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2002年  14卷  第01期

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粒子束及加速器技术
有限积分理论(FIT)及其在腔体计算中的应用
李智慧, 唐靖宇, 张伦
2002, 14.
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通过介绍麦克斯韦方程的离散过程,简单介绍了有限积分理论(Finite Integration Theory)。该理论直接以电场强度和磁感应强度为未知量,采用两套互相正交的网格,将场矢量离散为不同网格点上的一系列分量,将矢量积分方程转化为一组线性方程组。通过对SFC高频腔体模拟的实例,可以看出,此方法在腔体本征频率、Q值及腔体并联阻抗等腔体参数计算中具有叫高的精度,说明了基于FIT的MAFIA程序在腔体模拟中的可靠性。
磁绝缘线振荡器中空间电荷的辐射
丁武, 杨郁林
2002, 14.
摘要:
研究了磁绝缘线振荡器中空间电荷的辐射。结果包括:导出了线性区的增益公式,所得到的增益函数相对于同步失配是对称的;导出了饱和区的辐射场公式,这个公式表明,饱和辐射功率近似地与谐波电流的平方成正比。这些理论结果部分地由数值模拟证实。
有限尺寸宏粒子空间电荷场研究
李建清, 莫元龙, 张勇, 周晓岚
2002, 14.
摘要:
用格林函数理论导出了圆柱对称系统中有限尺寸宏粒子一维和二维空间电荷场权函数的表达式,比较了有限尺寸宏粒子空间电荷场权函数与圆盘或圆环模型空间电荷场权函数的差别,得到了与圆盘或圆环模型空间电荷场权函数[1]不同的、更合理的计算结果。并用这两种空间电荷场权函数模拟了螺旋线行波管中的注波互作用过程,得到了其输出功率曲线,表明了用有限尺寸宏粒子计算的互作用输出功率比圆盘或圆环模型计算的输出功率饱和位置提前,饱和值增加。
CRRFA-30L波段射频加速器
胡克松, 黎明, 许州, 杨茂荣, 吴中法, 丁武, 都兴绍, 蔡公和, 黄孙仁, 邓仁培, 金晓, 沈旭明, 刘锡三, 黄萍萍, 陈天才, 黄勇, 程云, 刘婕
2002, 14.
摘要:
主要介绍CRRFA-30L波段射频加速器结构和性能,论述了热阴极射频腔注入器、束流加速系统、微波功率源和控制等结构中主要技术及其研究进展,给出了加速器输出束流参数测量与测量结果分析,达到设计应用要求。
无箔二极管径向绝缘的数值模拟研究
刘列, 刘永贵, 刘存华
2002, 14.
摘要:
介绍绝缘子表面闪络的物理机制,对四种径向绝缘结构模型,用PIC数值模拟方法计算绝缘子表面的电场分布,比较它们三结合点以及沿绝缘子表面的合成电场大小,加导引磁场,考虑电子束发射、模拟电子回流对绝缘子表面闪络的影响,由此提出优化结构,对实际工程设计绝缘子有重要意义。
光刻及离子束蚀刻技术制作DNA芯片模版
张新宇, 汤庆乐, 张智, 易新建, 裴先登
2002, 14.
摘要:
采用光刻及离子束蚀刻技术制作面阵石英DNA芯片模版,利用扫描电子显微镜(SEM)和表面轮廓仪测试了所制石英DNA芯片模版的表面微结构形貌特征,分析了所制石英DNA芯片模版出现图形畸变的原因。所用工艺为在其它衬底材料表面制作更大规模及具有复杂结构的大面阵DNA芯片模版奠定了基础。
BP神经网络电子束扫描均匀度校正系统
席德勋, 周常兵
2002, 14.
