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, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250393
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针对磁约束聚变氦杂质谱线的高精度现场检测需求，研制了一套超高分辨极紫外光谱系统。该光谱仪采用掠入射Czerny-Turner型结构，通过可调入射狭缝调节光通量与光谱分辨。基于像差理论，对系统的光谱分辨率进行了计算分析。利用自研的光学设计软件开展了光线追迹仿真，仿真结果表明其光谱分辨优于20 000。利用微波等离子体光源进行了波长标定与性能测试，实验结果表明光谱仪在He II（30.3786 nm）处光谱分辨为0.001 4 nm，满足激光诱导极紫外光谱的高精度分析要求。
针对磁约束聚变氦杂质谱线的高精度现场检测需求，研制了一套超高分辨极紫外光谱系统。该光谱仪采用掠入射Czerny-Turner型结构，通过可调入射狭缝调节光通量与光谱分辨。基于像差理论，对系统的光谱分辨率进行了计算分析。利用自研的光学设计软件开展了光线追迹仿真，仿真结果表明其光谱分辨优于20 000。利用微波等离子体光源进行了波长标定与性能测试，实验结果表明光谱仪在He II（
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250219
摘要:
LARCH是中广核研发的三维蒙特卡罗软件，兼顾了反应堆辐射屏蔽设计和反应堆核设计校算两大基本需求。介绍了在LARCH软件采用统一能量网格，该方法可以替代传统的二分查找方法和对数查找方法，减少粒子能量查找的次数和单次查找时间，在此基础上研发的优化delta-tracking算法，可以提高约25%的蒙卡软件堆芯临界计算效率。初步数值结果表明，与传统的蒙特卡罗软件相比，LARCH 1.0软件能够更高效地模拟反应堆问题。
LARCH是中广核研发的三维蒙特卡罗软件，兼顾了反应堆辐射屏蔽设计和反应堆核设计校算两大基本需求。介绍了在LARCH软件采用统一能量网格，该方法可以替代传统的二分查找方法和对数查找方法，减少粒子能量查找的次数和单次查找时间，在此基础上研发的优化delta-tracking算法，可以提高约25%的蒙卡软件堆芯临界计算效率。初步数值结果表明，与传统的蒙特卡罗软件相比，LARCH 1.0软件能够更高效地模拟反应堆问题。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250234
摘要:
随着中子学计算方法的发展和精确建模能力的提高，核反应堆物理计算程序中模型近似和离散方法带来的误差逐渐减小，而核数据因其测量难度高，成为影响计算精度的关键输入参数。因此，基于自主研发的敏感性和不确定性分析平台SUPES，开发了基于敏感性分析和广义线性最小二乘算法的核数据调整模块。首先，由敏感性分析获取响应关于输入参数的变化规律；其次，通过相似性分析筛选中子学层面上相似程度高的实验装置参与核数据调整；最后，采用广义线性最小二乘算法使得计算值与实测值之间的误差最小，获得核数据调整量。根据临界基准题HEU-MET-FAST-078中的22个算例，对ACE格式连续能量数据库进行调整，数值结果表明，有效增殖因子keff的均方根误差从3.10×10−3降低到1.53×10−3。通过数值结果对比分析，验证了所开发的核数据调整模块的正确性。
