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RSS2011年 23卷 第06期
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2011, 23.
摘要:
结合本实验室及国内外同行的工作进展，概括性地介绍了光学薄膜中节瘤缺陷的生长特性、结构特征和损伤特性，以及激光预处理和破坏修复技术的研究进展。节瘤种子的尺寸、形状和表面特性决定了节瘤缺陷的尺寸、边界结构的连续性和表面形貌特征。节瘤种子的来源主要有基底加工和清洗过程的残留物，镀膜过程中真空室的污染和蒸发材料的喷溅，并给出了相应的抑制方法。节瘤的电场增强效应是导致节瘤缺陷易损伤的另一个重要原因。节瘤缺陷的激光预处理和破坏坑的修复技术可以提高光学薄膜的抗激光损伤能力。
结合本实验室及国内外同行的工作进展，概括性地介绍了光学薄膜中节瘤缺陷的生长特性、结构特征和损伤特性，以及激光预处理和破坏修复技术的研究进展。节瘤种子的尺寸、形状和表面特性决定了节瘤缺陷的尺寸、边界结构的连续性和表面形貌特征。节瘤种子的来源主要有基底加工和清洗过程的残留物，镀膜过程中真空室的污染和蒸发材料的喷溅，并给出了相应的抑制方法。节瘤的电场增强效应是导致节瘤缺陷易损伤的另一个重要原因。节瘤缺陷的激光预处理和破坏坑的修复技术可以提高光学薄膜的抗激光损伤能力。
2011, 23.
摘要:
介绍了0.14 THz超高速无线通信实验系统的主要组成部分和主要实验结果。从太赫兹电子学出发，基于太赫兹半导体器件和宽带数字调制解调技术，采用一种“低频段高速矢量调制＋谐波混频＋放大”的太赫兹高速信息传输技术路线，在国内首次成功实现了0.14 THz 0.5 km 10 Gb/s高速信号实时传输和软件化事后解调，同时进行了4路高清视频信号的传输与解调。
介绍了0.14 THz超高速无线通信实验系统的主要组成部分和主要实验结果。从太赫兹电子学出发，基于太赫兹半导体器件和宽带数字调制解调技术，采用一种“低频段高速矢量调制＋谐波混频＋放大”的太赫兹高速信息传输技术路线，在国内首次成功实现了0.14 THz 0.5 km 10 Gb/s高速信号实时传输和软件化事后解调，同时进行了4路高清视频信号的传输与解调。
2011, 23.
摘要:
采用铑(Rh)靶45 kV X射线源进行了碲锌镉(CdZnTe)面元像素阵列探测器成像实验。实验结果表明：在探测距离1 mm，管电压45 kV条件下，管电流增大至20 μA时，辐照中心区域像素单元信号丢失，出现围绕辐照中心区域的边缘高事件计数环形探测图像。随着管电流的增大，无响应像素区域扩大，探测器总体事件计数明显降低。进一步根据泊松方程建立了CdZnTe晶体内部电势分布模型，仿真结果表明：单位面积光子通量为5×105 mm-2·s-1时，由于CdZnTe晶体较低的空穴迁移率，晶体内部存在堆积空穴载流子形成的高空间电荷密度分布区域。晶体内部电场产生扭曲，电子载流子无法迁移至对应阳极位置，导致辐照中心区域产生信号屏蔽效应。
采用铑(Rh)靶45 kV X射线源进行了碲锌镉(CdZnTe)面元像素阵列探测器成像实验。实验结果表明：在探测距离1 mm，管电压45 kV条件下，管电流增大至20 μA时，辐照中心区域像素单元信号丢失，出现围绕辐照中心区域的边缘高事件计数环形探测图像。随着管电流的增大，无响应像素区域扩大，探测器总体事件计数明显降低。进一步根据泊松方程建立了CdZnTe晶体内部电势分布模型，仿真结果表明：单位面积光子通量为5×105 mm-2·s-1时，由于CdZnTe晶体较低的空穴迁移率，晶体内部存在堆积空穴载流子形成的高空间电荷密度分布区域。晶体内部电场产生扭曲，电子载流子无法迁移至对应阳极位置，导致辐照中心区域产生信号屏蔽效应。
2011, 23.
摘要:
利用宽度渐变微带线进行了门控分幅相机增益不均匀性修正技术研究。建立了渐变微带线修正的物理模型，通过特性阻抗调配补偿幅度衰减，设计了特种渐变微带线参数。比较了特种曲线渐变微带线与传统直线渐变微带线的修正效果。在0~4 GHz带宽范围内，特种曲线渐变微带补偿后，电压幅度不一致性由15.0%降低至1.6%，增益不一致性由70%降低到8%。对于当前使用的分幅相机，微带线宽度由6.00 mm渐变到4.45 mm就能有效地降低门控分幅相机增益的不一致性。
利用宽度渐变微带线进行了门控分幅相机增益不均匀性修正技术研究。建立了渐变微带线修正的物理模型，通过特性阻抗调配补偿幅度衰减，设计了特种渐变微带线参数。比较了特种曲线渐变微带线与传统直线渐变微带线的修正效果。在0~4 GHz带宽范围内，特种曲线渐变微带补偿后，电压幅度不一致性由15.0%降低至1.6%，增益不一致性由70%降低到8%。对于当前使用的分幅相机，微带线宽度由6.00 mm渐变到4.45 mm就能有效地降低门控分幅相机增益的不一致性。
2011, 23.
摘要:
以国产掺镱光纤为增益介质，利用国产泵浦源和光纤器件，构建了主振荡功率放大（MOPA）结构的全国产大功率全光纤激光器。激光器包括10 W种子激光器和高功率放大器两部分。在注入最大泵浦功率为356 W时，获得了245 W波长1 080 nm激光的稳定输出，光-光效率为69%。激光器单次连续出光时间约30 min，功率稳定性在1%以内。目前激光器输出功率受限于泵浦功率，增加泵浦源的数目有望进一步提高输出功率。
以国产掺镱光纤为增益介质，利用国产泵浦源和光纤器件，构建了主振荡功率放大（MOPA）结构的全国产大功率全光纤激光器。激光器包括10 W种子激光器和高功率放大器两部分。在注入最大泵浦功率为356 W时，获得了245 W波长1 080 nm激光的稳定输出，光-光效率为69%。激光器单次连续出光时间约30 min，功率稳定性在1%以内。目前激光器输出功率受限于泵浦功率，增加泵浦源的数目有望进一步提高输出功率。
2011, 23.
摘要:
高功率二极管阵列泵浦固体激光系统的核心在于泵浦耦合技术，泵浦耦合直接决定了系统的成本、增益能力、增益均匀性、泵浦引发动态波前畸变和泵浦引发动态光束漂移等关键问题。通过对用于高功率二极管列阵泵浦固体激光系统泵浦耦合优化设计的3维光线追迹方法的研究，从二极管发光远场属性出发,建立其理论计算模型，对高功率激光二极管阵列端面泵浦大口径放大器的一种新型耦合方式——二极管列阵拟球面排列、空心镀银导管耦合进行了优化设计，并开展了泵浦耦合效率、泵浦场均匀性、泵浦场传输性等实验研究，实现了72%耦合效率、5 mm内80%传输效率的均匀平顶泵浦耦合场输出，理论计算与实验结果符合较好。
高功率二极管阵列泵浦固体激光系统的核心在于泵浦耦合技术，泵浦耦合直接决定了系统的成本、增益能力、增益均匀性、泵浦引发动态波前畸变和泵浦引发动态光束漂移等关键问题。通过对用于高功率二极管列阵泵浦固体激光系统泵浦耦合优化设计的3维光线追迹方法的研究，从二极管发光远场属性出发,建立其理论计算模型，对高功率激光二极管阵列端面泵浦大口径放大器的一种新型耦合方式——二极管列阵拟球面排列、空心镀银导管耦合进行了优化设计，并开展了泵浦耦合效率、泵浦场均匀性、泵浦场传输性等实验研究，实现了72%耦合效率、5 mm内80%传输效率的均匀平顶泵浦耦合场输出，理论计算与实验结果符合较好。
2011, 23.
摘要:
报道了一台全光纤结构主振荡功率放大(MOPA)型掺镱脉冲光纤激光器，以光纤光栅为腔镜，光纤型声光调Q的光纤激光器为种子源，通过两级掺镱双包层光纤放大器实现功率放大。对声光调Q的光纤激光器输出特性进行了研究，比较了不同泵浦波长、不同重复频率对激光输出功率和脉冲宽度的影响，并实现了最短脉冲宽度25 ns、单脉冲能量45 μJ的脉冲激光输出。在重复频率50 kHz时，对脉冲宽度130 ns、平均功率0.6 W的种子光进行放大，得到了平均功率102.5 W、脉冲宽度约240 ns的激光输出。
报道了一台全光纤结构主振荡功率放大(MOPA)型掺镱脉冲光纤激光器，以光纤光栅为腔镜，光纤型声光调Q的光纤激光器为种子源，通过两级掺镱双包层光纤放大器实现功率放大。对声光调Q的光纤激光器输出特性进行了研究，比较了不同泵浦波长、不同重复频率对激光输出功率和脉冲宽度的影响，并实现了最短脉冲宽度25 ns、单脉冲能量45 μJ的脉冲激光输出。在重复频率50 kHz时，对脉冲宽度130 ns、平均功率0.6 W的种子光进行放大，得到了平均功率102.5 W、脉冲宽度约240 ns的激光输出。
2011, 23.
