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RSS2010年 22卷 第12期
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2010, 22.
摘要:
大尺寸磷酸二氢钾(KDP)晶体在惯性约束聚变系统中主要用于制作变频及开关光学元件。在传统生长技术基础上，开展了点籽晶降温法大尺寸KDP晶体的快速生长技术研究，设计制作大型培养槽及载晶架，采用过热注种方式试验点籽晶生长，培育出尺寸50 cm×50 cm×41 cm的KDP大单晶，其（100）面生长速度稳定为15 mm/d。晶体在300~1 100 nm波段的透过光谱与常规生长的等同，影响晶体生长及光学品质的主要的金属杂质离子Fe3+，Cr3+，Al3+等含量少于10-6，晶体激光损伤基频阈值30 J/cm2，三倍频阈值达到8.6 J/cm2。
大尺寸磷酸二氢钾(KDP)晶体在惯性约束聚变系统中主要用于制作变频及开关光学元件。在传统生长技术基础上，开展了点籽晶降温法大尺寸KDP晶体的快速生长技术研究，设计制作大型培养槽及载晶架，采用过热注种方式试验点籽晶生长，培育出尺寸50 cm×50 cm×41 cm的KDP大单晶，其（100）面生长速度稳定为15 mm/d。晶体在300~1 100 nm波段的透过光谱与常规生长的等同，影响晶体生长及光学品质的主要的金属杂质离子Fe3+，Cr3+，Al3+等含量少于10-6，晶体激光损伤基频阈值30 J/cm2，三倍频阈值达到8.6 J/cm2。
2010, 22.
摘要:
为了研究高功率系统中高反膜的损伤机制，对高功率系统中最常用的基频高反膜进行了损伤实验。利用台阶仪、扫描电镜、表面轮廓仪等手段，对实验样品的典型损伤形貌进行了比较和分析。结果表明：保护膜的存在增强了样品的抗激光损伤能力；未加保护膜样品的典型破坏形貌是由材料热物特性差异导致的分层剥落损伤，这类损伤在后续的脉冲辐照下会迅速发展；有保护膜样品的典型破坏形貌是中心带有μm量级小坑的等离子体烧蚀损伤区，其主要是由缺陷受热力作用喷溅导致，小坑附近膜面的凸起是这种力学作用的宏观体现，这类损伤在后续的脉冲辐照中表现得相对比较稳定。保护膜的存在，在一定程度上抑制了分层剥落这种灾难性损伤的出现，改善了样品的损伤特性。
为了研究高功率系统中高反膜的损伤机制，对高功率系统中最常用的基频高反膜进行了损伤实验。利用台阶仪、扫描电镜、表面轮廓仪等手段，对实验样品的典型损伤形貌进行了比较和分析。结果表明：保护膜的存在增强了样品的抗激光损伤能力；未加保护膜样品的典型破坏形貌是由材料热物特性差异导致的分层剥落损伤，这类损伤在后续的脉冲辐照下会迅速发展；有保护膜样品的典型破坏形貌是中心带有μm量级小坑的等离子体烧蚀损伤区，其主要是由缺陷受热力作用喷溅导致，小坑附近膜面的凸起是这种力学作用的宏观体现，这类损伤在后续的脉冲辐照中表现得相对比较稳定。保护膜的存在，在一定程度上抑制了分层剥落这种灾难性损伤的出现，改善了样品的损伤特性。
2010, 22.
摘要:
分析了采用旋转涂膜法制备溶胶-凝胶SiO2减反膜过程中条纹缺陷产生的机理，利用含氟醇类试剂对减反膜溶胶进行改性，使溶胶链段柔顺性及流动性得到改善。在光学显微镜下对改性前后的膜层进行了对比和分析，对膜层的表面形貌、表面粗糙度以及透射比等特性进行了表征。结果表明:溶胶改性之后的膜层未出现条纹缺陷，表面粗糙度均方根值从4.55 nm下降到小于1.00 nm，膜层表面质量有了较大提高；改性前后膜层的增透性能相当,在熔石英基片上制备的膜层峰值透射比为99.60%~99.89%，膜层激光损伤阈值为21.0~25.3 J/cm2。
分析了采用旋转涂膜法制备溶胶-凝胶SiO2减反膜过程中条纹缺陷产生的机理，利用含氟醇类试剂对减反膜溶胶进行改性，使溶胶链段柔顺性及流动性得到改善。在光学显微镜下对改性前后的膜层进行了对比和分析，对膜层的表面形貌、表面粗糙度以及透射比等特性进行了表征。结果表明:溶胶改性之后的膜层未出现条纹缺陷，表面粗糙度均方根值从4.55 nm下降到小于1.00 nm，膜层表面质量有了较大提高；改性前后膜层的增透性能相当,在熔石英基片上制备的膜层峰值透射比为99.60%~99.89%，膜层激光损伤阈值为21.0~25.3 J/cm2。
2010, 22.
摘要:
为解决高功率固体激光系统空间滤波小孔堵孔问题，针对空间滤波小孔中的等离子体溅射现象，对等离子体扩散１维分布模型进行了分析。分别对铝、金和碳等3种典型材料１维分布情况及扩散速度进行了数值模拟，得到等离子体扩散速度大约为107 cm/s。根据模拟计算结果，分析了神光Ⅲ原型装置助推放大级的堵孔风险，结果表明，在长脉冲情况下等离子体溅射造成的影响不可忽略。
为解决高功率固体激光系统空间滤波小孔堵孔问题，针对空间滤波小孔中的等离子体溅射现象，对等离子体扩散１维分布模型进行了分析。分别对铝、金和碳等3种典型材料１维分布情况及扩散速度进行了数值模拟，得到等离子体扩散速度大约为107 cm/s。根据模拟计算结果，分析了神光Ⅲ原型装置助推放大级的堵孔风险，结果表明，在长脉冲情况下等离子体溅射造成的影响不可忽略。
2010, 22.
摘要:
针对多层靶丸X射线数字图像的成像原理和轮廓边缘进行了理论分析；推导了由靶丸边缘特征点确定靶丸圆心和半径的精确最小二乘拟合算法；对于不同类型(阶跃状或屋顶状)的靶丸图像边缘，采用均化二阶微分算法或径向吸收强度最小二乘洛伦兹型拟合寻峰算法获取亚像素精度的靶丸圆周轮廓边缘数据；应用快速傅里叶变换算法对靶丸圆周轮廓数据进行分析，获得了靶丸表面外轮廓或内轮廓模数-功率谱特征曲线。
针对多层靶丸X射线数字图像的成像原理和轮廓边缘进行了理论分析；推导了由靶丸边缘特征点确定靶丸圆心和半径的精确最小二乘拟合算法；对于不同类型(阶跃状或屋顶状)的靶丸图像边缘，采用均化二阶微分算法或径向吸收强度最小二乘洛伦兹型拟合寻峰算法获取亚像素精度的靶丸圆周轮廓边缘数据；应用快速傅里叶变换算法对靶丸圆周轮廓数据进行分析，获得了靶丸表面外轮廓或内轮廓模数-功率谱特征曲线。
2010, 22.
摘要:
开展超短超强激光与次稠密等离子体相互作用实验，采用探针光对激光等离子体相互作用区域进行阴影成像，研究了不同激光功率与临界功率比值及不同激光脉冲长度与等离子体波波长比值下的激光在次稠密等离子体中的自聚焦传输。结果表明:相对论效应是超短脉冲在次稠密等离子体中的主要自聚焦机制，激光功率与临界功率比值是影响超短脉冲在次稠密等离子体中形成自聚焦的关键条件。
开展超短超强激光与次稠密等离子体相互作用实验，采用探针光对激光等离子体相互作用区域进行阴影成像，研究了不同激光功率与临界功率比值及不同激光脉冲长度与等离子体波波长比值下的激光在次稠密等离子体中的自聚焦传输。结果表明:相对论效应是超短脉冲在次稠密等离子体中的主要自聚焦机制，激光功率与临界功率比值是影响超短脉冲在次稠密等离子体中形成自聚焦的关键条件。
2010, 22.
摘要:
利用微流体技术和双重乳液技术对大直径聚芳亚胺亚胺酮空心微球的制备条件进行了讨论。完成了微球壁厚和直径的控制研究，并讨论了密度不匹配对微球质量的影响。获得了直径0.6～2.0 mm，壁厚5.0～20.0 μm的聚合物微球材料，并对微球制备过程中相分离对聚合物微球形貌的影响进行了分析，结果表明：在聚合物微球外表面易于进行spinodal分相，而在内表面易于进行binodal分相，因此微球内外表面具有不同的形貌结构。同批次制备微球中，平均直径±5%范围内的微球数占88%，球形度大于99%。
利用微流体技术和双重乳液技术对大直径聚芳亚胺亚胺酮空心微球的制备条件进行了讨论。完成了微球壁厚和直径的控制研究，并讨论了密度不匹配对微球质量的影响。获得了直径0.6～2.0 mm，壁厚5.0～20.0 μm的聚合物微球材料，并对微球制备过程中相分离对聚合物微球形貌的影响进行了分析，结果表明：在聚合物微球外表面易于进行spinodal分相，而在内表面易于进行binodal分相，因此微球内外表面具有不同的形貌结构。同批次制备微球中，平均直径±5%范围内的微球数占88%，球形度大于99%。
2010, 22.
