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RSS2008年 20卷 第08期
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2008, 20.
摘要:
采用所设计的紧凑Tesla变压器型重频调制器，对Tesla变压器子系统和调制器系统在单脉冲和重频两种模式下分别进行了实验研究，并对实验结果进行了分析讨论，结果表明:单脉冲和重频(50 Hz)两种模式下，Tesla变压器给形成线充电的峰值电压分别可达380 kV和300 kV，且变压器充电稳定性能高；通过调整气体火花隙主开关的电极间距和工作气压，在调制器单脉冲运行中得到最高输出电压330 kV,脉宽7 ns,上升沿2 ns；在重复频率不超过40 Hz、调制器重频运行小于或等于300个脉冲数时，不需施加冷却系统和吹气系统，大大减小装置的体积和质量；在300个脉冲数以内，随着脉冲数目增加，调制器输出电压的平均值下降，输出电压的不稳定度变小，输出电压下降度增加，并在脉冲数达到50个以上时趋于稳定；随着重复频率增高，调制器输出电压的不稳定度增加，重复频率上升到40 Hz以上时，输出电压的平均值下降较大；调制器重复频率40 Hz下稳定运行输出300个脉冲，输出电压310 kV,电压不稳定度为6%，电压下降度为6%。
采用所设计的紧凑Tesla变压器型重频调制器，对Tesla变压器子系统和调制器系统在单脉冲和重频两种模式下分别进行了实验研究，并对实验结果进行了分析讨论，结果表明:单脉冲和重频(50 Hz)两种模式下，Tesla变压器给形成线充电的峰值电压分别可达380 kV和300 kV，且变压器充电稳定性能高；通过调整气体火花隙主开关的电极间距和工作气压，在调制器单脉冲运行中得到最高输出电压330 kV,脉宽7 ns,上升沿2 ns；在重复频率不超过40 Hz、调制器重频运行小于或等于300个脉冲数时，不需施加冷却系统和吹气系统，大大减小装置的体积和质量；在300个脉冲数以内，随着脉冲数目增加，调制器输出电压的平均值下降，输出电压的不稳定度变小，输出电压下降度增加，并在脉冲数达到50个以上时趋于稳定；随着重复频率增高，调制器输出电压的不稳定度增加，重复频率上升到40 Hz以上时，输出电压的平均值下降较大；调制器重复频率40 Hz下稳定运行输出300个脉冲，输出电压310 kV,电压不稳定度为6%，电压下降度为6%。
2008, 20.
摘要:
基于没有附加磁芯复位电路的磁脉冲压缩网络，设计研制了单级磁脉冲压缩系统；介绍了系统电路的工作情况，通过计算给出了系统关键元件的参数；应用Pspice仿真分析软件对系统电路进行仿真，仿真结果显示,负载为500 W时,饱和变压器和磁开关的磁芯所需饱和时间分别为6 ms和500 ns。实验结果表明:系统接200 W负载时，输出脉冲幅值约18.5 kV,下降时间约40 ns,脉冲宽度约70 ns，最高重复频率可达500 Hz；引入高压快速恢复二极管替代续流电感，不仅有效抑制了负载预脉冲，而且输出脉冲尾部的振荡幅值与持续时间都显著减小。
基于没有附加磁芯复位电路的磁脉冲压缩网络，设计研制了单级磁脉冲压缩系统；介绍了系统电路的工作情况，通过计算给出了系统关键元件的参数；应用Pspice仿真分析软件对系统电路进行仿真，仿真结果显示,负载为500 W时,饱和变压器和磁开关的磁芯所需饱和时间分别为6 ms和500 ns。实验结果表明:系统接200 W负载时，输出脉冲幅值约18.5 kV,下降时间约40 ns,脉冲宽度约70 ns，最高重复频率可达500 Hz；引入高压快速恢复二极管替代续流电感，不仅有效抑制了负载预脉冲，而且输出脉冲尾部的振荡幅值与持续时间都显著减小。
2008, 20.
摘要:
踢轨系统是一种以快速脉冲方式工作的以高压大电流驱动的特殊二极磁铁系统,用于环形加速器的束流注入和引出。简要介绍了在兰州重离子加速器冷却储存环上采用ARM+DSP+FPGA技术实现踢轨控制时序的方法，时间控制精度达ns量级。ARM主要控制信号的网络通讯，踢轨系统的时序精度控制主要由DSP结合FPGA技术完成。远程时序控制信号均通过光纤传输，同时对踢轨电源的电压给定采用信号隔离器及铁氧体以抑制脉冲干扰。经现场测试，系统可以安全稳定地实现束流踢轨的控制要求。
踢轨系统是一种以快速脉冲方式工作的以高压大电流驱动的特殊二极磁铁系统,用于环形加速器的束流注入和引出。简要介绍了在兰州重离子加速器冷却储存环上采用ARM+DSP+FPGA技术实现踢轨控制时序的方法，时间控制精度达ns量级。ARM主要控制信号的网络通讯，踢轨系统的时序精度控制主要由DSP结合FPGA技术完成。远程时序控制信号均通过光纤传输，同时对踢轨电源的电压给定采用信号隔离器及铁氧体以抑制脉冲干扰。经现场测试，系统可以安全稳定地实现束流踢轨的控制要求。
2008, 20.
摘要:
通过光致荧光光谱解谱和X射线光电子能谱（XPS）分析，研究了ZnO白漆经受能量低于200 keV低能质子辐照过程中氧空位缺陷的形成与演化过程。XPS解析表明质子辐照后晶格氧减少，光致荧光光谱解析表明锌空位减少，说明ZnO白漆中氧空位数量增加，且双电离氧空位能够捕获价带中的电子转变为单电离氧空位，使单电离氧空位逐渐成为辐照产生的主要缺陷。质子辐照使ZnO白漆中氧空位数量增加，而氧空位易捕获电子形成色心，从而导致光学性能下降。
通过光致荧光光谱解谱和X射线光电子能谱（XPS）分析，研究了ZnO白漆经受能量低于200 keV低能质子辐照过程中氧空位缺陷的形成与演化过程。XPS解析表明质子辐照后晶格氧减少，光致荧光光谱解析表明锌空位减少，说明ZnO白漆中氧空位数量增加，且双电离氧空位能够捕获价带中的电子转变为单电离氧空位，使单电离氧空位逐渐成为辐照产生的主要缺陷。质子辐照使ZnO白漆中氧空位数量增加，而氧空位易捕获电子形成色心，从而导致光学性能下降。
2008, 20.