摘要:
为分析光束振幅畸变和相位畸变对其焦斑二阶矩半径的影响，以光波标量衍射理论中的夫琅和费衍射公式为基础，根据光斑二阶矩半径的定义，推导了直接依赖于光束近场复振幅分布的焦斑二阶矩半径的一般表达式,并进一步推导了直接依赖于光束近场强度分布和相位分布的焦斑二阶矩半径和焦斑二阶矩角半径的表达式。结果表明：畸变光束的焦斑二阶矩角半径由光束近场波前相位梯度的强度加权均方根值和对数强度梯度的强度加权均方根值决定。利用焦斑二阶矩半径表达式，可直接分析并计算光束近场分布由于振幅调制和相位畸变导致的焦斑二阶矩半径的变化及焦斑发散角的变化。利用焦斑发散角表达式，直接推出了理想高斯光束和像散高斯光束的远场发散角，得到了与文献一致的结果，验证了表达式的正确性。
为分析光束振幅畸变和相位畸变对其焦斑二阶矩半径的影响，以光波标量衍射理论中的夫琅和费衍射公式为基础，根据光斑二阶矩半径的定义，推导了直接依赖于光束近场复振幅分布的焦斑二阶矩半径的一般表达式,并进一步推导了直接依赖于光束近场强度分布和相位分布的焦斑二阶矩半径和焦斑二阶矩角半径的表达式。结果表明：畸变光束的焦斑二阶矩角半径由光束近场波前相位梯度的强度加权均方根值和对数强度梯度的强度加权均方根值决定。利用焦斑二阶矩半径表达式，可直接分析并计算光束近场分布由于振幅调制和相位畸变导致的焦斑二阶矩半径的变化及焦斑发散角的变化。利用焦斑发散角表达式，直接推出了理想高斯光束和像散高斯光束的远场发散角，得到了与文献一致的结果，验证了表达式的正确性。
2011, 23.
摘要:
基于几何光学和抛物线近似方法建立光线传播轨迹数学模型，计算最大探测距离（MIVR），并分析蜃影出现的成因。通过数值分析及海上试验的对比验证，结果表明：在相同的风速条件下，MIVR会随海气温差的增大而减小；当海气温差不变时，随着风速的增大，MIVR逐渐减小；海气温差越大，MIVR的递减量越趋于平缓；MIVR与高度位置的对应关系几乎是一条标准的直线，且MIVR随着高度参数的减小而递减；通过与试验数据的对比，模型评估MIVR的准确率较高。
基于几何光学和抛物线近似方法建立光线传播轨迹数学模型，计算最大探测距离（MIVR），并分析蜃影出现的成因。通过数值分析及海上试验的对比验证，结果表明：在相同的风速条件下，MIVR会随海气温差的增大而减小；当海气温差不变时，随着风速的增大，MIVR逐渐减小；海气温差越大，MIVR的递减量越趋于平缓；MIVR与高度位置的对应关系几乎是一条标准的直线，且MIVR随着高度参数的减小而递减；通过与试验数据的对比，模型评估MIVR的准确率较高。
2011, 23.
摘要:
通过理论分析和数值模拟，对聚焦平台光束大气传输的焦移问题进行了研究。聚焦平台光束在湍流大气中传输时，湍流将导致光束的束腰向发射点移动，且湍流越强移动的幅度越大；大气湍流强度相同时，聚焦平台光束发射口径越小，其束腰移动的幅度越大。另外，通过调节发射系统的焦距，使聚焦平台光束的束腰正好位于接收探测器处时，接收探测器上的激光功率密度并非最大，只有当发射系统的焦距等于激光的传输距离时，接收探测器上的激光功率密度才会最大。
通过理论分析和数值模拟，对聚焦平台光束大气传输的焦移问题进行了研究。聚焦平台光束在湍流大气中传输时，湍流将导致光束的束腰向发射点移动，且湍流越强移动的幅度越大；大气湍流强度相同时，聚焦平台光束发射口径越小，其束腰移动的幅度越大。另外，通过调节发射系统的焦距，使聚焦平台光束的束腰正好位于接收探测器处时，接收探测器上的激光功率密度并非最大，只有当发射系统的焦距等于激光的传输距离时，接收探测器上的激光功率密度才会最大。
2011, 23.
摘要:
针对模糊C均值(FCM)聚类图像分割需要预先知道类别数及计算量较大的问题，提出了新的快速FCM改进方法。首先，利用边缘信息进行邻域搜索得到种子像素；通过区域生长快速获得区域分割类别数和对应的聚类中心值，并将图像分成确定类别的区域和未确定类别的区域；最后利用所得的聚类中心值和 FCM算法对未确定类别区域进行聚类。实验证明,本文提出的改进方法大大减少了计算量，显著提高了图像分割速度，而且由于聚类考虑了相邻像素点的关系，图像分割结果能够清晰地保留目标轮廓，提高了图像分割的质量。
针对模糊C均值(FCM)聚类图像分割需要预先知道类别数及计算量较大的问题，提出了新的快速FCM改进方法。首先，利用边缘信息进行邻域搜索得到种子像素；通过区域生长快速获得区域分割类别数和对应的聚类中心值，并将图像分成确定类别的区域和未确定类别的区域；最后利用所得的聚类中心值和 FCM算法对未确定类别区域进行聚类。实验证明,本文提出的改进方法大大减少了计算量，显著提高了图像分割速度，而且由于聚类考虑了相邻像素点的关系，图像分割结果能够清晰地保留目标轮廓，提高了图像分割的质量。
2011, 23.
摘要:
基于斜入射薄膜制备实践中镀膜误差对光谱性能的严重退化影响的认识，提出了一种基于灵敏度控制思想的主动膜系设计方法。在深入分析了镀膜中膜层结构参数误差的分布规律的基础上，运用膜系光谱系数关于膜层参数的导数计算的解析模型，建立了膜系灵敏度的定量计算模型和快速实现算法。以一45°入射高精度消偏振增透膜的设计实验为例，探讨了灵敏度控制思想在膜系设计中的可行性、快速性和有效性。结果表明，这一新型设计方法不会显著增加程序时间消耗，能获得具有良好可镀制性能的薄膜，对于正入射和宽角度入射膜同样适用，而且可以避免昂贵的失败试镀和采样，有助于缩短新薄膜的生产周期，特别是对于高精度斜入射薄膜的重复性制备具有重要意义。
基于斜入射薄膜制备实践中镀膜误差对光谱性能的严重退化影响的认识，提出了一种基于灵敏度控制思想的主动膜系设计方法。在深入分析了镀膜中膜层结构参数误差的分布规律的基础上，运用膜系光谱系数关于膜层参数的导数计算的解析模型，建立了膜系灵敏度的定量计算模型和快速实现算法。以一45°入射高精度消偏振增透膜的设计实验为例，探讨了灵敏度控制思想在膜系设计中的可行性、快速性和有效性。结果表明，这一新型设计方法不会显著增加程序时间消耗，能获得具有良好可镀制性能的薄膜，对于正入射和宽角度入射膜同样适用，而且可以避免昂贵的失败试镀和采样，有助于缩短新薄膜的生产周期，特别是对于高精度斜入射薄膜的重复性制备具有重要意义。
2011, 23.
摘要:
分析了螺旋轴棱锥的结构和光传输特性，基于衍射积分理论研究了发散球面波和拉盖尔-高斯光束经螺旋轴棱锥后的传输过程。研究表明，发散球面波经过螺旋轴棱锥后产生贝塞尔光束，其阶数与拓扑电荷数相同，但中心光斑（空心光斑）半径随传输距离的增加而变大；拉盖尔-高斯光束入射后同样产生贝塞尔光束，但其阶数变为拉盖尔-高斯光束和螺旋轴棱锥的拓扑电荷数之和，出射光束的拓扑电荷数与阶数相等。
分析了螺旋轴棱锥的结构和光传输特性，基于衍射积分理论研究了发散球面波和拉盖尔-高斯光束经螺旋轴棱锥后的传输过程。研究表明，发散球面波经过螺旋轴棱锥后产生贝塞尔光束，其阶数与拓扑电荷数相同，但中心光斑（空心光斑）半径随传输距离的增加而变大；拉盖尔-高斯光束入射后同样产生贝塞尔光束，但其阶数变为拉盖尔-高斯光束和螺旋轴棱锥的拓扑电荷数之和，出射光束的拓扑电荷数与阶数相等。
2011, 23.
摘要:
为实现连续波腔衰荡光谱系统的工程化，设计了一套集信号调理、高速采样及数据处理为一体的高集成度数字信号处理(DSP)系统。该系统被用于取代常规连续波腔衰荡光谱系统中由高速数据采集卡及计算机组成的腔衰荡信号测试系统，完成对腔衰荡信号的获取与拟合。该系统最高能实现16 bits/80 MHz的信号采样，并能准确地由腔衰荡信号反演出腔衰荡时间。实验结果表明：结合现有的光反馈式连续波腔衰荡光谱系统，该系统能实现等噪声测量灵敏度为1.0×10-8 cm-1的吸收光谱测量，其重复测量精度可达3‰。
为实现连续波腔衰荡光谱系统的工程化，设计了一套集信号调理、高速采样及数据处理为一体的高集成度数字信号处理(DSP)系统。该系统被用于取代常规连续波腔衰荡光谱系统中由高速数据采集卡及计算机组成的腔衰荡信号测试系统，完成对腔衰荡信号的获取与拟合。该系统最高能实现16 bits/80 MHz的信号采样，并能准确地由腔衰荡信号反演出腔衰荡时间。实验结果表明：结合现有的光反馈式连续波腔衰荡光谱系统，该系统能实现等噪声测量灵敏度为1.0×10-8 cm-1的吸收光谱测量，其重复测量精度可达3‰。
2011, 23.
摘要:
为提高固体激光器的热管理效果，提出了一种使用316L不锈钢片代替激光晶体评估固体激光器表面对流换热系数的方法。在低冷却水温的条件下，使用快响应热电偶对替代片和出口水流的动态温度进行测量，应用有限元方法计算不同对流换热系数下替代片的动态温度,讨论了对流换热系数对重频大能量激光器热效应的影响。通过寻找测量值和计算值的最小方差，得到该冷却结构下的激光器表面对流换热系数为3 500 W·m-2·K-1。
为提高固体激光器的热管理效果，提出了一种使用316L不锈钢片代替激光晶体评估固体激光器表面对流换热系数的方法。在低冷却水温的条件下，使用快响应热电偶对替代片和出口水流的动态温度进行测量，应用有限元方法计算不同对流换热系数下替代片的动态温度,讨论了对流换热系数对重频大能量激光器热效应的影响。通过寻找测量值和计算值的最小方差，得到该冷却结构下的激光器表面对流换热系数为3 500 W·m-2·K-1。
2011, 23.
