Email alert
RSS2012年 24卷 第02期
推荐文章
2012, 24: 253-260.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0253
摘要:
以电磁学的基础概念为出发点，系统性地阐述了脉冲功率产生过程的基本原理。采用统一的理论模型，描述了电磁能量的储存、传输和释放过程的物理规律。从特征阻抗的角度论述了储能器件、传输器件及开关等脉冲功率系统核心元素之间的区别与联系。在此基础上，解说了几种典型脉冲功率发生器的电路方法及其工作原理，它们包括脉冲形成线法、脉冲压缩法和场通量压缩法。
以电磁学的基础概念为出发点，系统性地阐述了脉冲功率产生过程的基本原理。采用统一的理论模型，描述了电磁能量的储存、传输和释放过程的物理规律。从特征阻抗的角度论述了储能器件、传输器件及开关等脉冲功率系统核心元素之间的区别与联系。在此基础上，解说了几种典型脉冲功率发生器的电路方法及其工作原理，它们包括脉冲形成线法、脉冲压缩法和场通量压缩法。
2012, 24: 261-266.
摘要:
钽铌酸钾晶体(KTN)是目前已知的具有最大二次电光系数的晶体，利用其电光效应可改变光的相位、强度和传播方向，可广泛应用于光通讯、屏幕显示和生物医疗等领域。讨论了晶体组分、温度、缺陷和生长条纹对KTN晶体二次电光系数的影响；介绍了近几年国际上报道的几种基于KTN晶体二次电光效应的器件电光调制器、光开关、光束扫描器、变焦透镜和光谱仪，阐述了它们的的基本原理、研究现状和应用前景；对国内外KTN晶体电光器件研究的发展趋势进行了展望。
钽铌酸钾晶体(KTN)是目前已知的具有最大二次电光系数的晶体，利用其电光效应可改变光的相位、强度和传播方向，可广泛应用于光通讯、屏幕显示和生物医疗等领域。讨论了晶体组分、温度、缺陷和生长条纹对KTN晶体二次电光系数的影响；介绍了近几年国际上报道的几种基于KTN晶体二次电光效应的器件电光调制器、光开关、光束扫描器、变焦透镜和光谱仪，阐述了它们的的基本原理、研究现状和应用前景；对国内外KTN晶体电光器件研究的发展趋势进行了展望。
2012, 24: 267-275.
摘要:
参考传热学相关理论，估算燃烧室的传热损耗分数及相应的平衡温度，确定了主喷管的入口参数设置。在此基础上，对环形HYLTE喷管的耦合段及光腔区流场进行3维的数值模拟，给出了F原子质量分数、静温、静压的空间分布，得到了光腔区各支谱线的小信号增益系数变化曲线。将计算结果与实验结果进行比对，光谱测量结果及移动光轴实验证实了计算模型的合理性。
参考传热学相关理论，估算燃烧室的传热损耗分数及相应的平衡温度，确定了主喷管的入口参数设置。在此基础上，对环形HYLTE喷管的耦合段及光腔区流场进行3维的数值模拟，给出了F原子质量分数、静温、静压的空间分布，得到了光腔区各支谱线的小信号增益系数变化曲线。将计算结果与实验结果进行比对，光谱测量结果及移动光轴实验证实了计算模型的合理性。
2012, 24: 276-280.
摘要:
基于广义惠更斯-菲涅耳原理，采用Rytov相位结构函数二次近似和硬边窗口函数的复高斯展开法，推导了受光阑限制的多色高斯-谢尔模型(GSM)光束在大气湍流中的二阶矩束宽公式。研究表明：二阶矩束宽随着大气湍流折射率结构常数、源光谱带宽和光束传输距离的增加而增大，随着光束截断参数和光束相干参数的增加而减小；并且，当源光谱带宽越大、光束截断参数和光束相干参数越小，则湍流对受光阑限制的多色GSM光束扩展的影响就越小。关键词：
基于广义惠更斯-菲涅耳原理，采用Rytov相位结构函数二次近似和硬边窗口函数的复高斯展开法，推导了受光阑限制的多色高斯-谢尔模型(GSM)光束在大气湍流中的二阶矩束宽公式。研究表明：二阶矩束宽随着大气湍流折射率结构常数、源光谱带宽和光束传输距离的增加而增大，随着光束截断参数和光束相干参数的增加而减小；并且，当源光谱带宽越大、光束截断参数和光束相干参数越小，则湍流对受光阑限制的多色GSM光束扩展的影响就越小。关键词：
2012, 24: 281-284.
摘要:
为了研究高能激光对cm级空间碎片的清除过程，通过分析空间碎片在激光作用下的变轨过程，建立了物理模型；数值模拟了空间碎片在激光作用下烧蚀反喷进入大气层烧毁的过程。结果表明:空间碎片运行速度与速度增量之间的夹角大于90，才能满足进入大气层烧毁的条件；cm级空间碎片的清除，需要105 W以上的高功率激光器。
为了研究高能激光对cm级空间碎片的清除过程，通过分析空间碎片在激光作用下的变轨过程，建立了物理模型；数值模拟了空间碎片在激光作用下烧蚀反喷进入大气层烧毁的过程。结果表明:空间碎片运行速度与速度增量之间的夹角大于90，才能满足进入大气层烧毁的条件；cm级空间碎片的清除，需要105 W以上的高功率激光器。
2012, 24: 285-288.
摘要:
从傅里叶模型和非傅里叶模型的基本方程出发，通过有限差分方法对方程进行数值求解。分别分析了10，1．0，0．1，0．01 ns这4种脉宽的脉冲激光作用于硅材料时两种传热模型温度曲线的相对变化；讨论了热弛豫时间对非傅里叶模型数值结果的影响。结果表明：脉宽小于或等于100 ps的激光作用于硅材料时，表层温度上升缓慢，会发生载流子效应，非傅里叶模型可以合理地反映这种现象；对于一般材料，载流子效应发生的条件是脉宽小于或等于材料热弛豫时间，此时应当用非傅里叶模型描述加热过程。
从傅里叶模型和非傅里叶模型的基本方程出发，通过有限差分方法对方程进行数值求解。分别分析了10，1．0，0．1，0．01 ns这4种脉宽的脉冲激光作用于硅材料时两种传热模型温度曲线的相对变化；讨论了热弛豫时间对非傅里叶模型数值结果的影响。结果表明：脉宽小于或等于100 ps的激光作用于硅材料时，表层温度上升缓慢，会发生载流子效应，非傅里叶模型可以合理地反映这种现象；对于一般材料，载流子效应发生的条件是脉宽小于或等于材料热弛豫时间，此时应当用非傅里叶模型描述加热过程。
2012, 24: 289-292.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0289
摘要:
基于内置电光晶体的F-P标准具，利用F-P多光束干涉原理和晶体的线性电光效应，提出了一种能有效提高啁啾脉冲信噪比的扫描滤波方法。给出了电光晶体加载电压的时变函数表达式，分析了影响信噪比提升效果的主要因素，并重点讨论了电光晶体的电压控制参数对信噪比提升效果和滤波器透过率的影响。研究结果表明，利用该扫描滤波方法可将啁啾脉冲激光信噪比提升约2个量级。
基于内置电光晶体的F-P标准具，利用F-P多光束干涉原理和晶体的线性电光效应，提出了一种能有效提高啁啾脉冲信噪比的扫描滤波方法。给出了电光晶体加载电压的时变函数表达式，分析了影响信噪比提升效果的主要因素，并重点讨论了电光晶体的电压控制参数对信噪比提升效果和滤波器透过率的影响。研究结果表明，利用该扫描滤波方法可将啁啾脉冲激光信噪比提升约2个量级。
2012, 24: 293-296.
摘要:
基于广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式和洛伦兹函数的厄米-高斯展开，导出了部分相干洛伦兹-高斯光束在湍流大气中经傍轴ABCD光学系统的峭度参数的解析表达式，对该峭度参数进行了数值计算。结果表明：空间相干长度和结构常数对峭度参数的影响与部分相干洛伦兹-高斯光束本身的光束参数有关；当空间相干长度小于光束参数时，其影响显著；当洛伦兹部分的光束参数较大或高斯部分的光束参数较小时，结构常数的影响较明显且随传输距离的增大而增强。
基于广义惠更斯-菲涅耳衍射积分公式和洛伦兹函数的厄米-高斯展开，导出了部分相干洛伦兹-高斯光束在湍流大气中经傍轴ABCD光学系统的峭度参数的解析表达式，对该峭度参数进行了数值计算。结果表明：空间相干长度和结构常数对峭度参数的影响与部分相干洛伦兹-高斯光束本身的光束参数有关；当空间相干长度小于光束参数时，其影响显著；当洛伦兹部分的光束参数较大或高斯部分的光束参数较小时，结构常数的影响较明显且随传输距离的增大而增强。
2012, 24: 297-300.
