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RSS2012年 24卷 第01期
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2012, 24: 1-2.
摘要:
针对神光-Ⅲ主机激光装置片状放大器的洁净控制采取了一系列有效措施。除了设计上更有利于洁净控制外，机械结构件表面残留不挥发性有机污染物也达到了低于1 mg/m2的水平。为了进一步提高放大器洁净度，进行了光照清洗。实验结果表明:神光-Ⅲ主机装置的洁净水平与美国国家点火装置接近，光照清洗时内部气溶胶等级维持在5 000~10 000之间，且绝大部分表面有机残留物在最初几发光照清洗中已被释放,从而得到一个干净的放大器腔体，减少了放大器运行时光学元件受污染和损伤的几率。
针对神光-Ⅲ主机激光装置片状放大器的洁净控制采取了一系列有效措施。除了设计上更有利于洁净控制外，机械结构件表面残留不挥发性有机污染物也达到了低于1 mg/m2的水平。为了进一步提高放大器洁净度，进行了光照清洗。实验结果表明:神光-Ⅲ主机装置的洁净水平与美国国家点火装置接近，光照清洗时内部气溶胶等级维持在5 000~10 000之间，且绝大部分表面有机残留物在最初几发光照清洗中已被释放,从而得到一个干净的放大器腔体，减少了放大器运行时光学元件受污染和损伤的几率。
2012, 24: 3-4.
摘要:
基于边界元法，提出了一种新的简单有效的计算速调管输出系统波导加载腔的谐振频率、场分布的方法。计算了一种矩形波导加载矩形谐振腔的常见结构。利用主模TE10波激励，在波导的端口处采用推导出的Robin-type边界条件，通过扫频的方式，观测选定场点的值，极值对应系统的谐振频率。数值结果表明:波导加载谐振腔的谐振频率要低于同尺寸谐振腔的频率，谐振腔内的电场分布也受到耦合孔的影响。利用边界元法计算波导加载腔这样的半开放系统，具有实现简单、计算精确度高、数据输入少、计算时间短等优点。
基于边界元法，提出了一种新的简单有效的计算速调管输出系统波导加载腔的谐振频率、场分布的方法。计算了一种矩形波导加载矩形谐振腔的常见结构。利用主模TE10波激励，在波导的端口处采用推导出的Robin-type边界条件，通过扫频的方式，观测选定场点的值，极值对应系统的谐振频率。数值结果表明:波导加载谐振腔的谐振频率要低于同尺寸谐振腔的频率，谐振腔内的电场分布也受到耦合孔的影响。利用边界元法计算波导加载腔这样的半开放系统，具有实现简单、计算精确度高、数据输入少、计算时间短等优点。
2012, 24: 5-6.
doi: 10.3788/HPLPB20122401.0005
摘要:
提出了一种利用正弦波导慢波结构设计的太赫兹频段大功率返波管的新方案。3维粒子模拟研究结果显示:在20 kV的工作电压和5 mA的驱动电流下，该返波管在645.9 GHz频率处将具有1.55 W的峰值功率输出，互作用效率为1.55%，频谱纯净，输出模式为TE10模。通过在15～25 kV之间进行电压调谐，可获得80 GHz的调谐带宽，且峰值输出功率都在1 W以上。
提出了一种利用正弦波导慢波结构设计的太赫兹频段大功率返波管的新方案。3维粒子模拟研究结果显示:在20 kV的工作电压和5 mA的驱动电流下，该返波管在645.9 GHz频率处将具有1.55 W的峰值功率输出，互作用效率为1.55%，频谱纯净，输出模式为TE10模。通过在15～25 kV之间进行电压调谐，可获得80 GHz的调谐带宽，且峰值输出功率都在1 W以上。
2012, 24: 7-9.
摘要:
给出了一种载频0.14 THz、带宽5 GHz的极高分辨力太赫兹雷达成像系统样机。系统采用Ka波段毫米波信号二倍频后作为样机收发链路的谐波混频本振，以线性调频连续波信号作为发射信号，接收时采用去斜接收。利用该太赫兹雷达进行了成像试验并得到了1维距离像与逆合成孔径雷达（ISAR）成像结果。结果表明，THz雷达样机实现了3 cm的高分辨力，其ISAR像清晰，反映了目标的细微特征。
给出了一种载频0.14 THz、带宽5 GHz的极高分辨力太赫兹雷达成像系统样机。系统采用Ka波段毫米波信号二倍频后作为样机收发链路的谐波混频本振，以线性调频连续波信号作为发射信号，接收时采用去斜接收。利用该太赫兹雷达进行了成像试验并得到了1维距离像与逆合成孔径雷达（ISAR）成像结果。结果表明，THz雷达样机实现了3 cm的高分辨力，其ISAR像清晰，反映了目标的细微特征。
2012, 24: 10-15.
摘要:
从实际应用的角度出发，概括性地描述了高重复频率脉冲功率的主要技术特点，如工作次数多、脉冲间隔时间短和平均输出功率高等。通过介绍高平均功率准分子激光、常压脉冲气体放电、感应式回旋加速器等有代表性应用实例，论述了高重复频率脉冲功率技术的学术意义。高重复频率脉冲功率技术将进一步完善脉冲压缩理论和电路设计方法，从而在短脉冲和波形控制等方面取得进展，同时高重复频率脉冲功率发生器将进一步趋向多样化和极限化。高重复频率脉冲功率技术的发展与脉冲功率器件性能的持续提高之间相互促进，会不断将高重复频率脉冲功率技术的成果带向工业生产和日常生活。
从实际应用的角度出发，概括性地描述了高重复频率脉冲功率的主要技术特点，如工作次数多、脉冲间隔时间短和平均输出功率高等。通过介绍高平均功率准分子激光、常压脉冲气体放电、感应式回旋加速器等有代表性应用实例，论述了高重复频率脉冲功率技术的学术意义。高重复频率脉冲功率技术将进一步完善脉冲压缩理论和电路设计方法，从而在短脉冲和波形控制等方面取得进展，同时高重复频率脉冲功率发生器将进一步趋向多样化和极限化。高重复频率脉冲功率技术的发展与脉冲功率器件性能的持续提高之间相互促进，会不断将高重复频率脉冲功率技术的成果带向工业生产和日常生活。
2012, 24: 16-23.
摘要:
综述了国内外真空中高功率微波(HPM)下介质窗表面击穿问题的研究现状和进展。在介质窗表面击穿实验研究方面，介绍了国外最具代表性的研究成果，给出了介质窗材料表面及内部的破坏发展规律，并提出相应的理论模型。在理论仿真方面，重点介绍了国外在运用蒙特卡罗(Monte Carlo)程序和PIC模型对认识HPM下介质窗表面倍增放电机理上做出的突出贡献，给出了HPM下介质窗表面电子在不同影响因素下的运行状态，并提出了一个理论模型，从本质上解释了倍增电子数目和表面静电场以微波频率的2倍振荡的原因。介绍了目前几种可有效抑制介质窗表面微波击穿的技术手段。
综述了国内外真空中高功率微波(HPM)下介质窗表面击穿问题的研究现状和进展。在介质窗表面击穿实验研究方面，介绍了国外最具代表性的研究成果，给出了介质窗材料表面及内部的破坏发展规律，并提出相应的理论模型。在理论仿真方面，重点介绍了国外在运用蒙特卡罗(Monte Carlo)程序和PIC模型对认识HPM下介质窗表面倍增放电机理上做出的突出贡献，给出了HPM下介质窗表面电子在不同影响因素下的运行状态，并提出了一个理论模型，从本质上解释了倍增电子数目和表面静电场以微波频率的2倍振荡的原因。介绍了目前几种可有效抑制介质窗表面微波击穿的技术手段。
2012, 24: 24-28.
摘要:
为了研究热致相位失配对中红外连续波单谐振光学参量振荡器(CW-SRO)输出效率的影响, 结合CW-SRO计算模型和热传导方程,利用有限元分析方法,重点对输出3.3 m波长闲频光的CW-SRO进行了分析。计算了不同信号光输出耦合率及不同泵浦功率下CW-SRO晶体输出截面上热致相位失配量的分布。由计算结果可以看出：晶体吸收腔中振荡信号光是导致晶体热效应的主要因素；在相同的输入条件下，泵浦功率在30 W以上时CW-SRO的热致相位失配将会大大降低其泵浦损耗率；通过增加信号光输出耦合率的方法，可以减少热致相位失配对CW-SRO输出效率的影响，但CW-SRO的振荡阈值会增加。
为了研究热致相位失配对中红外连续波单谐振光学参量振荡器(CW-SRO)输出效率的影响, 结合CW-SRO计算模型和热传导方程,利用有限元分析方法,重点对输出3.3 m波长闲频光的CW-SRO进行了分析。计算了不同信号光输出耦合率及不同泵浦功率下CW-SRO晶体输出截面上热致相位失配量的分布。由计算结果可以看出：晶体吸收腔中振荡信号光是导致晶体热效应的主要因素；在相同的输入条件下，泵浦功率在30 W以上时CW-SRO的热致相位失配将会大大降低其泵浦损耗率；通过增加信号光输出耦合率的方法，可以减少热致相位失配对CW-SRO输出效率的影响，但CW-SRO的振荡阈值会增加。
2012, 24: 29-33.
