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RSS2005年 17卷 第07期
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2005, 17.
摘要:
基于空间球对称热弹性理论，从热传导、热应力方程出发，计算了含强吸收杂质Pt的石英和K9玻璃在激光脉冲辐照下的温升场和应力分布，同时考虑杂质强吸收汽化相变行为，发现含强吸收杂质的光学玻璃的激光损伤，主要是由于温度梯度引起的热应力和杂质汽化蒸汽压的作用的结果。由于不同的热物理和力学性质，当杂质没有汽化时，石英玻璃中的热应力不会达到断裂强度，杂质汽化产生的压力是石英玻璃破坏的主要原因；对K9玻璃，即使杂质没有达到汽化温度，K9玻璃中的温度梯度产生的热应力也会超过其抗压强度而导致破裂，杂质汽化后的蒸汽压增大了破坏的程度。此外，分析了杂质颗粒大小对材料激光损伤阈值的影响，发现存在一个最有害的颗粒尺寸，含该颗粒尺寸杂质的材料激光损伤阈值最低。
基于空间球对称热弹性理论，从热传导、热应力方程出发，计算了含强吸收杂质Pt的石英和K9玻璃在激光脉冲辐照下的温升场和应力分布，同时考虑杂质强吸收汽化相变行为，发现含强吸收杂质的光学玻璃的激光损伤，主要是由于温度梯度引起的热应力和杂质汽化蒸汽压的作用的结果。由于不同的热物理和力学性质，当杂质没有汽化时，石英玻璃中的热应力不会达到断裂强度，杂质汽化产生的压力是石英玻璃破坏的主要原因；对K9玻璃，即使杂质没有达到汽化温度，K9玻璃中的温度梯度产生的热应力也会超过其抗压强度而导致破裂，杂质汽化后的蒸汽压增大了破坏的程度。此外，分析了杂质颗粒大小对材料激光损伤阈值的影响，发现存在一个最有害的颗粒尺寸，含该颗粒尺寸杂质的材料激光损伤阈值最低。
2005, 17.
摘要:
在建立高斯型连续激光辐照InSb(PV)型探测器物理模型的基础上，采用近似解析解的形式计算了圆柱形InSb靶板的2维温度场。通过数值分析得出了在激光辐照时，InSb(PV)型探测器的温升与时间的关系，并计算出相应的损伤阈值。研究表明：在强激光连续辐照下，半导体材料InSb会发生熔融损伤，且最早发生于迎光面的光斑中心，激光的功率密度越高，造成破坏所需要的时间越短；对于一定厚度胶层的InSb(PV)型探测器，只有强度大于一定阈值的连续激光辐照才可能发生熔融损伤，越薄的胶层对应的损伤阈值越大。为了增加InSb(PV)型探测器抗激光辐照能力，应该减小胶层厚度。采用该理论计算得到不同功率下的InSb熔融时间为1.57 s和4.54 s，与实验得到的2 s和 4~5 s基本吻合。
在建立高斯型连续激光辐照InSb(PV)型探测器物理模型的基础上，采用近似解析解的形式计算了圆柱形InSb靶板的2维温度场。通过数值分析得出了在激光辐照时，InSb(PV)型探测器的温升与时间的关系，并计算出相应的损伤阈值。研究表明：在强激光连续辐照下，半导体材料InSb会发生熔融损伤，且最早发生于迎光面的光斑中心，激光的功率密度越高，造成破坏所需要的时间越短；对于一定厚度胶层的InSb(PV)型探测器，只有强度大于一定阈值的连续激光辐照才可能发生熔融损伤，越薄的胶层对应的损伤阈值越大。为了增加InSb(PV)型探测器抗激光辐照能力，应该减小胶层厚度。采用该理论计算得到不同功率下的InSb熔融时间为1.57 s和4.54 s，与实验得到的2 s和 4~5 s基本吻合。
2005, 17.
摘要:
推导了一种新型1维快速扫描组件——固定夹角反射镜的原理，计算出了其对应于典型扫描距离10 cm和6 cm时的优化参数。并以此扫描组件为基础设计组装了化学激光器小信号增益系数1维快速扫描测量装置，该装置尺寸较小，使用比较方便，可以满足连续波DF/HF化学激光性能研究的需要，且对其扫描组件进行相应的改进，也可用于气动CO2激光器和COIL小信号增益系数的研究。
推导了一种新型1维快速扫描组件——固定夹角反射镜的原理，计算出了其对应于典型扫描距离10 cm和6 cm时的优化参数。并以此扫描组件为基础设计组装了化学激光器小信号增益系数1维快速扫描测量装置，该装置尺寸较小，使用比较方便，可以满足连续波DF/HF化学激光性能研究的需要，且对其扫描组件进行相应的改进，也可用于气动CO2激光器和COIL小信号增益系数的研究。
2005, 17.
摘要:
设计了触发间隔从100 ms到5 ms可调的双脉冲触发器驱动TEA CO2激光器高压开关，用以模拟激光器不同的输出脉冲重复频率。用该装置精确控制的不同激光脉冲重复频率下，对抛物面型光船模型进行了大气模式激光推进中冲量耦合系数的实验研究。发现冲量耦合系数随着重复频率的增加而下降，而单位时间内光船获得的冲量耦合系数的增量则随着重复频率的增加而增大。初步分析认为，这是由于飞行器内的空气未得到充分的补充造成的。
设计了触发间隔从100 ms到5 ms可调的双脉冲触发器驱动TEA CO2激光器高压开关，用以模拟激光器不同的输出脉冲重复频率。用该装置精确控制的不同激光脉冲重复频率下，对抛物面型光船模型进行了大气模式激光推进中冲量耦合系数的实验研究。发现冲量耦合系数随着重复频率的增加而下降，而单位时间内光船获得的冲量耦合系数的增量则随着重复频率的增加而增大。初步分析认为，这是由于飞行器内的空气未得到充分的补充造成的。
2005, 17.