随着中子学计算方法的发展和精确建模能力的提高，核反应堆物理计算程序中模型近似和离散方法带来的误差逐渐减小，而核数据因其测量难度高，成为影响计算精度的关键输入参数。因此，基于自主研发的敏感性和不确定性分析平台SUPES，开发了基于敏感性分析和广义线性最小二乘算法的核数据调整模块。首先，由敏感性分析获取响应关于输入参数的变化规律；其次，通过相似性分析筛选中子学层面上相似程度高的实验装置参与核数据调整；最后，采用广义线性最小二乘算法使得计算值与实测值之间的误差最小，获得核数据调整量。根据临界基准题HEU-MET-FAST-078中的22个算例，对ACE格式连续能量数据库进行调整，数值结果表明，有效增殖因子keff的均方根误差从3.10×10−3降低到1.53×10−3。通过数值结果对比分析，验证了所开发的核数据调整模块的正确性。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250238
摘要:
为精确模拟高温球床堆内数万计燃料颗粒的气固两相耦合传热过程，并克服传统CFD-DEM方法因网格粗大导致的精度不足及全解析方法计算成本过高的问题，提出了一种适用于精细流体网格的半解析函数模型。该模型通过引入高斯核函数，对颗粒周围物理属性进行平滑与加权平均，从而实现在亚网格尺度下对颗粒所受流体作用力的精确计算。沃罗单元体分析表明，无量纲扩散时间的最优取值为0.6。超过此值会导致核函数影响域过度扩展，致使空间分布过度平滑而难以捕捉球床局部特征。在HTR-10球床堆的耦合传热仿真中，采用该模型计算得到的温度场分布与经验模型高度吻合。结果表明，本模型能够准确捕获颗粒间的相间作用力，为高温气冷堆热工流体仿真提供了一个兼具精度与效率的解决方案。
为精确模拟高温球床堆内数万计燃料颗粒的气固两相耦合传热过程，并克服传统CFD-DEM方法因网格粗大导致的精度不足及全解析方法计算成本过高的问题，提出了一种适用于精细流体网格的半解析函数模型。该模型通过引入高斯核函数，对颗粒周围物理属性进行平滑与加权平均，从而实现在亚网格尺度下对颗粒所受流体作用力的精确计算。沃罗单元体分析表明，无量纲扩散时间的最优取值为0.6。超过此值会导致核函数影响域过度扩展，致使空间分布过度平滑而难以捕捉球床局部特征。在HTR-10球床堆的耦合传热仿真中，采用该模型计算得到的温度场分布与经验模型高度吻合。结果表明，本模型能够准确捕获颗粒间的相间作用力，为高温气冷堆热工流体仿真提供了一个兼具精度与效率的解决方案。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250382
摘要:
激光等离子体加速的超高电子密度、超微时空结构、超高加速梯度，可产生飞秒（fs）级脉宽、高峰值亮度的实验室级超快光源，非常适宜构筑fs级时间分辨的超快动态诊断能力，可作为传统大型光源的补充和拓展。依托国家重大科技基础设施-综合极端条件实验装置（SECUF），建立了国内首个基于高功率飞秒激光驱动的超短X射线脉冲作为开放资源的用户实验站。激光系统具有两路输出：三太瓦（3 TW: 60 mJ/20 fs/800 nm）重频为100 Hz，拍瓦（PW: 25 J/25 fs/800 nm）每分钟1发。3 TW束可传输至两个靶室，建立了超快X射线衍射应用平台，具备多模式泵浦-探测能力，用于研究物质超快动力学过程；并基于激光等离子体电子加速研制出首个台面化高分辨超热中子共振谱学平台。PW束可传输至三个靶室，支持激光等离子体加速、激光核物理、超快X射线和新型太赫兹辐射产生等前沿研究，及超快脉冲辐射的应用。本实验站既支持利用飞秒激光产生的超快辐射脉冲开展物质科学研究，也支持直接利用高功率激光进行强场物理研究。
