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RSS2013年 25卷 第11期
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2013, 25: 2777-2779.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2777
摘要:
应用高压纳秒脉冲放电技术分别产生了瞬时冷等离子体和瞬时热等离子体。在圆柱型燃烧室内进行了乙烯/空气预混气的瞬时冷等离子体和瞬时热等离子体点火实验。实验结果表明，瞬时冷等离子体放电所需的电能小于瞬时热等离子体放电。与瞬时热等离子体点火技术相比，瞬时冷等离子体点火缩短了碳氢燃料的点火延迟时间。
应用高压纳秒脉冲放电技术分别产生了瞬时冷等离子体和瞬时热等离子体。在圆柱型燃烧室内进行了乙烯/空气预混气的瞬时冷等离子体和瞬时热等离子体点火实验。实验结果表明，瞬时冷等离子体放电所需的电能小于瞬时热等离子体放电。与瞬时热等离子体点火技术相比，瞬时冷等离子体点火缩短了碳氢燃料的点火延迟时间。
2013, 25: 2780-2784.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2780
摘要:
电子束束参数是衡量各种加速器产生的电子束品质的重要参数, 其测量技术的研究及测量工作是极其重要的一个方面。由于加速器研制水平的提高, 尤其在调试阶段对束参数的测量要求也变得更高, 体现在高的时间分辨能力和更好的空间分辨率、数据更高的动态范围及更加直观的可视性。针对束参数中最基本的参数如束斑测量、发射度测量、能量测量等技术, 利用已研制的高性能设备, 针对强流脉冲电子束的特点, 基于多种主要原理研制了比较完整的、时间分辨能力高达2 ns、高灵敏度、高动态数据范围的电子束束参数光学测量及诊断系统, 并编制了一套处理程序, 达到了现场实时的数据处理水平, 具有直观诊断的特点, 为解决调试工作中诸多的问题提供翔实而准确的数据, 成功地应用于多个加速器的调试。
电子束束参数是衡量各种加速器产生的电子束品质的重要参数, 其测量技术的研究及测量工作是极其重要的一个方面。由于加速器研制水平的提高, 尤其在调试阶段对束参数的测量要求也变得更高, 体现在高的时间分辨能力和更好的空间分辨率、数据更高的动态范围及更加直观的可视性。针对束参数中最基本的参数如束斑测量、发射度测量、能量测量等技术, 利用已研制的高性能设备, 针对强流脉冲电子束的特点, 基于多种主要原理研制了比较完整的、时间分辨能力高达2 ns、高灵敏度、高动态数据范围的电子束束参数光学测量及诊断系统, 并编制了一套处理程序, 达到了现场实时的数据处理水平, 具有直观诊断的特点, 为解决调试工作中诸多的问题提供翔实而准确的数据, 成功地应用于多个加速器的调试。
2013, 25: 2785-2787.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2785
摘要:
分别使用976 nm半导体激光器和1040 nm光纤激光器作为泵浦源，实现了1137 nm长波光纤激光器的出光，输出功率均超过百mW。激光器采用相同的线性腔结构，高反光栅和低反光栅的反射率分别为99.6%和39.7%，增益介质是一段8 m长的掺镱光纤，纤芯直径5 m。当976 nm半导体泵浦功率为912 mW时，1137 nm激光输出功率为182 mW，对应的斜率效率为28.5%；当1040 nm激光功率为1.59 W时，输出的1137 nm激光功率为278 mW，斜率效率约为25%。在此基础上对两种泵浦方式进行了对比分析。
分别使用976 nm半导体激光器和1040 nm光纤激光器作为泵浦源，实现了1137 nm长波光纤激光器的出光，输出功率均超过百mW。激光器采用相同的线性腔结构，高反光栅和低反光栅的反射率分别为99.6%和39.7%，增益介质是一段8 m长的掺镱光纤，纤芯直径5 m。当976 nm半导体泵浦功率为912 mW时，1137 nm激光输出功率为182 mW，对应的斜率效率为28.5%；当1040 nm激光功率为1.59 W时，输出的1137 nm激光功率为278 mW，斜率效率约为25%。在此基础上对两种泵浦方式进行了对比分析。
2013, 25: 2788-2792.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2788
摘要:
基于内置电光晶体的Mach-Zehnder干涉仪，利用Mach-Zehnder干涉仪双光束干涉原理和晶体的线性电光效应，提出了一种新的能有效提高啁啾脉冲信噪比的扫描滤波方法。定量分析了其扫描滤波谱特性，探讨了预脉冲噪声延时对信噪比提升效果的影响，并讨论了电光晶体的电压控制参数对信噪比提升效果的影响。研究结果表明：预脉冲噪声的延时和控制电压的变化会对滤波效果产生较大影响，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，且信号光透过率高达95%以上。