摘要:
分析了利用吸收光谱法测量氧碘化学激光器的水汽含量的原理，在氯气流量为0.1 mol/s的N2-COIL上进行了测试实验。实验结果显示，在常规工作条件下，由于BHP温度变化所引起的水汽百分含量变化仅为0.1%，可以忽略；水汽含量随稀释气体流量增大而增加，气体流速是引起水汽含量变化的主要原因，实验中应把氯气和氧气的比例控制在4∶1之内。
分析了利用吸收光谱法测量氧碘化学激光器的水汽含量的原理，在氯气流量为0.1 mol/s的N2-COIL上进行了测试实验。实验结果显示，在常规工作条件下，由于BHP温度变化所引起的水汽百分含量变化仅为0.1%，可以忽略；水汽含量随稀释气体流量增大而增加，气体流速是引起水汽含量变化的主要原因，实验中应把氯气和氧气的比例控制在4∶1之内。
2005, 17.
摘要:
用Hartmann-Shack(H-S)波前传感器可以准确测量穿过超声速流场的激光波面及其变化过程，进一步计算可以获得光束质心漂移、远场分布等数据。给出了H-S方法测量穿过超声速流场激光波面的原理，采用模式法进行了波前重构，计算了在几种流场条件下的激光波面像差特性PV值，RMS值和Zernike像差系数、Strehl比和环围能量曲线等。结果表明，H-S法可以很好地反映流场建立、稳定和结束过程中Zernike像差的变化。比较无流场和给定参数的超声速流场，激光穿越后产生的最明显的像差变化为离焦和低阶像散的增大。在相同流场参数下，无模型时光束质量好于有模型时光束质量。
用Hartmann-Shack(H-S)波前传感器可以准确测量穿过超声速流场的激光波面及其变化过程，进一步计算可以获得光束质心漂移、远场分布等数据。给出了H-S方法测量穿过超声速流场激光波面的原理，采用模式法进行了波前重构，计算了在几种流场条件下的激光波面像差特性PV值，RMS值和Zernike像差系数、Strehl比和环围能量曲线等。结果表明，H-S法可以很好地反映流场建立、稳定和结束过程中Zernike像差的变化。比较无流场和给定参数的超声速流场，激光穿越后产生的最明显的像差变化为离焦和低阶像散的增大。在相同流场参数下，无模型时光束质量好于有模型时光束质量。
2005, 17.
摘要:
研究了脉冲Nd:YAG激光（355 nm）泵浦的甲烷中多级Stokes光的产生和惰性气体对其转换效率的影响，其中一级和二级Stokes光的最大能量转换效率分别可达71%和38%（对应量子效率为79%和48%），大大高于已往文献报道的20%。在0.5 MPa下，可同时获得322 nm（3.6%），355 nm（24.5%），396 nm（24.3%），448 nm（22.3%）和515 nm（9.3%）的多波长输出。甲烷压力对多级Stokes转换有显著影响：高气压利于产生高效的一级Stokes光，而低气压则适合于高级Stokes光的产生。根据级联受激拉曼散射(SRS)和四波混频(FWM)理论对实验结果进行了分析，结果表明甲烷中高级Stokes光的产生是SRS和FWM协同作用的结果。加入的氦气增强了甲烷中Stokes光的转换效率，而氩气的作用恰恰相反，利用热透镜效应可以很好地解释这些现象。
研究了脉冲Nd:YAG激光（355 nm）泵浦的甲烷中多级Stokes光的产生和惰性气体对其转换效率的影响，其中一级和二级Stokes光的最大能量转换效率分别可达71%和38%（对应量子效率为79%和48%），大大高于已往文献报道的20%。在0.5 MPa下，可同时获得322 nm（3.6%），355 nm（24.5%），396 nm（24.3%），448 nm（22.3%）和515 nm（9.3%）的多波长输出。甲烷压力对多级Stokes转换有显著影响：高气压利于产生高效的一级Stokes光，而低气压则适合于高级Stokes光的产生。根据级联受激拉曼散射(SRS)和四波混频(FWM)理论对实验结果进行了分析，结果表明甲烷中高级Stokes光的产生是SRS和FWM协同作用的结果。加入的氦气增强了甲烷中Stokes光的转换效率，而氩气的作用恰恰相反，利用热透镜效应可以很好地解释这些现象。
2005, 17.
摘要:
针对时间位相调制的宽带激光，采用分步离散傅里叶变换及四阶龙格－库塔算法进行数值模拟计算。讨论了采用KDP晶体级联方式时，入射基频光的光强、带宽以及晶体厚度对三倍频转换效率的影响。对采用一块РⅠ类二倍频晶体、一块Ⅱ类和一块Ⅰ类双混频晶体的级联宽带三倍频方式进行了晶体参数的优化。研究结果表明，使用两块级联的KDP晶体作为混频晶体，不仅能有效地提高带宽较宽条件下三倍频光的转换效率，还可以显著增大宽带三倍频的动态范围。经优化后，带宽1.11 nm时入射基频光强在3～8 GW/cm2范围内的三倍频转换效率可保持在60％～70％，比采用单倍频单混频方案时增大了30％～40％。
针对时间位相调制的宽带激光，采用分步离散傅里叶变换及四阶龙格－库塔算法进行数值模拟计算。讨论了采用KDP晶体级联方式时，入射基频光的光强、带宽以及晶体厚度对三倍频转换效率的影响。对采用一块РⅠ类二倍频晶体、一块Ⅱ类和一块Ⅰ类双混频晶体的级联宽带三倍频方式进行了晶体参数的优化。研究结果表明，使用两块级联的KDP晶体作为混频晶体，不仅能有效地提高带宽较宽条件下三倍频光的转换效率，还可以显著增大宽带三倍频的动态范围。经优化后，带宽1.11 nm时入射基频光强在3～8 GW/cm2范围内的三倍频转换效率可保持在60％～70％，比采用单倍频单混频方案时增大了30％～40％。
2005, 17.
