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RSS2013年 25卷 第10期
推荐文章
2013, 25: 2477-2478.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2477
摘要:
报道了全光纤结构主动锁模掺铥脉冲激光器，中心波长为1950 nm。利用电光相位调制器对光纤激光器进行腔内相位调制，获得了重复频率为11.884 MHz的主动锁模脉冲输出，脉宽为816 ps。改变泵浦功率、调制信号的频率和幅度，获得了重复频率为4~18 kHz的弛豫振荡调制稳定脉冲输出。锁模和弛豫振荡调制获得的输出脉冲能量波动低于7%。
报道了全光纤结构主动锁模掺铥脉冲激光器，中心波长为1950 nm。利用电光相位调制器对光纤激光器进行腔内相位调制，获得了重复频率为11.884 MHz的主动锁模脉冲输出，脉宽为816 ps。改变泵浦功率、调制信号的频率和幅度，获得了重复频率为4~18 kHz的弛豫振荡调制稳定脉冲输出。锁模和弛豫振荡调制获得的输出脉冲能量波动低于7%。
2013, 25: 2479-2486.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2479
摘要:
振动线准直技术是一种通过直接测量空间磁场分布情况来进行磁铁设备准直的方法，其原理完全不同于目前国内正在使用的基于磁铁机械结构进行准直的方法。振动线方法具有很高的准直精度和灵敏性，可以用于单个磁铁磁中心测量、磁铁准直标定和多块磁铁磁中心准直等。主要介绍了振动线准直技术的原理、起源和国际上的应用研究概况。
振动线准直技术是一种通过直接测量空间磁场分布情况来进行磁铁设备准直的方法，其原理完全不同于目前国内正在使用的基于磁铁机械结构进行准直的方法。振动线方法具有很高的准直精度和灵敏性，可以用于单个磁铁磁中心测量、磁铁准直标定和多块磁铁磁中心准直等。主要介绍了振动线准直技术的原理、起源和国际上的应用研究概况。
2013, 25: 2487-2495.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2487
摘要:
脉冲功率科学与技术广泛应用于X射线闪光照相、惯性约束聚变(ICF) 和高能量密度物理等研究领域，其基本特征是将能量在时间和空间上进行压缩来获得极高的功率密度，进而获得高温、高压、强辐射和高能量密度的极端条件。大型脉冲功率装置是获得高功率脉冲的载体，真空功率传输系统是此类装置的重要组成部分，是将储能系统的能量传递给负载的关键，也是决定大型脉冲功率系统技术可行性的重要方面。分析了大型脉冲功率系统真空功率传输的物理基础，综述了相关物理问题的国内外研究状况，结合Z箍缩聚变驱动器特定的需求，具体分析了技术现状与目标的差距，最后针对后续研究提出了建议和看法。
脉冲功率科学与技术广泛应用于X射线闪光照相、惯性约束聚变(ICF) 和高能量密度物理等研究领域，其基本特征是将能量在时间和空间上进行压缩来获得极高的功率密度，进而获得高温、高压、强辐射和高能量密度的极端条件。大型脉冲功率装置是获得高功率脉冲的载体，真空功率传输系统是此类装置的重要组成部分，是将储能系统的能量传递给负载的关键，也是决定大型脉冲功率系统技术可行性的重要方面。分析了大型脉冲功率系统真空功率传输的物理基础，综述了相关物理问题的国内外研究状况，结合Z箍缩聚变驱动器特定的需求，具体分析了技术现状与目标的差距，最后针对后续研究提出了建议和看法。
2013, 25: 2496-2500.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2496
摘要:
采用Matlab和Comsol建立单模光纤内激光传输模型，对双包层内光纤折射率和纤芯结构对光能量分布的影响进行了理论研究。系统分析了光纤芯径与数值孔径、归一化频率和功率填充因子的关系，依据得到的结果进一步采用多模物理耦合仿真方法对不同类型的单模双包层光纤纤芯的能量分布进行仿真，探索了不同折射率分布情况对纤芯能量分布的影响。计算和仿真结果表明：凹面折射率分布光纤的光斑模场面积最大，单位面积的功率分布最低。针对大功率光纤激光器的应用需求设计了工作波长为1.064 m、纤芯直径为10 m、凹面直径为8 m、数值孔径为0.12的单模凹面折射率双包层光纤，为提高光纤泵浦效率、降低纤芯的能量密度提供了思路。
采用Matlab和Comsol建立单模光纤内激光传输模型，对双包层内光纤折射率和纤芯结构对光能量分布的影响进行了理论研究。系统分析了光纤芯径与数值孔径、归一化频率和功率填充因子的关系，依据得到的结果进一步采用多模物理耦合仿真方法对不同类型的单模双包层光纤纤芯的能量分布进行仿真，探索了不同折射率分布情况对纤芯能量分布的影响。计算和仿真结果表明：凹面折射率分布光纤的光斑模场面积最大，单位面积的功率分布最低。针对大功率光纤激光器的应用需求设计了工作波长为1.064 m、纤芯直径为10 m、凹面直径为8 m、数值孔径为0.12的单模凹面折射率双包层光纤，为提高光纤泵浦效率、降低纤芯的能量密度提供了思路。
2013, 25: 2501-2504.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2501
摘要:
采用守恒元求解元方法，对描述激光支持爆轰波等离子体流场演化的二维轴对称流体动力学控制方程组进行了数值模拟计算，给出了不同时刻点的等离子体压强、密度、温度、速度及对激光吸收系数的空间分布，比较了初始密度不同的情况下等离子体演化的不同特点。计算结果表明，等离子体初始密度较大时，等离子体对激光的吸收系数较大，为了增强激光能量与靶面的耦合，应合理控制靶面等离子体密度、激光脉宽及脉冲间隔。
采用守恒元求解元方法，对描述激光支持爆轰波等离子体流场演化的二维轴对称流体动力学控制方程组进行了数值模拟计算，给出了不同时刻点的等离子体压强、密度、温度、速度及对激光吸收系数的空间分布，比较了初始密度不同的情况下等离子体演化的不同特点。计算结果表明，等离子体初始密度较大时，等离子体对激光的吸收系数较大，为了增强激光能量与靶面的耦合，应合理控制靶面等离子体密度、激光脉宽及脉冲间隔。
2013, 25: 2505-2510.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2505
摘要:
运用逐次逼近迭代法恢复近场畸变波前的高频相位，定量分析了高频相位恢复效果与滤波器截止频率之间的关系，并进一步讨论了近场和远场光强噪声扰动对恢复效果的影响。研究结果表明：随着滤波器截止频率的增大，即对近场波前相位探测器要求的提高，逐次逼近迭代法的高频相位恢复效果会越来越好。此外，高频相位恢复效果随近场或远场光强噪声扰动的增大而变差，其中，近场光强噪声扰动对恢复效果的影响相对较小，而远场光强噪声扰动对恢复效果的影响则明显得多。在实际工作中，为了获得较好的近场高频相位的恢复效果，不仅需要合理地对近场低频相位测量提出要求，而且还必须尽可能减小光强分布测量的误差，特别是尽量减小远场噪声光强的影响。
运用逐次逼近迭代法恢复近场畸变波前的高频相位，定量分析了高频相位恢复效果与滤波器截止频率之间的关系，并进一步讨论了近场和远场光强噪声扰动对恢复效果的影响。研究结果表明：随着滤波器截止频率的增大，即对近场波前相位探测器要求的提高，逐次逼近迭代法的高频相位恢复效果会越来越好。此外，高频相位恢复效果随近场或远场光强噪声扰动的增大而变差，其中，近场光强噪声扰动对恢复效果的影响相对较小，而远场光强噪声扰动对恢复效果的影响则明显得多。在实际工作中，为了获得较好的近场高频相位的恢复效果，不仅需要合理地对近场低频相位测量提出要求，而且还必须尽可能减小光强分布测量的误差，特别是尽量减小远场噪声光强的影响。
2013, 25: 2511-2516.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2511
摘要:
针对空间碎片探测相机光学镜头的设计要求，提出了一种全新的紧凑型、小型化、轻量化、高像质、可全天候工作、使用环境恶劣的光学镜头，突破了以往该类系统结构复杂、体积大、重量重、仅有一个焦距的瓶颈。利用衍射光学元件特殊的特性进行消色差和消热差设计，并利用锗和硅混合来校正系统色球差，最终设计镜头的焦距为30, 120 mm，相对孔径为1/4。设计结果表明，在空间频率16 lp/mm处，－40～60 ℃温度范围内，短焦距、长焦距的传递函数值分别优于0.45和0.55，接近衍射极限；短焦距、长焦距的最大RMS弥散斑直径分别为15.8, 7.2 m，远小于探测器像元尺寸30 m，表明该系统在实际使用温度环境下具有良好的成像质量。
针对空间碎片探测相机光学镜头的设计要求，提出了一种全新的紧凑型、小型化、轻量化、高像质、可全天候工作、使用环境恶劣的光学镜头，突破了以往该类系统结构复杂、体积大、重量重、仅有一个焦距的瓶颈。利用衍射光学元件特殊的特性进行消色差和消热差设计，并利用锗和硅混合来校正系统色球差，最终设计镜头的焦距为30, 120 mm，相对孔径为1/4。设计结果表明，在空间频率16 lp/mm处，－40～60 ℃温度范围内，短焦距、长焦距的传递函数值分别优于0.45和0.55，接近衍射极限；短焦距、长焦距的最大RMS弥散斑直径分别为15.8, 7.2 m，远小于探测器像元尺寸30 m，表明该系统在实际使用温度环境下具有良好的成像质量。
2013, 25: 2517-2520.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2517
