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RSS2012年 24卷 第10期
推荐文章
2012, 24: 2269-2270.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2269
摘要:
采用2400 l/mm的平面光栅搭建Littrow外腔压窄半导体激光器输出激光线宽，获得中心波长可调的线宽0.16 nm的半导体激光作为铷蒸气激光的泵浦源。实验中，使用斩波器将泵浦光变为脉宽1 ms，重复频率100 Hz的重复脉冲形式，聚焦进长度为8 mm的铷蒸气泡，泡内充入79 kPa甲烷作为缓冲气体。进入铷蒸气泡的泵浦光峰值功率为1.84 W时，控制铷泡温度在125 ℃，获得了峰值功率17.5 mW的基模线偏振铷激光输出。
采用2400 l/mm的平面光栅搭建Littrow外腔压窄半导体激光器输出激光线宽，获得中心波长可调的线宽0.16 nm的半导体激光作为铷蒸气激光的泵浦源。实验中，使用斩波器将泵浦光变为脉宽1 ms，重复频率100 Hz的重复脉冲形式，聚焦进长度为8 mm的铷蒸气泡，泡内充入79 kPa甲烷作为缓冲气体。进入铷蒸气泡的泵浦光峰值功率为1.84 W时，控制铷泡温度在125 ℃，获得了峰值功率17.5 mW的基模线偏振铷激光输出。
2012, 24: 2271-2276.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2271
摘要:
基于国内外相关研究成果,对准分子宽带泵浦碱金属激光器(XPAL)的原理进行了阐述，对其优缺点进行了分析，针对半导体泵浦碱金属蒸气激光器(DPAL)发展中所面临的困难，分析了XPAL解决这些困难的潜力。最后综述了XPAL近年的发展，提出了下一步的发展方向。
基于国内外相关研究成果,对准分子宽带泵浦碱金属激光器(XPAL)的原理进行了阐述，对其优缺点进行了分析，针对半导体泵浦碱金属蒸气激光器(DPAL)发展中所面临的困难，分析了XPAL解决这些困难的潜力。最后综述了XPAL近年的发展，提出了下一步的发展方向。
2012, 24: 2277-2283.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2277
摘要:
兆焦耳级高功率激光驱动器是实现激光惯性约束聚变点火的必备手段，光机结构是兆焦耳激光装置的重要组成部分。对美国国家点火装置（NIF）和法国兆焦耳激光装置（LMJ）的总体结构进行了概述和分析，对神光-Ⅲ激光装置的结构特点进行了介绍，并对重要光机模块的结构特点及安装使用情况进行了分析，对总体集成技术和A6的安装集成情况进行了总结。
兆焦耳级高功率激光驱动器是实现激光惯性约束聚变点火的必备手段，光机结构是兆焦耳激光装置的重要组成部分。对美国国家点火装置（NIF）和法国兆焦耳激光装置（LMJ）的总体结构进行了概述和分析，对神光-Ⅲ激光装置的结构特点进行了介绍，并对重要光机模块的结构特点及安装使用情况进行了分析，对总体集成技术和A6的安装集成情况进行了总结。
2012, 24: 2284-2286.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2284
摘要:
基于菲涅耳公式，分析了偏振光通过钕玻璃片的透射率及反射率，讨论了高功率固体激光装置离轴光束对隔离性能的影响。根据光轴和小开关晶体晶轴走偏导致的退偏损耗的原理，可以使用开关晶体的姿态去补偿光束旋转误差的退偏损耗。实验结果表明，钕玻璃片小角度变化不影响系统对偏振光选择性通过，并且利用开关晶体来补偿光束旋转误差的退偏损耗能提高系统隔离比3倍以上。关键词：高功率固体激光;主放大系统;隔离;布鲁斯特角
基于菲涅耳公式，分析了偏振光通过钕玻璃片的透射率及反射率，讨论了高功率固体激光装置离轴光束对隔离性能的影响。根据光轴和小开关晶体晶轴走偏导致的退偏损耗的原理，可以使用开关晶体的姿态去补偿光束旋转误差的退偏损耗。实验结果表明，钕玻璃片小角度变化不影响系统对偏振光选择性通过，并且利用开关晶体来补偿光束旋转误差的退偏损耗能提高系统隔离比3倍以上。关键词：高功率固体激光;主放大系统;隔离;布鲁斯特角
2012, 24: 2287-2290.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2287
摘要:
针对波长0.53 m的毫秒脉冲激光辐照GaAs的表面热分解损伤问题，建立了二维轴对称热传导模型，在考虑材料的热物性参数随温度变化的基础上，采用有限元法模拟了材料的瞬态温度场，得到了温度场分布特征及其随时间的变化规律，给出了材料表面发生热分解损伤阈值曲线。数值结果表明：毫秒脉冲激光对GaAs作用时，热传导影响着激光作用全过程，对应的损伤机理主要为热损伤;在激光作用下，被作用表面中心处温度最高，并且首先发生热分解损伤;随着作用激光能量密度的增加，GaAs表面发生热分解损伤的时刻不断提前。
针对波长0.53 m的毫秒脉冲激光辐照GaAs的表面热分解损伤问题，建立了二维轴对称热传导模型，在考虑材料的热物性参数随温度变化的基础上，采用有限元法模拟了材料的瞬态温度场，得到了温度场分布特征及其随时间的变化规律，给出了材料表面发生热分解损伤阈值曲线。数值结果表明：毫秒脉冲激光对GaAs作用时，热传导影响着激光作用全过程，对应的损伤机理主要为热损伤;在激光作用下，被作用表面中心处温度最高，并且首先发生热分解损伤;随着作用激光能量密度的增加，GaAs表面发生热分解损伤的时刻不断提前。
2012, 24: 2291-2295.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2291
摘要:
基于数字全息理论的方法，构建了一套微振动实时测量的实验系统。通过运用基于全息干涉图像的振动快速解算算法，直接从记录的全息图中提取振动信息，实现对振动物体振幅值进行实时测量。该系统的接收光为散射光，使得测量角度不受被测物体结构的影响。通过测量由标准正弦波驱动的被测物微振动情况，对该实验系统进行了实验验证，实验结果表明，该系统能够实时测量微振动的振幅值（算法处理时间约为0.11 ms），在550～2700 Hz频段内被测物的振幅较为稳定，系统稳定性误差为1.66%，真实地反映了其振动情况。
基于数字全息理论的方法，构建了一套微振动实时测量的实验系统。通过运用基于全息干涉图像的振动快速解算算法，直接从记录的全息图中提取振动信息，实现对振动物体振幅值进行实时测量。该系统的接收光为散射光，使得测量角度不受被测物体结构的影响。通过测量由标准正弦波驱动的被测物微振动情况，对该实验系统进行了实验验证，实验结果表明，该系统能够实时测量微振动的振幅值（算法处理时间约为0.11 ms），在550～2700 Hz频段内被测物的振幅较为稳定，系统稳定性误差为1.66%，真实地反映了其振动情况。
2012, 24: 2296-2300.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2296
摘要:
基于全局最小二乘拼接算法和图像融合算法建立了连续相位板（CPP）子孔径拼接检测算法，并根据全局相关匹配原理提出采用面形残差来评价CPP的加工面形。采用高精度动态干涉仪等设备建立了相应的检测系统，并针对430 mm430 mm口径CPP开展了数值模拟和检测实验。理论计算结果表明：系统计算误差为0.005 nm。实验结果表明,整个检测系统软硬件RMS误差小于5 nm，基本满足CPP面形检测要求。从而验证了CPP检测和评价的正确性和可行性。
基于全局最小二乘拼接算法和图像融合算法建立了连续相位板（CPP）子孔径拼接检测算法，并根据全局相关匹配原理提出采用面形残差来评价CPP的加工面形。采用高精度动态干涉仪等设备建立了相应的检测系统，并针对430 mm430 mm口径CPP开展了数值模拟和检测实验。理论计算结果表明：系统计算误差为0.005 nm。实验结果表明,整个检测系统软硬件RMS误差小于5 nm，基本满足CPP面形检测要求。从而验证了CPP检测和评价的正确性和可行性。
2012, 24: 2301-2305.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2301
摘要:
基于琼斯矩阵和菲涅耳公式，建立了偏振光透过LiNbO3晶体的分析模型，研究了入射光偏振态、晶压等参数对输出光偏振态和p偏振态、s偏振态透射率的影响规律。搭建了分别含单块LiNbO3晶体、LiNbO3晶体和薄片、两块串联LiNbO3晶体的Ho,Tm,Cr:YAG激光电光调Q实验装置，并测得了输出激光的偏振态、输出能量等随晶压的变化关系曲线。
基于琼斯矩阵和菲涅耳公式，建立了偏振光透过LiNbO3晶体的分析模型，研究了入射光偏振态、晶压等参数对输出光偏振态和p偏振态、s偏振态透射率的影响规律。搭建了分别含单块LiNbO3晶体、LiNbO3晶体和薄片、两块串联LiNbO3晶体的Ho,Tm,Cr:YAG激光电光调Q实验装置，并测得了输出激光的偏振态、输出能量等随晶压的变化关系曲线。
2012, 24: 2306-2310.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2306
摘要:
钯催化Suzuki反应合成得到一种9,9-二乙基-2,7-二-(4-吡啶)芴（DPFP）荧光染料,研究了该染料的吸收和荧光光学特性,以及DPFP掺杂DNA-CTMA薄膜的荧光光谱特性和放大自发辐射特性。实验结果表明:DPFP的吸收峰位于333 nm，DPFP的荧光光谱在370 nm和386 nm出现荧光峰，在408 nm出现肩峰，存在从激发态S1能级到基态S0能级的S10-S00，S10-S01和S10-S02三种振动带的电子跃迁;同时，在Nd:YAG纳秒激光器355 nm输出光的泵浦下，DPFP掺杂DNA-CTMA薄膜在波长390 nm和406 nm处实现了放大自发辐射，其阈值能量密度分别为3.24和3.40 mJ/cm2;此外，通过调节DPFP掺杂DNA-CTMA的质量比可以实现特定波长的放大自发辐射。
钯催化Suzuki反应合成得到一种9,9-二乙基-2,7-二-(4-吡啶)芴（DPFP）荧光染料,研究了该染料的吸收和荧光光学特性,以及DPFP掺杂DNA-CTMA薄膜的荧光光谱特性和放大自发辐射特性。实验结果表明:DPFP的吸收峰位于333 nm，DPFP的荧光光谱在370 nm和386 nm出现荧光峰，在408 nm出现肩峰，存在从激发态S1能级到基态S0能级的S10-S00，S10-S01和S10-S02三种振动带的电子跃迁;同时，在Nd:YAG纳秒激光器355 nm输出光的泵浦下，DPFP掺杂DNA-CTMA薄膜在波长390 nm和406 nm处实现了放大自发辐射，其阈值能量密度分别为3.24和3.40 mJ/cm2;此外，通过调节DPFP掺杂DNA-CTMA的质量比可以实现特定波长的放大自发辐射。
2012, 24: 2311-2317.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2311
摘要:
利用四种常见算法对由球面参考光像面数字全息显微术得到的中药饮片海金沙细胞的包裹相位图进行了相位解包裹。结果表明：基于离散余弦的最小二乘算法和预条件共轭梯度算法会使欠采样区域的误差进行传递，使得解包裹相位产生较大误差;质量图导向路径跟踪算法由于未识别残差点，导致出现拉线或者孤岛区域，而且处理速度很慢;基于横向剪切干涉的最小二乘算法处理欠采样包裹相位图的效果最好，而且处理速度较快。
利用四种常见算法对由球面参考光像面数字全息显微术得到的中药饮片海金沙细胞的包裹相位图进行了相位解包裹。结果表明：基于离散余弦的最小二乘算法和预条件共轭梯度算法会使欠采样区域的误差进行传递，使得解包裹相位产生较大误差;质量图导向路径跟踪算法由于未识别残差点，导致出现拉线或者孤岛区域，而且处理速度很慢;基于横向剪切干涉的最小二乘算法处理欠采样包裹相位图的效果最好，而且处理速度较快。
2012, 24: 2318-2325.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2318
摘要:
对几种模拟随机湍流相位屏的方法进行了总结，利用结构函数对每种方法进行了分析，并从Zernike多项式分解的思路和激光大气传输的角度，通过焦斑扩展和焦斑质心漂移对几种方法进行了完整比较，最后对湍流低频倾斜信息的补偿方式进行了探讨。通过分析发现:傅里叶变换(FFT)法模拟的相屏体现的湍流高频信息较充分，但低频信息不足;Zernike法模拟的相屏体现的湍流低频信息较充分，但高频信息不足。随着采用的Zernike多项式阶数的增加，其体现的高频信息会得到改善，但这些高频信息主要集中在圆域的边缘区域。分形法模拟的相屏体现的湍流高低频信息均较好。针对焦斑扩展和焦斑质心漂移，除分形法外，其他算法均存在不同缺陷。采用FFT法与Zernike多项式展开法相结合的方式或FFT法与湍流自相似理论相结合的方式模拟大气湍流随机相屏，也不失为一种较有效的方式，但从激光大气传输的角度来说，采用分形法模拟湍流随机相屏最好。
对几种模拟随机湍流相位屏的方法进行了总结，利用结构函数对每种方法进行了分析，并从Zernike多项式分解的思路和激光大气传输的角度，通过焦斑扩展和焦斑质心漂移对几种方法进行了完整比较，最后对湍流低频倾斜信息的补偿方式进行了探讨。通过分析发现:傅里叶变换(FFT)法模拟的相屏体现的湍流高频信息较充分，但低频信息不足;Zernike法模拟的相屏体现的湍流低频信息较充分，但高频信息不足。随着采用的Zernike多项式阶数的增加，其体现的高频信息会得到改善，但这些高频信息主要集中在圆域的边缘区域。分形法模拟的相屏体现的湍流高低频信息均较好。针对焦斑扩展和焦斑质心漂移，除分形法外，其他算法均存在不同缺陷。采用FFT法与Zernike多项式展开法相结合的方式或FFT法与湍流自相似理论相结合的方式模拟大气湍流随机相屏，也不失为一种较有效的方式，但从激光大气传输的角度来说，采用分形法模拟湍流随机相屏最好。
2012, 24: 2324-2330.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2325
摘要:
针对MCT红外焦平面阵列器件普遍存在的光串扰问题进行研究，从器件内部结构上，建立了线阵器件理论计算模型，并基于载流子连续性方程，利用Comsol软件对光串扰的大小进行了数值定量计算，研究了不同探测器结构尺寸、温度和材料等参数对光串扰的影响;从器件外部结构上，利用几何光学，研究了外部光学结构对光串扰的影响。研究结果表明，器件内部的衬底外延层厚度与器件外部的真空层对光串扰的影响最大，为今后红外焦平面器件结构的改进提供了一定的理论指导。
针对MCT红外焦平面阵列器件普遍存在的光串扰问题进行研究，从器件内部结构上，建立了线阵器件理论计算模型，并基于载流子连续性方程，利用Comsol软件对光串扰的大小进行了数值定量计算，研究了不同探测器结构尺寸、温度和材料等参数对光串扰的影响;从器件外部结构上，利用几何光学，研究了外部光学结构对光串扰的影响。研究结果表明，器件内部的衬底外延层厚度与器件外部的真空层对光串扰的影响最大，为今后红外焦平面器件结构的改进提供了一定的理论指导。
2012, 24: 2331-2334.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2331
摘要:
利用光线追迹法分析了会聚透镜焦距及会聚透镜与轴棱锥的距离等相关参数对双轴棱锥产生的长距离近似无衍射光束传播距离的影响，运用Mathcad对其进行了数值模拟。结果显示:在其他条件不变的情况下，近似无衍射光束的传播距离随会聚透镜焦距的增大而减小，随会聚透镜与轴棱锥之间距离的增大而增大。通过实验对理论进行了验证，所得结果与理论分析相吻合。
利用光线追迹法分析了会聚透镜焦距及会聚透镜与轴棱锥的距离等相关参数对双轴棱锥产生的长距离近似无衍射光束传播距离的影响，运用Mathcad对其进行了数值模拟。结果显示:在其他条件不变的情况下，近似无衍射光束的传播距离随会聚透镜焦距的增大而减小，随会聚透镜与轴棱锥之间距离的增大而增大。通过实验对理论进行了验证，所得结果与理论分析相吻合。
2012, 24: 2335-2337.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2335
摘要:
采用飞秒激光辐照固体薄膜Cu靶的方式对质子束的产生及质子束能谱开展了实验研究。在SILEX-Ⅰ飞秒激光装置上,保持脉宽为30 fs不变，测量了不同激光能量和功率密度下辐照7 m Cu靶时的质子能谱。研究结果表明：质子沿着靶背法线方向发射，质子在一定能量处出现截断;随着质子束能量的增加，质子束流减小;轰击厚为7 m的Cu靶时，激光能量越大则质子束流越强;随着激光功率密度的增加，质子截止能也随之增加。