基于内置电光晶体的Mach-Zehnder干涉仪，利用Mach-Zehnder干涉仪双光束干涉原理和晶体的线性电光效应，提出了一种新的能有效提高啁啾脉冲信噪比的扫描滤波方法。定量分析了其扫描滤波谱特性，探讨了预脉冲噪声延时对信噪比提升效果的影响，并讨论了电光晶体的电压控制参数对信噪比提升效果的影响。研究结果表明：预脉冲噪声的延时和控制电压的变化会对滤波效果产生较大影响，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，且信号光透过率高达95%以上。
2013, 25: 2793-2798.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2793
摘要:
强激光脉冲在水中的自聚焦传输、成丝、击穿及击穿后产生的声波，近年来成为强激光脉冲传输应用研究领域的一个热点。强激光脉冲电离产生的空泡在溃灭过程中，对周围水体产生压缩，从而在水下产生声波。在现有理论基础上，考虑空泡含气量、水的粘滞系数和水的表面张力系数对空泡运动及其产生声波的影响。给出双空泡运动方程，分析空泡间距对空泡溃灭和其产生声压关系。根据实际情况，计算不同温度情况下单空泡和双空泡运动过程及其产生的声压，并进行相互比较。计算结果表明： 水温越高，空泡运动时达到的最小半径越小，空泡振荡周期和溃灭时间延长，产生声压越高。随双空泡间距减小，空泡溃灭时达到的最小半径线性减小，而其产生的最大声压则单调增大。
强激光脉冲在水中的自聚焦传输、成丝、击穿及击穿后产生的声波，近年来成为强激光脉冲传输应用研究领域的一个热点。强激光脉冲电离产生的空泡在溃灭过程中，对周围水体产生压缩，从而在水下产生声波。在现有理论基础上，考虑空泡含气量、水的粘滞系数和水的表面张力系数对空泡运动及其产生声波的影响。给出双空泡运动方程，分析空泡间距对空泡溃灭和其产生声压关系。根据实际情况，计算不同温度情况下单空泡和双空泡运动过程及其产生的声压，并进行相互比较。计算结果表明： 水温越高，空泡运动时达到的最小半径越小，空泡振荡周期和溃灭时间延长，产生声压越高。随双空泡间距减小，空泡溃灭时达到的最小半径线性减小，而其产生的最大声压则单调增大。
2013, 25: 2799-2802.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2799
摘要:
根据高功率二极管激光器的散热需求，设计了一种储能式相变冷却实验系统，并开展了喷雾相变冷却器和微通道相变冷却器的设计。采用多孔微结构的换热表面，用氨做制冷剂，实现了喷雾相变冷却器表面温度37 ℃时，散热功率密度达到了511 W/cm2。采用节流汽化原理，分别设计了背冷式相变微通道冷却器和薄片型的模块式相变微通道冷却器，背冷式相变微通道冷却器采用氨做制冷剂, 散热功率密度达到了550 W/cm2，采用R124做制冷剂，散热功率密度约270 W/cm2。采用R124做制冷剂，实现了脉冲激光功率3 kW和连续激光功率100 W的相变冷却二极管激光器模块封装。
根据高功率二极管激光器的散热需求，设计了一种储能式相变冷却实验系统，并开展了喷雾相变冷却器和微通道相变冷却器的设计。采用多孔微结构的换热表面，用氨做制冷剂，实现了喷雾相变冷却器表面温度37 ℃时，散热功率密度达到了511 W/cm2。采用节流汽化原理，分别设计了背冷式相变微通道冷却器和薄片型的模块式相变微通道冷却器，背冷式相变微通道冷却器采用氨做制冷剂, 散热功率密度达到了550 W/cm2，采用R124做制冷剂，散热功率密度约270 W/cm2。采用R124做制冷剂，实现了脉冲激光功率3 kW和连续激光功率100 W的相变冷却二极管激光器模块封装。
2013, 25: 2803-2806.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2803
摘要:
从Fox-Li迭代法出发，用光学仿真软件GLAD实现了对平面环形腔的建模。利用此光学模型进行了腔镜倾斜对其本征模式影响的研究，给出了腔镜在两个方向不同倾斜角度下的谐振腔模式光强分布、光强峰值点位置及谐振腔损耗的变化。研究结果表明：腔镜倾斜使平面环形腔模式发生畸变，随着腔面倾斜加大，腔损耗增大，光强峰值点向镜边沿偏移，且腔镜在垂直于腔面方向上的倾斜对振荡模式的影响比腔镜在腔面内的倾斜对振荡模式的影响大。
从Fox-Li迭代法出发，用光学仿真软件GLAD实现了对平面环形腔的建模。利用此光学模型进行了腔镜倾斜对其本征模式影响的研究，给出了腔镜在两个方向不同倾斜角度下的谐振腔模式光强分布、光强峰值点位置及谐振腔损耗的变化。研究结果表明：腔镜倾斜使平面环形腔模式发生畸变，随着腔面倾斜加大，腔损耗增大，光强峰值点向镜边沿偏移，且腔镜在垂直于腔面方向上的倾斜对振荡模式的影响比腔镜在腔面内的倾斜对振荡模式的影响大。
2013, 25: 2807-2810.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2807
摘要:
通过对连续种子光源的光强调制，并利用光纤放大器和固体介质放大器结合的混合放大方式，实现了百兆赫兹高重频可调谐单频激光光源。系统在基模输出条件下的最大输出功率为31.9 W，光束质量因子小于1.5，脉冲重复频率达到100 MHz，脉宽1 ns，测量得到的光束线宽小于0.8 GHz。实验结果验证了通过对连续光源进行光强调制获得高重频脉冲光源的可行性，并验证了混合放大方式是获得功率放大的一种有效手段。
