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RSS2008年 20卷 第10期
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2008, 20.
摘要:
建立了单模块两级超声速环形引射系统，采用不同参数的高温燃气分别作为一二级引射器驱动工质，对二级引射器单独启动特性、两级引射器自身参数匹配特性及有负载情况下系统匹配特性进行了试验研究。研究结果表明：二级引射器单独启动存在流量下限；两级引射器自身参数匹配范围是比较宽的，但在有负载情况下，其匹配范围大为缩小；对于多级引射而言，各级引射气体压力与负载压力的相互匹配至关重要。
建立了单模块两级超声速环形引射系统，采用不同参数的高温燃气分别作为一二级引射器驱动工质，对二级引射器单独启动特性、两级引射器自身参数匹配特性及有负载情况下系统匹配特性进行了试验研究。研究结果表明：二级引射器单独启动存在流量下限；两级引射器自身参数匹配范围是比较宽的，但在有负载情况下，其匹配范围大为缩小；对于多级引射而言，各级引射气体压力与负载压力的相互匹配至关重要。
2008, 20.
摘要:
氧碘化学激光器(COIL)的混合喷管内发生的是气体动力学、化学反应动力学以及光学等相互耦合的复杂过程，每个过程都对COIL性能有着至关重要的影响。利用3维CFD技术，通过求解层流Navier-Stokes方程与组分输运方程，结合10种组分和21个基元反应的化学反应模型，对简化后的化学氧碘激光RADICL模型在亚声速段横向射流情况下，不同的主副流流量配比对小信号增益系数的影响情况进行了比较与分析。结果证明:过高或过低的碘分子浓度均不利于产生合理的小信号增益系数;存在最佳流量配比使小信号增益系数得到显著提高且分布均匀。
氧碘化学激光器(COIL)的混合喷管内发生的是气体动力学、化学反应动力学以及光学等相互耦合的复杂过程，每个过程都对COIL性能有着至关重要的影响。利用3维CFD技术，通过求解层流Navier-Stokes方程与组分输运方程，结合10种组分和21个基元反应的化学反应模型，对简化后的化学氧碘激光RADICL模型在亚声速段横向射流情况下，不同的主副流流量配比对小信号增益系数的影响情况进行了比较与分析。结果证明:过高或过低的碘分子浓度均不利于产生合理的小信号增益系数;存在最佳流量配比使小信号增益系数得到显著提高且分布均匀。
2008, 20.
摘要:
建立了高超声速低温(HYLTE)喷管的响应面模型，样本点设计矩阵采用正交试验设计法构造，样本数据通过3维粘性NS方程计算喷管光腔耦合段的多组分混合流场获得。基于HYLTE喷管响应面模型，对喷管进行了多目标优化，定义了综合性能参数，优化后喷管混合性能显著改善，综合性能明显提高。计算表明，基于响应面模型的优化策略，能够满足喷管优化对计算精度和计算量的要求。运用多学科设计优化软件框架iSIGHT作为建模和优化的辅助工具，提高了优化设计的实现效率。
建立了高超声速低温(HYLTE)喷管的响应面模型，样本点设计矩阵采用正交试验设计法构造，样本数据通过3维粘性NS方程计算喷管光腔耦合段的多组分混合流场获得。基于HYLTE喷管响应面模型，对喷管进行了多目标优化，定义了综合性能参数，优化后喷管混合性能显著改善，综合性能明显提高。计算表明，基于响应面模型的优化策略，能够满足喷管优化对计算精度和计算量的要求。运用多学科设计优化软件框架iSIGHT作为建模和优化的辅助工具，提高了优化设计的实现效率。
2008, 20.
摘要:
设计了一种新型的大气遥感探测系统——白光激光雷达，发展了一种雷达模式的宽谱范围长程差分吸收光谱探测方法。介绍了白光激光雷达系统结构和时间分辨光谱探测技术；阐述了飞秒激光在大气中自导光丝传输和产生的超连续白光的特性；利用该白光激光雷达系统对大气中氧气成分在685~694 nm和759~769 nm范围的长程差分吸收光谱进行了探测，并与Hitran数据库拟合计算的标准值进行比对，结果一致，验证了白光激光雷达遥感探测系统的正确性和实验方法的可行性。
设计了一种新型的大气遥感探测系统——白光激光雷达，发展了一种雷达模式的宽谱范围长程差分吸收光谱探测方法。介绍了白光激光雷达系统结构和时间分辨光谱探测技术；阐述了飞秒激光在大气中自导光丝传输和产生的超连续白光的特性；利用该白光激光雷达系统对大气中氧气成分在685~694 nm和759~769 nm范围的长程差分吸收光谱进行了探测，并与Hitran数据库拟合计算的标准值进行比对，结果一致，验证了白光激光雷达遥感探测系统的正确性和实验方法的可行性。
2008, 20.
摘要:
从晴天风廓线雷达的回波信号机制出发，研究了利用风廓线雷达谱宽反演晴空湍流耗散率的方法，即从雷达测量的多普勒速度谱宽中提取出湍流因素引起的谱宽，进而由湍流谱宽和湍流动能耗散率的关系计算出湍流动能耗散率。通过对合肥地区风廓线雷达谱宽资料的分析，得到合肥上空300 m高度上湍流动能耗散率的大小分布在10-4~10-1 m2/s3之间，与理论相符，说明利用雷达谱宽反演湍流耗散率的方法可行。
从晴天风廓线雷达的回波信号机制出发，研究了利用风廓线雷达谱宽反演晴空湍流耗散率的方法，即从雷达测量的多普勒速度谱宽中提取出湍流因素引起的谱宽，进而由湍流谱宽和湍流动能耗散率的关系计算出湍流动能耗散率。通过对合肥地区风廓线雷达谱宽资料的分析，得到合肥上空300 m高度上湍流动能耗散率的大小分布在10-4~10-1 m2/s3之间，与理论相符，说明利用雷达谱宽反演湍流耗散率的方法可行。
2008, 20.