激光等离子体加速的超高电子密度、超微时空结构、超高加速梯度，可产生飞秒（fs）级脉宽、高峰值亮度的实验室级超快光源，非常适宜构筑fs级时间分辨的超快动态诊断能力，可作为传统大型光源的补充和拓展。依托国家重大科技基础设施-综合极端条件实验装置（SECUF），建立了国内首个基于高功率飞秒激光驱动的超短X射线脉冲作为开放资源的用户实验站。激光系统具有两路输出：三太瓦（3 TW: 60 mJ/20 fs/800 nm）重频为100 Hz，拍瓦（PW: 25 J/25 fs/800 nm）每分钟1发。3 TW束可传输至两个靶室，建立了超快X射线衍射应用平台，具备多模式泵浦-探测能力，用于研究物质超快动力学过程；并基于激光等离子体电子加速研制出首个台面化高分辨超热中子共振谱学平台。PW束可传输至三个靶室，支持激光等离子体加速、激光核物理、超快X射线和新型太赫兹辐射产生等前沿研究，及超快脉冲辐射的应用。本实验站既支持利用飞秒激光产生的超快辐射脉冲开展物质科学研究，也支持直接利用高功率激光进行强场物理研究。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250177
摘要:
对比研究了在纳秒脉冲激光激发的传统共线双脉冲（dual pulse, DP）激发模式及微秒加纳秒脉冲激光激发的长短共线双脉冲激发模式下，双脉冲间延时、光谱采集延时和激光能量对激光诱导击穿光谱(Laser induced breakdown spectroscopy, LIBS)增强及其变化规律的影响，探讨分析了这两种不同双脉冲激光激发模式下样品表面烧蚀形貌的差异及成因。研究结果表明传统共线DP-LIBS谱线强度在0～2 μs短延时内迅速增加，并在2～14 μs较长延时范围内谱线强度都比较高，其最佳脉冲间延时约为4 μs。而长短共线DP-LIBS光谱的最佳脉冲间延时约为25 μs，取决于长脉冲激光峰值功率位置。在传统共线DP-LIBS中，相较于第一束激光，改变第二束激光的能量时，LIBS光谱增强变化更为显著。而长短共线DP-LIBS中，随着长脉冲激光能量增加，有利于样品加热和表面改性，光谱强度增强，但长脉冲能量过高会导致样品熔融和材料飞溅，反而会削弱第二束短脉冲激光的烧蚀效果并降低光谱强度。进一步对烧蚀形貌分析发现，传统共线DP-LIBS形成烧蚀坑的较深，而长短共线DP-LIBS则易于产生更大烧蚀斑。
对比研究了在纳秒脉冲激光激发的传统共线双脉冲（dual pulse, DP）激发模式及微秒加纳秒脉冲激光激发的长短共线双脉冲激发模式下，双脉冲间延时、光谱采集延时和激光能量对激光诱导击穿光谱(Laser induced breakdown spectroscopy, LIBS)增强及其变化规律的影响，探讨分析了这两种不同双脉冲激光激发模式下样品表面烧蚀形貌的差异及成因。研究结果表明传统共线DP-LIBS谱线强度在0～2 μs短延时内迅速增加，并在2～14 μs较长延时范围内谱线强度都比较高，其最佳脉冲间延时约为4 μs。而长短共线DP-LIBS光谱的最佳脉冲间延时约为25 μs，取决于长脉冲激光峰值功率位置。在传统共线DP-LIBS中，相较于第一束激光，改变第二束激光的能量时，LIBS光谱增强变化更为显著。而长短共线DP-LIBS中，随着长脉冲激光能量增加，有利于样品加热和表面改性，光谱强度增强，但长脉冲能量过高会导致样品熔融和材料飞溅，反而会削弱第二束短脉冲激光的烧蚀效果并降低光谱强度。进一步对烧蚀形貌分析发现，传统共线DP-LIBS形成烧蚀坑的较深，而长短共线DP-LIBS则易于产生更大烧蚀斑。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250310
摘要:
设计并实现了一种用于光纤激光器的多参量一体化同步测试系统，能够实现激光器功率、光谱、时域和光束质量的同步测量。通过外部接口、内部光路和控制软件的协同设计，该系统支持80 W至10 kW输出功率范围的光纤激光器测试。用户只需将待测激光器的光纤端帽（QBH）接入系统，通过上位机软件控制，即可实现光纤激光器的多参数同步测试而无需手动调节光路。测试完成后，系统会自动调用和处理原始测量数据并生成测试报告。该系统能够显著提升光纤激光器多参数测试效率并大幅降低数据处理复杂度，为科研和工业激光测试提供了高效、可靠的解决方案。
