Email alert
RSS2006年 18卷 第02期
推荐文章
2006, 18.
摘要:
将Mikhailovskii 色散关系的理论用于费米分布的等离子体中，分别对纵振荡和横振荡进行数值模拟。结果表明，该方法得到的色散关系在极端相对论条件下不仅与Mikhailovskii 的理论相吻合，还得到了Mikhailovskii 没有涉及的范围内的色散关系。模拟得到了费米分布等离子体不同温度下纵振荡和横振荡的色散关系。
将Mikhailovskii 色散关系的理论用于费米分布的等离子体中，分别对纵振荡和横振荡进行数值模拟。结果表明，该方法得到的色散关系在极端相对论条件下不仅与Mikhailovskii 的理论相吻合，还得到了Mikhailovskii 没有涉及的范围内的色散关系。模拟得到了费米分布等离子体不同温度下纵振荡和横振荡的色散关系。
2006, 18.
摘要:
介绍了一种用于管状电子束发射的大面积LaB6阴极电子源，其阴极发射面积为115 mm2，LaB6发射体用钼作基底，在LaB6与钼之间用耐高温的碳化物粘合剂填充以防止LaB6与钼发生反应。采用电子束轰击的方式加热LaB6发射体，当阴极温度为1 873 K时，加热功率为173 W，直流发射电流密度达到40 A/cm2。与用石墨加热LaB6发射体相比，该电子源加热功率降低了66%。阴极在室温下反复暴露于大气后其发射性能稳定。
介绍了一种用于管状电子束发射的大面积LaB6阴极电子源，其阴极发射面积为115 mm2，LaB6发射体用钼作基底，在LaB6与钼之间用耐高温的碳化物粘合剂填充以防止LaB6与钼发生反应。采用电子束轰击的方式加热LaB6发射体，当阴极温度为1 873 K时，加热功率为173 W，直流发射电流密度达到40 A/cm2。与用石墨加热LaB6发射体相比，该电子源加热功率降低了66%。阴极在室温下反复暴露于大气后其发射性能稳定。
2006, 18.
摘要:
验证了用Level程序计算爱因斯坦自发辐射系数的可信性，选用精确的RKR势函数和最新的电偶极矩函数，计算得到了振动态量子数小于6的氯化氢激光基频振转跃迁的爱因斯坦自发辐射系数，更新了文献中的数据。结果表明Level是非常适合量子电子学同行使用的一个工具。
验证了用Level程序计算爱因斯坦自发辐射系数的可信性，选用精确的RKR势函数和最新的电偶极矩函数，计算得到了振动态量子数小于6的氯化氢激光基频振转跃迁的爱因斯坦自发辐射系数，更新了文献中的数据。结果表明Level是非常适合量子电子学同行使用的一个工具。
2006, 18.
摘要:
根据二极管结构及运行参数与出射电子、光子能谱的关系，采用Matlab数据处理软件和蒙特卡罗粒子输运计算方法，建立了二极管阳极靶表面出射光子能谱的计算方法。通过多次对二极管单次脉冲运行参数的比较研究，分析了强流二极管多炮运行参数的波动，对所产生的脉冲X射线能谱场稳定性的影响。计算结果表明：电子能谱的差异随着二极管运行的电参数变化而变化，每炮光子能谱谱型的差异趋于减小。当运行参数波动不大时，能谱场稳定性较好。
根据二极管结构及运行参数与出射电子、光子能谱的关系，采用Matlab数据处理软件和蒙特卡罗粒子输运计算方法，建立了二极管阳极靶表面出射光子能谱的计算方法。通过多次对二极管单次脉冲运行参数的比较研究，分析了强流二极管多炮运行参数的波动，对所产生的脉冲X射线能谱场稳定性的影响。计算结果表明：电子能谱的差异随着二极管运行的电参数变化而变化，每炮光子能谱谱型的差异趋于减小。当运行参数波动不大时，能谱场稳定性较好。
2006, 18.
摘要:
简要叙述了反熔丝FPGA的基本结构，介绍了一种FPGA延时电路的工作原理以及利用该电路在“强光一号”脉冲加速器上进行γ瞬时辐照试验的方法，给出了试验测量结果。分析表明：高剂量率γ瞬时电离辐射会破坏FPGA延时电路一个信号周期的工作状态，因此存在功能失效的可能性。但就整体而论，反熔丝FPGA抗瞬时辐射的性能要优于其它许多大规模CMOS集成电路。
简要叙述了反熔丝FPGA的基本结构，介绍了一种FPGA延时电路的工作原理以及利用该电路在“强光一号”脉冲加速器上进行γ瞬时辐照试验的方法，给出了试验测量结果。分析表明：高剂量率γ瞬时电离辐射会破坏FPGA延时电路一个信号周期的工作状态，因此存在功能失效的可能性。但就整体而论，反熔丝FPGA抗瞬时辐射的性能要优于其它许多大规模CMOS集成电路。
2006, 18.
摘要:
模拟了14 MeV中子在穿透样品后与闪烁体光纤的作用。对每根光纤中的能量沉积进行了计算，并转换成可见光(496 nm)光子数。在模拟实验中，分析了影响图像质量的因素。计算了散射中子本底与闪烁体和样品(聚乙烯)间距的关系。当间距为cm量级时，散射中子本底对图像的影响很小。计算表明系统对样品的甄别厚度与入射中子总数有关，在一定范围内近似与中子总数的对数成线性关系。通过模拟结果给出了理想平行中子束入射情况下系统的平面分辨率。
模拟了14 MeV中子在穿透样品后与闪烁体光纤的作用。对每根光纤中的能量沉积进行了计算，并转换成可见光(496 nm)光子数。在模拟实验中，分析了影响图像质量的因素。计算了散射中子本底与闪烁体和样品(聚乙烯)间距的关系。当间距为cm量级时，散射中子本底对图像的影响很小。计算表明系统对样品的甄别厚度与入射中子总数有关，在一定范围内近似与中子总数的对数成线性关系。通过模拟结果给出了理想平行中子束入射情况下系统的平面分辨率。
2006, 18.
