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RSS2012年 24卷 第09期
推荐文章
2012, 24: 2017-2021.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2017
摘要:
将激光信号与高帧频CCD结合，解决了光学系统中振动信号和激光信号之间的转换问题，不仅能够测量振动对系统光束指向稳定性的影响，而且能够得到振动信号本身的频率特性。利用该方法对振源为150 Hz和200 Hz两种条件下的光学系统受迫振动进行测量，得到了与输入信号相吻合的振动信号属性。通过实验与分析得知：时域振幅测量精度为6.25 m，频域分辨力为2 Hz，方法简便高效，测量结果准确，已应用于角多路准分子激光主振荡功率放大器系统打靶试验平台光束指向稳定性的研究中。
将激光信号与高帧频CCD结合，解决了光学系统中振动信号和激光信号之间的转换问题，不仅能够测量振动对系统光束指向稳定性的影响，而且能够得到振动信号本身的频率特性。利用该方法对振源为150 Hz和200 Hz两种条件下的光学系统受迫振动进行测量，得到了与输入信号相吻合的振动信号属性。通过实验与分析得知：时域振幅测量精度为6.25 m，频域分辨力为2 Hz，方法简便高效，测量结果准确，已应用于角多路准分子激光主振荡功率放大器系统打靶试验平台光束指向稳定性的研究中。
2012, 24: 2022-2026.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2022
摘要:
利用两种不同大气湍流结构常数模型，讨论了不同高度的湍流对大气湍流光学参数的影响。通过理论计算得出：相干长度和对数振幅起伏方差主要由低层大气湍流决定，而等晕角、倾斜等晕角、格林伍德频率和泰勒频率由对流层顶附近的高层湍流决定。分析了垂直高度30 km以下的3部分大气湍流对等晕角的贡献比例，在给定的不同强度湍流下，对流层顶附近的高层大气湍流贡献比例都大于25％，而低层大气湍流的贡献比例都小于3%。
利用两种不同大气湍流结构常数模型，讨论了不同高度的湍流对大气湍流光学参数的影响。通过理论计算得出：相干长度和对数振幅起伏方差主要由低层大气湍流决定，而等晕角、倾斜等晕角、格林伍德频率和泰勒频率由对流层顶附近的高层湍流决定。分析了垂直高度30 km以下的3部分大气湍流对等晕角的贡献比例，在给定的不同强度湍流下，对流层顶附近的高层大气湍流贡献比例都大于25％，而低层大气湍流的贡献比例都小于3%。
2012, 24: 2027-2030.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2027
摘要:
介绍了基于光纤激光器泵浦的光学参量振荡器发展现状及其在定向红外干扰技术中的应用前景，对定向红外干扰技术的一些基本原理进行了讨论。利用自研的一台基于光纤激光器泵浦的连续波光学参量振荡器，通过周期调谐的方式分别实现3.414,3.630和3.820 m的瓦级中红外激光输出。采用这3个波长的激光对中红外热像仪进行了干扰原理性实验。对比实验结果可以得出:对于3.820 m波长的中红外激光，当其辐照的HgCdTe探测器前功率密度大于10 W/cm2量级时，在传输750 m距离后，热像仪实现饱和效果并且非饱和区域图像灰度级发生较大变化，达到了掩盖有用信号的目的。
介绍了基于光纤激光器泵浦的光学参量振荡器发展现状及其在定向红外干扰技术中的应用前景，对定向红外干扰技术的一些基本原理进行了讨论。利用自研的一台基于光纤激光器泵浦的连续波光学参量振荡器，通过周期调谐的方式分别实现3.414,3.630和3.820 m的瓦级中红外激光输出。采用这3个波长的激光对中红外热像仪进行了干扰原理性实验。对比实验结果可以得出:对于3.820 m波长的中红外激光，当其辐照的HgCdTe探测器前功率密度大于10 W/cm2量级时，在传输750 m距离后，热像仪实现饱和效果并且非饱和区域图像灰度级发生较大变化，达到了掩盖有用信号的目的。
2012, 24: 2031-2036.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2031
摘要:
对2 m波段脉冲激光泵浦碲化物光子晶体光纤产生中红外超连续谱进行了数值研究。通过材料的拉曼增益谱间接求得了对应的拉曼响应函数；由光子晶体光纤的材料折射率和波导结构，通过COMSOL软件获得了碲化物光子晶体光纤中基模等效折射率，计算了相应的色散曲线和限制损耗 ；利用自适应的分步傅里叶算法，模拟了中心波长为1.96m、峰值功率为20 kW的50 fs脉冲光泵浦碲化物光子晶体光纤时超连续谱的产生，当光纤长度为6 cm时，产生的中红外超连续谱波长范围为1.0~4.5 m。
对2 m波段脉冲激光泵浦碲化物光子晶体光纤产生中红外超连续谱进行了数值研究。通过材料的拉曼增益谱间接求得了对应的拉曼响应函数；由光子晶体光纤的材料折射率和波导结构，通过COMSOL软件获得了碲化物光子晶体光纤中基模等效折射率，计算了相应的色散曲线和限制损耗 ；利用自适应的分步傅里叶算法，模拟了中心波长为1.96m、峰值功率为20 kW的50 fs脉冲光泵浦碲化物光子晶体光纤时超连续谱的产生，当光纤长度为6 cm时，产生的中红外超连续谱波长范围为1.0~4.5 m。
2012, 24: 2037-2042.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2037
摘要:
为了验证自行研制的瑞利散射测风激光雷达的性能及应用价值，将激光雷达测量的风速风向廓线与探空气球测量结果进行对比，结果吻合得较好，高度10 km以下风速最大差距3.0 m/s，20 km以下最大差距4.5 m/s；风向除拐点外标准差最大32。连续探测结果显示了强劲的西风急流和风向转换特征，急流中心的高度一般在10~12 km，中心最大风速接近70 m/s，最小风速不低于30 m/s，20 km左右拐点最小风速不足1 m/s，20 km以上风速逐渐增加 ；在20 km以下风向为西风，在270左右变化，20 km以上为东风，在90左右变化。探测结果表明瑞利散射测风激光雷达既能跟踪大尺度季节性气候特征的变化规律，又能突出小尺度瞬态气候特征的形成、演化过程。
为了验证自行研制的瑞利散射测风激光雷达的性能及应用价值，将激光雷达测量的风速风向廓线与探空气球测量结果进行对比，结果吻合得较好，高度10 km以下风速最大差距3.0 m/s，20 km以下最大差距4.5 m/s；风向除拐点外标准差最大32。连续探测结果显示了强劲的西风急流和风向转换特征，急流中心的高度一般在10~12 km，中心最大风速接近70 m/s，最小风速不低于30 m/s，20 km左右拐点最小风速不足1 m/s，20 km以上风速逐渐增加 ；在20 km以下风向为西风，在270左右变化，20 km以上为东风，在90左右变化。探测结果表明瑞利散射测风激光雷达既能跟踪大尺度季节性气候特征的变化规律，又能突出小尺度瞬态气候特征的形成、演化过程。
2012, 24: 2043-2046.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2043
摘要:
基于热力解耦的热弹性模型，采用常用假设，通过方程分析法，导出了激光辐照下高反射镜热变形问题的尺度律。同时,还发现了对同一模型，当其他条件不变时，变形、温升、应力与激光功率密度之间具有线性关系。数值结果证明了该问题尺度律的成立及线性关系的正确性。该结论是利用缩比模型研究大尺寸反射镜在激光辐照下的热变形问题的依据，且为解决缩比模型设计、辐照条件设计和模型实验数据反推到原型等相关问题提供了参考准则。
基于热力解耦的热弹性模型，采用常用假设，通过方程分析法，导出了激光辐照下高反射镜热变形问题的尺度律。同时,还发现了对同一模型，当其他条件不变时，变形、温升、应力与激光功率密度之间具有线性关系。数值结果证明了该问题尺度律的成立及线性关系的正确性。该结论是利用缩比模型研究大尺寸反射镜在激光辐照下的热变形问题的依据，且为解决缩比模型设计、辐照条件设计和模型实验数据反推到原型等相关问题提供了参考准则。
2012, 24: 2047-2052.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2047
摘要:
线偏振高斯光束经圆形光阑衍射后,其远场可表示成互相正交的横电(TE)项和横磁(TM)项之和。利用TE项和TM项的远场能流分布，导出了高斯衍射光束的TE项和TM项远场功率的解析表达式，由此可度量TE项和TM项在远场占总功率的比例。基于能流二阶矩的定义，给出了高斯衍射光束、TE项和TM项远场发散角的解析式以及三者远场发散角间的关系通式，重点分析了f参数和截取参数对远场发散角的影响。结果表明:随着f参数的增大，远场发散角先增大后趋向于各自的饱和值。截取参数对远场发散角的影响与f参数相关，当f参数较大时，截取参数对远场发散角的影响不明显；当f参数适中时，随着截取参数的增大，远场发散角先减小后趋向于各自的最小值；但当f参数较小时，高斯衍射光束和TM项二者的远场发散角出现一定的波动性。
线偏振高斯光束经圆形光阑衍射后,其远场可表示成互相正交的横电(TE)项和横磁(TM)项之和。利用TE项和TM项的远场能流分布，导出了高斯衍射光束的TE项和TM项远场功率的解析表达式，由此可度量TE项和TM项在远场占总功率的比例。基于能流二阶矩的定义，给出了高斯衍射光束、TE项和TM项远场发散角的解析式以及三者远场发散角间的关系通式，重点分析了f参数和截取参数对远场发散角的影响。结果表明:随着f参数的增大，远场发散角先增大后趋向于各自的饱和值。截取参数对远场发散角的影响与f参数相关，当f参数较大时，截取参数对远场发散角的影响不明显；当f参数适中时，随着截取参数的增大，远场发散角先减小后趋向于各自的最小值；但当f参数较小时，高斯衍射光束和TM项二者的远场发散角出现一定的波动性。
2012, 24: 2053-2058.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2053
摘要:
以蒸馏水为工质，在闭式循环喷雾冷却系统上，变化喷雾流量，研究了表面几何结构对喷雾传热性能的影响。从对流换热和相变换热比例关系的角度，对喷雾换热机理进行了实验研究。结果表明：与光滑表面相比，微结构表面可明显增强喷雾换热强度，这主要归因于相变换热的增强。表面温度较低时，直肋面换热效果最好 ；增大流量，光面换热增强，而直肋面变化不明显。表面温度较高时，方肋面换热效果最好；随着流量增大，所有面换热均增强。对于微结构表面，相变换热份额均大于50%，故而以相变换热为主；而光滑表面，即使在温度较低时，相变换热份额也大于20%。临界热流密度与三相接触线长度正相关，流量为15.9 mL/min时，方肋面、直肋面和光面的临界热流密度依次为159.1，120.2，109.8 W/cm2，蒸发效率分别为96.0%，72.5%，67.1%。
以蒸馏水为工质，在闭式循环喷雾冷却系统上，变化喷雾流量，研究了表面几何结构对喷雾传热性能的影响。从对流换热和相变换热比例关系的角度，对喷雾换热机理进行了实验研究。结果表明：与光滑表面相比，微结构表面可明显增强喷雾换热强度，这主要归因于相变换热的增强。表面温度较低时，直肋面换热效果最好 ；增大流量，光面换热增强，而直肋面变化不明显。表面温度较高时，方肋面换热效果最好；随着流量增大，所有面换热均增强。对于微结构表面，相变换热份额均大于50%，故而以相变换热为主；而光滑表面，即使在温度较低时，相变换热份额也大于20%。临界热流密度与三相接触线长度正相关，流量为15.9 mL/min时，方肋面、直肋面和光面的临界热流密度依次为159.1，120.2，109.8 W/cm2，蒸发效率分别为96.0%，72.5%，67.1%。
2012, 24: 2059-2062.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2059
摘要:
从无光栅频率分辨光学开关(GRENOUILLE)的测量原理出发，分析了不均匀的光束空间轮廓导致行迹畸变的原因，并通过数值方法模拟了GRENOUILLE内部存在的数据一致性校验机制对这种影响的抑制作用。结果表明:不均匀光束空间轮廓对GRENOUILLE测量结果的影响并不显著；实际测量中更应避免的是使用过小的光束口径，它将导致行迹不完整，从而显著影响时间波形的测量结果。
从无光栅频率分辨光学开关(GRENOUILLE)的测量原理出发，分析了不均匀的光束空间轮廓导致行迹畸变的原因，并通过数值方法模拟了GRENOUILLE内部存在的数据一致性校验机制对这种影响的抑制作用。结果表明:不均匀光束空间轮廓对GRENOUILLE测量结果的影响并不显著；实际测量中更应避免的是使用过小的光束口径，它将导致行迹不完整，从而显著影响时间波形的测量结果。
2012, 24: 2063-2067.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2063
摘要:
研究了存在参数微扰的激光超混沌系统的Takagi-Sugeno (T-S) 模糊模型的逼近性及建立问题。分析了存在参数微扰的激光超混沌系统的动力学特性。基于典型T-S模糊系统的建模原理，研究了激光超混沌T-S模糊系统的通用逼近性，通过确定非线性关键变量、模糊隶属度函数及模糊规则，建立了激光超混沌系统的T-S模糊模型。仿真结果表明，所建立的模糊模型能够有效逼近存在参数微扰的激光超混沌系统。
研究了存在参数微扰的激光超混沌系统的Takagi-Sugeno (T-S) 模糊模型的逼近性及建立问题。分析了存在参数微扰的激光超混沌系统的动力学特性。基于典型T-S模糊系统的建模原理，研究了激光超混沌T-S模糊系统的通用逼近性，通过确定非线性关键变量、模糊隶属度函数及模糊规则，建立了激光超混沌系统的T-S模糊模型。仿真结果表明，所建立的模糊模型能够有效逼近存在参数微扰的激光超混沌系统。
2012, 24: 2068-2072.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2068
摘要:
为解决在光学玻璃应力双折射测量中遇到的双折射叠加问题，利用光学等效原理，使用一个线性双折射模型和一个旋转器来代替叠加模型。对叠加的情况做了分析和计算，得到了叠加后的特征延迟、主应力方向和旋转角随两个应力模型主应力方向夹角变化的曲线。理论分析表明，应力双折射叠加不是应力双折射的简单相加，而是与叠加模型各自的应力双折射值和主应力方向的夹角有关。实验结果与理论计算相吻合。应力双折射叠加对实际光学玻璃测试造成不良影响，使测量精度降低，特别是有透光支撑机构或折射液容器的情况下，应力双折射叠加的影响不可忽略。
为解决在光学玻璃应力双折射测量中遇到的双折射叠加问题，利用光学等效原理，使用一个线性双折射模型和一个旋转器来代替叠加模型。对叠加的情况做了分析和计算，得到了叠加后的特征延迟、主应力方向和旋转角随两个应力模型主应力方向夹角变化的曲线。理论分析表明，应力双折射叠加不是应力双折射的简单相加，而是与叠加模型各自的应力双折射值和主应力方向的夹角有关。实验结果与理论计算相吻合。应力双折射叠加对实际光学玻璃测试造成不良影响，使测量精度降低，特别是有透光支撑机构或折射液容器的情况下，应力双折射叠加的影响不可忽略。
2012, 24: 2073-2078.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2073
摘要:
利用可调谐半导体吸收光谱技术实现燃烧场温度二维分布重建。设计H2O模型温度分布范围为300~1300 K，高斯型分布，利用Radon变换模拟实验测量结果。采用滤波反投影算法重建了两条吸收谱线强度场，进而得到气体温度二维分布，重建结果与模型符合较好。研究了不同投影数目和随机噪声对重建结果的影响，结果表明：随着投影数目的减少和噪声幅值的增加，重建温度分布均方误差增大，图像重建效果变差。当投影数目减小到4个，重建温度场已不能完全反映原始温度场信息。
利用可调谐半导体吸收光谱技术实现燃烧场温度二维分布重建。设计H2O模型温度分布范围为300~1300 K，高斯型分布，利用Radon变换模拟实验测量结果。采用滤波反投影算法重建了两条吸收谱线强度场，进而得到气体温度二维分布，重建结果与模型符合较好。研究了不同投影数目和随机噪声对重建结果的影响，结果表明：随着投影数目的减少和噪声幅值的增加，重建温度分布均方误差增大，图像重建效果变差。当投影数目减小到4个，重建温度场已不能完全反映原始温度场信息。
2012, 24: 2079-2084.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2079
摘要:
惯性约束聚变频率转换系统中，大口径薄型KDP晶体的面形质量是影响频率转换效率能否达到设计要求的关键因素之一。针对45放置状态下口径为400 mm400 mm的三倍频KDP晶体，采用ANSYS有限元分析软件，建立了不同夹持方式和具有不同加工误差的KDP晶体模型和夹具模型，分析了加工误差对不同夹持方式下KDP晶体附加面形的影响，给出了不同加工误差和不同夹持情况下，KDP晶体附加面形的P-V值和RMS值。研究结果表明，夹持方式和加工误差是引起KDP晶体附加面形变化的重要因素，正面压条夹持方式即使在晶体和夹具存在加工误差时也可以较好地控制晶体的附加面形。
惯性约束聚变频率转换系统中，大口径薄型KDP晶体的面形质量是影响频率转换效率能否达到设计要求的关键因素之一。针对45放置状态下口径为400 mm400 mm的三倍频KDP晶体，采用ANSYS有限元分析软件，建立了不同夹持方式和具有不同加工误差的KDP晶体模型和夹具模型，分析了加工误差对不同夹持方式下KDP晶体附加面形的影响，给出了不同加工误差和不同夹持情况下，KDP晶体附加面形的P-V值和RMS值。研究结果表明，夹持方式和加工误差是引起KDP晶体附加面形变化的重要因素，正面压条夹持方式即使在晶体和夹具存在加工误差时也可以较好地控制晶体的附加面形。
2012, 24: 2085-2088.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2085
摘要:
针对光纤通信系统中数据同步处理时对脉冲可调延迟的要求，提出了一种可调延迟器的结构设计方案。对电光强度调制器(EOIM)的光频移特性进行了研究，基于EOIM对各级边带和强度的调制作用，利用EOIM对受激布里渊散射慢光装置中的泵浦光进行强度调节，从而实现延迟量可调。建立了可调延迟的数学模型，通过实验研究分别得出了在一定微波调制功率下EOIM调制深度和直流偏置电压随脉冲延迟量的变化关系。从实验结果中可以看出：在引起失真的主要因素为零的情况下，当直流偏置电压为半波电压的1/2时，脉冲相对群延迟随调制深度的增大逐渐减小；当调制深度为1.39时，脉冲相对群延迟随直流偏置电压的增大逐渐增大，延迟量最大可达到未调制情况下的1.106倍，实现了较大范围的延迟量调节。
针对光纤通信系统中数据同步处理时对脉冲可调延迟的要求，提出了一种可调延迟器的结构设计方案。对电光强度调制器(EOIM)的光频移特性进行了研究，基于EOIM对各级边带和强度的调制作用，利用EOIM对受激布里渊散射慢光装置中的泵浦光进行强度调节，从而实现延迟量可调。建立了可调延迟的数学模型，通过实验研究分别得出了在一定微波调制功率下EOIM调制深度和直流偏置电压随脉冲延迟量的变化关系。从实验结果中可以看出：在引起失真的主要因素为零的情况下，当直流偏置电压为半波电压的1/2时，脉冲相对群延迟随调制深度的增大逐渐减小；当调制深度为1.39时，脉冲相对群延迟随直流偏置电压的增大逐渐增大，延迟量最大可达到未调制情况下的1.106倍，实现了较大范围的延迟量调节。
2012, 24: 2089-2093.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2089
摘要:
针对高功率二极管激光器的封装要求，通过磁控溅射的方法制备了Au80Sn20合金焊料，使用扫描电子显微镜（SEM）观察其微结构和表面形貌；利用能谱仪（EDX）和X射线荧光测试仪分析其成分；采用差热分析法（DTA）测试其熔化温度，并用制备的Au80Sn20合金焊料进行了可焊性实验。结果表明：磁控溅射法可以制备Au80Sn20合金焊料，其制备的Au80Sn20合金焊料表面无明显缺陷，结构致密；成分与理论值接近；熔点与理论熔点接近；焊接浸润性好,空洞率小,强度大。
针对高功率二极管激光器的封装要求，通过磁控溅射的方法制备了Au80Sn20合金焊料，使用扫描电子显微镜（SEM）观察其微结构和表面形貌；利用能谱仪（EDX）和X射线荧光测试仪分析其成分；采用差热分析法（DTA）测试其熔化温度，并用制备的Au80Sn20合金焊料进行了可焊性实验。结果表明：磁控溅射法可以制备Au80Sn20合金焊料，其制备的Au80Sn20合金焊料表面无明显缺陷，结构致密；成分与理论值接近；熔点与理论熔点接近；焊接浸润性好,空洞率小,强度大。
2012, 24: 2094-2098.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2094
摘要:
采用单辊旋淬法制备了快速凝固Cu-1.5%Be合金(Be质量分数1.5%)薄带。根据热传输平衡方程对快速凝固冷却速率进行了估算，并借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜对该合金的微观结构及相选择进行了分析。结果表明：当辊面线速度在29.93~39.19 m/s范围内时，合金冷却速率可达到9.80105~1.63106 K/s；随着辊轮转速的提高和喷注气压的减小，合金条带厚度和晶粒度逐渐变小；随着冷却速率的增加，溶质截留效果显著，合金相结构由复相向单相转变，当辊面线速度达到34.54 m/s时,Cu-1.5%Be合金可形成过饱和的-Cu固溶体组织，且组织细小均匀，可获得纳米晶；条带横断面显微组织由接近辊面一侧的细小等轴晶区、中间的柱状晶区和靠近自由表面的等轴晶区组成。
采用单辊旋淬法制备了快速凝固Cu-1.5%Be合金(Be质量分数1.5%)薄带。根据热传输平衡方程对快速凝固冷却速率进行了估算，并借助X射线衍射仪、扫描电子显微镜对该合金的微观结构及相选择进行了分析。结果表明：当辊面线速度在29.93~39.19 m/s范围内时，合金冷却速率可达到9.80105~1.63106 K/s；随着辊轮转速的提高和喷注气压的减小，合金条带厚度和晶粒度逐渐变小；随着冷却速率的增加，溶质截留效果显著，合金相结构由复相向单相转变，当辊面线速度达到34.54 m/s时,Cu-1.5%Be合金可形成过饱和的-Cu固溶体组织，且组织细小均匀，可获得纳米晶；条带横断面显微组织由接近辊面一侧的细小等轴晶区、中间的柱状晶区和靠近自由表面的等轴晶区组成。
2012, 24: 2099-2102.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2099
摘要:
采用射频辉光放电等离子体和介质阻挡放电等离子体对聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）进行处理后，使用聚氨酯进行粘接，并测试了混合粘合体的剪切强度。介质阻挡放电功率是100 W时，等离子体处理对混合粘合体的剪切强度无影响。介质阻挡放电的功率为200 W、处理时间20 s时，等离子体处理效果最佳，剪切强度为1.58 MPa，是未处理的混合粘合体的14.36倍。介质阻挡放电的功率是300 W时，样品在10 s内就被击穿。射频辉光放电等离子体中，使用空气处理后最大剪切强度为1.60 MPa（100 W，3 min），使用氮气处理后的最大剪切强度为1.57 MPa（200 W，3 min）。通过扫描电镜（SEM）对等离子体处理前后的PP表面形貌观察，发现未处理样品的表面比较平滑，而经等离子体放电处理后的样品表面变得疏松，出现了大量泡状物质，表面粗糙程度提高。
采用射频辉光放电等离子体和介质阻挡放电等离子体对聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）进行处理后，使用聚氨酯进行粘接，并测试了混合粘合体的剪切强度。介质阻挡放电功率是100 W时，等离子体处理对混合粘合体的剪切强度无影响。介质阻挡放电的功率为200 W、处理时间20 s时，等离子体处理效果最佳，剪切强度为1.58 MPa，是未处理的混合粘合体的14.36倍。介质阻挡放电的功率是300 W时，样品在10 s内就被击穿。射频辉光放电等离子体中，使用空气处理后最大剪切强度为1.60 MPa（100 W，3 min），使用氮气处理后的最大剪切强度为1.57 MPa（200 W，3 min）。通过扫描电镜（SEM）对等离子体处理前后的PP表面形貌观察，发现未处理样品的表面比较平滑，而经等离子体放电处理后的样品表面变得疏松，出现了大量泡状物质，表面粗糙程度提高。
2012, 24: 2103-2108.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2103
摘要:
梳理任务可用度的基本模型，构建装置执行任务的过程类型和时间模型图，体现任务时限和修复时限的要求，以此给出装置单次任务可用性评价模型 ；选用曲线拟合和拟合优度检验方法，考虑修复对任务影响程度差异及其发生概率，建立装置多次任务可用性评价模型、评价方法及分析步骤，为系统地开展惯性约束聚变激光装置可用性评价提供一般模型和方法。通过对神光-Ⅲ原型装置使用可靠性数据处理和分析，验证提出的模型和分析方法的正确性和经济性。研究成果将直接应用于神光-Ⅲ主机装置的可靠性工程建设中。
