和帮助，有效缩短了加速器装置的建设周期。
2025, 37: 014002.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240153
摘要:
中国科学院高能物理研究所第二台硼中子俘获治疗（BNCT02）加速器主要由1台离子源、1条低能束流传输线、1台射频四极加速器和3条高能束流传输线组成。为了保障BNCT02加速器的安全运行，设计了基于横河PLC和实验物理及工业控制系统（EPICS）软件工具包的机器保护系统。为了增强安全性，该系统采用了冗余设计，由两套完全独立且主要输入、输出信号一致的子系统构成。测试结果表明，BNCT02加速器机器保护系统的响应时间小于1.6 ms，且具有稳定可靠性高的特点，满足BNCT02加速器运行的需要。
中国科学院高能物理研究所第二台硼中子俘获治疗（BNCT02）加速器主要由1台离子源、1条低能束流传输线、1台射频四极加速器和3条高能束流传输线组成。为了保障BNCT02加速器的安全运行，设计了基于横河PLC和实验物理及工业控制系统（EPICS）软件工具包的机器保护系统。为了增强安全性，该系统采用了冗余设计，由两套完全独立且主要输入、输出信号一致的子系统构成。测试结果表明，BNCT02加速器机器保护系统的响应时间小于1.6 ms，且具有稳定可靠性高的特点，满足BNCT02加速器运行的需要。
2025, 37: 014003.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240202
摘要:
提出了一种基于Proxmox VE平台搭建的高可用Kubernetes集群下的新型服务化EPICS与新型前端数据获取方式，以提高数据采集系统的性能和稳定性。通过将EPICS服务化部署在Kubernetes集群上，实现了全新高效的前端数据处理及获取方式。数据获取方式利用基于Channel Access协议的分布式数据共享，对数据进行实时处理和分析。该方法具有降低硬件和维护成本、提高可移植性和灵活性、提高数据采集和处理效率等优势。实际应用和测试表明，该方法具有在大型科学设施中应用的潜力，未来将探索其在其他领域的应用价值。
提出了一种基于Proxmox VE平台搭建的高可用Kubernetes集群下的新型服务化EPICS与新型前端数据获取方式，以提高数据采集系统的性能和稳定性。通过将EPICS服务化部署在Kubernetes集群上，实现了全新高效的前端数据处理及获取方式。数据获取方式利用基于Channel Access协议的分布式数据共享，对数据进行实时处理和分析。该方法具有降低硬件和维护成本、提高可移植性和灵活性、提高数据采集和处理效率等优势。实际应用和测试表明，该方法具有在大型科学设施中应用的潜力，未来将探索其在其他领域的应用价值。
2025, 37: 01500.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240158
摘要:
为提高水中金属丝电爆炸（水中丝爆）产生的冲击波，将多根丝并联形成丝阵负载，但此方法会降低负载电阻导致沉积功率低。为解决这一问题，通过电流“换向件”设计了总质量不变前提下、整体电阻可变的多种串并联丝阵，提出负载与电源内阻动态匹配是理想放电模式。借助串并联丝阵验证了单丝放电相似性，实现了高电压大装置的小型化验证。通过放电相似性和串并联丝阵，提出水中丝爆丝阵负载优化设计方法，实现了给定能量和金属丝质量下最优负载确定方法。
为提高水中金属丝电爆炸（水中丝爆）产生的冲击波，将多根丝并联形成丝阵负载，但此方法会降低负载电阻导致沉积功率低。为解决这一问题，通过电流“换向件”设计了总质量不变前提下、整体电阻可变的多种串并联丝阵，提出负载与电源内阻动态匹配是理想放电模式。借助串并联丝阵验证了单丝放电相似性，实现了高电压大装置的小型化验证。通过放电相似性和串并联丝阵，提出水中丝爆丝阵负载优化设计方法，实现了给定能量和金属丝质量下最优负载确定方法。
2025, 37: 015002.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240367
摘要:
提出了一种双极性直线型变压器驱动源布局结构，实现了双极性直线型变压器驱动源模块的灵活叠加。通过调节驱动电路的驱动电压来调控金属氧化物半导体场效应晶体管的导通时间，精确控制脉冲电压的上升时间。在直线型变压器驱动源结构中引入了磁芯-铜柱一体结构和反向过冲泄放回路，优化了电磁兼容性，减小了脉冲波尾的反向过冲。研制的双极性直线型变压器驱动源在1 kHz的频率下能够稳定输出脉冲宽度为1 μs、幅值为±5 kV的脉冲电压，上升时间从30 ns到100 ns内连续可调。利用研制的双极性直线型变压器驱动源开展了细胞不可逆电穿孔实验。
提出了一种双极性直线型变压器驱动源布局结构，实现了双极性直线型变压器驱动源模块的灵活叠加。通过调节驱动电路的驱动电压来调控金属氧化物半导体场效应晶体管的导通时间，精确控制脉冲电压的上升时间。在直线型变压器驱动源结构中引入了磁芯-铜柱一体结构和反向过冲泄放回路，优化了电磁兼容性，减小了脉冲波尾的反向过冲。研制的双极性直线型变压器驱动源在1 kHz的频率下能够稳定输出脉冲宽度为1 μs、幅值为±5 kV的脉冲电压，上升时间从30 ns到100 ns内连续可调。利用研制的双极性直线型变压器驱动源开展了细胞不可逆电穿孔实验。
2025, 37: 016001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240211
摘要:
蒙特卡罗（Monte Carlo，MC）方法是辐照损伤、辐照屏蔽研究中应用最广泛的方法之一。在对机场、铁路、舰船等大型靶目标开展辐照损伤研究时，通常关注靶目标的3D建模及辐照计算，而对计算后的数据分析多采用人工方式，工作难度大、效率低，成为制约相关研究的技术瓶颈。开展靶目标粒子辐照MC计算可视化后处理方法研究，建立了基于KD树（k-dimensional tree，KDtree）+反距离加权（inverse distance weight，IDW）和基于遗传算法优化反向传播（genetic algorithm based backpropagation，GABP）神经网络的后处理模型，实现了数据与模型结合的可视化分析。与传统数据分析方法相比，提出的方法能够大幅减低研究人员工作难度，提升数据处理速度，实现辐照效应直观展示，提升辐照效应研究后处理工作效率。
蒙特卡罗（Monte Carlo，MC）方法是辐照损伤、辐照屏蔽研究中应用最广泛的方法之一。在对机场、铁路、舰船等大型靶目标开展辐照损伤研究时，通常关注靶目标的3D建模及辐照计算，而对计算后的数据分析多采用人工方式，工作难度大、效率低，成为制约相关研究的技术瓶颈。开展靶目标粒子辐照MC计算可视化后处理方法研究，建立了基于KD树（k-dimensional tree，KDtree）+反距离加权（inverse distance weight，IDW）和基于遗传算法优化反向传播（genetic algorithm based backpropagation，GABP）神经网络的后处理模型，实现了数据与模型结合的可视化分析。与传统数据分析方法相比，提出的方法能够大幅减低研究人员工作难度，提升数据处理速度，实现辐照效应直观展示，提升辐照效应研究后处理工作效率。
2025, 37: 016002.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240192
摘要:
为研究压水堆棒束通道内气液两相流型特性及演变规律，基于双层丝网传感器（WMS）在常温常压下开展了3×3棒束通道内的空气-水两相流型测量实验，流型包含泡状流、泡-帽状流和弹状流。结果表明：常温常压下横向升力方向发生反转的临界气泡直径范围为4～5.8 mm。此外，对于泡状流，气相表观速度较低时，空泡份额呈现“壁峰”分布；气相表观速度较高时，呈现“中心峰”分布。对于泡-帽状流，相邻子通道内，帽状气泡交叉分布，并引发液相在相邻子通道间的大尺度交混，空泡份额呈现“中心峰”分布。对于弹状流，大尺寸气泡沿轴向发展会跨越子通道间隙并聚合为弹状气泡，空泡份额“中心峰”分布更为明显。将实验数据用以评价部分漂移流模型，其中Bestion漂移流模型因高估漂移速度，导致空泡份额预测结果偏小；Ozaki漂移流模型对空泡份额预测较为精准，其平均相对误差为9.8%。