摘要:
从理论和实验上对二极管激光阵列在Talbot外腔中的锁相进行了研究。在同相模和异相模近场分布的基础上，利用1维情况下的菲涅耳衍射公式计算了其远场分布。根据同相模和异相模在Talbot腔中的分布特性，采用1/2 Talbot腔并将外腔镜倾斜一个角度a的方法既能选择同相模，又能使模式的功率损耗最小。二极管激光阵列芯片采用CD金刚石材料,“三明治”结构对其进行封装，明显地减小了阵列的“smile”效应。在实验中实现了二极管激光阵列同相模的锁相输出，远场单瓣模的半高全宽为0.11 mm。
从理论和实验上对二极管激光阵列在Talbot外腔中的锁相进行了研究。在同相模和异相模近场分布的基础上，利用1维情况下的菲涅耳衍射公式计算了其远场分布。根据同相模和异相模在Talbot腔中的分布特性，采用1/2 Talbot腔并将外腔镜倾斜一个角度a的方法既能选择同相模，又能使模式的功率损耗最小。二极管激光阵列芯片采用CD金刚石材料,“三明治”结构对其进行封装，明显地减小了阵列的“smile”效应。在实验中实现了二极管激光阵列同相模的锁相输出，远场单瓣模的半高全宽为0.11 mm。
2006, 18.
摘要:
通过大气环境中重复频率激光辐照45#钢样品的表面反射率测量以及回收样品的金相分析和表面能谱分析，对表面反射率变化过程进行了研究。理论计算与实验对比表明：激光最初作用于由氧化物和吸附物形成的金属表面膜层，此时有较强的吸收；随后激光起“清洗”、“抛光”作用，然后直接作用于金属原子，反射增强；温度的升高使样品的电阻率增大导致反射率降低，随着温度的升高材料表面开始氧化以及其后的正反馈过程是材料反射系数持续下降的主要原因。
通过大气环境中重复频率激光辐照45#钢样品的表面反射率测量以及回收样品的金相分析和表面能谱分析，对表面反射率变化过程进行了研究。理论计算与实验对比表明：激光最初作用于由氧化物和吸附物形成的金属表面膜层，此时有较强的吸收；随后激光起“清洗”、“抛光”作用，然后直接作用于金属原子，反射增强；温度的升高使样品的电阻率增大导致反射率降低，随着温度的升高材料表面开始氧化以及其后的正反馈过程是材料反射系数持续下降的主要原因。
2006, 18.
摘要:
选择Blumlein电路作为放电电源的主电路，建立了Blumlein电路的离散化等效模型，利用该模型对电路进行仿真研究与优化设计，选取一组电路元件参数作为装调放电电路的依据，设计并制作了传输线电容与储能电容器，大大减小了电路寄生参数，提高了电路性能。实验结果表明，该放电电源的输出电压上升沿达到5.08 ns的设计指标，且工作稳定，对激光器的正常工作起了重要的作用。
选择Blumlein电路作为放电电源的主电路，建立了Blumlein电路的离散化等效模型，利用该模型对电路进行仿真研究与优化设计，选取一组电路元件参数作为装调放电电路的依据，设计并制作了传输线电容与储能电容器，大大减小了电路寄生参数，提高了电路性能。实验结果表明，该放电电源的输出电压上升沿达到5.08 ns的设计指标，且工作稳定，对激光器的正常工作起了重要的作用。
2006, 18.
摘要:
给出了悬摆法测量激光推进冲量耦合系数的原理，分别以空气、氩气、氮气和氦气为推进剂，用悬摆法测量了抛物形推力器在能量不同的单脉冲TEA CO2激光辐照下的冲量耦合系数。实验结果表明：氩气的冲量耦合系数最高，氦气的冲量耦合系数最低；在实验测试的激光能量范围内，4种推进剂气体的激光推进冲量耦合系数基本上都随着激光能量的增加而线性增大，冲量耦合系数的相对误差为5.4%~6.4%。实验结果与国外相关实验结论一致。
给出了悬摆法测量激光推进冲量耦合系数的原理，分别以空气、氩气、氮气和氦气为推进剂，用悬摆法测量了抛物形推力器在能量不同的单脉冲TEA CO2激光辐照下的冲量耦合系数。实验结果表明：氩气的冲量耦合系数最高，氦气的冲量耦合系数最低；在实验测试的激光能量范围内，4种推进剂气体的激光推进冲量耦合系数基本上都随着激光能量的增加而线性增大，冲量耦合系数的相对误差为5.4%~6.4%。实验结果与国外相关实验结论一致。
2006, 18.
摘要:
分析了楔形镜和中性玻璃衰减片组对光束的衰减原理，采用反射式楔形镜作为无像差定量衰减器，并同时使用中性玻璃衰减片组微调光束能量。实验测量了LD泵浦激光模式发生器基模和高阶模条件下激光束的M2因子,结果表明：楔形镜反射式衰减器对光束质量无显著影响，将楔形镜第一次表面反射作为无像差定量衰减，入射角在0~55°范围内，单棱镜表面反射光束能量为入射光能量的4.3%，通过多块组合可以得到更大的衰减；可采用中性玻璃衰减片组对激光光束的衰减进行精细控制，使其满足CCD探测器动态范围要求。该结论可为高精度激光参数测量装置光衰减系统的研制提供理论依据。
分析了楔形镜和中性玻璃衰减片组对光束的衰减原理，采用反射式楔形镜作为无像差定量衰减器，并同时使用中性玻璃衰减片组微调光束能量。实验测量了LD泵浦激光模式发生器基模和高阶模条件下激光束的M2因子,结果表明：楔形镜反射式衰减器对光束质量无显著影响，将楔形镜第一次表面反射作为无像差定量衰减，入射角在0~55°范围内，单棱镜表面反射光束能量为入射光能量的4.3%，通过多块组合可以得到更大的衰减；可采用中性玻璃衰减片组对激光光束的衰减进行精细控制，使其满足CCD探测器动态范围要求。该结论可为高精度激光参数测量装置光衰减系统的研制提供理论依据。
2006, 18.