摘要:
电子束的扫描均匀度是工业辐照电子直线加速器的重要技术指标,该校正系统利用人工神经网络中的误差反向传播法可以对扫描电流波形进行校正,以克服扫描磁场引起的电子束形状变化、位置改变等造成的电子束分布的不均匀性,从而使扫描曲线的归一化均方偏差达到1.8%。
159159TbII超精细结构光谱测量
黎光武, 马洪良, 李茂生, 张雪梅, 陆福全, 彭先觉, 杨福家
2002, 14.
摘要:
利用具有光谱高分辨和选择性激发等特点的共线快离子束激光光谱学方法研究了159TbII亚稳态4f95d7H08和激发态4f96p3/2(15/2, 3/2)的超精细结构光谱,所有光谱线可以很好地分辨;并由实验测量到的高分辨超精细结构光谱,给出了相应能级的超精细结构常数。
半导体器件单粒子效应的加速器模拟实验
贺朝会, 耿斌, 杨海亮, 陈晓华, 张正选, 李国政
2002, 14.
摘要:
着重描述了应用加速器开展半导体器件的单粒子效应实验研究的方法。采用金箔散射法可以降低加速器束流几个量级,从而满足半导体器件单粒子效应实验的要求。研制的弱流质子束流测量系统和建立的质子注量均匀性测量方法解决了质子注量的准确测量问题。实验测得静态随机存取存储器的质子单粒子翻转截面为10-7 cm2·bit-11量级,单粒子翻转重离子LET阈值为4~8MeV·cm2/mg,重离子单粒子翻转饱和截面为10-7 cm2·bit-1量级。
电阻环束流探测器的标定
谢宇彤, 代志勇, 韩青
2002, 14.
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电阻环探测技术是一种成熟、实用的在线测试束流技术,它能给出束流的大小和束流质心的位置。在即将投入使用的20MeV直线感应加速器中,该技术将作为一种精确的束流诊断手段。为此设计了一套精密的束流模拟和电阻环标定装置,其束流位置的定位精度达到0.02mm,以之对精心设计的电阻环进行标定。标定的结果表明电阻环对束流质心位置的测试精度达到0.5mm,经标定后的束位置拟合值绝对误差不大于0.2mm。
ICF与激光等离子体
激光束低频位相误差叠加规律研究
邓青华, 张小民, 景峰, 刘兰琴
2002, 14.
摘要:
用随机位相屏模拟光学元件产生的低频位相误差,并用RMS位相梯度对低频位相误差进行统计量化,通过对激光束传输过程进行模拟,对低频位相误差的叠加规律有了新发现,并对位相误差叠加规律进行了修改,为位相校正提供了理论上的依据;通过对光束聚焦过程进行研究,得到了低频位相误差影响光束焦斑尺寸的初步规律;并在此基础上提出了一种光束质量控制的新方法。
等离子体渗氮与氮化钛膜沉积一体化工艺对膜基结合力的影响
肖志刚, 林东生, 张宏, 关颖, 叶锡生
2002, 14.
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在一种增强型多弧镀膜装置上,实现了低温等离子体渗氮同氮化钛硬质膜沉积联合处理工艺。通过扫描电镜对膜层结构的分析,氮化钛硬质膜与基体之间具有相适应的力学性能,并在膜基界面处形成氮化物的混合层。通过对膜基结合力的定量测试,证实该工艺大幅度提高了膜基结合力。
高剥离类钠离子3s2S—3d2电四极矩E2光谱跃迁的理论计算
易有根, 郑志坚, 唐永建, 朱正和
2002, 14.
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利用全相对论性多组态Dirac-Fock平均能级方法系统地计算了高剥离类钠离子3s2S—3d2D(Z=14~103)电四极矩E2光谱跃迁的能级间隔,跃迁几率和振子强度,计算中考虑了核的有限体积效应,Breit修正和QED修正,所得结果和最近的实验数据及理论计算值进行了比较,计算结果表明:高原子序数的高荷电离子的电四极矩E2光谱跃迁的跃迁几率和中性原子的电偶极E1的相当,在ICF和MCF高温高密度激光等离子体中,电四极矩E2光谱跃迁过程不容被忽视。
高功率微波
带有反射腔的相对论返波管的数值模拟
范菊平, 刘国治, 陈昌华, 宋志敏
2002, 14.