摘要:
采用速度干涉（VISAR）测试技术，对强激光辐照下纯铝的动态力学响应和层裂特性进行了实验测量和分析。样品厚度分别为200 μm 和485 μm，激光脉冲的半高宽约为10 ns，功率密度变化范围为1010~1011 W·cm-2。实测了样品自由面速度波形，反映了强激光加载作用下材料损伤演化过程以及损伤对材料动态响应的影响。计算得到了冲击波强度(2.0~13.4 GPa) 和不同拉伸应变率下铝的层裂强度(1.6~2.3 GPa)。在所采用的实验条件和1维近似下，激光辐照产生的冲击波强度与激光功率密度之间成线性关系。最后讨论了层裂强度与拉伸应变率之间的关系，显示层裂强度随着拉伸应变率的增加而增大。
采用速度干涉（VISAR）测试技术，对强激光辐照下纯铝的动态力学响应和层裂特性进行了实验测量和分析。样品厚度分别为200 μm 和485 μm，激光脉冲的半高宽约为10 ns，功率密度变化范围为1010~1011 W·cm-2。实测了样品自由面速度波形，反映了强激光加载作用下材料损伤演化过程以及损伤对材料动态响应的影响。计算得到了冲击波强度(2.0~13.4 GPa) 和不同拉伸应变率下铝的层裂强度(1.6~2.3 GPa)。在所采用的实验条件和1维近似下，激光辐照产生的冲击波强度与激光功率密度之间成线性关系。最后讨论了层裂强度与拉伸应变率之间的关系，显示层裂强度随着拉伸应变率的增加而增大。
2005, 17.
摘要:
对掺镱双包层脉冲光纤放大器进行实验研究。当用入纤功率为1.9 W的半导体激光器激光泵浦0.5 m长的双包层掺镱光纤时，把平均功率为7 mW、重复频率25.4 MHz的激光放大到505 mW，相应的单脉冲能量为19.8 nJ，经过光栅对压缩后，得到2.7 ps的脉冲激光。
对掺镱双包层脉冲光纤放大器进行实验研究。当用入纤功率为1.9 W的半导体激光器激光泵浦0.5 m长的双包层掺镱光纤时，把平均功率为7 mW、重复频率25.4 MHz的激光放大到505 mW，相应的单脉冲能量为19.8 nJ，经过光栅对压缩后，得到2.7 ps的脉冲激光。
2005, 17.
摘要:
激光雷达作为一种新型的大气观测工具，可以通过直接探测激光与大气相互作用的光辐射信号来定量地反演大气水平能见度，更好地反映大气对传输于其中激光的衰减作用，从而成为测量大气水平能见度的主要手段。简单介绍了自行研制的国内首台车载式拉曼-米(Raman-Mie)散射激光雷达的结构和技术参数，并利用斜率法从激光雷达的采集数据中反演出大气水平能见度。通过实际观测并与美国Belfort能见度仪的对比试验，显示该激光雷达在探测大气水平能见度方面具有较高的可靠性和准确性，其测量误差小于20 %。
激光雷达作为一种新型的大气观测工具，可以通过直接探测激光与大气相互作用的光辐射信号来定量地反演大气水平能见度，更好地反映大气对传输于其中激光的衰减作用，从而成为测量大气水平能见度的主要手段。简单介绍了自行研制的国内首台车载式拉曼-米(Raman-Mie)散射激光雷达的结构和技术参数，并利用斜率法从激光雷达的采集数据中反演出大气水平能见度。通过实际观测并与美国Belfort能见度仪的对比试验，显示该激光雷达在探测大气水平能见度方面具有较高的可靠性和准确性，其测量误差小于20 %。
2005, 17.
摘要:
鉴于弱小目标检测所固有的难点及常用的单一分辨率下的检测方法还不能准确稳定地检测出目标，提出了一种弱小目标检测新方法。考虑到实际应用中的复杂背景和大量干扰噪声，运用数据融合技术，先对图像进行小波多分辨率分解，然后将不同分辨率下的子图进行最优加权平均融合来检测弱小目标。用实地拍摄的空中弱小目标红外和可见光图像分别进行实验验证，实验图像取256×256像素点阵大小，其中目标占10×10像素左右。结果表明该方法能够准确稳定地检测弱小目标，为后续的跟踪作了很好的铺垫。
鉴于弱小目标检测所固有的难点及常用的单一分辨率下的检测方法还不能准确稳定地检测出目标，提出了一种弱小目标检测新方法。考虑到实际应用中的复杂背景和大量干扰噪声，运用数据融合技术，先对图像进行小波多分辨率分解，然后将不同分辨率下的子图进行最优加权平均融合来检测弱小目标。用实地拍摄的空中弱小目标红外和可见光图像分别进行实验验证，实验图像取256×256像素点阵大小，其中目标占10×10像素左右。结果表明该方法能够准确稳定地检测弱小目标，为后续的跟踪作了很好的铺垫。
2005, 17.
摘要:
高储能密度金属化膜脉冲电容器是惯性约束聚变装置的关键元器件，由于其“自愈”特性，在短时间内很难得到它的失效数据。通过分析电容器的失效机理，给出了金属化膜脉冲电容器的一个耗损失效模型，推导了该模型的失效概率密度函数和分布函数，并利用电容器的性能衰退数据对其进行了可靠性分析。所选的某型金属化膜脉冲电容器未知参数估计值为0.000 119 4和0.006 7，将该值代入失效分布函数和概率密度函数中，从而确定电容器的失效模型，由此模型求得该型电容器充放电10 000次的可靠度为0.988 5，预计寿命为23 461次充放电。在工程实践中使用该模型对该型电容器进行可靠性分析可节约大量的试验成本。
高储能密度金属化膜脉冲电容器是惯性约束聚变装置的关键元器件，由于其“自愈”特性，在短时间内很难得到它的失效数据。通过分析电容器的失效机理，给出了金属化膜脉冲电容器的一个耗损失效模型，推导了该模型的失效概率密度函数和分布函数，并利用电容器的性能衰退数据对其进行了可靠性分析。所选的某型金属化膜脉冲电容器未知参数估计值为0.000 119 4和0.006 7，将该值代入失效分布函数和概率密度函数中，从而确定电容器的失效模型，由此模型求得该型电容器充放电10 000次的可靠度为0.988 5，预计寿命为23 461次充放电。在工程实践中使用该模型对该型电容器进行可靠性分析可节约大量的试验成本。
2005, 17.