摘要:
惯性约束聚变实验中，14通道软X光能谱仪是测量软X射线能谱、等效积分温度和辐射能流时间过程的重要诊断设备。基函数法是还原能谱分布的一种常用方法。通过对双峰谱形的还原,对不同类型基函数的选择、基函数参数的设置和求解方法等影响解谱的因素进行了比较分析。根据大量算例的结果，使用优化后的基函数和求解方法对实际测量辐射谱进行了计算，并与透射光栅谱仪的测量结果进行了比较。结果显示,根据谱仪通道响应选择三次样条的节点，能够较好还原软X射线的能谱。
惯性约束聚变实验中，14通道软X光能谱仪是测量软X射线能谱、等效积分温度和辐射能流时间过程的重要诊断设备。基函数法是还原能谱分布的一种常用方法。通过对双峰谱形的还原,对不同类型基函数的选择、基函数参数的设置和求解方法等影响解谱的因素进行了比较分析。根据大量算例的结果，使用优化后的基函数和求解方法对实际测量辐射谱进行了计算，并与透射光栅谱仪的测量结果进行了比较。结果显示,根据谱仪通道响应选择三次样条的节点，能够较好还原软X射线的能谱。
2010, 22.
摘要:
为了对聚合物多孔材料的微观孔结构进行控制，利用垂直沉积技术，制备了蛋白石结构和多层异质结构的SiO2胶体晶体，并通过模板导向前驱物填充手段，获得了反蛋白石结构和孔径梯度变化的聚苯乙烯多孔薄膜。扫描电镜分析表明，聚苯乙烯多孔结构精确复制了原始模板的反结构。光学透射谱显示，填充聚苯乙烯后复合蛋白石光子禁带位置相对原始模板发生红移，除去模板后，光子禁带位置发生蓝移。根据布拉格衍射方程，计算出胶体晶体模板空隙的填充分数。
为了对聚合物多孔材料的微观孔结构进行控制，利用垂直沉积技术，制备了蛋白石结构和多层异质结构的SiO2胶体晶体，并通过模板导向前驱物填充手段，获得了反蛋白石结构和孔径梯度变化的聚苯乙烯多孔薄膜。扫描电镜分析表明，聚苯乙烯多孔结构精确复制了原始模板的反结构。光学透射谱显示，填充聚苯乙烯后复合蛋白石光子禁带位置相对原始模板发生红移，除去模板后，光子禁带位置发生蓝移。根据布拉格衍射方程，计算出胶体晶体模板空隙的填充分数。
2010, 22.
摘要:
以三聚氰胺和多聚甲醛为原料,二甲基亚砜为溶剂制备三聚氰胺-甲醛(MF)气凝胶，湿凝胶经超临界干燥，制备出密度最低可达70 kg/m3的MF气凝胶。采用红外吸收光谱、场发射扫描电镜、N2吸附-脱吸附分析和热失重分析表征了MF气凝胶的组成、微结构以及热性能。结果表明:以二甲基亚砜为溶剂制备的MF气凝胶，虽然其微观结构较以水为溶剂的气凝胶差，比表面积及孔径分布均一性均降低，但是其热稳定性有所提高。
以三聚氰胺和多聚甲醛为原料,二甲基亚砜为溶剂制备三聚氰胺-甲醛(MF)气凝胶，湿凝胶经超临界干燥，制备出密度最低可达70 kg/m3的MF气凝胶。采用红外吸收光谱、场发射扫描电镜、N2吸附-脱吸附分析和热失重分析表征了MF气凝胶的组成、微结构以及热性能。结果表明:以二甲基亚砜为溶剂制备的MF气凝胶，虽然其微观结构较以水为溶剂的气凝胶差，比表面积及孔径分布均一性均降低，但是其热稳定性有所提高。
2010, 22.
摘要:
采用自行设计的微球电沉积装置，建立了空心聚苯乙烯(PS)微球的电化学沉积金工艺。实验条件为：电源输出电压0.7~0.8 V，电流密度2.0 mA·cm-2，镀液温度45 ℃，阴极转速250 r·min-1，镀液流速7 mL·min-1·cm-2。在此工艺条件下制得的空心金微球对称性和厚度均匀性良好，表面粗糙度低于500 nm，微球表面沉积金速率约为6 μm·h-1。
采用自行设计的微球电沉积装置，建立了空心聚苯乙烯(PS)微球的电化学沉积金工艺。实验条件为：电源输出电压0.7~0.8 V，电流密度2.0 mA·cm-2，镀液温度45 ℃，阴极转速250 r·min-1，镀液流速7 mL·min-1·cm-2。在此工艺条件下制得的空心金微球对称性和厚度均匀性良好，表面粗糙度低于500 nm，微球表面沉积金速率约为6 μm·h-1。
2010, 22.
摘要:
以碳酸钠为催化剂，乙醇为溶剂，间苯三酚乙醛为反应前躯体，经溶胶凝胶、交联老化、二氧化碳超临界干燥制备出间苯三酚-乙醛(PA)有机气凝胶。扫描电镜观察和N2吸附测试结果表明：气凝胶具有较高的比表面积，是一种连续nm级３维网络结构的多孔材料，其比表面积为1 210 m2/g，平均孔径为11 nm，与传统有机气凝胶相比，提高了比表面积，一定程度上实现有机气凝胶的扩孔。
以碳酸钠为催化剂，乙醇为溶剂，间苯三酚乙醛为反应前躯体，经溶胶凝胶、交联老化、二氧化碳超临界干燥制备出间苯三酚-乙醛(PA)有机气凝胶。扫描电镜观察和N2吸附测试结果表明：气凝胶具有较高的比表面积，是一种连续nm级３维网络结构的多孔材料，其比表面积为1 210 m2/g，平均孔径为11 nm，与传统有机气凝胶相比，提高了比表面积，一定程度上实现有机气凝胶的扩孔。
2010, 22.
摘要:
发展了背光阴影成像技术，用于诊断透明ICF冷冻靶冰层内表面质量。分析了单层球壳阴影图像中形成亮环的物理机制。用光学追迹软件Tracepro模拟产生了透明单层球壳的阴影图像，用于研究亮环位置与球壳厚度及折射率的关系。建立了背光阴影成像实验装置，获得了透明单层球壳具有明显亮环的实验阴影图像。编制了阴影图像处理软件，获得了靶丸内表面1维功率谱曲线，并据此计算出靶丸内表面均方根粗糙度。理论分析、软件模拟及实验研究均表明，背光阴影成像技术是透明冷冻靶冰层内表面质量的有效诊断方法。
发展了背光阴影成像技术，用于诊断透明ICF冷冻靶冰层内表面质量。分析了单层球壳阴影图像中形成亮环的物理机制。用光学追迹软件Tracepro模拟产生了透明单层球壳的阴影图像，用于研究亮环位置与球壳厚度及折射率的关系。建立了背光阴影成像实验装置，获得了透明单层球壳具有明显亮环的实验阴影图像。编制了阴影图像处理软件，获得了靶丸内表面1维功率谱曲线，并据此计算出靶丸内表面均方根粗糙度。理论分析、软件模拟及实验研究均表明，背光阴影成像技术是透明冷冻靶冰层内表面质量的有效诊断方法。
2010, 22.
摘要:
从椭圆偏振激光场波包所满足的非线性控制方程出发，利用场论方法，构造该非线性方程的拉格朗日密度函数，得到激光场波包的能量集中具有准粒子特性，并给出守恒的粒子数、动量和能量。讨论了调制不稳定发展后期的波包坍塌动力学问题，利用归一化的粒子数密度分布作为权重，分析了激光场的波包。结果表明,激光场波包的尺度在有限的时间进程中，将塌缩到一个很小的值，证明了激光场具有塌缩行径。
从椭圆偏振激光场波包所满足的非线性控制方程出发，利用场论方法，构造该非线性方程的拉格朗日密度函数，得到激光场波包的能量集中具有准粒子特性，并给出守恒的粒子数、动量和能量。讨论了调制不稳定发展后期的波包坍塌动力学问题，利用归一化的粒子数密度分布作为权重，分析了激光场的波包。结果表明,激光场波包的尺度在有限的时间进程中，将塌缩到一个很小的值，证明了激光场具有塌缩行径。
2010, 22.
摘要:
超短超强激光焦斑参数的精确测量是深入开展精密物理实验的前提。在SILEX-Ⅰ激光装置上，采用光学成像法和穿孔法测量了μJ级能量下的激光焦斑特性，采用光学成像方法得到了激光主瓣大小及能量集中度信息，通过穿孔法得到了激光能量透过率与不同大小孔径的关系曲线，并对两种方法得到的测量结果进行了比对研究。研究结果表明，光学焦斑测量法和穿孔法都可以比较准确地反映激光焦斑的能量分布情况，得到的能量分布偏差小于10%。
超短超强激光焦斑参数的精确测量是深入开展精密物理实验的前提。在SILEX-Ⅰ激光装置上，采用光学成像法和穿孔法测量了μJ级能量下的激光焦斑特性，采用光学成像方法得到了激光主瓣大小及能量集中度信息，通过穿孔法得到了激光能量透过率与不同大小孔径的关系曲线，并对两种方法得到的测量结果进行了比对研究。研究结果表明，光学焦斑测量法和穿孔法都可以比较准确地反映激光焦斑的能量分布情况，得到的能量分布偏差小于10%。
2010, 22.