摘要:
喷管是激光推力器的重要组成部分。在设计喷管构形时，可以使其与聚光系统一体化设计，也可以把聚光系统和喷管分离设计。针对聚光系统与喷管分离设计的工作模式，建立了一种辅助聚焦系统的点火模型。通过改变喷管的构形，分析了圆锥形、圆台形喷管的冲量耦合系数与喷管顶部直径与出口直径之比以及喷管长度与出口直径之比之间的关系。通过对推力曲线的分析，阐述了喷管结构参数对其性能影响的原因。研究结果显示，圆台形喷管的推进性能优于圆锥形和圆筒形。
喷管是激光推力器的重要组成部分。在设计喷管构形时，可以使其与聚光系统一体化设计，也可以把聚光系统和喷管分离设计。针对聚光系统与喷管分离设计的工作模式，建立了一种辅助聚焦系统的点火模型。通过改变喷管的构形，分析了圆锥形、圆台形喷管的冲量耦合系数与喷管顶部直径与出口直径之比以及喷管长度与出口直径之比之间的关系。通过对推力曲线的分析，阐述了喷管结构参数对其性能影响的原因。研究结果显示，圆台形喷管的推进性能优于圆锥形和圆筒形。
2006, 18.
摘要:
提出了PC型半导体探测器对波段外激光辐照的热电子光电导响应机制。响应波段外激光辐照PC型半导体探测器时，探测器有响应且输出电压信号迅速增大，与波段内激光辐照时的响应规律截然不同，这是由光激发能带内热电子而引起的光电导现象。当较强功率的激光辐照时还应考虑热效应。依据该机制进行了模拟计算，计算结果表明当PC型HgCdTe探测器被波段外激光辐照时，热电子的产生使得电导率减小，进而导致探测器的电阻增大。
提出了PC型半导体探测器对波段外激光辐照的热电子光电导响应机制。响应波段外激光辐照PC型半导体探测器时，探测器有响应且输出电压信号迅速增大，与波段内激光辐照时的响应规律截然不同，这是由光激发能带内热电子而引起的光电导现象。当较强功率的激光辐照时还应考虑热效应。依据该机制进行了模拟计算，计算结果表明当PC型HgCdTe探测器被波段外激光辐照时，热电子的产生使得电导率减小，进而导致探测器的电阻增大。
2006, 18.
摘要:
对传统S-H波前检测方法进行了改进的基础上，设计了一套适应于大型望远系统的波前检测方案。利用五角棱镜光束转向系统形成大型望远系统各子孔径准参考光束，实现依次扫描各子孔径；并用改进的S-H波前传感器实现依次探测各子孔径的波前。理论分析证明了由五角棱镜的制造误差和运动误差引起的波前倾斜误差在微变情况下，可通过波前修正方法予以修正，可有效地再现出望远系统自身波前误差。该方案可适用于大口径望远系统的波前检测。
对传统S-H波前检测方法进行了改进的基础上，设计了一套适应于大型望远系统的波前检测方案。利用五角棱镜光束转向系统形成大型望远系统各子孔径准参考光束，实现依次扫描各子孔径；并用改进的S-H波前传感器实现依次探测各子孔径的波前。理论分析证明了由五角棱镜的制造误差和运动误差引起的波前倾斜误差在微变情况下，可通过波前修正方法予以修正，可有效地再现出望远系统自身波前误差。该方案可适用于大口径望远系统的波前检测。
2006, 18.
摘要:
用系列程序对掠入射方式驱动亚稳态类镍银碰撞激发机制进行了研究。继低功率密度驱动获得有效增益系数为23.8 cm-1结果之后，在4.3×1013 W·cm-2较高功率密度驱动时，增益区移到驱动激光折返点附近，有效增益系数达到40 cm-1以上，比正入射提高了2.4倍。用50 J激光能量驱动单靶，就能达到有效增益长度积为40的深度饱和增益。
用系列程序对掠入射方式驱动亚稳态类镍银碰撞激发机制进行了研究。继低功率密度驱动获得有效增益系数为23.8 cm-1结果之后，在4.3×1013 W·cm-2较高功率密度驱动时，增益区移到驱动激光折返点附近，有效增益系数达到40 cm-1以上，比正入射提高了2.4倍。用50 J激光能量驱动单靶，就能达到有效增益长度积为40的深度饱和增益。
2006, 18.
摘要:
采用溶胶-凝胶方法制备的(CH3)2Si(OC2H5)2预聚体涂膜液中，掺入碱催化的SiO2悬胶体涂膜液，采用旋涂法在掺钕磷酸盐激光玻璃棒端面涂制了改性的防潮膜。当涂膜液中(CH3)2Si(OC2H5)2和SiO2物质的量之比为1∶1时，热处理后的膜层耐摩擦性能明显改善；表面粗糙度的均方根值为1.245 nm；膜层激光破坏阈值大于15 J/cm2(1 053 nm，1 ns)；在80 ℃和95%RH的封闭环境中静置336 h，膜层的透过率、接触角基本不变。结果证明膜层具有稳定的疏水结构和很好的防潮性能，膜层强度增加，耐磨擦能力提高，膜层使用期延长。
采用溶胶-凝胶方法制备的(CH3)2Si(OC2H5)2预聚体涂膜液中，掺入碱催化的SiO2悬胶体涂膜液，采用旋涂法在掺钕磷酸盐激光玻璃棒端面涂制了改性的防潮膜。当涂膜液中(CH3)2Si(OC2H5)2和SiO2物质的量之比为1∶1时，热处理后的膜层耐摩擦性能明显改善；表面粗糙度的均方根值为1.245 nm；膜层激光破坏阈值大于15 J/cm2(1 053 nm，1 ns)；在80 ℃和95%RH的封闭环境中静置336 h，膜层的透过率、接触角基本不变。结果证明膜层具有稳定的疏水结构和很好的防潮性能，膜层强度增加，耐磨擦能力提高，膜层使用期延长。
2006, 18.
摘要:
平面晶体谱仪是激光等离子体X光光谱重要诊断设备之一，X光光谱的半定量或定量化诊断需要对平面晶体的一些重要参数如积分衍射效率、晶体扭摆曲线半高宽等进行标定。利用北京高能物理研究所同步辐射室的3B3中能束线作为X光光源，对PET平面晶体进行了实验标定，并对实验标定结果进行了分析，得到了2.1~6.0 keV范围内各能点处的晶体衍射效率。实验结果与其它文献符合得很好。
平面晶体谱仪是激光等离子体X光光谱重要诊断设备之一，X光光谱的半定量或定量化诊断需要对平面晶体的一些重要参数如积分衍射效率、晶体扭摆曲线半高宽等进行标定。利用北京高能物理研究所同步辐射室的3B3中能束线作为X光光源，对PET平面晶体进行了实验标定，并对实验标定结果进行了分析，得到了2.1~6.0 keV范围内各能点处的晶体衍射效率。实验结果与其它文献符合得很好。
2006, 18.