为研究压水堆棒束通道内气液两相流型特性及演变规律，基于双层丝网传感器（WMS）在常温常压下开展了3×3棒束通道内的空气-水两相流型测量实验，流型包含泡状流、泡-帽状流和弹状流。结果表明：常温常压下横向升力方向发生反转的临界气泡直径范围为4～5.8 mm。此外，对于泡状流，气相表观速度较低时，空泡份额呈现“壁峰”分布；气相表观速度较高时，呈现“中心峰”分布。对于泡-帽状流，相邻子通道内，帽状气泡交叉分布，并引发液相在相邻子通道间的大尺度交混，空泡份额呈现“中心峰”分布。对于弹状流，大尺寸气泡沿轴向发展会跨越子通道间隙并聚合为弹状气泡，空泡份额“中心峰”分布更为明显。将实验数据用以评价部分漂移流模型，其中Bestion漂移流模型因高估漂移速度，导致空泡份额预测结果偏小；Ozaki漂移流模型对空泡份额预测较为精准，其平均相对误差为9.8%。
2025, 37: 016003.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240265
摘要:
在包括激光惯性约束聚变（ICF）、Z箍缩及稠密等离子聚焦（DPF）等脉冲聚变装置上，活化法作为中子通量测量与产额诊断的手段，得到了广泛的应用。利用无机闪烁体探测器，测量89Y核与中子非弹散反应产生的909 keV的单能伽马射线，可以实现DD中子通量的准确测量。采用金属钇作为活化靶，利用LaBr3:Ce闪烁体伽马探测器建立了中子活化原位探测系统。针对钇活化核半衰期仅有15.663 s的特点，对其在连续束流辐照下的累积过程进行了物理分析，建立了通过加速器DD中子源进行入射中子探测效率标定的实验方法。实验中，利用伽马探测器兼顾中子通量监测与活化伽马测量，模拟了钇靶活度随中子通量变化的过程，实现了该活化探测系统对入射中子探测效率的原位标定。
在包括激光惯性约束聚变（ICF）、Z箍缩及稠密等离子聚焦（DPF）等脉冲聚变装置上，活化法作为中子通量测量与产额诊断的手段，得到了广泛的应用。利用无机闪烁体探测器，测量89Y核与中子非弹散反应产生的909 keV的单能伽马射线，可以实现DD中子通量的准确测量。采用金属钇作为活化靶，利用LaBr3:Ce闪烁体伽马探测器建立了中子活化原位探测系统。针对钇活化核半衰期仅有15.663 s的特点，对其在连续束流辐照下的累积过程进行了物理分析，建立了通过加速器DD中子源进行入射中子探测效率标定的实验方法。实验中，利用伽马探测器兼顾中子通量监测与活化伽马测量，模拟了钇靶活度随中子通量变化的过程，实现了该活化探测系统对入射中子探测效率的原位标定。
2025, 37: 019001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240373
摘要:
离子液体离子源可以提供种类丰富的大质量离子，在离子推力器等方面有重要应用。为了获得离子液体离子源束流品质参数并有效调控束流品质，使用粒子方法模拟了离子液体离子源束流加速过程，研究了束电流、加速电压和发射锥-引出电极轴向间距等三个常用操作条件对束流发射度和Twiss参数的影响。研究表明：束流的归一化发射度随束电流的降低、发射锥-引出电极轴向间距的减小和加速电压的升高而降低。加速过程会造成动能分布展宽，束电流和加速电压对加速效率没有明显影响，而增加发射锥-引出电极轴向间距可以提高加速效率。进一步以加速过程模拟得到的束流参数集为输入，模拟了厘米级空间尺度束流的调控。研究表明通过一组三电极静电透镜，可以有效调控束流的发散、速度分布和比冲性能，而不增加对现有离子液体电推力器电源配置的要求。
离子液体离子源可以提供种类丰富的大质量离子，在离子推力器等方面有重要应用。为了获得离子液体离子源束流品质参数并有效调控束流品质，使用粒子方法模拟了离子液体离子源束流加速过程，研究了束电流、加速电压和发射锥-引出电极轴向间距等三个常用操作条件对束流发射度和Twiss参数的影响。研究表明：束流的归一化发射度随束电流的降低、发射锥-引出电极轴向间距的减小和加速电压的升高而降低。加速过程会造成动能分布展宽，束电流和加速电压对加速效率没有明显影响，而增加发射锥-引出电极轴向间距可以提高加速效率。进一步以加速过程模拟得到的束流参数集为输入，模拟了厘米级空间尺度束流的调控。研究表明通过一组三电极静电透镜，可以有效调控束流的发散、速度分布和比冲性能，而不增加对现有离子液体电推力器电源配置的要求。
2025, 37: 011004.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240304
摘要:
飞秒激光精密加工技术具备极短脉冲宽度避免或缓解热效应、极高峰值功率密度适用于任意固体材料、极小焦斑尺寸实现微区精准去除或改性等三个方面的特性，满足精密诊断/测量实验涉及的各类难加工及特种材料的安全精密加工需求。高稳定性高重复频率飞秒激光器的应用，弥补了低重复频率飞秒激光难以实现高速扫描的不足，这为精密实验所需各类精密样品/样件的高效精密加工提供了重要能量源。以中国工程物理研究院各研究所精密实验对精密样品的安全高效精密加工需求为切入点，分别以激光X射线精密靶材及结构、炸药材料微结构、超硬材料复合折射透镜结构、微型探头光纤精密固定结构、太赫兹滤波器核心结构等典型应用场景为例，介绍了高重频飞秒激光精密加工技术在难加工材料和特种材料安全高效精密加工方面的研究进展。
飞秒激光精密加工技术具备极短脉冲宽度避免或缓解热效应、极高峰值功率密度适用于任意固体材料、极小焦斑尺寸实现微区精准去除或改性等三个方面的特性，满足精密诊断/测量实验涉及的各类难加工及特种材料的安全精密加工需求。高稳定性高重复频率飞秒激光器的应用，弥补了低重复频率飞秒激光难以实现高速扫描的不足，这为精密实验所需各类精密样品/样件的高效精密加工提供了重要能量源。以中国工程物理研究院各研究所精密实验对精密样品的安全高效精密加工需求为切入点，分别以激光X射线精密靶材及结构、炸药材料微结构、超硬材料复合折射透镜结构、微型探头光纤精密固定结构、太赫兹滤波器核心结构等典型应用场景为例，介绍了高重频飞秒激光精密加工技术在难加工材料和特种材料安全高效精密加工方面的研究进展。
2025, 37: 013006.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240159
摘要:
针对传统高功率微波在线测量装置寄生模式抑制度低、测量精度易受到寄生模式干扰的问题，提出了一种高功率TM01模式选模耦合装置。由于相对论返波管阴极发射角向不均匀性会产生非对称模式，而传统的单臂多孔圆波导耦合器无法解决其他非对称模寄生耦合干扰的问题，往往导致检测波形畸变、耦合度判断偏差，严重影响对返波管TM01模输出功率在线评估的准确性。为此，将四臂多孔耦合结构与基于魔T的TM01选模网络相结合，提出了一种新颖的在线选模耦合装置，利用不同波导模式场结构区别实现了TM01模式与其他寄生模式的差异化耦合，解决了因寄生模式干扰引起的在线测试功率不准的问题。仿真结果表明，提出的新型耦合器对TM01模耦合强度相对于其他模式高出20 dB以上，高功率实验中测得在线测试波形及功率与辐射场测试波形及功率符合较好，耦合稳定性得到明显提高。
针对传统高功率微波在线测量装置寄生模式抑制度低、测量精度易受到寄生模式干扰的问题，提出了一种高功率TM01模式选模耦合装置。由于相对论返波管阴极发射角向不均匀性会产生非对称模式，而传统的单臂多孔圆波导耦合器无法解决其他非对称模寄生耦合干扰的问题，往往导致检测波形畸变、耦合度判断偏差，严重影响对返波管TM01模输出功率在线评估的准确性。为此，将四臂多孔耦合结构与基于魔T的TM01选模网络相结合，提出了一种新颖的在线选模耦合装置，利用不同波导模式场结构区别实现了TM01模式与其他寄生模式的差异化耦合，解决了因寄生模式干扰引起的在线测试功率不准的问题。仿真结果表明，提出的新型耦合器对TM01模耦合强度相对于其他模式高出20 dB以上，高功率实验中测得在线测试波形及功率与辐射场测试波形及功率符合较好，耦合稳定性得到明显提高。
2025, 37: 014004.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240168
摘要:
太赫兹近场高通量材料物性测试系统（NFTHZ）中集成了一台波长可调谐的太赫兹自由电子激光器（THz-FEL），该仪器采用电子能量10～18 MeV可调的直线加速器作为注入器。调节驱动激光的纵向/时间结构，可以形成电子束团的预群聚，通过匹配电子束团的群聚因子、波荡器入口处电子束能量以及波荡器K值之间的关系，能够实现MW级高峰值功率、中心波长0.5～5 THz可调的太赫兹自由电子激光。微波系统为THz-FEL中电子束加速至目标能量提供了高功率微波电场、加速结构以及微波幅度相位控制系统。本文将针对NFTHZ装置微波系统的关键技术以及电子直线加速器的研制进展进行介绍。