摘要:
分析了X射线自由电子激光装置对飞秒同步定时系统的技术需求。系统中采用光纤来传输定时/相位信息。而光纤的光长度会随温度的慢漂而改变，因此通过对比实验研究了温度慢漂对光纤长度变化的影响。研制了基于现场可编程门阵列（FPGA）的数字化相位和幅度检测器对光纤长度变化进行数据监测。百米光纤在典型昼夜温差下导致的时间延迟约6 ps。结果显示此数字化相位和幅度检测器可以用于飞秒同步定时系统的长度变化监测和稳定控制系统当中。
分析了X射线自由电子激光装置对飞秒同步定时系统的技术需求。系统中采用光纤来传输定时/相位信息。而光纤的光长度会随温度的慢漂而改变，因此通过对比实验研究了温度慢漂对光纤长度变化的影响。研制了基于现场可编程门阵列（FPGA）的数字化相位和幅度检测器对光纤长度变化进行数据监测。百米光纤在典型昼夜温差下导致的时间延迟约6 ps。结果显示此数字化相位和幅度检测器可以用于飞秒同步定时系统的长度变化监测和稳定控制系统当中。
2012, 24: 301-306.
摘要:
为了减少红外图像中起伏背景对弱小目标检测的影响，提出一种各向异性的红外背景预测方法。根据红外图像目标区域和平稳背景区域、起伏背景区域的局部梯度特性的差异，引入各向异性微分的思想，并将其边缘停止函数改进为方向梯度值的递增函数，然后用边缘停止函数最小两个方向值的均值作为背景预测值，实现了对不同方向特性背景区域的差异化预测。仿真实验表明，该算法选择性地保留了红外图像的平稳背景和起伏背景区域，达到了良好的背景预测效果。
为了减少红外图像中起伏背景对弱小目标检测的影响，提出一种各向异性的红外背景预测方法。根据红外图像目标区域和平稳背景区域、起伏背景区域的局部梯度特性的差异，引入各向异性微分的思想，并将其边缘停止函数改进为方向梯度值的递增函数，然后用边缘停止函数最小两个方向值的均值作为背景预测值，实现了对不同方向特性背景区域的差异化预测。仿真实验表明，该算法选择性地保留了红外图像的平稳背景和起伏背景区域，达到了良好的背景预测效果。
2012, 24: 307-311.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0307
摘要:
根据云高仪工作原理，从米散射激光雷达方程出发,推导出一种低层大气中气溶胶消光系数边界值的获取方法，并在此基础上利用Fernald方法反演得到了大气消光系数的垂直分布；通过垂直路径上的消光系数反演得到垂直路径的平均能见度，结果表明,该平均能见度更接近垂直方向真实的能见度。用该算法处理了半导体激光云高仪实际测量的数据，并与Vaisala云高仪测量的垂直能见度进行了对比，结果表明:该算法在反演大气垂直能见度时具有较高的准确性和可靠性。
根据云高仪工作原理，从米散射激光雷达方程出发,推导出一种低层大气中气溶胶消光系数边界值的获取方法，并在此基础上利用Fernald方法反演得到了大气消光系数的垂直分布；通过垂直路径上的消光系数反演得到垂直路径的平均能见度，结果表明,该平均能见度更接近垂直方向真实的能见度。用该算法处理了半导体激光云高仪实际测量的数据，并与Vaisala云高仪测量的垂直能见度进行了对比，结果表明:该算法在反演大气垂直能见度时具有较高的准确性和可靠性。
2012, 24: 312-314.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0312
摘要:
介绍了一种基于法布里-珀罗标准具的电光开关，对开关的工作原理进行了分析，并对开关的结构进行了设计。以铌酸锂晶体为例，计算了开关透过特性随驱动电压、激光波长的变化规律。结果表明，在晶体参数相同的情况下，这种法布里-珀罗标准具开关与采用正交偏振片的电光开关相比，可以大幅降低电光晶体的驱动电压，同时还具有较好的选模能力。
介绍了一种基于法布里-珀罗标准具的电光开关，对开关的工作原理进行了分析，并对开关的结构进行了设计。以铌酸锂晶体为例，计算了开关透过特性随驱动电压、激光波长的变化规律。结果表明，在晶体参数相同的情况下，这种法布里-珀罗标准具开关与采用正交偏振片的电光开关相比，可以大幅降低电光晶体的驱动电压，同时还具有较好的选模能力。
2012, 24: 315-320.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0315
摘要:
设计了一种新颖的快速可调谐激光器。这种激光器在恒定电流泵浦的有源微环组成的半导体环形激光器腔外部集成一个可调谐的无源微环反射器，其结构将决定激光器激射腔模的有源腔和无源可调谐部分分离，有助于提高调谐速度。与光栅结构的激光器相比，该激光器结构简单，具有强烈的选模功能，不需要相位匹配部分，输出波长不受调谐部分热效应的影响。基于多模速率方程建立了激光器的理论和数值模型，数值仿真结果表明该激光器能在选取的15个腔模范围内完成数字调谐，且具有40 mA的较低阈值电流和适中的边模抑制比。
设计了一种新颖的快速可调谐激光器。这种激光器在恒定电流泵浦的有源微环组成的半导体环形激光器腔外部集成一个可调谐的无源微环反射器，其结构将决定激光器激射腔模的有源腔和无源可调谐部分分离，有助于提高调谐速度。与光栅结构的激光器相比，该激光器结构简单，具有强烈的选模功能，不需要相位匹配部分，输出波长不受调谐部分热效应的影响。基于多模速率方程建立了激光器的理论和数值模型，数值仿真结果表明该激光器能在选取的15个腔模范围内完成数字调谐，且具有40 mA的较低阈值电流和适中的边模抑制比。
2012, 24: 321-326.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0321
摘要:
针对跟踪目标尺度变化问题，提出了基于灰度对数似然图像分割的快速主动轮廓跟踪算法。改进的主动轮廓跟踪算法将根据以目标与背景的颜色差异而建立的对数似然图对图像进行阈值分割和数学形态学处理，再将Kalman滤波器结合到主动轮廓跟踪算法进行目标跟踪。改进的主动轮廓跟踪算法对目标分割准确，轮廓特征显著，跟踪效果稳定，算法能很好地适应跟踪目标尺度变化。通过Kalman滤波器对目标位置点的预测减少了主动轮廓跟踪算法收敛的迭代次数，使算法的运算效率提高了33%左右。
针对跟踪目标尺度变化问题，提出了基于灰度对数似然图像分割的快速主动轮廓跟踪算法。改进的主动轮廓跟踪算法将根据以目标与背景的颜色差异而建立的对数似然图对图像进行阈值分割和数学形态学处理，再将Kalman滤波器结合到主动轮廓跟踪算法进行目标跟踪。改进的主动轮廓跟踪算法对目标分割准确，轮廓特征显著，跟踪效果稳定，算法能很好地适应跟踪目标尺度变化。通过Kalman滤波器对目标位置点的预测减少了主动轮廓跟踪算法收敛的迭代次数，使算法的运算效率提高了33%左右。
2012, 24: 327-330.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0327
摘要:
提出了一种基于多尺度分解的超光谱图像异常检测算法。在目标和背景均未知的前提下，利用光谱和空间两种信息完成对异常目标信号的定位，从而实现超光谱遥感数据中异常目标检测。首先利用非下采样塔式变换对超光谱图像进行分解，将其划分为不同尺度子块；然后依据超光谱图像同一波段不同尺度空间内相邻系数的相关性，采用不同波段各个尺度空间的反锐化掩模方法优化背景数据分布，从而抑制异常数据对背景的干扰；最后利用设计的核RX算子得到异常目标检测结果。为验证方法的有效性，利用真实和模拟的AVIRIS数据进行了实验，并与经典RX算法相比较，实验结果表明,基于非下采样塔式分解的异常检测方法具有更好的检测性能和较低的虚警。
提出了一种基于多尺度分解的超光谱图像异常检测算法。在目标和背景均未知的前提下，利用光谱和空间两种信息完成对异常目标信号的定位，从而实现超光谱遥感数据中异常目标检测。首先利用非下采样塔式变换对超光谱图像进行分解，将其划分为不同尺度子块；然后依据超光谱图像同一波段不同尺度空间内相邻系数的相关性，采用不同波段各个尺度空间的反锐化掩模方法优化背景数据分布，从而抑制异常数据对背景的干扰；最后利用设计的核RX算子得到异常目标检测结果。为验证方法的有效性，利用真实和模拟的AVIRIS数据进行了实验，并与经典RX算法相比较，实验结果表明,基于非下采样塔式分解的异常检测方法具有更好的检测性能和较低的虚警。