摘要:
介绍了可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）波长调制技术的测温原理。通过选择水在1 397.75 nm和1 397.87 nm处两条邻近的吸收线，运用多功能数据采集卡对二极管激光器进行控制和信号采集，实现了TDLAS波长调制技术对标定燃烧炉甲烷/空气预混火焰温度的实时在线测量，测量重复频率为250 Hz。分析了温度测量数据抖动的原因，结果表明燃烧过程中火焰本身温度的抖动是测量结果波动的主要原因，测量系统的A类标准不确定度小于53 K。
介绍了可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）波长调制技术的测温原理。通过选择水在1 397.75 nm和1 397.87 nm处两条邻近的吸收线，运用多功能数据采集卡对二极管激光器进行控制和信号采集，实现了TDLAS波长调制技术对标定燃烧炉甲烷/空气预混火焰温度的实时在线测量，测量重复频率为250 Hz。分析了温度测量数据抖动的原因，结果表明燃烧过程中火焰本身温度的抖动是测量结果波动的主要原因，测量系统的A类标准不确定度小于53 K。
2011, 23.
摘要:
报道了一台800 Hz，6.2 W外腔和频的589 nm黄光激光器。基频激光器均采用双棒串接平平对称腔，增益介质为Nd：YAG晶体，采用声光调Q方式分别获得11.1 W的1 064 nm激光和12.6 W的1 319 nm激光。和频晶体采用三硼酸锂（LBO），尺寸为4 mm×4 mm×30 mm，采用Ⅰ类非临界相位匹配。将两束激光通过分光镜合束，聚集后注入LBO晶体，获得589 nm黄光最大输出功率为6.2 W，脉宽为50 ns，和频效率26.2%。x方向和y方向的光束质量平方因子分别为3.20和3.61。
报道了一台800 Hz，6.2 W外腔和频的589 nm黄光激光器。基频激光器均采用双棒串接平平对称腔，增益介质为Nd：YAG晶体，采用声光调Q方式分别获得11.1 W的1 064 nm激光和12.6 W的1 319 nm激光。和频晶体采用三硼酸锂（LBO），尺寸为4 mm×4 mm×30 mm，采用Ⅰ类非临界相位匹配。将两束激光通过分光镜合束，聚集后注入LBO晶体，获得589 nm黄光最大输出功率为6.2 W，脉宽为50 ns，和频效率26.2%。x方向和y方向的光束质量平方因子分别为3.20和3.61。
2011, 23.
摘要:
针对光子数足够多的情况，利用Cramér-Rao理论研究了在选取离焦作为附加像差时，不同的待测波前和目标对最佳离焦量选取的影响。结果表明:在点目标情况下，像差的大小和空间频率对最佳离焦量的影响不大；而在扩展目标情况下，最佳离焦量虽然与待测像差的空间频率关系不明显，但随着待测像差峰谷值的增大而增大。最佳离焦量与目标的结构有关而与其扩展程度关系不大，成像时目标上各点的干扰越大，最佳离焦量越大。
针对光子数足够多的情况，利用Cramér-Rao理论研究了在选取离焦作为附加像差时，不同的待测波前和目标对最佳离焦量选取的影响。结果表明:在点目标情况下，像差的大小和空间频率对最佳离焦量的影响不大；而在扩展目标情况下，最佳离焦量虽然与待测像差的空间频率关系不明显，但随着待测像差峰谷值的增大而增大。最佳离焦量与目标的结构有关而与其扩展程度关系不大，成像时目标上各点的干扰越大，最佳离焦量越大。
2011, 23.
摘要:
利用模式耦合理论，在理论推导出弯曲矩形波导TE01模和高阶模之间耦合系数显式表达的基础上，对弯曲矩形波导进行了实例研究。HFSS软件数值仿真结果表明：设计的矩形波导TE01-TE02模式转换器在9.5 GHz转换效率达到99.9%，转换效率大于90%的工作带宽为8.60～10.48 GHz；设计的弯曲矩形波导传输线，可有效传输TE01模，不激励起高阶模式。HFSS数值仿真结果验证了所设计的传输线工作带宽和功率容量均能够满足使用要求。
利用模式耦合理论，在理论推导出弯曲矩形波导TE01模和高阶模之间耦合系数显式表达的基础上，对弯曲矩形波导进行了实例研究。HFSS软件数值仿真结果表明：设计的矩形波导TE01-TE02模式转换器在9.5 GHz转换效率达到99.9%，转换效率大于90%的工作带宽为8.60～10.48 GHz；设计的弯曲矩形波导传输线，可有效传输TE01模，不激励起高阶模式。HFSS数值仿真结果验证了所设计的传输线工作带宽和功率容量均能够满足使用要求。
2011, 23.
摘要:
利用新研制的紧凑型线性变压器驱动源（LTD）脉冲功率源二极管产生的电子束源，开展了S波段长脉冲相对论速调管放大器（RKA）的初步实验研究。采用无箔空心阴极和0.9 T恒流源引导磁场从LTD二极管引出了电压600 kV、束流6 kA、脉宽150 ns的环形电子束，该电子束经过1个同轴输入腔和2个同轴调制腔的调制后，产生了幅度5 kA、脉宽110 ns的基波调制束流，采用该调制束流驱动同轴微波提取腔，辐射输出了峰值功率820 MW/110 ns的辐射微波，效率28％，增益36 dB。同时，开展了重复脉冲RKA和相位特性的实验研究，重复频率10 Hz运行时，辐射微波达到800 MW/100 ns，相位抖动小于 20°。
利用新研制的紧凑型线性变压器驱动源（LTD）脉冲功率源二极管产生的电子束源，开展了S波段长脉冲相对论速调管放大器（RKA）的初步实验研究。采用无箔空心阴极和0.9 T恒流源引导磁场从LTD二极管引出了电压600 kV、束流6 kA、脉宽150 ns的环形电子束，该电子束经过1个同轴输入腔和2个同轴调制腔的调制后，产生了幅度5 kA、脉宽110 ns的基波调制束流，采用该调制束流驱动同轴微波提取腔，辐射输出了峰值功率820 MW/110 ns的辐射微波，效率28％，增益36 dB。同时，开展了重复脉冲RKA和相位特性的实验研究，重复频率10 Hz运行时，辐射微波达到800 MW/100 ns，相位抖动小于 20°。
2011, 23.
摘要:
优化设计了一种220 GHz的折叠波导慢波结构的尺寸，对其冷测特性如色散、耦合阻抗和衰减进行了分析。理论分析和软件仿真结果表明设计的折叠波导慢波结构在中心频率处具有较平缓的色散关系，较高的耦合阻抗和较低的电路衰减。互作用模拟表明，在电子注电压为20 kV，电流为10 mA时，27 mm（50个周期）的折叠波导慢波结构在220 GHz具有14.5 dB的增益，3 dB带宽为16.3 GHz（211.9～228.2 GHz）。
优化设计了一种220 GHz的折叠波导慢波结构的尺寸，对其冷测特性如色散、耦合阻抗和衰减进行了分析。理论分析和软件仿真结果表明设计的折叠波导慢波结构在中心频率处具有较平缓的色散关系，较高的耦合阻抗和较低的电路衰减。互作用模拟表明，在电子注电压为20 kV，电流为10 mA时，27 mm（50个周期）的折叠波导慢波结构在220 GHz具有14.5 dB的增益，3 dB带宽为16.3 GHz（211.9～228.2 GHz）。
2011, 23.
摘要:
分析设计了一种适用于高功率阵列天线辐射单元的短螺旋-圆锥喇叭天线。数值模拟分析了不同单元间距下的短螺旋-圆锥喇叭天线的互耦大小，并与短螺旋天线的互耦大小进行比较，结果表明：当单元间距等于0.9λ时，短螺旋-圆锥喇叭天线的互耦与短螺旋天线相当；当单元间距小于0.9λ时，短螺旋-圆锥喇叭天线的互耦比短螺旋天线略大；而当单元间距大于0.9λ时，短螺旋-圆锥喇叭天线的互耦较短螺旋天线小。在此基础上，设计了口径大小为1λ、可用于阵列天线组阵的短螺旋-圆锥喇叭天线。该天线的方向性系数与同等口面下的短螺旋天线相比提高了1 dB，副瓣电平降低了约7 dB,互耦系数降低了约3 dB，一定程度地减小了单元之间的互耦。
分析设计了一种适用于高功率阵列天线辐射单元的短螺旋-圆锥喇叭天线。数值模拟分析了不同单元间距下的短螺旋-圆锥喇叭天线的互耦大小，并与短螺旋天线的互耦大小进行比较，结果表明：当单元间距等于0.9λ时，短螺旋-圆锥喇叭天线的互耦与短螺旋天线相当；当单元间距小于0.9λ时，短螺旋-圆锥喇叭天线的互耦比短螺旋天线略大；而当单元间距大于0.9λ时，短螺旋-圆锥喇叭天线的互耦较短螺旋天线小。在此基础上，设计了口径大小为1λ、可用于阵列天线组阵的短螺旋-圆锥喇叭天线。该天线的方向性系数与同等口面下的短螺旋天线相比提高了1 dB，副瓣电平降低了约7 dB,互耦系数降低了约3 dB，一定程度地减小了单元之间的互耦。
2011, 23.
摘要:
考虑到辐射波电磁脉冲模拟器笼形天线尺寸过大、在单个微机上计算其辐射特性的时间过长及内存受限制，使用基于消息传递接口（MPI）平台的用于同轴线馈电的时域有限差分并行算法，并结合天线理论模拟分析了同轴线馈电的辐射波电磁脉冲模拟器双锥笼形天线在双指数脉冲电压激励下的脉冲辐射特性。并行时域有限差分计算时，整个时域有限差分计算区域的网格总数约为20亿。由计算结果分析可知：当锥半径大于3.5 m后，笼形天线的半径大小对电场的上升沿和峰值的影响不大；对地面上方0.5 m处的几个测试时，其上升沿、半高宽及脉冲峰值受地面反射及地面损耗的影响比较大，而对于地面上方6 m处的几个测试点，除半高宽外，几个测试点的辐射场脉冲峰值及上升沿受地面影响较小；离地面越近的点，峰值减小得越快。
考虑到辐射波电磁脉冲模拟器笼形天线尺寸过大、在单个微机上计算其辐射特性的时间过长及内存受限制，使用基于消息传递接口（MPI）平台的用于同轴线馈电的时域有限差分并行算法，并结合天线理论模拟分析了同轴线馈电的辐射波电磁脉冲模拟器双锥笼形天线在双指数脉冲电压激励下的脉冲辐射特性。并行时域有限差分计算时，整个时域有限差分计算区域的网格总数约为20亿。由计算结果分析可知：当锥半径大于3.5 m后，笼形天线的半径大小对电场的上升沿和峰值的影响不大；对地面上方0.5 m处的几个测试时，其上升沿、半高宽及脉冲峰值受地面反射及地面损耗的影响比较大，而对于地面上方6 m处的几个测试点，除半高宽外，几个测试点的辐射场脉冲峰值及上升沿受地面影响较小；离地面越近的点，峰值减小得越快。
2011, 23.
