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RSS2009年 21卷 第01期
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2009, 21.
摘要:
阐述了气体循环系统对高功率TEA CO2激光器的重要作用，分析了系统参数、结构组成及其设计。以体积流量法确定放电区气体流速，采用对称式的结构布局，选用轴流压气机和板翅式热交换器，加入系统附加阻力以确定风机静压参数。研究出的气体循环系统，放电区气体平均流速84.8 m/s，流速不均匀度纵向4.2%、横向0.38%；光学支架振动加速度4×10-2 m/s2，振动位移2.6×10-7 m。在放电体积2.5×10-3 m3、单脉冲注入能量276 J、放电脉宽150 ns条件下，实现了重复频率400 Hz均匀稳定的持续辉光放电，输出了高平均功率激光。
阐述了气体循环系统对高功率TEA CO2激光器的重要作用，分析了系统参数、结构组成及其设计。以体积流量法确定放电区气体流速，采用对称式的结构布局，选用轴流压气机和板翅式热交换器，加入系统附加阻力以确定风机静压参数。研究出的气体循环系统，放电区气体平均流速84.8 m/s，流速不均匀度纵向4.2%、横向0.38%；光学支架振动加速度4×10-2 m/s2，振动位移2.6×10-7 m。在放电体积2.5×10-3 m3、单脉冲注入能量276 J、放电脉宽150 ns条件下，实现了重复频率400 Hz均匀稳定的持续辉光放电，输出了高平均功率激光。
2009, 21.
摘要:
理论分析了射流抛光的紊动冲击射流特点，构建了射流抛光的垂直冲击射流模型和斜冲击射流模型。根据射流抛光冲击射流的特点，比较各种流体模型后，采用RNG k-e 模型应用于射流抛光模型的计算。利用计算流体力学理论的二阶迎风格式对抛光模型方程离散，用SIMPLEC数值计算方法对射流抛光过程的紊动冲击射流和离散相磨粒分布进行数值模拟，得到了射流抛光过程的连续流场和离散相磨粒与水溶液的耦合流场，同时计算出了抛光液射流在工件壁面上的压力、速度、紊动强度、剪切力分布和磨粒体积质量分布，分析了垂直射流抛光模型和斜冲击射流抛光模型紊流流场的特点。
理论分析了射流抛光的紊动冲击射流特点，构建了射流抛光的垂直冲击射流模型和斜冲击射流模型。根据射流抛光冲击射流的特点，比较各种流体模型后，采用RNG k-e 模型应用于射流抛光模型的计算。利用计算流体力学理论的二阶迎风格式对抛光模型方程离散，用SIMPLEC数值计算方法对射流抛光过程的紊动冲击射流和离散相磨粒分布进行数值模拟，得到了射流抛光过程的连续流场和离散相磨粒与水溶液的耦合流场，同时计算出了抛光液射流在工件壁面上的压力、速度、紊动强度、剪切力分布和磨粒体积质量分布，分析了垂直射流抛光模型和斜冲击射流抛光模型紊流流场的特点。
2009, 21.
摘要:
从光纤热传导方程出发，研究了不同泵浦光吸收系数对光纤激光器沿光纤长度方向温度分布的影响。结果表明，低吸收系数光纤泵浦端温度相对较低，分布较为平缓，有效减缓光纤的热损伤。根据理论分析结果，实验中选择了吸收系数为1.45 dB/m的掺Yb3+双包层光子晶体光纤作为增益介质，在泵浦光功率为560 W时,获得了428.5 W的高功率单模连续输出，斜率效率为76.5%，光束质量因子M2<1.2。由于泵浦端光纤温度较高，实验中对光纤两端进行了主动冷却，并且在离光纤端面约25 cm处的光纤表面温度进行实时测量，结果发现随着泵浦光功率的增加，光纤表面温度均匀增长，最高温度为310 K，温度正常。
从光纤热传导方程出发，研究了不同泵浦光吸收系数对光纤激光器沿光纤长度方向温度分布的影响。结果表明，低吸收系数光纤泵浦端温度相对较低，分布较为平缓，有效减缓光纤的热损伤。根据理论分析结果，实验中选择了吸收系数为1.45 dB/m的掺Yb3+双包层光子晶体光纤作为增益介质，在泵浦光功率为560 W时,获得了428.5 W的高功率单模连续输出，斜率效率为76.5%，光束质量因子M2<1.2。由于泵浦端光纤温度较高，实验中对光纤两端进行了主动冷却，并且在离光纤端面约25 cm处的光纤表面温度进行实时测量，结果发现随着泵浦光功率的增加，光纤表面温度均匀增长，最高温度为310 K，温度正常。
2009, 21.
摘要:
采用CLNST引入的扰流气注入技术对连续波氟化氘/氟化氢化学激光器进行数值模拟研究。模拟其3维流场有化学反应，但不考虑激射的情况。计算结果显示:加入扰流气后,平行注入的主副气流混合增强明显，气流混合速度明显加快，在喷管出口平面5 mm处即扩散至副喷管中心线位置，且小信号增益系数值明显增强。分析了流场结构得出:扰流气增强气流混合的主要方式在于使反应界面拉伸和扭曲，同时观察到有弱漩涡产生，但沿气流方向较快耗散掉，对流场影响较小。
采用CLNST引入的扰流气注入技术对连续波氟化氘/氟化氢化学激光器进行数值模拟研究。模拟其3维流场有化学反应，但不考虑激射的情况。计算结果显示:加入扰流气后,平行注入的主副气流混合增强明显，气流混合速度明显加快，在喷管出口平面5 mm处即扩散至副喷管中心线位置，且小信号增益系数值明显增强。分析了流场结构得出:扰流气增强气流混合的主要方式在于使反应界面拉伸和扭曲，同时观察到有弱漩涡产生，但沿气流方向较快耗散掉，对流场影响较小。
2009, 21.
