Email alert
RSS优先发表
优先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:
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.190354
摘要:
介绍了基于吸收法的脉冲硬X射线能谱测量的基本原理及设计思路，完成了探测器及吸收片的选型，设计了射线准直系统，研究了散射对测量的影响，以12路PIN探测器阵列及铜、铝吸收片为测量核心部件研制了脉冲硬X射线能谱测量系统。实验测量了真空环境下“闪光二号”加速器串级二极管产生的脉冲硬X射线强度，获得了不同衰减程度的实验波形，通过解谱获得了脉冲硬X射线的能谱，光子最高能量约600 keV，平均能量约89.1 keV，与理论计算的结果比较符合。
介绍了基于吸收法的脉冲硬X射线能谱测量的基本原理及设计思路，完成了探测器及吸收片的选型，设计了射线准直系统，研究了散射对测量的影响，以12路PIN探测器阵列及铜、铝吸收片为测量核心部件研制了脉冲硬X射线能谱测量系统。实验测量了真空环境下“闪光二号”加速器串级二极管产生的脉冲硬X射线强度，获得了不同衰减程度的实验波形，通过解谱获得了脉冲硬X射线的能谱，光子最高能量约600 keV，平均能量约89.1 keV，与理论计算的结果比较符合。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.190402
摘要:
提出了一种求解传输线方程的高精度龙格-库塔（RK）方法。此方法在空间上采取高阶泰勒展开，提高了对空间微分的近似精度，减少了数值色散所带来的误差。与传统的时域有限差分法（FDTD）方法相比，在每波长采样数相同时，RK方法的计算精度更高。同时，根据Taylor模型，对外界平面波激励源进行离散，成功利用RK方法对外部场激励传输线进行求解，扩大了龙格−库塔方法在求解传输线方程时的应用范围。通过编程对平面波辐照下无限大地平面上的单导体与双导体的算例分别应用FDTD方法与RK方法进行了计算，验证了RK方法的正确性。结果表明同等计算条件下RK方法的计算精度更高。
提出了一种求解传输线方程的高精度龙格-库塔（RK）方法。此方法在空间上采取高阶泰勒展开，提高了对空间微分的近似精度，减少了数值色散所带来的误差。与传统的时域有限差分法（FDTD）方法相比，在每波长采样数相同时，RK方法的计算精度更高。同时，根据Taylor模型，对外界平面波激励源进行离散，成功利用RK方法对外部场激励传输线进行求解，扩大了龙格−库塔方法在求解传输线方程时的应用范围。通过编程对平面波辐照下无限大地平面上的单导体与双导体的算例分别应用FDTD方法与RK方法进行了计算，验证了RK方法的正确性。结果表明同等计算条件下RK方法的计算精度更高。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.190400
摘要:
对输入电压为24 V，输出电压3 kV的便携式谐振倍压电容充电电源进行了设计与验证。针对高变压比的特点，电源采用串联谐振拓扑与倍压整流相结合的拓扑结构，避免了高频变压器副边匝数过多、分布参数过大可能造成的不利影响。对高频变压器、谐振电容、开关器件等核心元件进行了设计和调试。最后采用该电源进行电容充电实验，其测试结果验证了设计的正确性。
对输入电压为24 V，输出电压3 kV的便携式谐振倍压电容充电电源进行了设计与验证。针对高变压比的特点，电源采用串联谐振拓扑与倍压整流相结合的拓扑结构，避免了高频变压器副边匝数过多、分布参数过大可能造成的不利影响。对高频变压器、谐振电容、开关器件等核心元件进行了设计和调试。最后采用该电源进行电容充电实验，其测试结果验证了设计的正确性。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.190380