摘要:
以高纯度Al2O3陶瓷作为放电基底，研制了重复频率表面放电光泵浦源模块，详细地讨论了流气条件下泵浦源的放电抖动和辐射强度波动，并采用高速相机拍摄了泵浦源的放电等离子体图像，研究了等离子体的空间稳定性。研究发现：在流气状态下，泵浦源的重复频率为1～5 Hz时，泵浦源的放电抖动与放电等离子体的空间稳定性受充电电压和气体流量的影响较大，随运行频率的变化较小；辐射强度波动主要与充电电压相关，基本不受气体流量和重复频率变化的影响;在大流量条件下，提高充电电压，可以有效降低混合气体流动对泵浦源放电抖动的影响，减小辐射强度波动，改善放电等离子体的空间重复性;当充电电压达到26.8 kV时，气流量在60～300 L/min范围内，泵浦源的放电抖动可以小于45 ns，辐射强度波动小于2%，放电等离子体有很好空间稳定性。研究结果表明该表面放电光泵浦源模块在流气条件下具有良好的重复频率运行稳定性。
以高纯度Al2O3陶瓷作为放电基底，研制了重复频率表面放电光泵浦源模块，详细地讨论了流气条件下泵浦源的放电抖动和辐射强度波动，并采用高速相机拍摄了泵浦源的放电等离子体图像，研究了等离子体的空间稳定性。研究发现：在流气状态下，泵浦源的重复频率为1～5 Hz时，泵浦源的放电抖动与放电等离子体的空间稳定性受充电电压和气体流量的影响较大，随运行频率的变化较小；辐射强度波动主要与充电电压相关，基本不受气体流量和重复频率变化的影响;在大流量条件下，提高充电电压，可以有效降低混合气体流动对泵浦源放电抖动的影响，减小辐射强度波动，改善放电等离子体的空间重复性;当充电电压达到26.8 kV时，气流量在60～300 L/min范围内，泵浦源的放电抖动可以小于45 ns，辐射强度波动小于2%，放电等离子体有很好空间稳定性。研究结果表明该表面放电光泵浦源模块在流气条件下具有良好的重复频率运行稳定性。
2012, 24: 33-38.
摘要:
采用不同中心谱线、不同谱线宽度的选频元件进行实验，研究选频元件谱线特性对相干合成效率的影响。实验表明：选频元件中心谱线越接近，相干合成效率越高；与此同时，选频元件的谱线宽度越宽，线形越接近重合，相干合成效率也越高，接近理想值100%。在此基础上，利用中心谱线一致的宽谱选频元件，实现两路掺Er光纤激光器的相干合成，输出功率为375 mW，相干合成效率高达99.3%。
采用不同中心谱线、不同谱线宽度的选频元件进行实验，研究选频元件谱线特性对相干合成效率的影响。实验表明：选频元件中心谱线越接近，相干合成效率越高；与此同时，选频元件的谱线宽度越宽，线形越接近重合，相干合成效率也越高，接近理想值100%。在此基础上，利用中心谱线一致的宽谱选频元件，实现两路掺Er光纤激光器的相干合成，输出功率为375 mW，相干合成效率高达99.3%。
2012, 24: 39-42.
摘要:
利用温度脉动仪对2010年412月库尔勒戈壁地区近地面大气折射率结构常数进行了测量，按月对测量数据进行了对数平均。根据对数平均值对日变化特征进行了分析，并对大气湍流强弱时段进行了统计。研究结果显示：戈壁地区大气湍流在日落时段较日出时段弱；日出转换时刻，均值湍流强度在10-15 m-2/3以下，日落转换时刻，均值湍流强度在10-16 m-2/3左右； 4，6，8，9月份的近地面大气湍流强度较强，5，7，10月份居中，11，12月份较弱。
利用温度脉动仪对2010年412月库尔勒戈壁地区近地面大气折射率结构常数进行了测量，按月对测量数据进行了对数平均。根据对数平均值对日变化特征进行了分析，并对大气湍流强弱时段进行了统计。研究结果显示：戈壁地区大气湍流在日落时段较日出时段弱；日出转换时刻，均值湍流强度在10-15 m-2/3以下，日落转换时刻，均值湍流强度在10-16 m-2/3左右； 4，6，8，9月份的近地面大气湍流强度较强，5，7，10月份居中，11，12月份较弱。
2012, 24: 43-46.
摘要:
针对二极管激光器叠阵的高效散热冷却开展了研究，设计了基于R134a制冷剂的相变冷却系统和以节流式微通道相变冷却方式工作的冷却器，完成了脉冲功率3 kW叠阵的封装，并分析了制冷剂在热沉进出口的温度对叠阵出光波长的影响。实验测试结果表明:在20%的高占空比下，电流197 A时叠阵的输出功率达到3 030 W，插座效率为39%，光谱宽度小于3.8 nm，冷却器内R134a的气化率约为50%。制冷剂R134a的流量为0.60 L/min，仅为水系统的1/5，大幅减小了冷却液流量和热管理系统的体积。
针对二极管激光器叠阵的高效散热冷却开展了研究，设计了基于R134a制冷剂的相变冷却系统和以节流式微通道相变冷却方式工作的冷却器，完成了脉冲功率3 kW叠阵的封装，并分析了制冷剂在热沉进出口的温度对叠阵出光波长的影响。实验测试结果表明:在20%的高占空比下，电流197 A时叠阵的输出功率达到3 030 W，插座效率为39%，光谱宽度小于3.8 nm，冷却器内R134a的气化率约为50%。制冷剂R134a的流量为0.60 L/min，仅为水系统的1/5，大幅减小了冷却液流量和热管理系统的体积。
2012, 24: 47-50.
摘要:
针对可折叠展开式伞状龙骨聚光器具有自重低、功率高、比冲高、推力适中的特点，利用ANSYS和ZEMAX软件对功率为100 kW的可折叠展开式伞状龙骨聚光器在太空环境中的聚光性能进行模拟分析。在太阳风及衬底薄膜表面张力的影响下，伞面最大应力为1.66 MPa，远小于Kevlar材料及Ti-6Al-4V龙骨材料的阈值强度，伞面最大形变仅为0.941 mm，焦斑半径为6.37 cm，几何聚光比可达5 917，比标准抛物面仅减小了1.25%。结果表明：将材质轻、抗拉伸强度高的伞状龙骨结构引入可折叠展开式聚光器的设计方案，在很大程度上抵消了衬底薄膜材料表面张力及太阳风对聚光器工作形态的影响，可消除褶皱，提高可折叠展开式伞状龙骨聚光器的结构稳定性及可展开度，同时证明了伞状龙骨结构及Kevlar材料的选择是合理的。
针对可折叠展开式伞状龙骨聚光器具有自重低、功率高、比冲高、推力适中的特点，利用ANSYS和ZEMAX软件对功率为100 kW的可折叠展开式伞状龙骨聚光器在太空环境中的聚光性能进行模拟分析。在太阳风及衬底薄膜表面张力的影响下，伞面最大应力为1.66 MPa，远小于Kevlar材料及Ti-6Al-4V龙骨材料的阈值强度，伞面最大形变仅为0.941 mm，焦斑半径为6.37 cm，几何聚光比可达5 917，比标准抛物面仅减小了1.25%。结果表明：将材质轻、抗拉伸强度高的伞状龙骨结构引入可折叠展开式聚光器的设计方案，在很大程度上抵消了衬底薄膜材料表面张力及太阳风对聚光器工作形态的影响，可消除褶皱，提高可折叠展开式伞状龙骨聚光器的结构稳定性及可展开度，同时证明了伞状龙骨结构及Kevlar材料的选择是合理的。
2012, 24: 51-55.
摘要:
加工了射流式水冷铜镜模型，采用红外热像仪测量了冷却过程中镜面温度分布云图，证明了射流式水冷镜冷却的均匀性。采用热电偶较精确地测量了铜镜冷却过程中镜面温度的变化，实验结果与数值模拟吻合较好，验证了射流式水冷镜数值模型的可靠性。结合高能化学激光器中水冷镜实际情况，对直线沟槽型水冷镜和射流式水冷镜的形变特性进行了分析。计算结果表明，高能化学激光器水冷镜必须承压加工才能使用，射流式水冷镜可以很好地应用于高能化学激光器。此外，进一步分析了冷却孔直径和数量这两个参数对大口径射流式水冷镜形变的影响，结果表明：在孔数一定的情况下，采用更大口径的冷却孔，镜面冷却速度快、镜面最大温度低，可以获得更小的镜面形变；采用更多的冷却孔可以获得更好的冷却效果。
加工了射流式水冷铜镜模型，采用红外热像仪测量了冷却过程中镜面温度分布云图，证明了射流式水冷镜冷却的均匀性。采用热电偶较精确地测量了铜镜冷却过程中镜面温度的变化，实验结果与数值模拟吻合较好，验证了射流式水冷镜数值模型的可靠性。结合高能化学激光器中水冷镜实际情况，对直线沟槽型水冷镜和射流式水冷镜的形变特性进行了分析。计算结果表明，高能化学激光器水冷镜必须承压加工才能使用，射流式水冷镜可以很好地应用于高能化学激光器。此外，进一步分析了冷却孔直径和数量这两个参数对大口径射流式水冷镜形变的影响，结果表明：在孔数一定的情况下，采用更大口径的冷却孔，镜面冷却速度快、镜面最大温度低，可以获得更小的镜面形变；采用更多的冷却孔可以获得更好的冷却效果。
2012, 24: 56-60.