摘要:
建立了光束质量控制的数学模型，提出了一种可定量评价光束质量的参数优化选择方法。针对激光测头进行了两片式光束质量控制光学系统的优化设计,并与光束聚焦控制、准直控制方法进行对比实验。激光结果证明:该优化光束控制系统在测量范围内既保持了光束的均匀性,光斑尺寸较小(光腰尺寸为34 μm)，又保证了光束的精细度,有效地抑制了光束质量引入的测量误差，在±5 mm测量范围内，其均方根误差仅为6.3 μm，测量精度明显优于聚焦控制和准直控制系统。
建立了光束质量控制的数学模型，提出了一种可定量评价光束质量的参数优化选择方法。针对激光测头进行了两片式光束质量控制光学系统的优化设计,并与光束聚焦控制、准直控制方法进行对比实验。激光结果证明:该优化光束控制系统在测量范围内既保持了光束的均匀性,光斑尺寸较小(光腰尺寸为34 μm)，又保证了光束的精细度,有效地抑制了光束质量引入的测量误差，在±5 mm测量范围内，其均方根误差仅为6.3 μm，测量精度明显优于聚焦控制和准直控制系统。
2009, 21.
摘要:
为解决红外弱小目标检测技术中结构化背景抑制的难题，利用双边滤波集成了图像几何、光度和局部结构相似性等信息并以非迭代、局部操作的优点，提出了一种基于双边滤波的红外弱小目标背景抑制算法，并引入了局部梯度的统计特性来抑制背景细节、增强目标信息，从而达到更好抑制图像中的背景，突出目标图像，提高图像整体对比度、信噪比的目的。实验结果显示，与小波滤波算法比较，该算法对含有弱小目标的复杂背景从主观视觉和数值指标都具有良好抑制效果。
为解决红外弱小目标检测技术中结构化背景抑制的难题，利用双边滤波集成了图像几何、光度和局部结构相似性等信息并以非迭代、局部操作的优点，提出了一种基于双边滤波的红外弱小目标背景抑制算法，并引入了局部梯度的统计特性来抑制背景细节、增强目标信息，从而达到更好抑制图像中的背景，突出目标图像，提高图像整体对比度、信噪比的目的。实验结果显示，与小波滤波算法比较，该算法对含有弱小目标的复杂背景从主观视觉和数值指标都具有良好抑制效果。
2009, 21.
摘要:
针对口径为600 mm的薄型镜面在多点支撑情况下，分析了不同支撑方案的元件面形在频率域的响应特性，建立了离散支撑单元的1维梁模型，讨论了峰谷值、均方根值分别作为支撑方案优化目标函数的可行性，计算结果说明峰谷值、均方根值均不能正确评价面形在频率域的响应。分析了支撑单元的间距和大小对频率域的响应特性。根据计算结果，给出了理想支撑方案：中心支撑单元直径10 mm，外侧支撑单元直径10 mm，支撑单元间距125 mm。
针对口径为600 mm的薄型镜面在多点支撑情况下，分析了不同支撑方案的元件面形在频率域的响应特性，建立了离散支撑单元的1维梁模型，讨论了峰谷值、均方根值分别作为支撑方案优化目标函数的可行性，计算结果说明峰谷值、均方根值均不能正确评价面形在频率域的响应。分析了支撑单元的间距和大小对频率域的响应特性。根据计算结果，给出了理想支撑方案：中心支撑单元直径10 mm，外侧支撑单元直径10 mm，支撑单元间距125 mm。
2009, 21.
摘要:
基于宽带脉冲的计算模型，采用4阶龙格-库塔法研究了光学参量放大所满足的三光波耦合方程。数值结果表明:时间不同步导致大量本底能量不能被压缩，使本底形成，导致飞秒脉冲展宽，如抖动从0变化到150 ps，则其预脉冲宽度由0.2 ps展宽到0.7 ps，降低了输出飞秒激光对比度，并导致输出能量稳定性降低。采用长而平滑泵浦光脉冲、选择适当长度的非线性晶体、并使系统工作于增益饱和区，能实现高对比度和高稳定的飞秒激光输出。
基于宽带脉冲的计算模型，采用4阶龙格-库塔法研究了光学参量放大所满足的三光波耦合方程。数值结果表明:时间不同步导致大量本底能量不能被压缩，使本底形成，导致飞秒脉冲展宽，如抖动从0变化到150 ps，则其预脉冲宽度由0.2 ps展宽到0.7 ps，降低了输出飞秒激光对比度，并导致输出能量稳定性降低。采用长而平滑泵浦光脉冲、选择适当长度的非线性晶体、并使系统工作于增益饱和区，能实现高对比度和高稳定的飞秒激光输出。
2009, 21.
摘要:
研制了大电流、大库仑两电极气体开关，并研究了其静态特性,给出了开关自击穿概率拟合公式。结果显示:自击穿电压与工作气压基本呈线性递增关系；随着气压的升高，自击穿电压的分散性逐渐增大。数值模拟和实验对比显示，开关自击穿电压的分散性基本满足两参数威布尔分布。该项研究成果能够为选择开关的工作电压及充气压力提供参考，以满足能源系统可靠性的要求。
研制了大电流、大库仑两电极气体开关，并研究了其静态特性,给出了开关自击穿概率拟合公式。结果显示:自击穿电压与工作气压基本呈线性递增关系；随着气压的升高，自击穿电压的分散性逐渐增大。数值模拟和实验对比显示，开关自击穿电压的分散性基本满足两参数威布尔分布。该项研究成果能够为选择开关的工作电压及充气压力提供参考，以满足能源系统可靠性的要求。
2009, 21.