摘要:
基于绝热压缩原理和强流电子光学理论，设计了一只170 GHz回旋管双阳极磁控注入电子枪，经过理论分析及计算，采用仿真软件进行模拟和优化，最终得到的电子枪的电子注速度比为1.31，横向速度零散度为3.5%，纵向速度零散度为6.1%，束电流为51 A。讨论了阴极磁场、控制阳极电压和第二阳极电压等因素对电子注性能的影响，发现电子注的速度比和速度零散度对这些影响因子的变化都非常敏感:随着阴极磁场的增大，电子注的速度比减小，纵向速度零散度先增大后减小，横向速度零散度先减小后增大；阳极角越接近阴极倾角，纵向速度零散度越小；阳极角向着减小阴阳极间距的方向变化时横向速度零散度变小;增大第一阳极电压可以增大电子注的速度比和电子注的速度零散度。在两阳极电压不变的情况下，增大阴阳极之间的距离会使电子注的速度零散度和电子注的速度比减小。
基于绝热压缩原理和强流电子光学理论，设计了一只170 GHz回旋管双阳极磁控注入电子枪，经过理论分析及计算，采用仿真软件进行模拟和优化，最终得到的电子枪的电子注速度比为1.31，横向速度零散度为3.5%，纵向速度零散度为6.1%，束电流为51 A。讨论了阴极磁场、控制阳极电压和第二阳极电压等因素对电子注性能的影响，发现电子注的速度比和速度零散度对这些影响因子的变化都非常敏感:随着阴极磁场的增大，电子注的速度比减小，纵向速度零散度先增大后减小，横向速度零散度先减小后增大；阳极角越接近阴极倾角，纵向速度零散度越小；阳极角向着减小阴阳极间距的方向变化时横向速度零散度变小;增大第一阳极电压可以增大电子注的速度比和电子注的速度零散度。在两阳极电压不变的情况下，增大阴阳极之间的距离会使电子注的速度零散度和电子注的速度比减小。
2011, 23.
摘要:
介绍了自主编制的3维全电磁粒子模拟大规模并行程序NEPTUNE的基本情况。该程序具备对多种典型高功率微波源器件的3维模拟能力，可以在数百乃至上千个CPU上稳定运行。该程序使用时域有限差分(FDTD)方法更新计算电磁场，采用Buneman-Boris算法更新粒子运动状态，运用质点网格法（PIC）处理粒子与电磁场的耦合关系，最后利用Boris方法求解泊松方程对电场散度进行修正，以确保计算精度。该程序初步具备复杂几何结构建模能力，可以对典型高功率微波器件中常见的一些复杂结构，如任意边界形状的轴对称几何体、正交投影面几何体，慢波结构、耦合孔洞、金属线和曲面薄膜等进行几何建模。该程序将理想导体边界、外加波边界、粒子发射与吸收边界及完全匹配层边界等物理边界应用于几何边界上，实现了数值计算的封闭求解。最后以算例的形式，介绍了使用NEPTUNE程序对磁绝缘线振荡器、相对论返波管、虚阴极振荡器及相对论速调管等典型高功率微波源器件进行的模拟计算情况，验证了模拟计算结果的可靠性，同时给出了并行效率的分布情况。
介绍了自主编制的3维全电磁粒子模拟大规模并行程序NEPTUNE的基本情况。该程序具备对多种典型高功率微波源器件的3维模拟能力，可以在数百乃至上千个CPU上稳定运行。该程序使用时域有限差分(FDTD)方法更新计算电磁场，采用Buneman-Boris算法更新粒子运动状态，运用质点网格法（PIC）处理粒子与电磁场的耦合关系，最后利用Boris方法求解泊松方程对电场散度进行修正，以确保计算精度。该程序初步具备复杂几何结构建模能力，可以对典型高功率微波器件中常见的一些复杂结构，如任意边界形状的轴对称几何体、正交投影面几何体，慢波结构、耦合孔洞、金属线和曲面薄膜等进行几何建模。该程序将理想导体边界、外加波边界、粒子发射与吸收边界及完全匹配层边界等物理边界应用于几何边界上，实现了数值计算的封闭求解。最后以算例的形式，介绍了使用NEPTUNE程序对磁绝缘线振荡器、相对论返波管、虚阴极振荡器及相对论速调管等典型高功率微波源器件进行的模拟计算情况，验证了模拟计算结果的可靠性，同时给出了并行效率的分布情况。
2011, 23.
摘要:
通过对回旋电子束形成的电位和电场分布，推导出电子束横纵速度比测量的计算式。提出将电子束作传输线内导体等效，采用陶瓷电容分压器来测量速度比的方法。介绍了该测量装置的设计和加工工艺，及陶瓷电容分压器的标定方法和结果分析，并介绍了初步的原理性实验结果。该测试方法装置简单,测试电子束横纵速度比时不会破坏电子束的特性,能够做到在回旋管运行时在线测量,实时监测电子束质量。
通过对回旋电子束形成的电位和电场分布，推导出电子束横纵速度比测量的计算式。提出将电子束作传输线内导体等效，采用陶瓷电容分压器来测量速度比的方法。介绍了该测量装置的设计和加工工艺，及陶瓷电容分压器的标定方法和结果分析，并介绍了初步的原理性实验结果。该测试方法装置简单,测试电子束横纵速度比时不会破坏电子束的特性,能够做到在回旋管运行时在线测量,实时监测电子束质量。
2011, 23.
摘要:
分析了矩形截面切伦柯夫脉塞周期金属慢波结构的色散特性，以及结构参数的变化对色散曲线的影响。为避免慢波结构两端突变引起的反射振荡，采用等效电路法分析了用于连接光滑波导和慢波结构的渐变段。将线性形、两段形和指数形的渐变段进行了比较。指数形渐变段末端的功率反射系数最小, 并且整体的变化最平缓， 因此可将其作为实现慢波与快波间转换的较优选择。分析了频率和实际加工误差对指数形渐变段功率反射系数的影响:在频率较小时，功率反射系数也较小;固定频率下,较小的加工误差能使交界处功率反射系数的变化较平缓。在此基础上设计了一个功率反射系数小于0.01的指数渐变段，实现了工作模式和快波模式之间的良好匹配。与耦合模理论分析方法相比，等效电路方法更为简洁，二者结果相符合。
分析了矩形截面切伦柯夫脉塞周期金属慢波结构的色散特性，以及结构参数的变化对色散曲线的影响。为避免慢波结构两端突变引起的反射振荡，采用等效电路法分析了用于连接光滑波导和慢波结构的渐变段。将线性形、两段形和指数形的渐变段进行了比较。指数形渐变段末端的功率反射系数最小, 并且整体的变化最平缓， 因此可将其作为实现慢波与快波间转换的较优选择。分析了频率和实际加工误差对指数形渐变段功率反射系数的影响:在频率较小时，功率反射系数也较小;固定频率下,较小的加工误差能使交界处功率反射系数的变化较平缓。在此基础上设计了一个功率反射系数小于0.01的指数渐变段，实现了工作模式和快波模式之间的良好匹配。与耦合模理论分析方法相比，等效电路方法更为简洁，二者结果相符合。
2011, 23.
摘要:
为获得kA级热发射电子束，研制了直径为100 mm钪酸盐热阴极组件，并建立了适应大面积热阴极实验环境的2 MV 注入器试验平台。实验在二极管真空3.7×10-5 Pa、二极管电压1.95 MV、脉宽120 ns（FWHM）、阴极温度1 120 ℃时，获得最大收集电流1 038 A，发射电流密度约13 A/cm2。实验结果表明，工作状态下阴极发射能力与激活温度、系统真空度关系密切。
为获得kA级热发射电子束，研制了直径为100 mm钪酸盐热阴极组件，并建立了适应大面积热阴极实验环境的2 MV 注入器试验平台。实验在二极管真空3.7×10-5 Pa、二极管电压1.95 MV、脉宽120 ns（FWHM）、阴极温度1 120 ℃时，获得最大收集电流1 038 A，发射电流密度约13 A/cm2。实验结果表明，工作状态下阴极发射能力与激活温度、系统真空度关系密切。
2011, 23.
摘要:
利用高频电磁软件对带电子束收集极的S波段大间隙输出腔进行了高频特性分析，采用3维PIC程序模拟了电子束收集极对大间隙速调管输出效率的影响。研究结果表明：收集极的存在会改变输出腔的本征谐振频率和电子束路径上的特性阻抗等高频特性,但收集极可以短路间隙附近的径向电场，减小电子束的空间电荷压力，同时对群聚电子进行再加速，从而提高大间隙速调管的输出效率；在束电压700 kV，直流电流6 kA时，优化后的带收集极的大间隙输出腔可稳定提取大于1.68 GW的微波功率，提取效率约40.1%，比无收集极时提高约5%。
利用高频电磁软件对带电子束收集极的S波段大间隙输出腔进行了高频特性分析，采用3维PIC程序模拟了电子束收集极对大间隙速调管输出效率的影响。研究结果表明：收集极的存在会改变输出腔的本征谐振频率和电子束路径上的特性阻抗等高频特性,但收集极可以短路间隙附近的径向电场，减小电子束的空间电荷压力，同时对群聚电子进行再加速，从而提高大间隙速调管的输出效率；在束电压700 kV，直流电流6 kA时，优化后的带收集极的大间隙输出腔可稳定提取大于1.68 GW的微波功率，提取效率约40.1%，比无收集极时提高约5%。
2011, 23.