摘要:
设计出了隧道结串联叠层半导体激光器结构，采用分子束外延进行激光器材料的外延生长，材料经过光刻、腐蚀、欧姆接触、解理、腔面镀高反射/减反射膜、焊装等工艺，制作成条宽200 m、腔长800 m 的半导体激光器。两隧道结激光器在脉冲宽度100 ns，重复频率10 kHz，30 A工作电流下输出功率达到80 W，峰值发射波长为905.6 nm，器件的阈值电流为0.8 A，水平和垂直方向的发散角分别为7.8和25。
设计出了隧道结串联叠层半导体激光器结构，采用分子束外延进行激光器材料的外延生长，材料经过光刻、腐蚀、欧姆接触、解理、腔面镀高反射/减反射膜、焊装等工艺，制作成条宽200 m、腔长800 m 的半导体激光器。两隧道结激光器在脉冲宽度100 ns，重复频率10 kHz，30 A工作电流下输出功率达到80 W，峰值发射波长为905.6 nm，器件的阈值电流为0.8 A，水平和垂直方向的发散角分别为7.8和25。
2013, 25: 2521-2526.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2521
摘要:
介绍了随机并行梯度下降算法的基本原理，对算法流程进行了仿真验证，并对其中随机扰动幅度和增益系数两个关键参数进行了仿真分析。分析结果表明，这两个参数存在一个最适区间，只有在此区间内取值时算法才能有效收敛。以仿真分析为依据开展了光纤激光的相干合成实验，结果表明光束相干合成效果显著，有效地验证了仿真分析的结果。
介绍了随机并行梯度下降算法的基本原理，对算法流程进行了仿真验证，并对其中随机扰动幅度和增益系数两个关键参数进行了仿真分析。分析结果表明，这两个参数存在一个最适区间，只有在此区间内取值时算法才能有效收敛。以仿真分析为依据开展了光纤激光的相干合成实验，结果表明光束相干合成效果显著，有效地验证了仿真分析的结果。
2013, 25: 2527-2530.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2527
摘要:
介绍了随机并行梯度下降（SPGD）算法及其在相干合成中的应用，针对实验中算法关键参数难以调节的难点，提出采用软硬件结合的新方式，实现对实验数据的在线采集和分析以及对SPGD算法关键参数的自动实时调节。开展了4路光纤激光相干合成实验，对不同调节方法进行对比。实验中采用新方式有效调节了SPGD算法中增益系数和随机扰动幅度的取值，合成效果显著。
介绍了随机并行梯度下降（SPGD）算法及其在相干合成中的应用，针对实验中算法关键参数难以调节的难点，提出采用软硬件结合的新方式，实现对实验数据的在线采集和分析以及对SPGD算法关键参数的自动实时调节。开展了4路光纤激光相干合成实验，对不同调节方法进行对比。实验中采用新方式有效调节了SPGD算法中增益系数和随机扰动幅度的取值，合成效果显著。
2013, 25: 2531-2535.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2531
摘要:
采用ANSYS进行形变-应力模拟。对不同应力状态下的熔石英表面进行三倍频激光损伤测试，结果发现，预加压应力为0~50 MPa时损伤阈值有明显提高的趋势，用应力耦合作用对此给出了解释：0~50 MPa的预加压应力可以降低和抵消激光辐照产生的张应力破坏，大于50 MPa预应力的耦合作用会使得该处机械性能下降，另外，损伤增长在预应力存在时更容易发生。因此，0~50 MPa预加压应力时的表面预应力可以提高熔石英的抗激光辐照能力。
采用ANSYS进行形变-应力模拟。对不同应力状态下的熔石英表面进行三倍频激光损伤测试，结果发现，预加压应力为0~50 MPa时损伤阈值有明显提高的趋势，用应力耦合作用对此给出了解释：0~50 MPa的预加压应力可以降低和抵消激光辐照产生的张应力破坏，大于50 MPa预应力的耦合作用会使得该处机械性能下降，另外，损伤增长在预应力存在时更容易发生。因此，0~50 MPa预加压应力时的表面预应力可以提高熔石英的抗激光辐照能力。
2013, 25: 2536-2540.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2536
摘要:
针对国内一直以来缺乏一套能够对复杂激光系统进行全面仿真模拟工具的问题，在成熟仿真模块的基础上，基于组件化建模仿真思想研发了通用易用的激光系统仿真软件EasyLaser。它由通用的组件化建模仿真支撑平台SciSimu和8个仿真组件库构成，具备对光束的光学元件间传输、大气传输、电视成像、自适应光学校正、识别提取跟踪等复杂过程的建模与仿真能力。详细介绍了EasyLaser的物理仿真能力和软件特色，并利用EasyLaser软件搭建仿真光路模型，进行自适应光学系统对大气湍流效应的校正效果的分析和研究。
针对国内一直以来缺乏一套能够对复杂激光系统进行全面仿真模拟工具的问题，在成熟仿真模块的基础上，基于组件化建模仿真思想研发了通用易用的激光系统仿真软件EasyLaser。它由通用的组件化建模仿真支撑平台SciSimu和8个仿真组件库构成，具备对光束的光学元件间传输、大气传输、电视成像、自适应光学校正、识别提取跟踪等复杂过程的建模与仿真能力。详细介绍了EasyLaser的物理仿真能力和软件特色，并利用EasyLaser软件搭建仿真光路模型，进行自适应光学系统对大气湍流效应的校正效果的分析和研究。
2013, 25: 2541-2545.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2541
摘要:
基于SG-Ⅲ主机装置预放系统，提出一套预放系统能量平衡方案，实现了对预放系统输出能量的精确控制。装置运行实验结果表明，预放系统的能量平衡控制精度达到5.47%。通过对影响预放系统输出能量平衡各项因素的定量分析，指出影响预放系统能量平衡控制精度的主要因素是1 Hz重频能量波动，而提高1 Hz重频能量稳定性的关键在于控制前端系统注入偏振能量波动。
基于SG-Ⅲ主机装置预放系统，提出一套预放系统能量平衡方案，实现了对预放系统输出能量的精确控制。装置运行实验结果表明，预放系统的能量平衡控制精度达到5.47%。通过对影响预放系统输出能量平衡各项因素的定量分析，指出影响预放系统能量平衡控制精度的主要因素是1 Hz重频能量波动，而提高1 Hz重频能量稳定性的关键在于控制前端系统注入偏振能量波动。
2013, 25: 2546-2550.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2546
摘要:
为了满足大功率激光器件高热流密度及低表面温度的冷却需求，以R22为冷却工质，实验研究了在闭式系统中改变喷雾腔压力及喷嘴孔径对相变喷雾冷却中临界热流密度、冷却温度等冷却性能的影响，实验结果表明：在喷雾入口压力为0.8 MPa，喷雾高度为22 mm，入口温度为-3 ℃的实验条件下，当喷雾腔压力在0.2~0.4 MPa范围内变化时，随着喷雾腔压力的升高，临界热流密度值（CHF）先增大后减小，存在最优的临界热流密度，冷却壁面温度随着喷雾腔压力的升高而上升；当改变喷嘴孔径时，CHF存在最优值，过小及过大的孔径均会影响喷雾冷却性能；当喷嘴孔径为 0.4 mm，喷雾腔压力为0.34 MPa时， CHF值最高，为276.1 Wcm-2，其对应的被冷却表面温度为26.8 ℃，表面换热系数为 66 640 Wm-2K-1。
为了满足大功率激光器件高热流密度及低表面温度的冷却需求，以R22为冷却工质，实验研究了在闭式系统中改变喷雾腔压力及喷嘴孔径对相变喷雾冷却中临界热流密度、冷却温度等冷却性能的影响，实验结果表明：在喷雾入口压力为0.8 MPa，喷雾高度为22 mm，入口温度为-3 ℃的实验条件下，当喷雾腔压力在0.2~0.4 MPa范围内变化时，随着喷雾腔压力的升高，临界热流密度值（CHF）先增大后减小，存在最优的临界热流密度，冷却壁面温度随着喷雾腔压力的升高而上升；当改变喷嘴孔径时，CHF存在最优值，过小及过大的孔径均会影响喷雾冷却性能；当喷嘴孔径为 0.4 mm，喷雾腔压力为0.34 MPa时， CHF值最高，为276.1 Wcm-2，其对应的被冷却表面温度为26.8 ℃，表面换热系数为 66 640 Wm-2K-1。
2013, 25: 2551-2555.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2551
摘要:
针对高功率固体激光器的散热需求，设计了一种基于制冷循环的喷雾冷却系统，并对其换热性能进行研究。由于制冷系统的压缩机需要润滑，冷却液中不可避免地会混有润滑油。润滑油会对冷却液的粘度、表面张力产生影响，并可能产生油膜，从而对冷却液的换热过程产生强化或抑制。因此，通过实验研究，分析了润滑油对喷雾冷却换热性能的影响。实验结果表明，冷却液中存在润滑油，会增大冷却液流经喷嘴过程中的阻力，减小流量，但根据本系统的应用情况，可以忽略；在低热流密度时，含有一定量的润滑油更有利于热源表面温度的均匀分布，高热流密度时，2%(质量分数)的含油量对温度分布不均的影响可以忽略；润滑油的存在可以提高临界热流密度，使得系统的散热能力得到提高，更有利于其在高功率固体激光器散热领域的应用。
针对高功率固体激光器的散热需求，设计了一种基于制冷循环的喷雾冷却系统，并对其换热性能进行研究。由于制冷系统的压缩机需要润滑，冷却液中不可避免地会混有润滑油。润滑油会对冷却液的粘度、表面张力产生影响，并可能产生油膜，从而对冷却液的换热过程产生强化或抑制。因此，通过实验研究，分析了润滑油对喷雾冷却换热性能的影响。实验结果表明，冷却液中存在润滑油，会增大冷却液流经喷嘴过程中的阻力，减小流量，但根据本系统的应用情况，可以忽略；在低热流密度时，含有一定量的润滑油更有利于热源表面温度的均匀分布，高热流密度时，2%(质量分数)的含油量对温度分布不均的影响可以忽略；润滑油的存在可以提高临界热流密度，使得系统的散热能力得到提高，更有利于其在高功率固体激光器散热领域的应用。