摘要:
超短超强激光与物质相互作用产生硬X射线的应用之一是X射线照相。利用等离子体国家重点实验室的SILEX-Ⅰ激光器进行了超短超强激光与高Z平面金属厚靶相互作用产生硬X射线作为照相光源的照相实验研究。采用闪烁体+胶片和闪烁体+CCD相机的方式分别接收X射线图像，在靶的侧向和后向得到清晰X射线图像。由于采用的闪烁体厚度和照相几何不同，图像质量和空间分辨率存在明显差别。这种照相技术不仅可以作为激光与固体靶相互作用产生光源研究的基础手段，而且可以作为激光与固体靶相互作用致硬X射线的探测方式。
超短超强激光与物质相互作用产生硬X射线的应用之一是X射线照相。利用等离子体国家重点实验室的SILEX-Ⅰ激光器进行了超短超强激光与高Z平面金属厚靶相互作用产生硬X射线作为照相光源的照相实验研究。采用闪烁体+胶片和闪烁体+CCD相机的方式分别接收X射线图像，在靶的侧向和后向得到清晰X射线图像。由于采用的闪烁体厚度和照相几何不同，图像质量和空间分辨率存在明显差别。这种照相技术不仅可以作为激光与固体靶相互作用产生光源研究的基础手段，而且可以作为激光与固体靶相互作用致硬X射线的探测方式。
2008, 20.
摘要:
基于Stillinger-Weber(SW)势和“x-分区”模型，用分子动力学方法模拟了266 nm飞秒激光烧蚀单晶硅的过程，给出了烧蚀过程的物理图像，烧蚀过程中材料内部缺陷的产生与发展最终导致整层材料被移除。对比研究了烧蚀材料中不同区域粒子的运动轨迹，结果体现了在固、液、气不同状态下粒子的运动特征。模拟了激光诱导应力波的传播，其速度为8.18 km/s。
基于Stillinger-Weber(SW)势和“x-分区”模型，用分子动力学方法模拟了266 nm飞秒激光烧蚀单晶硅的过程，给出了烧蚀过程的物理图像，烧蚀过程中材料内部缺陷的产生与发展最终导致整层材料被移除。对比研究了烧蚀材料中不同区域粒子的运动轨迹，结果体现了在固、液、气不同状态下粒子的运动特征。模拟了激光诱导应力波的传播，其速度为8.18 km/s。
2008, 20.
摘要:
闪烁体阵列常用于辐射图像探测，基于闪烁体阵列存在严重的响应非均匀性，提出了相对校正方法，在无需知道光源参数、CCD相机参数及光学系统参数的前提下，利用本底图像、空场图像和被测样品辐射图像，得到被测物体对γ光的衰减分布。并进行了验证实验，结果表明：此方法不但可以消除响应的非均性的影响，而且可以消除辐射源固有分布的影响。
闪烁体阵列常用于辐射图像探测，基于闪烁体阵列存在严重的响应非均匀性，提出了相对校正方法，在无需知道光源参数、CCD相机参数及光学系统参数的前提下，利用本底图像、空场图像和被测样品辐射图像，得到被测物体对γ光的衰减分布。并进行了验证实验，结果表明：此方法不但可以消除响应的非均性的影响，而且可以消除辐射源固有分布的影响。
2008, 20.
摘要:
根据超短超强激光与固体靶相互作用中质子靶前表面加速和靶后表面加速两种机制，对在SILEX-I激光器上进行的质子加速实验中获得的质子最大截止能量进行了估算，认为实验中质子产生的主要机制是靶后表面加速。同时结果表明：对该装置的实验条件，靶前表面加速机制可以产生质子的最大能量约为2 MeV；靶后表面加速机制可以产生的质子的最大能量约11 MeV。另外用Multi2005程序计算了激光器信噪比对靶后表面加速机制的影响。计算表明：SILEX-I激光器信噪比达到108∶1时，预脉冲对用5 μm靶时鞘层加速电场的影响可以忽略。
根据超短超强激光与固体靶相互作用中质子靶前表面加速和靶后表面加速两种机制，对在SILEX-I激光器上进行的质子加速实验中获得的质子最大截止能量进行了估算，认为实验中质子产生的主要机制是靶后表面加速。同时结果表明：对该装置的实验条件，靶前表面加速机制可以产生质子的最大能量约为2 MeV；靶后表面加速机制可以产生的质子的最大能量约11 MeV。另外用Multi2005程序计算了激光器信噪比对靶后表面加速机制的影响。计算表明：SILEX-I激光器信噪比达到108∶1时，预脉冲对用5 μm靶时鞘层加速电场的影响可以忽略。
2008, 20.
摘要:
为了提高烟火泵浦激光器光泵浦源的效率，改进了泵浦源的化学配方，用雾化Mg粉部分代替原来的Al-Mg合金粉。当Mg粉与合金粉的质量比为1∶1时，药柱燃速提高为完全用Al-Mg粉时的2.1倍，光辐射强度为2.4倍；药粒的燃速提高2.4倍，光辐射强度提高2.55倍，光谱效率也有所提高。分析燃速时建立了烟火药发火后的燃烧模型。模型计算结果是：当Mg粉质量分数为50％时，燃烧时间为完全用Al-Mg粉时的2.3倍；全为Mg粉时则是3.6倍。实验结果是:Mg粉质量分数为50％时，燃烧时间为完全用Al-Mg粉时的2.4倍；全为Mg粉时为3.8倍。计算结果与实验结果基本吻合。用新的泵浦源进行出光实验，激光能量由29 mJ提高到147.8 mJ。
为了提高烟火泵浦激光器光泵浦源的效率，改进了泵浦源的化学配方，用雾化Mg粉部分代替原来的Al-Mg合金粉。当Mg粉与合金粉的质量比为1∶1时，药柱燃速提高为完全用Al-Mg粉时的2.1倍，光辐射强度为2.4倍；药粒的燃速提高2.4倍，光辐射强度提高2.55倍，光谱效率也有所提高。分析燃速时建立了烟火药发火后的燃烧模型。模型计算结果是：当Mg粉质量分数为50％时，燃烧时间为完全用Al-Mg粉时的2.3倍；全为Mg粉时则是3.6倍。实验结果是:Mg粉质量分数为50％时，燃烧时间为完全用Al-Mg粉时的2.4倍；全为Mg粉时为3.8倍。计算结果与实验结果基本吻合。用新的泵浦源进行出光实验，激光能量由29 mJ提高到147.8 mJ。
2008, 20.