摘要:
为了提高月球激光测距试验中的回波光子数，考虑将自适应光学技术应用于云南天文台1.2 m光学望远镜,以实时校正望远镜跟踪误差和由于大气湍流的影响而造成的到达月球表面的激光束的扩展与漂移效应。针对月面为低对比度扩展源的特点，利用互相关函数法及绝对差分算法对采集的月面图像进行了大气波前倾斜量的提取。模拟了未去除和去除大气波前倾斜量的月面长曝光图像，发现去除大气波前倾斜量后的图像对比度较未去除有了相应提高。研究表明：月球激光测距试验中，绝对差分算法更适合用来提取大气波前倾斜量。
为了提高月球激光测距试验中的回波光子数，考虑将自适应光学技术应用于云南天文台1.2 m光学望远镜,以实时校正望远镜跟踪误差和由于大气湍流的影响而造成的到达月球表面的激光束的扩展与漂移效应。针对月面为低对比度扩展源的特点，利用互相关函数法及绝对差分算法对采集的月面图像进行了大气波前倾斜量的提取。模拟了未去除和去除大气波前倾斜量的月面长曝光图像，发现去除大气波前倾斜量后的图像对比度较未去除有了相应提高。研究表明：月球激光测距试验中，绝对差分算法更适合用来提取大气波前倾斜量。
2009, 21.
摘要:
研究了同心分区偏振偏转相位板对径向偏振光梯度力的调制效应。给出了相位板各部分偏振偏转角不同时，光学梯度力的分布情况。模拟结果表明:随着同心分区相位板各部分的半径和偏振旋转角的改变，光学梯度力方向及大小明显变化，且会产生许多可控的梯度力分布模式，可应用于微粒的收集、分离和合并。结果显示同心分区相位板对径向偏振光的调制可以用来生成可调光镊。
研究了同心分区偏振偏转相位板对径向偏振光梯度力的调制效应。给出了相位板各部分偏振偏转角不同时，光学梯度力的分布情况。模拟结果表明:随着同心分区相位板各部分的半径和偏振旋转角的改变，光学梯度力方向及大小明显变化，且会产生许多可控的梯度力分布模式，可应用于微粒的收集、分离和合并。结果显示同心分区相位板对径向偏振光的调制可以用来生成可调光镊。
2009, 21.
摘要:
以Mn-Cu合金为前驱体合金，在0.1 mol/L HCl 溶液中自由腐蚀去合金化成功制备出纳米多孔铜，采用扫描电镜和X射线能谱仪对去合金腐蚀前后样品的形貌和成分进行了分析，结果表明，Mn-Cu合金在0.1 mol/L HCl 溶液中发生锰的选择性溶解，制备出的纳米多孔铜呈3维网络状均匀结构，平均系带尺寸53 nm，平均孔径尺寸为140 nm。
以Mn-Cu合金为前驱体合金，在0.1 mol/L HCl 溶液中自由腐蚀去合金化成功制备出纳米多孔铜，采用扫描电镜和X射线能谱仪对去合金腐蚀前后样品的形貌和成分进行了分析，结果表明，Mn-Cu合金在0.1 mol/L HCl 溶液中发生锰的选择性溶解，制备出的纳米多孔铜呈3维网络状均匀结构，平均系带尺寸53 nm，平均孔径尺寸为140 nm。
2009, 21.
摘要:
从提高结构稳定性的基本理论出发，利用有限元方法研究了靶场桁架结构稳定性。结果表明：影响大口径反射镜动态稳定性的主要因素为靶场桁架的第三阶模态振型，其薄弱环节为支撑立柱;通过在支撑立柱间增加横向加强筋、桁架立柱采用钢管混凝土结构等措施可有效提高桁架的结构稳定性;立柱截面最小方形空心型钢的尺寸为300 mm×6 mm。给出的靶场桁架的稳定性设计方案满足大口径反射镜的动态稳定性指标。
从提高结构稳定性的基本理论出发，利用有限元方法研究了靶场桁架结构稳定性。结果表明：影响大口径反射镜动态稳定性的主要因素为靶场桁架的第三阶模态振型，其薄弱环节为支撑立柱;通过在支撑立柱间增加横向加强筋、桁架立柱采用钢管混凝土结构等措施可有效提高桁架的结构稳定性;立柱截面最小方形空心型钢的尺寸为300 mm×6 mm。给出的靶场桁架的稳定性设计方案满足大口径反射镜的动态稳定性指标。
2009, 21.
摘要:
利用Gifford-McMahon（G-M）制冷机提供低温源，研制了平面低温冷冻靶系统。该系统最低温度可以达到10 K，制冷功率随温度降低而降低，制冷速率可控。其中，在18.6 K其制冷功率可以达到6.5 W；在14 K其制冷功率为3 W。利用该系统，初步开展了氩、氢的冷冻实验，并研究了温度对激光惯性约束聚变靶丸结构的影响。获得了氩、氢平面低温冷冻靶，并观察到了低温诱导聚变靶丸形变现象。
利用Gifford-McMahon（G-M）制冷机提供低温源，研制了平面低温冷冻靶系统。该系统最低温度可以达到10 K，制冷功率随温度降低而降低，制冷速率可控。其中，在18.6 K其制冷功率可以达到6.5 W；在14 K其制冷功率为3 W。利用该系统，初步开展了氩、氢的冷冻实验，并研究了温度对激光惯性约束聚变靶丸结构的影响。获得了氩、氢平面低温冷冻靶，并观察到了低温诱导聚变靶丸形变现象。
2009, 21.