2012, 24: 331-337.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0331
摘要:
高斯光束照射以固定角速度旋转的粗糙圆柱体表面，反射空间形成随着被测表面运动变化的动态散斑。研究了照射面积大于圆柱曲面条件下在远场衍射区形成的动态散斑统计特性,得到了不同入射条件及不同圆柱时动态散斑强度起伏空间-时间归一化相关函数。结果表明：随着圆柱半径、旋转速度以及照射光斑有效面积的增大，动态散斑强度起伏相关性快速减小；当圆柱旋转速度恒定，动态散斑光强起伏相关函数的峰值随着探测点之间距离的增大而减小，但峰值的位置随之而增大；在近似点照射情况下随着圆柱半径的增大空间相关长度基本不变，而相关时间性明显增大。
高斯光束照射以固定角速度旋转的粗糙圆柱体表面，反射空间形成随着被测表面运动变化的动态散斑。研究了照射面积大于圆柱曲面条件下在远场衍射区形成的动态散斑统计特性,得到了不同入射条件及不同圆柱时动态散斑强度起伏空间-时间归一化相关函数。结果表明：随着圆柱半径、旋转速度以及照射光斑有效面积的增大，动态散斑强度起伏相关性快速减小；当圆柱旋转速度恒定，动态散斑光强起伏相关函数的峰值随着探测点之间距离的增大而减小，但峰值的位置随之而增大；在近似点照射情况下随着圆柱半径的增大空间相关长度基本不变，而相关时间性明显增大。
2012, 24: 338-342.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0338
摘要:
采用溶胶-凝胶技术，以乙醇钽为前躯体，乙醇为溶剂，分别以盐酸、硝酸、硫酸为催化剂，结合CO2超临界干燥技术制备了Ta2O5气凝胶。研究发现：硫酸作催化剂的体系，其胶凝时间远远小于其他体系，且溶剂交换及超临界干燥过程中的收缩开裂现象明显改善；扫描电镜分析结果显示，硫酸为催化剂制备的Ta2O5气凝胶骨架颗粒间存在较严重的团簇现象，比表面积约167 m2/g，明显低于以盐酸、硝酸为催化剂的体系。X射线光电子能谱测试结果显示，Ta2O5气凝胶中无相应的Cl元素或N元素残留，而S元素则基本上滞留在Ta2O5气凝胶中。说明S元素进入了Ta-O-Ta交联结构，正是因为这种结构的引入，Ta2O5气凝胶的收缩龟裂现象得以明显改善并呈现出相对较高的力学性能。
采用溶胶-凝胶技术，以乙醇钽为前躯体，乙醇为溶剂，分别以盐酸、硝酸、硫酸为催化剂，结合CO2超临界干燥技术制备了Ta2O5气凝胶。研究发现：硫酸作催化剂的体系，其胶凝时间远远小于其他体系，且溶剂交换及超临界干燥过程中的收缩开裂现象明显改善；扫描电镜分析结果显示，硫酸为催化剂制备的Ta2O5气凝胶骨架颗粒间存在较严重的团簇现象，比表面积约167 m2/g，明显低于以盐酸、硝酸为催化剂的体系。X射线光电子能谱测试结果显示，Ta2O5气凝胶中无相应的Cl元素或N元素残留，而S元素则基本上滞留在Ta2O5气凝胶中。说明S元素进入了Ta-O-Ta交联结构，正是因为这种结构的引入，Ta2O5气凝胶的收缩龟裂现象得以明显改善并呈现出相对较高的力学性能。
2012, 24: 343-348.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0343
摘要:
针对惯性约束聚变（ICF）驱动装置中口径为400 mm400 mm薄型频率转换KDP晶体在45放置状态下产生的附加面形问题，采用有限元分析软件ANSYS，建立了以实测数据为基础的大口径薄型KDP晶体的应变模型和有加工误差的夹具模型，仿真分析了KDP晶体的加工误差和夹具的加工误差对KDP晶体附加面形的影响， 给出了KDP晶体附加面形变化的P-V值和RMS值。在此基础上，通过对KDP晶体的加工误差及夹具支撑表面不同类型和不同大小加工误差的分析和比较，得出：KDP晶体边缘的加工误差和夹具支撑表面的凹型加工误差是引起较大附加面形的原因之一，KDP晶体的加工误差也会导致其面形变化不均匀，而夹具支撑表面的凸型、波浪形加工误差和压条表面的随机加工误差对KDP晶体附加面形的影响相对较小，且支撑表面的随机加工误差引起的附加面形变化介于其他两者之间。
针对惯性约束聚变（ICF）驱动装置中口径为400 mm400 mm薄型频率转换KDP晶体在45放置状态下产生的附加面形问题，采用有限元分析软件ANSYS，建立了以实测数据为基础的大口径薄型KDP晶体的应变模型和有加工误差的夹具模型，仿真分析了KDP晶体的加工误差和夹具的加工误差对KDP晶体附加面形的影响， 给出了KDP晶体附加面形变化的P-V值和RMS值。在此基础上，通过对KDP晶体的加工误差及夹具支撑表面不同类型和不同大小加工误差的分析和比较，得出：KDP晶体边缘的加工误差和夹具支撑表面的凹型加工误差是引起较大附加面形的原因之一，KDP晶体的加工误差也会导致其面形变化不均匀，而夹具支撑表面的凸型、波浪形加工误差和压条表面的随机加工误差对KDP晶体附加面形的影响相对较小，且支撑表面的随机加工误差引起的附加面形变化介于其他两者之间。
2012, 24: 349-352.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0349
摘要:
采用柠檬酸钠为稳定剂、聚乙烯吡咯烷酮为分散剂，以水合肼还原银氨络离子制备出稳定的单分散胶态纳米银。以制得的纳米银溶胶，通过正相微乳液聚合，制备纳米银/聚苯乙烯复合材料。利用紫外-可见光(UV-Vis)吸收光谱研究了纳米银的光吸收特性，采用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对产物的晶体结构、形貌及尺寸进行了分析。结果表明：所制得的银纳米颗粒属立方晶系，平均粒径约10 nm，且无团聚及氧化现象；聚合过程中，纳米银的晶体结构、形貌及尺寸未发生明显变化。凝胶渗透色谱(GPC)分析表明聚苯乙烯基体重均分子量达4.03106，分子量分布指数为1.21；热重-示差扫描量热(TG-DSC)分析表明所制备的复合材料具有优异的热稳定性。
采用柠檬酸钠为稳定剂、聚乙烯吡咯烷酮为分散剂，以水合肼还原银氨络离子制备出稳定的单分散胶态纳米银。以制得的纳米银溶胶，通过正相微乳液聚合，制备纳米银/聚苯乙烯复合材料。利用紫外-可见光(UV-Vis)吸收光谱研究了纳米银的光吸收特性，采用X射线衍射(XRD)和透射电镜(TEM)对产物的晶体结构、形貌及尺寸进行了分析。结果表明：所制得的银纳米颗粒属立方晶系，平均粒径约10 nm，且无团聚及氧化现象；聚合过程中，纳米银的晶体结构、形貌及尺寸未发生明显变化。凝胶渗透色谱(GPC)分析表明聚苯乙烯基体重均分子量达4.03106，分子量分布指数为1.21；热重-示差扫描量热(TG-DSC)分析表明所制备的复合材料具有优异的热稳定性。
2012, 24: 353-356.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0353
摘要:
将平均晶粒尺寸为4.6 nm的金粒子通过静电作用粘附于聚苯乙烯（PS）微球表面用于化学镀，化学镀金后PS表面的金沉积层几乎达到完全包覆，厚度70~90 nm；在Au/PS表面进行化学镀银，沉积的银颗粒堆积紧密，颗粒大小较先前沉积的金颗粒大，镀覆层厚度增厚至200~400 nm；模板去除后，获得了完全自支撑的Au40Ag60空心微球结构的圆柱状泡沫材料。制备的金银合金泡沫由直径约10 m的空心球壳组成，圆柱体直径约5 mm，密度约1.2 g/cm3。
将平均晶粒尺寸为4.6 nm的金粒子通过静电作用粘附于聚苯乙烯（PS）微球表面用于化学镀，化学镀金后PS表面的金沉积层几乎达到完全包覆，厚度70~90 nm；在Au/PS表面进行化学镀银，沉积的银颗粒堆积紧密，颗粒大小较先前沉积的金颗粒大，镀覆层厚度增厚至200~400 nm；模板去除后，获得了完全自支撑的Au40Ag60空心微球结构的圆柱状泡沫材料。制备的金银合金泡沫由直径约10 m的空心球壳组成，圆柱体直径约5 mm，密度约1.2 g/cm3。
2012, 24: 0357-360.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0357