梳理任务可用度的基本模型，构建装置执行任务的过程类型和时间模型图，体现任务时限和修复时限的要求，以此给出装置单次任务可用性评价模型 ；选用曲线拟合和拟合优度检验方法，考虑修复对任务影响程度差异及其发生概率，建立装置多次任务可用性评价模型、评价方法及分析步骤，为系统地开展惯性约束聚变激光装置可用性评价提供一般模型和方法。通过对神光-Ⅲ原型装置使用可靠性数据处理和分析，验证提出的模型和分析方法的正确性和经济性。研究成果将直接应用于神光-Ⅲ主机装置的可靠性工程建设中。
2012, 24: 2109-2112.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2109
摘要:
利用一维数值模拟分析解释了神光Ⅲ原型高中子产额内爆实验中核反应速率的双峰现象。双峰现象的出现是内爆中核反应区能量竞争的结果。在核反应期间反应区离子的增能机制主要是压缩做功，能量耗散机制主要是离子-电子的库仑碰撞。冲击波在DT燃料中的来回反射，使得核反应区的压缩做功出现强弱交替。压缩做功与库仑碰撞能耗的竞争导致反应区离子内能出现上下波动，使得核反应速率出现双峰现象。实验测量的核反应速率峰值时间与数值模拟结果相一致。
利用一维数值模拟分析解释了神光Ⅲ原型高中子产额内爆实验中核反应速率的双峰现象。双峰现象的出现是内爆中核反应区能量竞争的结果。在核反应期间反应区离子的增能机制主要是压缩做功，能量耗散机制主要是离子-电子的库仑碰撞。冲击波在DT燃料中的来回反射，使得核反应区的压缩做功出现强弱交替。压缩做功与库仑碰撞能耗的竞争导致反应区离子内能出现上下波动，使得核反应速率出现双峰现象。实验测量的核反应速率峰值时间与数值模拟结果相一致。
2012, 24: 2113-2116.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2113
摘要:
在北京同步辐射装置上，通过对应用于惯性约束聚变（ICF）实验的平面镜反射率的进一步研究，提高了辐射温度的测量精度。进行了对软X射线平面镜反射率的测量、反射镜的清洗、反射率的模拟计算，证明影响反射率变化的主要因素是平面镜的安装角度和沾污。实验结果表明：平面镜的沾污主要来源于ICF实验中的油沾污，采用射频辉光放电清洗非常有效。
在北京同步辐射装置上，通过对应用于惯性约束聚变（ICF）实验的平面镜反射率的进一步研究，提高了辐射温度的测量精度。进行了对软X射线平面镜反射率的测量、反射镜的清洗、反射率的模拟计算，证明影响反射率变化的主要因素是平面镜的安装角度和沾污。实验结果表明：平面镜的沾污主要来源于ICF实验中的油沾污，采用射频辉光放电清洗非常有效。
2012, 24: 2117-2120.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2117
摘要:
利用波长为1064 nm，最大能量为500 mJ的 Nd：YAG脉冲激光器对紫铜进行冲击，并且改变激光能量，获得一系列等离子体特征谱线，结果表明：本实验条件下，获得铜原子谱线不完整，只有5条明显激发谱线，分别为：CuⅠ 406.33 nm, CuⅠ 458.69 nm, CuⅠ 521.8 nm, CuⅠ 529.25 nm, CuⅠ 578.2 nm。根据跃迁原理，得出激光不能使铜原子完全受到激发；选取CuⅠ 521.8 nm原子光谱与CuⅠ 578.2 nm的原子光谱谱线线型作为分析对象，发现其展宽线型不同，分别为Lorenz线型与Gauss线型。通过对应线型曲线方程分析得出，同一原子光谱不同波段对应形成光谱展宽机制不同。
利用波长为1064 nm，最大能量为500 mJ的 Nd：YAG脉冲激光器对紫铜进行冲击，并且改变激光能量，获得一系列等离子体特征谱线，结果表明：本实验条件下，获得铜原子谱线不完整，只有5条明显激发谱线，分别为：CuⅠ 406.33 nm, CuⅠ 458.69 nm, CuⅠ 521.8 nm, CuⅠ 529.25 nm, CuⅠ 578.2 nm。根据跃迁原理，得出激光不能使铜原子完全受到激发；选取CuⅠ 521.8 nm原子光谱与CuⅠ 578.2 nm的原子光谱谱线线型作为分析对象，发现其展宽线型不同，分别为Lorenz线型与Gauss线型。通过对应线型曲线方程分析得出，同一原子光谱不同波段对应形成光谱展宽机制不同。
2012, 24: 2121-2124.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2121
摘要:
基于神光Ⅲ原型装置，提出了一种对成像型任意反射面速度干涉仪(VISAR)测量冲击波速度的精度进行实验检验的方法。针对一般双灵敏度VISAR存在的多值问题，该方法利用厚度已知的样品获得了准确的冲击波速度历史曲线图，并给出其测速精度。同时在理论上对这套测速系统进行了不确定度评估，预估结果与实验结果相吻合，验证了这种方法的正确性。此外，该方法还可用于单灵敏度VISAR确定条纹丢失的数目，仅凭一台条纹相机就可确定速度历史曲线。
基于神光Ⅲ原型装置，提出了一种对成像型任意反射面速度干涉仪(VISAR)测量冲击波速度的精度进行实验检验的方法。针对一般双灵敏度VISAR存在的多值问题，该方法利用厚度已知的样品获得了准确的冲击波速度历史曲线图，并给出其测速精度。同时在理论上对这套测速系统进行了不确定度评估，预估结果与实验结果相吻合，验证了这种方法的正确性。此外，该方法还可用于单灵敏度VISAR确定条纹丢失的数目，仅凭一台条纹相机就可确定速度历史曲线。
2012, 24: 2125-2129.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2125
摘要:
利用单分散的SiO2微球自组装制备了含一种尺寸微球的SiO2胶体晶体和含多种尺寸微球的多层异质结构。对含一种尺寸微球的SiO2胶体晶体进行煅烧和刻蚀处理后，胶体晶体中空隙所占比例大于立方密堆结构的26%，形成了非密堆结构，而且刻蚀时间越长，空隙比例越大。在同样的热处理和刻蚀条件下，微球尺寸越小的胶体晶体被刻蚀的程度越高，结构中空气空隙所占的比例越大。对SiO2多层异质结构经过煅烧和刻蚀处理后，得到了空隙梯度变化的多层结构，以此为模板制备了密度梯度变化的聚苯乙烯多孔薄膜。薄膜各层之间形成了平滑的过渡，没有显示出明显的层间缺陷，且孔与孔之间没有出现3维有序多孔结构中常见的大的连通孔道。
利用单分散的SiO2微球自组装制备了含一种尺寸微球的SiO2胶体晶体和含多种尺寸微球的多层异质结构。对含一种尺寸微球的SiO2胶体晶体进行煅烧和刻蚀处理后，胶体晶体中空隙所占比例大于立方密堆结构的26%，形成了非密堆结构，而且刻蚀时间越长，空隙比例越大。在同样的热处理和刻蚀条件下，微球尺寸越小的胶体晶体被刻蚀的程度越高，结构中空气空隙所占的比例越大。对SiO2多层异质结构经过煅烧和刻蚀处理后，得到了空隙梯度变化的多层结构，以此为模板制备了密度梯度变化的聚苯乙烯多孔薄膜。薄膜各层之间形成了平滑的过渡，没有显示出明显的层间缺陷，且孔与孔之间没有出现3维有序多孔结构中常见的大的连通孔道。
2012, 24: 2130-2134.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2130
摘要:
针对恒阻抗TEM喇叭的上下面板电流分布不对称，采用小反射理论和阻抗渐变思想并通过设计脊结构对恒阻抗TEM喇叭进行了改进，研制了加脊TEM喇叭。仿真及实验研究结果表明：对于脉冲宽度约为1 ns的高斯脉冲，通过加脊在一定程度上改善了恒阻抗TEM喇叭上下面板电流分布的不对称性和E面辐射电场的不对称性；相对于相同口径的恒阻抗TEM喇叭，加脊TEM喇叭作为辐射天线和反射面脉冲天线馈源时系统的主轴远场辐射因子均有提高。
针对恒阻抗TEM喇叭的上下面板电流分布不对称，采用小反射理论和阻抗渐变思想并通过设计脊结构对恒阻抗TEM喇叭进行了改进，研制了加脊TEM喇叭。仿真及实验研究结果表明：对于脉冲宽度约为1 ns的高斯脉冲，通过加脊在一定程度上改善了恒阻抗TEM喇叭上下面板电流分布的不对称性和E面辐射电场的不对称性；相对于相同口径的恒阻抗TEM喇叭，加脊TEM喇叭作为辐射天线和反射面脉冲天线馈源时系统的主轴远场辐射因子均有提高。
2012, 24: 2135-2140.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2135
摘要:
以理论推导和三维模拟仿真设计为基础，设计优化了0.22 THz折叠波导行波管电子枪、慢波结构、永磁聚焦系统、输入/输出结构、收集极等部分，并结合大量的工艺实验，探索和研究了各种精密加工方法和组装焊接工艺，最后完成了符合这些部分设计要求的高精度零件加工和组装焊接样品。
以理论推导和三维模拟仿真设计为基础，设计优化了0.22 THz折叠波导行波管电子枪、慢波结构、永磁聚焦系统、输入/输出结构、收集极等部分，并结合大量的工艺实验，探索和研究了各种精密加工方法和组装焊接工艺，最后完成了符合这些部分设计要求的高精度零件加工和组装焊接样品。
2012, 24: 2141-2144.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2141
摘要:
基于会切磁场的理论模型，采用粒子模拟软件对0.6 THz三次谐波的太赫兹回旋管所需的大回旋电子光学系统进行研究。通过大量的模拟计算，分析讨论了不同参数对电子注的横向速度离散、纵向速度离散及横纵速度比的影响，优化了电子光学系统的性能参量，得到符合设计要求且具有工程实际应用的电子枪，该电子枪能够产生55 kV，1 A，横向速度离散为3.39%、纵向速度离散为7.10%、横纵速度比为1.53的大回旋电子注。
基于会切磁场的理论模型，采用粒子模拟软件对0.6 THz三次谐波的太赫兹回旋管所需的大回旋电子光学系统进行研究。通过大量的模拟计算，分析讨论了不同参数对电子注的横向速度离散、纵向速度离散及横纵速度比的影响，优化了电子光学系统的性能参量，得到符合设计要求且具有工程实际应用的电子枪，该电子枪能够产生55 kV，1 A，横向速度离散为3.39%、纵向速度离散为7.10%、横纵速度比为1.53的大回旋电子注。
2012, 24: 2145-2150.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2145
摘要:
针对现有的以概率统计理论为基础的方法和模糊神经网络法必须建立在大量统计数据基础之上，以及模糊信息扩散估计法可能对器件失效阈值估计过高的问题，提出将模糊信息处理技术用于对原始实验数据的处理，得到训练样本，在此基础上利用支持向量机回归预测一定功率的高功率微波辐照条件下电子器件的损伤概率。仿真结果表明：该方法与模糊神经网络法都较好地给出了预测结果，但该方法具有更高的精度（均方根误差为7.40610-5），并且克服了在样本数据减半的小样本情况下模糊神经网络法可能出现野值的缺陷。
针对现有的以概率统计理论为基础的方法和模糊神经网络法必须建立在大量统计数据基础之上，以及模糊信息扩散估计法可能对器件失效阈值估计过高的问题，提出将模糊信息处理技术用于对原始实验数据的处理，得到训练样本，在此基础上利用支持向量机回归预测一定功率的高功率微波辐照条件下电子器件的损伤概率。仿真结果表明：该方法与模糊神经网络法都较好地给出了预测结果，但该方法具有更高的精度（均方根误差为7.40610-5），并且克服了在样本数据减半的小样本情况下模糊神经网络法可能出现野值的缺陷。
2012, 24: 2151-2154.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2151
摘要:
利用速调管放大器中间腔可以提高器件放大增益，并达到降低微波注入功率的要求，同时针对高功率微波相对论速调管放大器的特点，建立了一个带有两个中间腔的S波段相对论速调管放大器，采用特殊结构克服了多个中间腔引入的高次模影响，模拟上实现了在kW量级微波注入条件下，基波电流调制深度达到80%，输出微波3.3 GW。
利用速调管放大器中间腔可以提高器件放大增益，并达到降低微波注入功率的要求，同时针对高功率微波相对论速调管放大器的特点，建立了一个带有两个中间腔的S波段相对论速调管放大器，采用特殊结构克服了多个中间腔引入的高次模影响，模拟上实现了在kW量级微波注入条件下，基波电流调制深度达到80%，输出微波3.3 GW。
2012, 24: 2155-2158.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2155
摘要:
针对蛇形圆波导变换器尺寸大和带宽窄的不足，提出了变周期蛇形圆波导模式变换器，以实现TE01到TE11模式的高效率转换。根据耦合波方程，编制了优化计算程序，对工作于30.5 GHz、半径为16 mm的变周期以及传统蛇形变换器几何结构分别进行了优化计算，得到了可实现最高模式变换效率的几何参量。计算结果表明：传统结构变换器最优长度长达1 056.97 mm,转换效率98.1%，90%以上转换带宽也仅为3.3%；变周期变换器最优长度为769.53 mm，转换效率为99.3%，90%以上转换带宽为5.9%。变周期结构相对于传统结构的模式变换器具有尺寸小和带宽宽的明显优势。测试表明所提出的模式变换器具有良好的模式变换性能。
针对蛇形圆波导变换器尺寸大和带宽窄的不足，提出了变周期蛇形圆波导模式变换器，以实现TE01到TE11模式的高效率转换。根据耦合波方程，编制了优化计算程序，对工作于30.5 GHz、半径为16 mm的变周期以及传统蛇形变换器几何结构分别进行了优化计算，得到了可实现最高模式变换效率的几何参量。计算结果表明：传统结构变换器最优长度长达1 056.97 mm,转换效率98.1%，90%以上转换带宽也仅为3.3%；变周期变换器最优长度为769.53 mm，转换效率为99.3%，90%以上转换带宽为5.9%。变周期结构相对于传统结构的模式变换器具有尺寸小和带宽宽的明显优势。测试表明所提出的模式变换器具有良好的模式变换性能。
2012, 24: 2159-2163.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2159
摘要:
利用三维高频电磁软件和三维粒子模拟软件，对大间隙强流相对论速调管放大器中的二极管寄生振荡机制进行了模拟研究，发现由于6.18 GHz频点的高阶TM31模式在二极管区截止，故形成了谐振腔结构，进而对电子束产生强烈的调制，干扰了速调管的正常工作。结合模拟结果，提出了优化和改进措施。粒子模拟结果表明：二极管结构改进后，寄生振荡消失，束流调制效果得到显著改善。
利用三维高频电磁软件和三维粒子模拟软件，对大间隙强流相对论速调管放大器中的二极管寄生振荡机制进行了模拟研究，发现由于6.18 GHz频点的高阶TM31模式在二极管区截止，故形成了谐振腔结构，进而对电子束产生强烈的调制，干扰了速调管的正常工作。结合模拟结果，提出了优化和改进措施。粒子模拟结果表明：二极管结构改进后，寄生振荡消失，束流调制效果得到显著改善。
2012, 24: 2164-2168.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2164
摘要:
将矩形交错双栅结构作为慢波电路并提出与之配套的过渡结构和输出耦合器，设计了利用带状电子注工作在W波段的返波振荡器。提出的过渡结构和耦合器解决了该类直波导型器件的信号传输衰减大、反射强等难题。相对于传统圆形电子注器件，该器件得到了较大的功率提升。利用三维粒子模拟计算的方法，在电流12 mA时通过调节工作电压，在92~98 GHz频带内得到了数W的稳定平均功率输出，信号中心频率非常接近设计频率,且单色性好，谐波分量小。
将矩形交错双栅结构作为慢波电路并提出与之配套的过渡结构和输出耦合器，设计了利用带状电子注工作在W波段的返波振荡器。提出的过渡结构和耦合器解决了该类直波导型器件的信号传输衰减大、反射强等难题。相对于传统圆形电子注器件，该器件得到了较大的功率提升。利用三维粒子模拟计算的方法，在电流12 mA时通过调节工作电压，在92~98 GHz频带内得到了数W的稳定平均功率输出，信号中心频率非常接近设计频率,且单色性好，谐波分量小。
2012, 24: 2169-2173.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2169
摘要:
设计了一种适用于窄带高功率微波源系统的紧凑型TEM-TE11模式转换器。该结构首先将同轴波导沿角向分区使微波在各分区内相位传播常数不同，然后将相位传播常数较大的分区进行横向折叠设计以缩短系统轴向长度。分区传播的微波在模式转换器末端相位差达到180时，合成同轴波导中TE11模式。为L波段磁绝缘振荡器设计了模式转换器，并采用数值仿真程序进行计算，在1.31 GHz中心频率上，模式转换器转换效率为95%；在1.23~1.40 GHz频率上，模式转换器效率大于90%，相对带宽13%。将模式转换器应用于磁绝缘振荡器，并测量了天线的定向辐射能力，所得结果与设计一致。