摘要:
为揭示液体电介质击穿过程中形成的气体放电通道对液体电介质放电过程的影响，以针—板电极间隙变压器油为研究对象，基于等离子体流体力学模型，引入了液体电介质放电过程中气相放电通道对电离机制及自由电荷迁移率的影响，建立了用于模拟脉冲电压下液体电介质放电过程的两相流体模型，仿真研究了纳秒脉冲下针板电极流注放电的起始与发展过程。仿真结果表明：采用Heaviside方程可以在模型的不同区域同时实现气相物理过程和液相物理过程的模拟与计算。气相物理过程的引入导致流注尾部电场显著降低，流注头部电场进一步增强，使流注通道的发展速度要高于传统液相模型，有助于加深对纳秒脉冲下液体电介质中预击穿流注的起始、发展过程的认识和理解。
为揭示液体电介质击穿过程中形成的气体放电通道对液体电介质放电过程的影响，以针—板电极间隙变压器油为研究对象，基于等离子体流体力学模型，引入了液体电介质放电过程中气相放电通道对电离机制及自由电荷迁移率的影响，建立了用于模拟脉冲电压下液体电介质放电过程的两相流体模型，仿真研究了纳秒脉冲下针板电极流注放电的起始与发展过程。仿真结果表明：采用Heaviside方程可以在模型的不同区域同时实现气相物理过程和液相物理过程的模拟与计算。气相物理过程的引入导致流注尾部电场显著降低，流注头部电场进一步增强，使流注通道的发展速度要高于传统液相模型，有助于加深对纳秒脉冲下液体电介质中预击穿流注的起始、发展过程的认识和理解。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.190355
摘要:
实验研究发现，射频滤波器在连续波和超宽带脉冲条件下其带外传输性能基本一致，但在带内某些频段，超宽带脉冲环境下滤波器的传递函数远大于1。此外，滤波器在超宽带脉冲下的时域响应还出现了脉冲振荡特征。针对这些现象，从滤波器的非线性无源互调和Q值效应的两个方面，分析了滤波器在超宽带脉冲作用下的响应机理，初步解释了上述现象。此外，通过不同辐射场强下的测量结果可知，滤波器无源互调还出现了非线性现象，使得测量结果的普适性受到一定限制。基于传递函数的预测结果表明，连续波测量结果的预测波形无论是从能量上还是从峰值功率上都明显小于实测结果。这些都反映出，滤波器在超宽带脉冲环境下的响应机理与在连续波环境下的响应机理明显不同，其预测结果也差异较大。也就是说，连续波测量结果不可用于超宽带脉冲的效应分析和评估。
实验研究发现，射频滤波器在连续波和超宽带脉冲条件下其带外传输性能基本一致，但在带内某些频段，超宽带脉冲环境下滤波器的传递函数远大于1。此外，滤波器在超宽带脉冲下的时域响应还出现了脉冲振荡特征。针对这些现象，从滤波器的非线性无源互调和Q值效应的两个方面，分析了滤波器在超宽带脉冲作用下的响应机理，初步解释了上述现象。此外，通过不同辐射场强下的测量结果可知，滤波器无源互调还出现了非线性现象，使得测量结果的普适性受到一定限制。基于传递函数的预测结果表明，连续波测量结果的预测波形无论是从能量上还是从峰值功率上都明显小于实测结果。这些都反映出，滤波器在超宽带脉冲环境下的响应机理与在连续波环境下的响应机理明显不同，其预测结果也差异较大。也就是说，连续波测量结果不可用于超宽带脉冲的效应分析和评估。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.190339
摘要:
针对设计的一种场畸变气体开关，研究中间电极材料分别为不锈钢和黄铜条件下的烧蚀特性，结合开关寿命期间静态与触发特性的变化规律，获得决定开关寿命的关键因素，为三电极场畸变气体开关的性能优化提供理论支撑。研究结果表明，采用不锈钢和黄铜作为中间电极的烧蚀区域以及表面粗糙度均随着放电次数增加而增大，黄铜电极烧蚀较为严重且表面有明显的烧蚀圆斑，不锈钢电极则具有更高的表面粗糙度，阴阳极表面烧蚀存在明显差异，随着放电次数的增加，击穿点向电极边缘区域集中，影响开关的沿面绝缘特性，是导致开关寿命终结的主要原因。