摘要:
简要叙述了自悬浮定向流方法制备铜纳米粉末的原理和包覆层薄膜的生长机理，采用空心阴极辉光放电对铜纳米粉末进行有机包覆，实验中CH4和H2的流量分别为6 ml/min和12 ml/min，工作电压为450 V，衬底与空心阴极的底端距离为2 cm，背景真空和工作气压分别为6 Pa和100 Pa，沉积速率为7.5 nm/min。用透射电镜(TEM)对铜纳米粉末进行了观察和分析，结果表明：铜纳米粉末呈球状，其粒径分布在10～100 nm之间, 平均粒径大小为50 nm；其包覆层的厚度大约为15 nm，而且该厚度可以通过调节空心阴极辉光放电的参数来控制。
简要叙述了自悬浮定向流方法制备铜纳米粉末的原理和包覆层薄膜的生长机理，采用空心阴极辉光放电对铜纳米粉末进行有机包覆，实验中CH4和H2的流量分别为6 ml/min和12 ml/min，工作电压为450 V，衬底与空心阴极的底端距离为2 cm，背景真空和工作气压分别为6 Pa和100 Pa，沉积速率为7.5 nm/min。用透射电镜(TEM)对铜纳米粉末进行了观察和分析，结果表明：铜纳米粉末呈球状，其粒径分布在10～100 nm之间, 平均粒径大小为50 nm；其包覆层的厚度大约为15 nm，而且该厚度可以通过调节空心阴极辉光放电的参数来控制。
2005, 17.
摘要:
将环型横向剪切干涉仪置于两个镜头之间，由此设计出一种新型的离焦4f差分干涉仪，该干涉仪同时具有分离光路的剪切量和条纹空间频率分别可调的优点以及共光路结构的稳定性和易于调节的优点，使得在测量大密度梯度等离子体的密度分布时，可以在不降低空间分辨率的条件下仍保证干涉条纹可读。在DPF装置上进行了实验，获得了等离子体壳层的干涉图样，计算了等离子体的径向电子密度分布，在内电极端面上方测量到的最高电子密度约为1.2×1019 cm-3，外围等离子体壳层的电子密度约为2×1018 cm-3。
将环型横向剪切干涉仪置于两个镜头之间，由此设计出一种新型的离焦4f差分干涉仪，该干涉仪同时具有分离光路的剪切量和条纹空间频率分别可调的优点以及共光路结构的稳定性和易于调节的优点，使得在测量大密度梯度等离子体的密度分布时，可以在不降低空间分辨率的条件下仍保证干涉条纹可读。在DPF装置上进行了实验，获得了等离子体壳层的干涉图样，计算了等离子体的径向电子密度分布，在内电极端面上方测量到的最高电子密度约为1.2×1019 cm-3，外围等离子体壳层的电子密度约为2×1018 cm-3。
2005, 17.
摘要:
以无机化合物为初始原料，选择合理的玻璃溶液配方和成球条件，用液滴法制备出直径200 μm，壁厚2 μm，K2O摩尔分数大于10 %的空心玻璃微球（HGM）。利用扫描电镜X射线能量色谱仪对玻璃球壳的组分进行了分析。结果表明，所制备的高钾空心玻璃微球各项技术指标能基本满足神光-Ⅱ物理实验的要求，微球球壳成份实测结果与理论计算结果吻合。
以无机化合物为初始原料，选择合理的玻璃溶液配方和成球条件，用液滴法制备出直径200 μm，壁厚2 μm，K2O摩尔分数大于10 %的空心玻璃微球（HGM）。利用扫描电镜X射线能量色谱仪对玻璃球壳的组分进行了分析。结果表明，所制备的高钾空心玻璃微球各项技术指标能基本满足神光-Ⅱ物理实验的要求，微球球壳成份实测结果与理论计算结果吻合。
2005, 17.
摘要:
在介绍了薄膜缺陷的特点及成因的基础上，分析了YbF3沉积速率对红外激光薄膜表面缺陷密度的影响，得出了镀制激光薄膜所需的合适速率。结果表明：薄膜表面缺陷主要以节瘤缺陷与陷穴缺陷为主，其缺陷密度随YbF3沉积速率的减小基本表现为减小的趋势，当ZnS沉积速率约为0.2 nm/s，YbF3沉积速率约为0.4 nm/s时，可得到比较满意的激光薄膜，薄膜表面缺陷密度仅为0.000 675。
在介绍了薄膜缺陷的特点及成因的基础上，分析了YbF3沉积速率对红外激光薄膜表面缺陷密度的影响，得出了镀制激光薄膜所需的合适速率。结果表明：薄膜表面缺陷主要以节瘤缺陷与陷穴缺陷为主，其缺陷密度随YbF3沉积速率的减小基本表现为减小的趋势，当ZnS沉积速率约为0.2 nm/s，YbF3沉积速率约为0.4 nm/s时，可得到比较满意的激光薄膜，薄膜表面缺陷密度仅为0.000 675。
2005, 17.
摘要:
超细钼丝是Z-pinch物理实验常用的材料之一。采用亚硫酸脉冲镀金技术，在超细钼丝上镀制一层均匀致密的金层来改善钼丝性能。实验研究和优化了影响镀层质量和沉积效率的主要工艺条件，优化后的阴极电流密度2 mA/cm2，溶液pH值8.5，溶液温度40°。用扫描电镜观察镀金钼丝的表面形貌及镀层质量；用划痕法测试了镀层与钼丝表面的结合力。实验结果表明，采用经过优化的镀金工艺能够在直径小于15 μm的钼丝上镀制厚度0.6~2.5 μm的致密金层，且能够有效地降低钼丝表面的粗糙度和提高抗氧化能力，满足Z-pinch实验的需要。
超细钼丝是Z-pinch物理实验常用的材料之一。采用亚硫酸脉冲镀金技术，在超细钼丝上镀制一层均匀致密的金层来改善钼丝性能。实验研究和优化了影响镀层质量和沉积效率的主要工艺条件，优化后的阴极电流密度2 mA/cm2，溶液pH值8.5，溶液温度40°。用扫描电镜观察镀金钼丝的表面形貌及镀层质量；用划痕法测试了镀层与钼丝表面的结合力。实验结果表明，采用经过优化的镀金工艺能够在直径小于15 μm的钼丝上镀制厚度0.6~2.5 μm的致密金层，且能够有效地降低钼丝表面的粗糙度和提高抗氧化能力，满足Z-pinch实验的需要。
2005, 17.