设计了一种适用于窄带高功率微波源系统的紧凑型TEM-TE11模式转换器。该结构首先将同轴波导沿角向分区使微波在各分区内相位传播常数不同，然后将相位传播常数较大的分区进行横向折叠设计以缩短系统轴向长度。分区传播的微波在模式转换器末端相位差达到180时，合成同轴波导中TE11模式。为L波段磁绝缘振荡器设计了模式转换器，并采用数值仿真程序进行计算，在1.31 GHz中心频率上，模式转换器转换效率为95%；在1.23~1.40 GHz频率上，模式转换器效率大于90%，相对带宽13%。将模式转换器应用于磁绝缘振荡器，并测量了天线的定向辐射能力，所得结果与设计一致。
2012, 24: 2174-2178.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2174
摘要:
设计了速调管的单间隙和双间隙圆柱同轴腔高阶TM310模式输出回路。为降低外输出腔的外观品质因数和增加腔内工作模式电磁场的均匀性，采用了在输出孔处腔内侧位置设置轴向短路金属线的措施。由等效电路理论分别计算了它们加载空矩形波导TE10基模时，腔内漂移管中心位置处的等效间隙阻抗及对应的输出带宽。计算模拟发现，与单间隙腔相比，双间隙腔具有较大的间隙阻抗及带宽。
设计了速调管的单间隙和双间隙圆柱同轴腔高阶TM310模式输出回路。为降低外输出腔的外观品质因数和增加腔内工作模式电磁场的均匀性，采用了在输出孔处腔内侧位置设置轴向短路金属线的措施。由等效电路理论分别计算了它们加载空矩形波导TE10基模时，腔内漂移管中心位置处的等效间隙阻抗及对应的输出带宽。计算模拟发现，与单间隙腔相比，双间隙腔具有较大的间隙阻抗及带宽。
2012, 24: 2179-2182.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2179
摘要:
针对中国散裂中子源快同步环上束团纵向长度和束流强度的测量工作以及973束流损失控制实验课题中束团时间结构的测量工作，研制了用于上述两台质子加速器的壁电流探头。介绍了使探头达到足够的带宽所做的改进工作。用高频电磁场仿真软件对探头的性能进行了模拟，验证了适用于壁电流探头的一些理论模型和加入屏蔽腔对探头高频响应曲线产生的影响以及做出相应的改进后所带来的效果。对实物探头的性能进行了测量实验，发现测量系统自身的不匹配对实验结果产生了影响，改进匹配后得到探头的幅频响应曲线在300 kHz~2 GHz的频率范围内基本保持一致。时域上对500 ns脉冲矩形波的测量结果也显示出探头良好的低频响应。
针对中国散裂中子源快同步环上束团纵向长度和束流强度的测量工作以及973束流损失控制实验课题中束团时间结构的测量工作，研制了用于上述两台质子加速器的壁电流探头。介绍了使探头达到足够的带宽所做的改进工作。用高频电磁场仿真软件对探头的性能进行了模拟，验证了适用于壁电流探头的一些理论模型和加入屏蔽腔对探头高频响应曲线产生的影响以及做出相应的改进后所带来的效果。对实物探头的性能进行了测量实验，发现测量系统自身的不匹配对实验结果产生了影响，改进匹配后得到探头的幅频响应曲线在300 kHz~2 GHz的频率范围内基本保持一致。时域上对500 ns脉冲矩形波的测量结果也显示出探头良好的低频响应。
2012, 24: 2183-2168.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2183
摘要:
上海软X射线自由电子激光装置（SXFEL）对束流发射度增长的幅度有着较为严格的限制，传统的光学准直已经不能满足其要求。采用基于束流的准直方法可以实现更为精密的准直，使得直线加速器的准直误差进一步降低，以满足自由电子激光装置的要求。通过对不同条件下束流位置检测器（BPM）测得的数据采用最小二乘法算法进行计算分析，可以计算得到四极磁铁和BPM的准直误差，进而进行束流准直和轨道校正。基于以上原理，计算了各种元件误差对轨道和发射度造成的影响，同时基于Matlab平台设计了控制软件，模拟结果表明轨道偏离量可减少一个数量级。
上海软X射线自由电子激光装置（SXFEL）对束流发射度增长的幅度有着较为严格的限制，传统的光学准直已经不能满足其要求。采用基于束流的准直方法可以实现更为精密的准直，使得直线加速器的准直误差进一步降低，以满足自由电子激光装置的要求。通过对不同条件下束流位置检测器（BPM）测得的数据采用最小二乘法算法进行计算分析，可以计算得到四极磁铁和BPM的准直误差，进而进行束流准直和轨道校正。基于以上原理，计算了各种元件误差对轨道和发射度造成的影响，同时基于Matlab平台设计了控制软件，模拟结果表明轨道偏离量可减少一个数量级。
2012, 24: 2187-2192.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2187
摘要:
对国产Sm2Co17永磁铁(XG30/20)研制工艺进行了改进，对三种成型-烧结设计所得到的永磁铁样品(65 mm27 mm7.2 mm)进行了测试与分析，结果表明，磁性能有所改善，磁矩一致性和稳定性良好，获得了国产真空波荡器Sm2Co17永磁铁的优化成型-烧结设计和磁场分布规律数据，对永磁铁实验研究结果原理进行了解释。
对国产Sm2Co17永磁铁(XG30/20)研制工艺进行了改进，对三种成型-烧结设计所得到的永磁铁样品(65 mm27 mm7.2 mm)进行了测试与分析，结果表明，磁性能有所改善，磁矩一致性和稳定性良好，获得了国产真空波荡器Sm2Co17永磁铁的优化成型-烧结设计和磁场分布规律数据，对永磁铁实验研究结果原理进行了解释。
2012, 24: 2193-2197.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2193
摘要:
中国工程物理研究院流体物理研究所目前正在建造一台医用11 MeV回旋加速器，该加速器磁铁采用小气隙、深谷结构以提供更高的平均磁场和更强的聚焦能力。为实现510-4的测量精度，自行研发了一套磁场点测装置，该装置可实现二维极坐标下的精确测量。经过多次磁场垫补，束流的相位偏移控制在9，一次谐波幅值控制在0.001 T以内，满足了磁铁的设计需求。在束流调试过程中，成功实现了质子束的引出，表明回旋加速器磁铁建造成功。此外，还对磁铁研制过程中出现的磁场缺陷及磁测误差进行了讨论。
中国工程物理研究院流体物理研究所目前正在建造一台医用11 MeV回旋加速器，该加速器磁铁采用小气隙、深谷结构以提供更高的平均磁场和更强的聚焦能力。为实现510-4的测量精度，自行研发了一套磁场点测装置，该装置可实现二维极坐标下的精确测量。经过多次磁场垫补，束流的相位偏移控制在9，一次谐波幅值控制在0.001 T以内，满足了磁铁的设计需求。在束流调试过程中，成功实现了质子束的引出，表明回旋加速器磁铁建造成功。此外，还对磁铁研制过程中出现的磁场缺陷及磁测误差进行了讨论。
2012, 24: 2198-2202.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2198
摘要:
论述了离子束作用下固体表面次级电子产生的机制，介绍了特种真空器件中次级电子抑制的各种方法及其优缺点，提出了脉冲离子束作用下靶面次级电子抑制的自偏势法和曲面靶法等设计思路，并在实验上进行了初步验证。实验结果表明,自偏势电压大于80 V后，次级电子得到很好的抑制。在相同束流情况下，曲面靶较平面靶的次级电子产额少。利用实验结果进行估算得到了近似的次级电子产额约为0.67，比文献中的结果(0.58)偏大。对实验中自偏势法抑制反峰电子电流的效果进行了分析和讨论，结果表明：自偏势法不但能够有效抑制离子打靶产生的次级电子，还能抑制由功率源不稳定带来的入射反峰电子流。
论述了离子束作用下固体表面次级电子产生的机制，介绍了特种真空器件中次级电子抑制的各种方法及其优缺点，提出了脉冲离子束作用下靶面次级电子抑制的自偏势法和曲面靶法等设计思路，并在实验上进行了初步验证。实验结果表明,自偏势电压大于80 V后，次级电子得到很好的抑制。在相同束流情况下，曲面靶较平面靶的次级电子产额少。利用实验结果进行估算得到了近似的次级电子产额约为0.67，比文献中的结果(0.58)偏大。对实验中自偏势法抑制反峰电子电流的效果进行了分析和讨论，结果表明：自偏势法不但能够有效抑制离子打靶产生的次级电子，还能抑制由功率源不稳定带来的入射反峰电子流。
2012, 24: 2203-2206.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2203