2013, 25: 2556-2560.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2556
摘要:
为了实现高均匀性的半导体激光器泵浦光源，研究了成像型光束积分器中微透镜的变化对泵浦光均匀性的影响。详细讨论了微透镜数值孔径与入射光束的角度匹配的问题。推导了高斯光束经成像型光束积分器的光场分布模型，分析了微透镜的边缘衍射对光斑均匀性的影响，明确了微透镜孔径大小的取值范围，并利用ZEMAX进行了系统仿真及实验验证。结果表明，经优化后的成像型光束积分器实现了不均匀性为8.11%的矩形光斑。
为了实现高均匀性的半导体激光器泵浦光源，研究了成像型光束积分器中微透镜的变化对泵浦光均匀性的影响。详细讨论了微透镜数值孔径与入射光束的角度匹配的问题。推导了高斯光束经成像型光束积分器的光场分布模型，分析了微透镜的边缘衍射对光斑均匀性的影响，明确了微透镜孔径大小的取值范围，并利用ZEMAX进行了系统仿真及实验验证。结果表明，经优化后的成像型光束积分器实现了不均匀性为8.11%的矩形光斑。
2013, 25: 2561-2564.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2561
摘要:
线阵半导体激光器（LDA）内部发光元周期排列，基于Talbot效应，改进传统Littrow外腔窄线宽系统，在Littrow外腔中置入反射率为20%平平镜构成Talbot外腔以进一步窄化激光器输出谱宽，并将外腔窄线宽输出通过铷池进行吸收实验。实验结果表明：铷池对Tablot外腔输出吸收系数比Littrow外腔吸收系数相对提高42.9%，说明Talbot外腔能有效提高外腔输出谱宽的均匀性，提高半导体激光器泵浦效率。
线阵半导体激光器（LDA）内部发光元周期排列，基于Talbot效应，改进传统Littrow外腔窄线宽系统，在Littrow外腔中置入反射率为20%平平镜构成Talbot外腔以进一步窄化激光器输出谱宽，并将外腔窄线宽输出通过铷池进行吸收实验。实验结果表明：铷池对Tablot外腔输出吸收系数比Littrow外腔吸收系数相对提高42.9%，说明Talbot外腔能有效提高外腔输出谱宽的均匀性，提高半导体激光器泵浦效率。
2013, 25: 2565-2570.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2565
摘要:
为了解决空间滤波器滤波针孔堵孔问题，提出了一种新型柱面镜空间滤波器，新型柱面镜空间滤波器由柱面镜和狭缝构成。利用线性传输理论，对高功率激光束在新型柱面镜空间滤波器中的传输特性进行了数值模拟。结果表明：新型柱面镜空间滤波器的焦斑面积比传统滤波器大，而焦斑功率密度较小；新型柱面镜空间滤波器的滤波效果与传统滤波器相同，近场均匀性也相同。因此新型柱面镜空间滤波器能够抑制空间滤波器堵孔效应，可以缩短空间滤波器系统透镜焦距，从而提高功率装置的整体性价比。由此，采用新型柱面镜空间滤波器替换传统球面镜空间滤波器具有可行性。
为了解决空间滤波器滤波针孔堵孔问题，提出了一种新型柱面镜空间滤波器，新型柱面镜空间滤波器由柱面镜和狭缝构成。利用线性传输理论，对高功率激光束在新型柱面镜空间滤波器中的传输特性进行了数值模拟。结果表明：新型柱面镜空间滤波器的焦斑面积比传统滤波器大，而焦斑功率密度较小；新型柱面镜空间滤波器的滤波效果与传统滤波器相同，近场均匀性也相同。因此新型柱面镜空间滤波器能够抑制空间滤波器堵孔效应，可以缩短空间滤波器系统透镜焦距，从而提高功率装置的整体性价比。由此，采用新型柱面镜空间滤波器替换传统球面镜空间滤波器具有可行性。
2013, 25: 2571-2576.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2571
摘要:
基于角谱法和稳相法，推导出了空心高斯涡旋光束的TE波和TM波在自由空间远场传输和能流密度的解析表达式，研究了其相位奇点和能流密度分布。结果表明，空心高斯涡旋光束的远场特性主要跟控制参数有关。改变光束中的涡旋离轴量，光涡旋和能流密度黑核会发生移动。圆刃型位错线的半径和能流密度暗环位置跟束腰宽度有关，而能流密度的对称性主要受涡旋离轴量的影响。
基于角谱法和稳相法，推导出了空心高斯涡旋光束的TE波和TM波在自由空间远场传输和能流密度的解析表达式，研究了其相位奇点和能流密度分布。结果表明，空心高斯涡旋光束的远场特性主要跟控制参数有关。改变光束中的涡旋离轴量，光涡旋和能流密度黑核会发生移动。圆刃型位错线的半径和能流密度暗环位置跟束腰宽度有关，而能流密度的对称性主要受涡旋离轴量的影响。
2013, 25: 2577-2581.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2577
摘要:
研究了30 fs激光在双折射光子晶体光纤中传输时，泵浦光功率和偏振态对超连续谱产生的影响。实验结果表明:随着泵浦光功率增加，光谱宽度显著增加，出现红移的光孤子和蓝移的色散波；当泵浦光的偏振态分别平行于光子晶体光纤长轴和短轴时，二者都有红移的光孤子和蓝移的色散波，但前者色散波波长更短；当泵浦光偏振态介于长轴与短轴之间，可能在色散波之外出现了交叉相位波，产生的超连续谱最强，且其近场光斑最大且最亮。
研究了30 fs激光在双折射光子晶体光纤中传输时，泵浦光功率和偏振态对超连续谱产生的影响。实验结果表明:随着泵浦光功率增加，光谱宽度显著增加，出现红移的光孤子和蓝移的色散波；当泵浦光的偏振态分别平行于光子晶体光纤长轴和短轴时，二者都有红移的光孤子和蓝移的色散波，但前者色散波波长更短；当泵浦光偏振态介于长轴与短轴之间，可能在色散波之外出现了交叉相位波，产生的超连续谱最强，且其近场光斑最大且最亮。
2013, 25: 2582-2586.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2582
摘要:
定量分析了自动亮度控制对微光电视系统强光适应性的影响。结合系统信号响应特性，建立了自动亮度控制作用后强光能量与系统成像对比度的关系模型；充分考虑系统动态范围、增益特性、灰度量化等因素，建立了自动亮度控制电路作用后系统响应特性的定量表征模型。基于上述模型，建立了引入自动亮度控制后强光作用微光系统成像的数字仿真模型，并基于模拟输出图像定量分析了不同能量强光对系统侦察性能的影响。理论分析及实验仿真结果表明：自动亮度控制的引入，能够扩大微光系统的动态范围，增强微光电视系统的适用性，但同时导致系统随着强光光亮度增大，成像灰度及对比度下降，侦察性能下降。
定量分析了自动亮度控制对微光电视系统强光适应性的影响。结合系统信号响应特性，建立了自动亮度控制作用后强光能量与系统成像对比度的关系模型；充分考虑系统动态范围、增益特性、灰度量化等因素，建立了自动亮度控制电路作用后系统响应特性的定量表征模型。基于上述模型，建立了引入自动亮度控制后强光作用微光系统成像的数字仿真模型，并基于模拟输出图像定量分析了不同能量强光对系统侦察性能的影响。理论分析及实验仿真结果表明：自动亮度控制的引入，能够扩大微光系统的动态范围，增强微光电视系统的适用性，但同时导致系统随着强光光亮度增大，成像灰度及对比度下降，侦察性能下降。
2013, 25: 2587-2591.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2587
摘要:
对密度为90 mg/cm3的PMP泡沫材料的飞秒激光烧蚀结果进行了分析，推导出该材料在脉宽50 fs、波长800 nm、重复频率为1000 Hz的飞秒激光作用下的蚀除阈值为0.91 J/cm2（100个激光脉冲），获得了烧蚀直径分别随激光功率、脉冲数及聚焦物镜数值孔径的变化规律。相同飞秒激光加工系统下，对比了铜箔上获得的烧蚀形状，确定了PMP泡沫材料本身的多孔洞及其分布不均匀是造成烧蚀区域的形状不规则的重要因素。PMP泡沫在较高能量或是较长时间的飞秒激光作用下，烧蚀区域发生碳化的原因是由热作用引发的。提出了一种基于激光束耦合的飞秒激光切割厚度大于1 mm的薄膜-泡沫材料的方法，并获得了切割厚度大于1.5 mm、切割侧壁与光束光轴夹角小于5、切割面整洁的薄片。
对密度为90 mg/cm3的PMP泡沫材料的飞秒激光烧蚀结果进行了分析，推导出该材料在脉宽50 fs、波长800 nm、重复频率为1000 Hz的飞秒激光作用下的蚀除阈值为0.91 J/cm2（100个激光脉冲），获得了烧蚀直径分别随激光功率、脉冲数及聚焦物镜数值孔径的变化规律。相同飞秒激光加工系统下，对比了铜箔上获得的烧蚀形状，确定了PMP泡沫材料本身的多孔洞及其分布不均匀是造成烧蚀区域的形状不规则的重要因素。PMP泡沫在较高能量或是较长时间的飞秒激光作用下，烧蚀区域发生碳化的原因是由热作用引发的。提出了一种基于激光束耦合的飞秒激光切割厚度大于1 mm的薄膜-泡沫材料的方法，并获得了切割厚度大于1.5 mm、切割侧壁与光束光轴夹角小于5、切割面整洁的薄片。
2013, 25: 2592-2598.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2592
摘要:
为了研究水蒸气体积分数对大气压等离子体射流放电机理及放电效率的影响，进而产生高活性低温等离子体并优化其效率。通过对大气压氩水等离子体射流的电压电流波形和Lissajous图形等电气特性的测量及发射光谱和发光图像等光学特性诊断，研究了不同水蒸气体积分数时，等离子体射流的放电特性。通过计算放电功率、传输电荷量、电子激发温度、分子振动温度和分子转动温度等主要放电参量，研究了它们随水蒸气体积分数的变化趋势，并结合放电机理对所得实验结果进行分析。结果表明，Ar/H2O等离子体射流除了产生N2和Ar，还有OH和O，气体温度在525~720 K之间变化，为典型的低温等离子体；随着水蒸气体积分数的增加，等离子体羽喷出管口的长度减小，放电功率减小，发光强度减弱，转动温度和振动温度增加；相同功率下，水蒸气体积分数为0.5%时，产生的OH达到最大。
为了研究水蒸气体积分数对大气压等离子体射流放电机理及放电效率的影响，进而产生高活性低温等离子体并优化其效率。通过对大气压氩水等离子体射流的电压电流波形和Lissajous图形等电气特性的测量及发射光谱和发光图像等光学特性诊断，研究了不同水蒸气体积分数时，等离子体射流的放电特性。通过计算放电功率、传输电荷量、电子激发温度、分子振动温度和分子转动温度等主要放电参量，研究了它们随水蒸气体积分数的变化趋势，并结合放电机理对所得实验结果进行分析。结果表明，Ar/H2O等离子体射流除了产生N2和Ar，还有OH和O，气体温度在525~720 K之间变化，为典型的低温等离子体；随着水蒸气体积分数的增加，等离子体羽喷出管口的长度减小，放电功率减小，发光强度减弱，转动温度和振动温度增加；相同功率下，水蒸气体积分数为0.5%时，产生的OH达到最大。
2013, 25: 2599-2603.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2599
摘要:
为了实现接近衍射极限的分辨率，工作在极紫外波段的Schwarzschild物镜要求其光学元件的面形精度达到约1 nm（RMS值）；而在物镜的装配过程中，装卡产生的应力会影响光学元件的面形精度，定量计算装卡应力对元件面形的影响是获得高分辨率成像的关键。在光学设计、公差分析的基础上，采用有限元模型系统地分析了应力对Schwarzschild物镜光学元件面形精度的影响。结果表明：采用自行设计的物镜结构，应力对主镜面形的影响可以达到0.7 nm，而对副镜的影响可以忽略；应力所产生的光学元件面形变化会使系统的几何传递函数(5000 lp/mm)从0.76下降到0.61。
为了实现接近衍射极限的分辨率，工作在极紫外波段的Schwarzschild物镜要求其光学元件的面形精度达到约1 nm（RMS值）；而在物镜的装配过程中，装卡产生的应力会影响光学元件的面形精度，定量计算装卡应力对元件面形的影响是获得高分辨率成像的关键。在光学设计、公差分析的基础上，采用有限元模型系统地分析了应力对Schwarzschild物镜光学元件面形精度的影响。结果表明：采用自行设计的物镜结构，应力对主镜面形的影响可以达到0.7 nm，而对副镜的影响可以忽略；应力所产生的光学元件面形变化会使系统的几何传递函数(5000 lp/mm)从0.76下降到0.61。
2013, 25: 2604-2610.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2604
摘要:
针对半影孔加工和检测困难的缺点，设计了半影锥成像系统。根据神光Ⅲ主机装置中子产额条件，确定成像系统排布参数；根据点扩展函数的尖锐性和等晕性要求，确定半影锥参数；模拟半影锥系统的分辨率，以及在不同加工精度、偏心误差、旋转误差和物距误差时，对成像质量的影响。模拟结果表明，系统分辨率能达到15 m，半影锥椭圆度的加工误差要小于0.1，瞄准的偏心误差要小于60 m，旋转误差要控制在0.35 mrad以内，物距误差要控制在1 mm以内。
针对半影孔加工和检测困难的缺点，设计了半影锥成像系统。根据神光Ⅲ主机装置中子产额条件，确定成像系统排布参数；根据点扩展函数的尖锐性和等晕性要求，确定半影锥参数；模拟半影锥系统的分辨率，以及在不同加工精度、偏心误差、旋转误差和物距误差时，对成像质量的影响。模拟结果表明，系统分辨率能达到15 m，半影锥椭圆度的加工误差要小于0.1，瞄准的偏心误差要小于60 m，旋转误差要控制在0.35 mrad以内，物距误差要控制在1 mm以内。
2013, 25: 2611-2615.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2611
摘要:
介绍了具有定量化测量能力的硬X光弯晶谱仪的结构, 利用Mo靶X光管的K特征线作为标定源, 使用绝对标定过的Si(Li)探测器对X光管出射的特征线谱进行强度和谱测量。结合X光管空间分布均匀的特点, 计算进入弯晶谱仪的光子数目, 采取了特征谱扣去轫致谱的计数处理方法, 得到了17 keV和19 keV处弯晶谱仪的绝对效率, 分别为4.3210-4和3.9410-4。
介绍了具有定量化测量能力的硬X光弯晶谱仪的结构, 利用Mo靶X光管的K特征线作为标定源, 使用绝对标定过的Si(Li)探测器对X光管出射的特征线谱进行强度和谱测量。结合X光管空间分布均匀的特点, 计算进入弯晶谱仪的光子数目, 采取了特征谱扣去轫致谱的计数处理方法, 得到了17 keV和19 keV处弯晶谱仪的绝对效率, 分别为4.3210-4和3.9410-4。
2013, 25: 2616-2620.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2616
摘要:
为满足ICF实验中对X射线条纹相机大动态能力的需求，设计了一款大动态双聚焦X射线条纹变像管。其偏转灵敏度为39 mm/kV，静态空间分辨率在阴极中心处优于30 lp/mm，边缘优于10 lp/mm，时间分辨率在10 ps左右，阴极有效长度为30 mm，放大率为1.3，管子总长为425 mm。此款变像管主要通过提高电子飞行速度而缩短电子相互作用时间，从而达到降低空间电荷效应、提高动态范围的目的。最终设计的变像管轴上电势最高16.5 kV，最低5 kV，电子从阴极到达荧光屏的时间仅为6.62 ns。基于设计的变像管参数，对管子进行了加工制造，并进行了初步调试和测试，变像管具有最佳成像效果时各电极实际电压与设计电压几乎一样，放大率为1.35，偏转灵敏度为40 mm/kV，与设计值十分吻合。
为满足ICF实验中对X射线条纹相机大动态能力的需求，设计了一款大动态双聚焦X射线条纹变像管。其偏转灵敏度为39 mm/kV，静态空间分辨率在阴极中心处优于30 lp/mm，边缘优于10 lp/mm，时间分辨率在10 ps左右，阴极有效长度为30 mm，放大率为1.3，管子总长为425 mm。此款变像管主要通过提高电子飞行速度而缩短电子相互作用时间，从而达到降低空间电荷效应、提高动态范围的目的。最终设计的变像管轴上电势最高16.5 kV，最低5 kV，电子从阴极到达荧光屏的时间仅为6.62 ns。基于设计的变像管参数，对管子进行了加工制造，并进行了初步调试和测试，变像管具有最佳成像效果时各电极实际电压与设计电压几乎一样，放大率为1.35，偏转灵敏度为40 mm/kV，与设计值十分吻合。
2013, 25: 2621-2626.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2621
摘要:
以间苯二酚和甲醛为反应前驱体, 三聚氰胺为氮源, 通过溶胶-凝胶法制备出氮掺杂碳气凝胶(N-CA), 并对其进行CO2活化后得到活化氮掺杂碳气凝胶(N-ACA), 分别通过扫描电子显微镜、氮吸附、X-光电子能谱和元素分析研究样品的表面形态、孔结构以及含氮官能团的存在形态, 并利用恒流充放电(GV)、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱等检测技术评价了其在6 molL-1 KOH电解液中的电化学性能。 实验结果表明: 丰富的孔隙结构和含氮官能团的存在形态是影响碳基电容器性能的决定性因素。 经CO2活化后的N-CA富含较多的的微孔和介孔, 比表面积高达4082 m2g-1, 供电子能力较强的吡咯氮含量有所增加, 在1 mA电流密度下测试的比电容值高达211.9 Fg-1, 经1200次充放电后比电容值保持在98%以上。
以间苯二酚和甲醛为反应前驱体, 三聚氰胺为氮源, 通过溶胶-凝胶法制备出氮掺杂碳气凝胶(N-CA), 并对其进行CO2活化后得到活化氮掺杂碳气凝胶(N-ACA), 分别通过扫描电子显微镜、氮吸附、X-光电子能谱和元素分析研究样品的表面形态、孔结构以及含氮官能团的存在形态, 并利用恒流充放电(GV)、循环伏安(CV)、电化学阻抗谱等检测技术评价了其在6 molL-1 KOH电解液中的电化学性能。 实验结果表明: 丰富的孔隙结构和含氮官能团的存在形态是影响碳基电容器性能的决定性因素。 经CO2活化后的N-CA富含较多的的微孔和介孔, 比表面积高达4082 m2g-1, 供电子能力较强的吡咯氮含量有所增加, 在1 mA电流密度下测试的比电容值高达211.9 Fg-1, 经1200次充放电后比电容值保持在98%以上。
2013, 25: 2627-2630.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2627
摘要:
采用直流磁控溅射法制备了不同厚度的金纳米薄膜，在高纯氮气气氛、800 ℃条件下快速退火，在石英基底上制备了具有表面微纳颗粒的新型金阴极。应用扫描电子显微镜对阴极的表面形貌进行表征，结果表明：阴极表面形成了均匀分布的金纳米颗粒，平均粒径随金纳米薄膜厚度的增加（5 nm至20 nm）从300 nm增大到800 nm。在190~360 nm紫外光下，对阴极的光电子发射特性进行了研究，结果表明：相对于平面阴极，新型金阴极的光电子发射效率提高了10倍以上，最高可达到平面阴极的16倍，且随颗粒粒径的减小而增大。采用三步光电发射模型对上述结果进行理论分析，表明阴极光电效率的提高主要由于阴极光电发射面积的增加和局域强电场导致的表面势垒降低。
采用直流磁控溅射法制备了不同厚度的金纳米薄膜，在高纯氮气气氛、800 ℃条件下快速退火，在石英基底上制备了具有表面微纳颗粒的新型金阴极。应用扫描电子显微镜对阴极的表面形貌进行表征，结果表明：阴极表面形成了均匀分布的金纳米颗粒，平均粒径随金纳米薄膜厚度的增加（5 nm至20 nm）从300 nm增大到800 nm。在190~360 nm紫外光下，对阴极的光电子发射特性进行了研究，结果表明：相对于平面阴极，新型金阴极的光电子发射效率提高了10倍以上，最高可达到平面阴极的16倍，且随颗粒粒径的减小而增大。采用三步光电发射模型对上述结果进行理论分析，表明阴极光电效率的提高主要由于阴极光电发射面积的增加和局域强电场导致的表面势垒降低。
2013, 25: 2631-2635.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2631
摘要:
计算了放电等离子体极紫外光刻光源中，不同等离子体长度条件下的收集效率，实验上研究了等离子体长度对Xe气放电极紫外辐射的影响。结合本系统光学收集系统设计参数和理论计算结果，给出了不同等离子体长度条件下中间焦点处13.5 nm（2%带宽）光功率。结果表明等离子体长度为3~6 mm时毛细管光源中间焦点光功率和尺寸最优。
计算了放电等离子体极紫外光刻光源中，不同等离子体长度条件下的收集效率，实验上研究了等离子体长度对Xe气放电极紫外辐射的影响。结合本系统光学收集系统设计参数和理论计算结果，给出了不同等离子体长度条件下中间焦点处13.5 nm（2%带宽）光功率。结果表明等离子体长度为3~6 mm时毛细管光源中间焦点光功率和尺寸最优。
2013, 25: 2636-2642.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2636
摘要:
目前国际上提出了采用短脉冲射频（RF）信号实现相对论磁控管的模式切换，数值模拟经证实了可以采用几十kW到几百kW的RF信号实现相对论磁控管采用轴向提取功率的相邻模式以及同一模式的不同纵向模式之间的切换，这里假设所需的RF信号的能量已经馈入到相对论磁控管腔体内。提出了实验系统中采用扇形波导和探针天线来馈入前级微波源来提供模式切换所需的RF信号的能量的方法。该方法分为两个步骤，首先采用扇形波导来将前级微波源提供的能量馈入到相对论磁控管的阳极体中；然后利用探针天线将馈入的RF信号辐射至相对论磁控管腔体内，提供模式切换所需的能量。数值模拟证实了该方法在实际应用中具有可行性以及实用性。
目前国际上提出了采用短脉冲射频（RF）信号实现相对论磁控管的模式切换，数值模拟经证实了可以采用几十kW到几百kW的RF信号实现相对论磁控管采用轴向提取功率的相邻模式以及同一模式的不同纵向模式之间的切换，这里假设所需的RF信号的能量已经馈入到相对论磁控管腔体内。提出了实验系统中采用扇形波导和探针天线来馈入前级微波源来提供模式切换所需的RF信号的能量的方法。该方法分为两个步骤，首先采用扇形波导来将前级微波源提供的能量馈入到相对论磁控管的阳极体中；然后利用探针天线将馈入的RF信号辐射至相对论磁控管腔体内，提供模式切换所需的能量。数值模拟证实了该方法在实际应用中具有可行性以及实用性。
2013, 25: 2643-2647.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2643
摘要:
采用有限差分法分析了正三角形晶格金属柱光子带隙(PBG)结构中TE模式的色散特性，导出了全局带隙分布图, 探讨了一套系统的设计指定本征频率PBG结构的方法。结果表明，金属柱半径与晶格常数的比值越小，越有利于PBG谐振腔的圆波导耦合输出。说明了类比圆柱波导设计回旋管的可能性。
采用有限差分法分析了正三角形晶格金属柱光子带隙(PBG)结构中TE模式的色散特性，导出了全局带隙分布图, 探讨了一套系统的设计指定本征频率PBG结构的方法。结果表明，金属柱半径与晶格常数的比值越小，越有利于PBG谐振腔的圆波导耦合输出。说明了类比圆柱波导设计回旋管的可能性。
2013, 25: 2648-2652.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2648
摘要:
设计了一种波导窄边缝隙天线阵，其微波传输工作于行波状态，绝大部分能量被缝隙耦合辐射，其余能量被匹配负载吸收。通过等效电路的方法，使得各个缝隙达到均匀辐射，从而具备可拓展组阵能力，此外通过设计移相结构改变相位差，实现方位角方向的波束扫描。该缝隙天线工作在行波状态，避免了电场集中现象的出现，且工作于真空环境，具有较高的功率容量。
设计了一种波导窄边缝隙天线阵，其微波传输工作于行波状态，绝大部分能量被缝隙耦合辐射，其余能量被匹配负载吸收。通过等效电路的方法，使得各个缝隙达到均匀辐射，从而具备可拓展组阵能力，此外通过设计移相结构改变相位差，实现方位角方向的波束扫描。该缝隙天线工作在行波状态，避免了电场集中现象的出现，且工作于真空环境，具有较高的功率容量。
2013, 25: 2653-2658.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2653
摘要:
利用自编1D3V PIC程序，数值研究了不同外加磁场方式对次级电子倍增抑制的物理过程，给出了次级电子数目、平均能量、密度、运动轨迹、渡越时间、介质表面静电场及沉积功率等物理量时空分布关系。模拟结果表明：不同方向外加磁场抑制次级电子倍增的机理有所不同。轴向外加磁场利用电子回旋运动干扰微波电场对电子加速过程，使其碰壁能量降低以达到抑制二次电子倍增的效果；横向外加磁场利用电子回旋漂移过程中，电子半个周期被推离介质表面（不发生次级电子倍增），半个周期被推回介质表面（降低电子碰撞能量）的作用机理，达到抑制二次电子倍增的效果。讨论了横向磁场在回旋共振下，电子回旋同步加速导致回旋半径增大，电子能量持续增加的特殊过程。两种外加磁场方式都可以通过增加磁场达到进一步抑制次级电子倍增的目的。轴向外加磁场加载容易，但对磁场要求较高；横向外加磁场需要磁场较低，但加载较为困难。
利用自编1D3V PIC程序，数值研究了不同外加磁场方式对次级电子倍增抑制的物理过程，给出了次级电子数目、平均能量、密度、运动轨迹、渡越时间、介质表面静电场及沉积功率等物理量时空分布关系。模拟结果表明：不同方向外加磁场抑制次级电子倍增的机理有所不同。轴向外加磁场利用电子回旋运动干扰微波电场对电子加速过程，使其碰壁能量降低以达到抑制二次电子倍增的效果；横向外加磁场利用电子回旋漂移过程中，电子半个周期被推离介质表面（不发生次级电子倍增），半个周期被推回介质表面（降低电子碰撞能量）的作用机理，达到抑制二次电子倍增的效果。讨论了横向磁场在回旋共振下，电子回旋同步加速导致回旋半径增大，电子能量持续增加的特殊过程。两种外加磁场方式都可以通过增加磁场达到进一步抑制次级电子倍增的目的。轴向外加磁场加载容易，但对磁场要求较高；横向外加磁场需要磁场较低，但加载较为困难。
2013, 25: 2659-2662.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2659
摘要:
设计了一种适用于L波段高功率微波辐射场测量的同轴型定向耦合器。分别选择同轴线和金属底板共面波导（CBCPW）作为主副传输线，减小定向耦合器横截面积；利用小孔耦合理论和微元法对耦合结构进行理论分析，选择连续渐变的菱形耦合缝隙，缩短定向耦合器长度；采用数值模拟的方法对耦合器结构进行优化，并对其性能参数进行实验测试，结果表明, 在1~2 GHz频带范围内耦合度约为47 dB，方向性大于17 dB。
设计了一种适用于L波段高功率微波辐射场测量的同轴型定向耦合器。分别选择同轴线和金属底板共面波导（CBCPW）作为主副传输线，减小定向耦合器横截面积；利用小孔耦合理论和微元法对耦合结构进行理论分析，选择连续渐变的菱形耦合缝隙，缩短定向耦合器长度；采用数值模拟的方法对耦合器结构进行优化，并对其性能参数进行实验测试，结果表明, 在1~2 GHz频带范围内耦合度约为47 dB，方向性大于17 dB。
2013, 25: 2663-2666.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2663
摘要:
研究了将回旋管及其他高功率微波器件的振荡输出模式转换成准高斯波束的准光模式变换器，实现了准高斯模TEM00的横向输出。利用几何光学分析了模式在波导中的传播，进一步分析了伏拉索夫（Vlasov）辐射器的工作机理，运用矢量绕射理论计算出辐射场; 通过编程设计了将94 GHz、模式为TE62的毫米波转化为准高斯波束的准光模式变换器。结果表明：通过设计Vlasov辐射器和两级反射镜，可以在窗口处得到准高斯波束, 整个系统的功率效率达到87.5%。
研究了将回旋管及其他高功率微波器件的振荡输出模式转换成准高斯波束的准光模式变换器，实现了准高斯模TEM00的横向输出。利用几何光学分析了模式在波导中的传播，进一步分析了伏拉索夫（Vlasov）辐射器的工作机理，运用矢量绕射理论计算出辐射场; 通过编程设计了将94 GHz、模式为TE62的毫米波转化为准高斯波束的准光模式变换器。结果表明：通过设计Vlasov辐射器和两级反射镜，可以在窗口处得到准高斯波束, 整个系统的功率效率达到87.5%。