摘要:
采用单辊旋淬法制备出纳米晶CuBe合金，利用X射线衍射、扫描电镜以及电子能谱等分析方法对纳米晶铜铍合金进行结构分析，并与原始态的CuBe合金的相结构进行了对比。研究表明：合理的快速凝固工艺能使铜铍合金的晶粒尺寸达到30 nm左右，晶粒形貌发生变化，并且有类似CuBe的金属间化合物出现。由于铍原子加入到纯铜中，使得铜铍合金的固溶度扩大，在快速凝固铜合金中有大量细小弥散的第二相颗粒，有共析转变发生。
采用单辊旋淬法制备出纳米晶CuBe合金，利用X射线衍射、扫描电镜以及电子能谱等分析方法对纳米晶铜铍合金进行结构分析，并与原始态的CuBe合金的相结构进行了对比。研究表明：合理的快速凝固工艺能使铜铍合金的晶粒尺寸达到30 nm左右，晶粒形貌发生变化，并且有类似CuBe的金属间化合物出现。由于铍原子加入到纯铜中，使得铜铍合金的固溶度扩大，在快速凝固铜合金中有大量细小弥散的第二相颗粒，有共析转变发生。
2009, 21.
摘要:
根据啁啾脉冲堆积的原理以及模型介绍了两路脉冲堆积时脉冲的时间与频谱特性，分析了堆积脉冲产生时间与频谱调制，以及交叠区产生非线性频率啁啾的原因。通过非线性薛定谔方程，分析了堆积脉冲的放大特性，介绍了啁啾参量对放大结果的影响以及放大后堆积脉冲的频率啁啾的变化。研究表明，在堆积脉冲的放大过程中自相位调制效应非常明显，严重影响了脉冲的频谱与频率啁啾。
根据啁啾脉冲堆积的原理以及模型介绍了两路脉冲堆积时脉冲的时间与频谱特性，分析了堆积脉冲产生时间与频谱调制，以及交叠区产生非线性频率啁啾的原因。通过非线性薛定谔方程，分析了堆积脉冲的放大特性，介绍了啁啾参量对放大结果的影响以及放大后堆积脉冲的频率啁啾的变化。研究表明，在堆积脉冲的放大过程中自相位调制效应非常明显，严重影响了脉冲的频谱与频率啁啾。
2009, 21.
摘要:
采用六甲基二硅氮烷对二氧化硅凝胶进行疏水处理，得到了疏水性的二氧化硅气凝胶。用红外光谱和热分析表征处理前后二氧化硅气凝胶的性质，用测量显微镜跟踪处理前后气凝胶柱在空气中直径变化。结果表明，处理后气凝胶的表面羟基明显减少，在空气中的吸潮性大大降低，圆柱体在空气中的径向收缩率从30%降至3%。
采用六甲基二硅氮烷对二氧化硅凝胶进行疏水处理，得到了疏水性的二氧化硅气凝胶。用红外光谱和热分析表征处理前后二氧化硅气凝胶的性质，用测量显微镜跟踪处理前后气凝胶柱在空气中直径变化。结果表明，处理后气凝胶的表面羟基明显减少，在空气中的吸潮性大大降低，圆柱体在空气中的径向收缩率从30%降至3%。
2009, 21.
摘要:
分析了柱腔充气靶动态充气、准动态充气和静态充气3种充气方式的特点，完成了无源充气靶的设计和制备,测量了无源充气靶的保气半寿命,讨论了靶的储存和运输。研究表明:充Kr的玻璃柱腔充气靶保气半寿命不低于341 h，以打靶时间为3 h计算，靶内气体泄漏率不超过2%;采用高压保气罐对成品进行储存和运输，无源柱腔充气靶可实现异地打靶。
分析了柱腔充气靶动态充气、准动态充气和静态充气3种充气方式的特点，完成了无源充气靶的设计和制备,测量了无源充气靶的保气半寿命,讨论了靶的储存和运输。研究表明:充Kr的玻璃柱腔充气靶保气半寿命不低于341 h，以打靶时间为3 h计算，靶内气体泄漏率不超过2%;采用高压保气罐对成品进行储存和运输，无源柱腔充气靶可实现异地打靶。
2009, 21.
摘要:
采用自制的甲基丙烯酰多羟基倍半硅氧烷制备了UV固化的有机/无机杂化湿凝胶。湿凝胶经CO2超临界干燥后即得到相应的杂化气凝胶，气凝胶经场发射扫描电子显微镜，高分辨透射电镜分析表明：构成气凝胶3维珍珠链结构的骨架的颗粒尺寸为20～30 nm，骨架上具有5～10 nm的孔洞结构，骨架颗粒有机、无机组分间没有明显的相界面。气凝胶的比表面积、吸附特性和微观孔结构采用经典的N2吸附法获得，结果表明气凝胶比表面积为520.9 m2/g，孔洞结构主要由50 nm以下的介孔所构成。
采用自制的甲基丙烯酰多羟基倍半硅氧烷制备了UV固化的有机/无机杂化湿凝胶。湿凝胶经CO2超临界干燥后即得到相应的杂化气凝胶，气凝胶经场发射扫描电子显微镜，高分辨透射电镜分析表明：构成气凝胶3维珍珠链结构的骨架的颗粒尺寸为20～30 nm，骨架上具有5～10 nm的孔洞结构，骨架颗粒有机、无机组分间没有明显的相界面。气凝胶的比表面积、吸附特性和微观孔结构采用经典的N2吸附法获得，结果表明气凝胶比表面积为520.9 m2/g，孔洞结构主要由50 nm以下的介孔所构成。
2009, 21.