摘要:
介绍了介质壁加速器(DWA)的原理和几种可能实现的结构。通过对多层介质圆柱的平面波电磁散射的研究，用FORTRAN语言编写程序计算和分析了DWA加速管三层介质柱体结构的平面波电磁散射的散射宽度与几何结构参数、材料参数的关系，用以优化设计介质壁加速管结构。计算结果表明：当加速管材料和等势环介电常数一定时，平面波电磁散射宽度随半径增大而增大；当加速管内外径一定时，加速管材料和等势环介电常数增大时散射宽度变化不明显，但最小散射宽度显著减小。当加速管半径和材料一定时，总能找到使散射宽度达到最小的等势环介质厚度。
介绍了介质壁加速器(DWA)的原理和几种可能实现的结构。通过对多层介质圆柱的平面波电磁散射的研究，用FORTRAN语言编写程序计算和分析了DWA加速管三层介质柱体结构的平面波电磁散射的散射宽度与几何结构参数、材料参数的关系，用以优化设计介质壁加速管结构。计算结果表明：当加速管材料和等势环介电常数一定时，平面波电磁散射宽度随半径增大而增大；当加速管内外径一定时，加速管材料和等势环介电常数增大时散射宽度变化不明显，但最小散射宽度显著减小。当加速管半径和材料一定时，总能找到使散射宽度达到最小的等势环介质厚度。
2011, 23.
摘要:
为实现对离子源测试台系统现场设备的实时监控，设计了一套基于现场总线（Profibus）通讯协议的可编程逻辑控制器（PLC）系统。根据综合测试台测控要求确定PLC系统硬件配置，组建单主站Profibus-DP网络实现高速分布式I/O系统。该系统实时监测现场设备状态并与中性束注入总控实时交换数据，协调控制现场设备按序稳定运行。全图形化的人机操作界面实现了系统运行的可视化操作，数据的实时存储和显示为物理操作人员提供了实验分析依据。整个系统控制稳定可靠,重复性好,兼容性及扩展能力强。
为实现对离子源测试台系统现场设备的实时监控，设计了一套基于现场总线（Profibus）通讯协议的可编程逻辑控制器（PLC）系统。根据综合测试台测控要求确定PLC系统硬件配置，组建单主站Profibus-DP网络实现高速分布式I/O系统。该系统实时监测现场设备状态并与中性束注入总控实时交换数据，协调控制现场设备按序稳定运行。全图形化的人机操作界面实现了系统运行的可视化操作，数据的实时存储和显示为物理操作人员提供了实验分析依据。整个系统控制稳定可靠,重复性好,兼容性及扩展能力强。
2011, 23.
摘要:
以离子推力器栅极组件为研究对象，建立了3维数值模型，应用网格质点法研究了束流离子和电荷交换离子在栅极组件间的运动规律。根据给定的几何和物理参数，模拟得到了栅极组件附近的电势分布、束流离子和电荷交换离子的运动轨迹、速度相空间分布以及加速极电流等。模拟结果表明：加速栅极下游产生的电荷交换离子在电场的作用下会加速撞击加速栅极下游面，是造成加速栅极腐蚀的主要因素；栅极间产生的电荷交换离子会撞击到加速栅极孔壁面，使加速栅极孔逐渐增大。
以离子推力器栅极组件为研究对象，建立了3维数值模型，应用网格质点法研究了束流离子和电荷交换离子在栅极组件间的运动规律。根据给定的几何和物理参数，模拟得到了栅极组件附近的电势分布、束流离子和电荷交换离子的运动轨迹、速度相空间分布以及加速极电流等。模拟结果表明：加速栅极下游产生的电荷交换离子在电场的作用下会加速撞击加速栅极下游面，是造成加速栅极腐蚀的主要因素；栅极间产生的电荷交换离子会撞击到加速栅极孔壁面，使加速栅极孔逐渐增大。
2011, 23.
摘要:
超短超强脉冲激光与CD4团簇相互作用可以产生高能量的氘离子，从而产生DD聚变中子，这种团簇聚变中子源有着非常广阔的应用前景。在SILEX-I 100 TW飞秒激光装置上，超短超强脉冲激光与CD4团簇相互作用实现了DD核聚变。团簇聚变的中子产额是实验中最为重要的物理量，在实验中采用高灵敏的中子探测器对团簇聚变产生的中子进行了测量，在现有实验条件下测得中子产额为103。
超短超强脉冲激光与CD4团簇相互作用可以产生高能量的氘离子，从而产生DD聚变中子，这种团簇聚变中子源有着非常广阔的应用前景。在SILEX-I 100 TW飞秒激光装置上，超短超强脉冲激光与CD4团簇相互作用实现了DD核聚变。团簇聚变的中子产额是实验中最为重要的物理量，在实验中采用高灵敏的中子探测器对团簇聚变产生的中子进行了测量，在现有实验条件下测得中子产额为103。
2011, 23.
摘要:
利用经典分子动力学和第一性原理分子动力学，研究了氦在高压下的熔化曲线、状态方程和非金属-金属转变。得到了氦在温度小于4.5 eV、 密度0.3~5.0 g/cm3范围内的状态方程，并把氦的熔化曲线的压强范围拓展到了50 GPa。氦的能隙宽度曲线表明，温度大大降低了氦的金属化密度。
利用经典分子动力学和第一性原理分子动力学，研究了氦在高压下的熔化曲线、状态方程和非金属-金属转变。得到了氦在温度小于4.5 eV、 密度0.3~5.0 g/cm3范围内的状态方程，并把氦的熔化曲线的压强范围拓展到了50 GPa。氦的能隙宽度曲线表明，温度大大降低了氦的金属化密度。
2011, 23.
摘要:
针对具有复杂结构的全密度功能性金属零件快速制造难题，探讨了该类零件的选区激光熔化直接快速制造方法，并结合实验，重点对同步保证选区激光熔化快速制造金属零件成型密度及精度的工艺进行了研究。结果表明：同步消除球化、飞溅及气孔对成型件致密性及精度的影响是实现选区激光熔化快速制造全密度功能性复杂金属零件的难点及关键；在维持良好的抗氧化气氛条件下，可采用尽可能薄的铺粉厚度及恰当调节其它成型参数的方法，以保证对上一层有足够的重熔量来消除球化及气孔现象;同时，采用合适的扫描策略，可弱化飞溅对成型质量的影响来解决工艺难题。采用该工艺方案可快速制造全密度功能性复杂金属零件，所成型的316L不锈钢叶轮零件相对密度为99.8%，硬度为HB192，表面粗糙度约为40 μm，尺寸精度在±0.1 mm以内，稍经打磨后即可投入使用。
针对具有复杂结构的全密度功能性金属零件快速制造难题，探讨了该类零件的选区激光熔化直接快速制造方法，并结合实验，重点对同步保证选区激光熔化快速制造金属零件成型密度及精度的工艺进行了研究。结果表明：同步消除球化、飞溅及气孔对成型件致密性及精度的影响是实现选区激光熔化快速制造全密度功能性复杂金属零件的难点及关键；在维持良好的抗氧化气氛条件下，可采用尽可能薄的铺粉厚度及恰当调节其它成型参数的方法，以保证对上一层有足够的重熔量来消除球化及气孔现象;同时，采用合适的扫描策略，可弱化飞溅对成型质量的影响来解决工艺难题。采用该工艺方案可快速制造全密度功能性复杂金属零件，所成型的316L不锈钢叶轮零件相对密度为99.8%，硬度为HB192，表面粗糙度约为40 μm，尺寸精度在±0.1 mm以内，稍经打磨后即可投入使用。
2011, 23.
摘要:
采用直流磁控溅射技术制备了厚度约100 nm的W,WSi2,Si单层膜和周期约为20 nm，Si膜层厚度与周期的比值为0.5的W/Si,WSi2/Si周期多层膜。利用台阶仪对镀膜前后基底表面的面形进行了测试，计算并比较了不同膜系的应力值。结果表明：W单层膜表现出较大的压应力，而W/Si周期膜则表现为张应力。WSi2单层膜和WSi2/Si周期多层膜均表现为压应力，没有应力突变，应力特性最为稳定。因此，WSi2/Si材料组合是研制大膜对数X射线多层膜较好的材料组合。
采用直流磁控溅射技术制备了厚度约100 nm的W,WSi2,Si单层膜和周期约为20 nm，Si膜层厚度与周期的比值为0.5的W/Si,WSi2/Si周期多层膜。利用台阶仪对镀膜前后基底表面的面形进行了测试，计算并比较了不同膜系的应力值。结果表明：W单层膜表现出较大的压应力，而W/Si周期膜则表现为张应力。WSi2单层膜和WSi2/Si周期多层膜均表现为压应力，没有应力突变，应力特性最为稳定。因此，WSi2/Si材料组合是研制大膜对数X射线多层膜较好的材料组合。
2011, 23.
摘要:
根据二次电子发射的主要物理过程，推导了内二次电子到达多晶表面并逸出的几率的角度分布、斜射入多晶的高能原电子产生的二次电子的角度分布和由背散射电子产生的二次电子的角度分布。同时，推导了高能原电子轰击多晶产生的二次电子的角度分布公式，该公式表明多晶的二次电子遵循余弦分布，且与原电子的入射角无关。分析结果表明: 在内二次电子最大逸出深度范围内，如果由射入多晶的原电子和背散射电子产生的内二次电子数是常数, 则多晶的二次电子的角度分布遵循余弦分布;如果由射入多晶的原电子和背散射电子产生的内二次电子数越来越少，则多晶的二次电子发射角度分布随出射角减少得比出射角的余弦值更慢；如果由射入多晶的原电子和背散射电子产生的内二次电子越来越多，则多晶的二次电子发射角度分布随出射角减少得比出射角的余弦值更快。
根据二次电子发射的主要物理过程，推导了内二次电子到达多晶表面并逸出的几率的角度分布、斜射入多晶的高能原电子产生的二次电子的角度分布和由背散射电子产生的二次电子的角度分布。同时，推导了高能原电子轰击多晶产生的二次电子的角度分布公式，该公式表明多晶的二次电子遵循余弦分布，且与原电子的入射角无关。分析结果表明: 在内二次电子最大逸出深度范围内，如果由射入多晶的原电子和背散射电子产生的内二次电子数是常数, 则多晶的二次电子的角度分布遵循余弦分布;如果由射入多晶的原电子和背散射电子产生的内二次电子数越来越少，则多晶的二次电子发射角度分布随出射角减少得比出射角的余弦值更慢；如果由射入多晶的原电子和背散射电子产生的内二次电子越来越多，则多晶的二次电子发射角度分布随出射角减少得比出射角的余弦值更快。
2011, 23.