摘要:
针对目前PMMA/SiO2杂化材料制备过程中容易出现的相分离问题，采用原位聚合和同步溶胶凝胶过程制备了聚合物链段与无机组分间有化学键作用的PMMA/SiO2杂化材料，并应用透射电子显微镜、红外光谱分析仪、X射线衍射分析仪、热失重分析仪等对不同SiO2含量的PMMA/SiO2杂化材料的形貌及结构进行了研究。结果表明：SiO2含量在20%～60%间的PMMA/SiO2杂化体系没有明显的相分离现象，SiO2含量在20%～40%间的杂化体系的透光性较好。
针对目前PMMA/SiO2杂化材料制备过程中容易出现的相分离问题，采用原位聚合和同步溶胶凝胶过程制备了聚合物链段与无机组分间有化学键作用的PMMA/SiO2杂化材料，并应用透射电子显微镜、红外光谱分析仪、X射线衍射分析仪、热失重分析仪等对不同SiO2含量的PMMA/SiO2杂化材料的形貌及结构进行了研究。结果表明：SiO2含量在20%～60%间的PMMA/SiO2杂化体系没有明显的相分离现象，SiO2含量在20%～40%间的杂化体系的透光性较好。
2006, 18.
摘要:
电荷耦合器件(CCD)光电输入输出响应特性是其用于光束远近场能量分布测量的重要参数，介绍一种新的标定方法——小孔衍射方法：即利用小孔衍射图像的零级谱的能量相对分布作为CCD能量的标准参考输入，依据最小二乘拟合准则，根据CCD的灰度输出标定其响应特性。介绍了数据处理方法并完成了校核实验及误差分析。
电荷耦合器件(CCD)光电输入输出响应特性是其用于光束远近场能量分布测量的重要参数，介绍一种新的标定方法——小孔衍射方法：即利用小孔衍射图像的零级谱的能量相对分布作为CCD能量的标准参考输入，依据最小二乘拟合准则，根据CCD的灰度输出标定其响应特性。介绍了数据处理方法并完成了校核实验及误差分析。
2006, 18.
摘要:
在阴阳极严格同轴的条件下，理论分析表明同轴虚阴极振荡器中TE11模式与TM01模式与径向入射电子束的谐振耦合具有近似的作用效率。3维PIC数值模拟结果显示，即使在圆对称结构下，输出波导中非角向均匀模式在输出功率中也占有较大成分。因此，同轴虚阴极振荡器中TE11模式与电子束之间的谐振作用对器件效率的影响不可忽略。通过引入结构的不对称性以及TE11模式反射器可以抑制电子束与TM01模式之间的谐振作用，从而起到抑制同轴虚阴极振荡器系统中模式竞争的作用，因此可以提高电子束到微波的功率转换效率。实验结果表明，采用阴阳极非均匀对称结构的TE11模式增强型同轴虚阴极振荡器可以大幅度提高效率，在优化参数条件下获得功率转换效率约7％，输出功率大于1.0 GW的实验结果，该功率约为近似严格同轴结构的2.5倍。该研究结果可以为高效率同轴虚阴极振荡器装置设计与实验结果分析提供基本理论依据以及参数确定基础。
在阴阳极严格同轴的条件下，理论分析表明同轴虚阴极振荡器中TE11模式与TM01模式与径向入射电子束的谐振耦合具有近似的作用效率。3维PIC数值模拟结果显示，即使在圆对称结构下，输出波导中非角向均匀模式在输出功率中也占有较大成分。因此，同轴虚阴极振荡器中TE11模式与电子束之间的谐振作用对器件效率的影响不可忽略。通过引入结构的不对称性以及TE11模式反射器可以抑制电子束与TM01模式之间的谐振作用，从而起到抑制同轴虚阴极振荡器系统中模式竞争的作用，因此可以提高电子束到微波的功率转换效率。实验结果表明，采用阴阳极非均匀对称结构的TE11模式增强型同轴虚阴极振荡器可以大幅度提高效率，在优化参数条件下获得功率转换效率约7％，输出功率大于1.0 GW的实验结果，该功率约为近似严格同轴结构的2.5倍。该研究结果可以为高效率同轴虚阴极振荡器装置设计与实验结果分析提供基本理论依据以及参数确定基础。
2006, 18.
摘要:
轴向提取矩形波导TE10模虚阴极振荡器可以不需要模式转换器或弯曲过渡波导而直接通过天线轴向辐射微波，从而使微波源及其辐射系统更加紧凑。粒子模拟结果表明，在400 keV，8.9 kA的束流条件下，轴向提取矩形波导TE10模虚阴极振荡器在2.12 GHz处可以获得功率为500 MW的高功率微波输出，功率效率为14%，频率、模式纯净。这些结果为相同波段同类装置的小型化提供了一条可能的技术途径。
轴向提取矩形波导TE10模虚阴极振荡器可以不需要模式转换器或弯曲过渡波导而直接通过天线轴向辐射微波，从而使微波源及其辐射系统更加紧凑。粒子模拟结果表明，在400 keV，8.9 kA的束流条件下，轴向提取矩形波导TE10模虚阴极振荡器在2.12 GHz处可以获得功率为500 MW的高功率微波输出，功率效率为14%，频率、模式纯净。这些结果为相同波段同类装置的小型化提供了一条可能的技术途径。
2006, 18.
摘要:
设计了一种新型的高功率低气压等离子体电子枪。基于空心阴极效应和低压辉光放电原理与经验，确定了空心阴极、加速间隙、工作气压范围等。提出关于等离子体阴极电子枪产生高功率、高密度电子束源的整体方案。分别在连续馈气和脉冲馈气条件下进行实验测试，得到放电电流、收集极电流与气压、脉宽及调制器电压的关系。实验获得电子枪的典型放电电流为150~200 A，脉宽60 μs；传输电子束达到30~80 A，脉宽60 μs。该结果表明该新型等离子体阴极电子枪可以取代材料阴极作为大电流、长脉冲电子束源，特别适用于等离子体加载微波管。
设计了一种新型的高功率低气压等离子体电子枪。基于空心阴极效应和低压辉光放电原理与经验，确定了空心阴极、加速间隙、工作气压范围等。提出关于等离子体阴极电子枪产生高功率、高密度电子束源的整体方案。分别在连续馈气和脉冲馈气条件下进行实验测试，得到放电电流、收集极电流与气压、脉宽及调制器电压的关系。实验获得电子枪的典型放电电流为150~200 A，脉宽60 μs；传输电子束达到30~80 A，脉宽60 μs。该结果表明该新型等离子体阴极电子枪可以取代材料阴极作为大电流、长脉冲电子束源，特别适用于等离子体加载微波管。
2006, 18.