针对设计的一种场畸变气体开关，研究中间电极材料分别为不锈钢和黄铜条件下的烧蚀特性，结合开关寿命期间静态与触发特性的变化规律，获得决定开关寿命的关键因素，为三电极场畸变气体开关的性能优化提供理论支撑。研究结果表明，采用不锈钢和黄铜作为中间电极的烧蚀区域以及表面粗糙度均随着放电次数增加而增大，黄铜电极烧蚀较为严重且表面有明显的烧蚀圆斑，不锈钢电极则具有更高的表面粗糙度，阴阳极表面烧蚀存在明显差异，随着放电次数的增加，击穿点向电极边缘区域集中，影响开关的沿面绝缘特性，是导致开关寿命终结的主要原因。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.190300
摘要:
同步感应式线圈型电磁发射器主要采用脉冲电流对线圈直接供电，其实际工作过程中电枢和线圈会产生温升，这是当前制约线圈发射器向小型化、高速发展的一个主要因素。本文通过建立电磁线圈的温升模型，对于单次触发的情况，分别利用Comsol和自编程序Coilgun进行计算，并搭建相应的试验平台进行验证。采用直接耦合方式的Comsol计算结果最为准确，也能考虑材料参数随温度的变化。仿真得到电枢的温升大约为4.2 ℃，线圈最大温升为7.7 ℃。由于热电偶温度传感器的测量延迟性与采样频率的限制，电枢温度试验曲线未能测量到仿真曲线中出现的温度最大值点，可记录到整个试验过程中温度变化曲线，其变化形势以及最终稳定的温度与仿真的基本一致，误差最大为6.1%，说明了仿真的准确性。为后续进行多级线圈连续发射奠定基础。
同步感应式线圈型电磁发射器主要采用脉冲电流对线圈直接供电，其实际工作过程中电枢和线圈会产生温升，这是当前制约线圈发射器向小型化、高速发展的一个主要因素。本文通过建立电磁线圈的温升模型，对于单次触发的情况，分别利用Comsol和自编程序Coilgun进行计算，并搭建相应的试验平台进行验证。采用直接耦合方式的Comsol计算结果最为准确，也能考虑材料参数随温度的变化。仿真得到电枢的温升大约为4.2 ℃，线圈最大温升为7.7 ℃。由于热电偶温度传感器的测量延迟性与采样频率的限制，电枢温度试验曲线未能测量到仿真曲线中出现的温度最大值点，可记录到整个试验过程中温度变化曲线，其变化形势以及最终稳定的温度与仿真的基本一致，误差最大为6.1%，说明了仿真的准确性。为后续进行多级线圈连续发射奠定基础。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.190291
摘要:
针对临近空间飞行器的黑障问题，根据模拟的RAM C-III飞行器周围的流场分布结果，计算了等离子体电子密度和碰撞频率，并根据其分布建立了非均匀的等离子体模型。在此基础上，利用散射矩阵方法分析了太赫兹波在等离子体中的传输特性随着等离子体密度、等离子体厚度、等离子体碰撞频率的变化以及外加磁场对传输特性的影响。结果表明，太赫兹波的传输损耗随着等离子体电子密度和等离子体厚度的增加而增加，而碰撞频率的增加会使得透射率先减小后增加。在外加磁场的作用下，左旋太赫兹波的传输特性会得到改善；而对于右旋太赫兹波，磁场的施加会引入吸收峰，并且随着磁感应强度的增加向高频方向移动。
针对临近空间飞行器的黑障问题，根据模拟的RAM C-III飞行器周围的流场分布结果，计算了等离子体电子密度和碰撞频率，并根据其分布建立了非均匀的等离子体模型。在此基础上，利用散射矩阵方法分析了太赫兹波在等离子体中的传输特性随着等离子体密度、等离子体厚度、等离子体碰撞频率的变化以及外加磁场对传输特性的影响。结果表明，太赫兹波的传输损耗随着等离子体电子密度和等离子体厚度的增加而增加，而碰撞频率的增加会使得透射率先减小后增加。在外加磁场的作用下，左旋太赫兹波的传输特性会得到改善；而对于右旋太赫兹波，磁场的施加会引入吸收峰，并且随着磁感应强度的增加向高频方向移动。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.190283