摘要:
为了诊断Z箍缩等离子体X射线相关信息，利用自聚焦和均匀色散原理，研制了一种新型的均匀色散弯晶谱仪。晶体分析器采用-石英（1010），布拉格角为43.4~72.7，利用有效面积为10 mm50 mm的X射线胶片接收光谱信号,实验在中国工程物理研究院阳加速器装置上进行，摄谱元件获得了Z箍缩铝丝阵等离子体的类H及类He谱线。实验结果表明：谱线分布遵循均匀色散条件，所研制均匀色散弯晶谱仪线色散率为-116.198 mm/nm，与理论值-120 mm/nm的相对误差为3.168%，能够用于Z箍缩等离子体X射线的光谱学研究。
为了诊断Z箍缩等离子体X射线相关信息，利用自聚焦和均匀色散原理，研制了一种新型的均匀色散弯晶谱仪。晶体分析器采用-石英（1010），布拉格角为43.4~72.7，利用有效面积为10 mm50 mm的X射线胶片接收光谱信号,实验在中国工程物理研究院阳加速器装置上进行，摄谱元件获得了Z箍缩铝丝阵等离子体的类H及类He谱线。实验结果表明：谱线分布遵循均匀色散条件，所研制均匀色散弯晶谱仪线色散率为-116.198 mm/nm，与理论值-120 mm/nm的相对误差为3.168%，能够用于Z箍缩等离子体X射线的光谱学研究。
2012, 24: 361-365.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0361
摘要:
以表面带正电荷的m级聚苯乙烯微球为种子，经过甲苯、二乙烯基苯溶胀，聚合与包覆等过程制备了直径约5 m的中空聚合物微球。研究了溶剂类型、溶剂用量对动态溶胀法制备的中空聚合物微球粒径、分布和结构的影响，讨论了中空聚合物微球的形成机理。结果表明：添加一定量甲苯、二甲苯等挥发性溶剂是动态溶胀法形成中空聚合物微球的前提；甲苯用量越多，溶胀后形成的中空结构越明显，孔径越大；选择低溶解性的二甲苯溶剂更有利于中空结构的形成。
以表面带正电荷的m级聚苯乙烯微球为种子，经过甲苯、二乙烯基苯溶胀，聚合与包覆等过程制备了直径约5 m的中空聚合物微球。研究了溶剂类型、溶剂用量对动态溶胀法制备的中空聚合物微球粒径、分布和结构的影响，讨论了中空聚合物微球的形成机理。结果表明：添加一定量甲苯、二甲苯等挥发性溶剂是动态溶胀法形成中空聚合物微球的前提；甲苯用量越多，溶胀后形成的中空结构越明显，孔径越大；选择低溶解性的二甲苯溶剂更有利于中空结构的形成。
2012, 24: 365-369.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0365
摘要:
采取主镜镜面向上真空蒸镀制备方式，开展了大型天文望远镜主镜铝加介质保护反射膜技术研究。结合ZZS3200型镀膜设备真空室几何配置，对传统膜厚分布计算物理模型进行了修正，分别分析了铝膜与介质膜层膜厚均匀性。结果表明:理论分析与实验数据一致，直径2.4 m范围内膜厚不均匀性约5.5%。通过优化工艺，成功制备出1.8 m平面镜薄膜元件，在350~1 800 nm波段范围内，膜层平均反射率88.6%，通过了环境稳定性测验。
采取主镜镜面向上真空蒸镀制备方式，开展了大型天文望远镜主镜铝加介质保护反射膜技术研究。结合ZZS3200型镀膜设备真空室几何配置，对传统膜厚分布计算物理模型进行了修正，分别分析了铝膜与介质膜层膜厚均匀性。结果表明:理论分析与实验数据一致，直径2.4 m范围内膜厚不均匀性约5.5%。通过优化工艺，成功制备出1.8 m平面镜薄膜元件，在350~1 800 nm波段范围内，膜层平均反射率88.6%，通过了环境稳定性测验。
2012, 24: 370-374.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0370
摘要:
以间苯二酚(R)-甲醛(F)为原料,加入表面活性剂P123以增强材料的骨架强度的方法，采用常压干燥技术制备了RF碳气凝胶，并进行了二氧化碳活化以调节其孔结构。扫描电子显微镜(SEM)测试表明,常压干燥的碳气凝胶结构中具有更大的纳米颗粒，骨架结构变粗，活化使碳气凝胶骨架结构更加致密；红外吸收光谱(FTIR)表明,表面活性剂P123中的醚键与RF苯环中的羟基存在强的相互作用，碳化后P123特征峰消失；热重曲线(TG和DTG)分析说明P123在440 ℃左右分解完全，不会对碳气凝胶的成分产生影响，并能起到良好的造孔作用；氮气吸附表明常压干燥制备的碳气凝胶比表面积约为570 m2/g，活化之后的比表面积高达3 500 m2/g左右。
以间苯二酚(R)-甲醛(F)为原料,加入表面活性剂P123以增强材料的骨架强度的方法，采用常压干燥技术制备了RF碳气凝胶，并进行了二氧化碳活化以调节其孔结构。扫描电子显微镜(SEM)测试表明,常压干燥的碳气凝胶结构中具有更大的纳米颗粒，骨架结构变粗，活化使碳气凝胶骨架结构更加致密；红外吸收光谱(FTIR)表明,表面活性剂P123中的醚键与RF苯环中的羟基存在强的相互作用，碳化后P123特征峰消失；热重曲线(TG和DTG)分析说明P123在440 ℃左右分解完全，不会对碳气凝胶的成分产生影响，并能起到良好的造孔作用；氮气吸附表明常压干燥制备的碳气凝胶比表面积约为570 m2/g，活化之后的比表面积高达3 500 m2/g左右。
2012, 24: 375-378.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0375
摘要:
采用聚苯乙烯(PS)催化氘化技术，在使苯环被氘化饱和的基础上，成功地制备出了部分氘化的聚环己基乙烯（D-PVCH，C8H8D6）。用傅里叶红外光谱仪、核磁共振仪对D-PVCH的结构进行了表征，结果表明与目标产物吻合，即苯环被氘饱和转化为环己基，氘代率为41.5%。采用差式扫描量热仪和热重分析仪分析了D-PVCH的热性能，结果表明D-PVCH的玻璃化转变温度为125 ℃，5%失重温度为403 ℃。另外，D-PVCH可溶于常见溶剂，如石油醚、环己烷和甲苯等。与PS相比，D-PVCH具有较好的热稳定性和良好的溶解性能。
采用聚苯乙烯(PS)催化氘化技术，在使苯环被氘化饱和的基础上，成功地制备出了部分氘化的聚环己基乙烯（D-PVCH，C8H8D6）。用傅里叶红外光谱仪、核磁共振仪对D-PVCH的结构进行了表征，结果表明与目标产物吻合，即苯环被氘饱和转化为环己基，氘代率为41.5%。采用差式扫描量热仪和热重分析仪分析了D-PVCH的热性能，结果表明D-PVCH的玻璃化转变温度为125 ℃，5%失重温度为403 ℃。另外，D-PVCH可溶于常见溶剂，如石油醚、环己烷和甲苯等。与PS相比，D-PVCH具有较好的热稳定性和良好的溶解性能。
2012, 24: 379-382.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0379
摘要:
采用溶胶-凝胶法合成出三聚氰胺-甲醛（MF）有机气凝胶，并通过N2吸附、红外光谱以及热重-质谱联用等实验技术对该气凝胶的多孔形态、结构特性和热稳定性进行了表征。结果表明:MF气凝胶是一种连续的、相互贯通的3维多孔网络结构材料，比表面积约842 m2/g，平均孔径为16 nm左右；热解产生了NO, H2O, NH3, NO2, CO2和CH4气体，很好地诠释了各阶段失重，其总失重高达97%，有望作为制备3维nm级多孔材料的模板。
采用溶胶-凝胶法合成出三聚氰胺-甲醛（MF）有机气凝胶，并通过N2吸附、红外光谱以及热重-质谱联用等实验技术对该气凝胶的多孔形态、结构特性和热稳定性进行了表征。结果表明:MF气凝胶是一种连续的、相互贯通的3维多孔网络结构材料，比表面积约842 m2/g，平均孔径为16 nm左右；热解产生了NO, H2O, NH3, NO2, CO2和CH4气体，很好地诠释了各阶段失重，其总失重高达97%，有望作为制备3维nm级多孔材料的模板。
2012, 24: 383-388.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0383
摘要:
采用Mortar谱元法和多处理器并行计算技术模拟了Kelvin-Helmhtz界面不稳定性湍流的混合发展过程，通过对混合层动量厚度、能谱和总动能的计算，评估了Kelvin-Helmhtz混合层的演化机理。计算结果表明：3维Mortar谱元法具有高计算精度和光滑区域的指数收敛特性，可以有效模拟混合层流动的湍流混合和演化，能够捕捉到涡的合并现象和大涡到小涡的级联过程；初期的混合层层流运动发展成具有连续谱结构的湍流运动过程，实现了Kelvin-Helmhtz界面不稳定性混合层流动从2维发展到3维的转捩特征，总湍流统计动能的变化反映了粘性耗散过程的作用。通过对Kelvin-Helmhtz 3维界面不稳定性混合层流动和3维层流向湍流转捩过程的数值模拟，程序的有效性得到了验算，表明谱元法应用于湍流混合模拟是可行的。
采用Mortar谱元法和多处理器并行计算技术模拟了Kelvin-Helmhtz界面不稳定性湍流的混合发展过程，通过对混合层动量厚度、能谱和总动能的计算，评估了Kelvin-Helmhtz混合层的演化机理。计算结果表明：3维Mortar谱元法具有高计算精度和光滑区域的指数收敛特性，可以有效模拟混合层流动的湍流混合和演化，能够捕捉到涡的合并现象和大涡到小涡的级联过程；初期的混合层层流运动发展成具有连续谱结构的湍流运动过程，实现了Kelvin-Helmhtz界面不稳定性混合层流动从2维发展到3维的转捩特征，总湍流统计动能的变化反映了粘性耗散过程的作用。通过对Kelvin-Helmhtz 3维界面不稳定性混合层流动和3维层流向湍流转捩过程的数值模拟，程序的有效性得到了验算，表明谱元法应用于湍流混合模拟是可行的。
2012, 24: 389-393.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0389
摘要:
在准静态条件和旋转流体场中采用乳液微封装技术制备约2 mm的大直径W1/O/W2乳粒，研究了有机相浓度和水溶性聚合物浓度对W1/O/W2乳粒稳定性的影响。从乳粒受力和变形的角度，探索了旋转流体场对W1/O/W2乳粒动力学稳定性的增强作用机制。研究表明：无论是在准静态条件下还是旋转流场中，乳粒稳定性都随聚苯乙烯浓度单一上升，随聚乙烯醇浓度呈现先上升后下降的趋势；相对于准静态条件，旋转流体场在一定条件下对大直径W1/O/W2乳粒的动力学稳定具有明显增强作用。
在准静态条件和旋转流体场中采用乳液微封装技术制备约2 mm的大直径W1/O/W2乳粒，研究了有机相浓度和水溶性聚合物浓度对W1/O/W2乳粒稳定性的影响。从乳粒受力和变形的角度，探索了旋转流体场对W1/O/W2乳粒动力学稳定性的增强作用机制。研究表明：无论是在准静态条件下还是旋转流场中，乳粒稳定性都随聚苯乙烯浓度单一上升，随聚乙烯醇浓度呈现先上升后下降的趋势；相对于准静态条件，旋转流体场在一定条件下对大直径W1/O/W2乳粒的动力学稳定具有明显增强作用。
2012, 24: 394-398.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0394
摘要:
采用了一种利用啁啾匹配光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）技术来消除泵浦脉冲时间窗口内的预脉冲的方法，并对该方法展开了数值模拟研究。分析了泵浦光脉冲形状、预脉冲提前时间等因素对预脉冲消除效果以及信噪比提升情况的影响。通过与传统的非共线OPCPA方案对比，发现啁啾匹配OPCPA方案可以消除掉离主脉冲更近的预脉冲，且它对预脉冲的消除效果受泵浦光脉冲形状的影响较小。
采用了一种利用啁啾匹配光参量啁啾脉冲放大（OPCPA）技术来消除泵浦脉冲时间窗口内的预脉冲的方法，并对该方法展开了数值模拟研究。分析了泵浦光脉冲形状、预脉冲提前时间等因素对预脉冲消除效果以及信噪比提升情况的影响。通过与传统的非共线OPCPA方案对比，发现啁啾匹配OPCPA方案可以消除掉离主脉冲更近的预脉冲，且它对预脉冲的消除效果受泵浦光脉冲形状的影响较小。
2012, 24: 399-402.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0399
摘要:
为解决大型激光驱动器建设中的关键工艺大型精密环形抛光技术一直存在着的控制困难、精度收敛不稳定的难题，分析了环形抛光加工中面形调整控制机理和本质，找到了传统调节控制和判断方法中的缺陷，提出了一种对环抛机面形变化基本实时的离线监测方法。这种监测方法具有结构简单、检测判断时间短和面形变化反应直观的优点。通过建立实验监测装置和实际加工验证，获得了较好的面形趋势判断和实时控制效果。
为解决大型激光驱动器建设中的关键工艺大型精密环形抛光技术一直存在着的控制困难、精度收敛不稳定的难题，分析了环形抛光加工中面形调整控制机理和本质，找到了传统调节控制和判断方法中的缺陷，提出了一种对环抛机面形变化基本实时的离线监测方法。这种监测方法具有结构简单、检测判断时间短和面形变化反应直观的优点。通过建立实验监测装置和实际加工验证，获得了较好的面形趋势判断和实时控制效果。
2012, 24: 403-406.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0403
摘要:
针对0.14 THz大气窗口，利用CST微波工作室和3维粒子模拟软件，对共焦波导结构的太赫兹回旋行波管进行了冷腔色散和注波互作用的模拟研究。以TE06模式作为互作用工作模式，在电压为35 kV、电流为2 A、横纵速度比为0.85的电子束参数下，当输入信号为1 W时，得到最高2 kW的微波功率输出，3 dB带宽为3.5 GHz,增益为30 dB。
针对0.14 THz大气窗口，利用CST微波工作室和3维粒子模拟软件，对共焦波导结构的太赫兹回旋行波管进行了冷腔色散和注波互作用的模拟研究。以TE06模式作为互作用工作模式，在电压为35 kV、电流为2 A、横纵速度比为0.85的电子束参数下，当输入信号为1 W时，得到最高2 kW的微波功率输出，3 dB带宽为3.5 GHz,增益为30 dB。
2012, 24: 407-411.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0407
摘要:
为了有效分析模式竞争，建立了回旋自谐振脉塞（CARM）多模束波互作用自洽非线性理论模型，并具体模拟研究了工作模式为TM51、频率为0.35 THz的高阶横磁模CARM中大轨道相对论电子束与多电磁模式的互作用过程。模拟结果表明：与回旋管不同，THz频段CARM可以有效工作于高阶TM模式，且具有较高的输出功率和增益；通过对工作参数的优化，可使工作模式的功率增长具有绝对优势，而竞争模式得到有效抑制；高阶TM模式THz频段CARM的性能对工作参数的变化十分敏感，在参数设计过程中必须对其进行多模束波互作用模拟分析。
为了有效分析模式竞争，建立了回旋自谐振脉塞（CARM）多模束波互作用自洽非线性理论模型，并具体模拟研究了工作模式为TM51、频率为0.35 THz的高阶横磁模CARM中大轨道相对论电子束与多电磁模式的互作用过程。模拟结果表明：与回旋管不同，THz频段CARM可以有效工作于高阶TM模式，且具有较高的输出功率和增益；通过对工作参数的优化，可使工作模式的功率增长具有绝对优势，而竞争模式得到有效抑制；高阶TM模式THz频段CARM的性能对工作参数的变化十分敏感，在参数设计过程中必须对其进行多模束波互作用模拟分析。
2012, 24: 412-416.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0412
摘要:
应用蒙特卡罗方法实现了粗糙海面的仿真与模拟，建立了基于双积分方程的高功率微波（HPM）近海面传输特性矩量法计算模型。模型采用光滑窗函数对均匀平面波进行调制，把均匀平面波入射调制为锥形波，消除了粗糙海面突然被截断而引起的边缘效应的影响；重新推导了锥形波入射下的基尔霍夫近似公式，并在满足基尔霍夫近似的条件下，通过对比分析，验证了模型的正确性；采用模型计算分析了不同海面几何参数和海水媒质参数对HPM近海面传输系数的影响。结果表明：粗糙海面的均方根高度对HPM传输系数影响明显，均方根高度越大，传输系数越小，能量分布越均匀；另外随着海水介电常数实部和虚部的增加，传输系数均有所增加，并且实部的影响更明显。