通过对连续种子光源的光强调制，并利用光纤放大器和固体介质放大器结合的混合放大方式，实现了百兆赫兹高重频可调谐单频激光光源。系统在基模输出条件下的最大输出功率为31.9 W，光束质量因子小于1.5，脉冲重复频率达到100 MHz，脉宽1 ns，测量得到的光束线宽小于0.8 GHz。实验结果验证了通过对连续光源进行光强调制获得高重频脉冲光源的可行性，并验证了混合放大方式是获得功率放大的一种有效手段。
2013, 25: 2811-2815.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2811
摘要:
针对存在复杂背景干扰和噪声的红外图像弱小目标检测问题，提出了一种非下采样Contourlet变换（NSCT）的改进的红外弱小目标检测方法。首先对含弱小目标的红外图像进行预处理，然后利用NSCT进行变换，并利用改进的非线性映射函数和能量交叉融合相结合的方法实现了背景杂波的抑制，最后引入Otsu算法进行阈值分割分离出红外弱小目标。通过与同类弱小目标检测算法的对比实验，验证了该方法的有效性。
针对存在复杂背景干扰和噪声的红外图像弱小目标检测问题，提出了一种非下采样Contourlet变换（NSCT）的改进的红外弱小目标检测方法。首先对含弱小目标的红外图像进行预处理，然后利用NSCT进行变换，并利用改进的非线性映射函数和能量交叉融合相结合的方法实现了背景杂波的抑制，最后引入Otsu算法进行阈值分割分离出红外弱小目标。通过与同类弱小目标检测算法的对比实验，验证了该方法的有效性。
2013, 25: 2816-2820.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2816
摘要:
为实现高功率激光二极管堆栈光束的匀化与整形，提出基于双柱透镜慢轴准直的匀化系统。利用双柱透镜实现对高填充因子激光二极管慢轴方向光束发散角度的压缩，降低成像型多孔径光束积分器中微透镜的数值孔径，减小匀化系统体积。通过三个限定条件确定了双柱透镜参数取值范围，并通过像差分析对双柱透镜进行了优化，实现慢轴方向光束剩余发散角度1.74。结合成像型多孔径光束积分器，设计了激光二极管堆栈的匀化系统，并进行了实验测试。实验结果表明，在中心光斑尺寸约为6 mm6 mm范围内，光斑不均匀性为8.11%。
为实现高功率激光二极管堆栈光束的匀化与整形，提出基于双柱透镜慢轴准直的匀化系统。利用双柱透镜实现对高填充因子激光二极管慢轴方向光束发散角度的压缩，降低成像型多孔径光束积分器中微透镜的数值孔径，减小匀化系统体积。通过三个限定条件确定了双柱透镜参数取值范围，并通过像差分析对双柱透镜进行了优化，实现慢轴方向光束剩余发散角度1.74。结合成像型多孔径光束积分器，设计了激光二极管堆栈的匀化系统，并进行了实验测试。实验结果表明，在中心光斑尺寸约为6 mm6 mm范围内，光斑不均匀性为8.11%。
2013, 25: 2821-2825.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2821
摘要:
建立了激光诱导偏振光谱（LIPS）和激光诱导荧光（LIF）联合的燃烧流场诊断系统，测量了CH4/AIR预混火焰中心不同高度处的OH荧光光谱和激光诱导偏振光谱，计算了OH的浓度及燃烧场温度分布。分析了燃烧炉表面对荧光收集效率的影响，并对两种技术的测量数据进行了分析比对，获得了火焰中心OH密度的分布规律。实验结果表明，联合LIPS和LIF两种技术测量CH4/AIR预混火焰参数是可行的，两种技术测量结果的一致性较好，OH浓度的相对偏差小于5%，温度的相对偏差小于8%。
建立了激光诱导偏振光谱（LIPS）和激光诱导荧光（LIF）联合的燃烧流场诊断系统，测量了CH4/AIR预混火焰中心不同高度处的OH荧光光谱和激光诱导偏振光谱，计算了OH的浓度及燃烧场温度分布。分析了燃烧炉表面对荧光收集效率的影响，并对两种技术的测量数据进行了分析比对，获得了火焰中心OH密度的分布规律。实验结果表明，联合LIPS和LIF两种技术测量CH4/AIR预混火焰参数是可行的，两种技术测量结果的一致性较好，OH浓度的相对偏差小于5%，温度的相对偏差小于8%。
2013, 25: 2826-2830.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2826
摘要:
采用多光束应力实时测量装置监控并分析了磁控溅射Si和SiNx薄膜的总力及应力演化过程。在两种膜层中均观察到了应力释放及恢复现象。Si膜中应力是可逆的，而SiNx膜中应力是部分可逆的。物理吸附和解吸附分别是应力释放和恢复的主要原因。不可逆的应力分量来源于化学吸附，基于吸附机制建立了一个应力释放模型。
采用多光束应力实时测量装置监控并分析了磁控溅射Si和SiNx薄膜的总力及应力演化过程。在两种膜层中均观察到了应力释放及恢复现象。Si膜中应力是可逆的，而SiNx膜中应力是部分可逆的。物理吸附和解吸附分别是应力释放和恢复的主要原因。不可逆的应力分量来源于化学吸附，基于吸附机制建立了一个应力释放模型。
2013, 25: 2831-2835.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2831
摘要:
报道了一种利用激光二极管（LD）端面泵浦Nd:YVO4晶体，声光调Q，LBO临界相位匹配腔内倍频的高效率、小体积、风冷绿光激光器。分析了不同偏振光泵浦的情况下，激光晶体对泵浦光的吸收特性。由分析得出，采用部分偏振光泵浦，可以提高激光晶体对泵浦光吸收均匀性，改善基波畸变，获得高转换效率激光输出。实验中，在泵浦光功率为33 W、声光调Q重复频率为20 kHz时，得到脉宽为23.96 ns、平均功率为15 W的1064 nm基频光输出。经倍频后，得到平均功率为11.2 W的绿光输出，倍频效率为74.6%，总体光-光转换效率为34%。在输出功率为10 W时，测得1 h内输出功率不稳定度为0.512 2%，水平方向和竖直方向的光束质量因子M2分别为1.2和1.1。
报道了一种利用激光二极管（LD）端面泵浦Nd:YVO4晶体，声光调Q，LBO临界相位匹配腔内倍频的高效率、小体积、风冷绿光激光器。分析了不同偏振光泵浦的情况下，激光晶体对泵浦光的吸收特性。由分析得出，采用部分偏振光泵浦，可以提高激光晶体对泵浦光吸收均匀性，改善基波畸变，获得高转换效率激光输出。实验中，在泵浦光功率为33 W、声光调Q重复频率为20 kHz时，得到脉宽为23.96 ns、平均功率为15 W的1064 nm基频光输出。经倍频后，得到平均功率为11.2 W的绿光输出，倍频效率为74.6%，总体光-光转换效率为34%。在输出功率为10 W时，测得1 h内输出功率不稳定度为0.512 2%，水平方向和竖直方向的光束质量因子M2分别为1.2和1.1。
2013, 25: 2836-2840.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2836
摘要:
发展了355 nm纳秒激光下亚波长杂质粒子引起熔石英损伤的基本模型。通过Mie散射理论和热传导方程，计算了粒子与熔石英边界处的温度随粒子尺寸的变化关系，并分析了达到临界温度时，不同粒子诱导损伤所需的关键能量密度，讨论了各粒子最易引起熔石英损伤的尺寸。实验采用355 nm纳秒激光脉冲作用熔石英及其HF刻蚀样品，测得两者的损伤概率。研究表明:粒子吸收激光能量，随着粒子半径的增加，其边缘温度先增大后减小，一定尺寸范围内的粒子才会引起熔石英的损伤；关键能量密度所对应的粒子半径为最易引起熔石英损伤的关键粒子半径；经刻蚀后，熔石英样品表面杂质数密度降低，损伤概率降低，损伤阈值提高。
发展了355 nm纳秒激光下亚波长杂质粒子引起熔石英损伤的基本模型。通过Mie散射理论和热传导方程，计算了粒子与熔石英边界处的温度随粒子尺寸的变化关系，并分析了达到临界温度时，不同粒子诱导损伤所需的关键能量密度，讨论了各粒子最易引起熔石英损伤的尺寸。实验采用355 nm纳秒激光脉冲作用熔石英及其HF刻蚀样品，测得两者的损伤概率。研究表明:粒子吸收激光能量，随着粒子半径的增加，其边缘温度先增大后减小，一定尺寸范围内的粒子才会引起熔石英的损伤；关键能量密度所对应的粒子半径为最易引起熔石英损伤的关键粒子半径；经刻蚀后，熔石英样品表面杂质数密度降低，损伤概率降低，损伤阈值提高。
2013, 25: 2841-2845.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2841
摘要:
二氧化碳（CO2）高精度反演中易受多种因素的影响，其中一部分是系统误差，如温度廓线、压力廓线、水汽以及大气分层等精度不足所带来的影响，仅利用CO2吸收带的光谱信息很难克服由此带来的误差。这种系统误差的波长依赖性小，可以考虑其他波段进行校正。模拟研究表明，上述系统误差对CO2反演的影响经O2校正后有较大程度地减小。利用大兴安岭地区的温室气体观测卫星（GOSAT）观测数据进行CO2反演，采用氧气（O2）A吸收带校正上述系统误差，结果显示反演精度得到明显提高。
二氧化碳（CO2）高精度反演中易受多种因素的影响，其中一部分是系统误差，如温度廓线、压力廓线、水汽以及大气分层等精度不足所带来的影响，仅利用CO2吸收带的光谱信息很难克服由此带来的误差。这种系统误差的波长依赖性小，可以考虑其他波段进行校正。模拟研究表明，上述系统误差对CO2反演的影响经O2校正后有较大程度地减小。利用大兴安岭地区的温室气体观测卫星（GOSAT）观测数据进行CO2反演，采用氧气（O2）A吸收带校正上述系统误差，结果显示反演精度得到明显提高。
2013, 25: 2846-2850.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2846
摘要:
基于偏振调制和光的干涉原理，设计了同时具有正系数和负系数特性的微波光子滤波器，并通过搭建实验模型证实了方案的可行性。利用偏振调制及光的偏振特性实现载波和一阶边带的正交偏振，并通过改变偏振调制器的偏置电压分别对载波和一阶边带引入相移。当载波和一阶边带的相位差为0或90时，利用保偏光纤快慢轴上两正交偏振光在同一偏振态上的干涉效应，分别对应实现具有负系数或正系数特性的微波光子滤波器。最后，测量并验证了0~15 GHz频率范围内滤波器的频率响应。
基于偏振调制和光的干涉原理，设计了同时具有正系数和负系数特性的微波光子滤波器，并通过搭建实验模型证实了方案的可行性。利用偏振调制及光的偏振特性实现载波和一阶边带的正交偏振，并通过改变偏振调制器的偏置电压分别对载波和一阶边带引入相移。当载波和一阶边带的相位差为0或90时，利用保偏光纤快慢轴上两正交偏振光在同一偏振态上的干涉效应，分别对应实现具有负系数或正系数特性的微波光子滤波器。最后，测量并验证了0~15 GHz频率范围内滤波器的频率响应。