摘要:
为了研究强雷电电磁场（LEMP）对没有保护状态下无线电引信性能的影响，对LEMP进行了模拟。利用MARX发生器向宽带横电磁波（GTEM）室注入雷电电压波，在GTEM室内产生模拟的LEMP电场；利用浪涌发生器向亥姆霍兹线圈注入雷电电流波，在线圈内产生模拟的LEMP磁场。根据某型无线电引信可能遭遇的雷电电磁环境，对处于勤务处理状态的该型无线电引信进行了辐照效应实验，测试辐照前后引信的性能指标，对其差异进行比较，分析了LEMP对该型无线电引信性能指标的影响。结果表明，在强的雷电电磁场环境下LEMP电场会损坏该型无线电引信的高频组件，使其不能产生探测信号，导致引信不能正常发火；LEMP电场还会损坏检波电路，使检波直流电压不能达到正常指标，从而导致引信也不能正常发火；LEMP磁场对该型引信性能基本没有影响。
为了研究强雷电电磁场（LEMP）对没有保护状态下无线电引信性能的影响，对LEMP进行了模拟。利用MARX发生器向宽带横电磁波（GTEM）室注入雷电电压波，在GTEM室内产生模拟的LEMP电场；利用浪涌发生器向亥姆霍兹线圈注入雷电电流波，在线圈内产生模拟的LEMP磁场。根据某型无线电引信可能遭遇的雷电电磁环境，对处于勤务处理状态的该型无线电引信进行了辐照效应实验，测试辐照前后引信的性能指标，对其差异进行比较，分析了LEMP对该型无线电引信性能指标的影响。结果表明，在强的雷电电磁场环境下LEMP电场会损坏该型无线电引信的高频组件，使其不能产生探测信号，导致引信不能正常发火；LEMP电场还会损坏检波电路，使检波直流电压不能达到正常指标，从而导致引信也不能正常发火；LEMP磁场对该型引信性能基本没有影响。
2005, 17.
摘要:
对同轴波导内传输TEM模时金属支撑杆的散射特性进行了研究。通过将同轴波导等效为窄边是磁壁的矩形波导，建立了金属支撑杆的散射场计算模型，用积分方程法得到了散射场的计算公式，其计算结果与有限元方法仿真结果吻合良好。分析计算和实验表明：当同轴波导传输TEM模时，n根角向均匀分布的支撑杆在同轴波导内激励起一系列TE(mn)1模式；当n大于同轴波导截面平均周长与波长之比时，金属杆所激励的高阶模截止，输出和反射模式仅为TEM模，其反射系数随支撑杆根数或支撑杆半径的增加而增大，随频率的升高而减小。
对同轴波导内传输TEM模时金属支撑杆的散射特性进行了研究。通过将同轴波导等效为窄边是磁壁的矩形波导，建立了金属支撑杆的散射场计算模型，用积分方程法得到了散射场的计算公式，其计算结果与有限元方法仿真结果吻合良好。分析计算和实验表明：当同轴波导传输TEM模时，n根角向均匀分布的支撑杆在同轴波导内激励起一系列TE(mn)1模式；当n大于同轴波导截面平均周长与波长之比时，金属杆所激励的高阶模截止，输出和反射模式仅为TEM模，其反射系数随支撑杆根数或支撑杆半径的增加而增大，随频率的升高而减小。
2005, 17.
摘要:
为了给回旋行波放大器中螺旋管的设计提供一种简单易行的计算和优化方法，构建了特定的螺旋型回旋管模型，并用色散特性方程和MAFIA软件计算了其色散特性。采用MAFIA软件计算时，由于周期条件，相移从-180°到180°，每30°计算一次，对应的传递常数从-0.837 8 cm -1 变化到0.837 8 cm -1 。由于在准周期条件中相应的相移对应相应的传递常数，求解出对应的基模频率，通过模式识别，得出耦合以后的模式频率，即可以得出色散曲线。结果表明：在8.3～10.6 GHz的工作频率范围内，两者的计算结果吻合较好，相对偏差小于0.5%。色散曲线趋于斜率为正的直线，该特性说明了螺旋型回旋行波管具有较高的工作效率和较宽的带宽。
为了给回旋行波放大器中螺旋管的设计提供一种简单易行的计算和优化方法，构建了特定的螺旋型回旋管模型，并用色散特性方程和MAFIA软件计算了其色散特性。采用MAFIA软件计算时，由于周期条件，相移从-180°到180°，每30°计算一次，对应的传递常数从-0.837 8 cm -1 变化到0.837 8 cm -1 。由于在准周期条件中相应的相移对应相应的传递常数，求解出对应的基模频率，通过模式识别，得出耦合以后的模式频率，即可以得出色散曲线。结果表明：在8.3～10.6 GHz的工作频率范围内，两者的计算结果吻合较好，相对偏差小于0.5%。色散曲线趋于斜率为正的直线，该特性说明了螺旋型回旋行波管具有较高的工作效率和较宽的带宽。
2005, 17.
摘要:
分析了延迟击穿二极管（DBD，delayed breakdown diode)的物理机理。从该器件在负载上的输出脉冲幅度及上升时间两方面综合考虑，通过改变器件结构参数和物理参数（长度、面积、掺杂浓度、激励源等），模拟研究了不同激励源及不同负载情况下DBD特性的变化情况。结果表明: 上升时间对于面积和负载电阻均存在极小值，设计时面积和负载电阻应该选取该极值点对应的最佳值。n区长度存在最佳值，理论上应为器件加载在所需临界击穿电压值而且刚好处于穿通状态时的长度值；p+区和n+区的长度没有太大的影响，但应稍大于各自的穿通长度，浓度则尽量高；n区掺杂浓度越低越好，对激励源要求电流稍高于临界条件即可。
分析了延迟击穿二极管（DBD，delayed breakdown diode)的物理机理。从该器件在负载上的输出脉冲幅度及上升时间两方面综合考虑，通过改变器件结构参数和物理参数（长度、面积、掺杂浓度、激励源等），模拟研究了不同激励源及不同负载情况下DBD特性的变化情况。结果表明: 上升时间对于面积和负载电阻均存在极小值，设计时面积和负载电阻应该选取该极值点对应的最佳值。n区长度存在最佳值，理论上应为器件加载在所需临界击穿电压值而且刚好处于穿通状态时的长度值；p+区和n+区的长度没有太大的影响，但应稍大于各自的穿通长度，浓度则尽量高；n区掺杂浓度越低越好，对激励源要求电流稍高于临界条件即可。
2005, 17.
