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, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.200059
摘要:
掺镱光纤是高功率激光器的核心材料，但在高能射线辐照后其应用性能会显著下降，因此有必要对掺镱光纤材料在辐照环境下的性能变化进行深入研究。采用改进型化学气相沉积法结合稀土螯合物掺杂制备了系列光纤预制棒及光纤，测试了光纤在不同剂量下射线辐照前后的高功率输出性能，以及光纤预制棒辐照前后的吸收光谱及镱离子荧光寿命。结果表明：小剂量辐照后掺镱光纤的高功率输出显著下降，通过预制棒吸收光谱可看出主要是因为伽马辐照后使掺镱光纤材料中Al的相关缺陷浓度增多，在可见光区域吸收损耗增加。Ce离子的掺杂通过缓减辐致铝氧空位中心（Al-OHC）色心缺陷的增加，减少Yb离子荧光寿命的下降，可在一定程度上抑制高功率掺镱光纤的辐致暗化。
掺镱光纤是高功率激光器的核心材料，但在高能射线辐照后其应用性能会显著下降，因此有必要对掺镱光纤材料在辐照环境下的性能变化进行深入研究。采用改进型化学气相沉积法结合稀土螯合物掺杂制备了系列光纤预制棒及光纤，测试了光纤在不同剂量下射线辐照前后的高功率输出性能，以及光纤预制棒辐照前后的吸收光谱及镱离子荧光寿命。结果表明：小剂量辐照后掺镱光纤的高功率输出显著下降，通过预制棒吸收光谱可看出主要是因为伽马辐照后使掺镱光纤材料中Al的相关缺陷浓度增多，在可见光区域吸收损耗增加。Ce离子的掺杂通过缓减辐致铝氧空位中心（Al-OHC）色心缺陷的增加，减少Yb离子荧光寿命的下降，可在一定程度上抑制高功率掺镱光纤的辐致暗化。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.200082
摘要:
利用波前传感器对光束进行净化的自适应光学系统是目前提高光束质量的常用技术，但在实际应用中，该技术需要波前传感器，系统复杂，体积庞大，同时需要较高性能信标源。为解决上述问题，提出了一种基于变形镜本征模式和远场光斑特征分析的无波前自适应光学系统，用于校正激光器输出的方形光束。将变形镜影响函数进行本征模式分解，并用远场光斑的均方半径作为评价函数，建立了畸变波前的模式系数与评价函数之间的关系，通过测量评价函数获得模式系数用于求解校正电压，实现波前共轭校正。仿真校正和实验验证结果表明，该方法可以有效实现静态像差校正，提高远场光斑的能量集中度。
利用波前传感器对光束进行净化的自适应光学系统是目前提高光束质量的常用技术，但在实际应用中，该技术需要波前传感器，系统复杂，体积庞大，同时需要较高性能信标源。为解决上述问题，提出了一种基于变形镜本征模式和远场光斑特征分析的无波前自适应光学系统，用于校正激光器输出的方形光束。将变形镜影响函数进行本征模式分解，并用远场光斑的均方半径作为评价函数，建立了畸变波前的模式系数与评价函数之间的关系，通过测量评价函数获得模式系数用于求解校正电压，实现波前共轭校正。仿真校正和实验验证结果表明，该方法可以有效实现静态像差校正，提高远场光斑的能量集中度。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.200054
摘要:
根据合肥先进光源（HALF）的需求，在合肥先进光源预研项目中，开展了Lattice Server中间件技术的应用研究，开发出Lattice Server中间件。为验证Lattice Server中间件软件结构的可行性，利用合肥光源储存环，采用Python语言开发了基于Lattice Server中间件的束流光学参数测量。测量结果表明，该Lattice Server中间件实现了加速器上层物理应用与控制系统的交互，所测束流光学参数准确，证实了Lattice Server中间件软件结构的可行性。
根据合肥先进光源（HALF）的需求，在合肥先进光源预研项目中，开展了Lattice Server中间件技术的应用研究，开发出Lattice Server中间件。为验证Lattice Server中间件软件结构的可行性，利用合肥光源储存环，采用Python语言开发了基于Lattice Server中间件的束流光学参数测量。测量结果表明，该Lattice Server中间件实现了加速器上层物理应用与控制系统的交互，所测束流光学参数准确，证实了Lattice Server中间件软件结构的可行性。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.200003