采用飞秒激光辐照固体薄膜Cu靶的方式对质子束的产生及质子束能谱开展了实验研究。在SILEX-Ⅰ飞秒激光装置上,保持脉宽为30 fs不变，测量了不同激光能量和功率密度下辐照7 m Cu靶时的质子能谱。研究结果表明：质子沿着靶背法线方向发射，质子在一定能量处出现截断;随着质子束能量的增加，质子束流减小;轰击厚为7 m的Cu靶时，激光能量越大则质子束流越强;随着激光功率密度的增加，质子截止能也随之增加。
2012, 24: 2338-2342.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2338
摘要:
采用微分干涉显微镜、扫描电镜和聚焦离子束观察了偏振分光膜损伤的形貌，从损伤机理出发，研究了清洗对偏振分光膜损伤阈值的影响。结果表明：清洗能有效去除表面杂质，清洗质量越好，基板上的杂质尺寸越小，杂质密度也越小，相应的偏振分光膜S光的损伤阈值越高;清洗能有效去除基板表面的纳米吸收中心，吸收性杂质分布密度越小，吸收峰越低，P光的损伤阈值越高。
采用微分干涉显微镜、扫描电镜和聚焦离子束观察了偏振分光膜损伤的形貌，从损伤机理出发，研究了清洗对偏振分光膜损伤阈值的影响。结果表明：清洗能有效去除表面杂质，清洗质量越好，基板上的杂质尺寸越小，杂质密度也越小，相应的偏振分光膜S光的损伤阈值越高;清洗能有效去除基板表面的纳米吸收中心，吸收性杂质分布密度越小，吸收峰越低，P光的损伤阈值越高。
2012, 24: 2343-2346.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2343
摘要:
利用自主设计的冷冻靶微管充气系统，通过在常温环境下向靶盒注入氘气，研究了充气管两端压强差与充气管长度、充气速率及充气时间之间的相互关系。研究表明：微管注入法充气过程中，充气管两端的压强差先增大然后减小最终趋于0;充气管长度越小，充气速率越大，充气管两端压强差达到平衡所需的时间越短。该实验结果与根据修正后的Hagen-Poiseuille方程所得到的理论计算值相吻合。
利用自主设计的冷冻靶微管充气系统，通过在常温环境下向靶盒注入氘气，研究了充气管两端压强差与充气管长度、充气速率及充气时间之间的相互关系。研究表明：微管注入法充气过程中，充气管两端的压强差先增大然后减小最终趋于0;充气管长度越小，充气速率越大，充气管两端压强差达到平衡所需的时间越短。该实验结果与根据修正后的Hagen-Poiseuille方程所得到的理论计算值相吻合。
2012, 24: 2347-2350.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2347
摘要:
高线密度X光透射光栅是各种高分辨光栅摄谱仪的核心色散元件，为了获得较高的光谱分辨率,工作在2~5 keV能区的光谱仪需要使用5000 l/mm的X射线透射光栅。为了获得光栅的绝对衍射效率，采用同步辐射光在多个能点对5000 l/mm的X光透射光栅进行衍射效率实验标定，通过光栅相对衍射效率拟合获得了光栅结构参数，与光栅结构测量结果非常接近。然后，采用衍射效率的矩形栅线模型，计算得到了光栅的绝对衍射效率。
高线密度X光透射光栅是各种高分辨光栅摄谱仪的核心色散元件，为了获得较高的光谱分辨率,工作在2~5 keV能区的光谱仪需要使用5000 l/mm的X射线透射光栅。为了获得光栅的绝对衍射效率，采用同步辐射光在多个能点对5000 l/mm的X光透射光栅进行衍射效率实验标定，通过光栅相对衍射效率拟合获得了光栅结构参数，与光栅结构测量结果非常接近。然后，采用衍射效率的矩形栅线模型，计算得到了光栅的绝对衍射效率。
2012, 24: 2351-2354.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2351
摘要:
确定了影响辐射温度测量的软X光能谱仪各种光学元件、电子器件的不确定度及还原算法等不确定度来源。建立了基于蒙特卡罗随机采样的不确定度分析方法，获得了各种不确定度综合影响下的辐射温度不确定度。通过单独对谱仪各个探测通道时间对齐进行的分析，显示这一因素对辐射温度不确定度有较大影响。
确定了影响辐射温度测量的软X光能谱仪各种光学元件、电子器件的不确定度及还原算法等不确定度来源。建立了基于蒙特卡罗随机采样的不确定度分析方法，获得了各种不确定度综合影响下的辐射温度不确定度。通过单独对谱仪各个探测通道时间对齐进行的分析，显示这一因素对辐射温度不确定度有较大影响。
2012, 24: 2355-2359.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2355
摘要:
在间接驱动惯性约束聚变的黑腔中，辐射烧蚀的高Z等离子体的流体力学运动过程对激光注入黑腔的效率、辐射场均匀性和通过诊断口的黑腔辐射温度诊断都有显著影响。为研究诊断口在黑腔辐射场中的等离子体缩口过程，用激光产生X光辐射加热低Z泡沫填充的金黑腔诊断口，以激光辐照钛平面靶产生的2～5 keV高能段窄能区X光作为背光源，用X光分幅相机获得了源靶和小孔靶两种靶型的小孔等离子体运动过程图像，研究了X光烧蚀的小孔等离子体的流体力学运动过程，探索了定量测量小孔等离子体面密度的空间分布与时间演化过程的实验诊断方法,初步给出小孔等离子体的面密度。
在间接驱动惯性约束聚变的黑腔中，辐射烧蚀的高Z等离子体的流体力学运动过程对激光注入黑腔的效率、辐射场均匀性和通过诊断口的黑腔辐射温度诊断都有显著影响。为研究诊断口在黑腔辐射场中的等离子体缩口过程，用激光产生X光辐射加热低Z泡沫填充的金黑腔诊断口，以激光辐照钛平面靶产生的2～5 keV高能段窄能区X光作为背光源，用X光分幅相机获得了源靶和小孔靶两种靶型的小孔等离子体运动过程图像，研究了X光烧蚀的小孔等离子体的流体力学运动过程，探索了定量测量小孔等离子体面密度的空间分布与时间演化过程的实验诊断方法,初步给出小孔等离子体的面密度。
2012, 24: 2360-2364.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2360
摘要:
基于国内惯性约束聚变实验精密化需求，开展了可见光CCD机械快门特性研究的分解实验，定量表征了机械快门的时间特性，不仅为物理实验参数设置提供了依据，也对信号强度不确定度的定量分析提供了基准数据。另外根据物理实验的实时控制需求，设计开发了一套机械快门状态检测系统，它能及时快速反馈快门运转情况，提高了实验的可靠性。
基于国内惯性约束聚变实验精密化需求，开展了可见光CCD机械快门特性研究的分解实验，定量表征了机械快门的时间特性，不仅为物理实验参数设置提供了依据，也对信号强度不确定度的定量分析提供了基准数据。另外根据物理实验的实时控制需求，设计开发了一套机械快门状态检测系统，它能及时快速反馈快门运转情况，提高了实验的可靠性。
2012, 24: 2365-2370.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2365
摘要:
为实现对干凝胶法空心玻璃微球(HGM)渗透性能的有效调控，研究了初始玻璃配方、载气成分、精炼温度、精炼区长度、HGM壁厚对HGM渗透性能的影响。结果表明：当精炼温度低于1400 ℃时，初始玻璃配方对HGM渗透性能有显著影响。但是，随着精炼温度的升高和精炼区长度的延长，液态玻璃中碱金属氧化物的挥发比例逐渐增大，由不同初始玻璃配方制备的HGM对氘气的渗透性能逐渐趋近于相同。随着载气中氦气体积分数的降低或HGM壁厚的增大，室温下HGM对氘气的渗透系数逐渐减小。
为实现对干凝胶法空心玻璃微球(HGM)渗透性能的有效调控，研究了初始玻璃配方、载气成分、精炼温度、精炼区长度、HGM壁厚对HGM渗透性能的影响。结果表明：当精炼温度低于1400 ℃时，初始玻璃配方对HGM渗透性能有显著影响。但是，随着精炼温度的升高和精炼区长度的延长，液态玻璃中碱金属氧化物的挥发比例逐渐增大，由不同初始玻璃配方制备的HGM对氘气的渗透性能逐渐趋近于相同。随着载气中氦气体积分数的降低或HGM壁厚的增大，室温下HGM对氘气的渗透系数逐渐减小。
2012, 24: 2371-2374.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2371