摘要:
推导了同轴波导的空间电荷限制流，其值大于圆波导的空间电荷限制流。因此在阴极电势和束流相等的情况下，同轴波导中的束流具有更高的动能，同轴器件有可能获得更高的微波转换效率。理论推导出同轴慢波结构中考虑束流空间电荷影响的色散方程，利用Matlab进行了编程求解。不考虑束流空间电荷影响时，编程计算结果与Superfish模拟结果一致。由考虑束流空间电荷影响的色散方程数值计算结果，可知文献中提出的同轴慢波结构相对论高功率微波产生器工作在准TEM模的π模，频率为7.67 GHz，峰值时间增长率较高，电子束损失的能量与其初始能量之比为34%。这些结果均与文献中的数值模拟结果一致。同时理论分析说明该种器件无论在能量转换效率，还是在产生微波脉冲的上升时间上均具有优势。
推导了同轴波导的空间电荷限制流，其值大于圆波导的空间电荷限制流。因此在阴极电势和束流相等的情况下，同轴波导中的束流具有更高的动能，同轴器件有可能获得更高的微波转换效率。理论推导出同轴慢波结构中考虑束流空间电荷影响的色散方程，利用Matlab进行了编程求解。不考虑束流空间电荷影响时，编程计算结果与Superfish模拟结果一致。由考虑束流空间电荷影响的色散方程数值计算结果，可知文献中提出的同轴慢波结构相对论高功率微波产生器工作在准TEM模的π模，频率为7.67 GHz，峰值时间增长率较高，电子束损失的能量与其初始能量之比为34%。这些结果均与文献中的数值模拟结果一致。同时理论分析说明该种器件无论在能量转换效率，还是在产生微波脉冲的上升时间上均具有优势。
2006, 18.
摘要:
从分析速调管输出回路的电磁场分量入手，结合微波电路理论，提出了计算速调管输出回路间隙阻抗的场分析法。对于在谐振模式交叠频带上，群聚电子束电流同时与各模式的阻抗相作用，总阻抗是各模式阻抗的代数叠加的情况，提出了阻抗叠加方法。该方法原则上可求解任意给定间隙电阻所对应的间隙电抗值。计算表明，场分析法与等效间隙阻抗法计算结果最大相对误差为1.5％，阻抗叠加方法计算结果与冷测数据最大相对误差为10％。分析表明，多个谐振模式的引进是速调管输出腔加载滤波器展宽频带的物理实质。
从分析速调管输出回路的电磁场分量入手，结合微波电路理论，提出了计算速调管输出回路间隙阻抗的场分析法。对于在谐振模式交叠频带上，群聚电子束电流同时与各模式的阻抗相作用，总阻抗是各模式阻抗的代数叠加的情况，提出了阻抗叠加方法。该方法原则上可求解任意给定间隙电阻所对应的间隙电抗值。计算表明，场分析法与等效间隙阻抗法计算结果最大相对误差为1.5％，阻抗叠加方法计算结果与冷测数据最大相对误差为10％。分析表明，多个谐振模式的引进是速调管输出腔加载滤波器展宽频带的物理实质。
2006, 18.
摘要:
介绍了中国工程物理研究院应用电子学研究所关于同轴虚阴极振荡器实验的最新进展。实验结果表明，带阳极反射板结构的同轴虚阴极振荡器比不带阳极反射板结构的同轴虚阴极振荡器输出微波功率更高，频谱更纯。在二极管电压350 kV，电流23 kA条件下，输出微波峰值功率500 MW，能量转换效率约6.2%，工作频率为3.3 GHz。对实验结果进行了理论分析。
介绍了中国工程物理研究院应用电子学研究所关于同轴虚阴极振荡器实验的最新进展。实验结果表明，带阳极反射板结构的同轴虚阴极振荡器比不带阳极反射板结构的同轴虚阴极振荡器输出微波功率更高，频谱更纯。在二极管电压350 kV，电流23 kA条件下，输出微波峰值功率500 MW，能量转换效率约6.2%，工作频率为3.3 GHz。对实验结果进行了理论分析。
2006, 18.
摘要:
利用3维电磁场计算软件MAFIA对L波段100 kW多注速调管的多注电子光学系统进行了模拟计算。通过编写宏程序使MAFIA可以计算旁轴电子枪的性能参数，给出了磁场分布并分析了磁场的差异对电子轨迹的影响。模拟表明：中心注磁场具有轴对称性，在均匀区，轨迹的波动性最小，电子轨迹的层流性也最好； 内层电子注径向磁场较小，轨迹的波动性略大于中心注的情况；外层电子注靠近极靴处径向磁场最大，电子轨迹的波动最大，层流性最差。计算并模拟显示了18个电子注在收集极入口处的发散情况。
利用3维电磁场计算软件MAFIA对L波段100 kW多注速调管的多注电子光学系统进行了模拟计算。通过编写宏程序使MAFIA可以计算旁轴电子枪的性能参数，给出了磁场分布并分析了磁场的差异对电子轨迹的影响。模拟表明：中心注磁场具有轴对称性，在均匀区，轨迹的波动性最小，电子轨迹的层流性也最好； 内层电子注径向磁场较小，轨迹的波动性略大于中心注的情况；外层电子注靠近极靴处径向磁场最大，电子轨迹的波动最大，层流性最差。计算并模拟显示了18个电子注在收集极入口处的发散情况。
2006, 18.