摘要:
使用有限元法计算了硅镜在DF化学激光器非稳腔输出的中空非均匀激光辐照下镜面温升和反射面面形随时间变化的特性，使用65阶Zernike多项式对镜面面形进行了曲面拟合，使用光线追迹的方法计算了平行光束经不同数量硅镜反射后的光束波前分布PV值、Strehl比和Zernike像差系数随时间变化的特性。计算结果表明：在典型的DF激光器输出的中空方形光束辐照下，硅反射镜的热变形将使反射光束产生波前畸变，波前畸变中，y方向像散项占据主要地位，其次是离焦项；随着激光系统中反射镜面数量的增加，高阶像差系数将逐渐增大，且波前PV值与反射次数成线性关系。
使用有限元法计算了硅镜在DF化学激光器非稳腔输出的中空非均匀激光辐照下镜面温升和反射面面形随时间变化的特性，使用65阶Zernike多项式对镜面面形进行了曲面拟合，使用光线追迹的方法计算了平行光束经不同数量硅镜反射后的光束波前分布PV值、Strehl比和Zernike像差系数随时间变化的特性。计算结果表明：在典型的DF激光器输出的中空方形光束辐照下，硅反射镜的热变形将使反射光束产生波前畸变，波前畸变中，y方向像散项占据主要地位，其次是离焦项；随着激光系统中反射镜面数量的增加，高阶像差系数将逐渐增大，且波前PV值与反射次数成线性关系。
2008, 20.
摘要:
为了验证普通光学镜头猫眼效应的存在性和应用可行性，利用532 nm激光辐照调焦范围为12～72 mm的普通摄像镜头，测试了猫眼效应绝对反射率及其与镜头焦距、F数、入射角等参数的关系。采用双光路同时测量法，解决了猫眼效应反射光与入射光相互干扰不易测试的问题。结果表明，该镜头的猫眼效应绝对反射率最高可达35.87 ％，并且与焦距正比，与F数和入射角成反比；近场时的几何发散角与焦距和F数成反比。
为了验证普通光学镜头猫眼效应的存在性和应用可行性，利用532 nm激光辐照调焦范围为12～72 mm的普通摄像镜头，测试了猫眼效应绝对反射率及其与镜头焦距、F数、入射角等参数的关系。采用双光路同时测量法，解决了猫眼效应反射光与入射光相互干扰不易测试的问题。结果表明，该镜头的猫眼效应绝对反射率最高可达35.87 ％，并且与焦距正比，与F数和入射角成反比；近场时的几何发散角与焦距和F数成反比。
2008, 20.
摘要:
报道了一台二极管激光器(DL)泵浦的全固态Nd:YAG和频激光器,激光是由Nd:YAG晶体的1 064 nm 和1 319 nm 谱线外腔和频产生，以6 mm×6 mm×12 mm KTP为和频晶体,采用Ⅱ类临界相位匹配, 在400 Hz重复频率下，当分别注入3.05 W和2.46 W的1 064 nm和1 319 nm调Q脉冲到KTP晶体时，和频最大输出达到了1.3 W，脉宽为35 ns，线宽优于3 GHz，和频效率达到了23.5％, 光束质量因子分别为1.84和1.93。实验结果表明采用激光二极管阵列泵浦Nd:YAG/ KTP 腔外和频技术是获得黄激光的高效方法, 并通过精确控制谐振腔内标准具的倾角与温度，和频输出波长可精确调谐到Na D2线。
报道了一台二极管激光器(DL)泵浦的全固态Nd:YAG和频激光器,激光是由Nd:YAG晶体的1 064 nm 和1 319 nm 谱线外腔和频产生，以6 mm×6 mm×12 mm KTP为和频晶体,采用Ⅱ类临界相位匹配, 在400 Hz重复频率下，当分别注入3.05 W和2.46 W的1 064 nm和1 319 nm调Q脉冲到KTP晶体时，和频最大输出达到了1.3 W，脉宽为35 ns，线宽优于3 GHz，和频效率达到了23.5％, 光束质量因子分别为1.84和1.93。实验结果表明采用激光二极管阵列泵浦Nd:YAG/ KTP 腔外和频技术是获得黄激光的高效方法, 并通过精确控制谐振腔内标准具的倾角与温度，和频输出波长可精确调谐到Na D2线。
2008, 20.
摘要:
采用严格耦合波理论并结合矩阵LU分解法，分析了亚波长介质光栅的刻槽深度、占空比、入射角、入射波长等参数对TE偏振和TM偏振0级衍射效率的影响。结果表明:在1 550 nm波长处，出现瑞利反常现象。由此提出利用瑞利反常现象设计工作波长为1 550 nm的偏振分束光栅，通过优化设计确定了最佳设计参数,即光栅周期为l0/2,瑞利入射角为30°,刻槽深为0.9l0,占空比为0.5。结果表明，参数优化后的偏振分束光栅可以使TE偏振0级反射波和TM偏振0级透射波同时达到近100%的衍射效率。
采用严格耦合波理论并结合矩阵LU分解法，分析了亚波长介质光栅的刻槽深度、占空比、入射角、入射波长等参数对TE偏振和TM偏振0级衍射效率的影响。结果表明:在1 550 nm波长处，出现瑞利反常现象。由此提出利用瑞利反常现象设计工作波长为1 550 nm的偏振分束光栅，通过优化设计确定了最佳设计参数,即光栅周期为l0/2,瑞利入射角为30°,刻槽深为0.9l0,占空比为0.5。结果表明，参数优化后的偏振分束光栅可以使TE偏振0级反射波和TM偏振0级透射波同时达到近100%的衍射效率。
2008, 20.
摘要:
条纹相机扫描电路的非线性会导致条纹图像时间与强度信息的失真。为了使条纹相机输出图像更加接近实际目标从而得到更高的测量精度，提出一种扫描非线性修正算法。该算法根据给出的标称扫描时间拟合出扫描时间曲线，求出每道的扫描时间，取其算术平均值作为一个标准，根据每道的扫描时间与该标准的数值大小关系来求出每个像素的修正系数，取图像与该系数矩阵的乘积即可完成图像的位置和灰度的修正。实验结果表明可以将测量非线性由原来的8% 减小到2% 以下。
条纹相机扫描电路的非线性会导致条纹图像时间与强度信息的失真。为了使条纹相机输出图像更加接近实际目标从而得到更高的测量精度，提出一种扫描非线性修正算法。该算法根据给出的标称扫描时间拟合出扫描时间曲线，求出每道的扫描时间，取其算术平均值作为一个标准，根据每道的扫描时间与该标准的数值大小关系来求出每个像素的修正系数，取图像与该系数矩阵的乘积即可完成图像的位置和灰度的修正。实验结果表明可以将测量非线性由原来的8% 减小到2% 以下。
2008, 20.