摘要:
研究了1+1维高斯型双光束在含小损耗的强非局域非线性介质中的传输特性。通过对该介质中光束传输遵循的非局域非线性薛定谔方程进行近似简化,得到了含小损耗强非局域非线性介质中1+1维高斯型双光束传输模型。在此基础上运用解析的方法研究了双光束传输的演化规律，得到了准双孤子解。经过进一步分析发现，在传输过程中两光束中心的轨迹为艾里函数；两光束会准周期性地碰撞、分离；随着传输距离的增大，两光束中心之间的最大距离会越来越大。另一方面，当损耗逐渐增大时,两光束的碰撞空间周期将变短，同时两光束中心之间的最大距离也越来越大。
研究了1+1维高斯型双光束在含小损耗的强非局域非线性介质中的传输特性。通过对该介质中光束传输遵循的非局域非线性薛定谔方程进行近似简化,得到了含小损耗强非局域非线性介质中1+1维高斯型双光束传输模型。在此基础上运用解析的方法研究了双光束传输的演化规律，得到了准双孤子解。经过进一步分析发现，在传输过程中两光束中心的轨迹为艾里函数；两光束会准周期性地碰撞、分离；随着传输距离的增大，两光束中心之间的最大距离会越来越大。另一方面，当损耗逐渐增大时,两光束的碰撞空间周期将变短，同时两光束中心之间的最大距离也越来越大。
2012, 24: 61-64.
摘要:
为研究前向散射对水下成像的影响，利用辐射传输理论建立了激光水下成像前向散射理论模型，提出了水下成像前向散射影响系数，用以表征前向散射对水下成像质量的影响程度，并给出了前向散射功率及前向散射影响系数的解析表达式。利用Matlab进行了数值模拟分析，得出了水下成像前向散射光功率和影响系数随探测水深及水衰减系数的变化规律，说明了非对称因子的取值对成像质量具有较大的影响。
为研究前向散射对水下成像的影响，利用辐射传输理论建立了激光水下成像前向散射理论模型，提出了水下成像前向散射影响系数，用以表征前向散射对水下成像质量的影响程度，并给出了前向散射功率及前向散射影响系数的解析表达式。利用Matlab进行了数值模拟分析，得出了水下成像前向散射光功率和影响系数随探测水深及水衰减系数的变化规律，说明了非对称因子的取值对成像质量具有较大的影响。
2012, 24: 65-68.
摘要:
通过对非线性薛定谔方程的研究，得出Airy光束在Kerr介质中的崩塌功率及有效束宽演化的解析表达式。经过数值计算发现，Airy光束在聚焦的Kerr介质中，其主瓣在开始传播时始终是会聚的；当输入功率小于临界崩塌功率时，Airy光束主瓣的中心部分出现局部崩塌。在不同的Kerr介质中， Airy光束的形状和传输轨道均能保持不变，如同在自由空间中传播，但光场大小的分布，随着不同的Kerr介质会发生改变:在Kerr的聚焦介质中，光场向中心聚焦；而在散焦的Kerr介质中，光场会发散。
通过对非线性薛定谔方程的研究，得出Airy光束在Kerr介质中的崩塌功率及有效束宽演化的解析表达式。经过数值计算发现，Airy光束在聚焦的Kerr介质中，其主瓣在开始传播时始终是会聚的；当输入功率小于临界崩塌功率时，Airy光束主瓣的中心部分出现局部崩塌。在不同的Kerr介质中， Airy光束的形状和传输轨道均能保持不变，如同在自由空间中传播，但光场大小的分布，随着不同的Kerr介质会发生改变:在Kerr的聚焦介质中，光场向中心聚焦；而在散焦的Kerr介质中，光场会发散。
2012, 24: 69-74.
摘要:
传统的衍射计算方法都是针对衍射场为平面的计算，对于ICF靶腔衍射场为曲面时，计算困难。通过比较常用衍射计算方法的优缺点，基于层析成像的思想，提出采用快速傅里叶变换分层计算，并根据最相邻原则拟合曲面衍射场光场分布的快速计算方法。该方法可以计算出任意给定空间曲面上的光场分布，且具有计算快速、结果精确的优点。模拟分析表明，当分层数足够大时，采用该方法可有效解决ICF靶腔内壁曲面光场的计算问题。
传统的衍射计算方法都是针对衍射场为平面的计算，对于ICF靶腔衍射场为曲面时，计算困难。通过比较常用衍射计算方法的优缺点，基于层析成像的思想，提出采用快速傅里叶变换分层计算，并根据最相邻原则拟合曲面衍射场光场分布的快速计算方法。该方法可以计算出任意给定空间曲面上的光场分布，且具有计算快速、结果精确的优点。模拟分析表明，当分层数足够大时，采用该方法可有效解决ICF靶腔内壁曲面光场的计算问题。
2012, 24: 76-78.
摘要:
利用红外测量跟踪系统获取目标信号幅度信息，提出了一种基于序列似然比检验的小弱运动目标航迹快速起始方法。用动态2维分配算法关联量测-航迹，采用序列似然比检验衡量航迹质量，一旦似然函数比达到阈值则确认目标航迹。该方法可根据目标信噪比不同采取不同帧数来起始、确认目标航迹，做到信噪比越大起始帧数越少，目标航迹检测概率越高，而信噪比越小则起始帧数越多。理论分析和试验结果表明，该方法既能提高航迹起始速度，又能提高目标航迹检测概率，避免和解决了M/N逻辑法需要固定扫描帧数才能确认航迹的局限性。
利用红外测量跟踪系统获取目标信号幅度信息，提出了一种基于序列似然比检验的小弱运动目标航迹快速起始方法。用动态2维分配算法关联量测-航迹，采用序列似然比检验衡量航迹质量，一旦似然函数比达到阈值则确认目标航迹。该方法可根据目标信噪比不同采取不同帧数来起始、确认目标航迹，做到信噪比越大起始帧数越少，目标航迹检测概率越高，而信噪比越小则起始帧数越多。理论分析和试验结果表明，该方法既能提高航迹起始速度，又能提高目标航迹检测概率，避免和解决了M/N逻辑法需要固定扫描帧数才能确认航迹的局限性。
2012, 24: 79-83.
摘要:
针对球形光学元件的表面质量检测，开发了一种基于数字全息的表面曲率参数及疵病的同步检测方法。利用最小二乘法对再现波前进行参数拟合和计算，解决了再现过程中倾斜因子补偿对测量可靠性造成的影响。通过将原始数据与生成的虚拟曲面相减实现了表面疵病信息的同步提取。实验证明，该方法的测量结果与白光干涉仪的测量差异小于1.5%，在不同倾斜因子补偿系数作用下的测量结果误差小于1%。
针对球形光学元件的表面质量检测，开发了一种基于数字全息的表面曲率参数及疵病的同步检测方法。利用最小二乘法对再现波前进行参数拟合和计算，解决了再现过程中倾斜因子补偿对测量可靠性造成的影响。通过将原始数据与生成的虚拟曲面相减实现了表面疵病信息的同步提取。实验证明，该方法的测量结果与白光干涉仪的测量差异小于1.5%，在不同倾斜因子补偿系数作用下的测量结果误差小于1%。
2012, 24: 84-88.
摘要:
丝阵烧蚀在丝阵Z箍缩动力学中扮有重要角色，透彻理解丝阵烧蚀对于丝阵Z箍缩动力学的研究至关重要。采用简单模型数值模拟了烧蚀过程，该模型物理上采用绝热、单流体、单相、磁流体力学近似，数值上采用欧拉法结合保单调输运格式来离散。数值结果很好地展示了烧蚀过程的主要特征，例如芯-冕结构、径向等离子体流、轴线上先驱等离子体柱的形成、静止丝芯的长寿命以及延长的烧蚀期，一些关键时间参数定量或定性地相符于文献报道的实验和数值结果，例如冕等离子体角向融合的时刻、等离子体首次到达轴线的时刻、丝芯静止持续的时间、最后的箍缩滞止时刻，但某些方面略有差异。
丝阵烧蚀在丝阵Z箍缩动力学中扮有重要角色，透彻理解丝阵烧蚀对于丝阵Z箍缩动力学的研究至关重要。采用简单模型数值模拟了烧蚀过程，该模型物理上采用绝热、单流体、单相、磁流体力学近似，数值上采用欧拉法结合保单调输运格式来离散。数值结果很好地展示了烧蚀过程的主要特征，例如芯-冕结构、径向等离子体流、轴线上先驱等离子体柱的形成、静止丝芯的长寿命以及延长的烧蚀期，一些关键时间参数定量或定性地相符于文献报道的实验和数值结果，例如冕等离子体角向融合的时刻、等离子体首次到达轴线的时刻、丝芯静止持续的时间、最后的箍缩滞止时刻，但某些方面略有差异。
2012, 24: 89-92.