摘要:
阐述了带有反射腔的相对论返波管的数值模拟研究。利用线性理论[1]设计了返波管的慢波结构,应用SUPERFISH软件设计了谐振反射器。用KARAT软件对谐振反射腔返波管进行了宏观粒子模拟,得到了优化的返波管结构参数,并研究了外加磁场对输出效率的影响。模拟结果表明:谐振反射腔不仅起到截止颈的作用,还有预调制的作用;在低外加磁场条件下,该返波管也能输出较高功率的微波。显示了其在重复频率工作方面的重要意义。
多注速调管放大器的自适应均衡器研制*
成永东, 李家胤
2002, 14.
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多注速调管放大器对激励功率有十分苛刻的要求。文章提出了采用可编程控制器研制自适应均衡器的方法,自适应均衡器根据速调管输出微波峰值功率大小自动控制电调衰减器,从而达到控制速调管激励功率的目的。它可以克服信号电平、行波管增益、线路衰减与速调管特性诸多因素的影响,保证速调管始终工作在最佳激励状态,获得最大的功率输出。
利用场耦合理论研究微波谐振腔
李正红, 胡克松, 张红, 蔡林, 崔丽
2002, 14.
摘要:
根据Maxwell方程,微波腔中的实际微波场可以按微波腔的模式展开,从而确定微波腔的工作特性(如:工作频率、场分布等),但是实际微波腔的模式很难求解。从Maxwell方程出发,根据微波腔的具体边界,将微波腔分成:规则形状微波腔和非规则部分,建立实际微波腔模式同规则形状微波腔模式之间的场耦合方程,从而确定微波腔模式的频率和场分布。
径向渡越时间振荡器的数值模拟
贾云峰, 刘永贵, 李传胪
2002, 14.
摘要:
用2.5维PIC程序对径向渡越时间振荡器进行了数值模拟,给出了产生微波的详细物理图像,得出了输出微波功率与提取口大小、腔的径向间距、场模式之间的关系。模拟得到了峰值功率约500MW,频率5GHz的TEM1波,起振时间15ns,峰值效率大于30%。
相对论行波管色散特性分析
谢鸿全, 鄢扬, 刘盛纲
2002, 14.
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数值计算了一种填充等离子体的波纹波导结构的行波管,在强引导磁场下,被一环形相对论电子注驱动的小信号增益。详细地分析了等离子体的浓度、电子注的电压、电流及其在慢波结构中的传输位置对行波管的增益、带宽和中心频率的影响。
高功率毫米波圆波导TM01—TE11模式变换分析
牛新建, 李宏福, 谢仲怜
2002, 14.
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在数值研究高功率毫米波TM01—TE11光滑弯曲圆波导模式变换的基础上,对弯曲波导的几何结构进行了优化分析。在模式耦合理论的基础上,优化出了比较好的几何结构,并发现了圆波导半径、弯曲圆波导曲率和频率以及频带宽度之间的变化规律。以此数据设计的模式变换器的转换效率可达99%,带宽超过29.8%。
高功率激光与光学
辛格式在强激光场一维模型问题计算中的应用
刘学深, 刘晓艳, 杨玉军, 丁培柱, 朱颀人
2002, 14.
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将辛算法推广到复辛空间,指出了辛算法保定态Schr-dinger方程的Wronskian守恒。将辛算法应用于强场一维模型的计算中,并与Runge-Kutta法作了比较。结果显示,辛算法保持定态Schr-dinger方程的Wronskian守恒,适合于在充分 远空间上计算线性无关解,是计算强激光场一维模型的合理的数值方法。
p-τ值对COIL的影响的实验研究
房本杰, 魏凌云, 陈方, 金玉奇, 桑凤亭
2002, 14.