设计并实现了一种用于光纤激光器的多参量一体化同步测试系统，能够实现激光器功率、光谱、时域和光束质量的同步测量。通过外部接口、内部光路和控制软件的协同设计，该系统支持80 W至10 kW输出功率范围的光纤激光器测试。用户只需将待测激光器的光纤端帽（QBH）接入系统，通过上位机软件控制，即可实现光纤激光器的多参数同步测试而无需手动调节光路。测试完成后，系统会自动调用和处理原始测量数据并生成测试报告。该系统能够显著提升光纤激光器多参数测试效率并大幅降低数据处理复杂度，为科研和工业激光测试提供了高效、可靠的解决方案。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250376
摘要:
U波段光纤激光器在通信、传感、科研等领域具有重要应用前景。本文以1.55 μm光纤激光器作为泵浦源，基于商用单模石英光纤实验搭建了U波段1.65 μm的拉曼光纤激光器。研究了拉曼光纤长度和输出耦合光纤光栅（OC-FBG）反射率对拉曼激光功率效率的影响规律，实验结果表明，随着拉曼激光功率的提升，Stokes光谱线宽展宽导致的光纤光栅等效反射率降低，从而发生反向功率泄露是钳制正向输出功率的主要问题。最终通过选用15.7%低反射率的OC-FBG，基于2.1 km石英光纤作为拉曼增益介质，实现了输出功率为10.1 W、3 dB带宽为2.5 nm的1648.8 nm拉曼激光输出，光光转换效率为65.2%。
U波段光纤激光器在通信、传感、科研等领域具有重要应用前景。本文以1.55 μm光纤激光器作为泵浦源，基于商用单模石英光纤实验搭建了U波段1.65 μm的拉曼光纤激光器。研究了拉曼光纤长度和输出耦合光纤光栅（OC-FBG）反射率对拉曼激光功率效率的影响规律，实验结果表明，随着拉曼激光功率的提升，Stokes光谱线宽展宽导致的光纤光栅等效反射率降低，从而发生反向功率泄露是钳制正向输出功率的主要问题。最终通过选用15.7%低反射率的OC-FBG，基于2.1 km石英光纤作为拉曼增益介质，实现了输出功率为10.1 W、3 dB带宽为2.5 nm的
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250369
摘要:
靶材自吸收效应是影响激光驱动X射线源性能的关键因素之一，明确其对X射线能谱和角分布的作用机制对优化光源设计具有重要意义。本文利用蒙特卡罗模拟方法，系统研究了电子源与丝靶端面距离、丝靶直径以及靶材原子序数三个参数在自吸收效应下对X射线源特性的影响。研究结果表明：电子源在50～150 μm范围内轴向移动对能谱形态及角分布影响不显著；丝靶直径增大导致低能光子吸收增强，能谱明显硬化，同时光子角分布展宽，准直性下降；高原子序数靶材可显著提升高能光子产额，但伴随角分布发散加剧。本研究揭示了靶材自吸收对不同能段光子的选择性衰减与多次散射对光束定向性的影响规律。
靶材自吸收效应是影响激光驱动X射线源性能的关键因素之一，明确其对X射线能谱和角分布的作用机制对优化光源设计具有重要意义。本文利用蒙特卡罗模拟方法，系统研究了电子源与丝靶端面距离、丝靶直径以及靶材原子序数三个参数在自吸收效应下对X射线源特性的影响。研究结果表明：电子源在50～150 μm范围内轴向移动对能谱形态及角分布影响不显著；丝靶直径增大导致低能光子吸收增强，能谱明显硬化，同时光子角分布展宽，准直性下降；高原子序数靶材可显著提升高能光子产额，但伴随角分布发散加剧。本研究揭示了靶材自吸收对不同能段光子的选择性衰减与多次散射对光束定向性的影响规律。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250371