摘要:
新一代粒子加速器中磁铁位置与姿态的准确测量和安装依赖于各项技术的综合运用。实现磁铁在全局坐标系中准确定位，并且快速精密安装测量，为了建造高亮度、低发射度的第四代同步辐射光源，国家同步辐射实验室开展了“合肥先进光源（HALF）”的预研工作。作为准直测量系统的重要研究内容，创新性地提出了准直参考网络方法。为了保证准直测量精度，对准直参考网络的机械系统本身的形变要求很高，通过ANSYS软件对机械系统整机进行了静力学仿真，根据分析结果对准直基准板进行了优化设计，使其满足工作条件要求。
新一代粒子加速器中磁铁位置与姿态的准确测量和安装依赖于各项技术的综合运用。实现磁铁在全局坐标系中准确定位，并且快速精密安装测量，为了建造高亮度、低发射度的第四代同步辐射光源，国家同步辐射实验室开展了“合肥先进光源（HALF）”的预研工作。作为准直测量系统的重要研究内容，创新性地提出了准直参考网络方法。为了保证准直测量精度，对准直参考网络的机械系统本身的形变要求很高，通过ANSYS软件对机械系统整机进行了静力学仿真，根据分析结果对准直基准板进行了优化设计，使其满足工作条件要求。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.190459
摘要:
针对空间等离子体及其模拟环境、空间原子氧及其模拟环境对离子能谱测量的需要，利用仿真软件COMSOL，对离子能量分析器的低能离子测量特性进行了仿真研究。介绍了离子能量分析器的工作原理，对离子能谱测量过程进行了公式推导。通过对三种待选仪器设计方案进行离子透过率仿真分析，确定了一种较优的仪器设计方案。多种离子温度下的误差分析结果也表明，该设计方案能够较为准确地测量离子能量分布。分析了电场畸变、等离子鞘层、栅网对齐方式和离子温度对测量结果的影响，根据仿真结果对一些仿真实验现象做出了合理的解释。
针对空间等离子体及其模拟环境、空间原子氧及其模拟环境对离子能谱测量的需要，利用仿真软件COMSOL，对离子能量分析器的低能离子测量特性进行了仿真研究。介绍了离子能量分析器的工作原理，对离子能谱测量过程进行了公式推导。通过对三种待选仪器设计方案进行离子透过率仿真分析，确定了一种较优的仪器设计方案。多种离子温度下的误差分析结果也表明，该设计方案能够较为准确地测量离子能量分布。分析了电场畸变、等离子鞘层、栅网对齐方式和离子温度对测量结果的影响，根据仿真结果对一些仿真实验现象做出了合理的解释。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.200051
摘要:
通过SRIM程序的快速损伤计算与全级联计算两种常用模式，对单元素靶材料进行粒子辐照模拟计算，分别利用基于损伤能量间接计算移位数的NRT位移模型方法和直接通过输出文件读取的方法获得移位数，并对数据进行相应的处理及分析对比，结果表明：对于单元素靶来说，在SRIM快速损伤和全级联两种计算模式下，利用NRT位移模型数值计算得到的移位数基本一致，都可以用于进一步计算得到可靠的位移损伤剂量（dpa）；而通过SRIM两种模式下的输出文件数据直接获得的移位数则有两倍左右的差异，要想得到相对可靠的dpa相关参数，需要根据不同辐照情况选取合适的计算模式。
通过SRIM程序的快速损伤计算与全级联计算两种常用模式，对单元素靶材料进行粒子辐照模拟计算，分别利用基于损伤能量间接计算移位数的NRT位移模型方法和直接通过输出文件读取的方法获得移位数，并对数据进行相应的处理及分析对比，结果表明：对于单元素靶来说，在SRIM快速损伤和全级联两种计算模式下，利用NRT位移模型数值计算得到的移位数基本一致，都可以用于进一步计算得到可靠的位移损伤剂量（dpa）；而通过SRIM两种模式下的输出文件数据直接获得的移位数则有两倍左右的差异，要想得到相对可靠的dpa相关参数，需要根据不同辐照情况选取合适的计算模式。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.200042
摘要:
中国散裂中子源（CSNS）加速器真空控制系统负责真空数据采集、设备监控和闸板阀控制与联锁，是设备运行和故障诊断以及超高真空保持的重要保障。本文介绍了加速器真空需求，基于实验物理及工业控制系统EPICS软件框架的真空控制系统设计与实现，使用横河可编程逻辑控制器PLC控制与联锁设备，摩莎MOXA工控机监测真空状态，EPICS PV数据直接进入声音报警系统和历史数据库系统，为工作人员及时发现和处理问题、进行后续数据分析和机器研究等提供了便捷途径和可靠保障。目前，该系统已完成现场安装和调试，并已正式投入运行。运行结果表明，该系统具有稳定性好、可靠性高、人机交互友好的特点，很好地满足了加速器真空控制系统运行的需要。
中国散裂中子源（CSNS）加速器真空控制系统负责真空数据采集、设备监控和闸板阀控制与联锁，是设备运行和故障诊断以及超高真空保持的重要保障。本文介绍了加速器真空需求，基于实验物理及工业控制系统EPICS软件框架的真空控制系统设计与实现，使用横河可编程逻辑控制器PLC控制与联锁设备，摩莎MOXA工控机监测真空状态，EPICS PV数据直接进入声音报警系统和历史数据库系统，为工作人员及时发现和处理问题、进行后续数据分析和机器研究等提供了便捷途径和可靠保障。目前，该系统已完成现场安装和调试，并已正式投入运行。运行结果表明，该系统具有稳定性好、可靠性高、人机交互友好的特点，很好地满足了加速器真空控制系统运行的需要。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.200141
摘要:
长期以来，惯性约束聚变（ICF）研究软X射线诊断科学仪器设备的元器件标定工作主要依赖同步辐射光源X射线辐射计量站进行。该类装置通常与用于开展ICF研究的大型激光装置分处两地，难以满足ICF研究软X射线元器件实时实地的标定应用需求。另外，由于同步辐射和ICF激光等离子体产生的X射线辐射特性存在较大差异，同步辐射计量站的标定结果事实上也不能完全反映元器件在ICF实验应用中的计量响应特性。本文首先介绍一种基于单光学元件的软X射线紧凑型无谐波光源单色化技术，以此为基础提出研制基于ICF激光等离子体X射线源的同源、同几何位形、双束比较校准的多能量通道光源单色化系统，用于ICF应用软X射线元器件的在线标定。新系统一方面可望满足ICF软X射线元器件实时实地的标定应用需求；另一方面，其提供的标定光束的技术特征将最大可能地接近ICF激光等离子体X射线辐射本身。配备相应的X射线二极管（XRD）和标准探测器之后，该系统将形成一套具有在线自校准功能的新型多通道δ能量响应软X射线能谱仪。
长期以来，惯性约束聚变（ICF）研究软X射线诊断科学仪器设备的元器件标定工作主要依赖同步辐射光源X射线辐射计量站进行。该类装置通常与用于开展ICF研究的大型激光装置分处两地，难以满足ICF研究软X射线元器件实时实地的标定应用需求。另外，由于同步辐射和ICF激光等离子体产生的X射线辐射特性存在较大差异，同步辐射计量站的标定结果事实上也不能完全反映元器件在ICF实验应用中的计量响应特性。本文首先介绍一种基于单光学元件的软X射线紧凑型无谐波光源单色化技术，以此为基础提出研制基于ICF激光等离子体X射线源的同源、同几何位形、双束比较校准的多能量通道光源单色化系统，用于ICF应用软X射线元器件的在线标定。新系统一方面可望满足ICF软X射线元器件实时实地的标定应用需求；另一方面，其提供的标定光束的技术特征将最大可能地接近ICF激光等离子体X射线辐射本身。配备相应的X射线二极管（XRD）和标准探测器之后，该系统将形成一套具有在线自校准功能的新型多通道δ能量响应软X射线能谱仪。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.200111
摘要:
间接驱动惯性约束聚变研究中，获得高内爆速度是实现点火，提升聚变增益的关键。通过对内爆烧蚀压缩过程的测量，能够获得内爆速度和剩余质量等内爆动力学重要的物理量，实现烧蚀层材料、厚度以及激光波形等参数的优化。近几年在神光系列装置上，演示了常规的应用狭缝成像的内爆烧蚀压缩过程测量技术，发展了基于球面弯晶成像的高分辨单能内爆烧蚀压缩过程测量技术。通过对球面弯晶成像系统设计的持续改进以及内爆烧蚀压缩过程测量技术的优化，结合实验室和系统原位标定结果，建立了高分辨的内爆压缩流线诊断技术，采用替代靶方式，实现内了爆速度不确定度2.1%的测量精度。