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实验研究了单重态氧发生器(SOG)的p-τ值,即初始氯气分压与停留时间的乘积,对化学氧碘激光器(COIL)的影响,并分析了诸多实验因素对SOG的p-τ值的影响。对于提高COIL的化学效率具有很重要的实际意义。
能动抛光磨盘的有限元法分析
曾志革, 邓建明, 姜文汉
2002, 14.
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能动磨盘在光学抛光时随磨盘移动位置和旋转角度不同而产生不同的变形以实时与大口径被抛光工件表面实现良好的吻合。模拟了能动磨盘的工作过程,探讨了用于光学抛光的可行性。以加工直径1.5m,f1/2的抛物面光学元件为例,用有限元法对能动磨盘能够产生的变形进行了仿真计算,结果表明能动磨盘能够以较高精度产生旋转对称或非对称的二次曲面。
测定双层组合介质接触热阻
钟明, 程曙霞, 王伟平, 王春彦, 何立群
2002, 14.
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当激光辐照双层固体组合介质的外表面时,在变物性及界面接触热阻不变的条件下,数值计算了介质内部温度场时空分布。实验测定该双层介质背面对应点的温度曲线,与数值计算的结果进行比较,从而确定介质界面间的接触热阻。
1.315 μm波长附近实际大气高分辨率吸收光谱
魏合理, 邬承就, 龚知本
2002, 14.
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用窄线宽、脉冲可调谐光参量振荡器(OPO)作光源,使用光程长达1 097m的怀特池,采用单探测器分时复用的探测方法,首次在吸收池中精确测量了实际大气中1.315 μm波长附近高分辨率吸收光谱,实验验证了实际大气中水汽是该波段的主要吸收气体;得到了实际大气中吸收分子在氧碘激光波长(7 603.14cm-11)处的吸收截面为 (1.05±0.09)×10-24 cm2(标准大气条件下)以及在该波段主要吸收谱线的参数,包括吸收线的位置、线强度、压力加宽半宽度等。利用实测的线参数计算了在氧碘激光波长附近大气分子的吸收截面,发现吸收最小的波长分别位于7 603.31和7 603.93cm-1,其值约为(8.9±0.8)×10-25 cm2,比氧碘激光波长处的吸收截面约小15%。
激光空间相干性对照明均匀性的影响
万敏, 张卫, 向汝建, 杨锐
2002, 14.
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研究了激光相干性对照明均匀性的影响,为照明激光器的选择提供了理论参考。其中,部分相干高斯光束分解为模式间相互独立的厄米-高斯光束的迭加。采用相位屏的近似处理方法对激光通过大气湍流的传输进行计算模拟。数值模拟的结果表明:当照明光束的空间相干性降低时,其照明均匀度逐步提高。因此对于照明激光器而言,选择空间相干性较差的激光器对其照明均匀度更加有益。
自适应光学系统的实时模式复原算法
李新阳, 王春鸿, 鲜浩, 姜文汉
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分析了自适应光学系统中实时模式复原算法的基本原理,建立了一种新型的传感器本征模复原算法。与常用的直接斜率法相比,这种模式复原算法可以有效减小探测噪声对复原计算过程的影响,提高系统的闭环稳定性和校正效果。在61单元自适应光学系统上实现了这种模式复原算法,并在实际大气湍流中对传感器本征模复原算法和直接斜率法进行了实验对比研究。
二极管侧泵浦高效率连续波10W单横模激光器
王卫民, 高清松, 罗斌, 庞毓, 姚震宇, 高剑蓉, 吕百达
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对二极管激光器侧泵浦Nd:YAG板条连续波激光器进行了优化设计,用光线追迹的方法计算增益介质内的增益分布,优化增益介质的大小,通过谐振腔的设计,使泵浦体积与激光的TEM00模的模体积匹配; 建立了高效可靠的连续波Nd:YAG激光器,用40W的线阵激光器作泵浦源,单横模输出功率达11.8W,光-光效率近30%,激光功率起伏小于1.2%。
脉冲激光诱导的薄片反冲塞破坏分析
尹益辉, 颜怡霞, 陈裕泽, 苏毅
2002, 14.