摘要:
空间碎片与航天器的撞击速度通常大于10 km/s，这种速度条件下撞击过程的物理特点是高温、高压和高应变率，同时伴随着熔化、汽化及等离子体等相变问题发生。利用AUTODYN/SPH的二次开发功能，在程序中嵌入Sesame状态方程数据库和铝材料的相图，数值模拟出撞击速度为5.0和5.6 km/s时的防护屏穿孔直径分别为9.02 mm和9.34 mm，计算结果与实验结果符合较好，说明物理建模及参数的选取合理，同时也验证了数值模拟方法的正确性及有效性。通过计算给出碎片云的热力学量压力和温度分布，结合铝的相图，对超高速撞击产生碎片云的相分布进行了初步计算，给出了碎片云中固、液、气相的分布范围。
空间碎片与航天器的撞击速度通常大于10 km/s，这种速度条件下撞击过程的物理特点是高温、高压和高应变率，同时伴随着熔化、汽化及等离子体等相变问题发生。利用AUTODYN/SPH的二次开发功能，在程序中嵌入Sesame状态方程数据库和铝材料的相图，数值模拟出撞击速度为5.0和5.6 km/s时的防护屏穿孔直径分别为9.02 mm和9.34 mm，计算结果与实验结果符合较好，说明物理建模及参数的选取合理，同时也验证了数值模拟方法的正确性及有效性。通过计算给出碎片云的热力学量压力和温度分布，结合铝的相图，对超高速撞击产生碎片云的相分布进行了初步计算，给出了碎片云中固、液、气相的分布范围。
2012, 24: 2207-2211.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2207
摘要:
为了有效地提高面向逆向工程的工业CT图像轮廓处理的精准性和计算效率，开发了工业CT图像轮廓提取与优化系统。该系统主要包括图像处理模块、轮廓识别与提取模块、轮廓拟合与优化模块、图像处理经典算法库和数据接口等功能模块，实现了从工业CT图像到轮廓数据的三维点云与轮廓线的标准格式输出，并与逆向工程软件对接。同时，在轮廓拟合与优化模块中，提出了基于全局约束模型的轮廓拟合策略，并采用有向图分解和数值代数相结合的计算方法，提高了轮廓拟合的计算精度和效率。最后通过实例验证了系统的有效性和正确性。
为了有效地提高面向逆向工程的工业CT图像轮廓处理的精准性和计算效率，开发了工业CT图像轮廓提取与优化系统。该系统主要包括图像处理模块、轮廓识别与提取模块、轮廓拟合与优化模块、图像处理经典算法库和数据接口等功能模块，实现了从工业CT图像到轮廓数据的三维点云与轮廓线的标准格式输出，并与逆向工程软件对接。同时，在轮廓拟合与优化模块中，提出了基于全局约束模型的轮廓拟合策略，并采用有向图分解和数值代数相结合的计算方法，提高了轮廓拟合的计算精度和效率。最后通过实例验证了系统的有效性和正确性。
2012, 24: 2212-2214.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2212
摘要:
为了诊断超高速碰撞产生的电磁辐射，建立了超高速碰撞产生电磁辐射的实验和微波诊断系统。利用建立的微波诊断系统，进行了碰撞速度分别为4.60和4.66 km/s条件下超高速碰撞LY12铝靶产生电磁辐射的微波诊断，分析了实验中产生电磁辐射与靶板厚度及裂纹数的关系。实验结果表明：在实验条件相近的情况下，靶板厚度越小，产生的微波辐射强度越大 ；微波辐射功率正比于碰撞产生的微裂纹数。同时揭示了热激发产生电子和裂纹的存在为超高速碰撞产生电磁辐射的物理机制。
为了诊断超高速碰撞产生的电磁辐射，建立了超高速碰撞产生电磁辐射的实验和微波诊断系统。利用建立的微波诊断系统，进行了碰撞速度分别为4.60和4.66 km/s条件下超高速碰撞LY12铝靶产生电磁辐射的微波诊断，分析了实验中产生电磁辐射与靶板厚度及裂纹数的关系。实验结果表明：在实验条件相近的情况下，靶板厚度越小，产生的微波辐射强度越大 ；微波辐射功率正比于碰撞产生的微裂纹数。同时揭示了热激发产生电子和裂纹的存在为超高速碰撞产生电磁辐射的物理机制。
2012, 24: 2215-2219.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2215
摘要:
针对闪光照相系统模糊较大、成像信噪比较低的问题，提出了一种基于BP神经网络的闪光照相图像复原方法。该方法利用BP神经网络的泛化能力，用样本图像对网络进行训练，建立退化图像与真实图像之间的非线性映射关系，然后将待复原图像分区，利用训练好的BP神经网络对待复原图像的边界区域进行复原处理。数值试验表明，在系统点扩展函数未知的情况下，该算法能较好再现图像边缘信息，复原出的图像在信噪比和视觉方面都有较大提高。
针对闪光照相系统模糊较大、成像信噪比较低的问题，提出了一种基于BP神经网络的闪光照相图像复原方法。该方法利用BP神经网络的泛化能力，用样本图像对网络进行训练，建立退化图像与真实图像之间的非线性映射关系，然后将待复原图像分区，利用训练好的BP神经网络对待复原图像的边界区域进行复原处理。数值试验表明，在系统点扩展函数未知的情况下，该算法能较好再现图像边缘信息，复原出的图像在信噪比和视觉方面都有较大提高。
2012, 24: 2220-2224.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2220
摘要:
以菲涅耳-基尔霍夫衍射理论为基础，对通过非线性介质的高斯光束传输行为进行理论分析，分别给出了强吸收、无吸收情况下开孔、闭孔Z扫描曲线公式；对不同条件下非线性介质的归一化透过率进行数值模拟计算，发现Z扫描曲线透射峰和透射谷表现出3种新的特性：随着入射激光峰值光强的增加，Z扫描曲线透射峰的高度受到抑制,而透射谷则加强变得更深；非线性相移的增加对Z扫描曲线透射峰和透射谷均有增高和加深的作用；激光束束腰半径越大，Z扫描曲线的峰谷特征越明显。
以菲涅耳-基尔霍夫衍射理论为基础，对通过非线性介质的高斯光束传输行为进行理论分析，分别给出了强吸收、无吸收情况下开孔、闭孔Z扫描曲线公式；对不同条件下非线性介质的归一化透过率进行数值模拟计算，发现Z扫描曲线透射峰和透射谷表现出3种新的特性：随着入射激光峰值光强的增加，Z扫描曲线透射峰的高度受到抑制,而透射谷则加强变得更深；非线性相移的增加对Z扫描曲线透射峰和透射谷均有增高和加深的作用；激光束束腰半径越大，Z扫描曲线的峰谷特征越明显。
2012, 24: 2225-2229.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2225
摘要:
为了能够使大型机和高性能集群得到更好的加速比和并行计算效率，在深入研究并行和FDTD-PIC算法的基础上，在CHIPIC软件平台上开发了Linux系统下的大型全三维可并行电磁PIC代码。分别以一个磁绝缘线振荡器、回旋管和相对论速调管为例进行测试和计算，得到了3.70,6.72和6.00的加速比，验证了在同等的进程数下，高性能集群能够得到比PC机群高得多的加速比和计算效率，能够更好地利用计算资源。
为了能够使大型机和高性能集群得到更好的加速比和并行计算效率，在深入研究并行和FDTD-PIC算法的基础上，在CHIPIC软件平台上开发了Linux系统下的大型全三维可并行电磁PIC代码。分别以一个磁绝缘线振荡器、回旋管和相对论速调管为例进行测试和计算，得到了3.70,6.72和6.00的加速比，验证了在同等的进程数下，高性能集群能够得到比PC机群高得多的加速比和计算效率，能够更好地利用计算资源。
2012, 24: 2230-2234.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2230
摘要:
研究了成像板辐射图像测量的基本原理及其物理机制，并将其应用于伽马图像测量。建立了MS，SR和TR三种类型成像板数值模拟模型，分别使用MCNPX程序和基于Geant4开发的NPE程序计算了三种成像板对不同能量伽马射线的能量沉积，计算结果表明:SR和MS成像板比TR成像板能量沉积在低能部分大3~5倍，高能部分大7~9倍。实验测量了MS成像板灵敏度随铜膜厚度的变化关系，测量结果与理论计算结果有较好的一致性。理论与实验结果表明：成像板伽马图像测量的空间分辨力优于50 m。
研究了成像板辐射图像测量的基本原理及其物理机制，并将其应用于伽马图像测量。建立了MS，SR和TR三种类型成像板数值模拟模型，分别使用MCNPX程序和基于Geant4开发的NPE程序计算了三种成像板对不同能量伽马射线的能量沉积，计算结果表明:SR和MS成像板比TR成像板能量沉积在低能部分大3~5倍，高能部分大7~9倍。实验测量了MS成像板灵敏度随铜膜厚度的变化关系，测量结果与理论计算结果有较好的一致性。理论与实验结果表明：成像板伽马图像测量的空间分辨力优于50 m。