摘要:
建立了谱线增益系数与温度、粒子数分布之间及谱线增益系数与谱线强度之间的关系式，对一台燃烧驱动DF激光器的发射光谱进行了测量，利用发射光谱数据计算得到光腔温度为381.4 K，分布在振动态能级1与0，振动能级2与1，振动能级3与2的粒子数之比分别为0.60～0.62, 0.676 4, 0.71～0.74。
建立了谱线增益系数与温度、粒子数分布之间及谱线增益系数与谱线强度之间的关系式，对一台燃烧驱动DF激光器的发射光谱进行了测量，利用发射光谱数据计算得到光腔温度为381.4 K，分布在振动态能级1与0，振动能级2与1，振动能级3与2的粒子数之比分别为0.60～0.62, 0.676 4, 0.71～0.74。
2011, 23.
摘要:
研究了CO2激光对单晶硅太阳能电池的辐照效应，并对其损伤机理进行了分析。在激光功率密度较低而不能使电池产生物理损伤时，电池的性能会因在被辐照过程中温度的升高而产生暂时性降低；当激光功率密度高到使电池产生物理损伤时，电池的输出性能便产生永久下降。通过对比激光辐照前后电池伏安特性曲线和输出功率曲线的变化情况，结合对损伤形貌的分析，表明：当电池被物理损伤之后，电池的性能会出现大幅度下降，硅PN结的严重烧蚀破坏是主要原因。
研究了CO2激光对单晶硅太阳能电池的辐照效应，并对其损伤机理进行了分析。在激光功率密度较低而不能使电池产生物理损伤时，电池的性能会因在被辐照过程中温度的升高而产生暂时性降低；当激光功率密度高到使电池产生物理损伤时，电池的输出性能便产生永久下降。通过对比激光辐照前后电池伏安特性曲线和输出功率曲线的变化情况，结合对损伤形貌的分析，表明：当电池被物理损伤之后，电池的性能会出现大幅度下降，硅PN结的严重烧蚀破坏是主要原因。
2011, 23.
摘要:
为了便于模式变换器的设计，达到双频微波都能集中辐射的目的，提出一种轴向分区的双频磁绝缘线振荡器，该器件束波互作用区为中间隔开、两端不同周期、不同深度的慢波结构，使电子在上下游与不同频率特性的慢波结构进行束波互作用，得到稳定的双频微波输出。使用2.5维全电磁粒子模拟软件进行数值模拟，在工作电压450 kV，电流40 kA条件下输出微波功率为1.4 GW，功率效率约为7%,输出的微波频率分别为1.25 GHz和1.65 GHz，两者频谱幅度相差约为1.5 dB，模式为TEM模。
为了便于模式变换器的设计，达到双频微波都能集中辐射的目的，提出一种轴向分区的双频磁绝缘线振荡器，该器件束波互作用区为中间隔开、两端不同周期、不同深度的慢波结构，使电子在上下游与不同频率特性的慢波结构进行束波互作用，得到稳定的双频微波输出。使用2.5维全电磁粒子模拟软件进行数值模拟，在工作电压450 kV，电流40 kA条件下输出微波功率为1.4 GW，功率效率约为7%,输出的微波频率分别为1.25 GHz和1.65 GHz，两者频谱幅度相差约为1.5 dB，模式为TEM模。
2011, 23.
摘要:
采用图像诊断方法对高能环形电子束形状及空间尺寸进行了研究，以高能脉冲环形电子束轰击高Z靶材料产生脉冲X射线，X射线经过X射线增感屏转换为可见光，用单次图像采集系统获取可见光的积分图像。为满足诊断所需的空间分辨和系统灵敏度，通过理论计算确立了靶的材料、厚度及X射线增感屏的型号和厚度等参数。根据测试环境，设计了系统的现场安装结构，系统基本满足测试要求。分析从实验中获取的图像，可知环形电子束的内径为36.5 mm，环厚为1 mm，环形不均匀，水平方向电子束强。
采用图像诊断方法对高能环形电子束形状及空间尺寸进行了研究，以高能脉冲环形电子束轰击高Z靶材料产生脉冲X射线，X射线经过X射线增感屏转换为可见光，用单次图像采集系统获取可见光的积分图像。为满足诊断所需的空间分辨和系统灵敏度，通过理论计算确立了靶的材料、厚度及X射线增感屏的型号和厚度等参数。根据测试环境，设计了系统的现场安装结构，系统基本满足测试要求。分析从实验中获取的图像，可知环形电子束的内径为36.5 mm，环厚为1 mm，环形不均匀，水平方向电子束强。
2011, 23.
摘要:
介绍了一台低成本的常压微波等离子体炬设备，给出了该设备构造及喷嘴的设计思路，分析了各种气体的非磁化微波等离子体的击穿电场强度，数值求解了设备中矩形TE103谐振腔中的电磁场分布，应用高频电磁场模拟分析软件HFSS优化了喷嘴在波导中的具体位置,并对优化后喷嘴周围的电场分布进行了模拟。模拟结果表明：微波输入有效功率为500 W，喷嘴伸出矩形波导1 mm时，喷嘴尖端处的电场强度在1.2×106 V·m-1以上，远大于氩气的击穿电场强度，更易于等离子体炬的激发。实验结果证明了模拟结果的正确性和装置的有效性。
介绍了一台低成本的常压微波等离子体炬设备，给出了该设备构造及喷嘴的设计思路，分析了各种气体的非磁化微波等离子体的击穿电场强度，数值求解了设备中矩形TE103谐振腔中的电磁场分布，应用高频电磁场模拟分析软件HFSS优化了喷嘴在波导中的具体位置,并对优化后喷嘴周围的电场分布进行了模拟。模拟结果表明：微波输入有效功率为500 W，喷嘴伸出矩形波导1 mm时，喷嘴尖端处的电场强度在1.2×106 V·m-1以上，远大于氩气的击穿电场强度，更易于等离子体炬的激发。实验结果证明了模拟结果的正确性和装置的有效性。
2011, 23.
摘要:
经熔炼、制粉、成型、烧结和回火等工序制备了成分为Nd33Fe65.95B1.05（质量分数）的烧结NdFeB磁体，将铸锭样品和烧结磁体样品折断，并采用扫描电子显微镜和金相显微镜对二者的断裂方式和断面的微观结构进行了对比分析。结果表明：烧结NdFeB铸锭的断裂方式为沿晶断裂，断面处有较多的层状富钕相，多边形的主相较为完整;烧结NdFeB磁体既有沿晶断裂也有穿晶断裂，但是以沿晶断裂为主。分析造成烧结NdFeB磁体断裂的原因为：（1）其微观结构中有大量的孔洞等缺陷，这是外部原因；（2）微观结构中占主要成分的主相的维氏硬度为6 235.94 N·mm-2，富钕相的维氏硬度为5 947.42 N·mm-2，二者有较大的差距，这是本征因素。针对磁体中孔洞和夹杂等缺陷存在而造成的断裂提出了相应的解决措施。
经熔炼、制粉、成型、烧结和回火等工序制备了成分为Nd33Fe65.95B1.05（质量分数）的烧结NdFeB磁体，将铸锭样品和烧结磁体样品折断，并采用扫描电子显微镜和金相显微镜对二者的断裂方式和断面的微观结构进行了对比分析。结果表明：烧结NdFeB铸锭的断裂方式为沿晶断裂，断面处有较多的层状富钕相，多边形的主相较为完整;烧结NdFeB磁体既有沿晶断裂也有穿晶断裂，但是以沿晶断裂为主。分析造成烧结NdFeB磁体断裂的原因为：（1）其微观结构中有大量的孔洞等缺陷，这是外部原因；（2）微观结构中占主要成分的主相的维氏硬度为6 235.94 N·mm-2，富钕相的维氏硬度为5 947.42 N·mm-2，二者有较大的差距，这是本征因素。针对磁体中孔洞和夹杂等缺陷存在而造成的断裂提出了相应的解决措施。
2011, 23.
摘要:
采用一种无模板的化学气相沉积法裂解金属有机物，以二茂铁为催化剂，二甲苯为碳源，利用单温炉加热装置在100 min内成功制备了2.7 mm超长定向碳纳米管阵列，生长速率高达27 μm·min-1。运用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱对定向碳纳米管阵列进行形貌观察和表征，结果表明:制得的碳纳米管阵列具有优越的定向性和管结构,并且石墨化程度高。给出了快速生长超长定向碳纳米管阵列的优化制备条件,结合表征结果讨论了碳纳米管阵列的生长机制，认为超长碳纳米管阵列采用的是一种催化剂固定不动的开口生长方式，碳源和催化剂的连续供应保证了超长碳纳米管阵列的快速生长。
采用一种无模板的化学气相沉积法裂解金属有机物，以二茂铁为催化剂，二甲苯为碳源，利用单温炉加热装置在100 min内成功制备了2.7 mm超长定向碳纳米管阵列，生长速率高达27 μm·min-1。运用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱对定向碳纳米管阵列进行形貌观察和表征，结果表明:制得的碳纳米管阵列具有优越的定向性和管结构,并且石墨化程度高。给出了快速生长超长定向碳纳米管阵列的优化制备条件,结合表征结果讨论了碳纳米管阵列的生长机制，认为超长碳纳米管阵列采用的是一种催化剂固定不动的开口生长方式，碳源和催化剂的连续供应保证了超长碳纳米管阵列的快速生长。
2011, 23.