摘要:
基于二次乳化技术产生W1/O/W2双重乳液，采用乳液微封装技术制备聚--甲基苯乙烯(PAMS)空心微球，研究了部分工艺参数对PAMS微球缺损形态和比例的影响。实验结果表明：薄壁微球的低强度导致了微球表面缺损。当微球壁厚一定时，有3个因素影响缺损微球比例：W2相中聚乙烯醇质量分数、CaCl2质量分数和O/W2的相比，当它们分别为1.0%，1.5%，0.01时，薄壁(2 m)微球的缺损比例低于40%，球壳内也无气泡存在。
基于二次乳化技术产生W1/O/W2双重乳液，采用乳液微封装技术制备聚--甲基苯乙烯(PAMS)空心微球，研究了部分工艺参数对PAMS微球缺损形态和比例的影响。实验结果表明：薄壁微球的低强度导致了微球表面缺损。当微球壁厚一定时，有3个因素影响缺损微球比例：W2相中聚乙烯醇质量分数、CaCl2质量分数和O/W2的相比，当它们分别为1.0%，1.5%，0.01时，薄壁(2 m)微球的缺损比例低于40%，球壳内也无气泡存在。
2012, 24: 93-96.
摘要:
为了研究柱腔内气体对激光-等离子体相互作用及内爆对称性的影响，详细给出了气袋靶制备及其在神光-Ⅱ靶场的应用情况。对气袋靶的靶型设计、靶材料选择及薄膜制备和充气工艺进行了系统的研究。制备的气袋靶主要由厚度为400 nm的聚酰亚胺薄膜和厚度为400 m的铝支撑环构成，利用装配在支撑环上的充气管实现对气袋靶的充气，当充气完成后，整个气袋靶膨胀为球状。
为了研究柱腔内气体对激光-等离子体相互作用及内爆对称性的影响，详细给出了气袋靶制备及其在神光-Ⅱ靶场的应用情况。对气袋靶的靶型设计、靶材料选择及薄膜制备和充气工艺进行了系统的研究。制备的气袋靶主要由厚度为400 nm的聚酰亚胺薄膜和厚度为400 m的铝支撑环构成，利用装配在支撑环上的充气管实现对气袋靶的充气，当充气完成后，整个气袋靶膨胀为球状。
2012, 24: 97-99.
摘要:
为实现惯性约束聚变(ICF)实验中同时获取靶点的X射线1维动态和2维静态积分图像，提出了一种全新的X射线图像采集方法。结合成像板与X射线条纹相机的工作特性，通过在阴极狭缝前精密耦合成像板，实现X射线图像到达狭缝的同时采集其外围区域的静态积分图像。该方法具有对靶点X射线图像的1维动态与2维静态图像对比分析、成像系统像面位置精密空间定位的功能。利用该方法在神光Ⅱ装置上实现搭载Kirkpatrick-Baez(KB)显微镜获得内爆靶球压缩流线图，并应用于流体不稳定性实验中。
为实现惯性约束聚变(ICF)实验中同时获取靶点的X射线1维动态和2维静态积分图像，提出了一种全新的X射线图像采集方法。结合成像板与X射线条纹相机的工作特性，通过在阴极狭缝前精密耦合成像板，实现X射线图像到达狭缝的同时采集其外围区域的静态积分图像。该方法具有对靶点X射线图像的1维动态与2维静态图像对比分析、成像系统像面位置精密空间定位的功能。利用该方法在神光Ⅱ装置上实现搭载Kirkpatrick-Baez(KB)显微镜获得内爆靶球压缩流线图，并应用于流体不稳定性实验中。
2012, 24: 100-104.
摘要:
采用自悬浮定向流法制备出Ag2Al复合金属间化合物的纳米微粉，通过透射电子显微镜、X射线衍射仪和X射线能谱仪对纳米微粉的显微结构、粒度、相组成和成分构成进行研究。结果表明：所制备出的复合金属间化合物纳米颗粒呈规则球形，粒径分布在20～110 nm之间；纳米合金颗粒的主要组成相为Ag2Al，并伴有少量的Al；样品中的Ag,Al原子数比约为66.5∶33.5，金属间化合物纳米颗粒中Ag2Al晶粒尺寸约为33 nm，Al的约为21 nm。
采用自悬浮定向流法制备出Ag2Al复合金属间化合物的纳米微粉，通过透射电子显微镜、X射线衍射仪和X射线能谱仪对纳米微粉的显微结构、粒度、相组成和成分构成进行研究。结果表明：所制备出的复合金属间化合物纳米颗粒呈规则球形，粒径分布在20～110 nm之间；纳米合金颗粒的主要组成相为Ag2Al，并伴有少量的Al；样品中的Ag,Al原子数比约为66.5∶33.5，金属间化合物纳米颗粒中Ag2Al晶粒尺寸约为33 nm，Al的约为21 nm。
2012, 24: 105-109.
摘要:
设计了一种塑料靶表面涂铋(Bi)的靶丸替代常规内爆靶，利用分幅相机获取辐射驱动内爆替代靶丸Bi等离子体再发射X射线的2维图像。实验时，从主激光中分出一束光信号，经光电转换后作为分幅相机的触发信号，以激光直接驱动金球靶建立相机的时标。根据分幅相机的时标可确定每幅X射线图像相对于主激光的时间延迟。分析Bi球靶的X射线分幅图像，得到夹持内爆靶丸的CH膜的烧蚀时间及Bi球靶半径的变化关系。通过X射线图像还可反推出诊断孔的大小和CH膜支撑靶丸的对称性。
设计了一种塑料靶表面涂铋(Bi)的靶丸替代常规内爆靶，利用分幅相机获取辐射驱动内爆替代靶丸Bi等离子体再发射X射线的2维图像。实验时，从主激光中分出一束光信号，经光电转换后作为分幅相机的触发信号，以激光直接驱动金球靶建立相机的时标。根据分幅相机的时标可确定每幅X射线图像相对于主激光的时间延迟。分析Bi球靶的X射线分幅图像，得到夹持内爆靶丸的CH膜的烧蚀时间及Bi球靶半径的变化关系。通过X射线图像还可反推出诊断孔的大小和CH膜支撑靶丸的对称性。
2012, 24: 110-114.
摘要:
利用粒子模拟法对超强激光与等离子体相互作用中产生的Weibel不稳定性及其产生机制进行了详细的研究。给出不稳定性的线性色散关系和饱和磁场与各向异性参数之间的函数关系，发现Weibel不稳定性的存在使超强激光在等离子体中激发的自生磁场饱和，饱和自生磁场的存在使粒子速度分布在激光传播方向上表现出各向异性。讨论了Weibel不稳定性的线性和非线性饱和过程，对更好地理解快点火物理中自生磁场的产生、快电子输运等过程有重要意义。
利用粒子模拟法对超强激光与等离子体相互作用中产生的Weibel不稳定性及其产生机制进行了详细的研究。给出不稳定性的线性色散关系和饱和磁场与各向异性参数之间的函数关系，发现Weibel不稳定性的存在使超强激光在等离子体中激发的自生磁场饱和，饱和自生磁场的存在使粒子速度分布在激光传播方向上表现出各向异性。讨论了Weibel不稳定性的线性和非线性饱和过程，对更好地理解快点火物理中自生磁场的产生、快电子输运等过程有重要意义。
2012, 24: 115-118.
摘要:
针对惯性约束聚变靶零件的特点和靶装配应用环境，研制了一种多用微夹持器。该微夹持器以压电陶瓷驱动柔性钳体，集成张合量和夹持力控制功能，可更换各种形状夹口和调整夹口初始开口距离，以适应多种靶零件的夹持。利用有限元分析方法对钳体柔性机构进行了优化设计。通过检测钳体张合时不同部位柔性铰链的应变量，实现了张合量和夹持力的独立控制，并对张合量和夹持力进行了精确标定。实验结果表明：微夹持器张合量达到1 320 m，其控制分辨力为5 m；夹持力为365.0 mN，其控制分辨力1.3 mN。
针对惯性约束聚变靶零件的特点和靶装配应用环境，研制了一种多用微夹持器。该微夹持器以压电陶瓷驱动柔性钳体，集成张合量和夹持力控制功能，可更换各种形状夹口和调整夹口初始开口距离，以适应多种靶零件的夹持。利用有限元分析方法对钳体柔性机构进行了优化设计。通过检测钳体张合时不同部位柔性铰链的应变量，实现了张合量和夹持力的独立控制，并对张合量和夹持力进行了精确标定。实验结果表明：微夹持器张合量达到1 320 m，其控制分辨力为5 m；夹持力为365.0 mN，其控制分辨力1.3 mN。
2012, 24: 119-122.