摘要:
建立了一套直排型DF/HF化学激光器气流通道双喷管小型实验装置，通过选择不同副气流总压（模拟燃烧室气流）进行实验，研究了副气流总压对双喷管实验装置启动特性的影响。实验结果表明：随着副气流总压的增大，装置的启动压力降低，盲腔条件下的启动压力明显高于有副气流时的启动压力。因此，先通入燃烧室气流，再开通引射气流，对直排型连续波DF/HF化学激光器的启动是有利的。采用1维处理方法，建立了从引射气流喷管入口、副气流喷管入口到扩压器出口的理论模型，得到了与实验一致的规律。由于1维理论中采用了一些近似处理，实际启动压力比理论数据高20%～31%。
建立了一套直排型DF/HF化学激光器气流通道双喷管小型实验装置，通过选择不同副气流总压（模拟燃烧室气流）进行实验，研究了副气流总压对双喷管实验装置启动特性的影响。实验结果表明：随着副气流总压的增大，装置的启动压力降低，盲腔条件下的启动压力明显高于有副气流时的启动压力。因此，先通入燃烧室气流，再开通引射气流，对直排型连续波DF/HF化学激光器的启动是有利的。采用1维处理方法，建立了从引射气流喷管入口、副气流喷管入口到扩压器出口的理论模型，得到了与实验一致的规律。由于1维理论中采用了一些近似处理，实际启动压力比理论数据高20%～31%。
2008, 20.
摘要:
分析了激光测量光路的特点和装校要求，给出了采用可见光源、分划板装校激光光路的原理。以预放测量模块为例，介绍了装校的流程及装校中的注意事项，分析了装校所能达到的精度，并用内调焦望远镜进行了装校精度检查。结果表明，采用可见光源、分划板装校的激光光路透镜光轴正过心的偏心极限误差小于等于0.07 mm，光轴倾斜极限误差小于等于25″。
分析了激光测量光路的特点和装校要求，给出了采用可见光源、分划板装校激光光路的原理。以预放测量模块为例，介绍了装校的流程及装校中的注意事项，分析了装校所能达到的精度，并用内调焦望远镜进行了装校精度检查。结果表明，采用可见光源、分划板装校的激光光路透镜光轴正过心的偏心极限误差小于等于0.07 mm，光轴倾斜极限误差小于等于25″。
2008, 20.
摘要:
以乙醇钽、钛酸丁酯为原料，以乙醇为溶剂，通过溶胶-凝胶法及超临界干燥成功制备了Ta2O5-TiO2复合气凝胶。用场发射扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、扫描电镜模式下的电子能谱仪（EDS）以及比表面积吸附仪（BET）对其进行表征。结果表明:该气凝胶是由粒径在nm量级的Ti和Ta的羟基氧化物胶体颗粒堆积而成的低密度、高比表积的多孔网络结构材料，孔径分布主要集中在5~15 nm，比表面积为492.9 m2/g，密度为90 mg/cm3左右。
以乙醇钽、钛酸丁酯为原料，以乙醇为溶剂，通过溶胶-凝胶法及超临界干燥成功制备了Ta2O5-TiO2复合气凝胶。用场发射扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、扫描电镜模式下的电子能谱仪（EDS）以及比表面积吸附仪（BET）对其进行表征。结果表明:该气凝胶是由粒径在nm量级的Ti和Ta的羟基氧化物胶体颗粒堆积而成的低密度、高比表积的多孔网络结构材料，孔径分布主要集中在5~15 nm，比表面积为492.9 m2/g，密度为90 mg/cm3左右。
2008, 20.
摘要:
采用短脉冲强激光辐照固体双层薄靶的方式对质子束的产生及质子束角分布开展了实验研究。在SILEX-Ⅰ短脉冲激光装置上利用脉宽为30 fs的强激光辐照背面镀有CH膜的金膜靶，在距离靶背3.3 cm处采用CR39记录靶背出射的质子角分布。通过分析靶背出射质子的角分布,研究了激光功率密度和对比度对质子加速机制的影响。研究结果表明:占主导地位的质子产生和加速机制对激光预脉冲比较敏感。激光预脉冲较弱时,靶背壳电场加速机制占主导地位;当激光预脉冲较强时,靶前加速机制占主导地位。此外,还对导致质子环形分布的磁场大小进行了估算。
采用短脉冲强激光辐照固体双层薄靶的方式对质子束的产生及质子束角分布开展了实验研究。在SILEX-Ⅰ短脉冲激光装置上利用脉宽为30 fs的强激光辐照背面镀有CH膜的金膜靶，在距离靶背3.3 cm处采用CR39记录靶背出射的质子角分布。通过分析靶背出射质子的角分布,研究了激光功率密度和对比度对质子加速机制的影响。研究结果表明:占主导地位的质子产生和加速机制对激光预脉冲比较敏感。激光预脉冲较弱时,靶背壳电场加速机制占主导地位;当激光预脉冲较强时,靶前加速机制占主导地位。此外,还对导致质子环形分布的磁场大小进行了估算。
2008, 20.