摘要:
介绍了双向反射分布函数测量空间目标表面材料热特参数的原理和方法，搭建了双向反射分布函数光谱特性和激光散射特性测量平台，对空间目标的几种典型热控涂层反射率进行了测量。测量结果表明，在入射角为0°时，SR107白漆涂层的反射率为0.785；OSR，F46和聚酰亚胺薄膜对532 nm激光的反射率均大于90％。
介绍了双向反射分布函数测量空间目标表面材料热特参数的原理和方法，搭建了双向反射分布函数光谱特性和激光散射特性测量平台，对空间目标的几种典型热控涂层反射率进行了测量。测量结果表明，在入射角为0°时，SR107白漆涂层的反射率为0.785；OSR，F46和聚酰亚胺薄膜对532 nm激光的反射率均大于90％。
2008, 20.
摘要:
从Boltzmann积分微分方程出发推出了保守势场中电子数密度按势能的分布规律,即Boltzmann统计分布。以此为基础，从统计动力学的角度详细分析了变像管相机中超短电子脉冲内部的空间电荷效应，通过求解Poisson方程得出了表征空间电荷效应的两个特征参量：空间电荷密度分布函数和速度分布函数，并对其按电位的动态变化规律进行了定性讨论。结果表明，限制变像管中的低电位区域和其中光电子脉冲从高电位向低电位传输的区域都将有助于优化整个变像管的性能。同时也重新讨论了光电阴极附近强加速场对光电子脉冲时间弥散的抑制作用，最终确定了其物理机制为不等位区间中电子脉冲空间分布的高度集中性。
从Boltzmann积分微分方程出发推出了保守势场中电子数密度按势能的分布规律,即Boltzmann统计分布。以此为基础，从统计动力学的角度详细分析了变像管相机中超短电子脉冲内部的空间电荷效应，通过求解Poisson方程得出了表征空间电荷效应的两个特征参量：空间电荷密度分布函数和速度分布函数，并对其按电位的动态变化规律进行了定性讨论。结果表明，限制变像管中的低电位区域和其中光电子脉冲从高电位向低电位传输的区域都将有助于优化整个变像管的性能。同时也重新讨论了光电阴极附近强加速场对光电子脉冲时间弥散的抑制作用，最终确定了其物理机制为不等位区间中电子脉冲空间分布的高度集中性。
2008, 20.
摘要:
利用ns级时间分辨可见光分幅相机和光纤传感器对“强光一号”环-板型水介质开关进行光学测量，得到了电流通道发展图像以及整个放电过程的光强变化信号。实验结果表明:环-板型水介质开关开始击穿时的平均场强约为190 kV/cm，同时存在多个放电通道，流注呈树枝状分布，发展速度为几十cm/ms。
利用ns级时间分辨可见光分幅相机和光纤传感器对“强光一号”环-板型水介质开关进行光学测量，得到了电流通道发展图像以及整个放电过程的光强变化信号。实验结果表明:环-板型水介质开关开始击穿时的平均场强约为190 kV/cm，同时存在多个放电通道，流注呈树枝状分布，发展速度为几十cm/ms。
2008, 20.
摘要:
对储能电容方式驱动强流脉冲加速器初级能源回路重频运行进行研究，阐明其工作原理，给出了储能电容电压的适用范围，得到了储能电容的初始电压、原边电容的反向电压、储能电容对原边电容开始充电和能量回收回路启动之间的延时这三者之间的解析关系式。对实际应用的储能电容方式驱动强流脉冲加速器初级能源回路进行了模拟研究，制定了256×256的数据表格，供控制程序查表之用，根据数据表格，实现了储能电容方式驱动强流脉冲加速器稳定的重频运行。
对储能电容方式驱动强流脉冲加速器初级能源回路重频运行进行研究，阐明其工作原理，给出了储能电容电压的适用范围，得到了储能电容的初始电压、原边电容的反向电压、储能电容对原边电容开始充电和能量回收回路启动之间的延时这三者之间的解析关系式。对实际应用的储能电容方式驱动强流脉冲加速器初级能源回路进行了模拟研究，制定了256×256的数据表格，供控制程序查表之用，根据数据表格，实现了储能电容方式驱动强流脉冲加速器稳定的重频运行。
2008, 20.
摘要:
利用PV型探测器开路电压的表达式，并考虑探测器的温度变化建立模型，对激光辐照下PV型HgCdTe探测器开路电压的变化进行了理论计算。当激光较弱时，计算结果与实验结果符合得很好。当激光较强时，对于辐照过程当中探测器输出变化的一般性趋势以及激光完全停照后的热弛豫过程，该模型也能给出较好的解释；但对于激光开始辐照时输出下跳和激光停止辐照时输出上跳的反常现象，该模型不能给出合理的解释。分析认为，该模型较好地描述了晶格温升对探测器输出的影响，但是它没有考虑热载流子效应；当激光较强时，热载流子效应不可忽略，特别是激光开始辐照和激光停止辐照时，载流子与晶格的温度差有比较明显的快速变化，从而导致了探测器的反常响应。
利用PV型探测器开路电压的表达式，并考虑探测器的温度变化建立模型，对激光辐照下PV型HgCdTe探测器开路电压的变化进行了理论计算。当激光较弱时，计算结果与实验结果符合得很好。当激光较强时，对于辐照过程当中探测器输出变化的一般性趋势以及激光完全停照后的热弛豫过程，该模型也能给出较好的解释；但对于激光开始辐照时输出下跳和激光停止辐照时输出上跳的反常现象，该模型不能给出合理的解释。分析认为，该模型较好地描述了晶格温升对探测器输出的影响，但是它没有考虑热载流子效应；当激光较强时，热载流子效应不可忽略，特别是激光开始辐照和激光停止辐照时，载流子与晶格的温度差有比较明显的快速变化，从而导致了探测器的反常响应。
2008, 20.