摘要:
研究了不同密度和厚度的碳气凝胶薄片的制备及其表面致密层去除工艺。在以间苯二酚、甲醛为原料制备有机及碳气凝胶块体材料的基础上，结合自制活动式微模具成型工艺，制备了厚度在80~350 μm，密度在50~600 mg·cm-3范围内变化的碳气凝胶薄片。采用场发射扫描电镜、X射线相衬成像和表面轮廓仪-台阶仪等手段对其表面和内部微观结构进行了表征。测试结果表明，碳气凝胶薄片与块体的内部结构相同，但薄片表面存在一层和内部结构截然不同的致密层。采用不同粗糙程度的材料对薄片进行了表面微处理，成功去除该致密“皮”层。
研究了不同密度和厚度的碳气凝胶薄片的制备及其表面致密层去除工艺。在以间苯二酚、甲醛为原料制备有机及碳气凝胶块体材料的基础上，结合自制活动式微模具成型工艺，制备了厚度在80~350 μm，密度在50~600 mg·cm-3范围内变化的碳气凝胶薄片。采用场发射扫描电镜、X射线相衬成像和表面轮廓仪-台阶仪等手段对其表面和内部微观结构进行了表征。测试结果表明，碳气凝胶薄片与块体的内部结构相同，但薄片表面存在一层和内部结构截然不同的致密层。采用不同粗糙程度的材料对薄片进行了表面微处理，成功去除该致密“皮”层。
2010, 22.
摘要:
为了在实验上增强非线性强场效应的信号强度，基于电子在强激光束上的非弹性散射,提出一种双光束捕获电子的方案，目的是通过延长电子和强场相互作用时间来提高非线性过程发生总概率，实现观测信号的增强。数值模拟结果表明，捕获后的电子和强激光场的相互作用时间可延长10倍以上。
为了在实验上增强非线性强场效应的信号强度，基于电子在强激光束上的非弹性散射,提出一种双光束捕获电子的方案，目的是通过延长电子和强场相互作用时间来提高非线性过程发生总概率，实现观测信号的增强。数值模拟结果表明，捕获后的电子和强激光场的相互作用时间可延长10倍以上。
2010, 22.
摘要:
采用单电子模型分析了电子在线极化激光驻波中的动力学及谐波自发辐射谱，数值计算了电子在驻波中的运动情况及辐射谱。结果表明:电子在波节和波腹处入射后，其辐射谱出现不同的特征；电子在波节处垂直磁场入射后，在洛伦兹力作用下快速振动并向前运动，其向后辐射的光谱发生红移，向前辐射的光谱发生蓝移，谱线出现展宽；当激光强度或者电子初始能量增大时，这些效应更加突出，以至于产生更高阶谐波，形成连续谱；而电子在波腹处以平行电场的方向入射后，仅在电场作用下作直线运动，其自发辐射谱线没有发生移动和展宽。
采用单电子模型分析了电子在线极化激光驻波中的动力学及谐波自发辐射谱，数值计算了电子在驻波中的运动情况及辐射谱。结果表明:电子在波节和波腹处入射后，其辐射谱出现不同的特征；电子在波节处垂直磁场入射后，在洛伦兹力作用下快速振动并向前运动，其向后辐射的光谱发生红移，向前辐射的光谱发生蓝移，谱线出现展宽；当激光强度或者电子初始能量增大时，这些效应更加突出，以至于产生更高阶谐波，形成连续谱；而电子在波腹处以平行电场的方向入射后，仅在电场作用下作直线运动，其自发辐射谱线没有发生移动和展宽。
2010, 22.
摘要:
介绍了影响激光驱动超高速发射技术的各种因素。分析了激光能量、激光光束空间分布对飞片发射速度及完整性的影响和飞片靶镀膜工艺对飞片速度及完整性的影响。结果表明：空间分布为“平顶型”的激光束有利于发射出完整的飞片。在膜与基底之间增加过渡层Cr可以大大提高膜与基底之间的附着力，从而提高飞片的发射速度。实验上利用波长1 064 nm、脉宽10 ns、能量835 mJ的激光使厚度5 μm、直径1 mm的铝飞片的发射速度达到10.4 km/s。大大提升了对微米级空间碎片速度的发射能力。
介绍了影响激光驱动超高速发射技术的各种因素。分析了激光能量、激光光束空间分布对飞片发射速度及完整性的影响和飞片靶镀膜工艺对飞片速度及完整性的影响。结果表明：空间分布为“平顶型”的激光束有利于发射出完整的飞片。在膜与基底之间增加过渡层Cr可以大大提高膜与基底之间的附着力，从而提高飞片的发射速度。实验上利用波长1 064 nm、脉宽10 ns、能量835 mJ的激光使厚度5 μm、直径1 mm的铝飞片的发射速度达到10.4 km/s。大大提升了对微米级空间碎片速度的发射能力。
2010, 22.
摘要:
基于1维流体力学模型，对大气压射频裸露金属电极氩气放电过程进行了研究。模型中考虑了氩等离子体放电过程中主要发生的激发和电离等7个反应过程，对等离子体反应产生的主要粒子，包括电子、氩原子离子Ar+、氩分子离子Ar2+和氩激发态Ar*等，建立连续性方程、动量方程和电流平衡方程。分析了极板电压、极板间距对上述粒子数密度分布的影响。给出了电子,Ar+,Ar*和Ar2+密度随极板电压及间距变化的时空演化过程。得出极板电压或极板间距的改变会使放电空间的电场发生改变，对应一定的极板间距，极板电压有一个最佳值，极板电压和间距的变化会使对应的极板间有一个最佳电场值，而对应最佳电场有一个等离子体气体间最佳反应系数，从而使放电空间粒子数密度发生改变。
基于1维流体力学模型，对大气压射频裸露金属电极氩气放电过程进行了研究。模型中考虑了氩等离子体放电过程中主要发生的激发和电离等7个反应过程，对等离子体反应产生的主要粒子，包括电子、氩原子离子Ar+、氩分子离子Ar2+和氩激发态Ar*等，建立连续性方程、动量方程和电流平衡方程。分析了极板电压、极板间距对上述粒子数密度分布的影响。给出了电子,Ar+,Ar*和Ar2+密度随极板电压及间距变化的时空演化过程。得出极板电压或极板间距的改变会使放电空间的电场发生改变，对应一定的极板间距，极板电压有一个最佳值，极板电压和间距的变化会使对应的极板间有一个最佳电场值，而对应最佳电场有一个等离子体气体间最佳反应系数，从而使放电空间粒子数密度发生改变。
2010, 22.
摘要:
为更好地理解放电腔内等离子体物理机制，对Kaufman型离子推力器放电腔进行了数值研究，其中初始电子采用粒子模拟的方法处理，二次电子和离子采用漂移-扩散流体近似描述。模拟结果与已有实验测量数据进行对比表明：所采用计算方法适用于放电腔内等离子体流动规律的数值研究；模拟得到的稳态下等离子体分布及变化规律与实验测量数据相吻合；磁场的设计对初始电子起到显著的约束作用，有效地提高了其与工质气体的电离碰撞几率；二次电子的精确描述还需在流体方程中耦合磁场效应。
为更好地理解放电腔内等离子体物理机制，对Kaufman型离子推力器放电腔进行了数值研究，其中初始电子采用粒子模拟的方法处理，二次电子和离子采用漂移-扩散流体近似描述。模拟结果与已有实验测量数据进行对比表明：所采用计算方法适用于放电腔内等离子体流动规律的数值研究；模拟得到的稳态下等离子体分布及变化规律与实验测量数据相吻合；磁场的设计对初始电子起到显著的约束作用，有效地提高了其与工质气体的电离碰撞几率；二次电子的精确描述还需在流体方程中耦合磁场效应。
2010, 22.
摘要:
针对斜入射脉冲X射线与金属的几种可能相互作用机制，设计了实验布局，测量了斜入射X射线在金属靶上产生的脉冲电流，建立了相应的理论模型。结果显示，当X射线入射强度低于105 W/cm2时，以光电效应为主,高于此值时，以热电效应为主导。这表明，X射线加载强度较弱时，电子表现出个体行为,而增大X射线入射强度，电子表现出弱关联集体行为。由此可以预测，超强X射线辐照下，金属表面将出现宏观尺度的电荷密度调制，在退激发过程中，这种调制状态可能以较高的效率辐射定向的微波电磁脉冲。
针对斜入射脉冲X射线与金属的几种可能相互作用机制，设计了实验布局，测量了斜入射X射线在金属靶上产生的脉冲电流，建立了相应的理论模型。结果显示，当X射线入射强度低于105 W/cm2时，以光电效应为主,高于此值时，以热电效应为主导。这表明，X射线加载强度较弱时，电子表现出个体行为,而增大X射线入射强度，电子表现出弱关联集体行为。由此可以预测，超强X射线辐照下，金属表面将出现宏观尺度的电荷密度调制，在退激发过程中，这种调制状态可能以较高的效率辐射定向的微波电磁脉冲。
2010, 22.