2013, 25: 2667-2670.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2667
摘要:
兰州重离子加速器冷却存储环为了进行深层重离子治疗肿瘤的实验，需要长时间、均匀地慢引出束流至高能束运线，以满足深层重离子治疗肿瘤的束流要求。慢引出控制系统采用加速器控制系统的同步时间信号来进行同步控制以实现整个过程控制；当加速器控制系统的同步事例的同步触发信号进行触发控制以及数据切换（频率值、tune值、电压幅值），波形发生器通过这三个数据信息产生相应的波形及进行放大器放大并控制静电偏转板以实现束流RF-KO方式慢引出。慢引出控制系统的同步事例接收器主要由FPGA与光纤接口组成，实现同步事例的高速稳定传输与强抗干扰性。深层重离子治疗肿瘤的正常运行以及冷却存储环已实现104 s超长周期的慢引出实验表明，慢引出控制系统能实现实验束流需求的慢引出。
兰州重离子加速器冷却存储环为了进行深层重离子治疗肿瘤的实验，需要长时间、均匀地慢引出束流至高能束运线，以满足深层重离子治疗肿瘤的束流要求。慢引出控制系统采用加速器控制系统的同步时间信号来进行同步控制以实现整个过程控制；当加速器控制系统的同步事例的同步触发信号进行触发控制以及数据切换（频率值、tune值、电压幅值），波形发生器通过这三个数据信息产生相应的波形及进行放大器放大并控制静电偏转板以实现束流RF-KO方式慢引出。慢引出控制系统的同步事例接收器主要由FPGA与光纤接口组成，实现同步事例的高速稳定传输与强抗干扰性。深层重离子治疗肿瘤的正常运行以及冷却存储环已实现104 s超长周期的慢引出实验表明，慢引出控制系统能实现实验束流需求的慢引出。
2013, 25: 2671-2674.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2671
摘要:
针对强流质子同步加速器中的束流负载效应，基于中国散裂中子源/快循环同步加速器射频系统样机，在不降低腔体Q值的前提下，以数字化低电平控制为主要技术手段，对束流负载效应进行补偿。提出完整的由多控制环路组成的束流负载效应补偿方案。该方案主要由引入自适应算法的束流前馈和高带宽低延时的射频直接反馈，以及在束流负载下对腔体谐振状态进行控制的腔体预失谐和动态调谐等组成。
针对强流质子同步加速器中的束流负载效应，基于中国散裂中子源/快循环同步加速器射频系统样机，在不降低腔体Q值的前提下，以数字化低电平控制为主要技术手段，对束流负载效应进行补偿。提出完整的由多控制环路组成的束流负载效应补偿方案。该方案主要由引入自适应算法的束流前馈和高带宽低延时的射频直接反馈，以及在束流负载下对腔体谐振状态进行控制的腔体预失谐和动态调谐等组成。
2013, 25: 2675-2681.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2675
摘要:
质子束窗是C-ADS中隔离加速器的真空环境与靶的非真空环境的重要部件。质子束窗材料及其冷却介质造成的束流散射效应是造成束流在靶外损失的主要因素，由于质子束窗中的高能量沉积和高辐照效应，束窗的热力学计算显得尤为重要。计算结果表明：当质子束窗和散裂靶距离为1.5 m时，通过选取合理的结构参数，多管道型质子束窗结构可以将靶外束流损失控制在1%以内。束窗中总的应力，包括由于温度升高造成的热应力、冷却剂的静压，以及束窗两侧加速器真空与外部非真空环境的压强差造成的应力，可以有效控制在所用材料的许用应力之内。并通过计算讨论给出C-ADS中质子束窗的初步设计参数。
质子束窗是C-ADS中隔离加速器的真空环境与靶的非真空环境的重要部件。质子束窗材料及其冷却介质造成的束流散射效应是造成束流在靶外损失的主要因素，由于质子束窗中的高能量沉积和高辐照效应，束窗的热力学计算显得尤为重要。计算结果表明：当质子束窗和散裂靶距离为1.5 m时，通过选取合理的结构参数，多管道型质子束窗结构可以将靶外束流损失控制在1%以内。束窗中总的应力，包括由于温度升高造成的热应力、冷却剂的静压，以及束窗两侧加速器真空与外部非真空环境的压强差造成的应力，可以有效控制在所用材料的许用应力之内。并通过计算讨论给出C-ADS中质子束窗的初步设计参数。
2013, 25: 2682-2686.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2682
摘要:
将激光诱导击穿光谱技术应用到煤粉颗粒流测量中，分析激光与样品流相互作用，并考察不同的聚焦焦深对等离子体激发特性的影响。在自行搭建的两相流的实验台架上，在大气环境条件下，利用激光器分别对1.0，0.5，0，-0.5, -1.0 mm焦深作用条件下的煤粉颗粒流进行击穿，同时利用光谱仪对等离子体信号进行采集。在相同的激光能量以及收光角度等条件下，改变聚焦激光的焦深，分析对比不同焦深下的等离子体温度、电子密度以及对煤元素分析中关注的C, Si和Al三个代表元素的光谱强度的变化规律。结果表明，不同的激光聚焦焦深对等离子体温度、电子密度和元素光谱强度的影响规律较为明显，三个参数整体变化规律是一致的，最优点为0 mm，其次为1.0，0.5，-0.5 mm，最劣点为-1.0 mm。
将激光诱导击穿光谱技术应用到煤粉颗粒流测量中，分析激光与样品流相互作用，并考察不同的聚焦焦深对等离子体激发特性的影响。在自行搭建的两相流的实验台架上，在大气环境条件下，利用激光器分别对1.0，0.5，0，-0.5, -1.0 mm焦深作用条件下的煤粉颗粒流进行击穿，同时利用光谱仪对等离子体信号进行采集。在相同的激光能量以及收光角度等条件下，改变聚焦激光的焦深，分析对比不同焦深下的等离子体温度、电子密度以及对煤元素分析中关注的C, Si和Al三个代表元素的光谱强度的变化规律。结果表明，不同的激光聚焦焦深对等离子体温度、电子密度和元素光谱强度的影响规律较为明显，三个参数整体变化规律是一致的，最优点为0 mm，其次为1.0，0.5，-0.5 mm，最劣点为-1.0 mm。
2013, 25: 2687-2692.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2687
摘要:
结合全超导托卡马克中性束注入系统（EAST NBI）的工作原理，采用水冷热测靶形式的离子吞食器回收和测量未被中性化粒子。根据EAST NBI系统对离子吞食器物理特性、空间限制、测量需求及冷却性能等方面的要求，对靶板材料选择、结构设计及布置等进行了分析，给出了离子吞食器具体设计方案。该方案单侧吸收靶板呈V形结构，单个靶板冷却方式采用内置并联冷却水管结构。根据该方案加工获得了EAST NBI系统离子吞食器装置。仿真和实验校验结果验证了本装置可以满足NBI系统4 MW高功率、10 s长脉冲的运行要求。
结合全超导托卡马克中性束注入系统（EAST NBI）的工作原理，采用水冷热测靶形式的离子吞食器回收和测量未被中性化粒子。根据EAST NBI系统对离子吞食器物理特性、空间限制、测量需求及冷却性能等方面的要求，对靶板材料选择、结构设计及布置等进行了分析，给出了离子吞食器具体设计方案。该方案单侧吸收靶板呈V形结构，单个靶板冷却方式采用内置并联冷却水管结构。根据该方案加工获得了EAST NBI系统离子吞食器装置。仿真和实验校验结果验证了本装置可以满足NBI系统4 MW高功率、10 s长脉冲的运行要求。
2013, 25: 2693-2698.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2693
摘要:
针对锥束CT系统旋转平移（RT）轨迹中几何参数难以直接测量的问题，在单圆轨迹标定方法的基础上，提出了一种适用于RT轨迹的几何参数标定方法。该方法利用定标体模投影轨迹的椭圆参数与系统几何参数建立关系，解析求解出系统的内部参数。在此基础上，外推得到旋转轴所有的位置参数，并求得符合理想轨迹要求的几何参数。所求参数都可以通过解析的公式得到，能有效避免迭代法陷入局部最优的问题。对存在偏差的系统进行了仿真，并利用该方法进行标定，实验结果表明，该方法能有效抑制由于几何参数误差造成的几何伪影，提高图像质量。
针对锥束CT系统旋转平移（RT）轨迹中几何参数难以直接测量的问题，在单圆轨迹标定方法的基础上，提出了一种适用于RT轨迹的几何参数标定方法。该方法利用定标体模投影轨迹的椭圆参数与系统几何参数建立关系，解析求解出系统的内部参数。在此基础上，外推得到旋转轴所有的位置参数，并求得符合理想轨迹要求的几何参数。所求参数都可以通过解析的公式得到，能有效避免迭代法陷入局部最优的问题。对存在偏差的系统进行了仿真，并利用该方法进行标定，实验结果表明，该方法能有效抑制由于几何参数误差造成的几何伪影，提高图像质量。
2013, 25: 2699-2704.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2699
摘要:
在分析同步动态随机存储器(SDRAM)辐射效应主要失效现象的基础上，研制了具备了读写功能测试、刷新周期测试及功耗电流测试三种功能的SDRAM辐射效应在线测试系统，并开展了SDRAM的总剂量效应实验研究。结果表明，总剂量效应会导致SDRAM器件的数据保持时间不断减小，功耗电流不断增大以及读写功能失效。实验样品MT48LC8M32B2的功能失效主要由外围控制电路造成，而非存储单元翻转。数据保持时间虽然随着辐照剂量的累积不断减小，但不是造成该器件功能失效的直接原因。