摘要:
采用计算模拟的方法，研究了光栅式扫描预处理的扫描方式以及脉冲能量波动、定位误差对预处理效率的影响。研究发现，脉冲能量波动及其定位误差使预处理效率降低，同时其影响与扫描方式之间存在相互调制作用，因此可以通过选择合适的扫描方式以及扫描间隔来优化预处理流程,提高预处理效率。此外发现,光斑呈等边三角形排列时的预处理效率优于正方形。
采用计算模拟的方法，研究了光栅式扫描预处理的扫描方式以及脉冲能量波动、定位误差对预处理效率的影响。研究发现，脉冲能量波动及其定位误差使预处理效率降低，同时其影响与扫描方式之间存在相互调制作用，因此可以通过选择合适的扫描方式以及扫描间隔来优化预处理流程,提高预处理效率。此外发现,光斑呈等边三角形排列时的预处理效率优于正方形。
2008, 20.
摘要:
建立了二极管侧面泵浦复合薄片激光介质Nd:YAG/YAG的数值模型：二极管阵列的快轴垂直于薄片激光介质表面的排布，二极管对称排列在增益介质的周围，从侧面进行泵浦，通过微柱透镜对二极管的快轴进行准直。模拟并实验研究了激光二极管慢轴方向的远场分布特性，结果发现在近距离时激光二极管慢轴方向上的远场分布近似为高斯分布。对于二极管参量，研究发现泵浦二极管越多，增益介质内泵浦光分布就越理想；增益介质吸收系数越小，泵浦的均匀性就越好，但总的吸收效率下降；二极管与工作物质的距离越近，工作物质靠近中心的区域对泵浦光的吸收就越多，但泵浦的均匀性就越差。选用增益介质为Nd:YAG/YAG的复合薄片介质，当掺杂原子分数以及增益介质的吸收系数不同时，发现0.6%掺杂的增益介质(吸收系数为0.24 cm-1)的泵浦均匀性比1%掺杂(吸收系数为0.51 mm-1))有明显改善，实验结果与模拟结果一致。
建立了二极管侧面泵浦复合薄片激光介质Nd:YAG/YAG的数值模型：二极管阵列的快轴垂直于薄片激光介质表面的排布，二极管对称排列在增益介质的周围，从侧面进行泵浦，通过微柱透镜对二极管的快轴进行准直。模拟并实验研究了激光二极管慢轴方向的远场分布特性，结果发现在近距离时激光二极管慢轴方向上的远场分布近似为高斯分布。对于二极管参量，研究发现泵浦二极管越多，增益介质内泵浦光分布就越理想；增益介质吸收系数越小，泵浦的均匀性就越好，但总的吸收效率下降；二极管与工作物质的距离越近，工作物质靠近中心的区域对泵浦光的吸收就越多，但泵浦的均匀性就越差。选用增益介质为Nd:YAG/YAG的复合薄片介质，当掺杂原子分数以及增益介质的吸收系数不同时，发现0.6%掺杂的增益介质(吸收系数为0.24 cm-1)的泵浦均匀性比1%掺杂(吸收系数为0.51 mm-1))有明显改善，实验结果与模拟结果一致。
2008, 20.
摘要:
采用室温光导型HgCdTe探测器，研制了可用于中红外激光功率密度测量的探测单元，主要包括衰减片、探测器、放大电路、数据采集和信号处理５个部分。分析了室温中红外HgCdTe光电探测器的温度特性，并提出了探测器响应率温度自适应校正模型。该探测单元工作温度为－40～30 ℃，功率密度测量不确定度小于20％。
采用室温光导型HgCdTe探测器，研制了可用于中红外激光功率密度测量的探测单元，主要包括衰减片、探测器、放大电路、数据采集和信号处理５个部分。分析了室温中红外HgCdTe光电探测器的温度特性，并提出了探测器响应率温度自适应校正模型。该探测单元工作温度为－40～30 ℃，功率密度测量不确定度小于20％。
2008, 20.
摘要:
四象限探测器在探测区域具有象限化特征，当干涉条纹方向与探测器坐标轴方向呈不同的夹角时，各象限探测单元的不同位置可探测到不同空间位置的干涉条纹光强分布，利用光强在探测单元内的矢量叠加原理，就可探测到与干涉条纹同周期但相位不同的信号。当旋转探测器到某一特定角度时，发现总有其中两个象限探测单元的信号相位正交，当干涉条纹周期改变时，仅需重新仔细旋转探测器，便可检测到该周期条纹的正交信号。通过理论分析和数值模拟，验证了该方法的可行性和实用性。与传统检测方法相比具有操作简便,适应性强，便于仪器化等优点。
四象限探测器在探测区域具有象限化特征，当干涉条纹方向与探测器坐标轴方向呈不同的夹角时，各象限探测单元的不同位置可探测到不同空间位置的干涉条纹光强分布，利用光强在探测单元内的矢量叠加原理，就可探测到与干涉条纹同周期但相位不同的信号。当旋转探测器到某一特定角度时，发现总有其中两个象限探测单元的信号相位正交，当干涉条纹周期改变时，仅需重新仔细旋转探测器，便可检测到该周期条纹的正交信号。通过理论分析和数值模拟，验证了该方法的可行性和实用性。与传统检测方法相比具有操作简便,适应性强，便于仪器化等优点。
2008, 20.
摘要:
为改善光束远场质量，探索研究了角锥反射器的应用，利用角锥棱镜的准相位共轭特性，将角锥棱镜阵列作为热容激光器的后腔镜，抑制腔内波前畸变，并通过数值模拟计算对角锥阵列的单元边长进行优化设计。实验结果表明:角锥阵列对光束远场质量有明显的改善，当角锥阵列的单元边长为4 mm时，实现光束远场7倍衍射极限输出。
为改善光束远场质量，探索研究了角锥反射器的应用，利用角锥棱镜的准相位共轭特性，将角锥棱镜阵列作为热容激光器的后腔镜，抑制腔内波前畸变，并通过数值模拟计算对角锥阵列的单元边长进行优化设计。实验结果表明:角锥阵列对光束远场质量有明显的改善，当角锥阵列的单元边长为4 mm时，实现光束远场7倍衍射极限输出。
2008, 20.