摘要:
为了解成像磁透镜系统使用对提高质子照相品质的作用，研究了成像磁透镜系统对核反应产生的次级质子的消除作用。利用MCNPX模拟了次级质子的能谱，结果表明：次级质子的平均能量不足照相质子束的50%。从次级质子的能量特性和成像系统质子运动学方面的分析表明：成像磁透镜系统可消除次级质子的影响。利用程序MCNPX对含成像磁透镜系统的质子照相进行了模拟，结果显示：成像磁透镜系统将次级质子对光程的影响减小到2%以下，显著提高了图像品质。
为了解成像磁透镜系统使用对提高质子照相品质的作用，研究了成像磁透镜系统对核反应产生的次级质子的消除作用。利用MCNPX模拟了次级质子的能谱，结果表明：次级质子的平均能量不足照相质子束的50%。从次级质子的能量特性和成像系统质子运动学方面的分析表明：成像磁透镜系统可消除次级质子的影响。利用程序MCNPX对含成像磁透镜系统的质子照相进行了模拟，结果显示：成像磁透镜系统将次级质子对光程的影响减小到2%以下，显著提高了图像品质。
2010, 22.
摘要:
利用Bathe过势垒模型，对飞秒强激光场中异核分子团簇((CH4)n，(CD4)n，(D2O)n）的爆炸动力学过程进行了理论研究。结果表明:异核团簇爆炸后产生的离子能量与团簇初始半径的平方呈线性关系，爆炸机理为典型的库仑爆炸。研究发现，异核分子团簇发生库仑爆炸后的氘离子能量高于飞秒强激光和单核的(D)>)n团簇相互作用后产生的氘离子能量，显示异核团簇中高Z元素电离后产生的高价离子对低Z元素离子有很强的加速作用。
利用Bathe过势垒模型，对飞秒强激光场中异核分子团簇((CH4)n，(CD4)n，(D2O)n）的爆炸动力学过程进行了理论研究。结果表明:异核团簇爆炸后产生的离子能量与团簇初始半径的平方呈线性关系，爆炸机理为典型的库仑爆炸。研究发现，异核分子团簇发生库仑爆炸后的氘离子能量高于飞秒强激光和单核的(D)>)n团簇相互作用后产生的氘离子能量，显示异核团簇中高Z元素电离后产生的高价离子对低Z元素离子有很强的加速作用。
2010, 22.
摘要:
在粒子场全息实验中，研究了4F光学成像系统不抽真空时，其内部实焦点处由于光脉冲能量聚焦引起的空气击穿现象。发现在这种情况下得到的同轴和离轴全息粒子再现像，与实焦点未被击穿时得到的正常全息再现像相比，其强度分布发生了反转。理论分析表明，这种情况是由于实焦点处空气击穿引起的空间滤波效应造成的。研究发现:在离轴粒子场全息实验中，合理调整曝光强度，利用4F系统中的空气击穿效应可以获得高清晰度的全息再现象。
在粒子场全息实验中，研究了4F光学成像系统不抽真空时，其内部实焦点处由于光脉冲能量聚焦引起的空气击穿现象。发现在这种情况下得到的同轴和离轴全息粒子再现像，与实焦点未被击穿时得到的正常全息再现像相比，其强度分布发生了反转。理论分析表明，这种情况是由于实焦点处空气击穿引起的空间滤波效应造成的。研究发现:在离轴粒子场全息实验中，合理调整曝光强度，利用4F系统中的空气击穿效应可以获得高清晰度的全息再现象。
2010, 22.
摘要:
介绍了一种同轴电极的射流等离子体发生装置，可以直接在大气中将生成的氦气辉光放电射流等离子体喷出进行杀菌消毒，无需反应容器和真空系统，并从电压、频率、流速等方面讨论了该同轴等离子体发生器的放电特性。在稳定的放电条件下，利用实验装置进行了大气压下的等离子体灭菌实验，验证了本装置在等离子体灭菌应用上的可行性和易操作性。灭菌结果表明：在最初的2 min内，细菌减小趋势明显，3 min后细菌几乎全部消亡。
介绍了一种同轴电极的射流等离子体发生装置，可以直接在大气中将生成的氦气辉光放电射流等离子体喷出进行杀菌消毒，无需反应容器和真空系统，并从电压、频率、流速等方面讨论了该同轴等离子体发生器的放电特性。在稳定的放电条件下，利用实验装置进行了大气压下的等离子体灭菌实验，验证了本装置在等离子体灭菌应用上的可行性和易操作性。灭菌结果表明：在最初的2 min内，细菌减小趋势明显，3 min后细菌几乎全部消亡。
2010, 22.
摘要:
采用自悬浮定向流法制备纳米Ni粉体，利用放电等离子烧结技术制备出了直径10 mm、厚2 mm，致密度为96.8 %，显微硬度为4.17 GPa的纳米块体材料。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和显微硬度计分析了烧结块体样品的相组成、晶粒尺寸、微观形貌和显微硬度。研究表明：随烧结温度的升高，块体样品的致密度和晶粒尺寸增大，当烧结温度为650 ℃时，致密度最高，晶粒尺寸为44.8 nm；显微硬度随烧结温度的增高先增大后减小，当烧结温度为550 ℃时，显微硬度最大为4.33 GPa；较高烧结温度下，断口微观形貌的纳米级韧窝出现，显示了韧性断裂的特征。
采用自悬浮定向流法制备纳米Ni粉体，利用放电等离子烧结技术制备出了直径10 mm、厚2 mm，致密度为96.8 %，显微硬度为4.17 GPa的纳米块体材料。用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和显微硬度计分析了烧结块体样品的相组成、晶粒尺寸、微观形貌和显微硬度。研究表明：随烧结温度的升高，块体样品的致密度和晶粒尺寸增大，当烧结温度为650 ℃时，致密度最高，晶粒尺寸为44.8 nm；显微硬度随烧结温度的增高先增大后减小，当烧结温度为550 ℃时，显微硬度最大为4.33 GPa；较高烧结温度下，断口微观形貌的纳米级韧窝出现，显示了韧性断裂的特征。
2010, 22.
摘要:
通过多尺度变换实现了反演范围的自适应调整，使其更接近真实范围。分别采用反演范围固定算法与自适应算法对200～600 nm单峰和200～900 nm双峰分布颗粒的模拟相关函数进行了反演，结果表明：自适应算法的结果更接近理论分布，抗干扰能力更强。相对于固定算法，单峰分布颗粒最多可缩小峰值误差4.73%,缩小峰宽误差185 nm。双峰分布颗粒在0～0.001噪声水平时，峰值误差分别小于11.33%,12.45%，峰宽误差分别小于35,160 nm，而固定算法在噪声水平大于0.000 1时，难以得到合理的反演结果。反演范围自适应调整方法能够有效优化粒径反演结果。
通过多尺度变换实现了反演范围的自适应调整，使其更接近真实范围。分别采用反演范围固定算法与自适应算法对200～600 nm单峰和200～900 nm双峰分布颗粒的模拟相关函数进行了反演，结果表明：自适应算法的结果更接近理论分布，抗干扰能力更强。相对于固定算法，单峰分布颗粒最多可缩小峰值误差4.73%,缩小峰宽误差185 nm。双峰分布颗粒在0～0.001噪声水平时，峰值误差分别小于11.33%,12.45%，峰宽误差分别小于35,160 nm，而固定算法在噪声水平大于0.000 1时，难以得到合理的反演结果。反演范围自适应调整方法能够有效优化粒径反演结果。
2010, 22.
摘要:
为大型激光装置能源模块研制了一种采用石墨电极的两电极气体开关，阐述了石墨应用于高能两电极气体开关的技术关键，对气体开关中气体间隙的最优结构进行了电场强度分析。参考美国国家点火装置(NIF)能源模块中ST-300气体开关的已知参数，对研制成功的石墨型两电极开关进行了电气特性试验，证明了石墨型气体开关能够实现峰值电流达300 kA以上，单次转移电荷量100 C以上，寿命超过1 000次，满足1.2 MJ大型激光装置能源模块的工程技术要求。
为大型激光装置能源模块研制了一种采用石墨电极的两电极气体开关，阐述了石墨应用于高能两电极气体开关的技术关键，对气体开关中气体间隙的最优结构进行了电场强度分析。参考美国国家点火装置(NIF)能源模块中ST-300气体开关的已知参数，对研制成功的石墨型两电极开关进行了电气特性试验，证明了石墨型气体开关能够实现峰值电流达300 kA以上，单次转移电荷量100 C以上，寿命超过1 000次，满足1.2 MJ大型激光装置能源模块的工程技术要求。
2010, 22.
摘要:
设计了3种不同组合电极结构（椭圆-椭圆、圆弧-椭圆和圆弧-圆弧）的多级气体开关，对这3种不同组合的电极结构的电场进行模拟计算，并进行了静态实验。研究发现，椭圆-椭圆型的电极表面电场分布的均匀性比较好，不均匀系数为1.03;圆弧-椭圆型的电极在垂直于电极表面的电场强度变化最小，偏差小于1%;在静态实验中,椭圆-椭圆型的电极耐压能力和稳定性优于圆弧-圆弧型电极和圆弧-椭圆型电极。
设计了3种不同组合电极结构（椭圆-椭圆、圆弧-椭圆和圆弧-圆弧）的多级气体开关，对这3种不同组合的电极结构的电场进行模拟计算，并进行了静态实验。研究发现，椭圆-椭圆型的电极表面电场分布的均匀性比较好，不均匀系数为1.03;圆弧-椭圆型的电极在垂直于电极表面的电场强度变化最小，偏差小于1%;在静态实验中,椭圆-椭圆型的电极耐压能力和稳定性优于圆弧-圆弧型电极和圆弧-椭圆型电极。
2010, 22.