在分析同步动态随机存储器(SDRAM)辐射效应主要失效现象的基础上，研制了具备了读写功能测试、刷新周期测试及功耗电流测试三种功能的SDRAM辐射效应在线测试系统，并开展了SDRAM的总剂量效应实验研究。结果表明，总剂量效应会导致SDRAM器件的数据保持时间不断减小，功耗电流不断增大以及读写功能失效。实验样品MT48LC8M32B2的功能失效主要由外围控制电路造成，而非存储单元翻转。数据保持时间虽然随着辐照剂量的累积不断减小，但不是造成该器件功能失效的直接原因。
2013, 25: 2705-2710.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2705
摘要:
针对90 nm和65 nm DDR（双倍数率）SRAM器件，开展与纳米尺度SRAM单粒子效应相关性的试验研究。分析了特征尺寸、测试图形、离子入射角度、工作电压等不同试验条件对单粒子翻转（SEU）的影响和效应规律，并对现有试验方法的可行性进行了分析。研究表明:特征尺寸减小导致翻转截面降低，测试图形和工作电压对器件单粒子翻转截面影响不大；随着入射角度增加，多位翻转的增加导致器件SEU截面有所增大；余弦倾角的试验方法对于纳米器件的适用性与离子种类和线性能量转移（LET）值相关，具有很大的局限性。
针对90 nm和65 nm DDR（双倍数率）SRAM器件，开展与纳米尺度SRAM单粒子效应相关性的试验研究。分析了特征尺寸、测试图形、离子入射角度、工作电压等不同试验条件对单粒子翻转（SEU）的影响和效应规律，并对现有试验方法的可行性进行了分析。研究表明:特征尺寸减小导致翻转截面降低，测试图形和工作电压对器件单粒子翻转截面影响不大；随着入射角度增加，多位翻转的增加导致器件SEU截面有所增大；余弦倾角的试验方法对于纳米器件的适用性与离子种类和线性能量转移（LET）值相关，具有很大的局限性。
2013, 25: 2711-2716.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2711
摘要:
以SiC二极管和中子转换材料6LiF为基础，研制了SiC基中子探测器，并用241Am源与临界装置分别研究了SiC基中子探测器的粒子响应、热中子响应。结果表明：SiC基中子探测器能够满足241Am源粒子的计数测量，但由于SiC二极管灵敏区薄，故不能用于5.48 MeV的粒子能谱测量；SiC基中子探测器对热中子响应良好，不同功率下，脉冲幅度谱中可清晰看到由6Li(n，)3H的反应产物粒子、3H粒子形成的双峰；脉冲幅度甄别法可将射线及电子学噪声甄别掉；在直接测量与符合测量中，SiC基中子探测器的计数率均与临界装置功率成线性关系，且直接测量的线性度比符合测量的线性度好，最好可达0.999 97。研究表明：降低肖特基接触金属的厚度、增加其外延层厚度、提高其外延层品质，可将SiC二极管用于带电粒子能谱测量。
以SiC二极管和中子转换材料6LiF为基础，研制了SiC基中子探测器，并用241Am源与临界装置分别研究了SiC基中子探测器的粒子响应、热中子响应。结果表明：SiC基中子探测器能够满足241Am源粒子的计数测量，但由于SiC二极管灵敏区薄，故不能用于5.48 MeV的粒子能谱测量；SiC基中子探测器对热中子响应良好，不同功率下，脉冲幅度谱中可清晰看到由6Li(n，)3H的反应产物粒子、3H粒子形成的双峰；脉冲幅度甄别法可将射线及电子学噪声甄别掉；在直接测量与符合测量中，SiC基中子探测器的计数率均与临界装置功率成线性关系，且直接测量的线性度比符合测量的线性度好，最好可达0.999 97。研究表明：降低肖特基接触金属的厚度、增加其外延层厚度、提高其外延层品质，可将SiC二极管用于带电粒子能谱测量。
2013, 25: 2717-2722.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2717
摘要:
采用叠层片式化设计有望实现微波环形器与低温共烧陶瓷(LTCC)技术的结合。借助三维电磁仿真手段设计了一种X波段微带铁氧体环行器，基片采用具有不同饱和磁化强度的旋磁材料构成叠层片式结构。研究结果表明，叠片数目及其饱和磁化强度的搭配对环形器的回波损耗和隔离度特性影响显著，这与叠层结构引入的界面及叠片变化的饱和磁化强度影响了环形器的等效输入电路参数有关。通过优化设计，可以获得具有高回波损耗、高隔离度及低插入损耗等优良性能的器件，但带宽受叠片数目及其饱和磁化强度的搭配影响较小，难以通过优化进行拓展。
采用叠层片式化设计有望实现微波环形器与低温共烧陶瓷(LTCC)技术的结合。借助三维电磁仿真手段设计了一种X波段微带铁氧体环行器，基片采用具有不同饱和磁化强度的旋磁材料构成叠层片式结构。研究结果表明，叠片数目及其饱和磁化强度的搭配对环形器的回波损耗和隔离度特性影响显著，这与叠层结构引入的界面及叠片变化的饱和磁化强度影响了环形器的等效输入电路参数有关。通过优化设计，可以获得具有高回波损耗、高隔离度及低插入损耗等优良性能的器件，但带宽受叠片数目及其饱和磁化强度的搭配影响较小，难以通过优化进行拓展。
2013, 25: 2723-2728.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2723
摘要:
为了增强Ti6Al4V钛合金的耐磨性，采用激光沉积制造方法在其表面上制备了以原位生成的TiC颗粒和直接添加的WC颗粒为增强相的耐磨涂层，观察了各涂层的微观组织，并测量了涂层的显微硬度和涂层在室温大气条件下的摩擦磨损性能。结果表明各涂层和基体呈现冶金结合，原位自生的TiC和部分熔化的WC颗粒均能够均匀弥散分布于基体上，由于增强相颗粒的弥散强化及激光沉积组织的细晶强化作用，基材的硬度和耐磨性均得到了提高。原位自生的TiC涂层比WC涂层硬度梯度分布平缓，但耐磨性稍差。
为了增强Ti6Al4V钛合金的耐磨性，采用激光沉积制造方法在其表面上制备了以原位生成的TiC颗粒和直接添加的WC颗粒为增强相的耐磨涂层，观察了各涂层的微观组织，并测量了涂层的显微硬度和涂层在室温大气条件下的摩擦磨损性能。结果表明各涂层和基体呈现冶金结合，原位自生的TiC和部分熔化的WC颗粒均能够均匀弥散分布于基体上，由于增强相颗粒的弥散强化及激光沉积组织的细晶强化作用，基材的硬度和耐磨性均得到了提高。原位自生的TiC涂层比WC涂层硬度梯度分布平缓，但耐磨性稍差。
2013, 25: 2729-2733.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2729
摘要:
采用波长为1064 nm的Nd:YAG脉冲激光作为光源聚焦于铝合金表面产生激光诱导等离子体，使用三光栅光谱仪和门宽控制的ICCD检测光谱信号。实验分析了实验参数对Al Ⅰ 394.40 nm和Al Ⅰ 396.15 nm两条特征谱线强度和信背比的影响。研究表明，ICCD探测延时、ICCD门宽和激光脉冲能量对光谱信号和信背比有较大的影响，其中ICCD门宽变化会引起光谱信号信背比起伏变化。通过优化这些实验参数，确定了最佳实验条件，在低激光脉冲能量下获得了高光谱强度和信背比的信号，为定性和定量分析铝合金成分提供了有利条件。
采用波长为1064 nm的Nd:YAG脉冲激光作为光源聚焦于铝合金表面产生激光诱导等离子体，使用三光栅光谱仪和门宽控制的ICCD检测光谱信号。实验分析了实验参数对Al Ⅰ 394.40 nm和Al Ⅰ 396.15 nm两条特征谱线强度和信背比的影响。研究表明，ICCD探测延时、ICCD门宽和激光脉冲能量对光谱信号和信背比有较大的影响，其中ICCD门宽变化会引起光谱信号信背比起伏变化。通过优化这些实验参数，确定了最佳实验条件，在低激光脉冲能量下获得了高光谱强度和信背比的信号，为定性和定量分析铝合金成分提供了有利条件。
2013, 25: 2734-2738.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2734
摘要:
探测量子效率（DQE）可被用来精确描述图像噪声通过成像系统的传播特性。根据级联理论，简洁得出了零频噪声传播情况下成像系统的DQE 表达式。采用蒙特卡罗程序MCNP 计算了高能X射线的硬化能谱在六种常用闪烁晶体中的能量沉积分布以及高能伽玛相机的DQE，分析了闪烁晶体的材料和厚度对DQE的影响。模拟结果表明，高密度、高原子序数是影响DQE的主要因素，在同样厚度下，LuAP和LSO转换屏的探测量子效率最高。
探测量子效率（DQE）可被用来精确描述图像噪声通过成像系统的传播特性。根据级联理论，简洁得出了零频噪声传播情况下成像系统的DQE 表达式。采用蒙特卡罗程序MCNP 计算了高能X射线的硬化能谱在六种常用闪烁晶体中的能量沉积分布以及高能伽玛相机的DQE，分析了闪烁晶体的材料和厚度对DQE的影响。模拟结果表明，高密度、高原子序数是影响DQE的主要因素，在同样厚度下，LuAP和LSO转换屏的探测量子效率最高。
2013, 25: 2739-2741.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2739
摘要:
研究了一种LaB6与TaC混合涂层热阴极，其发射层通过均匀混合LaB6与TaC粉末得到。比较了该阴极在LaB6与TaC混合比例为1∶1, 2∶1和3∶1下的发射特性，发现混合型LaB6阴极的功函数与多晶LaB6阴极的非常接近，在3∶1的混合比例下，电极的发射电流稳定，得到的电流密度为30 A/cm2。该电极可被应用于需要大电流密度和超大面积阴极的真空电子器件及动态真空电子束设备中。