摘要:
针对基于可调谐激光二极管吸收光谱技术（TDLAS）的气体浓度测量系统，建立了气体状态空间模型，并将卡尔曼滤波算法应用于TDLAS浓度反演中。实验表明卡尔曼滤波可以很好地消除测量噪声和模型误差对实验结果的影响，与最小二乘拟合的方法相比，在相同信噪比下反演精度可以提高1倍以上。
针对基于可调谐激光二极管吸收光谱技术（TDLAS）的气体浓度测量系统，建立了气体状态空间模型，并将卡尔曼滤波算法应用于TDLAS浓度反演中。实验表明卡尔曼滤波可以很好地消除测量噪声和模型误差对实验结果的影响，与最小二乘拟合的方法相比，在相同信噪比下反演精度可以提高1倍以上。
2008, 20.
摘要:
为了缩短掠入射XUV平场谱仪尺寸以方便其使用，利用建立的光路追踪程序优化研究了当入射距离缩短为155 mm，聚焦面仍满足平面的条件下凹面光栅的各参量对谱线成像的影响。计算表明,对于曲率半径为5 649 mm、光栅标称间距为1/1 200 mm的凹面光栅，当入射距离为155 mm，入射角为87.5°，聚焦参量为-21/R，彗差参量为4.655102/R2时，可以在12 ~ 40 nm波段内得到优化的成像效果。
为了缩短掠入射XUV平场谱仪尺寸以方便其使用，利用建立的光路追踪程序优化研究了当入射距离缩短为155 mm，聚焦面仍满足平面的条件下凹面光栅的各参量对谱线成像的影响。计算表明,对于曲率半径为5 649 mm、光栅标称间距为1/1 200 mm的凹面光栅，当入射距离为155 mm，入射角为87.5°，聚焦参量为-21/R，彗差参量为4.655102/R2时，可以在12 ~ 40 nm波段内得到优化的成像效果。
2008, 20.
摘要:
根据目标和背景亮度计算公式和3维图形开发包，建立了仿真3维场景。基于仿真场景，对激光动态光束定向系统的跟踪识别过程进行了仿真研究。分析了跟踪、瞄准过程中各种误差的涵义，研究了视场大小、目标成像姿态对跟踪过程的影响，通过头部跟踪顶点滑动误差的理论值与仿真实验值的比较校验了仿真场景的建立与图像处理方法的正确性。研究了头部边缘跟踪算法，仿真结果基本满足了激光动态光束定向系统对跟踪精度的较高要求。
根据目标和背景亮度计算公式和3维图形开发包，建立了仿真3维场景。基于仿真场景，对激光动态光束定向系统的跟踪识别过程进行了仿真研究。分析了跟踪、瞄准过程中各种误差的涵义，研究了视场大小、目标成像姿态对跟踪过程的影响，通过头部跟踪顶点滑动误差的理论值与仿真实验值的比较校验了仿真场景的建立与图像处理方法的正确性。研究了头部边缘跟踪算法，仿真结果基本满足了激光动态光束定向系统对跟踪精度的较高要求。
2008, 20.
摘要:
8通道多层镜软X光能谱仪结构采用整体式，结合中心准直机构，保证了多层镜的角度，实现系统整体瞄准，大大简化了瞄准程序。建立了谱仪的3维模型，利用ANSYS软件完成了有限元分析。静力学分析结果表明,在重力作用下准直件的变形较大，y方向上的变形量为0.016 mm，通过增加准直筒厚度可消除影响。模态分析得到了影响谱仪使用性能必须避免的噪声。分析结果为保证谱仪测量精度提供了理论依据。
8通道多层镜软X光能谱仪结构采用整体式，结合中心准直机构，保证了多层镜的角度，实现系统整体瞄准，大大简化了瞄准程序。建立了谱仪的3维模型，利用ANSYS软件完成了有限元分析。静力学分析结果表明,在重力作用下准直件的变形较大，y方向上的变形量为0.016 mm，通过增加准直筒厚度可消除影响。模态分析得到了影响谱仪使用性能必须避免的噪声。分析结果为保证谱仪测量精度提供了理论依据。
2008, 20.
摘要:
为了补偿惯性约束聚变（ICF）冷冻靶冷却过程中非球对称腔体的热流分布，通常在冷却的同时在腔外壁上施加辅助加热。在间接驱动靶中建立了1维热传导理论模型，分析所需辅助热流密度，同时在2维轴对称模型下，利用计算流体力学的FLUENT程序，对辅助加热机制进行了热力学模拟。当把辅助加热设在腔外壁的中平面上下各1.3 mm的范围时，得到了最佳辅助热流密度为635 W/m2，与理论结果基本一致。
为了补偿惯性约束聚变（ICF）冷冻靶冷却过程中非球对称腔体的热流分布，通常在冷却的同时在腔外壁上施加辅助加热。在间接驱动靶中建立了1维热传导理论模型，分析所需辅助热流密度，同时在2维轴对称模型下，利用计算流体力学的FLUENT程序，对辅助加热机制进行了热力学模拟。当把辅助加热设在腔外壁的中平面上下各1.3 mm的范围时，得到了最佳辅助热流密度为635 W/m2，与理论结果基本一致。
2008, 20.