摘要:
详细介绍了一种螺旋线型μs量级高压长脉冲形成线的设计方案，率先将螺旋线的结构形式应用于μs量级高压长脉冲发生器设计。形成线的内导体为螺旋线，工作介质为去离子水，形成线的等效电容为41.25 nF，等效电感为6.06 μH，特性阻抗为12.1 Ω，输出脉冲宽度1 μs，最高充电电压1 MV，最大储能20.6 kJ，匹配状态下输出电压约500 kV。设计结果表明:与采用传统的单筒直线结构相比，在获取同等脉冲宽度的条件下,采用螺旋线结构可使脉冲形成线的长度缩短75%左右。
详细介绍了一种螺旋线型μs量级高压长脉冲形成线的设计方案，率先将螺旋线的结构形式应用于μs量级高压长脉冲发生器设计。形成线的内导体为螺旋线，工作介质为去离子水，形成线的等效电容为41.25 nF，等效电感为6.06 μH，特性阻抗为12.1 Ω，输出脉冲宽度1 μs，最高充电电压1 MV，最大储能20.6 kJ，匹配状态下输出电压约500 kV。设计结果表明:与采用传统的单筒直线结构相比，在获取同等脉冲宽度的条件下,采用螺旋线结构可使脉冲形成线的长度缩短75%左右。
2010, 22.
摘要:
从理论上分析了激磁电感对直线变压器驱动源输出脉冲波形顶降的影响，使用Pspice软件对理论计算结果进行了模拟验证。理论计算和模拟分析的结果均表明：激磁电感越小，输出脉冲波形的顶降越明显。设计了50 A的偏磁电路并进行了实验，在重复频率为20 Hz时直线变压器驱动源工作稳定，输出脉冲波形前沿约35 ns，平顶约130 ns，幅值约125 kV。与未加偏磁电路的实验结果相比，顶降明显减小（小于5%），实验结果与理论计算和模拟分析结果基本一致。
从理论上分析了激磁电感对直线变压器驱动源输出脉冲波形顶降的影响，使用Pspice软件对理论计算结果进行了模拟验证。理论计算和模拟分析的结果均表明：激磁电感越小，输出脉冲波形的顶降越明显。设计了50 A的偏磁电路并进行了实验，在重复频率为20 Hz时直线变压器驱动源工作稳定，输出脉冲波形前沿约35 ns，平顶约130 ns，幅值约125 kV。与未加偏磁电路的实验结果相比，顶降明显减小（小于5%），实验结果与理论计算和模拟分析结果基本一致。
2010, 22.
摘要:
研制了一种结构紧凑、电压升压倍数高达109倍的200 kV级脉冲变压器，以实现高压脉冲变压器的小型紧凑化。用电磁理论分析、电路模拟及实验测试3种方法对变压器的耦合、耐压和输出特性进行了研究， 对重要参数进行了计算和设计。采用晶粒取向硅钢薄带作为变压器磁芯，且磁芯闭合，变压器的有效耦合系数高达0.95以上。高分子材料的绝缘套筒结构和分层交替的绕线方式，使得变压器在初级低压充电2.1 kV时，次级可输出幅度为230 kV、半高全宽为3 μs的高电压脉冲。模拟和实验结果验证了理论设计的合理性。
研制了一种结构紧凑、电压升压倍数高达109倍的200 kV级脉冲变压器，以实现高压脉冲变压器的小型紧凑化。用电磁理论分析、电路模拟及实验测试3种方法对变压器的耦合、耐压和输出特性进行了研究， 对重要参数进行了计算和设计。采用晶粒取向硅钢薄带作为变压器磁芯，且磁芯闭合，变压器的有效耦合系数高达0.95以上。高分子材料的绝缘套筒结构和分层交替的绕线方式，使得变压器在初级低压充电2.1 kV时，次级可输出幅度为230 kV、半高全宽为3 μs的高电压脉冲。模拟和实验结果验证了理论设计的合理性。
2010, 22.
摘要:
对平稳随机信号功率谱估计的AR模型，分别利用自相关函数法和Burg算法求该模型系数，作为核爆炸和闪电电磁脉冲信号的特征值;采用BP神经网络作为分类器以及不同的隐含层数和隐含层节点数，对核爆和闪电电磁脉冲实测数据进行识别研究。结果表明：AR参数模型法对两类信号特征值提取是非常有效的，采用Burg算法来求AR模型参数，其特征值提取效果优于自相关函数法。
对平稳随机信号功率谱估计的AR模型，分别利用自相关函数法和Burg算法求该模型系数，作为核爆炸和闪电电磁脉冲信号的特征值;采用BP神经网络作为分类器以及不同的隐含层数和隐含层节点数，对核爆和闪电电磁脉冲实测数据进行识别研究。结果表明：AR参数模型法对两类信号特征值提取是非常有效的，采用Burg算法来求AR模型参数，其特征值提取效果优于自相关函数法。
2010, 22.
摘要:
介绍了叠片法测量脉冲X射线源焦斑的原理。对确定结构和尺寸的金属、薄膜叠片及测试系统布局，数值计算了叠片法的空间分辨及对均匀分布线光源的输出响应，得到响应曲线半高宽与焦斑尺寸的对应关系。计算结果表明，叠片法不适用于测量小于2 mm的焦斑。在感应电压叠加器上开展了阳极杆箍缩二极管实验，采用叠片法测量二极管X射线源轴向焦斑，与针孔照相结果基本相符，说明叠片法可用于脉冲X射线源焦斑尺寸测量。
介绍了叠片法测量脉冲X射线源焦斑的原理。对确定结构和尺寸的金属、薄膜叠片及测试系统布局，数值计算了叠片法的空间分辨及对均匀分布线光源的输出响应，得到响应曲线半高宽与焦斑尺寸的对应关系。计算结果表明，叠片法不适用于测量小于2 mm的焦斑。在感应电压叠加器上开展了阳极杆箍缩二极管实验，采用叠片法测量二极管X射线源轴向焦斑，与针孔照相结果基本相符，说明叠片法可用于脉冲X射线源焦斑尺寸测量。
2010, 22.
摘要:
喷雾冷却作为一种解决高功率激光器散热需求的技术得到越来越多的关注。结合近几年的研究工作，综述了喷雾冷却技术的研究现状。针对高功率激光器的散热需求，主要从传热机理、影响因素、温度均匀性方面进行阐述，分析了存在的问题。提出将制冷系统和喷雾系统结合、R600a等制冷剂为冷却剂的冷却方案，设计了气助式制冷喷雾冷却系统，分析了适用于制冷喷雾冷却系统的工质，提出了喷雾冷却技术在高功率固体激光器散热中的发展方向。
喷雾冷却作为一种解决高功率激光器散热需求的技术得到越来越多的关注。结合近几年的研究工作，综述了喷雾冷却技术的研究现状。针对高功率激光器的散热需求，主要从传热机理、影响因素、温度均匀性方面进行阐述，分析了存在的问题。提出将制冷系统和喷雾系统结合、R600a等制冷剂为冷却剂的冷却方案，设计了气助式制冷喷雾冷却系统，分析了适用于制冷喷雾冷却系统的工质，提出了喷雾冷却技术在高功率固体激光器散热中的发展方向。
2010, 22.
摘要:
针对采用主动式扩压器的自由旋涡气动窗口，实验考察了扩压器入口面积比对扩压器压力恢复性能及自由旋涡气动窗口密封性能的影响。结果表明：入口面积比是影响扩压器压力恢复性能的重要因素；通过优化扩压器入口面积比,可以提高气动窗口密封压比和稳定性。主动式扩压器比传统扩压器具有更小的最佳入口面积比，使气动窗口射流更接近于理想自由旋涡射流；主动式扩压器最佳入口面积比约为2.03。在最佳入口面积比情况下，扩压器内端壁吹气临界驻室压力最低，外端壁吹气压力对密封压力基本没有影响。
针对采用主动式扩压器的自由旋涡气动窗口，实验考察了扩压器入口面积比对扩压器压力恢复性能及自由旋涡气动窗口密封性能的影响。结果表明：入口面积比是影响扩压器压力恢复性能的重要因素；通过优化扩压器入口面积比,可以提高气动窗口密封压比和稳定性。主动式扩压器比传统扩压器具有更小的最佳入口面积比，使气动窗口射流更接近于理想自由旋涡射流；主动式扩压器最佳入口面积比约为2.03。在最佳入口面积比情况下，扩压器内端壁吹气临界驻室压力最低，外端壁吹气压力对密封压力基本没有影响。
2010, 22.