摘要:
利用1∶1, S∶1, R∶1方法，测试了不同真空度（10-3～105 Pa）和不同气氛（空气、氮气、氧气）环境下熔石英351 nm激光损伤阈值，测试结果表明,用1∶1, S∶1方法测试得到的阈值在不同气氛压强下几乎相等；R∶1损伤阈值受气压的影响较大，在小于等于103 Pa气压下，较105 Pa气压的阈值降低28%～41%；但R∶1损伤阈值同气氛的关系不大，在同气压下差别小于10%，在测量值误差范围内。利用50%破坏几率对应的损伤阈值Fth（R∶1）一半的激光能量密度辐照样品，考察其抗多脉冲辐照的能力，分析表明，在同样的能量密度辐照下，103 Pa空气及氮气环境和105 Pa氮气环境下同样具有高的寿命；而10-3 Pa高真空环境下其寿命较短，在10-1 Pa低真空环境下其寿命最短。
利用1∶1, S∶1, R∶1方法，测试了不同真空度（10-3～105 Pa）和不同气氛（空气、氮气、氧气）环境下熔石英351 nm激光损伤阈值，测试结果表明,用1∶1, S∶1方法测试得到的阈值在不同气氛压强下几乎相等；R∶1损伤阈值受气压的影响较大，在小于等于103 Pa气压下，较105 Pa气压的阈值降低28%～41%；但R∶1损伤阈值同气氛的关系不大，在同气压下差别小于10%，在测量值误差范围内。利用50%破坏几率对应的损伤阈值Fth（R∶1）一半的激光能量密度辐照样品，考察其抗多脉冲辐照的能力，分析表明，在同样的能量密度辐照下，103 Pa空气及氮气环境和105 Pa氮气环境下同样具有高的寿命；而10-3 Pa高真空环境下其寿命较短，在10-1 Pa低真空环境下其寿命最短。
2008, 20.
摘要:
传统环抛加工一般将工件整个包围在抛光盘内，加工之后虽然可以获得较好的工件表面，但是需耗费较多的时间，生产效率较低。针对这种情况，借助PPS快速抛光机床，依据Preston公式，对露出抛光盘的工件部分，即对所谓的边缘效应进行研究，用新的表面模型表示非线性压强分布，合理地避开了线性模型造成的压强负值问题。并且对工件材料去除量进行仿真计算，建立了新的去除模型，得出了偏心距、工件半径和抛光盘转速比值对材料去除量的影响。根据此模型，选择适当的偏心距和转速比对工件进行加工，可获得较好面型。
传统环抛加工一般将工件整个包围在抛光盘内，加工之后虽然可以获得较好的工件表面，但是需耗费较多的时间，生产效率较低。针对这种情况，借助PPS快速抛光机床，依据Preston公式，对露出抛光盘的工件部分，即对所谓的边缘效应进行研究，用新的表面模型表示非线性压强分布，合理地避开了线性模型造成的压强负值问题。并且对工件材料去除量进行仿真计算，建立了新的去除模型，得出了偏心距、工件半径和抛光盘转速比值对材料去除量的影响。根据此模型，选择适当的偏心距和转速比对工件进行加工，可获得较好面型。
2008, 20.
摘要:
为了满足惯性约束聚变(ICF)驱动对称性调节和测量的需要，采用勒让德多项式拟合方法处理实验图像数据。该方法结合了辐射驱动对称性的相关理论，用于分析内爆实验中获得的靶芯压缩图像。通过对一系列实验数据进行处理，详细对比了新旧两种实验图像处理过程。结果表明：与目前使用的图像处理方法相比，勒让德拟合方法降低了误差，并获得了以往忽略的不对称性高阶部分信息。
为了满足惯性约束聚变(ICF)驱动对称性调节和测量的需要，采用勒让德多项式拟合方法处理实验图像数据。该方法结合了辐射驱动对称性的相关理论，用于分析内爆实验中获得的靶芯压缩图像。通过对一系列实验数据进行处理，详细对比了新旧两种实验图像处理过程。结果表明：与目前使用的图像处理方法相比，勒让德拟合方法降低了误差，并获得了以往忽略的不对称性高阶部分信息。
2008, 20.
摘要:
实验诊断测量了超短超强激光与气体靶相互作用产生的背向受激Raman散射，在实验条件下呈现强耦合模式，背向受激Raman散射出现非线性Stokes多峰伴线结构，峰值的频率间隔小于等离子体波的频率，可以大致地推断出激光打靶过程中产生的等离子体密度偏低，其结果与等离子体强耦合理论计算结果一致。
实验诊断测量了超短超强激光与气体靶相互作用产生的背向受激Raman散射，在实验条件下呈现强耦合模式，背向受激Raman散射出现非线性Stokes多峰伴线结构，峰值的频率间隔小于等离子体波的频率，可以大致地推断出激光打靶过程中产生的等离子体密度偏低，其结果与等离子体强耦合理论计算结果一致。
2008, 20.
摘要:
从相对论等离体中电磁波的非线性色散方程出发，利用Karpman方法获得了线性偏振波模所满足的非线性控制方程，在非线性色散方程和非线性控制方程的基础上对线性偏振激光在相对论等离体中传播的调制不稳定性进行分析，给出了调制不稳定的时间增长率与扰动态波数之间的函数关系。
从相对论等离体中电磁波的非线性色散方程出发，利用Karpman方法获得了线性偏振波模所满足的非线性控制方程，在非线性色散方程和非线性控制方程的基础上对线性偏振激光在相对论等离体中传播的调制不稳定性进行分析，给出了调制不稳定的时间增长率与扰动态波数之间的函数关系。
2008, 20.
摘要:
模拟分析了横向行波偏转结构中传播的HEM11波的特性，并与加速模式TM01进行了比较。设计并加工完成了该偏转结构的实验腔，用谐振微扰法测出了中间腔的横向场分布曲线，并与HFSS模拟结果进行了比较，模拟结果和测试结果一致，其横向场的最大值在偏离轴心径向的中间位置。用HFSS模拟了腔的色散特性，对有稳定孔和没有稳定孔的情况进行了比较，用谐振法对实验腔的色散特性进行了测试，测试结果和模拟结果一致。通过对等梯度偏转结构等效电路的简化，给出了等阻抗结构的等效电路，定性分析了此偏转结构的腔间耦合情况，计算了腔间耦合系数，模拟结果和测试结果一致。
模拟分析了横向行波偏转结构中传播的HEM11波的特性，并与加速模式TM01进行了比较。设计并加工完成了该偏转结构的实验腔，用谐振微扰法测出了中间腔的横向场分布曲线，并与HFSS模拟结果进行了比较，模拟结果和测试结果一致，其横向场的最大值在偏离轴心径向的中间位置。用HFSS模拟了腔的色散特性，对有稳定孔和没有稳定孔的情况进行了比较，用谐振法对实验腔的色散特性进行了测试，测试结果和模拟结果一致。通过对等梯度偏转结构等效电路的简化，给出了等阻抗结构的等效电路，定性分析了此偏转结构的腔间耦合情况，计算了腔间耦合系数，模拟结果和测试结果一致。
2008, 20.