摘要:
用FORTRAN语言编程计算了微波圆柱同轴谐振腔TM工作模式的系列关联参数。给定合适的几何结构参数范围与模式参数范围,就可快速算出同轴腔内所有可能存在的腔体尺寸、本征频率、纵向电场强度极大值的位置对应的半径以及该位置处的特性阻抗。这样，设计者就可以根据特定的需要，从计算出的大量结果中选取符合要求的结构参数，为下一步仿真和实验提供依据，减少了设计初期冗长反复的仿真模拟和试错实验。用3维电磁场软件ISFEL 3D对计算结果进行仿真发现：计算结果与仿真结果有很好的一致性，说明自编程序的计算结果可以作为多注速调管谐振腔设计的优选或优化数据库，可以提高其设计的准确性和效率。
用FORTRAN语言编程计算了微波圆柱同轴谐振腔TM工作模式的系列关联参数。给定合适的几何结构参数范围与模式参数范围,就可快速算出同轴腔内所有可能存在的腔体尺寸、本征频率、纵向电场强度极大值的位置对应的半径以及该位置处的特性阻抗。这样，设计者就可以根据特定的需要，从计算出的大量结果中选取符合要求的结构参数，为下一步仿真和实验提供依据，减少了设计初期冗长反复的仿真模拟和试错实验。用3维电磁场软件ISFEL 3D对计算结果进行仿真发现：计算结果与仿真结果有很好的一致性，说明自编程序的计算结果可以作为多注速调管谐振腔设计的优选或优化数据库，可以提高其设计的准确性和效率。
2005, 17.
摘要:
高能强流电子束的束参数测量是加速器研制过程中重要的一项测量工作，由于光学渡越辐射具有时间响应快、分辨率高等特点而被用于测量电子束的具有时间分辨能力的束剖面、发散角、能量等多个参数；通过电子束束参数的时间分辨测量则能够了解电子束产生、输运中的问题，非常有利于加速器的研究与调试。一种具有时间分辨能力的、利用光学渡越辐射进行高能强流电子束束斑测量的系统在中国工程物理研究院被建立起来，并在12 MeV LIA的电子束束斑的测量中用于电子束传输研究，该系统拍摄图像的间隔时间最小为10 ns，最小的曝光时间为3 ns，具有一次可以拍摄8幅图像的能力，并获得了12 MeV LIA约100 ns内相应的时间分辨的束斑变化情况，观察到了一些过去未观察到的现象，为加速器的研究提供了又一个新测试方法。
高能强流电子束的束参数测量是加速器研制过程中重要的一项测量工作，由于光学渡越辐射具有时间响应快、分辨率高等特点而被用于测量电子束的具有时间分辨能力的束剖面、发散角、能量等多个参数；通过电子束束参数的时间分辨测量则能够了解电子束产生、输运中的问题，非常有利于加速器的研究与调试。一种具有时间分辨能力的、利用光学渡越辐射进行高能强流电子束束斑测量的系统在中国工程物理研究院被建立起来，并在12 MeV LIA的电子束束斑的测量中用于电子束传输研究，该系统拍摄图像的间隔时间最小为10 ns，最小的曝光时间为3 ns，具有一次可以拍摄8幅图像的能力，并获得了12 MeV LIA约100 ns内相应的时间分辨的束斑变化情况，观察到了一些过去未观察到的现象，为加速器的研究提供了又一个新测试方法。
2005, 17.
摘要:
介绍一种直径为55 mm的锇膜(411M)储备式热阴极，并以此为基础，建立了一套脉冲电压幅度为200 kV、脉冲平顶宽度大于等于2 μs的长脉冲功率源以及配套的加热系统与高压隔离网络电路。在阴极灯丝工作电流18 A，阴极温度1 165 ℃，二极管电压75 kV条件下，在该阴极试验平台上获得52 A的空间电荷限制流，实验结果与理论计算基本吻合。实验中还发现，阴极的放气源将严重影响阴极发射能力。
介绍一种直径为55 mm的锇膜(411M)储备式热阴极，并以此为基础，建立了一套脉冲电压幅度为200 kV、脉冲平顶宽度大于等于2 μs的长脉冲功率源以及配套的加热系统与高压隔离网络电路。在阴极灯丝工作电流18 A，阴极温度1 165 ℃，二极管电压75 kV条件下，在该阴极试验平台上获得52 A的空间电荷限制流，实验结果与理论计算基本吻合。实验中还发现，阴极的放气源将严重影响阴极发射能力。
2005, 17.
摘要:
4 MV静电加速器由高压系统、离子源及束流系统、控制系统和气体系统四部分组成。调试中出现了离子源不起弧、加速管破裂、控制系统失灵和输电带输电能力降低等技术问题，分析了出现这些问题的原因，然后分别采取了相应的措施加以解决：变换工作流程，在每次关机前先把引出电压降为零，开机时等离子源起弧后再把引出电压升到预定值；对过渡法兰进行车加工，重新封装；对高压端的控制设备采取屏蔽措施，在输入、输出端使用TVS二极管，对控制软件进行抗干扰设计；对绝缘气体进行循环干燥等。调试出了流强为100 μA、能量在3 MeV以上的稳定质子流。
4 MV静电加速器由高压系统、离子源及束流系统、控制系统和气体系统四部分组成。调试中出现了离子源不起弧、加速管破裂、控制系统失灵和输电带输电能力降低等技术问题，分析了出现这些问题的原因，然后分别采取了相应的措施加以解决：变换工作流程，在每次关机前先把引出电压降为零，开机时等离子源起弧后再把引出电压升到预定值；对过渡法兰进行车加工，重新封装；对高压端的控制设备采取屏蔽措施，在输入、输出端使用TVS二极管，对控制软件进行抗干扰设计；对绝缘气体进行循环干燥等。调试出了流强为100 μA、能量在3 MeV以上的稳定质子流。
2005, 17.