摘要:
以间苯二酚和甲醛为原料，采用溶胶-凝胶工艺，结合高温碳化和溶剂替换常压干燥技术，制备了碳气凝胶。通过改变间苯二酚与碳酸钠的物质的量比和反应物间苯二酚与甲醛的质量分数，实现对碳气凝胶孔洞结构的控制。制备了钯掺杂碳气凝胶。以透射电镜、X射线衍射谱证实了钯元素以纳米单质颗粒形式存在于碳气凝胶的骨架结构中。对掺杂碳气凝胶进行了活化工艺的后处理，成功提高了比表面积有2倍之多，获得了比表面积为1 273 m2/g的钯掺杂碳气凝胶。氢吸附性能研究结果表明：最优活化工艺所得的碳气凝胶样品（3 212 m2/g）在92 K，3.5 MPa条件下的饱和储氢质量分数为3%，此样品在303 K，3.2 MPa时的储氢质量分数为0.84%。对钯掺杂碳气凝胶的常温（303 K）氢吸附测试表明，掺杂后碳气凝胶的总储氢质量分数下降了，但单位比表面积的储氢质量分数提高了。
以间苯二酚和甲醛为原料，采用溶胶-凝胶工艺，结合高温碳化和溶剂替换常压干燥技术，制备了碳气凝胶。通过改变间苯二酚与碳酸钠的物质的量比和反应物间苯二酚与甲醛的质量分数，实现对碳气凝胶孔洞结构的控制。制备了钯掺杂碳气凝胶。以透射电镜、X射线衍射谱证实了钯元素以纳米单质颗粒形式存在于碳气凝胶的骨架结构中。对掺杂碳气凝胶进行了活化工艺的后处理，成功提高了比表面积有2倍之多，获得了比表面积为1 273 m2/g的钯掺杂碳气凝胶。氢吸附性能研究结果表明：最优活化工艺所得的碳气凝胶样品（3 212 m2/g）在92 K，3.5 MPa条件下的饱和储氢质量分数为3%，此样品在303 K，3.2 MPa时的储氢质量分数为0.84%。对钯掺杂碳气凝胶的常温（303 K）氢吸附测试表明，掺杂后碳气凝胶的总储氢质量分数下降了，但单位比表面积的储氢质量分数提高了。
2011, 23.
摘要:
介绍了采用新型软X光谱学光子筛作为分光元件的软X光谱仪的原理和结构参数设计。新谱仪理论测量范围为100 eV~2 keV，光谱分辨力达0.35 nm。应用该谱仪在SILEX-Ⅰ装置上测量了飞秒激光与固体铜靶相互作用产生的X射线发射谱。实验结果表明，该谱仪主要性能指标达到设计要求，适合于激光与等离子体相互作用产生的软X射线研究。
介绍了采用新型软X光谱学光子筛作为分光元件的软X光谱仪的原理和结构参数设计。新谱仪理论测量范围为100 eV~2 keV，光谱分辨力达0.35 nm。应用该谱仪在SILEX-Ⅰ装置上测量了飞秒激光与固体铜靶相互作用产生的X射线发射谱。实验结果表明，该谱仪主要性能指标达到设计要求，适合于激光与等离子体相互作用产生的软X射线研究。
2011, 23.
摘要:
在自行研制的导流型热蒸发沉积装置上开展了微球表面聚酰胺酸（PAA）涂层制备工艺研究。探讨了单体原料处理和改变升温过程对沉积速率的影响。两种单体分别采用两个相互独立的蒸发源加热蒸发，使用两个晶振膜厚测量探头,通过对膜厚探头、样品盘和导流管端头三者的空间位置和对称关系的调整和实验标定，实现了两种单体近似等化学计量比的沉积。采用间歇性压电振动或敲击配合样品盘的旋转作为微球运动的激励方式，在聚-α-甲基苯乙烯（PAMS）微球上制备出均匀的表面质量好的PAA涂层。
在自行研制的导流型热蒸发沉积装置上开展了微球表面聚酰胺酸（PAA）涂层制备工艺研究。探讨了单体原料处理和改变升温过程对沉积速率的影响。两种单体分别采用两个相互独立的蒸发源加热蒸发，使用两个晶振膜厚测量探头,通过对膜厚探头、样品盘和导流管端头三者的空间位置和对称关系的调整和实验标定，实现了两种单体近似等化学计量比的沉积。采用间歇性压电振动或敲击配合样品盘的旋转作为微球运动的激励方式，在聚-α-甲基苯乙烯（PAMS）微球上制备出均匀的表面质量好的PAA涂层。
2011, 23.
摘要:
对ICF中子发射时间的诊断技术进行了研究，研制了基于快闪烁体和微通道板式光电倍增管的中子发射时间探测器。在某大型激光原型装置上进行了中子发射时间的实验测量，成功获得多发实验的中子发射时间与打靶激光脉冲的时间及中子发射时间之间的关系。实验结果表明：中子发射时间探测器对DT中子和DD中子都能够响应，中子产额测量下限达到107，时间测量不确定度小于20 ps;CH烧蚀层越厚,中子发射时间越长。
对ICF中子发射时间的诊断技术进行了研究，研制了基于快闪烁体和微通道板式光电倍增管的中子发射时间探测器。在某大型激光原型装置上进行了中子发射时间的实验测量，成功获得多发实验的中子发射时间与打靶激光脉冲的时间及中子发射时间之间的关系。实验结果表明：中子发射时间探测器对DT中子和DD中子都能够响应，中子产额测量下限达到107，时间测量不确定度小于20 ps;CH烧蚀层越厚,中子发射时间越长。
2011, 23.
摘要:
针对惯性约束聚变（ICF）系统中大口径超薄KDP晶体在不同夹持和不同姿态下的面形变化，采用有限元分析软件ANSYS，建立了大口径超薄KDP晶体在不同夹持和不同姿态下的应变模型及其边界条件的确定方法，计算了四周简支正面点力、四周固支正面压条、四周简支侧面点力、四周固支侧面压条4种夹持方式在30°和垂直姿态下大口径超薄KDP晶体的面形变化，并给出了面形变化的P-V值和RMS值。在此基础上，通过对不同夹持和不同姿态下KDP晶体面形变化的分析和比较，给出了四周固支正面压条是引起晶体面形变化相对较小的夹持方式的结论。
针对惯性约束聚变（ICF）系统中大口径超薄KDP晶体在不同夹持和不同姿态下的面形变化，采用有限元分析软件ANSYS，建立了大口径超薄KDP晶体在不同夹持和不同姿态下的应变模型及其边界条件的确定方法，计算了四周简支正面点力、四周固支正面压条、四周简支侧面点力、四周固支侧面压条4种夹持方式在30°和垂直姿态下大口径超薄KDP晶体的面形变化，并给出了面形变化的P-V值和RMS值。在此基础上，通过对不同夹持和不同姿态下KDP晶体面形变化的分析和比较，给出了四周固支正面压条是引起晶体面形变化相对较小的夹持方式的结论。
2011, 23.
摘要:
为降低高功率激光系统中连续相位板(CPP)后续元件的强激光损伤风险，综合考虑入射光强调制、干涉及衍射作用等多种影响因素，建立了CPP近场计算分析模型，模拟和分析了这些因素对CPP后的近场均匀性的影响。理论分析结果表明：CPP后的光束近场均匀性主要受入射光调制、CPP表面剩余反射率和衍射传输距离的影响；当入射光束质量较差时,CPP后的近场均匀性主要由入射光束质量决定，CPP剩余反射率和衍射传输距离对近场均匀性影响相对较小；但当光束质量比较理想时，干涉和衍射作用会破坏CPP的近场均匀性，衍射传输距离影响尤为突出。
为降低高功率激光系统中连续相位板(CPP)后续元件的强激光损伤风险，综合考虑入射光强调制、干涉及衍射作用等多种影响因素，建立了CPP近场计算分析模型，模拟和分析了这些因素对CPP后的近场均匀性的影响。理论分析结果表明：CPP后的光束近场均匀性主要受入射光调制、CPP表面剩余反射率和衍射传输距离的影响；当入射光束质量较差时,CPP后的近场均匀性主要由入射光束质量决定，CPP剩余反射率和衍射传输距离对近场均匀性影响相对较小；但当光束质量比较理想时，干涉和衍射作用会破坏CPP的近场均匀性，衍射传输距离影响尤为突出。
2011, 23.
摘要:
在基底清洗、薄膜沉积和薄膜后处理三个阶段均采用离子束技术，制备了氧化铪薄膜，并对薄膜的光学性能、表面特性和激光损伤阈值特性进行测试和研究。结果表明，利用离子束技术清洗基底可以增强表面吸附；离子束辅助沉积在合适离子束能量下可以得到高堆积密度、高损伤阈值的薄膜；离子束后处理氧化铪薄膜可以降低表面粗糙度，改善抗激光损伤阈值。说明在三个薄膜制备阶段同时采用合适的离子束参数可以制备出结构致密、阈值高、表面粗糙度好的氧化铪薄膜。
在基底清洗、薄膜沉积和薄膜后处理三个阶段均采用离子束技术，制备了氧化铪薄膜，并对薄膜的光学性能、表面特性和激光损伤阈值特性进行测试和研究。结果表明，利用离子束技术清洗基底可以增强表面吸附；离子束辅助沉积在合适离子束能量下可以得到高堆积密度、高损伤阈值的薄膜；离子束后处理氧化铪薄膜可以降低表面粗糙度，改善抗激光损伤阈值。说明在三个薄膜制备阶段同时采用合适的离子束参数可以制备出结构致密、阈值高、表面粗糙度好的氧化铪薄膜。
2011, 23.
摘要:
针对压条固定方式、粘胶固定方式和全外围夹持方式进行理论建模和数值计算分析，并讨论了不同夹持方式的优缺点及其对KDP晶体面形和三倍频转换效率的影响。研究结果表明：晶体面形形变对高斯光束三倍频转换效率的影响明显小于平面波时的情况。当入射基频光光强为6 GW·cm-2时，对于平面波的情况，压条固定方式、粘胶固定方式和全外围夹持方式3种夹持方式相对于不考虑夹持作用时的三倍频转换效率分别减小7.5%，9.0%和7.2%；对于高斯光束的情况，三倍频转换效率分别减小了1.3%，1.0%和1.5%。
针对压条固定方式、粘胶固定方式和全外围夹持方式进行理论建模和数值计算分析，并讨论了不同夹持方式的优缺点及其对KDP晶体面形和三倍频转换效率的影响。研究结果表明：晶体面形形变对高斯光束三倍频转换效率的影响明显小于平面波时的情况。当入射基频光光强为6 GW·cm-2时，对于平面波的情况，压条固定方式、粘胶固定方式和全外围夹持方式3种夹持方式相对于不考虑夹持作用时的三倍频转换效率分别减小7.5%，9.0%和7.2%；对于高斯光束的情况，三倍频转换效率分别减小了1.3%，1.0%和1.5%。
2011, 23.