摘要:
利用外加纵向磁场把单台加速器驱动双阴极二极管产生的同步双电子束引出双漂移管，是双电子束实用化的关键环节。在实心束情况下，对双电子束约束磁场进行了3维PIC模拟。在粒子模拟的基础上搭建了双电子束磁场引导系统，进行了磁场引导环形双电子束传输实验研究，在二极管电压约380 kV时，环形双束流值分别为5.10 kA和4.92 kA。实验结果表明，所设计磁场系统能够对环形双电子束进行有效约束，有效约束磁场约0.5 T。
利用外加纵向磁场把单台加速器驱动双阴极二极管产生的同步双电子束引出双漂移管，是双电子束实用化的关键环节。在实心束情况下，对双电子束约束磁场进行了3维PIC模拟。在粒子模拟的基础上搭建了双电子束磁场引导系统，进行了磁场引导环形双电子束传输实验研究，在二极管电压约380 kV时，环形双束流值分别为5.10 kA和4.92 kA。实验结果表明，所设计磁场系统能够对环形双电子束进行有效约束，有效约束磁场约0.5 T。
2008, 20.
摘要:
介绍了C波段单层16单元矩形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天线模型进行了实验研究。在实验中，利用设计的用于连接标准接口和耦合输入口的阻抗变换器，采用标准线极化天线比较法对阵列天线辐射特性进行了测试。实验结果表明：在3.8～4.2 GHz的频率范围内天线增益大于17 dB，口径效率大于74%，天线轴比小于 1.3 dB，驻波系数小于1.2，与数值计算结果基本一致。
介绍了C波段单层16单元矩形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天线模型进行了实验研究。在实验中，利用设计的用于连接标准接口和耦合输入口的阻抗变换器，采用标准线极化天线比较法对阵列天线辐射特性进行了测试。实验结果表明：在3.8～4.2 GHz的频率范围内天线增益大于17 dB，口径效率大于74%，天线轴比小于 1.3 dB，驻波系数小于1.2，与数值计算结果基本一致。
2008, 20.
摘要:
用扩展为可分析腔内高次模的传输线方法研究了有孔双层屏蔽腔体的屏蔽效能，该方法可以考虑腔内较宽的频带范围。计算了双层屏蔽腔内电场的屏蔽系数，与单层屏蔽腔内屏蔽系数的比较表明,采用双层屏蔽使得腔体的屏蔽效能大为提高。分析了双层屏蔽腔体孔缝耦合的共振效应、腔内的谐振。结果表明：满足共振效应成立条件时双层屏蔽腔内也发生共振现象，屏蔽效能在共振频率附近明显降低；在腔内的谐振点屏蔽系数出现极小值，此时屏蔽效果较差；在0.1~4.5 GHz的范围内，屏蔽系数随着频率的增加总体上呈下降趋势。
用扩展为可分析腔内高次模的传输线方法研究了有孔双层屏蔽腔体的屏蔽效能，该方法可以考虑腔内较宽的频带范围。计算了双层屏蔽腔内电场的屏蔽系数，与单层屏蔽腔内屏蔽系数的比较表明,采用双层屏蔽使得腔体的屏蔽效能大为提高。分析了双层屏蔽腔体孔缝耦合的共振效应、腔内的谐振。结果表明：满足共振效应成立条件时双层屏蔽腔内也发生共振现象，屏蔽效能在共振频率附近明显降低；在腔内的谐振点屏蔽系数出现极小值，此时屏蔽效果较差；在0.1~4.5 GHz的范围内，屏蔽系数随着频率的增加总体上呈下降趋势。
2008, 20.
摘要:
应用几何光学理论分析了模式在圆柱波导中的传播，利用耦合波理论分析了各个模式在波纹波导中相互转化以及稳定时的相对功率,设计了170 GHz，模式为TE22,6的毫米波通过波纹波导将其一部分能量转换到其它8个卫星模式上，通过编写程序并进行大量优化得出了耦合出的模式和稳定时的相对功率大小，并使它们各个模式场分布在辐射器螺旋切口上叠加成准高斯波束,设计出辐射器的长度少于150 mm,得到准高斯波束在辐射器螺旋切口上叠加的等势图,实现了直接利用这些准高斯波束的目的。
应用几何光学理论分析了模式在圆柱波导中的传播，利用耦合波理论分析了各个模式在波纹波导中相互转化以及稳定时的相对功率,设计了170 GHz，模式为TE22,6的毫米波通过波纹波导将其一部分能量转换到其它8个卫星模式上，通过编写程序并进行大量优化得出了耦合出的模式和稳定时的相对功率大小，并使它们各个模式场分布在辐射器螺旋切口上叠加成准高斯波束,设计出辐射器的长度少于150 mm,得到准高斯波束在辐射器螺旋切口上叠加的等势图,实现了直接利用这些准高斯波束的目的。
2008, 20.
摘要:
用解析方法导出了中央开耦合槽矩形双间隙谐振腔中π-TM模式频率的本征方程和特性阻抗的计算公式，分析了耦合槽大小对几种π-TM模式频率和特性阻抗的影响。对TM310模的具体计算结果显示，解析方法与模拟方法的计算结果符合得很好，可以用于计算谐振频率和特性阻抗。研究表明，耦合壁的厚度对π-TM模式频率的影响不大，耦合槽的大小和位置对谐振频率影响则较大。同时发现，在TM高次模双间隙腔中，出现了π1模消失现象。
用解析方法导出了中央开耦合槽矩形双间隙谐振腔中π-TM模式频率的本征方程和特性阻抗的计算公式，分析了耦合槽大小对几种π-TM模式频率和特性阻抗的影响。对TM310模的具体计算结果显示，解析方法与模拟方法的计算结果符合得很好，可以用于计算谐振频率和特性阻抗。研究表明，耦合壁的厚度对π-TM模式频率的影响不大，耦合槽的大小和位置对谐振频率影响则较大。同时发现，在TM高次模双间隙腔中，出现了π1模消失现象。
2008, 20.