摘要:
提出一种适合戈壁沙漠地区的近地面大气湍流模型。通过测量近地面层不同高度处温度、湿度、压强和风速等常规气象参数，结合模型可给出近地面层大气湍流强度。模型计算的近地面层大气湍流强度通常白天值最大，中午前后出现较宽的最大值区间，在日出时段和日落时段出现较明显的最小值，夜间呈不规则变化，该结果能够很好地反映近地面层大气湍流强度的变化特性。在影响大气湍流强度变化的参数中，大气温度的变化趋势直接影响着大气湍流强度的变化：通常白天大气温差较高时，大气湍流强度较强；大气温差较低时，大气湍流强度较弱；大气温差起伏较大的时刻，大气湍流强度的变化也会较大，大气温差起伏趋势与大气湍流强度变化趋势有相似之处。
提出一种适合戈壁沙漠地区的近地面大气湍流模型。通过测量近地面层不同高度处温度、湿度、压强和风速等常规气象参数，结合模型可给出近地面层大气湍流强度。模型计算的近地面层大气湍流强度通常白天值最大，中午前后出现较宽的最大值区间，在日出时段和日落时段出现较明显的最小值，夜间呈不规则变化，该结果能够很好地反映近地面层大气湍流强度的变化特性。在影响大气湍流强度变化的参数中，大气温度的变化趋势直接影响着大气湍流强度的变化：通常白天大气温差较高时，大气湍流强度较强；大气温差较低时，大气湍流强度较弱；大气温差起伏较大的时刻，大气湍流强度的变化也会较大，大气温差起伏趋势与大气湍流强度变化趋势有相似之处。
2010, 22.
摘要:
采用自行设计的基于大规模可编程门阵列（FPGA）结构的控制电路，实现了4路光纤激光的多抖动法相干合成。对大气湍流和机械振动引起的相位噪声进行了有效补偿，使远场光斑条纹对比度由开环时的0.21提高到了闭环时的0.93，闭环时远场特定孔径内的能量较开环时提高了3.3倍。该方法还对人为抖动光纤引起的较高频率噪声具有很好的抑制作用，系统闭环后，远场光斑条纹对比度可达到0.72。
采用自行设计的基于大规模可编程门阵列（FPGA）结构的控制电路，实现了4路光纤激光的多抖动法相干合成。对大气湍流和机械振动引起的相位噪声进行了有效补偿，使远场光斑条纹对比度由开环时的0.21提高到了闭环时的0.93，闭环时远场特定孔径内的能量较开环时提高了3.3倍。该方法还对人为抖动光纤引起的较高频率噪声具有很好的抑制作用，系统闭环后，远场光斑条纹对比度可达到0.72。
2010, 22.
摘要:
提出将激光多普勒测速仪(LDV)应用于车载惯性导航系统中，阐述了激光多普勒自身速度仪的基本原理和小波变换的相关理论，并运用小波变换对多普勒信号进行检测、去噪及提取多普勒频率，仿真及实验结果表明：信号进行小波分解后，对每一级小波进行阈值处理，得到了较好的去噪效果；在小波降噪常见的阈值原则中，无偏似然估计阈值和极值阈值不容易丢失信号中的有用成分，而启发式阈值原则和固定阈值原则可以更有效地去除噪声；对于提取多普勒频率而言，小波变换与快速傅里叶变换所得的结果是一致的，而小波变换不但可以求出系统自身的运动速度，而且还可以求出对应速度发生的时刻。
提出将激光多普勒测速仪(LDV)应用于车载惯性导航系统中，阐述了激光多普勒自身速度仪的基本原理和小波变换的相关理论，并运用小波变换对多普勒信号进行检测、去噪及提取多普勒频率，仿真及实验结果表明：信号进行小波分解后，对每一级小波进行阈值处理，得到了较好的去噪效果；在小波降噪常见的阈值原则中，无偏似然估计阈值和极值阈值不容易丢失信号中的有用成分，而启发式阈值原则和固定阈值原则可以更有效地去除噪声；对于提取多普勒频率而言，小波变换与快速傅里叶变换所得的结果是一致的，而小波变换不但可以求出系统自身的运动速度，而且还可以求出对应速度发生的时刻。
2010, 22.
摘要:
从瑞利-索末菲衍射积分公式出发，推导出径向阵列非傍轴离轴椭圆高斯光束相干合成和非相干合成在自由空间中的解析传输公式，给出其远场分布和傍轴表示式。研究表明:合成光束的光强分布与f参数、径向阵列半径、光束数、传输距离和合成方式有关；N束光相干合成和非相干合成在远场的光强最大值分别为单光束在远场最大值的N2和N倍。
从瑞利-索末菲衍射积分公式出发，推导出径向阵列非傍轴离轴椭圆高斯光束相干合成和非相干合成在自由空间中的解析传输公式，给出其远场分布和傍轴表示式。研究表明:合成光束的光强分布与f参数、径向阵列半径、光束数、传输距离和合成方式有关；N束光相干合成和非相干合成在远场的光强最大值分别为单光束在远场最大值的N2和N倍。
2010, 22.
摘要:
利用数字信号发生器及示波器对积分束流仪(ICT)的输入输出特性进行了标定，给出了不同脉冲宽度及幅度的输入信号与ICT输出结果的电荷量比值关系、输入脉冲对ICT的输出脉冲宽度的影响以及ICT对连续脉冲信号的输出响应等。标定结果显示:ICT的输入输出满足很好的线性关系；当输入连续脉冲的间隔小于一定程度时，ICT将会视为一个信号输出；ICT的输出脉冲形状及脉冲宽度与输入信号的形状及幅度无关。
利用数字信号发生器及示波器对积分束流仪(ICT)的输入输出特性进行了标定，给出了不同脉冲宽度及幅度的输入信号与ICT输出结果的电荷量比值关系、输入脉冲对ICT的输出脉冲宽度的影响以及ICT对连续脉冲信号的输出响应等。标定结果显示:ICT的输入输出满足很好的线性关系；当输入连续脉冲的间隔小于一定程度时，ICT将会视为一个信号输出；ICT的输出脉冲形状及脉冲宽度与输入信号的形状及幅度无关。
2010, 22.
摘要:
通过分析不同情况下激光与固态靶、气化物质的作用机理，利用激光体烧蚀模型，采用流体力学理论和1维Lagrange有限差分的计算方法，对真空条件下不同激光参数下气化物质对靶产生冲量的过程进行了数值模拟，模拟计算结果与实验测量结果、Phipps定标关系符合较好。计算结果表明，在等离子体的情况下冲量耦合系数随着激光强度增大而减小。
通过分析不同情况下激光与固态靶、气化物质的作用机理，利用激光体烧蚀模型，采用流体力学理论和1维Lagrange有限差分的计算方法，对真空条件下不同激光参数下气化物质对靶产生冲量的过程进行了数值模拟，模拟计算结果与实验测量结果、Phipps定标关系符合较好。计算结果表明，在等离子体的情况下冲量耦合系数随着激光强度增大而减小。
2010, 22.
摘要:
通过研究光参量啁啾脉冲放大过程转换效率随泵浦光啁啾参数的变化,以及信号光和泵浦光波长的对应关系，确立了信号光和泵浦光同步时实现线性啁啾匹配的方法。以磷酸二氢钾作为非线性晶体，研究了信号光和泵浦光之间的线性啁啾匹配和时间同步抖动对光参量啁啾脉冲放大后信号光脉冲波形和转换效率的影响。结果表明：在时间同步的情况下，线性啁啾匹配时的信号光脉冲波形很对称，转换效率也较高；在同步抖动程度一定的情况下，不同泵浦光啁啾参数时，信号光的增益及放大后的脉冲波形差异较大；在线性啁啾匹配程度一定时，信号光和泵浦光时间同步抖动越严重，放大信号光的脉冲波形变化越大，信号光增益越小，且转换效率也越低。
通过研究光参量啁啾脉冲放大过程转换效率随泵浦光啁啾参数的变化,以及信号光和泵浦光波长的对应关系，确立了信号光和泵浦光同步时实现线性啁啾匹配的方法。以磷酸二氢钾作为非线性晶体，研究了信号光和泵浦光之间的线性啁啾匹配和时间同步抖动对光参量啁啾脉冲放大后信号光脉冲波形和转换效率的影响。结果表明：在时间同步的情况下，线性啁啾匹配时的信号光脉冲波形很对称，转换效率也较高；在同步抖动程度一定的情况下，不同泵浦光啁啾参数时，信号光的增益及放大后的脉冲波形差异较大；在线性啁啾匹配程度一定时，信号光和泵浦光时间同步抖动越严重，放大信号光的脉冲波形变化越大，信号光增益越小，且转换效率也越低。
2010, 22.
摘要:
利用描述半导体内热载流子效应的１维能量平衡模型，对波段外10.6 μm激光辐照下光导型HgCdTe探测器的电学响应进行了数值模拟。结果表明：在激光开始辐照和停止辐照瞬间，探测器电阻的快速变化是由载流子温度的迅速变化引起的；在激光辐照过程中以及激光停照后，探测器电阻的缓慢变化是由晶格温度的缓慢变化进而导致载流子温度发生缓慢变化所致。模拟结果与对实验曲线的定性分析得出的结论一致。
利用描述半导体内热载流子效应的１维能量平衡模型，对波段外10.6 μm激光辐照下光导型HgCdTe探测器的电学响应进行了数值模拟。结果表明：在激光开始辐照和停止辐照瞬间，探测器电阻的快速变化是由载流子温度的迅速变化引起的；在激光辐照过程中以及激光停照后，探测器电阻的缓慢变化是由晶格温度的缓慢变化进而导致载流子温度发生缓慢变化所致。模拟结果与对实验曲线的定性分析得出的结论一致。
2010, 22.