摘要:
相对论强度激光驱动固体密度表面等离子体产生的高次谐波和阿秒脉冲，是实现高亮度、短波长、超快相干光源和探索极端强场物理的重要途径。近年来，得益于激光技术的飞速发展，对光场振幅、相位、偏振等自由度的精细操控促使了结构光场的兴起。结构光场极大地丰富了激光与物质相互作用的调控手段与应用场景。综述了利用结构光场调控相对论激光等离子体高次谐波和阿秒脉冲相关的最新进展。文章重点探讨了偏振结构（如圆偏振光、矢量光）、相位结构（如空间涡旋光、时空涡旋光）及振幅结构（如贝塞尔光、艾里光）等新型结构光场驱动下高次谐波的特性调控与物理机制，旨在为基于强场激光与等离子体相互作用的新型光源研究提供新思路。
相对论强度激光驱动固体密度表面等离子体产生的高次谐波和阿秒脉冲，是实现高亮度、短波长、超快相干光源和探索极端强场物理的重要途径。近年来，得益于激光技术的飞速发展，对光场振幅、相位、偏振等自由度的精细操控促使了结构光场的兴起。结构光场极大地丰富了激光与物质相互作用的调控手段与应用场景。综述了利用结构光场调控相对论激光等离子体高次谐波和阿秒脉冲相关的最新进展。文章重点探讨了偏振结构（如圆偏振光、矢量光）、相位结构（如空间涡旋光、时空涡旋光）及振幅结构（如贝塞尔光、艾里光）等新型结构光场驱动下高次谐波的特性调控与物理机制，旨在为基于强场激光与等离子体相互作用的新型光源研究提供新思路。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250412
摘要:
超短超强激光的出现与迅猛发展，为人类创造了前所未有的极端物理条件和全新实验手段，极大深化和拓展了人类对客观世界规律的认识，显著推动了基础与前沿交叉学科以及战略高技术领域的创新发展。基于超短超强激光与等离子体相互作用的粒子加速技术作为新一代加速器与射线源技术，可将传统加速器装置规模缩小百倍，极大提升了高端加速器与射线源在工业、国防、医疗及科研等领域的适用性，在大型关键装备精细探伤、超低剂量超高精度肿瘤诊断、新型低损伤放疗技术、桌面型超快光源等诸多方向展现出广阔的应用前景。本文介绍的郑州大学超短超强激光平台，正是基于该技术建设的新一代先进激光加速器研究与应用装置。此外，本文还系统综述了郑州大学近年来在强场物理与先进加速研究方面取得的重要进展。
超短超强激光的出现与迅猛发展，为人类创造了前所未有的极端物理条件和全新实验手段，极大深化和拓展了人类对客观世界规律的认识，显著推动了基础与前沿交叉学科以及战略高技术领域的创新发展。基于超短超强激光与等离子体相互作用的粒子加速技术作为新一代加速器与射线源技术，可将传统加速器装置规模缩小百倍，极大提升了高端加速器与射线源在工业、国防、医疗及科研等领域的适用性，在大型关键装备精细探伤、超低剂量超高精度肿瘤诊断、新型低损伤放疗技术、桌面型超快光源等诸多方向展现出广阔的应用前景。本文介绍的郑州大学超短超强激光平台，正是基于该技术建设的新一代先进激光加速器研究与应用装置。此外，本文还系统综述了郑州大学近年来在强场物理与先进加速研究方面取得的重要进展。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250351
摘要:
针对10 MA脉冲功率装置中采用的水介质三电极板-球结构自击穿开关，研究了开关击穿时电极电压变化情况和放电多通道形成的判据。根据开关的具体结构，理论分析了特征时间常数和电极多通道间的距离等因素对开关多通道形成的影响，计算得出多通道形成判据左侧项为8.6 ns，大于两倍开关抖动时间6 ns，满足判据要求。实验验证了开关在3 MV击穿电压下，3对电极的放电电弧在约30 ns时间内同时从球电极产生并发展到板电极。