摘要:
针对高洁净的真空环境下终端光学组件内运动机构的润滑问题，采用等离子体浸没离子注入（PIII）技术对复杂形状的零件进行表面改性，通过轴承内外圈表面改性前后的对比实验分析，结果表明，通过对注入元素、剂量和能量的选择，可以大幅度提高材料表面的硬度及耐磨性，并且零件的尺寸精度及表面粗糙度保持性好，充分证明了PIII技术可以在满足颗粒洁净度和有机物洁净度的双重要求条件下，提高运动部件抗摩擦磨损性能，延长微驱动机构的运动精度寿命，是解决终端光学组件中润滑问题的有效途径。
针对高洁净的真空环境下终端光学组件内运动机构的润滑问题，采用等离子体浸没离子注入（PIII）技术对复杂形状的零件进行表面改性，通过轴承内外圈表面改性前后的对比实验分析，结果表明，通过对注入元素、剂量和能量的选择，可以大幅度提高材料表面的硬度及耐磨性，并且零件的尺寸精度及表面粗糙度保持性好，充分证明了PIII技术可以在满足颗粒洁净度和有机物洁净度的双重要求条件下，提高运动部件抗摩擦磨损性能，延长微驱动机构的运动精度寿命，是解决终端光学组件中润滑问题的有效途径。
2012, 24: 2375-2380.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2375
摘要:
针对大功率激光装置中送靶机构特性，设计了一种新型三维角度调节靶架，该靶架由一个正切机构实现回转角度调整，由一套正交分布的正切机构实现二维角度偏摆调整。从靶架机构中的原理误差、结构误差和牵连误差出发，对角度调节靶架机构的结构参数进行了分析。结果显示：靶架机构误差受直线驱动器位移、驱动器球头半径、正切机构作用半径、驱动器安装孔角度误差、驱动器圆柱面对中误差、两个正切机构正交误差、靶杆和回转轴线倾斜角度影响。靶杆和回转轴安装倾斜误差影响较大，球接触误差次之，通过精密装调及控制系统补偿后此三维角度调节靶架精度可达0.1 mrad。
针对大功率激光装置中送靶机构特性，设计了一种新型三维角度调节靶架，该靶架由一个正切机构实现回转角度调整，由一套正交分布的正切机构实现二维角度偏摆调整。从靶架机构中的原理误差、结构误差和牵连误差出发，对角度调节靶架机构的结构参数进行了分析。结果显示：靶架机构误差受直线驱动器位移、驱动器球头半径、正切机构作用半径、驱动器安装孔角度误差、驱动器圆柱面对中误差、两个正切机构正交误差、靶杆和回转轴线倾斜角度影响。靶杆和回转轴安装倾斜误差影响较大，球接触误差次之，通过精密装调及控制系统补偿后此三维角度调节靶架精度可达0.1 mrad。
2012, 24: 2381-2385.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2381
摘要:
实验通过二极管记录透射光信号随脉冲个数变化关系以及观测样品烧蚀形貌来研究不同实验条件对激光烧蚀的影响。使用的样品是厚度为50 m铝箔。实验中通过研究不同变量:激光焦点与样品的相对位置、激光的能量、背景气体压强以及脉冲形状对烧蚀加工过程和结果的影响，从而获得较好烧蚀效果的条件，达到控制烧蚀加工过程的目的。特别是通过使用不同形状的脉冲和具有一定规律的脉冲序列对样品进行烧蚀，发现某些形状的整形脉冲烧蚀结果明显优于变换极限脉冲。说明脉冲整形作为一种新的技术可以在激光精细钻孔领域得到更深入的研究和应用。
实验通过二极管记录透射光信号随脉冲个数变化关系以及观测样品烧蚀形貌来研究不同实验条件对激光烧蚀的影响。使用的样品是厚度为50 m铝箔。实验中通过研究不同变量:激光焦点与样品的相对位置、激光的能量、背景气体压强以及脉冲形状对烧蚀加工过程和结果的影响，从而获得较好烧蚀效果的条件，达到控制烧蚀加工过程的目的。特别是通过使用不同形状的脉冲和具有一定规律的脉冲序列对样品进行烧蚀，发现某些形状的整形脉冲烧蚀结果明显优于变换极限脉冲。说明脉冲整形作为一种新的技术可以在激光精细钻孔领域得到更深入的研究和应用。
2012, 24: 2386-2390.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2386
摘要:
提出了一种实现大工作面积分幅变像管的方法。设计了一种大输入光电阴极、小输出图像的静电聚焦变像管，输出端配接常规小工作面积快门选通微通道板（MCP）分幅管单元，实现图像选通和增强功能。这种分幅变像管与直接采用大面积MCP相比，不仅省去了制作大面积MCP的高昂成本，而且避免了由于微带线过长引起的选通脉冲传输衰减大、增益不均匀性严重等固有缺陷。设计的分幅变像管输入阴极有效直径100 mm，输出图像直径40 mm，放大倍率为0.4。中心空间分辨力达到14.4 lp/mm，边缘空间分辨力达到11.2 lp/mm，几何畸变不超过15%，其分幅特性由MCP分幅单元决定。
提出了一种实现大工作面积分幅变像管的方法。设计了一种大输入光电阴极、小输出图像的静电聚焦变像管，输出端配接常规小工作面积快门选通微通道板（MCP）分幅管单元，实现图像选通和增强功能。这种分幅变像管与直接采用大面积MCP相比，不仅省去了制作大面积MCP的高昂成本，而且避免了由于微带线过长引起的选通脉冲传输衰减大、增益不均匀性严重等固有缺陷。设计的分幅变像管输入阴极有效直径100 mm，输出图像直径40 mm，放大倍率为0.4。中心空间分辨力达到14.4 lp/mm，边缘空间分辨力达到11.2 lp/mm，几何畸变不超过15%，其分幅特性由MCP分幅单元决定。
2012, 24: 2391-2399.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2391
摘要:
提出了一种基于膜系误差灵敏度控制的鲁棒膜系设计方法，建立了鲁棒膜系设计评价函数在膜层参数误差统计分布下的解析表达式，避免统计样本数目有限性造成的样本均值与总体期望的误差，以及过大数目样本造成的长的计算时间消耗，并通过宽带增透膜、中性分光膜和线性透射率滤光片等多种薄膜的鲁棒设计实验证实了其在膜层参数误差控制上的效果。结果表明：该新型鲁棒膜系设计方法具有内在的快速算法特性，其设计膜系对镀膜中的膜厚监控误差不敏感，对于高质量薄膜的重复制备和批量成品率的提高具有实用价值。
提出了一种基于膜系误差灵敏度控制的鲁棒膜系设计方法，建立了鲁棒膜系设计评价函数在膜层参数误差统计分布下的解析表达式，避免统计样本数目有限性造成的样本均值与总体期望的误差，以及过大数目样本造成的长的计算时间消耗，并通过宽带增透膜、中性分光膜和线性透射率滤光片等多种薄膜的鲁棒设计实验证实了其在膜层参数误差控制上的效果。结果表明：该新型鲁棒膜系设计方法具有内在的快速算法特性，其设计膜系对镀膜中的膜厚监控误差不敏感，对于高质量薄膜的重复制备和批量成品率的提高具有实用价值。
2012, 24: 2400-2404.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2400
摘要:
利用热分析技术(TG/DTG)对聚--甲基苯乙烯(PAMS)在氮气气氛下以不同升温速率为条件进行热降解动力学研究。研究结果表明：PAMS的热降解步骤为一步反应，在升温速率为10 ℃/min时，主要失重温度区间为302～343 ℃，热失重速率最大时温度为325 ℃。在同一温度下，随着升温速率的不断提高，主要降解温度向高温区移动。采用了Kissinger，Flynn-Wall-Ozawa及Coats-Redfern方法研究其动力学参数，确定了PAMS的降解活化能在160～220 kJ/mol之间、反应级数为一级。
利用热分析技术(TG/DTG)对聚--甲基苯乙烯(PAMS)在氮气气氛下以不同升温速率为条件进行热降解动力学研究。研究结果表明：PAMS的热降解步骤为一步反应，在升温速率为10 ℃/min时，主要失重温度区间为302～343 ℃，热失重速率最大时温度为325 ℃。在同一温度下，随着升温速率的不断提高，主要降解温度向高温区移动。采用了Kissinger，Flynn-Wall-Ozawa及Coats-Redfern方法研究其动力学参数，确定了PAMS的降解活化能在160～220 kJ/mol之间、反应级数为一级。
2012, 24: 2405-2410.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2405
摘要:
通过采用各向异性聚焦及电四极透镜技术，设计出物理弥散达到0.38 ps，边缘空间分辨力达到56 lp/mm的新型条纹变像管。研制出对条纹相机高压输出、环境监测、扫描档位切换和相机工作方式选择的模块化程控系统。利用Nd:YLF（脉冲宽度8 ps、波长263 nm）脉冲激光器对相机的性能指标进行了标定，测得静态和动态空间分辨力分别为35 lp/mm和25 lp/mm，动态范围达到950∶1，时间分辨力达到8 ps，在扫描和狭缝方向可实现独立变倍和KB显微镜耦合，便于对目标的空间分辨力进行灵活配置。
通过采用各向异性聚焦及电四极透镜技术，设计出物理弥散达到0.38 ps，边缘空间分辨力达到56 lp/mm的新型条纹变像管。研制出对条纹相机高压输出、环境监测、扫描档位切换和相机工作方式选择的模块化程控系统。利用Nd:YLF（脉冲宽度8 ps、波长263 nm）脉冲激光器对相机的性能指标进行了标定，测得静态和动态空间分辨力分别为35 lp/mm和25 lp/mm，动态范围达到950∶1，时间分辨力达到8 ps，在扫描和狭缝方向可实现独立变倍和KB显微镜耦合，便于对目标的空间分辨力进行灵活配置。
2012, 24: 2411-2414.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2411
摘要:
设计了一款基于共面波导(CPW)馈电小型化具有三陷波特性的超宽带天线。该天线采用矩形贴片组合作为辐射单元，通过在辐射贴片上开倒U型、圆弧形和S形缝隙来实现陷波功能，有效地抑制了WiMAX（3.3~3.7 GHz），WLAN（5.150~5.825 GHz）和X波段卫星通信系统下行频率段（7.25~7.75 GHz）对超宽带系统的干扰。结果显示：该天线在3.1~12.0 GHz内电压驻波比小于2，整个工作频段内具有稳定的增益和良好的辐射方向特性。
设计了一款基于共面波导(CPW)馈电小型化具有三陷波特性的超宽带天线。该天线采用矩形贴片组合作为辐射单元，通过在辐射贴片上开倒U型、圆弧形和S形缝隙来实现陷波功能，有效地抑制了WiMAX（3.3~3.7 GHz），WLAN（5.150~5.825 GHz）和X波段卫星通信系统下行频率段（7.25~7.75 GHz）对超宽带系统的干扰。结果显示：该天线在3.1~12.0 GHz内电压驻波比小于2，整个工作频段内具有稳定的增益和良好的辐射方向特性。
2012, 24: 2415-2419.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2415
摘要:
提出了一种能在X波段实现稳定双频输出的带有谐振反射器的高效率同轴相对论返波振荡器，并使用2.5维全电磁粒子PIC模拟软件进行了粒子模拟研究。模拟结果显示：在电子束电压520 kV、电流8.5 kA、轴向引导磁场2.35 T的条件下，器件实现了9.41 GHz和10.29 GHz的稳定双频输出，平均输出功率为1.35 GW，波束互作用效率为30.5%。此外，双频频谱及双频中较小的频率随着漂移段的变化而准周期地变化，实现了带宽约400 MHz的频率捷变输出。
提出了一种能在X波段实现稳定双频输出的带有谐振反射器的高效率同轴相对论返波振荡器，并使用2.5维全电磁粒子PIC模拟软件进行了粒子模拟研究。模拟结果显示：在电子束电压520 kV、电流8.5 kA、轴向引导磁场2.35 T的条件下，器件实现了9.41 GHz和10.29 GHz的稳定双频输出，平均输出功率为1.35 GW，波束互作用效率为30.5%。此外，双频频谱及双频中较小的频率随着漂移段的变化而准周期地变化，实现了带宽约400 MHz的频率捷变输出。
2012, 24: 2420-2424.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2420
摘要:
针对普通并行算法的缺点，给出了连接体与分段建模的基本理论，提出了一种基于分段建模、系统整体模拟的并行电磁模拟计算方法，基于FDTD-PIC方法和消息传递机制在CHIPIC软件中实现了这一算法。并通过一个磁绝线振荡器加天线的简单系统验证了分段建模和解析的正确性，并通过对其的模拟和调试得到了天线系统输出的最大的功率6.2 GW，证实了此算法的可行性。
针对普通并行算法的缺点，给出了连接体与分段建模的基本理论，提出了一种基于分段建模、系统整体模拟的并行电磁模拟计算方法，基于FDTD-PIC方法和消息传递机制在CHIPIC软件中实现了这一算法。并通过一个磁绝线振荡器加天线的简单系统验证了分段建模和解析的正确性，并通过对其的模拟和调试得到了天线系统输出的最大的功率6.2 GW，证实了此算法的可行性。
2012, 24: 2425-2429.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2425
摘要:
在中国工程物理研究院流体物理研究所自行研制的负氢潘宁型离子源上进行负氢束流引出测量实验，采用单电极、双电极、三电极束流引出测量方法进行初步束流引出测量，束流强度的实验测量结果远远高于空间限制流的理论计算值。因此，提出一种电屏蔽盒的直流束流引出测量方法。阐述了电屏蔽盒直流束流引出测量的基本方法、束流轨迹的CST数值模拟以及束流引出测量实验结果。研究表明：引出电压为2 kV，引出间隙为3 mm，磁感应强度为0.435 T时，得到较为精确的负氢束流引出强度约100 A。通过空间电荷限制流的V3/2定律进行拟合，推算得到引出电压为40 kV时，负氢束流强度约达到4 mA。
在中国工程物理研究院流体物理研究所自行研制的负氢潘宁型离子源上进行负氢束流引出测量实验，采用单电极、双电极、三电极束流引出测量方法进行初步束流引出测量，束流强度的实验测量结果远远高于空间限制流的理论计算值。因此，提出一种电屏蔽盒的直流束流引出测量方法。阐述了电屏蔽盒直流束流引出测量的基本方法、束流轨迹的CST数值模拟以及束流引出测量实验结果。研究表明：引出电压为2 kV，引出间隙为3 mm，磁感应强度为0.435 T时，得到较为精确的负氢束流引出强度约100 A。通过空间电荷限制流的V3/2定律进行拟合，推算得到引出电压为40 kV时，负氢束流强度约达到4 mA。
2012, 24: 2430-2434.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2430
摘要:
利用可见光波段的同步光直接成像对北京正负电子对撞机二期工程（BEPCⅡ）储存环束流的横向截面尺寸进行了测量，对可见光直接成像方法的光路搭建注意事项进行了详细说明，并详细阐述了此测量方法对光路放大倍数的精确测量及过程，同时对可能产生的随机误差和系统误差提出了处理方法，利用点扩散函数（PSF）对成像过程中产生的衍射误差进行了处理，这些处理方法对其他测量系统如X射线小孔成像也适用，并将测量结果与可见光空间干涉方法测量结果进行了对比，且符合很好。
利用可见光波段的同步光直接成像对北京正负电子对撞机二期工程（BEPCⅡ）储存环束流的横向截面尺寸进行了测量，对可见光直接成像方法的光路搭建注意事项进行了详细说明，并详细阐述了此测量方法对光路放大倍数的精确测量及过程，同时对可能产生的随机误差和系统误差提出了处理方法，利用点扩散函数（PSF）对成像过程中产生的衍射误差进行了处理，这些处理方法对其他测量系统如X射线小孔成像也适用，并将测量结果与可见光空间干涉方法测量结果进行了对比，且符合很好。
2012, 24: 2435-2440.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2435
摘要:
为了在兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)上开展一维离子束序化的研究，在CSR主环上，对6.39 MeV/u的58Ni19+离子束进行了冷却累积实验。测量了离子束与电子束之间不同的水平、垂直夹角以及不同电子束剖面的情况下，束流累积及束流寿命变化情况;重点研究了离子束衰减过程中动量分散随离子数的变化规律，拟合计算得到了动量分散随离子数按照幂函数衰减的指数;在给定离子数的情况下，动量分散随夹角、电子束剖面的依赖关系,为下一步在CSR上获得纵向一维有序化离子束的研究做准备。在实验中观测到在较大的夹角情况下，离子束出现纵向振荡和中心频率移动。