摘要:
采用激光偏振干涉技术实现了KDP晶体柱面生长速度的实时测量，精度可达0.01 μm/min。研究了不同的过饱和度控制方式对柱面死区实时测量的影响。发现晶体双折射率随温度的变化是导致光强-时间曲线中死区直线斜率不为零的原因。认为晶体生长速度与杂质离子的吸附时间有关。研究了杂质离子含量不同的两种原料在不同的溶液饱和点下的柱面生长速度和死区随过饱和度的变化关系，结合C-V模型和K-M理论讨论了其中的动力学规律。讨论了晶体光学质量与生长过饱和度的关系，认为利用激光偏振干涉系统进行溶液鉴定，将传统降温法的过饱和度控制在死区范围内和将点籽晶快速生长技术的过饱和度控制在线性区是保证晶体光学质量的关键。
采用激光偏振干涉技术实现了KDP晶体柱面生长速度的实时测量，精度可达0.01 μm/min。研究了不同的过饱和度控制方式对柱面死区实时测量的影响。发现晶体双折射率随温度的变化是导致光强-时间曲线中死区直线斜率不为零的原因。认为晶体生长速度与杂质离子的吸附时间有关。研究了杂质离子含量不同的两种原料在不同的溶液饱和点下的柱面生长速度和死区随过饱和度的变化关系，结合C-V模型和K-M理论讨论了其中的动力学规律。讨论了晶体光学质量与生长过饱和度的关系，认为利用激光偏振干涉系统进行溶液鉴定，将传统降温法的过饱和度控制在死区范围内和将点籽晶快速生长技术的过饱和度控制在线性区是保证晶体光学质量的关键。
2008, 20.
摘要:
激光束光路自动准直系统用于高功率激光装置光束精密准直。基于某激光原型装置总体对腔镜准直调整流程，针对高功率激光系统腔镜准直过程光斑图像，仿真处理并定量分析了光斑边缘特征;结合腔镜准直监测单元光传输分析，使用激光光斑边缘不同部分曲率的相似性和光斑圆形度实现了对腔镜调节的量化评估。在腔镜准直结束时圆形度指标为12.222；边缘相似度达到99.62%。
激光束光路自动准直系统用于高功率激光装置光束精密准直。基于某激光原型装置总体对腔镜准直调整流程，针对高功率激光系统腔镜准直过程光斑图像，仿真处理并定量分析了光斑边缘特征;结合腔镜准直监测单元光传输分析，使用激光光斑边缘不同部分曲率的相似性和光斑圆形度实现了对腔镜调节的量化评估。在腔镜准直结束时圆形度指标为12.222；边缘相似度达到99.62%。
2008, 20.
摘要:
采用子孔径拼接法对传统系统传递函数校准方法进行修正。将大口径干涉仪视场分成若干个等晕区,采用标准台阶相位比较法分别测得每个等晕区的传递函数,然后将大口径干涉仪系统传递函数修正为每个等晕区传递函数的加权平均,其权重因子由对应等晕区内测试面的功率谱决定。实验结果表明:中心视场对应传递函数和修正后的系统传递函数在3 mm-1附近处差值大于0.2;修正后的系统传递函数校准方法能更准确地得到波前功率谱密度。
采用子孔径拼接法对传统系统传递函数校准方法进行修正。将大口径干涉仪视场分成若干个等晕区,采用标准台阶相位比较法分别测得每个等晕区的传递函数,然后将大口径干涉仪系统传递函数修正为每个等晕区传递函数的加权平均,其权重因子由对应等晕区内测试面的功率谱决定。实验结果表明:中心视场对应传递函数和修正后的系统传递函数在3 mm-1附近处差值大于0.2;修正后的系统传递函数校准方法能更准确地得到波前功率谱密度。
2008, 20.
摘要:
采用化学镀工艺在ICF玻璃靶丸表面包覆了一层磁性的Ni-P合金镀层，制备出磁性ICF玻璃靶丸。研究了化学镀主盐质量浓度、还原剂质量浓度、络合剂质量浓度、施镀温度及镀液pH值对沉积速率与镀液稳定性的影响，获得了化学镀制备磁性ICF玻璃靶丸的最佳工艺为：主盐硫酸镍30 g/L，还原剂次亚磷酸钠30 g/L，络合剂柠檬酸钠50 g/L，pH值10，温度(40±2) ℃。
采用化学镀工艺在ICF玻璃靶丸表面包覆了一层磁性的Ni-P合金镀层，制备出磁性ICF玻璃靶丸。研究了化学镀主盐质量浓度、还原剂质量浓度、络合剂质量浓度、施镀温度及镀液pH值对沉积速率与镀液稳定性的影响，获得了化学镀制备磁性ICF玻璃靶丸的最佳工艺为：主盐硫酸镍30 g/L，还原剂次亚磷酸钠30 g/L，络合剂柠檬酸钠50 g/L，pH值10，温度(40±2) ℃。
2008, 20.
摘要:
采用Langmuir探针、扫描电源和微机数据采集系统相结合，实时获得了等离子体的伏安特性曲线及参数计算结果。本数据采集系统是一个虚拟仪器系统，包括数据采集、分析测试和结果显示三部分，用来采集Langmuir探针的电流电压信号，并加以分析处理。整个测试过程非常快，可以在ms级的时间内完成，相对于手动测试，基于数据采集系统的Langmuir探针诊断实验得到的数据更为精确，电压测试范围更大，并能去除因为等离子体电位漂移而产生的曲线失真。根据所得的伏安曲线，讨论了等离子体的电子温度，离子密度等参数的计算方法。进一步研究发现电子温度随真空室气压增大而变小,离子密度随气压增大而变大。
采用Langmuir探针、扫描电源和微机数据采集系统相结合，实时获得了等离子体的伏安特性曲线及参数计算结果。本数据采集系统是一个虚拟仪器系统，包括数据采集、分析测试和结果显示三部分，用来采集Langmuir探针的电流电压信号，并加以分析处理。整个测试过程非常快，可以在ms级的时间内完成，相对于手动测试，基于数据采集系统的Langmuir探针诊断实验得到的数据更为精确，电压测试范围更大，并能去除因为等离子体电位漂移而产生的曲线失真。根据所得的伏安曲线，讨论了等离子体的电子温度，离子密度等参数的计算方法。进一步研究发现电子温度随真空室气压增大而变小,离子密度随气压增大而变大。
2008, 20.
摘要:
实验研究了热蒸发YbF3薄膜在大气中的应力和附着力。利用Veeco干涉仪，测试了各种工艺条件下单层YbF3薄膜的应力。结果发现:YbF3薄膜的残余应力为张应力，热应力在残余应力中的比重较大；沉积方式对薄膜应力的影响不大；薄膜应力在大气中有一个释放的过程。热处理后，YbF3薄膜应力增大。
实验研究了热蒸发YbF3薄膜在大气中的应力和附着力。利用Veeco干涉仪，测试了各种工艺条件下单层YbF3薄膜的应力。结果发现:YbF3薄膜的残余应力为张应力，热应力在残余应力中的比重较大；沉积方式对薄膜应力的影响不大；薄膜应力在大气中有一个释放的过程。热处理后，YbF3薄膜应力增大。
2008, 20.