针对10 MA脉冲功率装置中采用的水介质三电极板-球结构自击穿开关，研究了开关击穿时电极电压变化情况和放电多通道形成的判据。根据开关的具体结构，理论分析了特征时间常数和电极多通道间的距离等因素对开关多通道形成的影响，计算得出多通道形成判据左侧项为8.6 ns，大于两倍开关抖动时间6 ns，满足判据要求。实验验证了开关在3 MV击穿电压下，3对电极的放电电弧在约30 ns时间内同时从球电极产生并发展到板电极。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250327
摘要:
基于“矢量反转原理”的螺旋发生器在实现电压倍增过程中，电压效率会受到开关损耗、传输线损耗以及漏感损耗的影响。首先针对上述损耗机制进行了系统分析，然后基于场-路协同仿真方法，定量探究了关键设计参数（线圈匝数n、介质/电极厚度、介质平均直径D、磁导率以及开关位置）对漏感损耗的作用规律。仿真结果表明，高磁导率的磁芯能够显著提升螺旋发生器的电压效率；增大D/n有助于提高输出效率，增大匝数n虽可提升输出电压幅值随，但会导致电压效率降低；增大平均直径D可提高电压效率，但会以增加装置体积为代价；减小介质厚度有利于电压效率提升，然而过薄的介质层存在绝缘击穿风险；相较于端部安装，将开关置于线圈中间位置可显著提升电压效率。此外，通过开关闭合后电磁能量转换过程的深入分析，得出关键结论高效率螺旋发生器需要能够在实现磁场能量完全转换回电场能量的同时，确保主动与被动层电场方向一致。
基于“矢量反转原理”的螺旋发生器在实现电压倍增过程中，电压效率会受到开关损耗、传输线损耗以及漏感损耗的影响。首先针对上述损耗机制进行了系统分析，然后基于场-路协同仿真方法，定量探究了关键设计参数（线圈匝数n、介质/电极厚度、介质平均直径D、磁导率以及开关位置）对漏感损耗的作用规律。仿真结果表明，高磁导率的磁芯能够显著提升螺旋发生器的电压效率；增大D/n有助于提高输出效率，增大匝数n虽可提升输出电压幅值随，但会导致电压效率降低；增大平均直径D可提高电压效率，但会以增加装置体积为代价；减小介质厚度有利于电压效率提升，然而过薄的介质层存在绝缘击穿风险；相较于端部安装，将开关置于线圈中间位置可显著提升电压效率。此外，通过开关闭合后电磁能量转换过程的深入分析，得出关键结论高效率螺旋发生器需要能够在实现磁场能量完全转换回电场能量的同时，确保主动与被动层电场方向一致。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250328
摘要:
PFN-Marx型脉冲驱动源具有结构紧凑、输出脉冲波形可调等优点，当用作高功率微波系统前级驱动源时在提升系统轻小型化水平、输出效率等方面具有巨大潜力。设计并研制了基于2节紧凑脉冲形成模块和低感火花隙气体开关的PFN-Marx型高压脉冲发生器，并实现了其50 Hz重复频率运行和低抖动输出。基于非均匀脉冲形成及波形调控技术实现了2节PFN的低振荡波形输出，并研制了兼具储能与脉冲形成功能的紧凑脉冲形成模块。对其工作参数和输出特性进行了分析计算，模块可输出近方波高压脉冲，脉冲宽度约150 ns。研制了紧凑型PFN-Marx发生器，通过对称放电、平面触发结构火花隙气体开关设计，实现了PFN-Marx发生器的重频运行和低抖动输出。所设计发生器输出功率可达3.4 GW，脉冲平顶持续时间约80 ns，能够以50 Hz重复频率工作，输出抖动标准差低至2.4 ns。