摘要:
提出了一种基于AC-link的新型电机驱动充电一体化拓扑结构，可以满足电机驱动控制和充电两种工作模式。该拓扑正向工作时驱动电机为电机驱动控制状态、反向工作时给蓄电池充电为充电状态。首先对该新型拓扑结构两种工作模式的工作原理进行详细介绍，采用有效的控制策略并使用Simulink软件搭建仿真模型，对一体化拓扑结构和控制策略进行验证，仿真结果表明，该拓扑工作在充电模式时可以满足电池全部充电阶段的不同电压需求；工作于电机驱动模式，无论是加速过程还是正常工作过程，定子电流均呈现良好的三相正弦形态，并且转速可以达到给定值，从而证明了这种拓扑结构和控制策略的可行性。
提出了一种基于AC-link的新型电机驱动充电一体化拓扑结构，可以满足电机驱动控制和充电两种工作模式。该拓扑正向工作时驱动电机为电机驱动控制状态、反向工作时给蓄电池充电为充电状态。首先对该新型拓扑结构两种工作模式的工作原理进行详细介绍，采用有效的控制策略并使用Simulink软件搭建仿真模型，对一体化拓扑结构和控制策略进行验证，仿真结果表明，该拓扑工作在充电模式时可以满足电池全部充电阶段的不同电压需求；工作于电机驱动模式，无论是加速过程还是正常工作过程，定子电流均呈现良好的三相正弦形态，并且转速可以达到给定值，从而证明了这种拓扑结构和控制策略的可行性。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.190141
摘要:
为了大幅度提高纯铌超导腔的品质因数，从而降低其使用功耗，选择对超导腔进行高温氮掺杂处理。立足国内外大型加速器的需求，中国科学院高能物理研究所首先开展了1.3 GHz 1-cell超导腔的研究，包括常规处理以及氮掺杂实验，并且对掺杂前后的结果进行了分析、对比。结果表明，通过掺氮，两只1.3 GHz 1-cell细晶粒纯铌超导腔的品质因数均获得了显著提升，同时在超导腔低温垂直测试中观察到了比较明显的反常的品质因数随加速梯度变化的曲线，即“anti-Q-slope”现象。
为了大幅度提高纯铌超导腔的品质因数，从而降低其使用功耗，选择对超导腔进行高温氮掺杂处理。立足国内外大型加速器的需求，中国科学院高能物理研究所首先开展了1.3 GHz 1-cell超导腔的研究，包括常规处理以及氮掺杂实验，并且对掺杂前后的结果进行了分析、对比。结果表明，通过掺氮，两只1.3 GHz 1-cell细晶粒纯铌超导腔的品质因数均获得了显著提升，同时在超导腔低温垂直测试中观察到了比较明显的反常的品质因数随加速梯度变化的曲线，即“anti-Q-slope”现象。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.190094
摘要:
通过等离子体建模仿真及物理实验结合的方式验证了激光触发伪火花开关的可行性。分别使用波长266 nm和532 nm的激光，对激光触发伪火花开关的最低激光触发能量、阳极着火延迟时间和时间跳动三项参数进行测试。在非聚焦模式下，仅调整激光能量，测得开关在波长266 nm激光触发下，最低触发能量为15 mJ，该触发能量下，阳极着火延迟时间约为340 ns，时间跳动约为40 ns；在波长532 nm激光触发下，最低触发能量为83 mJ，该触发能量下，阳极着火延迟时间约为420 ns，时间跳动约为60 ns。在维持实验平台不变的情况下，仅对入射激光进行聚焦，测得波长266 nm激光触发下，最低触发能量为4 mJ，当触发能量8 mJ时，阳极着火延迟时间190 ns，开关时间跳动小于1 ns；波长532 nm激光触发下，最低触发能量为6 mJ，当激光触发能量为8 mJ时，阳极着火延迟时间240 ns，开关时间跳动小于1 ns。