应用蒙特卡罗方法实现了粗糙海面的仿真与模拟，建立了基于双积分方程的高功率微波（HPM）近海面传输特性矩量法计算模型。模型采用光滑窗函数对均匀平面波进行调制，把均匀平面波入射调制为锥形波，消除了粗糙海面突然被截断而引起的边缘效应的影响；重新推导了锥形波入射下的基尔霍夫近似公式，并在满足基尔霍夫近似的条件下，通过对比分析，验证了模型的正确性；采用模型计算分析了不同海面几何参数和海水媒质参数对HPM近海面传输系数的影响。结果表明：粗糙海面的均方根高度对HPM传输系数影响明显，均方根高度越大，传输系数越小，能量分布越均匀；另外随着海水介电常数实部和虚部的增加，传输系数均有所增加，并且实部的影响更明显。
2012, 24: 417-422.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0417
摘要:
设计了一种应用于8 mm回旋管输出功率测量和频谱监测的圆波导-矩形波导多孔阵列耦合定向耦合器。利用弱耦合波理论推导了多孔阵列耦合公式，从数值计算和模拟仿真两个方面对比分析了8孔孔径阵列分别呈正反分布的等孔径、二项式、切比雪夫和高斯分布的耦合特性。在此基础上，结合等孔径分布耦合度带内波动小和切比雪夫分布高定向性的优点，提出了复合孔径阵列的设计思想。模拟结果显示:复合孔径阵列很好地兼顾了多种孔径阵列分布的优势，带内耦合度波动较小，有效频带范围较宽，且定向性优越。同时对定向耦合器的方向性改善进行了探讨，可以看出,适当的孔径分布阵列如切比雪夫分布和阵列边缘尾孔间距的调整都可以有效地提高定向性。
设计了一种应用于8 mm回旋管输出功率测量和频谱监测的圆波导-矩形波导多孔阵列耦合定向耦合器。利用弱耦合波理论推导了多孔阵列耦合公式，从数值计算和模拟仿真两个方面对比分析了8孔孔径阵列分别呈正反分布的等孔径、二项式、切比雪夫和高斯分布的耦合特性。在此基础上，结合等孔径分布耦合度带内波动小和切比雪夫分布高定向性的优点，提出了复合孔径阵列的设计思想。模拟结果显示:复合孔径阵列很好地兼顾了多种孔径阵列分布的优势，带内耦合度波动较小，有效频带范围较宽，且定向性优越。同时对定向耦合器的方向性改善进行了探讨，可以看出,适当的孔径分布阵列如切比雪夫分布和阵列边缘尾孔间距的调整都可以有效地提高定向性。
2012, 24: 423-427.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0423
摘要:
采用口径场理论分析了不同孔束比（孔径与束腰之比）的超高斯分布圆形口径天线近场辐射特性，得到了聚焦条件下焦点位置的近场增益解析式。并对不同观测位置点天线的辐射特性进行了仿真，结果表明：当观测点小于焦距的0.3倍时，且波束阶数大于4时，天线的辐射图样与孔束比无关；当观测点位于焦点时，设定孔束比，不同阶数的波束分布的辐射图样明显不同，但当孔束比为4以上时，辐射图样基本保持稳定，而且高阶波束没有旁瓣出现。
采用口径场理论分析了不同孔束比（孔径与束腰之比）的超高斯分布圆形口径天线近场辐射特性，得到了聚焦条件下焦点位置的近场增益解析式。并对不同观测位置点天线的辐射特性进行了仿真，结果表明：当观测点小于焦距的0.3倍时，且波束阶数大于4时，天线的辐射图样与孔束比无关；当观测点位于焦点时，设定孔束比，不同阶数的波束分布的辐射图样明显不同，但当孔束比为4以上时，辐射图样基本保持稳定，而且高阶波束没有旁瓣出现。
2012, 24: 428-430.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0428
摘要:
传统折射率渐变透镜的设计要求初级馈源天线具有稳定的相位中心，这就限制了透镜的应用范围。为拓宽透镜的应用范围，提出了一种折射率渐变透镜的数值设计方法，通过对馈源天线的极化电场离散采样获得相位信息，并据此设计透镜，随后用金属短线结构的新型人工电磁材料来实现这种透镜。这种设计方法简单灵活，对馈源天线没有限制。以经典矩形贴片天线为例，比较了贴片天线和透镜天线的回波损耗和远场方向图，结果表明运用这种方法设计的透镜使贴片天线的增益提高了2 dB，口径效率从62%提高到了99%。
传统折射率渐变透镜的设计要求初级馈源天线具有稳定的相位中心，这就限制了透镜的应用范围。为拓宽透镜的应用范围，提出了一种折射率渐变透镜的数值设计方法，通过对馈源天线的极化电场离散采样获得相位信息，并据此设计透镜，随后用金属短线结构的新型人工电磁材料来实现这种透镜。这种设计方法简单灵活，对馈源天线没有限制。以经典矩形贴片天线为例，比较了贴片天线和透镜天线的回波损耗和远场方向图，结果表明运用这种方法设计的透镜使贴片天线的增益提高了2 dB，口径效率从62%提高到了99%。
2012, 24: 431-435.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0431
摘要:
分析了光子晶体谐振腔的模式选择功能，实现光子晶体谐振腔回旋管振荡器高阶电磁模与高次电子回旋模的有效耦合，并成功抑制了模式竞争。通过对光子晶体谐振腔禁带特性的分析，定出了工作模式为TE23模,还建立了光子晶体谐振腔回旋管的等效半径的概念，设计了自洽非线性理论和相关的计算机数值模拟程序。研究发现TE23模能有效地与电子的二次回旋谐波相互作用，其耦合频率为206 GHz，并极大地降低了对工作磁场的要求。在考虑诸多物理因素影响的情况下,对该二次谐波光子带隙谐振腔(PBGC)回旋管振荡器进行了参数优化，得到了电压40 kV、电流4.2 A、磁场3.925 T、输出功率35 kW、互作用效率21%的二次谐波TE23模PBGC回旋管振荡器。
分析了光子晶体谐振腔的模式选择功能，实现光子晶体谐振腔回旋管振荡器高阶电磁模与高次电子回旋模的有效耦合，并成功抑制了模式竞争。通过对光子晶体谐振腔禁带特性的分析，定出了工作模式为TE23模,还建立了光子晶体谐振腔回旋管的等效半径的概念，设计了自洽非线性理论和相关的计算机数值模拟程序。研究发现TE23模能有效地与电子的二次回旋谐波相互作用，其耦合频率为206 GHz，并极大地降低了对工作磁场的要求。在考虑诸多物理因素影响的情况下,对该二次谐波光子带隙谐振腔(PBGC)回旋管振荡器进行了参数优化，得到了电压40 kV、电流4.2 A、磁场3.925 T、输出功率35 kW、互作用效率21%的二次谐波TE23模PBGC回旋管振荡器。
2012, 24: 436-440.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0436
摘要:
介绍了基于传统光路法的聚焦透镜的设计方法。利用电磁仿真软件计算了透镜置于圆锥喇叭口的3 mm聚焦透镜天线的性能。根据圆锥喇叭最大方向系数及现有文献公式确定喇叭张角，仿真得到天线聚焦性能不够理想。然后仿真了张角12,20,30三种天线聚焦性能，其焦距随张角增大而增大，逐渐接近所设计焦距。从而验证了光路法需电磁波长相对喇叭口径足够小的结论。给出了喇叭张角12,20,30三种天线焦平面上电场分布。喇叭张角30天线焦斑小于2倍波长。
介绍了基于传统光路法的聚焦透镜的设计方法。利用电磁仿真软件计算了透镜置于圆锥喇叭口的3 mm聚焦透镜天线的性能。根据圆锥喇叭最大方向系数及现有文献公式确定喇叭张角，仿真得到天线聚焦性能不够理想。然后仿真了张角12,20,30三种天线聚焦性能，其焦距随张角增大而增大，逐渐接近所设计焦距。从而验证了光路法需电磁波长相对喇叭口径足够小的结论。给出了喇叭张角12,20,30三种天线焦平面上电场分布。喇叭张角30天线焦斑小于2倍波长。
2012, 24: 441-444.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0441
摘要:
基于常规速调管，研制了用于开展空间功率合成实验的微波源系统。介绍了50 MW超大功率速调管发射机的系统组成、大功率速调管、相位控制及高功率测试系统等。重点阐述了超大功率速调管发射机的关键技术，并针对超大功率发射机的设计难点提出了具体的解决方案。为提高超大功率发射机的可靠性，设计了基于绝缘栅双极晶体管（IGBT）的感应叠加型全固态调制器。给出了超大功率发射机的测试结果，并探讨了超大功率速调管发射机的改进方法。最后对基于常规速调管，研制用于空间功率合成微波源系统的发展进行了展望。