摘要:
在HIRFL-CSR实验环电子冷却装置上采用了独立的高精度螺线管串联产生纵向磁场的设计，获得很高的冷却段磁场平行度。使用霍尔片测量磁场的分布，使用磁针测磁方法测量冷却段磁场的磁轴偏角，并根据测量及计算结果对单个线圈磁轴进行微调。测量及调试结果表明，在施加电流为额定电流的一半时，冷却段磁感应强度为0.078 T，剩余磁场小于2×10-4 T，磁场不平行度小于1×10-4，达到了预期的设计目标。
在HIRFL-CSR实验环电子冷却装置上采用了独立的高精度螺线管串联产生纵向磁场的设计，获得很高的冷却段磁场平行度。使用霍尔片测量磁场的分布，使用磁针测磁方法测量冷却段磁场的磁轴偏角，并根据测量及计算结果对单个线圈磁轴进行微调。测量及调试结果表明，在施加电流为额定电流的一半时，冷却段磁感应强度为0.078 T，剩余磁场小于2×10-4 T，磁场不平行度小于1×10-4，达到了预期的设计目标。
2005, 17.
摘要:
速调管电子枪是速调管重要部件之一，它为速调管高频腔提供直流电子注。对国产50 MW速调管电子枪束流光学系统进行了模拟分析，并对电子枪陶瓷筒进行了重新设计和优化。为了在国产30 MW速调管的基础上设计50 MW速调管，采用进口钡钨电子枪阴极来减小蒸发和抑制打火，将电子注电压提高到320 kV,电流和导流系数分别为346 A和1.91 μp,以满足速调管功率提高的需要。设计出低电场强度（22.1 kV/mm）电子枪新结构，即在不影响电子枪内部束流稳定的前提下，将陶瓷筒设计成靠近阴极端半径较大而远离阴极端半径较小的形状，以避免高功率运行致使陶瓷筒的损坏。
速调管电子枪是速调管重要部件之一，它为速调管高频腔提供直流电子注。对国产50 MW速调管电子枪束流光学系统进行了模拟分析，并对电子枪陶瓷筒进行了重新设计和优化。为了在国产30 MW速调管的基础上设计50 MW速调管，采用进口钡钨电子枪阴极来减小蒸发和抑制打火，将电子注电压提高到320 kV,电流和导流系数分别为346 A和1.91 μp,以满足速调管功率提高的需要。设计出低电场强度（22.1 kV/mm）电子枪新结构，即在不影响电子枪内部束流稳定的前提下，将陶瓷筒设计成靠近阴极端半径较大而远离阴极端半径较小的形状，以避免高功率运行致使陶瓷筒的损坏。
2005, 17.
摘要:
射频超导谐振腔已经大规模地应用到粒子加速器领域，其优越之处在于它可以在CW模式或长宏脉冲模式下，提供高的加速梯度。射频超导已经成为自由电子激光和能量回收直线加速器的关键技术。经过30多年的研究发展，解决了超导腔的热崩溃、场致发射等诸多关键问题，目前加速梯度已经超过40 MV/m。高加速梯度的获得是射频超导领域的前沿热点，电抛光＋低温热处理技术使射频超导腔的加速梯度提高3～4 MV/m。最新发展起来的超导腔的干式处理可以改善超导腔的表面状况，提高超导腔的Q值，抑制次级电子发射效应，有可能成为提高超导腔性能的又一有效手段。
射频超导谐振腔已经大规模地应用到粒子加速器领域，其优越之处在于它可以在CW模式或长宏脉冲模式下，提供高的加速梯度。射频超导已经成为自由电子激光和能量回收直线加速器的关键技术。经过30多年的研究发展，解决了超导腔的热崩溃、场致发射等诸多关键问题，目前加速梯度已经超过40 MV/m。高加速梯度的获得是射频超导领域的前沿热点，电抛光＋低温热处理技术使射频超导腔的加速梯度提高3～4 MV/m。最新发展起来的超导腔的干式处理可以改善超导腔的表面状况，提高超导腔的Q值，抑制次级电子发射效应，有可能成为提高超导腔性能的又一有效手段。
2005, 17.
摘要:
利用幅值约220 kV、脉宽约4 ns的高压纳秒脉冲源，对高压氮气亚纳秒气体开关放电特性进行了实验研究。实验结果表明：当气压在3~10 MPa间变化，间隔距离在0.6~1.2 mm间变化时，氮气间隙击穿电压随气压和间隙距离的增大而增大，并随气压的增大略呈饱和趋势,最高击穿电场约为2 MV/cm。开关输出电压波形的上升时间变化范围为145~190 ps，该上升时间随气压、击穿电场以及间隙距离增大而减小。
利用幅值约220 kV、脉宽约4 ns的高压纳秒脉冲源，对高压氮气亚纳秒气体开关放电特性进行了实验研究。实验结果表明：当气压在3~10 MPa间变化，间隔距离在0.6~1.2 mm间变化时，氮气间隙击穿电压随气压和间隙距离的增大而增大，并随气压的增大略呈饱和趋势,最高击穿电场约为2 MV/cm。开关输出电压波形的上升时间变化范围为145~190 ps，该上升时间随气压、击穿电场以及间隙距离增大而减小。
2005, 17.
摘要:
在分析不同类型完全匹配层特点的基础上，选用了卷积形式完全匹配层（CPML）截断空中核爆电磁脉冲数值模拟的开放边界。从自由空间中电磁波的平面波解和分裂形式的完全匹配层出发，构造了未分裂形式的完全匹配层，应用傅里叶变换的卷积定理，推导出2维旋转椭球-双曲正交坐标系下卷积形式完全匹配层介质中电磁场的迭代形式的离散方程。计算表明，采用CPML吸收边界方法使得截断的外边界处的场的计算误差大大减少。
在分析不同类型完全匹配层特点的基础上，选用了卷积形式完全匹配层（CPML）截断空中核爆电磁脉冲数值模拟的开放边界。从自由空间中电磁波的平面波解和分裂形式的完全匹配层出发，构造了未分裂形式的完全匹配层，应用傅里叶变换的卷积定理，推导出2维旋转椭球-双曲正交坐标系下卷积形式完全匹配层介质中电磁场的迭代形式的离散方程。计算表明，采用CPML吸收边界方法使得截断的外边界处的场的计算误差大大减少。
2005, 17.