摘要:
为满足惯性约束聚变（ICF）实验等离子体诊断中对X射线条纹相机大动态和高时空分辨能力的需求，设计了一款利用板状电极对加电四极透镜聚焦方式的变像管。此款变像管最主要的特点为时空方向聚焦方式不同，在时间方向上采用两对平板电极聚焦电子，而在空间方向上采用电四极透镜对电子进行聚焦，其空间分辨能力在阴极边缘处达到了40 lp/mm，时间分辨能力在10 ps左右，阴极有效长度为20 mm。由于变像管采用时空方向分别聚焦方式，相对传统轴对称管型来说，电子不会聚焦成点，空间电荷效应更弱，所以具有大动态能力。
为满足惯性约束聚变（ICF）实验等离子体诊断中对X射线条纹相机大动态和高时空分辨能力的需求，设计了一款利用板状电极对加电四极透镜聚焦方式的变像管。此款变像管最主要的特点为时空方向聚焦方式不同，在时间方向上采用两对平板电极聚焦电子，而在空间方向上采用电四极透镜对电子进行聚焦，其空间分辨能力在阴极边缘处达到了40 lp/mm，时间分辨能力在10 ps左右，阴极有效长度为20 mm。由于变像管采用时空方向分别聚焦方式，相对传统轴对称管型来说，电子不会聚焦成点，空间电荷效应更弱，所以具有大动态能力。
2012, 24: 123-128.
摘要:
在入射粒子和等离子体相互作用物理学基础上，采用蒙特卡罗方法计算了常温和10 keV下，电子、氢、氘、氚和氦粒子在500 g/cm3纯氘等离子体中的能量损失、射程，以及在和燃料直径为50 m，在边缘、中心点火两种方式下的能量沉积时间，得出燃料约束时间为20 ps条件下的束流强度。实现快点火的边缘(中心)点火要求的最低入射束流强度：电子束为363(458) MA，质子束为187(355) MA，氘束为13.1(24.8) MA，氚束为10.9(20.9) MA，氦束为9.34(17.0) MA。单个粒子在边缘(中心)点火的最长能量沉积时间分别为电子0.036(0.078) ps，质子0.219(0.569) ps，氘0.241(0.651) ps，氚0.320(0.854) ps，氦0.228(0.592) ps，均小于燃料约束时间。数据的分析表明,入射粒子射程的末端设计在加热区，可以有效提高加热效率，同时也可以降低需要的束流强度。点火需要的最低总能量，应通过增加入射粒子的流强来实现。
在入射粒子和等离子体相互作用物理学基础上，采用蒙特卡罗方法计算了常温和10 keV下，电子、氢、氘、氚和氦粒子在500 g/cm3纯氘等离子体中的能量损失、射程，以及在和燃料直径为50 m，在边缘、中心点火两种方式下的能量沉积时间，得出燃料约束时间为20 ps条件下的束流强度。实现快点火的边缘(中心)点火要求的最低入射束流强度：电子束为363(458) MA，质子束为187(355) MA，氘束为13.1(24.8) MA，氚束为10.9(20.9) MA，氦束为9.34(17.0) MA。单个粒子在边缘(中心)点火的最长能量沉积时间分别为电子0.036(0.078) ps，质子0.219(0.569) ps，氘0.241(0.651) ps，氚0.320(0.854) ps，氦0.228(0.592) ps，均小于燃料约束时间。数据的分析表明,入射粒子射程的末端设计在加热区，可以有效提高加热效率，同时也可以降低需要的束流强度。点火需要的最低总能量，应通过增加入射粒子的流强来实现。
2012, 24: 129-132.
摘要:
推导了两个互耦高功率微波振荡系统等同锁相后的锁定频率公式，并利用粒子模拟软件对两个互耦相对论返波管进行了数值仿真实验。模拟时将相同结构的两个相对论返波管并排放置在一起，在它们的慢波结构的第１个波谷处，用一条饼状狭缝将它们并联起来，分别输入不同的加速电压，让它们工作于不同的状态。粒子模拟的结果表明：这两个并联的互耦相对论返波管之间进行了等同锁相，它们的频率都被锁定在同一个特定的频率点上，且其注波能量转换效率都提高了，总输出功率比单独工作时的总功率增加了约10%，同时耦合之后功率输出更平稳。
推导了两个互耦高功率微波振荡系统等同锁相后的锁定频率公式，并利用粒子模拟软件对两个互耦相对论返波管进行了数值仿真实验。模拟时将相同结构的两个相对论返波管并排放置在一起，在它们的慢波结构的第１个波谷处，用一条饼状狭缝将它们并联起来，分别输入不同的加速电压，让它们工作于不同的状态。粒子模拟的结果表明：这两个并联的互耦相对论返波管之间进行了等同锁相，它们的频率都被锁定在同一个特定的频率点上，且其注波能量转换效率都提高了，总输出功率比单独工作时的总功率增加了约10%，同时耦合之后功率输出更平稳。
2012, 24: 133-138.
摘要:
根据空间电荷波小信号基础理论，建立了多间隙耦合腔中单个间隙电子电导的计算模型与模式稳定性分析模型。以3间隙耦合腔为例，推导出了各个间隙电子电导的计算公式。通过理论计算与仿真模拟，研究了3间隙耦合腔中各个模式的电子电导特性，并进行了间隙中注波互作用研究与模式稳定性分析。模型计算发现：各个间隙不同模式的电子电导不同，第3间隙内电子电导受注电压及间隙距离影响最大，对整个间隙内的注波互作用及电路稳定性的影响也最大。该模型还可以用于分布作用速调管注波互作用的计算模拟。
根据空间电荷波小信号基础理论，建立了多间隙耦合腔中单个间隙电子电导的计算模型与模式稳定性分析模型。以3间隙耦合腔为例，推导出了各个间隙电子电导的计算公式。通过理论计算与仿真模拟，研究了3间隙耦合腔中各个模式的电子电导特性，并进行了间隙中注波互作用研究与模式稳定性分析。模型计算发现：各个间隙不同模式的电子电导不同，第3间隙内电子电导受注电压及间隙距离影响最大，对整个间隙内的注波互作用及电路稳定性的影响也最大。该模型还可以用于分布作用速调管注波互作用的计算模拟。
2012, 24: 139-141.
摘要:
提出了一种新型的菱形微带曲折线慢波结构。该结构可适用于低电压、宽带宽、中等功率水平的高效率毫米波行波管。和传统的慢波结构相比，微带曲折线是一种平面结构，因此其加工工艺可采用2维微细加工技术。该结构可以用带状电子束进行注-波互作用，并且不需要额外的电子束通道。给出了菱形微带曲折线慢波结构在140 GHz的色散曲线和注-波互作用模拟分析。研究结果显示：在输入功率为40 mW，带状电子束的电流和工作电压分别为90 mA和7 kV的条件下，该微带曲折线行波管可以获得数十W功率输出，互作用效率可达14.3%，瞬时3 dB带宽为18 GHz(132～150 GHz)。
提出了一种新型的菱形微带曲折线慢波结构。该结构可适用于低电压、宽带宽、中等功率水平的高效率毫米波行波管。和传统的慢波结构相比，微带曲折线是一种平面结构，因此其加工工艺可采用2维微细加工技术。该结构可以用带状电子束进行注-波互作用，并且不需要额外的电子束通道。给出了菱形微带曲折线慢波结构在140 GHz的色散曲线和注-波互作用模拟分析。研究结果显示：在输入功率为40 mW，带状电子束的电流和工作电压分别为90 mA和7 kV的条件下，该微带曲折线行波管可以获得数十W功率输出，互作用效率可达14.3%，瞬时3 dB带宽为18 GHz(132～150 GHz)。
2012, 24: 142-146.
摘要:
通过喇叭有效口径渐变法进行了L波段、脉宽30 ns的高功率微波空气以及SF6气体击穿实验，给出了实验中得到的典型波形，分析了空气以及SF6气体击穿对微波传输的影响。实验表明:空气击穿产生等离子体对微波传输的影响主要表现为对微波功率的反射，使微波脉宽变窄，而SF6击穿则主要体现为对微波功率的吸收，使峰值功率降低。关键词： Abstract:Key words:
通过喇叭有效口径渐变法进行了L波段、脉宽30 ns的高功率微波空气以及SF6气体击穿实验，给出了实验中得到的典型波形，分析了空气以及SF6气体击穿对微波传输的影响。实验表明:空气击穿产生等离子体对微波传输的影响主要表现为对微波功率的反射，使微波脉宽变窄，而SF6击穿则主要体现为对微波功率的吸收，使峰值功率降低。关键词： Abstract:Key words:
2012, 24: 147-151.