2013, 25: 2851-2855.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2851
摘要:
论述了光机热集成分析方法原理及接口多项式，并将其应用于某激光器光学系统进行光机热集成分析。该分析方法首先对光学系统进行热分析、结构有限元分析计算，获取激光辐照下光学元件表面的结构变形；其次，对有限元计算的光学元件变形结果数据进行Zernike面形拟合处理；最后将变形后的光学表面导入到通用光学设计分析软件，分析激光器光学系统变形后产生的各类光学像差。结果表明：利用集成分析方法能够分析光学元件产生热变形对激光系统成像质量造成的影响，为光学系统设计提供参考。
论述了光机热集成分析方法原理及接口多项式，并将其应用于某激光器光学系统进行光机热集成分析。该分析方法首先对光学系统进行热分析、结构有限元分析计算，获取激光辐照下光学元件表面的结构变形；其次，对有限元计算的光学元件变形结果数据进行Zernike面形拟合处理；最后将变形后的光学表面导入到通用光学设计分析软件，分析激光器光学系统变形后产生的各类光学像差。结果表明：利用集成分析方法能够分析光学元件产生热变形对激光系统成像质量造成的影响，为光学系统设计提供参考。
2013, 25: 2856-2860.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2856
摘要:
采用同步送粉方式，在42CrMo轧辊基材上利用钛铁、钒铁和石墨等通过激光熔覆原位自生反应，制备了成型良好、致密无气孔、无裂纹、与基体呈冶金结合的TiVC2增强铁基熔覆层。利用X射线衍射、电子探针、显微硬度计、电化学工作站研究了熔覆层的显微组织及性能。结果表明，熔覆层中碳化物为TiVC2，TiVC2大小约0.5~2.0 m，呈多角块状均匀分布，碳化物对应两种不同的形核机制：以氧化铝异质形核和碳化物自发形核。随着熔覆合金粉末中TiC-VC数量的增加，熔覆层硬度并不呈简单的线性增加，熔覆层的耐蚀性逐渐变差。
采用同步送粉方式，在42CrMo轧辊基材上利用钛铁、钒铁和石墨等通过激光熔覆原位自生反应，制备了成型良好、致密无气孔、无裂纹、与基体呈冶金结合的TiVC2增强铁基熔覆层。利用X射线衍射、电子探针、显微硬度计、电化学工作站研究了熔覆层的显微组织及性能。结果表明，熔覆层中碳化物为TiVC2，TiVC2大小约0.5~2.0 m，呈多角块状均匀分布，碳化物对应两种不同的形核机制：以氧化铝异质形核和碳化物自发形核。随着熔覆合金粉末中TiC-VC数量的增加，熔覆层硬度并不呈简单的线性增加，熔覆层的耐蚀性逐渐变差。
2013, 25: 2861-2864.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2861
摘要:
利用飞秒激光脉冲相位整形技术，从理论和实验两方面，对强激光场下分子体系苝溶液中非共振双光子跃迁的相干控制进行了研究。通过对飞秒激光脉冲进行相位扫描和余弦相位调制，发现分子体系中非共振双光子的跃迁几率能够被削弱，但不能完全消除。分子体系中非共振双光子跃迁的相干控制受到激光光场的形状和分子吸收谱谱宽的影响；与原子体系相比，分子体系中非共振双光子跃迁相干控制的调制效率降低。
利用飞秒激光脉冲相位整形技术，从理论和实验两方面，对强激光场下分子体系苝溶液中非共振双光子跃迁的相干控制进行了研究。通过对飞秒激光脉冲进行相位扫描和余弦相位调制，发现分子体系中非共振双光子的跃迁几率能够被削弱，但不能完全消除。分子体系中非共振双光子跃迁的相干控制受到激光光场的形状和分子吸收谱谱宽的影响；与原子体系相比，分子体系中非共振双光子跃迁相干控制的调制效率降低。
2013, 25: 2865-2868.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2865
摘要:
一种小型化的应力加载系统，配合中子衍射应力谱仪可实现对多晶材料的原位测量，为进一步获得材料内部相、织构与应力演化的原位中子衍射实验结果，建立基于微观机制的材料宏观本构模型提供可能。该系统利用伺服电机提供动力，机架使用7050铝合金材料制造，系统的拉伸强度可达10 kN，运动速度可调（1 m/s~1 mm/s）。试样拉伸（压缩）时，S型传感器内部应变片变形产生电压信号，再经PLC处理后得到试样应力与应变之间关系。通过与英斯特朗5967实验拉伸机针对同一钢质试样进行对比实验发现，应力-应变曲线一致性良好。
一种小型化的应力加载系统，配合中子衍射应力谱仪可实现对多晶材料的原位测量，为进一步获得材料内部相、织构与应力演化的原位中子衍射实验结果，建立基于微观机制的材料宏观本构模型提供可能。该系统利用伺服电机提供动力，机架使用7050铝合金材料制造，系统的拉伸强度可达10 kN，运动速度可调（1 m/s~1 mm/s）。试样拉伸（压缩）时，S型传感器内部应变片变形产生电压信号，再经PLC处理后得到试样应力与应变之间关系。通过与英斯特朗5967实验拉伸机针对同一钢质试样进行对比实验发现，应力-应变曲线一致性良好。