2012, 24: 2235-2238.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2235
摘要:
为了解决CT图像中散射伪影问题，提出并使用修正的泊松分布函数作为散射函数，然后利用卷积模型生成多个散射基图像，将基图像与原始重建图像的线性组合作为最终重建图像，最后，通过使重建图像的全变分函数最小求取线性组合系数最优解。该算法具有计算复杂度小、能够灵活应用于不同的成像对象的特点。实验结果表明，算法能够有效抑制散射导致的杯状和黑色带状伪影，提高图像对比度。
为了解决CT图像中散射伪影问题，提出并使用修正的泊松分布函数作为散射函数，然后利用卷积模型生成多个散射基图像，将基图像与原始重建图像的线性组合作为最终重建图像，最后，通过使重建图像的全变分函数最小求取线性组合系数最优解。该算法具有计算复杂度小、能够灵活应用于不同的成像对象的特点。实验结果表明，算法能够有效抑制散射导致的杯状和黑色带状伪影，提高图像对比度。
2012, 24: 2239-2244.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2239
摘要:
针对触发脉冲幅值、气体压强和紫外光照射3个因素对多间隙气体开关触发特性的影响规律开展实验研究。实验结果表明:触发电压由50 kV提高到70 kV时，开关触发时延的抖动降低约40%，统计时延的抖动降低约44%，形成时延的抖动变化不大。触发电压继续升高，触发抖动降低的趋势明显减缓。开关工作气压由0.16 MPa提高到0.28 MPa，开关触发时延的抖动增大约1.6倍，统计时延和形成时延的抖动均显著增大。紫外光辐照时间增长，开关触发抖动显著减小，最佳的辐照时间为80~140 ns，开关触发时延的抖动降低约39%。紫外光辐照可以有效降低开关统计时延的抖动，对形成时延影响不大。
针对触发脉冲幅值、气体压强和紫外光照射3个因素对多间隙气体开关触发特性的影响规律开展实验研究。实验结果表明:触发电压由50 kV提高到70 kV时，开关触发时延的抖动降低约40%，统计时延的抖动降低约44%，形成时延的抖动变化不大。触发电压继续升高，触发抖动降低的趋势明显减缓。开关工作气压由0.16 MPa提高到0.28 MPa，开关触发时延的抖动增大约1.6倍，统计时延和形成时延的抖动均显著增大。紫外光辐照时间增长，开关触发抖动显著减小，最佳的辐照时间为80~140 ns，开关触发时延的抖动降低约39%。紫外光辐照可以有效降低开关统计时延的抖动，对形成时延影响不大。
2012, 24: 2245-2249.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2245
摘要:
设计了一种变流用的带绕式空芯变压器，分析了变压器的工作原理并详细介绍了其制作过程。该变压器主要由引线、绝缘膜、铜带和内绝缘筒组成。在电容器充电电压为2500 V的条件下，实验得到该变压器原副边电流峰值分别为5.52 kA和1.48 kA，电流上升率分别为37 A/s和138 A/s。理论分析和实验结果表明:该变压器可以有效降低脉冲功率电路对开关电流上升率的要求，从而将重复频率和稳定性能更好的晶闸管应用于脉冲大电流系统，可以大大提高系统的放电频率和寿命。
设计了一种变流用的带绕式空芯变压器，分析了变压器的工作原理并详细介绍了其制作过程。该变压器主要由引线、绝缘膜、铜带和内绝缘筒组成。在电容器充电电压为2500 V的条件下，实验得到该变压器原副边电流峰值分别为5.52 kA和1.48 kA，电流上升率分别为37 A/s和138 A/s。理论分析和实验结果表明:该变压器可以有效降低脉冲功率电路对开关电流上升率的要求，从而将重复频率和稳定性能更好的晶闸管应用于脉冲大电流系统，可以大大提高系统的放电频率和寿命。
2012, 24: 2250-2254.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2250
摘要:
研制了一种用于磁绝缘传输线（MITL）实验的分压器型大功率水电阻负载，其阻值可在2.0~14.0 变化。利用MATLAB系统辨识工具箱和ANSYS电磁分析模块,分别获取了分压器的系统传递函数和沿面电场分布，给出了其幅频响应特性和沿面闪络可靠性分析,负载设计充分考虑了集肤效应和温升的影响。该负载已用于强光一号1.0 m长MITL特性研究实验，并获得了较好的测量波形，在负载阻值2.1 条件下，负载峰值电压为1.2 MV，峰值电流为494.4 kA，峰值时间约125 ns。将实验测量结果同TLCODE计算结果进行了对比，获得了较为一致的对比结果。
研制了一种用于磁绝缘传输线（MITL）实验的分压器型大功率水电阻负载，其阻值可在2.0~14.0 变化。利用MATLAB系统辨识工具箱和ANSYS电磁分析模块,分别获取了分压器的系统传递函数和沿面电场分布，给出了其幅频响应特性和沿面闪络可靠性分析,负载设计充分考虑了集肤效应和温升的影响。该负载已用于强光一号1.0 m长MITL特性研究实验，并获得了较好的测量波形，在负载阻值2.1 条件下，负载峰值电压为1.2 MV，峰值电流为494.4 kA，峰值时间约125 ns。将实验测量结果同TLCODE计算结果进行了对比，获得了较为一致的对比结果。
2012, 24: 2255-2258.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2255
摘要:
介绍了磁绝缘传输线的阻抗大小、传输电压及电流大小对其产生的空间电子流大小及阴极电子鞘层厚度的影响。运用CHIPIC软件建立四层圆盘锥形磁绝缘传输线A层的近似化三维模型进行模拟，对比理论计算值与模拟值，并与相关文献的二维模拟结果进行对照，验证三维模拟的正确性。最后，模拟研究了圆盘锥形磁绝缘传输线阴阳极之间的间距变化对传输效率的影响。
介绍了磁绝缘传输线的阻抗大小、传输电压及电流大小对其产生的空间电子流大小及阴极电子鞘层厚度的影响。运用CHIPIC软件建立四层圆盘锥形磁绝缘传输线A层的近似化三维模型进行模拟，对比理论计算值与模拟值，并与相关文献的二维模拟结果进行对照，验证三维模拟的正确性。最后，模拟研究了圆盘锥形磁绝缘传输线阴阳极之间的间距变化对传输效率的影响。
2012, 24: 2259-2263.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2259
摘要:
为了在现有禁核试验条件下开展核爆电磁脉冲探测技术研究，对实测的非均匀采样核爆电磁脉冲数据进行阈值检波、直流剔除、滤波、插值和归一化处理后，采用小波分析提取信号第四尺度小波系数能谱熵、第一尺度和第四尺度小波系数计盒分形维数特征值，在统计分析的基础上分别建立其专用隶属度函数；利用模糊识别理论，对核爆电磁脉冲信号和作为主要探测干扰信号源的闪电电磁脉冲信号进行了模糊识别，获得了总识别率为99.41%的识别效果。
为了在现有禁核试验条件下开展核爆电磁脉冲探测技术研究，对实测的非均匀采样核爆电磁脉冲数据进行阈值检波、直流剔除、滤波、插值和归一化处理后，采用小波分析提取信号第四尺度小波系数能谱熵、第一尺度和第四尺度小波系数计盒分形维数特征值，在统计分析的基础上分别建立其专用隶属度函数；利用模糊识别理论，对核爆电磁脉冲信号和作为主要探测干扰信号源的闪电电磁脉冲信号进行了模糊识别，获得了总识别率为99.41%的识别效果。
2012, 24: 2264-2268.
doi: 10.3788/HPLPB20122409.2264
摘要:
以一组非线性方程为基础，从混沌动力学角度，通过计算电子的相空间轨道和辐射场的时空分布图谱，简要分析了行波管放大器的时空混沌特性，计算了行波管输出功率的演化。计算结果表明：行波管放大器辐射场与电子束是一个非线性相互作用的耗散系统，其参数影响整个系统的行为演化，当电流和失谐量等参数变化并超过一定阈值时，系统出现时空混沌特性，输出具有连续的宽频谱性。
以一组非线性方程为基础，从混沌动力学角度，通过计算电子的相空间轨道和辐射场的时空分布图谱，简要分析了行波管放大器的时空混沌特性，计算了行波管输出功率的演化。计算结果表明：行波管放大器辐射场与电子束是一个非线性相互作用的耗散系统，其参数影响整个系统的行为演化，当电流和失谐量等参数变化并超过一定阈值时，系统出现时空混沌特性，输出具有连续的宽频谱性。