摘要:
建立了双间隙耦合腔中高次模式小信号电子电导计算模型，使用该模型和ISFIEL3D电磁场软件模拟的高次模式电场分布图分析了双间隙耦合腔中高次模式的自激性质。由3维粒子模拟软件对双间隙耦合腔自激模拟显示实际结构中存在高次模式3.17 GHz和3.99 GHz自激，验证了使用该方法分析双间隙耦合腔中高次模式自激性质的合理性。并通过对热测数据的分析说明实际结构中确实存在相应的模式自激并伴随吸收腔和耦合环发热现象。
建立了双间隙耦合腔中高次模式小信号电子电导计算模型，使用该模型和ISFIEL3D电磁场软件模拟的高次模式电场分布图分析了双间隙耦合腔中高次模式的自激性质。由3维粒子模拟软件对双间隙耦合腔自激模拟显示实际结构中存在高次模式3.17 GHz和3.99 GHz自激，验证了使用该方法分析双间隙耦合腔中高次模式自激性质的合理性。并通过对热测数据的分析说明实际结构中确实存在相应的模式自激并伴随吸收腔和耦合环发热现象。
2008, 20.
摘要:
观察发现负电子环的真空度随流强呈线性变化，正电子环的真空度随流强呈非线性变化，在正电子环的弧区，真空度的非线性变化很明显。讨论了非线性变化的原因，可能是同步光电子在正电子束流横向作用下加速碰壁，发生了二次电子发射，并在一定条件下形成了束流引起的多次碰壁效应，造成了大量放气。改变正电子束流的束团填充方式来观察真空度的非线性变化，得到了与KEK-B低能环一致的实验结果，该非线性变化呈现一定的阈值性，发生非线性的条件是有足够大的单束团流强和每列足够多的连续束团。
观察发现负电子环的真空度随流强呈线性变化，正电子环的真空度随流强呈非线性变化，在正电子环的弧区，真空度的非线性变化很明显。讨论了非线性变化的原因，可能是同步光电子在正电子束流横向作用下加速碰壁，发生了二次电子发射，并在一定条件下形成了束流引起的多次碰壁效应，造成了大量放气。改变正电子束流的束团填充方式来观察真空度的非线性变化，得到了与KEK-B低能环一致的实验结果，该非线性变化呈现一定的阈值性，发生非线性的条件是有足够大的单束团流强和每列足够多的连续束团。
2008, 20.
摘要:
提取直接数字频率合成器芯片AD9850输出的混频信号作为系统的频率源，介绍了高频功率源的结构和原理。系统的工作频率范围为(96±1) MHz，最大输出功率为10 kW。驱动级采用MOSFET晶体管功率放大模块，末级采用高频真空四极管4CW10000B。四极管采用阴地电路，工作在甲乙类。高频功率源采用压控可变衰减器进行幅度调制，为满足系统的频率和幅值稳定度要求，功率源采用带温度补偿的晶体振荡器，并让四极管工作在过压状态。在应用Ziegler-Nichols法整定控制器的PID参数时，为实现控制系统的在线自整定，系统采用了继电反馈法，由极限周期和增益得出PID参数。
提取直接数字频率合成器芯片AD9850输出的混频信号作为系统的频率源，介绍了高频功率源的结构和原理。系统的工作频率范围为(96±1) MHz，最大输出功率为10 kW。驱动级采用MOSFET晶体管功率放大模块，末级采用高频真空四极管4CW10000B。四极管采用阴地电路，工作在甲乙类。高频功率源采用压控可变衰减器进行幅度调制，为满足系统的频率和幅值稳定度要求，功率源采用带温度补偿的晶体振荡器，并让四极管工作在过压状态。在应用Ziegler-Nichols法整定控制器的PID参数时，为实现控制系统的在线自整定，系统采用了继电反馈法，由极限周期和增益得出PID参数。
2008, 20.
摘要:
为了使兰州重离子加速器冷却储存环的磁场电源控制器及时更新输出的波形数据，以TI公司的TM320C6713芯片为中央处理器，结合FPGA逻辑编程，采用双FIFO数据缓存机制和Aitken插值算法，编写并优化了磁场电源控制器软件系统。利用数据驱动模式的编程方式提高了系统的执行效率和可维护性。同时通过对更新的波形数据做Aitken插值运算，使其大小减少为原始数据的1/1024，提高了数据的传输和存储效率。经现场测试，本软件系统运行稳定可行，达到设计要求。
为了使兰州重离子加速器冷却储存环的磁场电源控制器及时更新输出的波形数据，以TI公司的TM320C6713芯片为中央处理器，结合FPGA逻辑编程，采用双FIFO数据缓存机制和Aitken插值算法，编写并优化了磁场电源控制器软件系统。利用数据驱动模式的编程方式提高了系统的执行效率和可维护性。同时通过对更新的波形数据做Aitken插值运算，使其大小减少为原始数据的1/1024，提高了数据的传输和存储效率。经现场测试，本软件系统运行稳定可行，达到设计要求。
2008, 20.
摘要:
分析了高能X射线工业CT扫描运动控制系统的作用，提出了扫描运动控制系统的组成方案。控制系统由工业控制计算机、计数卡、控制卡、伺服驱动器、伺服电机、工作平台、光栅和控制软件组成。研究了在Windows驱动程序模式（WDM）下，控制系统设备驱动程序的组成。以运动控制卡为例，研究了开发控制系统设备驱动程序的方法，并分析了设备驱动程序和用户程序交互的过程。通过编写WDM驱动程序，实现了对高能X射线工业CT扫描运动系统的实时控制。实验结果表明，开发的扫描运动控制系统，可靠性和实时性满足要求。
分析了高能X射线工业CT扫描运动控制系统的作用，提出了扫描运动控制系统的组成方案。控制系统由工业控制计算机、计数卡、控制卡、伺服驱动器、伺服电机、工作平台、光栅和控制软件组成。研究了在Windows驱动程序模式（WDM）下，控制系统设备驱动程序的组成。以运动控制卡为例，研究了开发控制系统设备驱动程序的方法，并分析了设备驱动程序和用户程序交互的过程。通过编写WDM驱动程序，实现了对高能X射线工业CT扫描运动系统的实时控制。实验结果表明，开发的扫描运动控制系统，可靠性和实时性满足要求。
2008, 20.