摘要:
为开发回旋超辐射在毫米波和亚毫米波超辐射高功率微波源中的优势,采用3维PIC粒子模拟对回旋超辐射的工作特性进行了分析，并在此基础上优化设计了器件结构及工作参数范围。模拟表明，微波峰值功率与电子束脉宽在一定范围内成平方关系，符合超辐射的典型特征。初步实验在210 kV, 250 A的电子束参数下获得了6 MW的微波峰值功率输出，工作频率37.2 GHz，模式为TE01，与粒子模拟的结果基本一致。
为开发回旋超辐射在毫米波和亚毫米波超辐射高功率微波源中的优势,采用3维PIC粒子模拟对回旋超辐射的工作特性进行了分析，并在此基础上优化设计了器件结构及工作参数范围。模拟表明，微波峰值功率与电子束脉宽在一定范围内成平方关系，符合超辐射的典型特征。初步实验在210 kV, 250 A的电子束参数下获得了6 MW的微波峰值功率输出，工作频率37.2 GHz，模式为TE01，与粒子模拟的结果基本一致。
2009, 21.
摘要:
给出了圆筒形微空心阴极的3维流体方程组及其稳态的差分方程和合理的边界条件，并利用计算机模拟计算，得出了He放电形成的粒子密度、电子能量、 电场及电势分布。讨论了在阴极孔径为240~360 mm，气压6 666.1~13 332.2 Pa的范围内放电参量的变化规律:固定电压和气压时，阴极孔径减小，负辉区重合越多；固定阴极孔径和气压时，气压升高，带电粒子密度随着气压增加而增加。结果表明放电参量强烈依赖阴极孔径和气压。
给出了圆筒形微空心阴极的3维流体方程组及其稳态的差分方程和合理的边界条件，并利用计算机模拟计算，得出了He放电形成的粒子密度、电子能量、 电场及电势分布。讨论了在阴极孔径为240~360 mm，气压6 666.1~13 332.2 Pa的范围内放电参量的变化规律:固定电压和气压时，阴极孔径减小，负辉区重合越多；固定阴极孔径和气压时，气压升高，带电粒子密度随着气压增加而增加。结果表明放电参量强烈依赖阴极孔径和气压。
2009, 21.
摘要:
在X波段微波源（频率9.4 GHz,功率1 GW）下，对4种典型介质窗材料（聚四氟乙烯、有机玻璃、低密度聚乙烯及高密度聚乙烯）在真空中进行了微波放电击穿实验，同时考虑了材料的不同表面处理工艺（表面刻槽和抛光）对其击穿特性的影响，对微波击穿后样品的表面形貌进行了宏观和微观分析，实验观测到:介质表面出现了沿微波电场方向的明显树枝状破坏现象，且材料表面处理工艺对其击穿破坏程度有显著影响，认为树枝状破坏通道与施加的微波场有着密切的关系。通过观察透明有机玻璃内部的树枝状破坏，发现树枝既沿介质表面生长，同时也向介质内部发展。提出了微波作用下介质窗击穿破坏的物理模型，认为微波电场导致树枝状破坏沿电场方向发展，而微波磁场导致树枝状向介质内部发展，并进一步给出了树枝状破坏起始和发展的可能原因。
在X波段微波源（频率9.4 GHz,功率1 GW）下，对4种典型介质窗材料（聚四氟乙烯、有机玻璃、低密度聚乙烯及高密度聚乙烯）在真空中进行了微波放电击穿实验，同时考虑了材料的不同表面处理工艺（表面刻槽和抛光）对其击穿特性的影响，对微波击穿后样品的表面形貌进行了宏观和微观分析，实验观测到:介质表面出现了沿微波电场方向的明显树枝状破坏现象，且材料表面处理工艺对其击穿破坏程度有显著影响，认为树枝状破坏通道与施加的微波场有着密切的关系。通过观察透明有机玻璃内部的树枝状破坏，发现树枝既沿介质表面生长，同时也向介质内部发展。提出了微波作用下介质窗击穿破坏的物理模型，认为微波电场导致树枝状破坏沿电场方向发展，而微波磁场导致树枝状向介质内部发展，并进一步给出了树枝状破坏起始和发展的可能原因。
2009, 21.
摘要:
提出了X波段双频两段式同轴相对论返波振荡器的物理模型，推导了该结构在冷腔时的TM0n模式色散方程，数值求解了两段式同轴波纹慢波结构TM01模色散曲线；用粒子模拟软件对其结构和电磁参数进行分析研究，优化得到的结构参数为第一、二段分别为10个和4个周期数，周期长度分别为0.50 cm和 0.73 cm，波纹幅值分别为0.13 cm和0.21 cm，平均半径为2.9 cm，同轴间隙为2.1 cm。结果表明:在环形相对论电子注电压为510 kV、电流为9.4 kA，引导磁场为0.7 T的条件下，器件得到了X波段稳定的高功率双频微波输出，其平均功率约为0.75 GW，平均功率效率为15.6%。
提出了X波段双频两段式同轴相对论返波振荡器的物理模型，推导了该结构在冷腔时的TM0n模式色散方程，数值求解了两段式同轴波纹慢波结构TM01模色散曲线；用粒子模拟软件对其结构和电磁参数进行分析研究，优化得到的结构参数为第一、二段分别为10个和4个周期数，周期长度分别为0.50 cm和 0.73 cm，波纹幅值分别为0.13 cm和0.21 cm，平均半径为2.9 cm，同轴间隙为2.1 cm。结果表明:在环形相对论电子注电压为510 kV、电流为9.4 kA，引导磁场为0.7 T的条件下，器件得到了X波段稳定的高功率双频微波输出，其平均功率约为0.75 GW，平均功率效率为15.6%。
2009, 21.