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基于空间轴对称热弹性理论和最大剪应力强度理论,建立了脉冲激光辐照下薄片发生反冲塞破坏的一个理论模型,导出了薄片反冲塞的激光功率密度阈值条件。以空间均匀分布的ms级脉冲激光辐照铜薄片为例进行了理论计算和数值模拟,给出了激光功率密度阈值随薄片厚度线性增加的关系,得到了与文献中相应实验结果基本一致的薄片反冲塞破坏的激光功率密度阈值数据。
微电路pn结瞬态电离辐射响应二维数值模拟
郭红霞, 张义门, 陈雨生, 周辉, 陈世斌, 龚仁喜, 关颖, 韩福斌, 龚建成
2002, 14.
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用增强光电流模型对微电路pn结瞬态电离辐射响应开展了数值模拟计算。该模型在Wirth-Rogers光电流模型的基础上,增加考虑了高注入对过剩载流子寿命的影响以及衬底(准中性区)电场的效应,这些效应对于高阻材料是不容忽视的。该模型对正确预估微电路PN结瞬态电离辐射响应提供了很好的评估手段。
毛细管放电类氖氩X光激光中的准稳态增益
郑无敌, 彭惠民
2002, 14.
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利用与全时间相关速率方程组相耦合的一维辐射磁流体力学程序,对类氖氩毛细管放电产生X光激光全过程进行了数值模拟,并根据模拟结果,深入细致地分析了产生46.9nm激光线的增益过程,指出其较高的增益来自类Ne离子的高布居和电子温度密度瞬变,这与稳态时的低增益情况很不一样,通过原子动力学层次的分析,对实验提出了一些有益的建议。
基于扩展目标的不变矩跟踪算法
张坤华, 王敬儒, 张启衡
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提出基于边缘区域的不变矩计算方法,在此基础上,针对在运动中形状、尺寸和方位不断变化的扩展目标,提出一种以不变矩作为跟踪特征,粗、精阶段相结合的相关跟踪算法,并根据目标图像的相关性给出一种新的跟踪置信度。实验结果显示算法迅速、有效、匹配精度高,对于复杂背景,较强噪声和运动状态发生变化条件下的扩展目标跟踪稳定可靠。
用透射反射扫描法检测光学薄膜的激光损伤
甘荣兵, 林理彬, 蒋晓东, 黄祖鑫, 钟伟, 郑万国, 叶琳
2002, 14.
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CO2激光器五种混合气体压强优化
程成
2002, 14.
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应用遗传算法,以输出激光功率为目标函数,优化确定了普通CO2激光器五种工作气体(CO2, N2, He, Xe, H2)的最佳充气量。对1.2m长谐振腔,在15kV放电条件下,优化的充气量分别为pCO2=1.15×133.3Pa, pN2=7.32×133.3Pa, pHe=12.95×133.3Pa, pXe=0.36×133.3Pa和pH2=0.01×133.3Pa。优化后激光功率比未优化前可提高1.27倍。
应用于光束均匀化整形的SAGAGD算法
李永平, 陈德伟, 王炜
2002, 14.
摘要:
分析了模拟退火算法、基因算法、梯度下降法的主要步骤和应用中的优劣,将这三种方法加以综合运用于纯位相元件的优化设计以实现光束均匀化,结果表明,该算法对于设计位相光学元件是十分有效的。
光纤中的瞬态SBS过程的数值分析与探讨
陈军, 周涛, 朱琦
2002, 14.
摘要:
通过数值方法得到了光纤中的瞬态SBS过程中耦合波和声场的强度分布图,从而分析了光纤中瞬态SBS的发生过程以及光纤长度、泵浦脉宽等因素对SBS反射率及阈值的影响,据此提出了一种新的光纤相位共轭器。