摘要:
根据阳加速器传输线的阻抗分区特性，建立电路模型，并对短路实验及丝阵内爆实验进行模拟。短路实验的模拟结果与实验测试结果非常接近；通过对丝阵具体条件的分析，合理地引入串联电阻，同样准确地模拟了丝阵内爆的传输线响应特性，并利用模型简单描述了丝阵内爆的一般特性。模拟结果表明，模拟方法正确有效、电路模型可用于变阻抗水传输线及MITL的设计分析及基本规律研究。
根据阳加速器传输线的阻抗分区特性，建立电路模型，并对短路实验及丝阵内爆实验进行模拟。短路实验的模拟结果与实验测试结果非常接近；通过对丝阵具体条件的分析，合理地引入串联电阻，同样准确地模拟了丝阵内爆的传输线响应特性，并利用模型简单描述了丝阵内爆的一般特性。模拟结果表明，模拟方法正确有效、电路模型可用于变阻抗水传输线及MITL的设计分析及基本规律研究。
2005, 17.
摘要:
通过引进包含tune调制的传输矩阵，模拟计算了由四极铁电源纹波所引起的tune调制对HIRFL-CSRm动力学孔径的影响。模拟计算中，对HIRFL-CSRm实际(lattice)跟踪1.0×106圈。从结果可以看出，动力学孔径随调制振幅的增大迅速减小，大体呈线性变化；动力学孔径随调制tune值的变化在研究范围内也有变化，变化的范围在0.049~0.089 m之间。
通过引进包含tune调制的传输矩阵，模拟计算了由四极铁电源纹波所引起的tune调制对HIRFL-CSRm动力学孔径的影响。模拟计算中，对HIRFL-CSRm实际(lattice)跟踪1.0×106圈。从结果可以看出，动力学孔径随调制振幅的增大迅速减小，大体呈线性变化；动力学孔径随调制tune值的变化在研究范围内也有变化，变化的范围在0.049~0.089 m之间。
2005, 17.
摘要:
介绍了单传输线型高压脉冲形成线的基本原理，将三套单线通过高性能开关串联即可形成所需的三脉冲。实验中，采用一台300 kV Marx发生器作为三套单线系统的高压源，形成线与传输线均为同轴电缆，开关为同轴场畸变型开关，负载为硫酸铜水电阻。得到的三脉冲前沿约20 ns，间隔约为300 ns，脉宽约120 ns。由于Marx发生器输出信号的触发时刻不同，导致脉冲幅度有较大的差异，对此提出改善实验结果的设想：加大Marx对形成线的充电电感以减小三脉冲基线的偏移；设计并试验新的V/N型开关，提高开关的加工精度；各脉冲形成线配有各自独立的Marx充电系统以使各脉冲单独可调。
介绍了单传输线型高压脉冲形成线的基本原理，将三套单线通过高性能开关串联即可形成所需的三脉冲。实验中，采用一台300 kV Marx发生器作为三套单线系统的高压源，形成线与传输线均为同轴电缆，开关为同轴场畸变型开关，负载为硫酸铜水电阻。得到的三脉冲前沿约20 ns，间隔约为300 ns，脉宽约120 ns。由于Marx发生器输出信号的触发时刻不同，导致脉冲幅度有较大的差异，对此提出改善实验结果的设想：加大Marx对形成线的充电电感以减小三脉冲基线的偏移；设计并试验新的V/N型开关，提高开关的加工精度；各脉冲形成线配有各自独立的Marx充电系统以使各脉冲单独可调。
2005, 17.
摘要:
针对闪光照相系统成像信噪比低的特点，提出了正则化预优约束共轭梯度算法（RPCCG）。RPCCG算法在闪光照相重建方程中引入Tikhonov正则化准则，利用预优约束共轭梯度法迭代求图像重建的最优解。数值试验表明，采用最小二乘+平滑准则的RPCCG算法是一种具有较高的抗噪能力的有效闪光照相图像重建算法，具有良好的收敛性和稳定性以及较高的重建精度。
针对闪光照相系统成像信噪比低的特点，提出了正则化预优约束共轭梯度算法（RPCCG）。RPCCG算法在闪光照相重建方程中引入Tikhonov正则化准则，利用预优约束共轭梯度法迭代求图像重建的最优解。数值试验表明，采用最小二乘+平滑准则的RPCCG算法是一种具有较高的抗噪能力的有效闪光照相图像重建算法，具有良好的收敛性和稳定性以及较高的重建精度。
2005, 17.
摘要:
研究了无电感补偿和有电感补偿的一级和两级电阻分压器的幅频特性-3 dB频率与阶跃响应10%~90%上升时间的关系。无电感补偿一级分压器的-3 dB频率与阶跃响应上升时间之积为常数0.350；对无电感补偿两级分压器，该乘积在0.349附近很小范围内变动；对电感补偿一级分压器，该乘积由过冲决定，当过冲在0~10%范围内变化时，该乘积在0.35~0.29之间线性变化；对电感补偿两级分压器，该乘积随过冲和分压器参数变化，在不大于10%的确定过冲下，变化范围约为±10%；当两级分压器第一级的时间常数远大于第二级的时间常数时，可能难以在第二级进行有效的电感补偿。
研究了无电感补偿和有电感补偿的一级和两级电阻分压器的幅频特性-3 dB频率与阶跃响应10%~90%上升时间的关系。无电感补偿一级分压器的-3 dB频率与阶跃响应上升时间之积为常数0.350；对无电感补偿两级分压器，该乘积在0.349附近很小范围内变动；对电感补偿一级分压器，该乘积由过冲决定，当过冲在0~10%范围内变化时，该乘积在0.35~0.29之间线性变化；对电感补偿两级分压器，该乘积随过冲和分压器参数变化，在不大于10%的确定过冲下，变化范围约为±10%；当两级分压器第一级的时间常数远大于第二级的时间常数时，可能难以在第二级进行有效的电感补偿。