间接驱动惯性约束聚变研究中，获得高内爆速度是实现点火，提升聚变增益的关键。通过对内爆烧蚀压缩过程的测量，能够获得内爆速度和剩余质量等内爆动力学重要的物理量，实现烧蚀层材料、厚度以及激光波形等参数的优化。近几年在神光系列装置上，演示了常规的应用狭缝成像的内爆烧蚀压缩过程测量技术，发展了基于球面弯晶成像的高分辨单能内爆烧蚀压缩过程测量技术。通过对球面弯晶成像系统设计的持续改进以及内爆烧蚀压缩过程测量技术的优化，结合实验室和系统原位标定结果，建立了高分辨的内爆压缩流线诊断技术，采用替代靶方式，实现内了爆速度不确定度2.1%的测量精度。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.200089
摘要:
在固体激光脉冲放大器中，再生放大器具有增益高、光束质量好以及结构简单等优点，得到了广泛的关注和应用。经过几十年的不断发展，再生放大器已经能够实现数百mJ脉冲能量以及数kW均值功率的稳定输出。增益材料特性、腔型结构、泵浦能力、热效应、元器件性能等诸多方面都会影响再生放大器的输出特性，其中增益材料特性是最根本的因素。由于特性不同，基于不同增益材料体系的再生放大器在结构和功能上都会有较大的差异。基于不同的材料体系，介绍了各类体系下的再生放大器在发展过程中遇到的关键共性问题，以及几类典型的再生放大器及其特点。讨论了再生放大器未来的发展趋势。
在固体激光脉冲放大器中，再生放大器具有增益高、光束质量好以及结构简单等优点，得到了广泛的关注和应用。经过几十年的不断发展，再生放大器已经能够实现数百mJ脉冲能量以及数kW均值功率的稳定输出。增益材料特性、腔型结构、泵浦能力、热效应、元器件性能等诸多方面都会影响再生放大器的输出特性，其中增益材料特性是最根本的因素。由于特性不同，基于不同增益材料体系的再生放大器在结构和功能上都会有较大的差异。基于不同的材料体系，介绍了各类体系下的再生放大器在发展过程中遇到的关键共性问题，以及几类典型的再生放大器及其特点。讨论了再生放大器未来的发展趋势。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.200057
摘要:
在超强激光辐照电容线圈靶产生强磁场实验中，在约50 ps时，线圈电流达到20 kA以上。通过该实验结果与磁场产生理论模型对比，可得出该导线电阻值比常温直流电阻高出3个量级。对导线材料电阻率与趋肤效应的分析结果表明，该电阻值在量级上是合理的。获得超快脉冲强电流条件下的导线电阻值，有助于更深入理解线圈靶产生强磁场过程。
在超强激光辐照电容线圈靶产生强磁场实验中，在约50 ps时，线圈电流达到20 kA以上。通过该实验结果与磁场产生理论模型对比，可得出该导线电阻值比常温直流电阻高出3个量级。对导线材料电阻率与趋肤效应的分析结果表明，该电阻值在量级上是合理的。获得超快脉冲强电流条件下的导线电阻值，有助于更深入理解线圈靶产生强磁场过程。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.200093
摘要:
为满足无线传能系统对高效率大功率毫米波功率源的迫切需求，开展大功率连续波速调管高效率技术研究，采用降压收集极技术实现速调管在效率上的有效提升。主要介绍了某Ka波段大功率连续波分布作用速调管（EIK）降压收集极的设计方案，包括注-波互作用后废电子能量分布及行为特性的研究，收集极初始条件、结构及电极电压的设计，给出了单级降压收集极和两级降压收集极的设计和计算结果。三维粒子模拟（PIC）计算结果表明，该Ka波段连续波EIK采用单级降压收集极时回收效率为41.0%，采用两级降压收集极时回收效率为68.8%，EIK总管效率相比于未采用降压收集极技术时的27.5%上升至54.8%，表明通过降压收集极技术可有效提升毫米波大功率速调管工作效率。
为满足无线传能系统对高效率大功率毫米波功率源的迫切需求，开展大功率连续波速调管高效率技术研究，采用降压收集极技术实现速调管在效率上的有效提升。主要介绍了某Ka波段大功率连续波分布作用速调管（EIK）降压收集极的设计方案，包括注-波互作用后废电子能量分布及行为特性的研究，收集极初始条件、结构及电极电压的设计，给出了单级降压收集极和两级降压收集极的设计和计算结果。三维粒子模拟（PIC）计算结果表明，该Ka波段连续波EIK采用单级降压收集极时回收效率为41.0%，采用两级降压收集极时回收效率为68.8%，EIK总管效率相比于未采用降压收集极技术时的27.5%上升至54.8%，表明通过降压收集极技术可有效提升毫米波大功率速调管工作效率。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.200120