太赫兹近场高通量材料物性测试系统（NFTHZ）中集成了一台波长可调谐的太赫兹自由电子激光器（THz-FEL），该仪器采用电子能量10～18 MeV可调的直线加速器作为注入器。调节驱动激光的纵向/时间结构，可以形成电子束团的预群聚，通过匹配电子束团的群聚因子、波荡器入口处电子束能量以及波荡器K值之间的关系，能够实现MW级高峰值功率、中心波长0.5～5 THz可调的太赫兹自由电子激光。微波系统为THz-FEL中电子束加速至目标能量提供了高功率微波电场、加速结构以及微波幅度相位控制系统。本文将针对NFTHZ装置微波系统的关键技术以及电子直线加速器的研制进展进行介绍。
2025, 37: 014005.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240195
摘要:
作为南方先进光源直线段注入器重要设备，开展了C波段光阴极电子枪研究，包括驻波腔微波设计和耦合器设计。其中驻波腔采用3.6腔结构，π模加速模式，工作频率为5.712 GHz；耦合器采用同轴耦合方式。利用Superfish及CST完成了腔体微波结构设计，优化盘片的形状，降低腔体表面最大电场，从而有利于提高腔体加速场强；利用COMSOL开展了腔体水冷系统的分析，优化设计水路，减少腔体由于功率负载所造成的频率偏移, 控制腔体温度的上升，保持腔体最大温升小于20 ℃。在18.15 MW的入腔功率下，阴极面最高场强为180 MV/m，腔体表面最大场强与阴极面场强比值约为0.9346 ，腔体Q值大于10 000。通过对耦合器的设计，抑制二极模和四极模的传输，S11参数小于−40 dB。
作为南方先进光源直线段注入器重要设备，开展了C波段光阴极电子枪研究，包括驻波腔微波设计和耦合器设计。其中驻波腔采用3.6腔结构，π模加速模式，工作频率为5.712 GHz；耦合器采用同轴耦合方式。利用Superfish及CST完成了腔体微波结构设计，优化盘片的形状，降低腔体表面最大电场，从而有利于提高腔体加速场强；利用COMSOL开展了腔体水冷系统的分析，优化设计水路，减少腔体由于功率负载所造成的频率偏移, 控制腔体温度的上升，保持腔体最大温升小于20 ℃。在18.15 MW的入腔功率下，阴极面最高场强为180 MV/m，腔体表面最大场强与阴极面场强比值约为
2025, 37: 014006.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240289
摘要:
负氢剥离注入是强流质子同步加速器累积束流的唯一可行性方案。目前中国散裂中子源（CSNS）采用负氢剥离方案为薄膜剥离注入。由负氢束流穿越剥离膜产生的能量沉积造成的膜片剧烈温升是影响剥离膜寿命和加速器稳定运行的关键问题。同时，剥离产生的高功率残余电子束会产生严重后果，包括：电子在膜中的电离作用造成膜温度升高；电子打在真空盒上造成真空盒热损伤；停留在真空管道中的电子可能被质子束流俘获，造成e-p不稳定性；产生的二次电子会引起严重的电子云效应。主要内容包括两部分：首先，利用有限元分析软件，考虑粒子通过剥离膜的平均穿越次数等参数，模拟剥离膜温升并对不同软件结果进行详细比较，得到剥离膜上的温度场分布，并对未来继续提高的束流功率做出膜表面温升的预测。其次，根据理论计算结果和蒙特卡罗程序Geant4模拟结果对剥离后电子分布进行分析，完善3D计算模型并综合考虑CSNS注入区的电磁场和束流条件，获得电子收集装置的合适位置，给出剥离电子收集方案。
负氢剥离注入是强流质子同步加速器累积束流的唯一可行性方案。目前中国散裂中子源（CSNS）采用负氢剥离方案为薄膜剥离注入。由负氢束流穿越剥离膜产生的能量沉积造成的膜片剧烈温升是影响剥离膜寿命和加速器稳定运行的关键问题。同时，剥离产生的高功率残余电子束会产生严重后果，包括：电子在膜中的电离作用造成膜温度升高；电子打在真空盒上造成真空盒热损伤；停留在真空管道中的电子可能被质子束流俘获，造成e-p不稳定性；产生的二次电子会引起严重的电子云效应。主要内容包括两部分：首先，利用有限元分析软件，考虑粒子通过剥离膜的平均穿越次数等参数，模拟剥离膜温升并对不同软件结果进行详细比较，得到剥离膜上的温度场分布，并对未来继续提高的束流功率做出膜表面温升的预测。其次，根据理论计算结果和蒙特卡罗程序Geant4模拟结果对剥离后电子分布进行分析，完善3D计算模型并综合考虑CSNS注入区的电磁场和束流条件，获得电子收集装置的合适位置，给出剥离电子收集方案。