通过等离子体建模仿真及物理实验结合的方式验证了激光触发伪火花开关的可行性。分别使用波长266 nm和532 nm的激光，对激光触发伪火花开关的最低激光触发能量、阳极着火延迟时间和时间跳动三项参数进行测试。在非聚焦模式下，仅调整激光能量，测得开关在波长266 nm激光触发下，最低触发能量为15 mJ，该触发能量下，阳极着火延迟时间约为340 ns，时间跳动约为40 ns；在波长532 nm激光触发下，最低触发能量为83 mJ，该触发能量下，阳极着火延迟时间约为420 ns，时间跳动约为60 ns。在维持实验平台不变的情况下，仅对入射激光进行聚焦，测得波长266 nm激光触发下，最低触发能量为4 mJ，当触发能量8 mJ时，阳极着火延迟时间190 ns，开关时间跳动小于1 ns；波长532 nm激光触发下，最低触发能量为6 mJ，当激光触发能量为8 mJ时，阳极着火延迟时间240 ns，开关时间跳动小于1 ns。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/hplpb201931.190342
摘要:
基于导热-隔热原理，通过在环氧树脂(Epon)中添加质量分数为5%，15%，25%的六方氮化硼(h-BN)作为填料制备环氧基散热层，质量分数为1%的膨胀蛭石(E-ver)作为填料制备环氧基隔热层，设计了宏观交替堆叠的环氧复合材料，并进行了热防护性能的研究。研究结果表明：具有各向异性结构的复合材料，顶部中心温度较传统材料的温度下降13～16 ℃，热延迟时间大大提升，并随着h-BN含量的增加，热性能得到明显改善。理论分析了该堆叠结构下复合材料“横向散热、纵向抑热”的机理。
基于导热-隔热原理，通过在环氧树脂(Epon)中添加质量分数为5%，15%，25%的六方氮化硼(h-BN)作为填料制备环氧基散热层，质量分数为1%的膨胀蛭石(E-ver)作为填料制备环氧基隔热层，设计了宏观交替堆叠的环氧复合材料，并进行了热防护性能的研究。研究结果表明：具有各向异性结构的复合材料，顶部中心温度较传统材料的温度下降13～16 ℃，热延迟时间大大提升，并随着h-BN含量的增加，热性能得到明显改善。理论分析了该堆叠结构下复合材料“横向散热、纵向抑热”的机理。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.190250
摘要:
针对大气垂直方向上消光系数分布不均匀难以用传统方法直接测量垂直能见度的问题，提出了一种基于激光雷达探测垂直能见度的计算方法。根据大气辐射传输基本原理，借助于辐射传输方程，推导出了垂直能见度的计算公式；然后利用激光雷达原理方程和Klett算法反演出大气垂直方向上的消光系数分布，基于此提出了垂直能见度的迭代算法。最后，利用灰色模型GM(1,1)和批统计算法，对激光雷达反演得到的后向散射系数进行了评估，给出了误差置信区间为（0.760±0.339）×10−4（srad·km）−1。结果表明，该方法是一种特别有效的计算垂直能见度的方法，符合探测的基本需求，且误差小精度高。
针对大气垂直方向上消光系数分布不均匀难以用传统方法直接测量垂直能见度的问题，提出了一种基于激光雷达探测垂直能见度的计算方法。根据大气辐射传输基本原理，借助于辐射传输方程，推导出了垂直能见度的计算公式；然后利用激光雷达原理方程和Klett算法反演出大气垂直方向上的消光系数分布，基于此提出了垂直能见度的迭代算法。最后，利用灰色模型GM(1,1)和批统计算法，对激光雷达反演得到的后向散射系数进行了评估，给出了误差置信区间为（0.760±0.339）×10−4（srad·km）−1。结果表明，该方法是一种特别有效的计算垂直能见度的方法，符合探测的基本需求，且误差小精度高。