摘要:
介绍了一套自行研制的高功率超宽谱电磁脉冲辐射场测量系统，该系统主要由TEM喇叭接收天线、同轴传输线、宽带示波器及微型计算机组成。其中，TEM喇叭上极板为等腰三角形金属板，顶角14°，高60 cm，下极板为80 cm×30 cm矩形金属板，两金属板间夹角为7°，采用同轴线直接馈电方式，馈电点高度1 mm。分析了测量系统的基本理论，采用时域有限差分和离散傅里叶变换相结合的方法对TEM喇叭接收天线的传递函数进行了计算，建立了信号衰减补偿方法。实测了抛物反射面脉冲辐射天线的辐射场，测得主轴上远区辐射场主脉冲波形与辐射天线的激励信号近似成微分关系，当激励信号的前后沿变快时，测得的辐射场也相应增大。测量结果表明，该系统能够反映脉冲辐射场的变化特性，具有良好的波形保真性和宽频带特性。
介绍了一套自行研制的高功率超宽谱电磁脉冲辐射场测量系统，该系统主要由TEM喇叭接收天线、同轴传输线、宽带示波器及微型计算机组成。其中，TEM喇叭上极板为等腰三角形金属板，顶角14°，高60 cm，下极板为80 cm×30 cm矩形金属板，两金属板间夹角为7°，采用同轴线直接馈电方式，馈电点高度1 mm。分析了测量系统的基本理论，采用时域有限差分和离散傅里叶变换相结合的方法对TEM喇叭接收天线的传递函数进行了计算，建立了信号衰减补偿方法。实测了抛物反射面脉冲辐射天线的辐射场，测得主轴上远区辐射场主脉冲波形与辐射天线的激励信号近似成微分关系，当激励信号的前后沿变快时，测得的辐射场也相应增大。测量结果表明，该系统能够反映脉冲辐射场的变化特性，具有良好的波形保真性和宽频带特性。
2006, 18.
摘要:
介绍了高功率双层径向线螺旋阵列天线的模拟优化结果，对按照优化结构尺寸加工的阵列天线进行了实验研究。在实验中，设计了用于连接标准接口和天线输入口的阻抗变换器，对阵列天线辐射特性的测量采用了标准线极化天线比较法。实验结果表明：在3.8～4.2 GHz的频率范围内天线增益大于19.7 dB，口径效率大于42%，天线轴比小于4 dB，驻波系数小于1.6；实验结果与数值计算结果基本一致。
介绍了高功率双层径向线螺旋阵列天线的模拟优化结果，对按照优化结构尺寸加工的阵列天线进行了实验研究。在实验中，设计了用于连接标准接口和天线输入口的阻抗变换器，对阵列天线辐射特性的测量采用了标准线极化天线比较法。实验结果表明：在3.8～4.2 GHz的频率范围内天线增益大于19.7 dB，口径效率大于42%，天线轴比小于4 dB，驻波系数小于1.6；实验结果与数值计算结果基本一致。
2006, 18.
摘要:
对一种高工作电压、高重复频率的三电极气体开关的优化设计方法进行了研究，包括绝缘结构的优化、最优触发孔径和触发电极位置的选取。采用设计开关开展了实验研究，并对实验结果进行了分析。结果表明，开关实现了工作电压1.1 MV，峰值电流约13.8 kA，重复频率100 Hz的最大稳定运行参数，性能满足设计要求；开关绝缘恢复性能良好，各次电压波形幅值均匀，分散性小，归一化标准偏差小于3%。
对一种高工作电压、高重复频率的三电极气体开关的优化设计方法进行了研究，包括绝缘结构的优化、最优触发孔径和触发电极位置的选取。采用设计开关开展了实验研究，并对实验结果进行了分析。结果表明，开关实现了工作电压1.1 MV，峰值电流约13.8 kA，重复频率100 Hz的最大稳定运行参数，性能满足设计要求；开关绝缘恢复性能良好，各次电压波形幅值均匀，分散性小，归一化标准偏差小于3%。
2006, 18.
摘要:
利用逐束团测量系统在BEPC储存环中跟踪单个束团得到其多圈位置振荡信息，获得BEPC储存环的横向阻尼时间与束流流强、色品、八极子和束流能量的关系，并通过分析得到了BEPC储存环辐射阻尼时间为52 ms。实验结果表明：流强越高、色品越大，阻尼率也就越大；束流流强为4.7 mA时八极子强度的变化对阻尼率没有影响；束流流强为5 mA时，阻尼率随束流能量升高而减小。
利用逐束团测量系统在BEPC储存环中跟踪单个束团得到其多圈位置振荡信息，获得BEPC储存环的横向阻尼时间与束流流强、色品、八极子和束流能量的关系，并通过分析得到了BEPC储存环辐射阻尼时间为52 ms。实验结果表明：流强越高、色品越大，阻尼率也就越大；束流流强为4.7 mA时八极子强度的变化对阻尼率没有影响；束流流强为5 mA时，阻尼率随束流能量升高而减小。
2006, 18.
摘要:
国产50 MW速调管需要脉冲功率为120 MW的电子枪，其阴极为皮尔斯型储备式阴极，扫描直径为85 mm。利用ANSYS 对该速调管电子枪的温度场分布及结构的热变形进行了模拟分析。对于电子枪复杂的内部结构形态以及能量转换方式,分析了热传导方式对温度场的影响。在此基础上进行了温度场与结构变形的耦合分析，利用EGUN对电子枪形变前后束流光学特性进行模拟分析，并对模拟结果与高功率测试结果进行了分析比较。
国产50 MW速调管需要脉冲功率为120 MW的电子枪，其阴极为皮尔斯型储备式阴极，扫描直径为85 mm。利用ANSYS 对该速调管电子枪的温度场分布及结构的热变形进行了模拟分析。对于电子枪复杂的内部结构形态以及能量转换方式,分析了热传导方式对温度场的影响。在此基础上进行了温度场与结构变形的耦合分析，利用EGUN对电子枪形变前后束流光学特性进行模拟分析，并对模拟结果与高功率测试结果进行了分析比较。
2006, 18.
摘要:
应用小波变换具有良好的时频局部特性，通过对强流直线感应加速器(LIA)脉冲信号的去噪声、信号突变点检测以及时间间隔测量等处理，表明小波变换在LIA信号处理中有广泛的应用前景；利用小波包分析的每个节点都代表了对应频带的信号特征的特点，对“神龙一号”快脉冲波形数据进行小波包变换，以各频带信号能量为元素构造特征向量，实现了高维波形数据的特征值提取，达到了数据压缩和降维的目的，为进一步实现LIA故障智能诊断、预测维护提供了一种可行的途径。
应用小波变换具有良好的时频局部特性，通过对强流直线感应加速器(LIA)脉冲信号的去噪声、信号突变点检测以及时间间隔测量等处理，表明小波变换在LIA信号处理中有广泛的应用前景；利用小波包分析的每个节点都代表了对应频带的信号特征的特点，对“神龙一号”快脉冲波形数据进行小波包变换，以各频带信号能量为元素构造特征向量，实现了高维波形数据的特征值提取，达到了数据压缩和降维的目的，为进一步实现LIA故障智能诊断、预测维护提供了一种可行的途径。
2006, 18.