摘要:
利用自主开发的2维半导体器件-电路联合仿真器，研究了CMOS反相器在1 MHz～20 GHz电磁干扰作用下的响应。仿真结果表明：低频电磁干扰通过控制CMOS反相器中MOS管的导通、截止影响CMOS反相器的正常工作；高频电磁干扰通过MOS管中的本征电容耦合到输出端，干扰CMOS反相器的工作状态；CMOS反相器对于电磁干扰的敏感度随着干扰频率上升而不断降低。
利用自主开发的2维半导体器件-电路联合仿真器，研究了CMOS反相器在1 MHz～20 GHz电磁干扰作用下的响应。仿真结果表明：低频电磁干扰通过控制CMOS反相器中MOS管的导通、截止影响CMOS反相器的正常工作；高频电磁干扰通过MOS管中的本征电容耦合到输出端，干扰CMOS反相器的工作状态；CMOS反相器对于电磁干扰的敏感度随着干扰频率上升而不断降低。
2012, 24: 152-156.
摘要:
以微波传输线理论和谐振腔等效电路理论为基础，分别对速调管滤波器加载谐振腔输出回路的间隙阻抗实部和端口群时延公式进行了推导，通过简化两公式的比值因子，得到了利用端口群时延特性来分析输出腔间隙阻抗-频率特性的原理和方法。利用3维电磁计算软件CST分别对X波段和Ku波段两个滤波器加载输出回路进行模拟计算，结果表明:群时延时间法与其他已有方法计算结果一致，验证了此方法的正确性。基于模拟计算软件强大的后处理功能，群时延时间法使速调管输出回路的计算步骤更加简捷直观
以微波传输线理论和谐振腔等效电路理论为基础，分别对速调管滤波器加载谐振腔输出回路的间隙阻抗实部和端口群时延公式进行了推导，通过简化两公式的比值因子，得到了利用端口群时延特性来分析输出腔间隙阻抗-频率特性的原理和方法。利用3维电磁计算软件CST分别对X波段和Ku波段两个滤波器加载输出回路进行模拟计算，结果表明:群时延时间法与其他已有方法计算结果一致，验证了此方法的正确性。基于模拟计算软件强大的后处理功能，群时延时间法使速调管输出回路的计算步骤更加简捷直观
2012, 24: 157-161.
摘要:
介绍了采用95 GHz准光模式转换器将TE62模式转换为高斯波束的实验测试结果。准光模式转换器由螺旋切口的Vlasov辐射器、一个准抛物柱面反射镜和两个相位修正镜组成。将半径5.62 mm圆波导内的TE62模式转换为束腰直径22.4 mm的高斯波束。实验采用毫米波天线近场扫描测试系统测试，实验结果表明标量转换效率大于97%，矢量转换效率大于88%
介绍了采用95 GHz准光模式转换器将TE62模式转换为高斯波束的实验测试结果。准光模式转换器由螺旋切口的Vlasov辐射器、一个准抛物柱面反射镜和两个相位修正镜组成。将半径5.62 mm圆波导内的TE62模式转换为束腰直径22.4 mm的高斯波束。实验采用毫米波天线近场扫描测试系统测试，实验结果表明标量转换效率大于97%，矢量转换效率大于88%
2012, 24: 162-166.
摘要:
介绍了小型平板型有界波模拟器的研制和实验，包括基于氢闸流管感应叠加技术的双指数波重频脉冲源的研制、输出同轴屏蔽结构的设计与输出变压器磁场分布的计算、小型平板型辐射器的设计及工作区内电场的计算与仿真，给出了辐射器工作区内电场初步测量的结果。实验结果表明:即使在感应叠加单元的氢闸流管器件和栅极触发时钟的参数存在差异的情况下，辐射器的工作区内电场基本上符合线性叠加原则。
介绍了小型平板型有界波模拟器的研制和实验，包括基于氢闸流管感应叠加技术的双指数波重频脉冲源的研制、输出同轴屏蔽结构的设计与输出变压器磁场分布的计算、小型平板型辐射器的设计及工作区内电场的计算与仿真，给出了辐射器工作区内电场初步测量的结果。实验结果表明:即使在感应叠加单元的氢闸流管器件和栅极触发时钟的参数存在差异的情况下，辐射器的工作区内电场基本上符合线性叠加原则。
2012, 24: 167-170.
摘要:
设计了一款基于共面波导馈电的小型化具有双陷波特性的超宽带天线，该天线的带宽在3～14 GHz内，电压驻波比(VSWR)小于2。在辐射贴片上通过开L型和半圆环缝隙实现了在3.3～3.7 GHz和5.150～5.825 GHz的双频段的陷波特性，抑制了802.16无线城域网和无线局域网对超宽带系统的干扰，在整个工作频段具有稳定的增益和良好的全向性。通过对天线模型进行加工制作并测量，测试结果表明：天线的带宽是3～14 GHz，在3.3～3.7 GHz和5.15～5.825 GHz频段内VSWR大于4，实现了天线的双陷波特性。该天线尺寸小、结构紧凑的特点，适合现代的无线通信系统。
设计了一款基于共面波导馈电的小型化具有双陷波特性的超宽带天线，该天线的带宽在3～14 GHz内，电压驻波比(VSWR)小于2。在辐射贴片上通过开L型和半圆环缝隙实现了在3.3～3.7 GHz和5.150～5.825 GHz的双频段的陷波特性，抑制了802.16无线城域网和无线局域网对超宽带系统的干扰，在整个工作频段具有稳定的增益和良好的全向性。通过对天线模型进行加工制作并测量，测试结果表明：天线的带宽是3～14 GHz，在3.3～3.7 GHz和5.15～5.825 GHz频段内VSWR大于4，实现了天线的双陷波特性。该天线尺寸小、结构紧凑的特点，适合现代的无线通信系统。
2012, 24: 171-174.
摘要:
对大回旋半径电子枪的渐变线圈磁场进行了设计，采用3个线圈实现所需要的渐变磁场分布，增加了线圈磁场系统的调节能力，理论和计算机仿真的磁场分布结果符合得很好。将实现的渐变磁场分布同给定的静电场分布相结合，通过求解带电粒子的运动方程得到了粒子轨迹，在此基础上建立大回旋半径电子枪的3维粒子仿真模型，在给定静电场分布条件下分析了3个线圈安匝数对电子束参数的影响，完成了工作电压为40 kV、工作电流为1 A的大回旋半径电子枪的参数优化，得到了横纵速度比为1.4～2.5，纵向速度离散小于8%(横纵速度比为1.9时)的大回旋半径电子束。
对大回旋半径电子枪的渐变线圈磁场进行了设计，采用3个线圈实现所需要的渐变磁场分布，增加了线圈磁场系统的调节能力，理论和计算机仿真的磁场分布结果符合得很好。将实现的渐变磁场分布同给定的静电场分布相结合，通过求解带电粒子的运动方程得到了粒子轨迹，在此基础上建立大回旋半径电子枪的3维粒子仿真模型，在给定静电场分布条件下分析了3个线圈安匝数对电子束参数的影响，完成了工作电压为40 kV、工作电流为1 A的大回旋半径电子枪的参数优化，得到了横纵速度比为1.4～2.5，纵向速度离散小于8%(横纵速度比为1.9时)的大回旋半径电子束。
2012, 24: 175-180.
摘要:
根据同轴相对论返波管的特点建立了物理模型，采用时域有限差分法研究了同轴相对论返波管中波束作用过程。研究表明:同轴相对论返波管中波束作用的输出效率与两端反射系数密切相关，而且其内部场分布特点对于提高输出效率非常有利。经过优化设计，利用 500 keV, 4.0 kA 电子束流，微波起振时间为7 ns，输出效率大于38%，与以往数值模拟和实验结果符合较好。根据计算结果进一步分析得到，与空心相对论返波管相比，同轴相对论返波管中空间电荷效应的影响较小。
根据同轴相对论返波管的特点建立了物理模型，采用时域有限差分法研究了同轴相对论返波管中波束作用过程。研究表明:同轴相对论返波管中波束作用的输出效率与两端反射系数密切相关，而且其内部场分布特点对于提高输出效率非常有利。经过优化设计，利用 500 keV, 4.0 kA 电子束流，微波起振时间为7 ns，输出效率大于38%，与以往数值模拟和实验结果符合较好。根据计算结果进一步分析得到，与空心相对论返波管相比，同轴相对论返波管中空间电荷效应的影响较小。
2012, 24: 181-183.
摘要:
为了开展加速器小型化技术研究，进行了C波段2 MeV驻波加速器研制工作。目前，该加速器研制取得了显著进展，完成了全密封加速管的焊接，建立了加速器热测实验平台。在重复频率50 Hz情况下，进行了初步热测出束实验，利用电离室剂量仪测试了加速器靶前1 m处的X射线剂量率，并利用钢吸收法测试了电子束的能量。初步实验结果表明：电子束能量约2.5 MeV，剂量率超过330 mGy/(minm)。
为了开展加速器小型化技术研究，进行了C波段2 MeV驻波加速器研制工作。目前，该加速器研制取得了显著进展，完成了全密封加速管的焊接，建立了加速器热测实验平台。在重复频率50 Hz情况下，进行了初步热测出束实验，利用电离室剂量仪测试了加速器靶前1 m处的X射线剂量率，并利用钢吸收法测试了电子束的能量。初步实验结果表明：电子束能量约2.5 MeV，剂量率超过330 mGy/(minm)。
2012, 24: 184-188.