摘要:
为评估矩形金属机壳抗外部电磁干扰的能力，建立加装印刷电路板(PCB)有圆孔孔阵矩形机壳的波导等效电路模型，导出其电场屏蔽效能的简洁表达式，提出一种简单高效的新方法,对于没有加装印刷电路板的机壳，该方法的简化结果与现有文献结果完全一致;对于加装PCB的机壳屏蔽效能，该方法计算结果与CST仿真结果良好吻合。结果表明:电场极化方向与孔阵长度方向平行，同其与孔阵长度方向垂直比较，前者屏蔽效能显著优于后者；所考虑的频率范围内，加装PCB可以显著提高机壳的屏蔽效能；正交排列孔阵的屏蔽效能优于交错排列孔阵的屏蔽效能；保持孔阵中孔数目不变，孔间距越大，屏蔽效能越高。
为评估矩形金属机壳抗外部电磁干扰的能力，建立加装印刷电路板(PCB)有圆孔孔阵矩形机壳的波导等效电路模型，导出其电场屏蔽效能的简洁表达式，提出一种简单高效的新方法,对于没有加装印刷电路板的机壳，该方法的简化结果与现有文献结果完全一致;对于加装PCB的机壳屏蔽效能，该方法计算结果与CST仿真结果良好吻合。结果表明:电场极化方向与孔阵长度方向平行，同其与孔阵长度方向垂直比较，前者屏蔽效能显著优于后者；所考虑的频率范围内，加装PCB可以显著提高机壳的屏蔽效能；正交排列孔阵的屏蔽效能优于交错排列孔阵的屏蔽效能；保持孔阵中孔数目不变，孔间距越大，屏蔽效能越高。
2009, 21.
摘要:
应用平面电磁波理论和菲涅耳公式分析了电磁波穿透不同介质的衰减特性，对不同的极化方式、入射角、介电常数、电导率、损耗角正切和频率下，电磁波在介质间的透射性能及介质中的传输衰减特性进行了分析，对常见的普通混凝土墙、37砖墙、24砖墙、石膏空心板、水泥泡沫板、木板和玻璃与频率的衰减特性进行了数值仿真，比较了新砌混凝土墙、实心粘土砖墙和多孔粘土砖墙的损耗特点，将仿真结果与实际测量及参考文献测量结果进行了比较，结果表明仿真的墙体频率衰减趋势与实际测量结果一致，衰减数值接近并略低于实测结果。
应用平面电磁波理论和菲涅耳公式分析了电磁波穿透不同介质的衰减特性，对不同的极化方式、入射角、介电常数、电导率、损耗角正切和频率下，电磁波在介质间的透射性能及介质中的传输衰减特性进行了分析，对常见的普通混凝土墙、37砖墙、24砖墙、石膏空心板、水泥泡沫板、木板和玻璃与频率的衰减特性进行了数值仿真，比较了新砌混凝土墙、实心粘土砖墙和多孔粘土砖墙的损耗特点，将仿真结果与实际测量及参考文献测量结果进行了比较，结果表明仿真的墙体频率衰减趋势与实际测量结果一致，衰减数值接近并略低于实测结果。
2009, 21.
摘要:
基于Leybold APS1104镀膜系统，采用离子束辅助反应沉积技术，以金属Hf粒为初始镀膜材料，APS源偏转电压为50~140 V范围内,在［100］单晶硅片和紫外石英（JGS1）基板上制备了HfO2单层膜。分别利用Lambda 900分光光度计、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪以及原子力显微镜对HfO2薄膜的光谱性能、表面及纵向化学成分、晶相结构以及表面粗糙度进行了分析。结果表明：当APS源偏转电压在120~140 V及50~90 V两个范围内变化时，HfO2薄膜的紫外短波光学损耗随着偏转电压的降低而减小，而为110~90 V时紫外短波光学损耗对偏转电压的变化不敏感；偏转电压在50~140 V的范围内时，制备的HfO2薄膜表面及纵向化学成分无明显变化；当偏转电压为100 V时，HfO2薄膜晶粒尺寸及表面粗糙度分别达到最大值26.2 nm及5.79 nm，其后，随着偏转电压的降低，二者均逐渐减小。
基于Leybold APS1104镀膜系统，采用离子束辅助反应沉积技术，以金属Hf粒为初始镀膜材料，APS源偏转电压为50~140 V范围内,在［100］单晶硅片和紫外石英（JGS1）基板上制备了HfO2单层膜。分别利用Lambda 900分光光度计、X射线光电子能谱仪、X射线衍射仪以及原子力显微镜对HfO2薄膜的光谱性能、表面及纵向化学成分、晶相结构以及表面粗糙度进行了分析。结果表明：当APS源偏转电压在120~140 V及50~90 V两个范围内变化时，HfO2薄膜的紫外短波光学损耗随着偏转电压的降低而减小，而为110~90 V时紫外短波光学损耗对偏转电压的变化不敏感；偏转电压在50~140 V的范围内时，制备的HfO2薄膜表面及纵向化学成分无明显变化；当偏转电压为100 V时，HfO2薄膜晶粒尺寸及表面粗糙度分别达到最大值26.2 nm及5.79 nm，其后，随着偏转电压的降低，二者均逐渐减小。
2009, 21.