摘要:
逐束团测量装置属于宽带和实时测量，足以分辨重复频率为204 MHz的相邻束团的信号，设计功能包括横向水平和垂直Beta振荡，纵向同步相位振荡，束团填充等信息的实时检测。对信号频谱分析，系统参数设计，前端射频检测，锁相环信号合成，高速数据采集以及基于PXI的整个系统作了详细介绍，分析了若干调试和实验结果，并讨论了合肥光源储存环目前存在的不稳定性及该测试手段在诊断中的应用。
逐束团测量装置属于宽带和实时测量，足以分辨重复频率为204 MHz的相邻束团的信号，设计功能包括横向水平和垂直Beta振荡，纵向同步相位振荡，束团填充等信息的实时检测。对信号频谱分析，系统参数设计，前端射频检测，锁相环信号合成，高速数据采集以及基于PXI的整个系统作了详细介绍，分析了若干调试和实验结果，并讨论了合肥光源储存环目前存在的不稳定性及该测试手段在诊断中的应用。
2006, 18.
摘要:
介绍了在合肥光源开展逐束团测量（横向和纵向）和横向束流反馈系统研究和研制的重要性,同时还介绍了设计思想。合肥光源高频频率为204 MHz，因此，系统至少需要100 MHz的带宽。还较详细地介绍了宽带部件和系统参数的选择原则。该系统不仅可用于研究由于高频腔中的高阶模和真空室的阻抗壁效应所引起的耦合束团不稳定性，而且还能抑制耦合束团不稳定性振荡、快速束流离子不稳定性和注入大幅度振荡等，从而将提高机器的运行性能。
介绍了在合肥光源开展逐束团测量（横向和纵向）和横向束流反馈系统研究和研制的重要性,同时还介绍了设计思想。合肥光源高频频率为204 MHz，因此，系统至少需要100 MHz的带宽。还较详细地介绍了宽带部件和系统参数的选择原则。该系统不仅可用于研究由于高频腔中的高阶模和真空室的阻抗壁效应所引起的耦合束团不稳定性，而且还能抑制耦合束团不稳定性振荡、快速束流离子不稳定性和注入大幅度振荡等，从而将提高机器的运行性能。
2006, 18.
摘要:
大功率波导真空阀门是BEPCⅡ直线加速器微波系统的重点改进项目，作为微波大功率传输和真空密封双重功能的超高真空微波器件，机械结构比较复杂，制造工艺难度大。经过各方努力，已经研究完成16台大功率波导真空阀门，并在2004年全部安装在加速器上使用。目前进入到波导真空阀门的脉冲功率为30~50 MW，高功率运行工作状态良好。对阀门从设计原理、机械结构、微波测试及高功率运行等方面作了较详细的阐述。
大功率波导真空阀门是BEPCⅡ直线加速器微波系统的重点改进项目，作为微波大功率传输和真空密封双重功能的超高真空微波器件，机械结构比较复杂，制造工艺难度大。经过各方努力，已经研究完成16台大功率波导真空阀门，并在2004年全部安装在加速器上使用。目前进入到波导真空阀门的脉冲功率为30~50 MW，高功率运行工作状态良好。对阀门从设计原理、机械结构、微波测试及高功率运行等方面作了较详细的阐述。
2006, 18.
摘要:
基于光学渡越辐射原理的高能强流电子束束流参数在线测量及诊断系统，具有时间响应快、分辨率高的特点，可以测量电子束的束剖面、发射角、能量等参数。利用嵌入式方法，通过计算机控制系统对时间分辨测量系统实现实时的远程控制，实现了直线感应加速器中时间分辨测量。计算机控制系统接收光电视频信号，进行实时图像传输，得到动态图像，有效解决了在直线感应加速器中强流干扰的光学渡越辐射测量的困难。并给出了嵌入式远程控制的方法。
基于光学渡越辐射原理的高能强流电子束束流参数在线测量及诊断系统，具有时间响应快、分辨率高的特点，可以测量电子束的束剖面、发射角、能量等参数。利用嵌入式方法，通过计算机控制系统对时间分辨测量系统实现实时的远程控制，实现了直线感应加速器中时间分辨测量。计算机控制系统接收光电视频信号，进行实时图像传输，得到动态图像，有效解决了在直线感应加速器中强流干扰的光学渡越辐射测量的困难。并给出了嵌入式远程控制的方法。
2006, 18.
摘要:
利用有限元方法，通过调节X波段脉冲压缩装置的腔体长度、输入膜片宽度、输出耦合口位置等参量，研究了这些参量对谐振频率和品质因数的影响关系。研究表明：通过微调腔体长度并优化结构参数，可以将该装置的工作频率限制在规定的范围内；输入膜片缝隙由宽变窄的过程中，驻波比由大变小，达到临界耦合后，驻波比又由小变大，且谐振频率略有升高；品质因数与H-T分支的T形输出口的微波泄露密切相关，而该输出口泄露的大小随短路面到H-T分支中线的距离周期性变化。模拟得到的膜片距输出口中线长度为1 133.75 mm，分支中线到短路面的长度为95.25 mm，输入膜片宽9 mm，本征频率为9.387 2 GHz，输入耦合系数为1.15，品质因数为8 000。根据数值模拟结果，优化设计了一套脉冲压缩装置，实测得到的工作频率为9.388 4 GHz，输入耦合系数为1.03，品质因数为5 500。由于该装置输出口微波泄露较大，因此实测的品质因数比模拟的要小一些，这一点可以通过改进终端滑动短路面的调节方式来改善。
利用有限元方法，通过调节X波段脉冲压缩装置的腔体长度、输入膜片宽度、输出耦合口位置等参量，研究了这些参量对谐振频率和品质因数的影响关系。研究表明：通过微调腔体长度并优化结构参数，可以将该装置的工作频率限制在规定的范围内；输入膜片缝隙由宽变窄的过程中，驻波比由大变小，达到临界耦合后，驻波比又由小变大，且谐振频率略有升高；品质因数与H-T分支的T形输出口的微波泄露密切相关，而该输出口泄露的大小随短路面到H-T分支中线的距离周期性变化。模拟得到的膜片距输出口中线长度为1 133.75 mm，分支中线到短路面的长度为95.25 mm，输入膜片宽9 mm，本征频率为9.387 2 GHz，输入耦合系数为1.15，品质因数为8 000。根据数值模拟结果，优化设计了一套脉冲压缩装置，实测得到的工作频率为9.388 4 GHz，输入耦合系数为1.03，品质因数为5 500。由于该装置输出口微波泄露较大，因此实测的品质因数比模拟的要小一些，这一点可以通过改进终端滑动短路面的调节方式来改善。
2006, 18.