2013, 25: 2869-2872.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2869
摘要:
设计了一种基于啁啾光纤布喇格光栅的新型液位传感器，该传感器主要由矩形悬臂梁构成的传感机构和光纤光谱仪组成。导出了啁啾光纤布喇格光栅的反射谱带宽与液位的关系；通过光谱仪检测啁啾光纤布拉格光栅反射谱的带宽，就可以得到被测液位的高度。并对设计的传感器系统进行了实验验证，实验结果表明，该啁啾光纤布拉格光栅反射谱带宽对温度变化不敏感，且在测量范围内，反射谱带宽与被测液位间有很好的线性关系。
设计了一种基于啁啾光纤布喇格光栅的新型液位传感器，该传感器主要由矩形悬臂梁构成的传感机构和光纤光谱仪组成。导出了啁啾光纤布喇格光栅的反射谱带宽与液位的关系；通过光谱仪检测啁啾光纤布拉格光栅反射谱的带宽，就可以得到被测液位的高度。并对设计的传感器系统进行了实验验证，实验结果表明，该啁啾光纤布拉格光栅反射谱带宽对温度变化不敏感，且在测量范围内，反射谱带宽与被测液位间有很好的线性关系。
2013, 25: 2873-2876.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2873
摘要:
为了进一步提高低密度聚-4-甲基-1-戊烯（PMP）聚合物泡沫的成型性能，满足惯性约束聚变物理实验的需求，采用热诱导倒相法结合原位成型和机械加工来进行低密度PMP聚合物泡沫的成型控制研究。 研究结果表明：在热诱导倒相法制备过程中，聚合物溶液形成凝胶后施加气压，再将其在加压状态下在液氮中淬火，可以大大减少得到的PMP/溶剂混合体中大的孔洞，提高其强度，并且在溶剂脱除后PMP泡沫收缩变小，微观结构更加均匀, 孔径更加细小。采用原位成型和机械加工的方法，可以实现低密度PMP聚合物泡沫的精密成型控制。
为了进一步提高低密度聚-4-甲基-1-戊烯（PMP）聚合物泡沫的成型性能，满足惯性约束聚变物理实验的需求，采用热诱导倒相法结合原位成型和机械加工来进行低密度PMP聚合物泡沫的成型控制研究。 研究结果表明：在热诱导倒相法制备过程中，聚合物溶液形成凝胶后施加气压，再将其在加压状态下在液氮中淬火，可以大大减少得到的PMP/溶剂混合体中大的孔洞，提高其强度，并且在溶剂脱除后PMP泡沫收缩变小，微观结构更加均匀, 孔径更加细小。采用原位成型和机械加工的方法，可以实现低密度PMP聚合物泡沫的精密成型控制。
2013, 25: 2877-2881.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2877
摘要:
推导了Rogowski线圈理论，给出了任意Rogowski线圈的表达式。通过使用高磁导率的磁芯材料，增加线圈匝数，设计出了能有效测量前沿变化0.1 s、强度mA量级的电子束电流的Rogowski线圈，并测得了电子束等离子体装置中的电子束电流信号。利用推导的任意Rogowski线圈表达式，成功获得低频与高频共存的电流波形。测量结果表明，该电子束等离子体系统中存在束流振荡，振荡幅度达12%。
推导了Rogowski线圈理论，给出了任意Rogowski线圈的表达式。通过使用高磁导率的磁芯材料，增加线圈匝数，设计出了能有效测量前沿变化0.1 s、强度mA量级的电子束电流的Rogowski线圈，并测得了电子束等离子体装置中的电子束电流信号。利用推导的任意Rogowski线圈表达式，成功获得低频与高频共存的电流波形。测量结果表明，该电子束等离子体系统中存在束流振荡，振荡幅度达12%。
2013, 25: 2882-2886.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2882
摘要:
采用超快时间分辨阴影成像技术研究了纳秒激光诱导损伤熔石英玻璃前后表面和体内的动力学过程，对比分析了前后表面和体内的损伤差异及损伤机制。在前表面，观察了空气和材料中的等离子体和冲击波的产生与发展过程；亚纳秒激光辐照下，前表面材料内观察到三个应力波，并观察到材料体内的损伤过程。在后表面，除观察到冲击波的产生与发展过程，还观察到表面物质的烧蚀去除与喷发过程。在材料内部，损伤由自聚焦和点缺陷吸收两种机制主导，而且点缺陷吸收诱导材料体内损伤有时间先后顺序。
采用超快时间分辨阴影成像技术研究了纳秒激光诱导损伤熔石英玻璃前后表面和体内的动力学过程，对比分析了前后表面和体内的损伤差异及损伤机制。在前表面，观察了空气和材料中的等离子体和冲击波的产生与发展过程；亚纳秒激光辐照下，前表面材料内观察到三个应力波，并观察到材料体内的损伤过程。在后表面，除观察到冲击波的产生与发展过程，还观察到表面物质的烧蚀去除与喷发过程。在材料内部，损伤由自聚焦和点缺陷吸收两种机制主导，而且点缺陷吸收诱导材料体内损伤有时间先后顺序。
2013, 25: 2887-2890.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2887
摘要:
在黑腔实验中使用了一种滤片选通的平响应X光探测器，探测器基于Al阴极X射线二极管构成，并结合了一种特殊结构的复合滤片，实现了在金M带能区的带通平响应特性，探测器响应曲线的平整度好于10%。应用这种新型探测器，从不同方向测量了金等离子体在M带能区的腔外绝对辐射量和角分布。由实验发现，随着探测器与腔轴之间角度的增加，探测器透过激光注入口的观测视场减小，同时观测区域等离子体温度下降，从而导致探测器测量到的M带能量变小；输运腔在激光注入过程中存在等离子体堵腔效应，输运腔的M带能量份额比大腔的份额要高。