摘要:
瑞利散射法被广泛地应用于测量团簇尺寸，通常视散射信号的强弱只正比于团簇的大小。从理论推导得到瑞利散射信号并不仅仅是团簇尺寸的函数，而与团簇尺寸、气体密度和结合率均有关系，认为采用瑞利散射法测量团簇尺寸应考虑气体密度对测量结果的影响。并用该分析方法研究了氩团簇沿喷嘴轴线的尺寸分布情况：团簇尺寸沿喷嘴轴线并不是单纯的单调变化，而是在某个位置达到最大值，并且这个位置与背景压强等因素有关。
瑞利散射法被广泛地应用于测量团簇尺寸，通常视散射信号的强弱只正比于团簇的大小。从理论推导得到瑞利散射信号并不仅仅是团簇尺寸的函数，而与团簇尺寸、气体密度和结合率均有关系，认为采用瑞利散射法测量团簇尺寸应考虑气体密度对测量结果的影响。并用该分析方法研究了氩团簇沿喷嘴轴线的尺寸分布情况：团簇尺寸沿喷嘴轴线并不是单纯的单调变化，而是在某个位置达到最大值，并且这个位置与背景压强等因素有关。
2009, 21.
摘要:
为了降低闪光照相中散射的影响和提高法国试验客体（French test object,FTO）重建的精度，结合不同准直角下散射不同的特性，提出了不同准直角的双轴闪光照相布局，并进行了相应的数值模拟实验。研究结果表明：不同准直角双轴闪光照相中散射的相互干扰非常严重，且主要来于前保护器件，需使用铅板屏蔽。根据信息融合特性和降低散射影响的要求确定了FTO不同准直角双轴闪光照相的两个准直角分别为2.24°和1.15°。从该不同准直角的双轴闪光照相系统模拟得到的图像重建出了均方根误差小于5.8%的密度分布，结果远优于单轴照相23％的均方根误差。
为了降低闪光照相中散射的影响和提高法国试验客体（French test object,FTO）重建的精度，结合不同准直角下散射不同的特性，提出了不同准直角的双轴闪光照相布局，并进行了相应的数值模拟实验。研究结果表明：不同准直角双轴闪光照相中散射的相互干扰非常严重，且主要来于前保护器件，需使用铅板屏蔽。根据信息融合特性和降低散射影响的要求确定了FTO不同准直角双轴闪光照相的两个准直角分别为2.24°和1.15°。从该不同准直角的双轴闪光照相系统模拟得到的图像重建出了均方根误差小于5.8%的密度分布，结果远优于单轴照相23％的均方根误差。
2009, 21.
摘要:
利用有限元方法分析了TE波辐射下，超材料椭圆柱斗篷的电磁特性。研究发现：当超材料的介电常数、磁导率和电导率偏离理论值0.5%时，斗篷外的电场发生了明显变化；当材料的介电常数、磁导率和电导率为理论值时，不论在斗篷内放置什么特性的材料，也不论斗篷内壁上的边界条件如何，超材料椭圆柱斗篷都具有隐形作用。
利用有限元方法分析了TE波辐射下，超材料椭圆柱斗篷的电磁特性。研究发现：当超材料的介电常数、磁导率和电导率偏离理论值0.5%时，斗篷外的电场发生了明显变化；当材料的介电常数、磁导率和电导率为理论值时，不论在斗篷内放置什么特性的材料，也不论斗篷内壁上的边界条件如何，超材料椭圆柱斗篷都具有隐形作用。
2009, 21.
摘要:
为寻找捕获瑞利粒子的最佳光场，利用电磁模型推导了贝塞尔光束捕获粒子的最小半径的表达式，并数值计算了瑞利粒子在贝塞尔光束和高斯光束中所受的横向力和势阱的深度。结果表明:当激光功率为4 W时,贝塞尔光束仅能在光轴处稳定地捕获瑞利粒子;当激光功率达到6 W时,贝塞尔光束能够在光轴和次极大位置捕获瑞利粒子。在相同的激光参数条件下,高斯光束无法克服布朗运动的影响稳定地捕获瑞利粒子,贝塞尔光束更有利于捕获瑞利粒子。
为寻找捕获瑞利粒子的最佳光场，利用电磁模型推导了贝塞尔光束捕获粒子的最小半径的表达式，并数值计算了瑞利粒子在贝塞尔光束和高斯光束中所受的横向力和势阱的深度。结果表明:当激光功率为4 W时,贝塞尔光束仅能在光轴处稳定地捕获瑞利粒子;当激光功率达到6 W时,贝塞尔光束能够在光轴和次极大位置捕获瑞利粒子。在相同的激光参数条件下,高斯光束无法克服布朗运动的影响稳定地捕获瑞利粒子,贝塞尔光束更有利于捕获瑞利粒子。
2009, 21.
摘要:
利用琼斯散射矩阵,借助右手正交基组来表示入射场和散射场，推导出光学元件亚表面缺陷或微粒在不同偏振状态下的双向反射分布函数的表达式。给出了亚表面缺陷在不同入射角条件下，不同偏振状态下的双向反射分布函数与散射方位角之间的关系，以及不同入射角下p偏振入射产生的p偏振双向反射分布函数的3维散射图。结果表明:p偏振入射产生的p偏振双向反射分布函数强烈依赖于入射角、散射角和方位角，且随着入射角的增加，其最小值点所对应的方位角逐渐减小。
利用琼斯散射矩阵,借助右手正交基组来表示入射场和散射场，推导出光学元件亚表面缺陷或微粒在不同偏振状态下的双向反射分布函数的表达式。给出了亚表面缺陷在不同入射角条件下，不同偏振状态下的双向反射分布函数与散射方位角之间的关系，以及不同入射角下p偏振入射产生的p偏振双向反射分布函数的3维散射图。结果表明:p偏振入射产生的p偏振双向反射分布函数强烈依赖于入射角、散射角和方位角，且随着入射角的增加，其最小值点所对应的方位角逐渐减小。
2009, 21.