摘要:
为了模拟强束流在加速器及其传输线中的行为，用C++语言开发了一种包含空间电荷效应的多粒子跟踪程序(PTP-SC)，它在经典的PIC方法基础上，基于边界元法(BEM)和非等距的网格求解泊松方程。束流在自由空间分布的仿真结果与解析结果保持较好的一致性。给出了一条注入线的模拟计算结果，并与ORBIT,TRACE 3-D的计算结果进行比对。结果表明：该程序与采用数值方法的ORBIT程序的计算结果有较好的一致性。该程序可用于直线加速器及回旋加速器中的空间电荷效应模拟。
为了模拟强束流在加速器及其传输线中的行为，用C++语言开发了一种包含空间电荷效应的多粒子跟踪程序(PTP-SC)，它在经典的PIC方法基础上，基于边界元法(BEM)和非等距的网格求解泊松方程。束流在自由空间分布的仿真结果与解析结果保持较好的一致性。给出了一条注入线的模拟计算结果，并与ORBIT,TRACE 3-D的计算结果进行比对。结果表明：该程序与采用数值方法的ORBIT程序的计算结果有较好的一致性。该程序可用于直线加速器及回旋加速器中的空间电荷效应模拟。
2008, 20.
摘要:
用电子束蒸发方法制备了纯的ZrO2薄膜和含Y2O3摩尔分数为7%和13%的ZrO2薄膜，即YSZ薄膜，通过测定薄膜的损伤阈值来验证温度诱导相变模型；并用X射线衍射（XRD）来测定ZrO2和YSZ镀膜材料和薄膜的结构特征。结果表明：ZrO2镀膜材料和薄膜室温下都表现为单斜相，YSZ镀膜材料和薄膜室温下都以立方相存在；YSZ薄膜的损伤阈值远高于ZrO2薄膜的损伤阈值，这是因为添加Y2O3后的YSZ材料的相比较稳定，在蒸发过程中不会发生相变，而ZrO2材料则发生相变，产生缺陷，缺陷在激光作用下成为吸收中心和初始破坏点，导致ZrO2薄膜的损伤阈值降低。
用电子束蒸发方法制备了纯的ZrO2薄膜和含Y2O3摩尔分数为7%和13%的ZrO2薄膜，即YSZ薄膜，通过测定薄膜的损伤阈值来验证温度诱导相变模型；并用X射线衍射（XRD）来测定ZrO2和YSZ镀膜材料和薄膜的结构特征。结果表明：ZrO2镀膜材料和薄膜室温下都表现为单斜相，YSZ镀膜材料和薄膜室温下都以立方相存在；YSZ薄膜的损伤阈值远高于ZrO2薄膜的损伤阈值，这是因为添加Y2O3后的YSZ材料的相比较稳定，在蒸发过程中不会发生相变，而ZrO2材料则发生相变，产生缺陷，缺陷在激光作用下成为吸收中心和初始破坏点，导致ZrO2薄膜的损伤阈值降低。
2008, 20.
摘要:
通过理论分析和实验验证，研究了非线性折射率介质对粒子场同轴全息成像的影响。利用粒子场同轴夫琅和费全息记录和光束在非线性介质中传输的波动方程，得出了光波的复振幅和强度分布。数值模拟了介质在线性和非线性时全息记录的情况，并进行了实验验证。结果表明：光波经非线性介质传输后，全息干板记录到粒子场的再现图像，这为高功率激光应用于全息照相提供参考，原因是高功率脉冲激光聚焦易击穿介质产生非线性传输。
通过理论分析和实验验证，研究了非线性折射率介质对粒子场同轴全息成像的影响。利用粒子场同轴夫琅和费全息记录和光束在非线性介质中传输的波动方程，得出了光波的复振幅和强度分布。数值模拟了介质在线性和非线性时全息记录的情况，并进行了实验验证。结果表明：光波经非线性介质传输后，全息干板记录到粒子场的再现图像，这为高功率激光应用于全息照相提供参考，原因是高功率脉冲激光聚焦易击穿介质产生非线性传输。
2008, 20.
摘要:
在考虑组态相互作用的基础上，利用包含相对论修正的Hartree-Fock(HFR)理论对S8+-S13+离子的谱线波长及加权振子强度等有关原子参数进行了系统计算，并与最新的实验观测和其它理论计算结果进行了比较。计算结果表明：S8+-S11+的各个原子态在LS耦合下纯度很高，随着离化度的增大，S12+和S13+离子的部分原子态能级出现混合，组态相互作用逐渐增强。通过对实验结果的分析，识别出32条实验谱线，其中大多数谱线来自S8+-S13+离子的2s22pk-2s2pk+1和2s2pk+1-2s2pk+2(k=0,1,2,3,4)之间的跃迁，理论计算结果与实验谱线波长之间的绝对误差大多数都在实验的有效分辨力以内。
在考虑组态相互作用的基础上，利用包含相对论修正的Hartree-Fock(HFR)理论对S8+-S13+离子的谱线波长及加权振子强度等有关原子参数进行了系统计算，并与最新的实验观测和其它理论计算结果进行了比较。计算结果表明：S8+-S11+的各个原子态在LS耦合下纯度很高，随着离化度的增大，S12+和S13+离子的部分原子态能级出现混合，组态相互作用逐渐增强。通过对实验结果的分析，识别出32条实验谱线，其中大多数谱线来自S8+-S13+离子的2s22pk-2s2pk+1和2s2pk+1-2s2pk+2(k=0,1,2,3,4)之间的跃迁，理论计算结果与实验谱线波长之间的绝对误差大多数都在实验的有效分辨力以内。
2008, 20.
摘要:
研究了逆流相对论高能电子与强激光脉冲相互作用的同步辐射过程，当电子具有合适的初速度且传播方向与激光的传播方向相反时，电子在激光脉冲中心作圆周运动。由于电子的运动半径比传统同步辐射环中电子的运动半径小几个数量级，因此电子的辐射能量大大增加。研究发现此过程可以获得阿秒和泽秒X射线脉冲；同时发现随着入射电子初能量的增加和激光能量的增强，获得X射线脉冲脉宽越来越短，强度越来越大。这使得激光同步辐射可以成为一种强大的短波长短脉宽的辐射光源。
研究了逆流相对论高能电子与强激光脉冲相互作用的同步辐射过程，当电子具有合适的初速度且传播方向与激光的传播方向相反时，电子在激光脉冲中心作圆周运动。由于电子的运动半径比传统同步辐射环中电子的运动半径小几个数量级，因此电子的辐射能量大大增加。研究发现此过程可以获得阿秒和泽秒X射线脉冲；同时发现随着入射电子初能量的增加和激光能量的增强，获得X射线脉冲脉宽越来越短，强度越来越大。这使得激光同步辐射可以成为一种强大的短波长短脉宽的辐射光源。
2008, 20.