在黑腔实验中使用了一种滤片选通的平响应X光探测器，探测器基于Al阴极X射线二极管构成，并结合了一种特殊结构的复合滤片，实现了在金M带能区的带通平响应特性，探测器响应曲线的平整度好于10%。应用这种新型探测器，从不同方向测量了金等离子体在M带能区的腔外绝对辐射量和角分布。由实验发现，随着探测器与腔轴之间角度的增加，探测器透过激光注入口的观测视场减小，同时观测区域等离子体温度下降，从而导致探测器测量到的M带能量变小；输运腔在激光注入过程中存在等离子体堵腔效应，输运腔的M带能量份额比大腔的份额要高。
2013, 25: 2891-2894.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2891
摘要:
基于凝聚态物质等熵线推导了理想等熵假设前提下的加载压力和加载激光波形，进而将其作为输入条件，利用辐射流体力学程序MULTI开展了Al材料的一维准等熵压缩仿真，通过材料温度、压强、密度、粒子速度和熵增五个参量描述了准等熵加载的物理过程。结果显示得到了高等熵程度加载过程，可为即将开展的整形激光加载的准等熵实验提供参考。
基于凝聚态物质等熵线推导了理想等熵假设前提下的加载压力和加载激光波形，进而将其作为输入条件，利用辐射流体力学程序MULTI开展了Al材料的一维准等熵压缩仿真，通过材料温度、压强、密度、粒子速度和熵增五个参量描述了准等熵加载的物理过程。结果显示得到了高等熵程度加载过程，可为即将开展的整形激光加载的准等熵实验提供参考。
2013, 25: 2895-2899.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2895
摘要:
针对神光Ⅲ主机装置的靶室结构和打靶方式要求，基于针孔成像原理，成功研制出应用于神光Ⅲ主机装置的X光静态成像系统。该系统采用模拟靶组件进行离线瞄准，并可进行在线轴向和指向调节，调节精度分别为81 m、40 m。针孔组件和滤片组件的自动更换使系统实现了真空环境下的在线快速切换和运行。同时使用有限元软件ANSYS对系统的变形与应力进行模拟分析以保证系统的可靠性。系统搭载X光CCD在神光Ⅲ主机装置上进行激光打靶考核，实验结果表明，该系统达到神光Ⅲ主机装置使用要求。
针对神光Ⅲ主机装置的靶室结构和打靶方式要求，基于针孔成像原理，成功研制出应用于神光Ⅲ主机装置的X光静态成像系统。该系统采用模拟靶组件进行离线瞄准，并可进行在线轴向和指向调节，调节精度分别为81 m、40 m。针孔组件和滤片组件的自动更换使系统实现了真空环境下的在线快速切换和运行。同时使用有限元软件ANSYS对系统的变形与应力进行模拟分析以保证系统的可靠性。系统搭载X光CCD在神光Ⅲ主机装置上进行激光打靶考核，实验结果表明，该系统达到神光Ⅲ主机装置使用要求。
2013, 25: 2900-2904.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2900
摘要:
搭建了双光束激光干涉光刻系统和激光快速扫描系统。利用干涉光刻系统，实现了不同周期、不同深度、大面积的表面规则光栅织构的构筑。利用激光快速扫描器的二维扫描功能，通过控制激光功率和扫描速度，对曝光量和填充线条间距进行了优化。提出了两种双尺度复合织构的制备方法：一种是在激光快速扫描系统中对抗蚀剂表面分别进行x, y方向的扫描光刻，然后在干涉光刻系统中进行双光束干涉光刻；另一种是在激光干涉光刻系统中进行两次曝光，每次曝光的入射角不同。实验结果表明：这两种方法在制备双尺度复合织构方面具有快速、廉价、操作简易等优点。
搭建了双光束激光干涉光刻系统和激光快速扫描系统。利用干涉光刻系统，实现了不同周期、不同深度、大面积的表面规则光栅织构的构筑。利用激光快速扫描器的二维扫描功能，通过控制激光功率和扫描速度，对曝光量和填充线条间距进行了优化。提出了两种双尺度复合织构的制备方法：一种是在激光快速扫描系统中对抗蚀剂表面分别进行x, y方向的扫描光刻，然后在干涉光刻系统中进行双光束干涉光刻；另一种是在激光干涉光刻系统中进行两次曝光，每次曝光的入射角不同。实验结果表明：这两种方法在制备双尺度复合织构方面具有快速、廉价、操作简易等优点。
2013, 25: 2905-2908.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2905
摘要:
以聚-4-甲基-1-戊烯（PMP）为泡沫骨架，m量级钨为掺杂材料，超高分子量聚乙烯（UHWPE）为溶液粘度控制剂，通过热诱导倒相技术实现了低密度钨掺杂聚合物泡沫的制备。实验结果表明：当UHWPE质量分数为25%时，能够实现粒径10 m的钨在泡沫体内的均匀掺杂；泡沫密度为20 mg/cm3时，钨掺杂质量分数最高可达60%。
以聚-4-甲基-1-戊烯（PMP）为泡沫骨架，m量级钨为掺杂材料，超高分子量聚乙烯（UHWPE）为溶液粘度控制剂，通过热诱导倒相技术实现了低密度钨掺杂聚合物泡沫的制备。实验结果表明：当UHWPE质量分数为25%时，能够实现粒径10 m的钨在泡沫体内的均匀掺杂；泡沫密度为20 mg/cm3时，钨掺杂质量分数最高可达60%。