摘要:
流场求解采用3维雷诺平均N-S方程,分别利用ROE格式和二阶中心格式对对流通量和粘性通量进行离散处理；用高斯-赛德尔隐式格式对方程进行时间推进求解，采用k-ε两方程模型用于湍流的数值模拟。采用几何光学结合物理光学方法分析平均流动和湍流对光场的影响。计算结果表明:由于窗口外形曲面的曲率不同，两种窗口外部流场存在较大区别，气流速度、密度的分布情况各不相同。曲率较大的窗口外形对气流的压缩程度较大，导致气流绕过窗口顶端中心区域时流速快，密度梯度大，因而窗口空气阻力较大，光束在该窗口流场中传输受气流影响的影响也较大。
流场求解采用3维雷诺平均N-S方程,分别利用ROE格式和二阶中心格式对对流通量和粘性通量进行离散处理；用高斯-赛德尔隐式格式对方程进行时间推进求解，采用k-ε两方程模型用于湍流的数值模拟。采用几何光学结合物理光学方法分析平均流动和湍流对光场的影响。计算结果表明:由于窗口外形曲面的曲率不同，两种窗口外部流场存在较大区别，气流速度、密度的分布情况各不相同。曲率较大的窗口外形对气流的压缩程度较大，导致气流绕过窗口顶端中心区域时流速快，密度梯度大，因而窗口空气阻力较大，光束在该窗口流场中传输受气流影响的影响也较大。
2010, 22.
摘要:
提出用CCD漫透射成像法测量激光强度时空分布和激光功率,给出了测量原理, 简要叙述了装置总体结构，介绍了测量装置各部分，给出了散射屏的散射特性，重点分析了光路布局、镜头焦距、光圈、景深、滤光片的参数选择，介绍了数据处理软件，给出了激光强度分布测量实验结果。结果表明：漫透射成像法测量激光强度时空分布是可行的，该装置测量强度分布分辨力高达5 mm；测量功率准确、可靠，测量不确定度小于6%，使用方便，实现了在小空间内对大光斑进行功率和强度分布的同时准确测量。
提出用CCD漫透射成像法测量激光强度时空分布和激光功率,给出了测量原理, 简要叙述了装置总体结构，介绍了测量装置各部分，给出了散射屏的散射特性，重点分析了光路布局、镜头焦距、光圈、景深、滤光片的参数选择，介绍了数据处理软件，给出了激光强度分布测量实验结果。结果表明：漫透射成像法测量激光强度时空分布是可行的，该装置测量强度分布分辨力高达5 mm；测量功率准确、可靠，测量不确定度小于6%，使用方便，实现了在小空间内对大光斑进行功率和强度分布的同时准确测量。
2010, 22.
摘要:
介绍了整层大气透过率测量仪及其测量原理和Langley-Plot定标方法,提出了基于恒星整层大气透过率仪测量大气透过率的多目标星定标方法，并分别进行了K，A光谱类型恒星定标试验，得到了基于K，A两种光谱类型恒星辐射的定标值。对多目标星定标方法与单颗恒星的Langley-Plot定标方法进行了对比实验,验证了多目标星定标方法的合理性与准确性。当实时测量同类型的恒星辐射整层大气透过率时,就可以根据对应的定标参数进行测量研究。
介绍了整层大气透过率测量仪及其测量原理和Langley-Plot定标方法,提出了基于恒星整层大气透过率仪测量大气透过率的多目标星定标方法，并分别进行了K，A光谱类型恒星定标试验，得到了基于K，A两种光谱类型恒星辐射的定标值。对多目标星定标方法与单颗恒星的Langley-Plot定标方法进行了对比实验,验证了多目标星定标方法的合理性与准确性。当实时测量同类型的恒星辐射整层大气透过率时,就可以根据对应的定标参数进行测量研究。
2010, 22.
摘要:
为了考察切向强迫气流对激光辐照下树脂基复合材料热响应的影响，基于边界层换热理论，研究了切向气流与靶面的对流换热系数和热分解气体对表面热交换的覆盖效应，并用有限差分法对激光辐照下树脂基复合材料的1维热响应模型进行数值求解。数值计算表明：高速切向气流的存在会加速靶材表面与外部环境的热交换，从而明显降低激光对靶材的加热效率；边界层换热理论给出的对流换热系数和覆盖因子是合理有效的，适用于数值模拟切向气流对激光辐照下树脂基复合材料热响应的影响；向靶材表面溢出的热分解气体对靶材表面与外部环境的热交换有一定的抑制作用，但影响较小，基本可以忽略不计。
为了考察切向强迫气流对激光辐照下树脂基复合材料热响应的影响，基于边界层换热理论，研究了切向气流与靶面的对流换热系数和热分解气体对表面热交换的覆盖效应，并用有限差分法对激光辐照下树脂基复合材料的1维热响应模型进行数值求解。数值计算表明：高速切向气流的存在会加速靶材表面与外部环境的热交换，从而明显降低激光对靶材的加热效率；边界层换热理论给出的对流换热系数和覆盖因子是合理有效的，适用于数值模拟切向气流对激光辐照下树脂基复合材料热响应的影响；向靶材表面溢出的热分解气体对靶材表面与外部环境的热交换有一定的抑制作用，但影响较小，基本可以忽略不计。
2010, 22.
摘要:
束流位置监测器（BPM）是粒子加速器束测系统中最为常见的元件，该探头输出信号中除包含束流位置信息外还包含电荷量等其它信息，可作为多参数束流诊断设备。采用BPM理论分析和数值仿真分析相结合的方法讨论了该种探头同时用于束流流强测量的可行性。在上海光源储存环上进行了束流试验，测定了全环140个BPM的流强标定系数，对BPM用于流强测量的分辨率、束流位置依赖性、频率依赖特性进行了测试，根据实验结果讨论了该方法在当前技术条件下所能达到的性能及其局限性。
束流位置监测器（BPM）是粒子加速器束测系统中最为常见的元件，该探头输出信号中除包含束流位置信息外还包含电荷量等其它信息，可作为多参数束流诊断设备。采用BPM理论分析和数值仿真分析相结合的方法讨论了该种探头同时用于束流流强测量的可行性。在上海光源储存环上进行了束流试验，测定了全环140个BPM的流强标定系数，对BPM用于流强测量的分辨率、束流位置依赖性、频率依赖特性进行了测试，根据实验结果讨论了该方法在当前技术条件下所能达到的性能及其局限性。
2010, 22.
摘要:
为了克服现有双丝型检测器无法进行水平、垂直两个方向同时测量同步光位置的缺点，合肥光源新研制了基于四象限光位置检测器的同步光位置测量系统，并使用对数比处理技术进行后续的数据处理。通过分别对光学成像系统和四象限光位置检测器的标定，最终得到基于四象限光位置检测器的光位置测量系统的性能参数为:水平方向灵敏度0.471 2 mm-1，线性范围为±1.83 mm，垂直方向灵敏度0.635 0 mm-1，线性范围±1.32 mm。与合肥光源现有的光位置测量系统相比，具有较高的性价比。
为了克服现有双丝型检测器无法进行水平、垂直两个方向同时测量同步光位置的缺点，合肥光源新研制了基于四象限光位置检测器的同步光位置测量系统，并使用对数比处理技术进行后续的数据处理。通过分别对光学成像系统和四象限光位置检测器的标定，最终得到基于四象限光位置检测器的光位置测量系统的性能参数为:水平方向灵敏度0.471 2 mm-1，线性范围为±1.83 mm，垂直方向灵敏度0.635 0 mm-1，线性范围±1.32 mm。与合肥光源现有的光位置测量系统相比，具有较高的性价比。
2010, 22.
摘要:
利用光纤传感器与光电二极管相结合的方法，对强流电子加速器中气体火花开关以及真空二极管的发光特性进行了研究，对影响光电二极管测量的因素进行了理论计算与模拟研究。在气体开关导通电压1.7 MV，二极管电压1.07 MV，电流18 kA时，进行了多次实验，得到了发光特性与击穿电压、电流的关系。同时,对利用光学检测方法测量主开关或真空二极管电压、电流大小得可行性进行了分析。
利用光纤传感器与光电二极管相结合的方法，对强流电子加速器中气体火花开关以及真空二极管的发光特性进行了研究，对影响光电二极管测量的因素进行了理论计算与模拟研究。在气体开关导通电压1.7 MV，二极管电压1.07 MV，电流18 kA时，进行了多次实验，得到了发光特性与击穿电压、电流的关系。同时,对利用光学检测方法测量主开关或真空二极管电压、电流大小得可行性进行了分析。
2010, 22.