基于常规速调管，研制了用于开展空间功率合成实验的微波源系统。介绍了50 MW超大功率速调管发射机的系统组成、大功率速调管、相位控制及高功率测试系统等。重点阐述了超大功率速调管发射机的关键技术，并针对超大功率发射机的设计难点提出了具体的解决方案。为提高超大功率发射机的可靠性，设计了基于绝缘栅双极晶体管（IGBT）的感应叠加型全固态调制器。给出了超大功率发射机的测试结果，并探讨了超大功率速调管发射机的改进方法。最后对基于常规速调管，研制用于空间功率合成微波源系统的发展进行了展望。
2012, 24: 445-448.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0445
摘要:
采用双球镜准光腔、频谱仪和锁相返波管组建了D波段低损耗介质测试系统，该系统通过频谱仪和外置谐波混频器得到腔体谐振测试数据，并用拟合或积分方法从谐振曲线中求解出准光腔的品质因数。测得双球镜开腔的固有品质因数大于8105，使该系统在工作波段可测量损耗角正切为10-5量级的低损耗介质。用该系统测出的石英、人造金刚石和蓝宝石的介电常数和损耗，与报道的结果一致，并测得4H-SiC在132.07 GHz的介电常数实部为9.598，损耗角正切为6.110-5。
采用双球镜准光腔、频谱仪和锁相返波管组建了D波段低损耗介质测试系统，该系统通过频谱仪和外置谐波混频器得到腔体谐振测试数据，并用拟合或积分方法从谐振曲线中求解出准光腔的品质因数。测得双球镜开腔的固有品质因数大于8105，使该系统在工作波段可测量损耗角正切为10-5量级的低损耗介质。用该系统测出的石英、人造金刚石和蓝宝石的介电常数和损耗，与报道的结果一致，并测得4H-SiC在132.07 GHz的介电常数实部为9.598，损耗角正切为6.110-5。
2012, 24: 449-452.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0449
摘要:
根据能量倍增器的工作原理，对3 dB桥误差引起的能量倍增器性能变化进行了理论分析，并对BEPC和BEPCⅡ直线加速器所使用能量倍增器的3 dB桥误差进行了讨论，为判断焊接后3 dB桥桥臂波导变形提供了理论参考。结果表明：无论是功率分配不平衡，还是相位关系偏离，都会使部分功率反射回速调管。功率分配不平衡和微波相位关系偏离值越大，则功率倍增因子下降得越多。
根据能量倍增器的工作原理，对3 dB桥误差引起的能量倍增器性能变化进行了理论分析，并对BEPC和BEPCⅡ直线加速器所使用能量倍增器的3 dB桥误差进行了讨论，为判断焊接后3 dB桥桥臂波导变形提供了理论参考。结果表明：无论是功率分配不平衡，还是相位关系偏离，都会使部分功率反射回速调管。功率分配不平衡和微波相位关系偏离值越大，则功率倍增因子下降得越多。
2012, 24: 453-456.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0453
摘要:
利用OPERA/TOSCA大型有限元分析软件对中国散裂中子源/快循环同步环（CSNS/RCS）注入系统的直流C型特种电切割磁铁进行了2维/3维磁场计算和设计，通过放置1 mm厚的DT4铁磁性屏蔽板，可将循环束流轨道上的边缘漏场比降低至2.610-4，大大减小了切割板外侧的边缘漏场对循环束流动力学的影响。另外，对该类型切割磁铁的线圈做了详细的水冷计算，以保证磁铁能在适当的温度下运行。结果表明，无论从物理上还是工程上，该类型磁铁完全可以满足CSNS/RCS注入系统物理设计以及长期稳定运行的要求。
利用OPERA/TOSCA大型有限元分析软件对中国散裂中子源/快循环同步环（CSNS/RCS）注入系统的直流C型特种电切割磁铁进行了2维/3维磁场计算和设计，通过放置1 mm厚的DT4铁磁性屏蔽板，可将循环束流轨道上的边缘漏场比降低至2.610-4，大大减小了切割板外侧的边缘漏场对循环束流动力学的影响。另外，对该类型切割磁铁的线圈做了详细的水冷计算，以保证磁铁能在适当的温度下运行。结果表明，无论从物理上还是工程上，该类型磁铁完全可以满足CSNS/RCS注入系统物理设计以及长期稳定运行的要求。
2012, 24: 457-462.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0457
摘要:
为了测量受空间电荷效应支配的发射度，合肥光源高亮度注入器采用了狭缝法进行测量，研究了基于狭缝法发射度测量系统的构成，并以实例比较了单狭缝和多狭缝在发射度测量系统中的应用。两种测量方法的结果表明：单狭缝法测量的结果更接近于模拟计算值，可有效避免子束团之间的重叠，适用范围更广。实验结果表明：在240 pC电荷量情况下，合肥光源高亮度注入器仍然具有较小的归一化发射度，为（1.840.085） mmmrad。
为了测量受空间电荷效应支配的发射度，合肥光源高亮度注入器采用了狭缝法进行测量，研究了基于狭缝法发射度测量系统的构成，并以实例比较了单狭缝和多狭缝在发射度测量系统中的应用。两种测量方法的结果表明：单狭缝法测量的结果更接近于模拟计算值，可有效避免子束团之间的重叠，适用范围更广。实验结果表明：在240 pC电荷量情况下，合肥光源高亮度注入器仍然具有较小的归一化发射度，为（1.840.085） mmmrad。
2012, 24: 463-466.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0463
摘要:
利用蒙特卡罗方法分别研究了3种能量X光机的光子穿透不同厚度铝的硬化情况及3种能量光机作为光源测量面密度的过程，并开展了相关实验研究,根据模拟结果对比分析了不同能量光机X射线硬化对面密度测量灵敏度的影响，结果表明：对同种能量光机的光子而言，随着面密度变大,射线硬化程度越严重，导致测量灵敏度下降；光子能量越低，测量灵敏度随面密度变大下降越快，反之亦然；对于某一范围面密度被测物，调整X光机电压使X光子刚好穿透并形成有效图像,可获得最理想的测量灵敏度。
利用蒙特卡罗方法分别研究了3种能量X光机的光子穿透不同厚度铝的硬化情况及3种能量光机作为光源测量面密度的过程，并开展了相关实验研究,根据模拟结果对比分析了不同能量光机X射线硬化对面密度测量灵敏度的影响，结果表明：对同种能量光机的光子而言，随着面密度变大,射线硬化程度越严重，导致测量灵敏度下降；光子能量越低，测量灵敏度随面密度变大下降越快，反之亦然；对于某一范围面密度被测物，调整X光机电压使X光子刚好穿透并形成有效图像,可获得最理想的测量灵敏度。
2012, 24: 467-470.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0467
摘要:
基于靶背鞘层加速机制（TNSA）产生的质子束具有宽能谱的特性，限制了其应用范围。为了产生准单能质子束，研究了基于直线加速器射频腔结构的质子能谱优化方法。在给定射频腔电压和频率情况下，计算了腔间距随优化能量的变化关系，并针对不同优化能量设计了不同大小的腔间距和腔数。在给定腔数情况下，发现只在某个能量附近可以获得单能性最好的单能峰。对能量接受范围进行了分析，要实现最终2%的能散，进入射频腔的质子束能散不能大于15%，并分析了射频腔频率对能量接受范围的影响。最后对PIC模拟得到的半高全宽为15%的一个能谱进行优化，获得了谱宽小于2%的准单色质子能谱。 .
基于靶背鞘层加速机制（TNSA）产生的质子束具有宽能谱的特性，限制了其应用范围。为了产生准单能质子束，研究了基于直线加速器射频腔结构的质子能谱优化方法。在给定射频腔电压和频率情况下，计算了腔间距随优化能量的变化关系，并针对不同优化能量设计了不同大小的腔间距和腔数。在给定腔数情况下，发现只在某个能量附近可以获得单能性最好的单能峰。对能量接受范围进行了分析，要实现最终2%的能散，进入射频腔的质子束能散不能大于15%，并分析了射频腔频率对能量接受范围的影响。最后对PIC模拟得到的半高全宽为15%的一个能谱进行优化，获得了谱宽小于2%的准单色质子能谱。 .