PFN-Marx型脉冲驱动源具有结构紧凑、输出脉冲波形可调等优点，当用作高功率微波系统前级驱动源时在提升系统轻小型化水平、输出效率等方面具有巨大潜力。设计并研制了基于2节紧凑脉冲形成模块和低感火花隙气体开关的PFN-Marx型高压脉冲发生器，并实现了其50 Hz重复频率运行和低抖动输出。基于非均匀脉冲形成及波形调控技术实现了2节PFN的低振荡波形输出，并研制了兼具储能与脉冲形成功能的紧凑脉冲形成模块。对其工作参数和输出特性进行了分析计算，模块可输出近方波高压脉冲，脉冲宽度约150 ns。研制了紧凑型PFN-Marx发生器，通过对称放电、平面触发结构火花隙气体开关设计，实现了PFN-Marx发生器的重频运行和低抖动输出。所设计发生器输出功率可达3.4 GW，脉冲平顶持续时间约80 ns，能够以50 Hz重复频率工作，输出抖动标准差低至2.4 ns。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250250
摘要:
复杂环境下，应用阵列测向系统进行DOA估计时，难以实现小样本、混叠色噪声且入射信号存在相干性情况下的DOA估计。面向窄带信号DOA估计需求，采用协方差矩阵收缩估计改善其小样本情况下的协方差估计效果，再应用协方差差分法对收缩后的协方差矩阵进行处理，以抑制色噪声和信号相干性，最后应用MUSIC算法进行DOA估计，提出一种小样本、混叠色噪声且入射信号存在相干性情况下的DOA估计方法。通过仿真实验验证了算法的有效性，为解决复杂环境下的DOA估计问题提供一种有效方案。
复杂环境下，应用阵列测向系统进行DOA估计时，难以实现小样本、混叠色噪声且入射信号存在相干性情况下的DOA估计。面向窄带信号DOA估计需求，采用协方差矩阵收缩估计改善其小样本情况下的协方差估计效果，再应用协方差差分法对收缩后的协方差矩阵进行处理，以抑制色噪声和信号相干性，最后应用MUSIC算法进行DOA估计，提出一种小样本、混叠色噪声且入射信号存在相干性情况下的DOA估计方法。通过仿真实验验证了算法的有效性，为解决复杂环境下的DOA估计问题提供一种有效方案。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250318
摘要:
C波段光阴极微波电子枪是南方先进光源自由电子激光加速器的关键设备。针对电子枪在高功率运行下，因腔体内表面微波电磁损耗引起温升，进而导致腔体结构受热形变和谐振频率漂移的问题，本文通过多物理场耦合分析方法探究其内在机理，基于COMSOL Multiphysics®仿真平台构建电磁-热-结构耦合模型，首先通过高频电磁场仿真，得到真空腔体5.712 GHz的设计谐振频率；继而通过计算腔壁的电磁损耗功率密度建立等效边界热源模型，结合电子枪外部机械结构及冷却管路模型，采用流-固耦合方法得到真空腔体表面不均匀的温度分布；最终通过固体力学接口计算腔体几何形变分布，并使用此形变分布作为二次高频仿真的初始条件得到频率漂移结果。本研究实现了电磁场、温度场与结构场的多物理场耦合建模，完整揭示了微波功率加载导致腔体谐振频率漂移的传递路径。该方法有效克服了传统单物理场分析在耦合效应表征方面的不足，为高精度微波腔体热-力耦合设计提供了有效的数值分析框架。
C波段光阴极微波电子枪是南方先进光源自由电子激光加速器的关键设备。针对电子枪在高功率运行下，因腔体内表面微波电磁损耗引起温升，进而导致腔体结构受热形变和谐振频率漂移的问题，本文通过多物理场耦合分析方法探究其内在机理，基于COMSOL Multiphysics®仿真平台构建电磁-热-结构耦合模型，首先通过高频电磁场仿真，得到真空腔体5.712 GHz的设计谐振频率；继而通过计算腔壁的电磁损耗功率密度建立等效边界热源模型，结合电子枪外部机械结构及冷却管路模型，采用流-固耦合方法得到真空腔体表面不均匀的温度分布；最终通过固体力学接口计算腔体几何形变分布，并使用此形变分布作为二次高频仿真的初始条件得到频率漂移结果。本研究实现了电磁场、温度场与结构场的多物理场耦合建模，完整揭示了微波功率加载导致腔体谐振频率漂移的传递路径。该方法有效克服了传统单物理场分析在耦合效应表征方面的不足，为高精度微波腔体热-力耦合设计提供了有效的数值分析框架。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250101