摘要:
为测试环射频铁氧体加载同轴谐振腔中铁氧体环的性能和批量筛选铁氧体环，研制了铁氧体双环测量系统。与国内外同类设备相比，该系统采用了扫频测量的闭环控制，可以模拟射频腔的运行工况、实现对铁氧体环性能的动态测量。扫频范围测量结果表明:该测试系统满足在0~3 000 A偏流调谐范围内的1.02~2.44 MHz频率覆盖要求，固定频率点的高功率测量结果和材料性能参数与日本J-PARC测量数据吻合。
为测试环射频铁氧体加载同轴谐振腔中铁氧体环的性能和批量筛选铁氧体环，研制了铁氧体双环测量系统。与国内外同类设备相比，该系统采用了扫频测量的闭环控制，可以模拟射频腔的运行工况、实现对铁氧体环性能的动态测量。扫频范围测量结果表明:该测试系统满足在0~3 000 A偏流调谐范围内的1.02~2.44 MHz频率覆盖要求，固定频率点的高功率测量结果和材料性能参数与日本J-PARC测量数据吻合。
2012, 24: 189-192.
摘要:
通过理论分析研究了电磁耦合型束流位置探测器（BPM）用于束流寿命测量的可行性，并在上海光源储存环上进行了束流实验，对其性能进行了评估。实验结果表明，与目前常用的直流流强变压器（DCCT）系统相比，BPM给出的束流寿命具有更高的带宽和分辨力，有利于进行不同时间尺度的束流寿命评估，而且可以通过多个平均的方式来进一步提高测量精度。
通过理论分析研究了电磁耦合型束流位置探测器（BPM）用于束流寿命测量的可行性，并在上海光源储存环上进行了束流实验，对其性能进行了评估。实验结果表明，与目前常用的直流流强变压器（DCCT）系统相比，BPM给出的束流寿命具有更高的带宽和分辨力，有利于进行不同时间尺度的束流寿命评估，而且可以通过多个平均的方式来进一步提高测量精度。
2012, 24: 193-196.
摘要:
为了提高现有照相系统的图像品质，对使用CCD探测器的法国客体(FTO)照相布局进行了优化，获得最佳图像品质因子下的照相布局。研究结果为：在模糊实验测量结果和高斯分布近似下，系统放大倍率为2.0；后保护器件距离客体50 cm；系统布局总长与探测系统的噪声相关，噪声越大，布局总长越短，最优布局总长的范围为3~5 m；实验验证了这一结果。
为了提高现有照相系统的图像品质，对使用CCD探测器的法国客体(FTO)照相布局进行了优化，获得最佳图像品质因子下的照相布局。研究结果为：在模糊实验测量结果和高斯分布近似下，系统放大倍率为2.0；后保护器件距离客体50 cm；系统布局总长与探测系统的噪声相关，噪声越大，布局总长越短，最优布局总长的范围为3~5 m；实验验证了这一结果。
2012, 24: 197-201.
摘要:
为得到微脉冲束团长度在百fs量级且高重复频率，设计了一种紧凑型的强流电子枪结构独立调谐微波热发射电子枪。该电子腔具有双驻波加速腔，两个驻波加速腔之间相互没有耦合，可以分别独立地馈入功率、调节相位。通过优化功率与相位，可以得到较优的束流品质，同时避免了磁铁和激光系统的使用，使得结构更加紧凑。并采用外注入式结构增大流强、降低能散度，同时消除电子反轰对阴极的负面影响。对不同结构参数的腔体进行1维和3维束流动力学计算，可以得到较为理想的腔体参数。通过调节预注入器的馈入功率和粒子入射相位，可以进一步的压缩束团长度。
为得到微脉冲束团长度在百fs量级且高重复频率，设计了一种紧凑型的强流电子枪结构独立调谐微波热发射电子枪。该电子腔具有双驻波加速腔，两个驻波加速腔之间相互没有耦合，可以分别独立地馈入功率、调节相位。通过优化功率与相位，可以得到较优的束流品质，同时避免了磁铁和激光系统的使用，使得结构更加紧凑。并采用外注入式结构增大流强、降低能散度，同时消除电子反轰对阴极的负面影响。对不同结构参数的腔体进行1维和3维束流动力学计算，可以得到较为理想的腔体参数。通过调节预注入器的馈入功率和粒子入射相位，可以进一步的压缩束团长度。
2012, 24: 202-206.
摘要:
利用GEANT4程序对复旦大学单粒子微束的毛细管准直过程进行了蒙特卡罗模拟。计算结果表明：当前采用的1 m孔径、1 mm长度的毛细玻璃管准直器能够引出峰值能量2.2 MeV、能量分辨130 keV、束径2.4 m的质子微束，可达到装置对微束能量与束径分辨的设计指标，从理论上明确了毛细管准直微束引出的可行性。针对影响入射目标细胞微束品质的主要因素，分析了微束品质与准直系统和入射束流各状态参数的依赖关系，为毛细管准直微束的引出与优化提供了必要的理论依据。
利用GEANT4程序对复旦大学单粒子微束的毛细管准直过程进行了蒙特卡罗模拟。计算结果表明：当前采用的1 m孔径、1 mm长度的毛细玻璃管准直器能够引出峰值能量2.2 MeV、能量分辨130 keV、束径2.4 m的质子微束，可达到装置对微束能量与束径分辨的设计指标，从理论上明确了毛细管准直微束引出的可行性。针对影响入射目标细胞微束品质的主要因素，分析了微束品质与准直系统和入射束流各状态参数的依赖关系，为毛细管准直微束的引出与优化提供了必要的理论依据。
2012, 24: 207-209.
摘要:
使用非平衡测控溅射技术沉积了类金刚石薄膜，对比了外加偏置电场前后薄膜的抗激光损伤表面形貌变化，发现薄膜施加偏置电场后，薄膜的激光损伤区域内有大量丝状薄膜，损伤形貌存在明显不同，损伤面积减小,薄膜的激光损伤情况得到改善。这表明外加偏置电场对薄膜的损伤有影响,激光在薄膜中激励产生的光生电子在电场作用下产生快速漂移，间接降低了激光辐照区域内的局部能量密度，减缓了薄膜的石墨化，提高了薄膜的抗激光损伤能力。
使用非平衡测控溅射技术沉积了类金刚石薄膜，对比了外加偏置电场前后薄膜的抗激光损伤表面形貌变化，发现薄膜施加偏置电场后，薄膜的激光损伤区域内有大量丝状薄膜，损伤形貌存在明显不同，损伤面积减小,薄膜的激光损伤情况得到改善。这表明外加偏置电场对薄膜的损伤有影响,激光在薄膜中激励产生的光生电子在电场作用下产生快速漂移，间接降低了激光辐照区域内的局部能量密度，减缓了薄膜的石墨化，提高了薄膜的抗激光损伤能力。
2012, 24: 210-214.
摘要:
在工业CT系统设计过程中，射线能量选择、探测器结构设计、射线源和探测器匹配等方面都涉及探测器灵敏度问题。研究了影响工业CT光电二极管探测器灵敏度的几个主要因素及其定量关系。首先分析了灵敏度的几个主要影响因素：能量沉积率、绝对闪烁效率、光收集效率、光电转换效率。然后采用蒙特卡罗方法仿真得到闪烁体的能量沉积率、光收集效率，计算了CsI(Tl)闪烁体的荧光转换效率及光电二极管的光电转换效率，定义了闪烁体与光电二极管的匹配度的概念。最后得出具有普遍意义的探测器灵敏度的表达式，理论计算值与实际测量结果最大相差20.4%，实验验证了该灵敏度计算方法的有效性和正确性。
在工业CT系统设计过程中，射线能量选择、探测器结构设计、射线源和探测器匹配等方面都涉及探测器灵敏度问题。研究了影响工业CT光电二极管探测器灵敏度的几个主要因素及其定量关系。首先分析了灵敏度的几个主要影响因素：能量沉积率、绝对闪烁效率、光收集效率、光电转换效率。然后采用蒙特卡罗方法仿真得到闪烁体的能量沉积率、光收集效率，计算了CsI(Tl)闪烁体的荧光转换效率及光电二极管的光电转换效率，定义了闪烁体与光电二极管的匹配度的概念。最后得出具有普遍意义的探测器灵敏度的表达式，理论计算值与实际测量结果最大相差20.4%，实验验证了该灵敏度计算方法的有效性和正确性。
2012, 24: 215-219.