摘要:
利用X射线衍射、扫描电镜等方法对用溶胶-凝胶法制备的阴极粉末的结构、形貌、粒度及阴极的表面和内部结构进行实验分析。测得阴极的发射性能在1 100 ℃时，直接偏离点电流密度为35 A/cm2。探讨了激活温度和时间对阴极发射性能的影响。结果证实了利用溶胶凝胶法制备的W-Ir混合金属基阴极的表面特征、内部形貌、发射性能均优于普通的固液掺杂法。
利用X射线衍射、扫描电镜等方法对用溶胶-凝胶法制备的阴极粉末的结构、形貌、粒度及阴极的表面和内部结构进行实验分析。测得阴极的发射性能在1 100 ℃时，直接偏离点电流密度为35 A/cm2。探讨了激活温度和时间对阴极发射性能的影响。结果证实了利用溶胶凝胶法制备的W-Ir混合金属基阴极的表面特征、内部形貌、发射性能均优于普通的固液掺杂法。
2011, 23.
摘要:
针对大型激光装置输出能量平衡能力，建立了束间均方根分析方法。构建了大型激光装置的光束能量观测数据变换过程，得到服从近似正态分布的变换数据，从而建立简便的束间能量平衡能力的均方根计算方法；基于全控图和选图，针对装置能量平衡能力短期变化提出均方差控制图，并定义装置平均失效强度函数，用于描述装置整体的能量平衡能力长期变化趋势。通过对调试数据的分析,验证了综合分析方法的可视性和高效性。
针对大型激光装置输出能量平衡能力，建立了束间均方根分析方法。构建了大型激光装置的光束能量观测数据变换过程，得到服从近似正态分布的变换数据，从而建立简便的束间能量平衡能力的均方根计算方法；基于全控图和选图，针对装置能量平衡能力短期变化提出均方差控制图，并定义装置平均失效强度函数，用于描述装置整体的能量平衡能力长期变化趋势。通过对调试数据的分析,验证了综合分析方法的可视性和高效性。
2011, 23.
摘要:
为探讨土-结构相互作用（SSI）对惯性约束聚变（ICF）装置在地脉动作用下响应的影响，建立了某ICF装置刚性地基和柔性地基两种有限元模型。通过设置人工虚拟边界的弹簧单元和阻尼装置来考虑SSI效应，并且通过设置具有概率意义的弹簧刚度和阻尼系数，来模拟岩土特性参数的不确定性。两个模型地脉动随机响应结果的对比分析，揭示了柔性地基条件下SSI效应及岩土地基参数不确定性对装置的影响。研究表明，考虑岩性地基的柔性时，ICF装置主要部位的位移响应和转角响应分别放大了1.24和1.49倍。
为探讨土-结构相互作用（SSI）对惯性约束聚变（ICF）装置在地脉动作用下响应的影响，建立了某ICF装置刚性地基和柔性地基两种有限元模型。通过设置人工虚拟边界的弹簧单元和阻尼装置来考虑SSI效应，并且通过设置具有概率意义的弹簧刚度和阻尼系数，来模拟岩土特性参数的不确定性。两个模型地脉动随机响应结果的对比分析，揭示了柔性地基条件下SSI效应及岩土地基参数不确定性对装置的影响。研究表明，考虑岩性地基的柔性时，ICF装置主要部位的位移响应和转角响应分别放大了1.24和1.49倍。
2011, 23.
摘要:
介绍了一个基于带状脉冲形成线的低阻抗实验平台，针对该平台设计了两种不同类型结构的匹配负载，并分别进行了实验研究，得到了不同的输出脉冲波形，发现轨道结构的水负载具有很低的负载回路电感，适于作为低阻抗脉冲形成线的匹配负载。实验结果表明：在开关电感一定的情况下，负载回路电感是影响低阻抗形成线输出波形的决定性因素。对于0.5 Ω的带状脉冲形成线，只有将负载回路电感控制在30 nH以内，才能获得波形较好的输出脉冲，高压实验结果也验证了此结论。利用数值模拟的方法，分析了负载回路电感对不同阻抗形成线输出波形的影响，结果表明：随着形成线阻抗的增加，负载回路电感对波形的影响越来越小。
介绍了一个基于带状脉冲形成线的低阻抗实验平台，针对该平台设计了两种不同类型结构的匹配负载，并分别进行了实验研究，得到了不同的输出脉冲波形，发现轨道结构的水负载具有很低的负载回路电感，适于作为低阻抗脉冲形成线的匹配负载。实验结果表明：在开关电感一定的情况下，负载回路电感是影响低阻抗形成线输出波形的决定性因素。对于0.5 Ω的带状脉冲形成线，只有将负载回路电感控制在30 nH以内，才能获得波形较好的输出脉冲，高压实验结果也验证了此结论。利用数值模拟的方法，分析了负载回路电感对不同阻抗形成线输出波形的影响，结果表明：随着形成线阻抗的增加，负载回路电感对波形的影响越来越小。
2011, 23.
摘要:
介绍了紧凑型X-pinch脉冲功率装置的电流电压测量设计方法。根据该装置的同轴传输线结构特点，研制了一种利用金属膜连接传输线外筒与负载外筒，构成回路测量负载电流的探头。在传输线末端设计电容分压器作为测量负载电压的探头,并利用电路模拟软件对此过程进行模拟，同时这两个探头需要进行在线标定。实验研究结果表明，该探头性能稳定、响应快，是测量负载电流与电压的理想工具。
介绍了紧凑型X-pinch脉冲功率装置的电流电压测量设计方法。根据该装置的同轴传输线结构特点，研制了一种利用金属膜连接传输线外筒与负载外筒，构成回路测量负载电流的探头。在传输线末端设计电容分压器作为测量负载电压的探头,并利用电路模拟软件对此过程进行模拟，同时这两个探头需要进行在线标定。实验研究结果表明，该探头性能稳定、响应快，是测量负载电流与电压的理想工具。
2011, 23.
摘要:
热控涂层质子辐照的地面模拟研究中采用单一能量质子替代空间能量连续分布的质子，连续能量质子谱是其等效性研究的关键。提出了采用阶梯型脉冲负偏压鞘层加速技术在一个脉冲宽度内获得连续能量质子谱的方法，并利用质点网格法对所获得质子谱的剂量-能量关系进行了数值仿真研究，分析了连续能量质子谱的剂量-能量分布特征及连续能量质子谱的形成过程。结果表明:阶梯型脉冲负偏压鞘层加速能够产生连续能量的质子谱，连续谱是每微秒区间入射到样品的质子叠加而成的，且每个区间所产生质子的能量与该区间电压值相对应，连续谱中，随着质子能量的增加，其剂量总体上呈现下降的趋势。
热控涂层质子辐照的地面模拟研究中采用单一能量质子替代空间能量连续分布的质子，连续能量质子谱是其等效性研究的关键。提出了采用阶梯型脉冲负偏压鞘层加速技术在一个脉冲宽度内获得连续能量质子谱的方法，并利用质点网格法对所获得质子谱的剂量-能量关系进行了数值仿真研究，分析了连续能量质子谱的剂量-能量分布特征及连续能量质子谱的形成过程。结果表明:阶梯型脉冲负偏压鞘层加速能够产生连续能量的质子谱，连续谱是每微秒区间入射到样品的质子叠加而成的，且每个区间所产生质子的能量与该区间电压值相对应，连续谱中，随着质子能量的增加，其剂量总体上呈现下降的趋势。
2011, 23.
摘要:
对2.5 Ω,200 ns低阻抗Blumlein型脉冲形成网络进行3维建模，利用有限元仿真软件，分别采用静电场分析方法及高频分析方法对开关端、负载端的电感进行模拟研究,结果表明:随着工作频率增大,引线电感值逐渐减小，工作频率为2.5 MHz时,引线内电感可以忽略不计。此时模拟得到的引线电感要比静态模拟结果小10 nH左右;两个开关并联工作时不仅要考虑引线自身的电感，还要考虑同步导通时互感的影响，且互感达到了自感的1/4。使用Pspice软件对模拟结果进行仿真，采用电磁屏蔽后输出波形前沿相对于屏蔽前输出波形前沿要小2.1 ns。实验研究结果表明，采用电磁屏蔽前后输出波形的前沿分别为68.8，65.2 ns，减小量与模拟结果基本吻合。
对2.5 Ω,200 ns低阻抗Blumlein型脉冲形成网络进行3维建模，利用有限元仿真软件，分别采用静电场分析方法及高频分析方法对开关端、负载端的电感进行模拟研究,结果表明:随着工作频率增大,引线电感值逐渐减小，工作频率为2.5 MHz时,引线内电感可以忽略不计。此时模拟得到的引线电感要比静态模拟结果小10 nH左右;两个开关并联工作时不仅要考虑引线自身的电感，还要考虑同步导通时互感的影响，且互感达到了自感的1/4。使用Pspice软件对模拟结果进行仿真，采用电磁屏蔽后输出波形前沿相对于屏蔽前输出波形前沿要小2.1 ns。实验研究结果表明，采用电磁屏蔽前后输出波形的前沿分别为68.8，65.2 ns，减小量与模拟结果基本吻合。
2011, 23.
摘要:
分析了金属化膜脉冲电容器的失效机理。根据金属化膜脉冲电容器加速退化数据，研究了其可靠性评价问题。基于疲劳失效的Birnbaum-Saunders模型，建立电容器失效分布函数。根据试验数据可求得该型电容器可靠性模型中参数估计值，并将该值代入失效分布函数即可确定电容器的失效模型，求得该型电容器充放电20 000次的可靠度为0.972 4。使用这种分析方式对金属化膜脉冲电容器进行可靠性分析将更能节省试验时间和费用。
分析了金属化膜脉冲电容器的失效机理。根据金属化膜脉冲电容器加速退化数据，研究了其可靠性评价问题。基于疲劳失效的Birnbaum-Saunders模型，建立电容器失效分布函数。根据试验数据可求得该型电容器可靠性模型中参数估计值，并将该值代入失效分布函数即可确定电容器的失效模型，求得该型电容器充放电20 000次的可靠度为0.972 4。使用这种分析方式对金属化膜脉冲电容器进行可靠性分析将更能节省试验时间和费用。