摘要:
基于强流电子束-等离子体系统，对高性能电子束窗口设计与强流环形电子束在等离子体中聚焦传输机制展开研究。通过有限元分析和蒙特卡罗模拟，对电子束窗口的力学、热学和传输性能进行对比判断，筛选出TC4钛合金作为窗口材料，其在10 kPa压力下仅需0.04 mm厚度，能量传输效率达90%以上，且温度变化可控。通过理论推导和粒子模拟研究，揭示了在500 kV、20 kA的情况下的强流环形电子束在等离子体中自聚焦传输的物理机制，阐明了电子束聚焦传输周期与等离子体密度之间的关系。最后根据等离子体振荡周期和电子束回旋周期的对应关系，建立了等离子体密度与外加轴向导引磁场的等效关系，讨论了低强度磁场和等离子体共同作用对电子束聚焦传输的影响。
基于强流电子束-等离子体系统，对高性能电子束窗口设计与强流环形电子束在等离子体中聚焦传输机制展开研究。通过有限元分析和蒙特卡罗模拟，对电子束窗口的力学、热学和传输性能进行对比判断，筛选出TC4钛合金作为窗口材料，其在10 kPa压力下仅需0.04 mm厚度，能量传输效率达90%以上，且温度变化可控。通过理论推导和粒子模拟研究，揭示了在500 kV、20 kA的情况下的强流环形电子束在等离子体中自聚焦传输的物理机制，阐明了电子束聚焦传输周期与等离子体密度之间的关系。最后根据等离子体振荡周期和电子束回旋周期的对应关系，建立了等离子体密度与外加轴向导引磁场的等效关系，讨论了低强度磁场和等离子体共同作用对电子束聚焦传输的影响。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202638.250261
摘要:
传统Mie散射理论基于球形粒子假设，难以精准描述大气非球形冰晶的散射行为，现有研究多局限于94 GHz单频率，缺乏毫米波/亚毫米波宽频段双偏振参数量化，制约偏振雷达气象探测精度。探究六角棱柱、六角平板等六种典型非球形冰晶在35、94、140、220 GHz的双偏振散射特性，量化差分反射率因子（ZDR）、线性退极化比（LDR）对粒子形状与取向的响应。采用离散偶极子近似法（DDA）、时域有限差分法（FDTD），结合XFDTD、HFSS验证。结果显示：除聚合体外，DDA计算后向散射截面与商用软件误差≤1.5 dB；小粒子（等效半径<100 μm）反射率对波长不敏感，大粒子呈形状相关共振且共振位置随波长右移；六角平板ZDR变化最广（9 dB至–9 dB），轴对称粒子LDR集中于–40 dB至–50 dB。双偏振参数可降低对粒子尺寸的依赖，提升宽频段冰晶识别精度，为毫米波/亚毫米波偏振雷达云微物理探测提供理论支撑。
传统Mie散射理论基于球形粒子假设，难以精准描述大气非球形冰晶的散射行为，现有研究多局限于94 GHz单频率，缺乏毫米波/亚毫米波宽频段双偏振参数量化，制约偏振雷达气象探测精度。探究六角棱柱、六角平板等六种典型非球形冰晶在35、94、140、220 GHz的双偏振散射特性，量化差分反射率因子（ZDR）、线性退极化比（LDR）对粒子形状与取向的响应。采用离散偶极子近似法（DDA）、时域有限差分法（FDTD），结合XFDTD、HFSS验证。结果显示：除聚合体外，DDA计算后向散射截面与商用软件误差≤1.5 dB；小粒子（等效半径<100 μm）反射率对波长不敏感，大粒子呈形状相关共振且共振位置随波长右移；六角平板ZDR变化最广（9 dB至–9 dB），轴对称粒子LDR集中于–40 dB至–50 dB。双偏振参数可降低对粒子尺寸的依赖，提升宽频段冰晶识别精度，为毫米波/亚毫米波偏振雷达云微物理探测提供理论支撑。