摘要:
分析了采样定理与二次相位采样问题的关系；基于菲涅耳衍射公式，推导了离焦位置光场的计算方法，避免聚焦计算中遇到的二次相位采样问题。提出了等效输入场算法思想，将聚焦过程中遇到的插入元件等效为对源场的调制，从而不需要计算插入位置的光场，解决在离焦位置有任意多个相位板的传输计算中的二次相位采样问题。将由等效输入场算法得到的输出光强与由基于菲涅耳积分公式的光场解析式计算得到的光强进行对比,在0~100 mm范围内的各离焦位置,两者相对误差小于1013,从而证实了等效输入场算法的正确性。
分析了采样定理与二次相位采样问题的关系；基于菲涅耳衍射公式，推导了离焦位置光场的计算方法，避免聚焦计算中遇到的二次相位采样问题。提出了等效输入场算法思想，将聚焦过程中遇到的插入元件等效为对源场的调制，从而不需要计算插入位置的光场，解决在离焦位置有任意多个相位板的传输计算中的二次相位采样问题。将由等效输入场算法得到的输出光强与由基于菲涅耳积分公式的光场解析式计算得到的光强进行对比,在0~100 mm范围内的各离焦位置,两者相对误差小于1013,从而证实了等效输入场算法的正确性。
2008, 20.
摘要:
为给物理实验数据提供切实可行的修正参数,利用测量的CCD像素强度值与像素平均值的最大偏离度表征法，全面系统地对ICF研究领域中的科学级光学CCD在ADC处于不同参数设置下的线性斜率和非线性规律进行了探索研究。实验结果表明:该台CCD在小尺度计数范围下（低于饱和计数15%）线性度优于1%，同时通过线性斜率的数据分析发现,CCD在ADC处于slow和fast两种类型下，线性斜率近乎相同,分别为0.27和0.01。这充分证明了CCD系统增益在ADC处于同一类型下它不随读出速率发生变化的特性，同时通过标定提供了该台CCD在用于大尺度计数时物理实验数据可参考的校正曲线。
为给物理实验数据提供切实可行的修正参数,利用测量的CCD像素强度值与像素平均值的最大偏离度表征法，全面系统地对ICF研究领域中的科学级光学CCD在ADC处于不同参数设置下的线性斜率和非线性规律进行了探索研究。实验结果表明:该台CCD在小尺度计数范围下（低于饱和计数15%）线性度优于1%，同时通过线性斜率的数据分析发现,CCD在ADC处于slow和fast两种类型下，线性斜率近乎相同,分别为0.27和0.01。这充分证明了CCD系统增益在ADC处于同一类型下它不随读出速率发生变化的特性，同时通过标定提供了该台CCD在用于大尺度计数时物理实验数据可参考的校正曲线。
2008, 20.
摘要:
模拟了强激光和稀薄非均匀等离子体相互作用在界面辐射超强太赫兹波的物理过程，提出了利用多脉冲激光增强太赫兹辐射的方案，详细研究了多脉冲激光的脉冲个数（取１～４个）、脉冲间距等因素对太赫兹辐射功率和频率的影响。当入射激光包含4个脉冲时，辐射最强，此时的辐射功率是相同条件下单脉冲的6倍，可达到7.16 MW，辐射的太赫兹波的脉宽约为330 fs,总能量约为1 μJ。研究结果表明:多脉冲激光可以显著增强太赫兹辐射，且随着脉冲个数的增加，激起的电子静电波振幅变大，辐射功率也随之变大，直到尾流场饱和；当脉冲间距等于入射激光脉宽时辐射最强。
模拟了强激光和稀薄非均匀等离子体相互作用在界面辐射超强太赫兹波的物理过程，提出了利用多脉冲激光增强太赫兹辐射的方案，详细研究了多脉冲激光的脉冲个数（取１～４个）、脉冲间距等因素对太赫兹辐射功率和频率的影响。当入射激光包含4个脉冲时，辐射最强，此时的辐射功率是相同条件下单脉冲的6倍，可达到7.16 MW，辐射的太赫兹波的脉宽约为330 fs,总能量约为1 μJ。研究结果表明:多脉冲激光可以显著增强太赫兹辐射，且随着脉冲个数的增加，激起的电子静电波振幅变大，辐射功率也随之变大，直到尾流场饱和；当脉冲间距等于入射激光脉宽时辐射最强。
2008, 20.
摘要:
基于小孔耦合理论和腔体格林函数，提出了长宽比大于10的窄缝耦合的快速算法，并与Micro-Stripes软件的计算结果进行比较，两者基本一致。研究了窄缝位置、数量及腔体尺寸对屏蔽效能的影响，结果表明：每增加一条相同尺寸、相同取向的窄缝可使腔体的腔体屏蔽效能下降约6 dB;窄缝长度不变的条件下，长宽比每增大1倍则屏蔽效能增加1 dB，并且增大腔体任一方向的尺寸都可以使屏蔽效能增大；除腔体的谐振频率与软件计算结果稍有差异之外，快速算法与软件的计算结果吻合很好，而快速算法的速度远大于软件计算速度，且适合于高频范围。
基于小孔耦合理论和腔体格林函数，提出了长宽比大于10的窄缝耦合的快速算法，并与Micro-Stripes软件的计算结果进行比较，两者基本一致。研究了窄缝位置、数量及腔体尺寸对屏蔽效能的影响，结果表明：每增加一条相同尺寸、相同取向的窄缝可使腔体的腔体屏蔽效能下降约6 dB;窄缝长度不变的条件下，长宽比每增大1倍则屏蔽效能增加1 dB，并且增大腔体任一方向的尺寸都可以使屏蔽效能增大；除腔体的谐振频率与软件计算结果稍有差异之外，快速算法与软件的计算结果吻合很好，而快速算法的速度远大于软件计算速度，且适合于高频范围。
2008, 20.