摘要:
采用角锥喇叭天线，使用不同输出平均功率的毫米波激光辐照秀丽线虫，采用实时显微摄像系统记录线虫行为学变化，并使用体视显微镜观察线虫细胞形态学变化。受照射后自由活动的秀丽线虫能够快速逃离高功率毫米波的辐照区域。当受输出平均功率为10 W和12 W辐照后，线虫先后出现运动速度增加、运动速度减慢直至身体僵直不动的变化过程。当输出平均功率为5 W时，线虫出现热耐受现象。细胞形态学观察结果显示:辐照后的线虫腹中卵细胞核结构出现不同程度的异常。高功率毫米波辐照可显著影响线虫的行为学特征及细胞形态学，同时说明秀丽线虫是可适用于高功率毫米波生物效应研究的模式生物之一。
采用角锥喇叭天线，使用不同输出平均功率的毫米波激光辐照秀丽线虫，采用实时显微摄像系统记录线虫行为学变化，并使用体视显微镜观察线虫细胞形态学变化。受照射后自由活动的秀丽线虫能够快速逃离高功率毫米波的辐照区域。当受输出平均功率为10 W和12 W辐照后，线虫先后出现运动速度增加、运动速度减慢直至身体僵直不动的变化过程。当输出平均功率为5 W时，线虫出现热耐受现象。细胞形态学观察结果显示:辐照后的线虫腹中卵细胞核结构出现不同程度的异常。高功率毫米波辐照可显著影响线虫的行为学特征及细胞形态学，同时说明秀丽线虫是可适用于高功率毫米波生物效应研究的模式生物之一。
2010, 22.
摘要:
为提高宽带高功率微波辐射天线的总体功率容量和增益，研究了2×2宽带高功率贴片天线阵列的阵元互耦特性、馈电功分器设计及对宽带电磁脉冲的辐射特性。阵元采用宽带高功率双层贴片天线，分析了阵元反射和互耦系数随阵元间距的变化关系，结合增益变化曲线，选取阵元间距为30 cm。优化设计了1分4的同轴功分器，采用阻抗渐变方法，提高了功分器的带宽，使其在224~415 MHz时的反射系数小于0.1。模拟了带功分器的完整天线阵，结果表明天线阵带宽达到了57.4％，280~390 MHz频带范围内的增益大于12 dB，在360 MHz时达到最大增益14.23 dB，对中心频率320 MHz，带宽10％的宽带电磁脉冲辐射效率为868％，峰值功率增益大于11 dB。
为提高宽带高功率微波辐射天线的总体功率容量和增益，研究了2×2宽带高功率贴片天线阵列的阵元互耦特性、馈电功分器设计及对宽带电磁脉冲的辐射特性。阵元采用宽带高功率双层贴片天线，分析了阵元反射和互耦系数随阵元间距的变化关系，结合增益变化曲线，选取阵元间距为30 cm。优化设计了1分4的同轴功分器，采用阻抗渐变方法，提高了功分器的带宽，使其在224~415 MHz时的反射系数小于0.1。模拟了带功分器的完整天线阵，结果表明天线阵带宽达到了57.4％，280~390 MHz频带范围内的增益大于12 dB，在360 MHz时达到最大增益14.23 dB，对中心频率320 MHz，带宽10％的宽带电磁脉冲辐射效率为868％，峰值功率增益大于11 dB。
2010, 22.
摘要:
针对2维电子光学多参量优化问题，采用微动粒子群优化算法，在给出目标电子轨迹和优化范围的前提下，可以得到趋近于该电子轨迹的真空边界和聚束磁结构。该算法分为前后两阶段：第一阶段采用前后试探法(微动)，同时参照最优粒子的信息；第二阶段采用标准粒子群优化算法。针对涉及多个相关参量的电子光学设计问题，标准粒子群优化算法仅能保证以较高概率收敛到局部最佳解，而微动粒子群优化算法能以较高概率收敛到全局最佳解，并且展现了多核计算机在电子光学设计上的潜力。初步的软件试验显示：消耗人类工程师几周时间的电子光学设计问题，用微动粒子群算法在普通个人计算机上几十小时就能完成。
针对2维电子光学多参量优化问题，采用微动粒子群优化算法，在给出目标电子轨迹和优化范围的前提下，可以得到趋近于该电子轨迹的真空边界和聚束磁结构。该算法分为前后两阶段：第一阶段采用前后试探法(微动)，同时参照最优粒子的信息；第二阶段采用标准粒子群优化算法。针对涉及多个相关参量的电子光学设计问题，标准粒子群优化算法仅能保证以较高概率收敛到局部最佳解，而微动粒子群优化算法能以较高概率收敛到全局最佳解，并且展现了多核计算机在电子光学设计上的潜力。初步的软件试验显示：消耗人类工程师几周时间的电子光学设计问题，用微动粒子群算法在普通个人计算机上几十小时就能完成。
2010, 22.
摘要:
以聚碳硅烷为原料,通过1 200 ℃高温裂解工艺制备了碳化硅纳米线,并采用碳化硅纳米线作为高功率微波源用阴极材料，进行了电子发射实验。结果表明：与天鹅绒阴极材料相比，碳化硅纳米线具有更高的电子发射电流密度,在115 kV外加激励脉冲高压下,电子发射密度为23.7 kA/cm2,而天鹅绒材料为14.0 kA/cm2，并具有更好的电子发射品质及更长的使用寿命。因此碳化硅纳米线作为高功率微波源用阴极,具有很好的应用潜力。
以聚碳硅烷为原料,通过1 200 ℃高温裂解工艺制备了碳化硅纳米线,并采用碳化硅纳米线作为高功率微波源用阴极材料，进行了电子发射实验。结果表明：与天鹅绒阴极材料相比，碳化硅纳米线具有更高的电子发射电流密度,在115 kV外加激励脉冲高压下,电子发射密度为23.7 kA/cm2,而天鹅绒材料为14.0 kA/cm2，并具有更好的电子发射品质及更长的使用寿命。因此碳化硅纳米线作为高功率微波源用阴极,具有很好的应用潜力。
2010, 22.
摘要:
利用3维高频软件设计了一种用于S波段大间隙速调管的膜片加载大间隙单重入输出腔，建立了带大耦合孔的输出腔3维全结构模型，采用3维PIC程序对输出腔的提取效果进行了粒子模拟。研究结果表明：膜片加载的大间隙单重入输出腔开大耦合孔后，其所有谐振频点的场分布都不再是TM 011模式，因此,在设计此类输出腔时不能以工作频点是否谐振为优化目标。提出了大间隙输出腔设计原则，根据设计原则优化后的输出腔可稳定提取1.07 GW的平均功率，提取效率约35.7%。
利用3维高频软件设计了一种用于S波段大间隙速调管的膜片加载大间隙单重入输出腔，建立了带大耦合孔的输出腔3维全结构模型，采用3维PIC程序对输出腔的提取效果进行了粒子模拟。研究结果表明：膜片加载的大间隙单重入输出腔开大耦合孔后，其所有谐振频点的场分布都不再是TM 011模式，因此,在设计此类输出腔时不能以工作频点是否谐振为优化目标。提出了大间隙输出腔设计原则，根据设计原则优化后的输出腔可稳定提取1.07 GW的平均功率，提取效率约35.7%。
2010, 22.
摘要:
为了解孔缝耦合对超宽带电磁脉冲干扰和毁伤电子设备的影响，应用时域有限差分法对长方腔体上不同形状的孔缝耦合效应进行了数值研究。选取mm量级的微小孔缝为研究对象，分析不同入射角度、不同脉宽的激励源对耦合效应的影响，得到了孔腔共振效应、孔缝增强效应和腔体内场强的分布规律。研究表明：长方孔在孔缝附近存在明显的增强效应，超宽带脉冲对正三角孔和方阵的耦合系数最小，脉宽短的入射脉冲耦合效应明显强于脉宽长的脉冲，耦合效应基本随入射角的减小而缓慢减小。
为了解孔缝耦合对超宽带电磁脉冲干扰和毁伤电子设备的影响，应用时域有限差分法对长方腔体上不同形状的孔缝耦合效应进行了数值研究。选取mm量级的微小孔缝为研究对象，分析不同入射角度、不同脉宽的激励源对耦合效应的影响，得到了孔腔共振效应、孔缝增强效应和腔体内场强的分布规律。研究表明：长方孔在孔缝附近存在明显的增强效应，超宽带脉冲对正三角孔和方阵的耦合系数最小，脉宽短的入射脉冲耦合效应明显强于脉宽长的脉冲，耦合效应基本随入射角的减小而缓慢减小。
2010, 22.
摘要:
采用单粒子模型，对有限宽矩形带状电子注在周期会切磁场(PCM)、带偏移磁极的周期会切磁场(offset-pole PCM)和周期会切周期四极磁铁混合磁场(PCM-PQM)聚焦结构中传输的双平面聚焦，进行了详细的理论和数值分析研究。结果表明:PCM和offset-pole PCM聚焦结构对于实现带状电子注的双平面边缘聚焦比较困难，原因在于它们无法独立控制电子注水平和垂直两个方向的聚焦。PCM-PQM聚焦结构则非常有效地改善了聚焦，可以很好地实现带状电子注边缘的聚焦和均匀稳定的传输。
采用单粒子模型，对有限宽矩形带状电子注在周期会切磁场(PCM)、带偏移磁极的周期会切磁场(offset-pole PCM)和周期会切周期四极磁铁混合磁场(PCM-PQM)聚焦结构中传输的双平面聚焦，进行了详细的理论和数值分析研究。结果表明:PCM和offset-pole PCM聚焦结构对于实现带状电子注的双平面边缘聚焦比较困难，原因在于它们无法独立控制电子注水平和垂直两个方向的聚焦。PCM-PQM聚焦结构则非常有效地改善了聚焦，可以很好地实现带状电子注边缘的聚焦和均匀稳定的传输。