摘要:
为了研究瞬变脉冲下汽车发动机转速传感器的电磁敏感性，根据转速传感器功能与电磁效应现象提出了其电磁敏感度门限判定依据。以霍尔式转速传感器为研究对象，搭建转速测试平台，采用瞬变脉冲注入方式，分别测试了不同注入端口和不同脉冲重复频率条件下转速传感器的敏感度。试验结果表明：在瞬变脉冲干扰下，转速传感器性能降级具有随机性，失效概率符合正态分布累积分布函数；从电源线注入时传感器敏感度门限明显低于从信号线注入的情况，失效带宽也更窄；随着脉冲重复频率的增大，传感器的敏感度逐渐降低，最终趋于稳定。
为了研究瞬变脉冲下汽车发动机转速传感器的电磁敏感性，根据转速传感器功能与电磁效应现象提出了其电磁敏感度门限判定依据。以霍尔式转速传感器为研究对象，搭建转速测试平台，采用瞬变脉冲注入方式，分别测试了不同注入端口和不同脉冲重复频率条件下转速传感器的敏感度。试验结果表明：在瞬变脉冲干扰下，转速传感器性能降级具有随机性，失效概率符合正态分布累积分布函数；从电源线注入时传感器敏感度门限明显低于从信号线注入的情况，失效带宽也更窄；随着脉冲重复频率的增大，传感器的敏感度逐渐降低，最终趋于稳定。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.200100
摘要:
空间高分辨率合成孔径雷达（SAR）系统对大功率脉冲行波管放大器的带宽、输出脉冲能力、幅相一致性提出了更高的要求，基于宽带功率合成的kW级脉冲行波管放大器技术是空间应用的关键技术问题。研究了大功率脉冲行波管放大器宽带高幅相一致性控制技术和宽带功率合成技术，提出了空间用小型化脉冲双路合成行波管放大器集成结构，在3 GHz宽带内，实现了大于95%的合成效率，多台产品相位一致性≤±10°。
空间高分辨率合成孔径雷达（SAR）系统对大功率脉冲行波管放大器的带宽、输出脉冲能力、幅相一致性提出了更高的要求，基于宽带功率合成的kW级脉冲行波管放大器技术是空间应用的关键技术问题。研究了大功率脉冲行波管放大器宽带高幅相一致性控制技术和宽带功率合成技术，提出了空间用小型化脉冲双路合成行波管放大器集成结构，在3 GHz宽带内，实现了大于95%的合成效率，多台产品相位一致性≤±10°。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202032.200072
摘要:
为了确定磁驱动飞片发射实验结构系数的范围、影响因素、结构系数与影响因素的关系，对聚龙一号装置上的磁驱动飞片发射实验进行了数值模拟和分析。数值模拟表明，磁流体力学程序能正确模拟聚龙一号装置上各个磁驱动飞片发射实验；磁驱动双侧飞片发射实验的结构系数为0.7～0.8；磁驱动单侧飞片发射实验的结构系数为0.80～0.85。磁驱动飞片发射实验的结构系数与实验加载电流无关，仅由磁驱动飞片发射实验的负载结构决定。磁驱动飞片发射实验的结构系数取决于阴阳电极极板的初始宽度、阴阳电极之间的初始间隙以及阴阳电极上飞片厚度之和等三个因素。在磁驱动飞片发射实验中，电极初始宽度、阴阳电极之间的初始间隙不变的情况下，结构系数由阴阳电极上飞片厚度之和确定，阴阳电极上飞片厚度之和越大，结构系数越大。
为了确定磁驱动飞片发射实验结构系数的范围、影响因素、结构系数与影响因素的关系，对聚龙一号装置上的磁驱动飞片发射实验进行了数值模拟和分析。数值模拟表明，磁流体力学程序能正确模拟聚龙一号装置上各个磁驱动飞片发射实验；磁驱动双侧飞片发射实验的结构系数为0.7～0.8；磁驱动单侧飞片发射实验的结构系数为0.80～0.85。磁驱动飞片发射实验的结构系数与实验加载电流无关，仅由磁驱动飞片发射实验的负载结构决定。磁驱动飞片发射实验的结构系数取决于阴阳电极极板的初始宽度、阴阳电极之间的初始间隙以及阴阳电极上飞片厚度之和等三个因素。在磁驱动飞片发射实验中，电极初始宽度、阴阳电极之间的初始间隙不变的情况下，结构系数由阴阳电极上飞片厚度之和确定，阴阳电极上飞片厚度之和越大，结构系数越大。