摘要:
根据原电子射程表达式和金属的有效真二次电子发射系数表达式，推导出金属的高能有效真二次电子发射系数与入射能量、能量幂次的关系式；并根据金属的高能有效真二次电子发射系数与金属的高能二次电子发射系数的关系，推导出金属的高能二次电子发射系数与入射能量、能量幂次的关系式。用实验数据计算出高能原电子轰击在金或银上时原电子入射能量幂次n，采用实验数据证实高能二次电子发射系数与原电子入射能量和能量幂次三者的关系，对结果进行讨论并得出结论：当高能原电子轰击在同一块金属上时，高能二次电子发射系数与原电子入射能量的n-1次幂之积近似为一常数。
根据原电子射程表达式和金属的有效真二次电子发射系数表达式，推导出金属的高能有效真二次电子发射系数与入射能量、能量幂次的关系式；并根据金属的高能有效真二次电子发射系数与金属的高能二次电子发射系数的关系，推导出金属的高能二次电子发射系数与入射能量、能量幂次的关系式。用实验数据计算出高能原电子轰击在金或银上时原电子入射能量幂次n，采用实验数据证实高能二次电子发射系数与原电子入射能量和能量幂次三者的关系，对结果进行讨论并得出结论：当高能原电子轰击在同一块金属上时，高能二次电子发射系数与原电子入射能量的n-1次幂之积近似为一常数。
2009, 21.
摘要:
设计了应用于感应电压叠加器中的水介质主开关与峰化开关，主开关的电极结构为“平板环型”，峰化开关的电极结构为“环型”。研究了开关在300 ns脉冲电压下的自击穿特性，给出了不同工作电压下开关的间隙距离。实验结果表明，主开关与峰化开关的结构合理、击穿特性稳定、相互配合良好，峰化开关可以有效地峰化主脉冲，降低预脉冲的幅值。主开关的实验结果同时验证了Martin经验公式的适用性。
设计了应用于感应电压叠加器中的水介质主开关与峰化开关，主开关的电极结构为“平板环型”，峰化开关的电极结构为“环型”。研究了开关在300 ns脉冲电压下的自击穿特性，给出了不同工作电压下开关的间隙距离。实验结果表明，主开关与峰化开关的结构合理、击穿特性稳定、相互配合良好，峰化开关可以有效地峰化主脉冲，降低预脉冲的幅值。主开关的实验结果同时验证了Martin经验公式的适用性。
2009, 21.
摘要:
中物院的初级实验平台(PTS)低抖动Marx发生器由60个标称电压为100 kV、电容量为1 mF电容器和30个低抖动环轨式场畸变开关构成，采用以S型线路为基础的超前触发型电路。近千次实验结果表明：在工作欠压比71%、触发电压200 kV的条件下，Marx发生器的建立时间175 ns，抖动极差小于±10.0 ns，均方根抖动小于7.0 ns。Marx发生器的串联电感13.5 mH，串联电阻3.2 W，在电容器充电80 kV时,实验测得输出电压4.3 MV, Marx发生器电压建立时间175 ns,与电路模拟结果（输出电压为4.6 MV，电压建立时间160 ns）吻合良好。
中物院的初级实验平台(PTS)低抖动Marx发生器由60个标称电压为100 kV、电容量为1 mF电容器和30个低抖动环轨式场畸变开关构成，采用以S型线路为基础的超前触发型电路。近千次实验结果表明：在工作欠压比71%、触发电压200 kV的条件下，Marx发生器的建立时间175 ns，抖动极差小于±10.0 ns，均方根抖动小于7.0 ns。Marx发生器的串联电感13.5 mH，串联电阻3.2 W，在电容器充电80 kV时,实验测得输出电压4.3 MV, Marx发生器电压建立时间175 ns,与电路模拟结果（输出电压为4.6 MV，电压建立时间160 ns）吻合良好。
2009, 21.
摘要:
将10级陡化前沿Marx发生器由电阻隔离型改造成为电感隔离型，以便对其开展重频特性研究。通过恒压源充电的单次实验发现，发生器在氮气(N2)中工作时，两种隔离方式的输出脉冲波形基本一致，然而在六氟化硫(SF6)气体中工作时，电感隔离型相对于电阻隔离型的输出脉冲前沿较慢；对其原因做出了初步分析。在利用恒流充电装置充电的重频实验过程中，通过采用提高充电电流的方法，解决了发生器恒流充电时的充电脉动问题，进而开展了重复频率运行实验研究。实验结果表明，在不对开关进行吹气的情况下，当充电30 kV时，发生器可以在8.2 Hz的重频下稳定工作，输出脉冲的重叠一致性比较好，输出电压约为150 kV，电流约为1.8 kA，脉冲前沿为十几ns。
将10级陡化前沿Marx发生器由电阻隔离型改造成为电感隔离型，以便对其开展重频特性研究。通过恒压源充电的单次实验发现，发生器在氮气(N2)中工作时，两种隔离方式的输出脉冲波形基本一致，然而在六氟化硫(SF6)气体中工作时，电感隔离型相对于电阻隔离型的输出脉冲前沿较慢；对其原因做出了初步分析。在利用恒流充电装置充电的重频实验过程中，通过采用提高充电电流的方法，解决了发生器恒流充电时的充电脉动问题，进而开展了重复频率运行实验研究。实验结果表明，在不对开关进行吹气的情况下，当充电30 kV时，发生器可以在8.2 Hz的重频下稳定工作，输出脉冲的重叠一致性比较好，输出电压约为150 kV，电流约为1.8 kA，脉冲前沿为十几ns。