研究了一种LaB6与TaC混合涂层热阴极，其发射层通过均匀混合LaB6与TaC粉末得到。比较了该阴极在LaB6与TaC混合比例为1∶1, 2∶1和3∶1下的发射特性，发现混合型LaB6阴极的功函数与多晶LaB6阴极的非常接近，在3∶1的混合比例下，电极的发射电流稳定，得到的电流密度为30 A/cm2。该电极可被应用于需要大电流密度和超大面积阴极的真空电子器件及动态真空电子束设备中。
2013, 25: 2742-2746.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2742
摘要:
研制了80 kV可调节高压脉冲方波电源系统以对ZnO样品特性进行测试，实现电源输出脉宽、重复频率、运行时间可调。系统采用人工形成线、脉冲变压器加可调节负载电阻等技术路线，实现了高压方波脉冲的输出；采用高速数据I/O卡产生序列脉冲信号控制两个火花间隙开关的通断，对人工形成线形成的方波进行截尾，实现了输出方波宽度可调；利用Labview中的图形化控件，编写友好简洁的计算机控制界面；采用光电隔离、光纤传输和供电隔离等一系列措施，提高触发控制系统的抗干扰能力。实验结果表明，最终电源输出电压幅值超过80 kV，输出方波脉冲宽度超过25 s，脉冲前沿小于0.7 s，并且输出电压幅值可调，脉冲宽度在输出范围内可连续调节。利用该电源对ZnO压敏电阻样品进行了测试，得到了较好的ZnO压敏电阻非线性伏安特性曲线。
研制了80 kV可调节高压脉冲方波电源系统以对ZnO样品特性进行测试，实现电源输出脉宽、重复频率、运行时间可调。系统采用人工形成线、脉冲变压器加可调节负载电阻等技术路线，实现了高压方波脉冲的输出；采用高速数据I/O卡产生序列脉冲信号控制两个火花间隙开关的通断，对人工形成线形成的方波进行截尾，实现了输出方波宽度可调；利用Labview中的图形化控件，编写友好简洁的计算机控制界面；采用光电隔离、光纤传输和供电隔离等一系列措施，提高触发控制系统的抗干扰能力。实验结果表明，最终电源输出电压幅值超过80 kV，输出方波脉冲宽度超过25 s，脉冲前沿小于0.7 s，并且输出电压幅值可调，脉冲宽度在输出范围内可连续调节。利用该电源对ZnO压敏电阻样品进行了测试，得到了较好的ZnO压敏电阻非线性伏安特性曲线。
2013, 25: 2747-2752.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2747
摘要:
在假设导轨为半无限长固体导体及电枢表面磨损主要是熔化磨损条件下，基于固体接触面导热原理，推导出电枢和导轨温度分布方程，提出了电枢平均磨损率计算方法。利用此方法分析了驱动电流、电枢和导轨材料匹配和接触面积参数对电枢平均磨损率影响。将平均磨损率计算结果与Stefani和Parker的实验结果进行对比，二者吻合较好，从而为建立电磁轨道炮磨损率与转捩之间的关系提供理论支持。
在假设导轨为半无限长固体导体及电枢表面磨损主要是熔化磨损条件下，基于固体接触面导热原理，推导出电枢和导轨温度分布方程，提出了电枢平均磨损率计算方法。利用此方法分析了驱动电流、电枢和导轨材料匹配和接触面积参数对电枢平均磨损率影响。将平均磨损率计算结果与Stefani和Parker的实验结果进行对比，二者吻合较好，从而为建立电磁轨道炮磨损率与转捩之间的关系提供理论支持。
2013, 25: 2753-2756.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2753
摘要:
为降低瞬时辐照抽样检验中现行经典非参数法的评价结果的保守性，引入样本空间排序法，从理论和实例两方面计算无失效数据的生存概率置信下限，并与经典非参数法进行对比。结果是，样本空间排序法不仅提高生存概率的置信下限，还增大这些置信限所对应的剂量率范围。该研究结果表明样本空间排序法提高了数据利用率，降低了保守性，可减少试验成本。
为降低瞬时辐照抽样检验中现行经典非参数法的评价结果的保守性，引入样本空间排序法，从理论和实例两方面计算无失效数据的生存概率置信下限，并与经典非参数法进行对比。结果是，样本空间排序法不仅提高生存概率的置信下限，还增大这些置信限所对应的剂量率范围。该研究结果表明样本空间排序法提高了数据利用率，降低了保守性，可减少试验成本。
2013, 25: 2757-2762.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2757
摘要:
针对快脉冲直线变压器驱动源装置上的真空磁绝缘传输线（MITL)电压测量的需求，开展了微分型电容分压器和电感分压器的设计、标定和实验。通过不同的电压值、负载阻抗的装置实验中探头输出结果的分析和比较，讨论了测量方法的可行性和适用范围。实验结果表明：微分型电容分压器能够应用于完全磁绝缘状态下的MITL电压测量，但容易受阴极电子发射的影响导致探头输出波形发生畸变。电感分压器受分布电容和电感的影响导致输出信号存在寄生振荡，采用波形重建的方法初步获得了合理的测量结果。
针对快脉冲直线变压器驱动源装置上的真空磁绝缘传输线（MITL)电压测量的需求，开展了微分型电容分压器和电感分压器的设计、标定和实验。通过不同的电压值、负载阻抗的装置实验中探头输出结果的分析和比较，讨论了测量方法的可行性和适用范围。实验结果表明：微分型电容分压器能够应用于完全磁绝缘状态下的MITL电压测量，但容易受阴极电子发射的影响导致探头输出波形发生畸变。电感分压器受分布电容和电感的影响导致输出信号存在寄生振荡，采用波形重建的方法初步获得了合理的测量结果。
2013, 25: 2763-2766.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2763
摘要:
对具有不闭合磁芯的Tesla变压器磁路进行了研究，计算了Tesla变压器磁路中磁力线分布以及各处磁感应强度分布，结果表明:在磁芯所在位置，磁力线主要集中在磁芯内部; 在内外筒磁芯之间，磁力线主要分布在初次级线圈以外磁芯两端之间的空隙中。实际的Tesla变压器漏磁较小，分析了在没有漏磁的理想情况下Tesla变压器不闭合磁芯对初、次级线圈电感的影响，并给出了初、次级线圈电感的估算公式，利用估计公式得出的结果与实际测量对比，误差范围在15%以内，该公式在Tesla变压器设计和参数估算时不失为一种简便易行的处理方法。
对具有不闭合磁芯的Tesla变压器磁路进行了研究，计算了Tesla变压器磁路中磁力线分布以及各处磁感应强度分布，结果表明:在磁芯所在位置，磁力线主要集中在磁芯内部; 在内外筒磁芯之间，磁力线主要分布在初次级线圈以外磁芯两端之间的空隙中。实际的Tesla变压器漏磁较小，分析了在没有漏磁的理想情况下Tesla变压器不闭合磁芯对初、次级线圈电感的影响，并给出了初、次级线圈电感的估算公式，利用估计公式得出的结果与实际测量对比，误差范围在15%以内，该公式在Tesla变压器设计和参数估算时不失为一种简便易行的处理方法。
2013, 25: 2767-2771.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2767
摘要:
绝缘堆为PTS装置的核心部件之一，其工作性能很大程度上决定了PTS装置整机的运行状态。在前期整机调试的基础上，对PTS装置绝缘堆的工作性能进行了介绍与初步分析。基于真空沿面闪络的统计学经验公式和瞬态电磁波分析方法，对实验中出现的两种典型异常电压波形的原因进行了探讨，初步验证了环间闪络引起的瞬态电磁波在绝缘堆内部不同介质中传输、衰减与合成的规律。实验表明，在最高2 MV的工作电压下近30发的实验中，绝缘堆未出现贯穿性闪络现象。在实验中也观测到，随着发次的累积，绝缘堆的环间闪络会在随机分布的基础上呈现一定的系统性偏差。
绝缘堆为PTS装置的核心部件之一，其工作性能很大程度上决定了PTS装置整机的运行状态。在前期整机调试的基础上，对PTS装置绝缘堆的工作性能进行了介绍与初步分析。基于真空沿面闪络的统计学经验公式和瞬态电磁波分析方法，对实验中出现的两种典型异常电压波形的原因进行了探讨，初步验证了环间闪络引起的瞬态电磁波在绝缘堆内部不同介质中传输、衰减与合成的规律。实验表明，在最高2 MV的工作电压下近30发的实验中，绝缘堆未出现贯穿性闪络现象。在实验中也观测到，随着发次的累积，绝缘堆的环间闪络会在随机分布的基础上呈现一定的系统性偏差。
2013, 25: 2772-2776.
doi: 10.3788/HPLPB20132510.2772
摘要:
介绍了一种多间隙轨道式气体开关的结构及其自击穿实验研究结果。通过对开关放电的理论分析，并结合实验数据，获得一个适合该开关自击穿工作特性的表达式。研究结果发现, 在高气压条件下，开关静态特性曲线与空气击穿的经验式曲线存在较大的差别，并且击穿电压随气压增加并不完全呈线性变化。经过对实验条件和数据的分析，认为在高气压、高电压条件下，电极表面形成的电晕可能是导致该开关静态特性曲线出现此现象的原因。由于开关的特殊结构，电极电晕不仅未起到均压的作用，反而减小了电极之间有效的绝缘距离，从而导致开关自击穿电压实验值与经验理论值的偏离。
介绍了一种多间隙轨道式气体开关的结构及其自击穿实验研究结果。通过对开关放电的理论分析，并结合实验数据，获得一个适合该开关自击穿工作特性的表达式。研究结果发现, 在高气压条件下，开关静态特性曲线与空气击穿的经验式曲线存在较大的差别，并且击穿电压随气压增加并不完全呈线性变化。经过对实验条件和数据的分析，认为在高气压、高电压条件下，电极表面形成的电晕可能是导致该开关静态特性曲线出现此现象的原因。由于开关的特殊结构，电极电晕不仅未起到均压的作用，反而减小了电极之间有效的绝缘距离，从而导致开关自击穿电压实验值与经验理论值的偏离。