2012, 24: 471-475.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0475
摘要:
辐射成像系统中，射线沿闪烁体厚度方向产生的光经过镜头形成一个弥散的像。这通常是此类系统空间分辨的主要限制因素。建立了几何光学成像模型，描述了近心光路中此图像的空变特性。用点扩散函数均方根半径表征系统空间分辨性能，给出了图像点扩散函数均方根半径的表达式，其与闪烁体厚度、折射率、镜头相对孔径、成像倍率、射线入射点相对位置直接相关。将硅酸镥晶体3维发光强度分布与镜头进行耦合，分析了闪烁体发光强度分布对耦合的影响。采用点扩散函数均方根半径为最小的原则，建立了一个推导闪烁体相对于物镜放置在最佳位置的方法。
辐射成像系统中，射线沿闪烁体厚度方向产生的光经过镜头形成一个弥散的像。这通常是此类系统空间分辨的主要限制因素。建立了几何光学成像模型，描述了近心光路中此图像的空变特性。用点扩散函数均方根半径表征系统空间分辨性能，给出了图像点扩散函数均方根半径的表达式，其与闪烁体厚度、折射率、镜头相对孔径、成像倍率、射线入射点相对位置直接相关。将硅酸镥晶体3维发光强度分布与镜头进行耦合，分析了闪烁体发光强度分布对耦合的影响。采用点扩散函数均方根半径为最小的原则，建立了一个推导闪烁体相对于物镜放置在最佳位置的方法。
2012, 24: 476-480.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0476
摘要:
为了改善激光诱导击穿光谱质量，采用Nd:YAG激光器输出的纳秒脉冲激光激发土壤样品，由光栅光谱仪和光电检测系统记录等离子体发射光谱，研究了激光输出能量（100~500 mJ）和NaCl样品添加剂（质量分数0%~20%）对等离子体辐射强度的影响。实验结果表明，在激光能量为200 mJ的优化条件下，可以提高光谱强度和信噪比，而更高激光能量诱导的等离子体中光谱线自吸严重。当土壤样品中加入适量NaCl添加剂以后，能够进一步改善激光光谱质量。NaCl加入量为10%时，等离子体中元素Fe,Ba,Al和Ti的谱线强度比无添加剂时分别提高了37%，32%， 32% 和70%，光谱信噪比分别提高了33%，26%，16% 和38%。而样品烧蚀量、电子温度和电子密度比无添加剂时分别提高了14%,9.6%和26%。
为了改善激光诱导击穿光谱质量，采用Nd:YAG激光器输出的纳秒脉冲激光激发土壤样品，由光栅光谱仪和光电检测系统记录等离子体发射光谱，研究了激光输出能量（100~500 mJ）和NaCl样品添加剂（质量分数0%~20%）对等离子体辐射强度的影响。实验结果表明，在激光能量为200 mJ的优化条件下，可以提高光谱强度和信噪比，而更高激光能量诱导的等离子体中光谱线自吸严重。当土壤样品中加入适量NaCl添加剂以后，能够进一步改善激光光谱质量。NaCl加入量为10%时，等离子体中元素Fe,Ba,Al和Ti的谱线强度比无添加剂时分别提高了37%，32%， 32% 和70%，光谱信噪比分别提高了33%，26%，16% 和38%。而样品烧蚀量、电子温度和电子密度比无添加剂时分别提高了14%,9.6%和26%。
2012, 24: 481-485.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0481
摘要:
根据二次电子发射的主要物理过程，推导出二次电子发射系数和单位背散射电子产生的内二次电子数与原电子产生的内二次电子数之比、原电子入射能量、参数、最大二次电子发射系数、背散射系数之间的关系式。根据实验结果，给出了2~10 keV比率的表达式。根据推导的关系式，用实验数据分别计算出6种金属的平均参数。发现6种金属的平均参数都近似为一个常数11.89(eV)0.5。根据推导的关系式和计算的参数，推导出以背散射系数、原电子入射能量和最大二次电子发射系数为变量的二次电子发射系数通式。用该通式计算出二次电子发射系数,并与相应的实验值进行了比较，最后成功地推导出金属2~10 keV的二次电子发射系数通式。
根据二次电子发射的主要物理过程，推导出二次电子发射系数和单位背散射电子产生的内二次电子数与原电子产生的内二次电子数之比、原电子入射能量、参数、最大二次电子发射系数、背散射系数之间的关系式。根据实验结果，给出了2~10 keV比率的表达式。根据推导的关系式，用实验数据分别计算出6种金属的平均参数。发现6种金属的平均参数都近似为一个常数11.89(eV)0.5。根据推导的关系式和计算的参数，推导出以背散射系数、原电子入射能量和最大二次电子发射系数为变量的二次电子发射系数通式。用该通式计算出二次电子发射系数,并与相应的实验值进行了比较，最后成功地推导出金属2~10 keV的二次电子发射系数通式。
2012, 24: 486-490.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0486
摘要:
利用强流脉冲离子束（C+,H+）对变形镁合金AZ31的压铸件靶材分别进行1,5,10,20,30,50和100次辐照实验，分析辐照前后表面形貌和相组成，并检测辐照表面及横截面沿深度方向显微硬度。结果表明：HIPIB辐照次数对靶材形貌影响较大，多次辐照使靶材熔坑呈周期性变化趋势；-Mg17Al12相弥散分布于-Mg相中。1～30次辐照，表面显微硬度提高，其主要原因为晶粒细化及微应变导致的晶体缺陷；30～50次辐照，显微硬度显著降低，其原因在于晶体缺陷的演变，如位错移动导致的小角度晶界形成，甚至出现回复再结晶过程；50～100次辐照表面显微硬度略有降低，其原因在于辐照表面组织结构及热力学行为达到稳定态。辐照效应形成冲击应力波导致长程硬化，20次辐照的横截面显微硬度在距表层30 m和240 m处分别达到极大值1.0 GPa和1.3 GPa。
利用强流脉冲离子束（C+,H+）对变形镁合金AZ31的压铸件靶材分别进行1,5,10,20,30,50和100次辐照实验，分析辐照前后表面形貌和相组成，并检测辐照表面及横截面沿深度方向显微硬度。结果表明：HIPIB辐照次数对靶材形貌影响较大，多次辐照使靶材熔坑呈周期性变化趋势；-Mg17Al12相弥散分布于-Mg相中。1～30次辐照，表面显微硬度提高，其主要原因为晶粒细化及微应变导致的晶体缺陷；30～50次辐照，显微硬度显著降低，其原因在于晶体缺陷的演变，如位错移动导致的小角度晶界形成，甚至出现回复再结晶过程；50～100次辐照表面显微硬度略有降低，其原因在于辐照表面组织结构及热力学行为达到稳定态。辐照效应形成冲击应力波导致长程硬化，20次辐照的横截面显微硬度在距表层30 m和240 m处分别达到极大值1.0 GPa和1.3 GPa。
2012, 24: 491-496.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0491
摘要:
研究了采用放电电流为200 A，持续时间为13 s的单脉冲放电形式，在锥-板、锥-网两种电极结构下，等离子体生成及空间传播特性并使用探针法对生成等离子体的电子密度、电子温度、空间电位、离子能量等参数进行了测量。实验和仿真结果表明；锥-网电极的起始放电电压较高，生成的等离子密度较大，沿放电电极轴方向运动的等离子体的密度最大。然而，两种不同电极结构生成的等离子体的传播速度没有明显区别。
研究了采用放电电流为200 A，持续时间为13 s的单脉冲放电形式，在锥-板、锥-网两种电极结构下，等离子体生成及空间传播特性并使用探针法对生成等离子体的电子密度、电子温度、空间电位、离子能量等参数进行了测量。实验和仿真结果表明；锥-网电极的起始放电电压较高，生成的等离子密度较大，沿放电电极轴方向运动的等离子体的密度最大。然而，两种不同电极结构生成的等离子体的传播速度没有明显区别。
2012, 24: 497-500.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0497
摘要:
基于独特结构和物理特性的两类高性能新型高压半导体开关漂移阶跃恢复二极管和快速离化开关，提出一种新型高功率高压纳秒电磁脉冲产生方法，其技术路径是通过高压漂移阶跃恢复二极管开关将高贮能电感能量向高压快速离化开关及负载转移，产生高功率、高重复频率纳秒电磁脉冲，并用实验验证该方法在高重复频率（120,200,300 kHz）下产生高功率、高重复频率纳秒脉冲的有效性，输出脉冲电压分别为1.62,1.41,1.36 kV。
基于独特结构和物理特性的两类高性能新型高压半导体开关漂移阶跃恢复二极管和快速离化开关，提出一种新型高功率高压纳秒电磁脉冲产生方法，其技术路径是通过高压漂移阶跃恢复二极管开关将高贮能电感能量向高压快速离化开关及负载转移，产生高功率、高重复频率纳秒电磁脉冲，并用实验验证该方法在高重复频率（120,200,300 kHz）下产生高功率、高重复频率纳秒脉冲的有效性，输出脉冲电压分别为1.62,1.41,1.36 kV。
2012, 24: 501-504.
doi: 10.3788/HPLPB20122402.0501
摘要:
分析了用于纳秒脉冲电流测量的微分环标定难点，提出微分环现场标定方法。通过脉冲形成线脉冲充电以解决微分环标定中信噪比较低、可信度较差等问题；分析了脉冲形成线充电时间、充电电压及脉冲形成开关击穿电压等回路参数对标定结果的影响。基于闪光二号加速器，对测量二极管电流的微分环进行了现场标定，前级隔离开关平均击穿电压为25 kV时，微分环标定回路电流达到1.3 kA，微分环灵敏度为9.311010，方差为0.151010。
分析了用于纳秒脉冲电流测量的微分环标定难点，提出微分环现场标定方法。通过脉冲形成线脉冲充电以解决微分环标定中信噪比较低、可信度较差等问题；分析了脉冲形成线充电时间、充电电压及脉冲形成开关击穿电压等回路参数对标定结果的影响。基于闪光二号加速器，对测量二极管电流的微分环进行了现场标定，前级隔离开关平均击穿电压为25 kV时，微分环标定回路电流达到1.3 kA，微分环灵敏度为9.311010，方差为0.151010。