摘要:
通过粒子模拟的方法研究了三腔结构的感性加载宽间隙腔相对论速调管放大器,分析了宽间隙腔中垫圈/杆等参数对于束流调制的影响。模拟结果表明:感性加载的宽间隙腔能够克服宽腔所带来的势垒效应，增加电子束与腔的作用时间，提高束流调制和能量提取的效率。模拟中采用500 keV，6 kA的电子束，经过两腔调制得到了约4.5 kA的调制电流，调制深度接近80%；采用渐变结构的输出腔，得到功率约1.2 GW，频率2.86 GHz，效率为40%的输出微波。
通过粒子模拟的方法研究了三腔结构的感性加载宽间隙腔相对论速调管放大器,分析了宽间隙腔中垫圈/杆等参数对于束流调制的影响。模拟结果表明:感性加载的宽间隙腔能够克服宽腔所带来的势垒效应，增加电子束与腔的作用时间，提高束流调制和能量提取的效率。模拟中采用500 keV，6 kA的电子束，经过两腔调制得到了约4.5 kA的调制电流，调制深度接近80%；采用渐变结构的输出腔，得到功率约1.2 GW，频率2.86 GHz，效率为40%的输出微波。
2008, 20.
摘要:
研究了高功率气体激光器中谐振腔腔镜热变形效应。采用时间离散化方法，利用虚共焦折叠非稳腔3维物理光学负载模型和ANSYS热效应计算程序，将光腔稳态模式的快变过程与镜面变形的慢变过程耦合起来，研究了真实器件的腔镜变形和光场模式的相互作用；计算给出了16 s热变形下硅镜和石英镜面输出功率的下降程度和远场光束质量的退变程度：在16 s热效应下，硅镜实际光斑半径与理想光斑半径的比值变化小于1.5，而石英镜值变化达到4，可知长时运行下选用硅镜明显优越于选用石英镜。
研究了高功率气体激光器中谐振腔腔镜热变形效应。采用时间离散化方法，利用虚共焦折叠非稳腔3维物理光学负载模型和ANSYS热效应计算程序，将光腔稳态模式的快变过程与镜面变形的慢变过程耦合起来，研究了真实器件的腔镜变形和光场模式的相互作用；计算给出了16 s热变形下硅镜和石英镜面输出功率的下降程度和远场光束质量的退变程度：在16 s热效应下，硅镜实际光斑半径与理想光斑半径的比值变化小于1.5，而石英镜值变化达到4，可知长时运行下选用硅镜明显优越于选用石英镜。
2008, 20.
摘要:
提出了一种新型的同轴反射三极管振荡器并对其进行了数值模拟研究。新模型在阴极底座处延伸出一定半径和长度的内导体到互作用区，使得互作用区有了一定的电场梯度，有助于电子在虚阴极和阴极之间来回反射。另外，阴极内导体的引入也使得该器件要求的电子束阻抗可以较高，阴阳极间距可以较大。在电子束电压和电流分别为590 kV和19.1 kA、输出区波导半径为5.6 cm、二极管阴阳极间距为2.5 cm时，通过参数优化，模拟得到输出频率、周期平均功率和效率分别为3.62 GHz，1.7 GW和15%的微波输出。对器件的物理机制进行了初步分析，结果表明反射电子的振荡对微波的产生起主要作用。
提出了一种新型的同轴反射三极管振荡器并对其进行了数值模拟研究。新模型在阴极底座处延伸出一定半径和长度的内导体到互作用区，使得互作用区有了一定的电场梯度，有助于电子在虚阴极和阴极之间来回反射。另外，阴极内导体的引入也使得该器件要求的电子束阻抗可以较高，阴阳极间距可以较大。在电子束电压和电流分别为590 kV和19.1 kA、输出区波导半径为5.6 cm、二极管阴阳极间距为2.5 cm时，通过参数优化，模拟得到输出频率、周期平均功率和效率分别为3.62 GHz，1.7 GW和15%的微波输出。对器件的物理机制进行了初步分析，结果表明反射电子的振荡对微波的产生起主要作用。
2008, 20.
摘要:
介绍了在合肥光源研制的一套横向(x, y方向)高频、宽带逐束团测量和反馈系统，以及抑制耦合束团不稳定性的初步实验。其中重点介绍了在该系统研制过程中所涉及的部分关键技术：矢量运算模块的开发使得反馈系统的调试简易方便；Notch滤波器用于滤除反馈信号中的直流分量以及回旋频率分量，节省反馈功率；激励条带的研制。初步的反馈实验结果表明：反馈系统开启后不稳定性振荡得到抑制。
介绍了在合肥光源研制的一套横向(x, y方向)高频、宽带逐束团测量和反馈系统，以及抑制耦合束团不稳定性的初步实验。其中重点介绍了在该系统研制过程中所涉及的部分关键技术：矢量运算模块的开发使得反馈系统的调试简易方便；Notch滤波器用于滤除反馈信号中的直流分量以及回旋频率分量，节省反馈功率；激励条带的研制。初步的反馈实验结果表明：反馈系统开启后不稳定性振荡得到抑制。
2008, 20.
摘要:
设计了750 keV，201.25 MHz的RFQ注入器的射频结构,对四杆型RFQ结构进行了简要的理论分析,在束流动力学设计的基础上，对射频结构进行了优化。研究了四杆型RFQ结构中支撑板高度、宽度、厚度、间距、形状、外腔体半径等因素对射频特性的影响，进行了优化设计并给出了主要的结构参数及射频特性的设计结果。优化设计得到的四杆型RFQ腔体长度126 cm,在极间电压80 kV时，峰值功率损耗为115.95 kW，二极场因子为1.004，电场沿轴向分布比较均匀，偏差小于3.5%,满足了物理需求。
设计了750 keV，201.25 MHz的RFQ注入器的射频结构,对四杆型RFQ结构进行了简要的理论分析,在束流动力学设计的基础上，对射频结构进行了优化。研究了四杆型RFQ结构中支撑板高度、宽度、厚度、间距、形状、外腔体半径等因素对射频特性的影响，进行了优化设计并给出了主要的结构参数及射频特性的设计结果。优化设计得到的四杆型RFQ腔体长度126 cm,在极间电压80 kV时，峰值功率损耗为115.95 kW，二极场因子为1.004，电场沿轴向分布比较均匀，偏差小于3.5%,满足了物理需求。