为了在兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)上开展一维离子束序化的研究，在CSR主环上，对6.39 MeV/u的58Ni19+离子束进行了冷却累积实验。测量了离子束与电子束之间不同的水平、垂直夹角以及不同电子束剖面的情况下，束流累积及束流寿命变化情况;重点研究了离子束衰减过程中动量分散随离子数的变化规律，拟合计算得到了动量分散随离子数按照幂函数衰减的指数;在给定离子数的情况下，动量分散随夹角、电子束剖面的依赖关系,为下一步在CSR上获得纵向一维有序化离子束的研究做准备。在实验中观测到在较大的夹角情况下，离子束出现纵向振荡和中心频率移动。
2012, 24: 2441-2446.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2441
摘要:
利用离散偶极子近似法计算分析了随机取向团簇自然气溶胶(包含灰尘和海盐)在等效半径变化范围为0.01～2 m（波长为0.55 m时对应尺度参数为0.1～23)时的光学特性。通过考察成分和形状的影响，计算结果表明：成分对团簇自然气溶胶的散射、后向散射效率因子,不对称因子,以及米散射区范围内的消光效率因子的影响均较小，其中对尺度参数为9～23时的消光效率因子和尺度参数小于2.3时的不对称因子几乎没有影响;成分对瑞利散射区范围内的消光效率因子及吸收效率因子的影响相对较大。形状对团簇自然气溶胶在尺度参数小于0.7时的消光、吸收、散射效率因子及后向散射效率因子的影响可以不计;当尺度参数大于4.6时，粒子的内在对称性和表面的突变会带来明显的影响。另外，团簇自然气溶胶在米散射区内、尺度参数较大时，散射相函数有明显的后向散射加强效应。
利用离散偶极子近似法计算分析了随机取向团簇自然气溶胶(包含灰尘和海盐)在等效半径变化范围为0.01～2 m（波长为0.55 m时对应尺度参数为0.1～23)时的光学特性。通过考察成分和形状的影响，计算结果表明：成分对团簇自然气溶胶的散射、后向散射效率因子,不对称因子,以及米散射区范围内的消光效率因子的影响均较小，其中对尺度参数为9～23时的消光效率因子和尺度参数小于2.3时的不对称因子几乎没有影响;成分对瑞利散射区范围内的消光效率因子及吸收效率因子的影响相对较大。形状对团簇自然气溶胶在尺度参数小于0.7时的消光、吸收、散射效率因子及后向散射效率因子的影响可以不计;当尺度参数大于4.6时，粒子的内在对称性和表面的突变会带来明显的影响。另外，团簇自然气溶胶在米散射区内、尺度参数较大时，散射相函数有明显的后向散射加强效应。
2012, 24: 2447-2450.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2447
摘要:
提出了采用超快激光脉冲与光纤阵列形成的光延时、跟CCD相机相结合的方法，对门控型像增强器进行了开门时间的测量，分析了该测量方法的可行性，建立了门控型像增强器开门时间的测量系统。用该测量方法对超高速光电分幅相机中的门控型像增强器开门时间进行了测量，得到了10，20，30，50 ns档开门时间的实验图片，与所加的快高压脉冲时间12.50，18.50，28.75，48.60 ns相比较，开门时间的测量精度得到了提高，该测量方法可用于超高速光电分幅相机曝光时间的标定。
提出了采用超快激光脉冲与光纤阵列形成的光延时、跟CCD相机相结合的方法，对门控型像增强器进行了开门时间的测量，分析了该测量方法的可行性，建立了门控型像增强器开门时间的测量系统。用该测量方法对超高速光电分幅相机中的门控型像增强器开门时间进行了测量，得到了10，20，30，50 ns档开门时间的实验图片，与所加的快高压脉冲时间12.50，18.50，28.75，48.60 ns相比较，开门时间的测量精度得到了提高，该测量方法可用于超高速光电分幅相机曝光时间的标定。
2012, 24: 2451-2453.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2451
摘要:
采用两只经过标定的ST401闪烁探测器，测量了脉冲中子管的中子产额，在其中一只探测器前端增加铅板屏蔽，1 cm的铅屏蔽使探测器输出减少了18.20%，在加速器中子源上进行的类似实验表明,0.5 cm的铅使探测器的输出减少了2.90%。对两个中子源上测量的情况进行了蒙特卡罗模拟，加速器实验与模拟符合较好，脉冲中子管实验差别较大。对实验和模拟的情况进行了分析，结果表明：中子管除产生中子外，还会产生数量较多的轫致辐射X射线，这些X射线对准确测量中子管中子产额将造成不良影响。
采用两只经过标定的ST401闪烁探测器，测量了脉冲中子管的中子产额，在其中一只探测器前端增加铅板屏蔽，1 cm的铅屏蔽使探测器输出减少了18.20%，在加速器中子源上进行的类似实验表明,0.5 cm的铅使探测器的输出减少了2.90%。对两个中子源上测量的情况进行了蒙特卡罗模拟，加速器实验与模拟符合较好，脉冲中子管实验差别较大。对实验和模拟的情况进行了分析，结果表明：中子管除产生中子外，还会产生数量较多的轫致辐射X射线，这些X射线对准确测量中子管中子产额将造成不良影响。
2012, 24: 2454-2458.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2454
摘要:
为研究超高速碰撞产生闪光的辐射演化特征，利用建立的瞬态光纤高温计测量系统结合二级轻气炮加载系统，进行了4种实验条件下的超高速碰撞实验。每组实验使用一组光纤探头，基于实验所获原始数据结合标定，通过Matlab编程处理得到了给定实验条件及光纤探头安装方案条件下的闪光强度演化，利用比率法得到碰撞闪光的辐射温度演化特征。实验结果表明，在488~667 nm波长范围内超高速碰撞LY12铝靶产生的闪光强度与辐射温度峰值随碰撞角度（与靶板平面的夹角）的增大而减小。
为研究超高速碰撞产生闪光的辐射演化特征，利用建立的瞬态光纤高温计测量系统结合二级轻气炮加载系统，进行了4种实验条件下的超高速碰撞实验。每组实验使用一组光纤探头，基于实验所获原始数据结合标定，通过Matlab编程处理得到了给定实验条件及光纤探头安装方案条件下的闪光强度演化，利用比率法得到碰撞闪光的辐射温度演化特征。实验结果表明，在488~667 nm波长范围内超高速碰撞LY12铝靶产生的闪光强度与辐射温度峰值随碰撞角度（与靶板平面的夹角）的增大而减小。
2012, 24: 2459-2463.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2459
摘要:
利用非对称磁镜场电子回旋共振等离子体产生的氧回旋离子束刻蚀了化学气相沉积金刚石膜，研究了工作气压和磁电加热电压对金刚石样品附近的离子温度和密度的影响，并分析了金刚石膜的刻蚀和机械抛光效果。结果表明：当工作气压为0.03 Pa，磁电加热电压为200 V时，离子温度和密度最大，分别为7.38 eV和 23.81010 cm-3 。在此优化条件下刻蚀金刚石膜4 h后，其表面粗糙度由刻蚀前的3.525 m降为2.512 m，机械抛光15 min后,表面粗糙度降低为0.517 m，即金刚石膜经离子束刻蚀后可显著提高机械抛光效率。
利用非对称磁镜场电子回旋共振等离子体产生的氧回旋离子束刻蚀了化学气相沉积金刚石膜，研究了工作气压和磁电加热电压对金刚石样品附近的离子温度和密度的影响，并分析了金刚石膜的刻蚀和机械抛光效果。结果表明：当工作气压为0.03 Pa，磁电加热电压为200 V时，离子温度和密度最大，分别为7.38 eV和 23.81010 cm-3 。在此优化条件下刻蚀金刚石膜4 h后，其表面粗糙度由刻蚀前的3.525 m降为2.512 m，机械抛光15 min后,表面粗糙度降低为0.517 m，即金刚石膜经离子束刻蚀后可显著提高机械抛光效率。
2012, 24: 2464-2468.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2464
摘要:
采用粒子输运程序MCNP与FORTRAN，MATLAB程序相结合，对一种5单元结构的中子散射相机原型进行了蒙特卡罗模拟，对252Cf裂变中子源进行了图像、能量的重建。结果表明：该相机的能量分辨力为9%左右，角分辨与闪烁体的体积有关;中子能量为2 MeV左右时，散射相机的探测效率达到最大值;源的距离、闪烁体尺寸、前后面板距离、事件数等对重建图像的分辨力都有不同程度的影响;散射相机可以获得裂变中子源的能谱形状，但系统的结构、探测阈值等会使能谱测量造成一定的偏差。该理论工作的结论可推广到由更多单元组成的散射相机中使用。
