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带电粒子加速器的基本类型及其技术实现综述
陈思富, 黄子平, 石金水
, doi: 10.11884/HPLPB202032.190424
摘要:
现代粒子加速器的发展已有100年的历史。给出了粒子加速器主要类型的简单分类图表,从粒子加速器发展过程中相关概念演变和加速器技术逻辑发展的角度,概述了粒子加速器的基本类型、基本工作原理、相应的技术实现途径以及各类加速器的典型的技术特征。
基于悬丝法的螺线管磁轴测量信号处理技术
江孝国, 杨兴林, 蒋薇, 廖树清, 臧宗旸, 刘云龙, 龙全红, 李佳元
, doi: 10.11884/HPLPB202032.190431
摘要:
针对螺线管磁轴测量中的悬丝位置、测量信号失真、磁轴偏轴和磁轴倾斜信号的分离数据处理要求等问题,采用一种高偏置消除的信号检测与测量方法,并对探测器采用了相关的恒定驱动技术,进一步提高了信号产生的稳定性及抗干扰能力,研制了一种可以获得比较直接的悬丝振动信号的测量系统,解决了单纯采用交流耦合隔直滤波放大器或带通滤波放大器不能获得完全准确的测量信号的问题,确保了在较高的直流偏置下获得没有畸变的较小测量信号,消除了测量信号中低频分量基线倾斜及其中起伏的影响,并实现了磁轴偏移和磁轴倾斜信号的分离,极大地提高了螺线管线圈磁轴的测量灵敏度,实际测试结果显示测量灵敏度提高约1个量级。
S波段高精度快速倒相开关设计
白维达, 江涛, 熊正锋, 蒋自力
, doi: 10.11884/HPLPB202032.19394
摘要:
倒相开关是能量倍增器法(SLED)脉冲压缩系统中的关键器件,它的倒相精度和开关速度对脉冲压缩系统的性能有重要影响。设计了一种工作在S波段的精度可调、响应迅速的微带反射式倒相开关,并对其进行了理论分析,电路结构设计和仿真研究。对倒相开关的反射终端进行了改进设计,利用一个变容二极管来代替传统的并联枝节电路,通过调节变容二极管的偏置电压改变反射终端的反射系数,从而实现对倒相相位的精确调节。仿真结果表明,倒相开关响应时间约4 ns,且通过调节变容二极管偏置电压可以在一定范围内调节倒相精度。
强流加速器基于空间限束的亚毫米焦斑产生技术研究
王毅, 李劲, 李勤, 代志勇
, doi: 10.11884/HPLPB202032.190166
摘要:
焦斑大小是评价加速器性能的关键指标之一,减小焦斑尺寸可以有效提高闪光照相中对客体成像的空间分辨能力。本文研究设计空间限束结构,减小加速器光源焦斑的有效尺寸降低成像几何模糊。采用蒙特卡罗方法对电子束打靶产生轫致辐射和光子穿过空间限束结构的成像过程进行模拟,分析采用不同空间限束结构时光源有效焦斑的分布及大小、光子角度分布和能谱分布等特征参数。理论计算结果表明,通过空间限束可以使强流加速器光源焦斑FWHM减小至亚毫米量级。
适用于隧道环境的二元相控阵天线系统
钟选明, 张东民, 廖成, 杜振, 熊洁
, doi: 10.11884/HPLPB202032.190423
摘要:
为了满足在隧道环境中实现高速率、高质量无线通信的迫切需求,研究了适用于隧道环境的高增益天线,提出了利用二元相控阵天线系统提高隧道内信号传输质量的新方法。相控阵天线系统由两个高增益天线单元及一个移相器组成,通过移相器调整其中一个天线单元的相位,使隧道内合成电场的最小值幅值达到最大,提升信号的平均场强。仿真结果表明:与单个天线发射信号相比,在3000 m隧道轴向传播范围内,相控阵天线系统发射信号合成电场的最低电平最少提升了19.6 dB;与两个天线同时发射信号相比,最低电平最少提升了12.4 dB,取得较好分集优化效果,消除多径效应导致的深度衰落,解决了隧道环境中存在的通信问题。
单隔间内氢气流动分布特性数值模拟与实验验证
戚雄飞, 候丽强, 杜政瑀, 曹学武
, doi: 10.11884/HPLPB202032.190420
摘要:
以局部隔间氢气流动分布特性研究实验装置中的单个隔间作为几何结构,建立小空间内氢气分布数值研究的计算流体动力学分析模型,对不同湍流模型适用性展开讨论分析,通过对比实验数据和模拟数据,给出最优湍流模型的选择,进一步对低质量流量工况下氢气在小空间内的流动分布进行数值模拟。模拟结果表明:在选取的6种两方程湍流模型中,采用Realizable k-ε、RNG k-ε、Standard k-ε湍流模型计算得到的结果与实验值吻合较好,能够准确地反映氢气在小空间内的释放过程和分布情况;低质量流量工况下,氢气主流区域径向范围较小,氢气在容器中上部呈稳定均匀分布。
用于FLTD的陶瓷封装多间隙气体开关
姜晓峰, 丛培天, 周文渊, 王志国, 降宏瑜, 孙铁平
, doi: 10.11884/HPLPB202032.190383
摘要:
为了提高多间隙气体开关壳体的寿命、绝缘可靠性和装配的一致性,基于堆栈式多间隙气体开关开展了陶瓷封装多间隙气体开关工艺及击穿特性的研究。对比分析了不同封接工艺对陶瓷金属界面场分布的影响,优选了合理的封接结构。研制了用于FLTD的陶瓷封装多间隙气体开关并对其自击穿特性和触发特性开展了测试,结果表明:开关充干燥空气气压0.3 MPa、耐压±100 kV、峰值电流约30 kA条件下,5000次放电的触发平均时延36.4 ns,抖动2.8 ns。该结果展示了陶瓷封装气体开关在产品化和免维护方面的优势,在FLTD模块中具有广阔应用前景。
大动态高精度有界波电磁脉冲模拟器设计
周开明, 李铮迪, 邓建红
, doi: 10.11884/HPLPB202032.190373
摘要:
介绍了一种精细化、连续可调的中型有界波电磁脉冲模拟器,该模拟器配置了前沿快、结构紧凑、脉冲电压调节范围宽、自动化程度高的新型高压脉冲源,实现了全系统的计算机光纤控制,解决了控制系统抗干扰问题,提升了源的模拟能力和设备的应用范围。模拟器的具体指标为:脉冲前沿约2.5 ns,半高宽约23 ns,工作空间4 m×4 m×5.8 m,输出电场强度在0.2~60 kV/m范围内连续可调。
基于场路仿真的PCIe电磁干扰分析及优化设计
杨会, 宋航, 肖夏
, doi: 10.11884/HPLPB202032.190360
摘要:
采用电磁仿真技术,提前评估PCB的电磁兼容设计是否合理,当对PCB进行电磁兼容测试时,减少其电磁干扰不满足GMW 3097标准的情况出现。首先对PCB进行3D电磁场仿真,再与高速串行计算机扩展总线标准模块内芯片的通用模拟电路仿真模型的电路仿真动态链接,进行场路协同仿真。实验验证表明,该仿真方法的精度在6 dBμV之内,满足PCB加工工艺的误差和实验测试的不确定度,符合仿真精度要求。通过该仿真方法评估PCB的电磁干扰强度以及优化PCB的设计,将高速串行计算机扩展总线标准模块上的33 Ω电阻替换为磁珠后,该PCB在1.6 GHz处的电磁干扰强度降低了13.4 dB。根据CISPR 25标准规定的1-m法进行测试,PCB的电磁干扰变为-3.4 dBμV,低于GMW 3097标准要求,从而验证了该措施的有效性。
半导体多物理效应并行计算程序JEMS-CDS-Device设计与实现
李光荣, 赵振国, 王卫杰, 游春光, 周海京
, doi: 10.11884/HPLPB202032.190246
摘要:
针对复杂电磁环境下器件多物理效应机理研究需求,研发了半导体多物理效应并行计算程序JEMS-CDS-Device。介绍了JEMS-CDS-Device的架构设计与实现技术。程序基于非结构网格并行框架JAUMIN实现,采用有限体积法(FVM)离散,使用牛顿法全耦合求解“电-漂移扩散输运”问题。程序采用“内核+算法库”形式架构,支持2维和3维非结构网格、千万自由度问题并行求解,支持物理方程、离散算法、材料物理模型等的扩展开发。
引张线技术在加速器准直测量中应用概述
袁建东
, doi: 10.11884/HPLPB202032.190259
摘要:
为研究引张线技术及其在加速器准直测量中的应用和发展,首先简介了引张线技术原理,然后回顾了引张线准直法在加速器工程中的发展历史,接着介绍了引张线在加速器准直测量中的最新发展动态。最后讨论了各种引张线准直法的优缺点及其适宜环境,比较了国内外引张线准直法的发展与区别。指出引张线准直法的发展方向,给出了加速器准直测量的努力方向。