摘要:
介绍了252Cf源驱动功率谱密度法测量原理，采用硬件和软件相结合的方式构建实现了一种实际的测量系统和研究平台，以服务于反应堆核参数测量。描述了基于3通道、1 GHz采样率和1 ns同步精度的超高速数据采集卡的中子脉冲序列检测方法，并设计了PC机端的数据处理流程和功率谱密度分析算法。实际测量结果表明,该252Cf源驱动功率谱密度法测量系统能准确高效地得到核随机过程的相关函数和功率谱密度等重要标签参数。
介绍了252Cf源驱动功率谱密度法测量原理，采用硬件和软件相结合的方式构建实现了一种实际的测量系统和研究平台，以服务于反应堆核参数测量。描述了基于3通道、1 GHz采样率和1 ns同步精度的超高速数据采集卡的中子脉冲序列检测方法，并设计了PC机端的数据处理流程和功率谱密度分析算法。实际测量结果表明,该252Cf源驱动功率谱密度法测量系统能准确高效地得到核随机过程的相关函数和功率谱密度等重要标签参数。
2012, 24: 220-224.
摘要:
在1维光子晶体中引入色散负折射特异介质，分析了其介电常数和磁导率在微波区（1～10 GHz）与频率的关系。分别对以色散负折射介质为缺陷的正折射率介质光子晶体及以正折射率介质为缺陷的正负折射率介质光子晶体进行了数值仿真，得出了均匀平面电磁波在正入射和斜入射时的透射谱。结果表明：在介电常数和磁导率均为负值的不同禁带中，分别出现了单、双缺陷模。利用透射谱的这一特点，可实现单、双通道滤波。
在1维光子晶体中引入色散负折射特异介质，分析了其介电常数和磁导率在微波区（1～10 GHz）与频率的关系。分别对以色散负折射介质为缺陷的正折射率介质光子晶体及以正折射率介质为缺陷的正负折射率介质光子晶体进行了数值仿真，得出了均匀平面电磁波在正入射和斜入射时的透射谱。结果表明：在介电常数和磁导率均为负值的不同禁带中，分别出现了单、双缺陷模。利用透射谱的这一特点，可实现单、双通道滤波。
2012, 24: 225-228.
摘要:
根据拉格朗日方程对电子在平滑会切磁场中的径向波动与速度零散的关系进行讨论。运用Matlab,Magic软件相互结合的方法设计电子枪结构和磁场。用Matlab程序模拟单电子在给定电场、磁场中的运动，分析了单电子径向速度对零散的影响，并优化磁场分布。设计的磁场可以有效地减小单电子束径向速度，降低电子束速度零散。用Magic软件对电流为1 A、能量为30 keV的电子束在优化磁场中的运动进行仿真，得到的电子束速度比约为2，速度零散小于2.5%，轴向速度零散小于8.5%。
根据拉格朗日方程对电子在平滑会切磁场中的径向波动与速度零散的关系进行讨论。运用Matlab,Magic软件相互结合的方法设计电子枪结构和磁场。用Matlab程序模拟单电子在给定电场、磁场中的运动，分析了单电子径向速度对零散的影响，并优化磁场分布。设计的磁场可以有效地减小单电子束径向速度，降低电子束速度零散。用Magic软件对电流为1 A、能量为30 keV的电子束在优化磁场中的运动进行仿真，得到的电子束速度比约为2，速度零散小于2.5%，轴向速度零散小于8.5%。
2012, 24: 229-233.
摘要:
采用电弧式熔体快淬/吸铸技术，制备了不同成分的Ni-Nd-B试样，借助X射线衍射、扫描电子显微镜、热分析法、静态磁性测试仪等手段进行了分析。研究发现，用电弧式熔体快淬/吸铸技术可以较成功制备系列直径6 mm的Ni-Nd-B大块非晶，且满足深度共晶成分试样表，表现出较理想的非晶形成能力。Ni4NdB材料具有约79.13 ℃的过冷度，Ni13Nd3B2材料具有约69.37 ℃的过冷度；Ni，Nd成分微量变化引起材料较明显的晶化趋向。此外，Ni，Nd成分微量变化导致材料矫顽力、饱和磁化强度减小。
采用电弧式熔体快淬/吸铸技术，制备了不同成分的Ni-Nd-B试样，借助X射线衍射、扫描电子显微镜、热分析法、静态磁性测试仪等手段进行了分析。研究发现，用电弧式熔体快淬/吸铸技术可以较成功制备系列直径6 mm的Ni-Nd-B大块非晶，且满足深度共晶成分试样表，表现出较理想的非晶形成能力。Ni4NdB材料具有约79.13 ℃的过冷度，Ni13Nd3B2材料具有约69.37 ℃的过冷度；Ni，Nd成分微量变化引起材料较明显的晶化趋向。此外，Ni，Nd成分微量变化导致材料矫顽力、饱和磁化强度减小。
2012, 24: 234-238.
摘要:
采用球面云母晶体,在特定的几何布局下，通过选择适当的设计参数，在1.3 MA脉冲功率装置上获得了Ly线表征的Z箍缩铝丝阵等离子体K壳层辐射时间积分2维分布。与通常采用的带滤片卡域的时间积分针孔成像相比，避免了由于无法将测量能段准确设定在K壳层辐射谱线所在能区，而造成测量结果偏离真实的K壳层辐射分布的缺点，为模拟计算Z箍缩等离子体辐射输运程序提供了更为精确的校验参数。
采用球面云母晶体,在特定的几何布局下，通过选择适当的设计参数，在1.3 MA脉冲功率装置上获得了Ly线表征的Z箍缩铝丝阵等离子体K壳层辐射时间积分2维分布。与通常采用的带滤片卡域的时间积分针孔成像相比，避免了由于无法将测量能段准确设定在K壳层辐射谱线所在能区，而造成测量结果偏离真实的K壳层辐射分布的缺点，为模拟计算Z箍缩等离子体辐射输运程序提供了更为精确的校验参数。
2012, 24: 239-242.
摘要:
为测量快脉冲直线变压器驱动源（LTD）二极管负载的脉冲高电压，设计了在真空环境中使用的电阻分压器。分压器使用绝缘堆结构，采用静电场模拟分析了分压器的电场分布。建立了包含分布参数的等效电路，并进行了频率响应仿真，可得分压器的频响上限为200 MHz。使用标准高压探头对分压器进行在线标定，分压比标定结果为5 400∶1，与设计值相符合。在LTD调试实验中，模块充电85 kV时二极管电压为1.08 MV，与理论估算结果一致。
为测量快脉冲直线变压器驱动源（LTD）二极管负载的脉冲高电压，设计了在真空环境中使用的电阻分压器。分压器使用绝缘堆结构，采用静电场模拟分析了分压器的电场分布。建立了包含分布参数的等效电路，并进行了频率响应仿真，可得分压器的频响上限为200 MHz。使用标准高压探头对分压器进行在线标定，分压比标定结果为5 400∶1，与设计值相符合。在LTD调试实验中，模块充电85 kV时二极管电压为1.08 MV，与理论估算结果一致。
2012, 24: 243-247.
摘要:
利用时变场理论和瞬态动力学方程建立了电极及其支撑结构的瞬态耦合模型，分析了瞬态电磁场各参数的分布特点，并求解了电极及其支撑结构的动态响应状态参数。计算结果表明:玻璃钢支撑结构对于脉冲电流形成的冲击力载荷具有很好的缓冲作用；低弹性模量支撑材料在脉冲上升沿和峰值阶段均会产生波动性形变，但该波动性形变对电极间距不会造成太大的影响。
利用时变场理论和瞬态动力学方程建立了电极及其支撑结构的瞬态耦合模型，分析了瞬态电磁场各参数的分布特点，并求解了电极及其支撑结构的动态响应状态参数。计算结果表明:玻璃钢支撑结构对于脉冲电流形成的冲击力载荷具有很好的缓冲作用；低弹性模量支撑材料在脉冲上升沿和峰值阶段均会产生波动性形变，但该波动性形变对电极间距不会造成太大的影响。
2012, 24: 248-252.
摘要:
研究了高功率脉冲氙灯放电过程中等离子体通道的演化规律。分析了充电电压、主脉冲脉宽及主预脉冲时间间隔等对等离子体通道的影响规律。实验过程中在脉冲氙灯接地端子附近观察到了明显的等离子体通道分叉现象。研究发现，脉冲氙灯工作环境中的电场分布对氙灯内等离子体通道的形成与演化特性将产生十分重要的影响，其决定了等离子体通道的形态。其他影响因素则通过改变放电通道的亮度、均匀度与充盈度等特征施加其影响。
研究了高功率脉冲氙灯放电过程中等离子体通道的演化规律。分析了充电电压、主脉冲脉宽及主预脉冲时间间隔等对等离子体通道的影响规律。实验过程中在脉冲氙灯接地端子附近观察到了明显的等离子体通道分叉现象。研究发现，脉冲氙灯工作环境中的电场分布对氙灯内等离子体通道的形成与演化特性将产生十分重要的影响，其决定了等离子体通道的形态。其他影响因素则通过改变放电通道的亮度、均匀度与充盈度等特征施加其影响。