采用粒子输运程序MCNP与FORTRAN，MATLAB程序相结合，对一种5单元结构的中子散射相机原型进行了蒙特卡罗模拟，对252Cf裂变中子源进行了图像、能量的重建。结果表明：该相机的能量分辨力为9%左右，角分辨与闪烁体的体积有关;中子能量为2 MeV左右时，散射相机的探测效率达到最大值;源的距离、闪烁体尺寸、前后面板距离、事件数等对重建图像的分辨力都有不同程度的影响;散射相机可以获得裂变中子源的能谱形状，但系统的结构、探测阈值等会使能谱测量造成一定的偏差。该理论工作的结论可推广到由更多单元组成的散射相机中使用。
2012, 24: 2469-2473.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2469
摘要:
束流离子生产成本和推进剂利用率是表征离子推力器放电室性能的重要参数。在考虑不改变放电室几何结构、磁场分布并保持离子推力器比冲和效率的前提下，利用一维经验分析模型对兰州空间技术物理研究所研制的LIPS-200离子推力器放电室性能进行了优化分析，以实现推力器的推力从40 mN提高到60 mN的目标要求。分析结果表明，提高放电室推进剂流率至2.06 mg/s，放电室内放电电流维持在6.9 A，放电室内平均氙离子密度达到2.1671017 m-3时，可以保证引出1.2 A的束流，推力器达到60 mN的推力。与之对应的推进剂利用率为92%，束流离子生产成本约为188.515 W/A，相比推力40 mN时，推进剂利用率为88%、束流离子生产成本为188.29 W/A的情况，放电室性能有所提高。另外，放电室性能优化过程中其鞘层电位始终保持在3.80~6.65 eV范围内。
束流离子生产成本和推进剂利用率是表征离子推力器放电室性能的重要参数。在考虑不改变放电室几何结构、磁场分布并保持离子推力器比冲和效率的前提下，利用一维经验分析模型对兰州空间技术物理研究所研制的LIPS-200离子推力器放电室性能进行了优化分析，以实现推力器的推力从40 mN提高到60 mN的目标要求。分析结果表明，提高放电室推进剂流率至2.06 mg/s，放电室内放电电流维持在6.9 A，放电室内平均氙离子密度达到2.1671017 m-3时，可以保证引出1.2 A的束流，推力器达到60 mN的推力。与之对应的推进剂利用率为92%，束流离子生产成本约为188.515 W/A，相比推力40 mN时，推进剂利用率为88%、束流离子生产成本为188.29 W/A的情况，放电室性能有所提高。另外，放电室性能优化过程中其鞘层电位始终保持在3.80~6.65 eV范围内。
2012, 24: 2474-2478.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2474
摘要:
研究了储能电容自身损耗对氙灯放电特性的影响，对脉冲氙灯放电回路进行了分析与改进。在实际电容自身损耗不为零的情况下，将电容等效为理想电容与损耗阻抗的串联，给出了计算氙灯放电特性的改进公式，并详细计算和分析了电容自身损耗增大情况下的氙灯放电电流和放电功率变化情况，计算结果表明：损耗增大会导致氙灯放电电流、功率峰值下降，闪光时间缩短，显著影响激光泵浦效率;电容损耗增大还会导致LC放电回路出现电容反充电现象，影响氙灯正常工作并缩短灯的寿命。实际的储能电容充放电实验证明，电容损耗增大会导致氙灯闪光的波形峰值下降、闪光时间缩短和电极溅射加剧，验证了理论分析的合理性。另外，实验证明环境因素对储能电容自身损耗的增大具有非常显著的影响。
研究了储能电容自身损耗对氙灯放电特性的影响，对脉冲氙灯放电回路进行了分析与改进。在实际电容自身损耗不为零的情况下，将电容等效为理想电容与损耗阻抗的串联，给出了计算氙灯放电特性的改进公式，并详细计算和分析了电容自身损耗增大情况下的氙灯放电电流和放电功率变化情况，计算结果表明：损耗增大会导致氙灯放电电流、功率峰值下降，闪光时间缩短，显著影响激光泵浦效率;电容损耗增大还会导致LC放电回路出现电容反充电现象，影响氙灯正常工作并缩短灯的寿命。实际的储能电容充放电实验证明，电容损耗增大会导致氙灯闪光的波形峰值下降、闪光时间缩短和电极溅射加剧，验证了理论分析的合理性。另外，实验证明环境因素对储能电容自身损耗的增大具有非常显著的影响。
2012, 24: 2479-2482.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2479
摘要:
针对半导体断路开关型、数十kHz高频脉冲功率源设计了初级单元。该单元在低频电路的基础上进行了改进和优化，放电主开关采用IGBT串并联组件，解决了同步触发问题，增加了过流保护系统，设计了高频脉冲触发器。研究发现，初级单元的放电电容放电后有残余电压存在，这会降低脉冲功率源的输出稳定性。该初级电路加强了高频率脉冲功率源的稳定性和可靠性，成功应用于数十kHz高频脉冲功率源。从波形上看，初级充电电源工作电压约为1 kV，放电电流约1.5 kA，在10 kHz条件下可以稳定工作。
针对半导体断路开关型、数十kHz高频脉冲功率源设计了初级单元。该单元在低频电路的基础上进行了改进和优化，放电主开关采用IGBT串并联组件，解决了同步触发问题，增加了过流保护系统，设计了高频脉冲触发器。研究发现，初级单元的放电电容放电后有残余电压存在，这会降低脉冲功率源的输出稳定性。该初级电路加强了高频率脉冲功率源的稳定性和可靠性，成功应用于数十kHz高频脉冲功率源。从波形上看，初级充电电源工作电压约为1 kV，放电电流约1.5 kA，在10 kHz条件下可以稳定工作。
2012, 24: 2483-2487.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2483
摘要:
从载流子的传输过程和载流子数密度两个方面分析了晶闸管触发开通过程，研究了强触发方式对晶闸管开通特性的影响。利用功率MOSFET的快开通特性和通流能力，设计了晶闸管强触发电路，并通过晶闸管开通特性实验平台研究了触发条件和工作电压两个因素与晶闸管开通时间的关系。实验结果表明：晶闸管开通时间决定于触发方式和工作电压，强触发方式可以缩短延迟时间，高工作电压可以减小导通时间，利用强触发方式和提高工作电压能够有效地改善晶闸管的开通性能。
从载流子的传输过程和载流子数密度两个方面分析了晶闸管触发开通过程，研究了强触发方式对晶闸管开通特性的影响。利用功率MOSFET的快开通特性和通流能力，设计了晶闸管强触发电路，并通过晶闸管开通特性实验平台研究了触发条件和工作电压两个因素与晶闸管开通时间的关系。实验结果表明：晶闸管开通时间决定于触发方式和工作电压，强触发方式可以缩短延迟时间，高工作电压可以减小导通时间，利用强触发方式和提高工作电压能够有效地改善晶闸管的开通性能。
2012, 24: 2488-2492.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2488
摘要:
以闪光二号加速器为研究平台，实验研究了前沿80 ns和34 ns脉冲电压下的二极管工作稳定性，通过对比实验结果和数值模拟结果，分析了脉冲前沿对二极管启动时间、阴极发射均匀性和阻抗重复性的影响，探讨了脉冲前沿对平面阴极二极管工作状态的影响机制。实验结果表明：脉冲前沿、二极管启动时间增加时，二极管的阻抗重复性降低;平面阴极易于在中心位置形成强区域发射，等离子体覆盖整个阴极发射面的时间随脉冲前沿增大而增加;屏蔽效应对阴极发射的影响随前沿增加而变大，进而导致阴极表面不均匀强点发射，等离子体运动速度增加，阴极有效发射面积减小，在等离子体运动速度和阴极有效发射面积共同作用下，二极管工作稳定性下降。
以闪光二号加速器为研究平台，实验研究了前沿80 ns和34 ns脉冲电压下的二极管工作稳定性，通过对比实验结果和数值模拟结果，分析了脉冲前沿对二极管启动时间、阴极发射均匀性和阻抗重复性的影响，探讨了脉冲前沿对平面阴极二极管工作状态的影响机制。实验结果表明：脉冲前沿、二极管启动时间增加时，二极管的阻抗重复性降低;平面阴极易于在中心位置形成强区域发射，等离子体覆盖整个阴极发射面的时间随脉冲前沿增大而增加;屏蔽效应对阴极发射的影响随前沿增加而变大，进而导致阴极表面不均匀强点发射，等离子体运动速度增加，阴极有效发射面积减小，在等离子体运动速度和阴极有效发射面积共同作用下，二极管工作稳定性下降。