摘要:
采用磁控共溅射工艺来制备Al-Cu-Fe薄膜，选用抛光状态的纯Al、纯Cu和不同粗糙度的不锈钢基作为基底材料。通过原子力显微镜分析薄膜的表面形貌，利用扫描电镜能谱仪分析薄膜的元素含量；通过MTS纳米力学综合测试系统分析薄膜的结合强度和摩擦因数。分析结果表明：不锈钢作为基底材料的薄膜与基体的结合强度最大，其次为纯铝和纯铜。纯铜基底薄膜的摩擦因数最大，达到0.17，其余两种薄膜的摩擦因数均不大于0.03。而薄膜表面形貌与基底材料的原始形貌有直接的联系，基底原始粗糙度越小，薄膜的表面组织也越细；基底原始粗糙度越大，薄膜表面形成的晶粒的团聚越明显。
采用磁控共溅射工艺来制备Al-Cu-Fe薄膜，选用抛光状态的纯Al、纯Cu和不同粗糙度的不锈钢基作为基底材料。通过原子力显微镜分析薄膜的表面形貌，利用扫描电镜能谱仪分析薄膜的元素含量；通过MTS纳米力学综合测试系统分析薄膜的结合强度和摩擦因数。分析结果表明：不锈钢作为基底材料的薄膜与基体的结合强度最大，其次为纯铝和纯铜。纯铜基底薄膜的摩擦因数最大，达到0.17，其余两种薄膜的摩擦因数均不大于0.03。而薄膜表面形貌与基底材料的原始形貌有直接的联系，基底原始粗糙度越小，薄膜的表面组织也越细；基底原始粗糙度越大，薄膜表面形成的晶粒的团聚越明显。
2008, 20.
摘要:
简要介绍了微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）方法在硅基底上制备纳米金刚石薄膜的过程，并对制备的薄膜进行了表面分析。在此基础上设计出了用来测定反射型二次电子发射系数的实验装置，得出了几种薄膜在不同入射能量下的发射系数，取得了二次发射系数为15的满意结果，表明纳米金刚石薄膜作为二次电子发射材料具有很好的应用前景。
简要介绍了微波等离子体化学气相沉积（MPCVD）方法在硅基底上制备纳米金刚石薄膜的过程，并对制备的薄膜进行了表面分析。在此基础上设计出了用来测定反射型二次电子发射系数的实验装置，得出了几种薄膜在不同入射能量下的发射系数，取得了二次发射系数为15的满意结果，表明纳米金刚石薄膜作为二次电子发射材料具有很好的应用前景。
2008, 20.
摘要:
分析了聚酯薄膜电击穿可能的模型，如本征击穿模型和电-机械击穿模型，估算了两种模型下常用聚合物介质的临界击穿场强。实验研究了平板电极结构下10 μm级聚酯薄膜的自击穿电压，得出了聚酯薄膜的临界击穿场强450~500 kV/mm。实验结果与理论计算值比较表明：本征击穿模型下的聚酯薄膜临界击穿场强都远小于实验结果，电-机械击穿模型下聚酯薄膜临界击穿场强大于实验结果。
分析了聚酯薄膜电击穿可能的模型，如本征击穿模型和电-机械击穿模型，估算了两种模型下常用聚合物介质的临界击穿场强。实验研究了平板电极结构下10 μm级聚酯薄膜的自击穿电压，得出了聚酯薄膜的临界击穿场强450~500 kV/mm。实验结果与理论计算值比较表明：本征击穿模型下的聚酯薄膜临界击穿场强都远小于实验结果，电-机械击穿模型下聚酯薄膜临界击穿场强大于实验结果。
2008, 20.
摘要:
根据强流电子加速器的需要，研制了一种高电压长寿命两电极气体开关。该开关采用防污染设计，将开关电极与金属腔体进行一体化设计，并采用金属挡板对绝缘封盖进行防污保护，从最大程度上减小了开关工作时电极材料喷射对绝缘支撑物的污染，提高了开关寿命。运用ANSYS软件优化设计了电极结构。该开关在0.1~0.2 MPa气压条件下，工作电压为32~42 kV，单次脉冲电荷转换量0.38~0.48 C，工作稳定。
根据强流电子加速器的需要，研制了一种高电压长寿命两电极气体开关。该开关采用防污染设计，将开关电极与金属腔体进行一体化设计，并采用金属挡板对绝缘封盖进行防污保护，从最大程度上减小了开关工作时电极材料喷射对绝缘支撑物的污染，提高了开关寿命。运用ANSYS软件优化设计了电极结构。该开关在0.1~0.2 MPa气压条件下，工作电压为32~42 kV，单次脉冲电荷转换量0.38~0.48 C，工作稳定。
2008, 20.
摘要:
介绍了一种输出脉冲峰值功率在GW量级，脉宽约6 ns，重复频率1~300 Hz可调的加速器的初级能源系统的设计与实验研究。它的初级能源由商用三相电源供能，利用硅堆整流，并通过固体开关及继电器等装置控制来实现对Tesla变压器初级线圈的重复谐振充电。实验表明该装置运行稳定，通过变压器升压之后可在120 W负载端得到300 kV的重复高电压脉冲。同时，该回路还利用了晶闸管拥有的自关断特性实现了能量的回收，提高了装置的能量利用率。
介绍了一种输出脉冲峰值功率在GW量级，脉宽约6 ns，重复频率1~300 Hz可调的加速器的初级能源系统的设计与实验研究。它的初级能源由商用三相电源供能，利用硅堆整流，并通过固体开关及继电器等装置控制来实现对Tesla变压器初级线圈的重复谐振充电。实验表明该装置运行稳定，通过变压器升压之后可在120 W负载端得到300 kV的重复高电压脉冲。同时，该回路还利用了晶闸管拥有的自关断特性实现了能量的回收，提高了装置的能量利用率。