摘要:
在脉冲功率技术中，开关电极的形状优化设计非常重要。利用电荷模拟法对常用的环形电极的电场分布进行了模拟计算，用旋转椭圆近似法优化电极轮廓外形，用微粒群（PSO）算法对轮廓外形的几何参数进行优化选择。结果表明：旋转椭圆近似法结合PSO算法非常适用于环形开关电极自动优化设计，优化所得形状和参数能满足电极之间电场分布的要求。
在脉冲功率技术中，开关电极的形状优化设计非常重要。利用电荷模拟法对常用的环形电极的电场分布进行了模拟计算，用旋转椭圆近似法优化电极轮廓外形，用微粒群（PSO）算法对轮廓外形的几何参数进行优化选择。结果表明：旋转椭圆近似法结合PSO算法非常适用于环形开关电极自动优化设计，优化所得形状和参数能满足电极之间电场分布的要求。
2006, 18.
摘要:
介绍了一种Rogowski线圈脉冲电流探头时域标定和标定数据处理的方法，将脉冲法时域标定的结果和频域标定结果进行了比较。针对电流探头的低频失真，采用系统辨识方法建立了测量系统的动态模型，并对探头输出信号的失真进行校正。实测数据验证了所建模型的有效性，设计出的数字补偿滤波器可将测量系统校正为一理想的比例环节。
介绍了一种Rogowski线圈脉冲电流探头时域标定和标定数据处理的方法，将脉冲法时域标定的结果和频域标定结果进行了比较。针对电流探头的低频失真，采用系统辨识方法建立了测量系统的动态模型，并对探头输出信号的失真进行校正。实测数据验证了所建模型的有效性，设计出的数字补偿滤波器可将测量系统校正为一理想的比例环节。
2006, 18.
摘要:
在装置“S-300”上，通过测量真空磁绝缘传输线中电极间电子流轫致辐射和负载上的电流、电压等参数，研究了磁绝缘传输线中的电流损失特性。实验中使用了阻抗特性不同的3种负载，结果表明，磁绝缘传输线中的电流损失特性显著地取决于负载。当负载为丝阵靶时，电流损失出现在丝阵等离子体最大箍缩时刻，且其值不超过负载总电流的5％。
在装置“S-300”上，通过测量真空磁绝缘传输线中电极间电子流轫致辐射和负载上的电流、电压等参数，研究了磁绝缘传输线中的电流损失特性。实验中使用了阻抗特性不同的3种负载，结果表明，磁绝缘传输线中的电流损失特性显著地取决于负载。当负载为丝阵靶时，电流损失出现在丝阵等离子体最大箍缩时刻，且其值不超过负载总电流的5％。
2006, 18.
摘要:
首次提出了利用周期永磁环做初始能源的螺旋型爆磁压缩发生器，该结构由4节永磁环正反排到组成。阐述了这种周期永磁环爆磁压缩发生器的结构及其特点，并利用等效电路模型分析了轴线起爆周期永磁环爆磁压缩发生器的磁通变化规律和爆磁压缩过程，得到了基本的电流变化关系。 分析及数值计算结果表明：这种周期永磁环爆磁压缩发生器能够实现电流放大，在磁化电流为0.13 MA，磁化回路负载电感为1.0 μH条件下，最终输出电流可达0.16 MA。周期永磁环可以作为爆磁压缩发生器的初始能源，这种概念设计值得进行进一步的实验探索。
首次提出了利用周期永磁环做初始能源的螺旋型爆磁压缩发生器，该结构由4节永磁环正反排到组成。阐述了这种周期永磁环爆磁压缩发生器的结构及其特点，并利用等效电路模型分析了轴线起爆周期永磁环爆磁压缩发生器的磁通变化规律和爆磁压缩过程，得到了基本的电流变化关系。 分析及数值计算结果表明：这种周期永磁环爆磁压缩发生器能够实现电流放大，在磁化电流为0.13 MA，磁化回路负载电感为1.0 μH条件下，最终输出电流可达0.16 MA。周期永磁环可以作为爆磁压缩发生器的初始能源，这种概念设计值得进行进一步的实验探索。
2006, 18.
摘要:
研制了一种适用于平行板传输连接的平面火花隙三电极开关，开关正负电极为半圆形状，触发电极为细条状。将之替代立体式（半球形电极）火花隙三电极开关并应用于爆炸箔起爆装置中，装置回路参数将得以优化。实验测试了空气间隙为4.12， 3.14和2.2 mm的平面火花隙三电极开关的性能。结果表明，在开关间隙间距一定的情况下，随着电压的升高，开关间隙的放电时延和分散时间呈指数降低，开关电感小于15 nH；对于不同范围内的应用电压，使用不同间隙间距的开关，其分散时间不大于10 ns。该开关应用于较低充电电压（小于10 kV）的脉冲功率装置中，与立体式火花隙三电极开关相比，回路电感降低了约50 nH，放电周期缩短近1/3，峰值电流增加约1/3。
研制了一种适用于平行板传输连接的平面火花隙三电极开关，开关正负电极为半圆形状，触发电极为细条状。将之替代立体式（半球形电极）火花隙三电极开关并应用于爆炸箔起爆装置中，装置回路参数将得以优化。实验测试了空气间隙为4.12， 3.14和2.2 mm的平面火花隙三电极开关的性能。结果表明，在开关间隙间距一定的情况下，随着电压的升高，开关间隙的放电时延和分散时间呈指数降低，开关电感小于15 nH；对于不同范围内的应用电压，使用不同间隙间距的开关，其分散时间不大于10 ns。该开关应用于较低充电电压（小于10 kV）的脉冲功率装置中，与立体式火花隙三电极开关相比，回路电感降低了约50 nH，放电周期缩短近1/3，峰值电流增加约1/3。