2012, 24: 2493-2496.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2493
摘要:
针对强光一号加速器（约1.5 MA，80～100 ns）Z箍缩铝丝阵实验设计和研制了一套弯晶谱仪，采用邻苯二甲酸氢铊（TlAP）晶体对辐射能谱进行色散，用X射线胶片记录连续辐射谱型，谱仪测谱范围为1.8～3.0 keV。以第10084发次平面型铝丝阵负载实验为例，获得了具有轴向分辨的时间积分辐射谱型，对其中某一热斑处的数据进行处理得到了该区域等离子体时间积分电子温度约为520(135%)eV。
针对强光一号加速器（约1.5 MA，80～100 ns）Z箍缩铝丝阵实验设计和研制了一套弯晶谱仪，采用邻苯二甲酸氢铊（TlAP）晶体对辐射能谱进行色散，用X射线胶片记录连续辐射谱型，谱仪测谱范围为1.8～3.0 keV。以第10084发次平面型铝丝阵负载实验为例，获得了具有轴向分辨的时间积分辐射谱型，对其中某一热斑处的数据进行处理得到了该区域等离子体时间积分电子温度约为520(135%)eV。
2012, 24: 2497-2501.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2497
摘要:
研制了一种结构简单、拆装方便的自积分电容分压器，用于测量强流电子加速器二极管输出电压。介绍了电容分压器的结构,计算了其电容量，并通过仿真的方法分析了前端电阻及其杂散参数对测量波形的影响,结果表明：当前端电阻杂散电容较大时，测量波形出现过冲现象;而前端电阻对地电容较大时，会影响测量波形的前沿。将电容分压器用于测量强流电子加速器二极管输出电压，并运用水电阻分压器对其进行了标定，所测得波形与电阻分压器基本一致，分压比为563 007，可以用于测量半高宽为100 ns的高压脉冲。
研制了一种结构简单、拆装方便的自积分电容分压器，用于测量强流电子加速器二极管输出电压。介绍了电容分压器的结构,计算了其电容量，并通过仿真的方法分析了前端电阻及其杂散参数对测量波形的影响,结果表明：当前端电阻杂散电容较大时，测量波形出现过冲现象;而前端电阻对地电容较大时，会影响测量波形的前沿。将电容分压器用于测量强流电子加速器二极管输出电压，并运用水电阻分压器对其进行了标定，所测得波形与电阻分压器基本一致，分压比为563 007，可以用于测量半高宽为100 ns的高压脉冲。
2012, 24: 2502-2506.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2502
摘要:
为了在高阻负载上获得高效率的重复频率平顶高压脉冲输出，开展了影响基于光导开关的Blumlein型脉冲形成网络电压传输效率因素的初步实验研究。以陶瓷电容、铝条和GaAs光导开关构成全固态Blumlein型脉冲形成网络（BPFN），采用气体间隙进行了设计参数的验证实验，在匹配负载上研究了光导开关工作场强、激光触发能量与BPFN电压转换效率的关系。设计的BPFN阻抗7.8 ，电长度32.6 ns，实验表明光导开关较高的导通电阻是影响PCSS-BPFN电压传输效率的主要因素。当触发激光能量30.4 mJ，工作场强25.1 kV/cm时，获得电压效率83.2%，相应最小导通电阻1.89 ;在触发激光能量3.5 mJ时，为了使阻抗为7.8 的BPFN在匹配负载上达到75%以上电压传输效率，应至少使光导开关工作场强为25.1 kV/cm，相应最小导通电阻2.88 。
为了在高阻负载上获得高效率的重复频率平顶高压脉冲输出，开展了影响基于光导开关的Blumlein型脉冲形成网络电压传输效率因素的初步实验研究。以陶瓷电容、铝条和GaAs光导开关构成全固态Blumlein型脉冲形成网络（BPFN），采用气体间隙进行了设计参数的验证实验，在匹配负载上研究了光导开关工作场强、激光触发能量与BPFN电压转换效率的关系。设计的BPFN阻抗7.8 ，电长度32.6 ns，实验表明光导开关较高的导通电阻是影响PCSS-BPFN电压传输效率的主要因素。当触发激光能量30.4 mJ，工作场强25.1 kV/cm时，获得电压效率83.2%，相应最小导通电阻1.89 ;在触发激光能量3.5 mJ时，为了使阻抗为7.8 的BPFN在匹配负载上达到75%以上电压传输效率，应至少使光导开关工作场强为25.1 kV/cm，相应最小导通电阻2.88 。
2012, 24: 2507-2510.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2507
摘要:
利用脉冲火花预电离方式，设计了一种脉冲火花预电离触发的触发管气体开关。开关工作电压等级为100 kV,工作介质采用干燥空气，开关主间隙10 mm，电极材料采用304不锈钢，触发结构设计成盘环嵌套结构。实验结果表明：预电离能够显著减小低工作系数下触发管气体开关的触发时延和抖动。对于ns级快脉冲触发，预电离时刻越早，开关击穿时延和抖动越低。在30 kV/8 ns触发脉冲作用下，脉冲预电离触发的触发管开关在80%工作系数时，平均时延约为40 ns，抖动小于1 ns。
利用脉冲火花预电离方式，设计了一种脉冲火花预电离触发的触发管气体开关。开关工作电压等级为100 kV,工作介质采用干燥空气，开关主间隙10 mm，电极材料采用304不锈钢，触发结构设计成盘环嵌套结构。实验结果表明：预电离能够显著减小低工作系数下触发管气体开关的触发时延和抖动。对于ns级快脉冲触发，预电离时刻越早，开关击穿时延和抖动越低。在30 kV/8 ns触发脉冲作用下，脉冲预电离触发的触发管开关在80%工作系数时，平均时延约为40 ns，抖动小于1 ns。
2012, 24: 2511-2515.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2511
摘要:
研制了一种用于磁绝缘传输线（MITL）电流测量的差模式B-dot探头;利用PSpice商用软件和标定实验数据，建立了该探头等效电路模型，给出了探头系统传递函数，并分析了探头频率响应特性。计算结果表明，该探头对于被测信号大于2.5 MHz频率分量部分的相频响应基本保持不变，而幅频响应曲线呈较好的直线性。该探头已用于强光一号1.0 m长、2 cm阴阳极间隙的同轴型MITL电流传输特性研究实验，并获得了较好的测量波形。测量结果表明：短路负载条件下，传输线沿线不同位置B-dot 电流测量结果基本相同，峰值电流约1.0 MA、峰值时间约125 ns。即传输线沿线电流损失几乎可以忽略，该实验结果与短路负载MITL工作特性理论较好地吻合。
研制了一种用于磁绝缘传输线（MITL）电流测量的差模式B-dot探头;利用PSpice商用软件和标定实验数据，建立了该探头等效电路模型，给出了探头系统传递函数，并分析了探头频率响应特性。计算结果表明，该探头对于被测信号大于2.5 MHz频率分量部分的相频响应基本保持不变，而幅频响应曲线呈较好的直线性。该探头已用于强光一号1.0 m长、2 cm阴阳极间隙的同轴型MITL电流传输特性研究实验，并获得了较好的测量波形。测量结果表明：短路负载条件下，传输线沿线不同位置B-dot 电流测量结果基本相同，峰值电流约1.0 MA、峰值时间约125 ns。即传输线沿线电流损失几乎可以忽略，该实验结果与短路负载MITL工作特性理论较好地吻合。
2012, 24: 2516-2520.
doi: 10.3788/HPLPB20122410.2516
摘要:
出于开关性能参数和结构要求考虑，PTS装置脉冲输出开关设计为3对自击穿电极间隙的水介质开关，间隙结构采用板-球间隙的同轴-三平板结构。选择水介质自击穿开关作为研究对象,进行了1.5 MV同轴结构开关研究，并在此基础上开展了4 MV同轴-三平板结构开关研究。开关实验达到的技术指标为：自击穿电压3.5 MV，导通电流500 kA，电感65 nH，自击穿时间分散性极差4.0 ns（1.3 ns均方根值）。
出于开关性能参数和结构要求考虑，PTS装置脉冲输出开关设计为3对自击穿电极间隙的水介质开关，间隙结构采用板-球间隙的同轴-三平板结构。选择水介质自击穿开关作为研究对象,进行了1.5 MV同轴结构开关研究，并在此基础上开展了4 MV同轴-三平板结构开关研究。开关实验达到的技术指标为：自击穿电压3.5 MV，导通电流500 kA，电感65 nH，自击穿时间分散性极差4.0 ns（1.3 ns均方根值）。