2013, 25: 2909-2913.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2909
摘要:
利用大气微波等离子体射流(MPJ)技术对H2S气体进行了处理研究。考察了温度、微波功率、载气(Ar)流量及气源总流量对H2S分解效率的影响。实验结果表明，为了有利于H2S的处理，必须将温度控制在一定范围之内；随着微波功率和载气流量的增加，H2S分解率均是先增加后减小；随着气源总流量的增加，H2S分解率逐渐降低。当H2S与Ar气体流量比达到10∶90，总流量为1000 mL/min，微波功率为1000 W时，H2S的分解率达到最佳值91.32%。对处理后得到的固体物质进行拉曼（Raman）光谱和X射线衍射分析（XRD）分析，结果表明回收得到的固体物质为纯度极高的硫。
利用大气微波等离子体射流(MPJ)技术对H2S气体进行了处理研究。考察了温度、微波功率、载气(Ar)流量及气源总流量对H2S分解效率的影响。实验结果表明，为了有利于H2S的处理，必须将温度控制在一定范围之内；随着微波功率和载气流量的增加，H2S分解率均是先增加后减小；随着气源总流量的增加，H2S分解率逐渐降低。当H2S与Ar气体流量比达到10∶90，总流量为1000 mL/min，微波功率为1000 W时，H2S的分解率达到最佳值91.32%。对处理后得到的固体物质进行拉曼（Raman）光谱和X射线衍射分析（XRD）分析，结果表明回收得到的固体物质为纯度极高的硫。
2013, 25: 2914-2918.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2914
摘要:
采用数理统计方法分析了任意分布的随机相位误差对多台不等功率辐射源组成的天线阵空间功率合成效率的影响，得到了由多台不等幅馈电的阵元组成的天线阵空间功率合成效率期望值的解析表达式。通过该解析式可利用快速傅里叶变换(FFT)快速分析任意数目阵元组成的天线阵在目标点的期望合成效率，为空间功率合成系统的总体合成效率预估并合理分解各分系统随机相位抖动指标提供了一种高效的解析分析方法。作为算例，用得到的解析公式分析相位误差分布呈均匀分布、正态分布和三角形分布三种典型情况对合成效率的影响。
采用数理统计方法分析了任意分布的随机相位误差对多台不等功率辐射源组成的天线阵空间功率合成效率的影响，得到了由多台不等幅馈电的阵元组成的天线阵空间功率合成效率期望值的解析表达式。通过该解析式可利用快速傅里叶变换(FFT)快速分析任意数目阵元组成的天线阵在目标点的期望合成效率，为空间功率合成系统的总体合成效率预估并合理分解各分系统随机相位抖动指标提供了一种高效的解析分析方法。作为算例，用得到的解析公式分析相位误差分布呈均匀分布、正态分布和三角形分布三种典型情况对合成效率的影响。
2013, 25: 2919-2921.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2919
摘要:
提出了一种基于人工传输线结构的小型化低通滤波器的设计方法。通过利用电磁仿真软件直接构建出微带电抗器件并对其逐一进行参数提取验证，将设计的微带电抗器件进行组合集成和调试后得到相应的低通滤波电路。对5阶巴特沃兹低通滤波电路和0.5 dB切比雪夫低通滤波电路的设计和测量结果对比表明，采用本方法所设计的滤波器结构紧凑，面积约为常规低通滤波电路的23%，测量结果与仿真吻合。
提出了一种基于人工传输线结构的小型化低通滤波器的设计方法。通过利用电磁仿真软件直接构建出微带电抗器件并对其逐一进行参数提取验证，将设计的微带电抗器件进行组合集成和调试后得到相应的低通滤波电路。对5阶巴特沃兹低通滤波电路和0.5 dB切比雪夫低通滤波电路的设计和测量结果对比表明，采用本方法所设计的滤波器结构紧凑，面积约为常规低通滤波电路的23%，测量结果与仿真吻合。
2013, 25: 2922-2926.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2922
摘要:
频谱噪声的抑制问题一直是磁控管的研究重点。对14叶片5.8 GHz磁控管进行了三维建模，包括阴极、叶片、隔膜带、极靴和输出天线等。使用冷腔模拟得到了模腔体频率5.86 GHz。热腔模拟计算得到7个电子轮辐，说明管子在模正常工作。在某种极靴结构下，计算得到腔体中存在一个近似二次曲线的非均匀磁场分布。在阳极电压4.5 kV、非均匀磁场中心值0.289 T时，模拟得到输出频率5.891 GHz，阳极电流1.55 A，输出功率4.9 kW，电子效率70.3%的结果。输出频谱比较干净，抑制了非模式的工作，提高了工作效率。
频谱噪声的抑制问题一直是磁控管的研究重点。对14叶片5.8 GHz磁控管进行了三维建模，包括阴极、叶片、隔膜带、极靴和输出天线等。使用冷腔模拟得到了模腔体频率5.86 GHz。热腔模拟计算得到7个电子轮辐，说明管子在模正常工作。在某种极靴结构下，计算得到腔体中存在一个近似二次曲线的非均匀磁场分布。在阳极电压4.5 kV、非均匀磁场中心值0.289 T时，模拟得到输出频率5.891 GHz，阳极电流1.55 A，输出功率4.9 kW，电子效率70.3%的结果。输出频谱比较干净，抑制了非模式的工作，提高了工作效率。
2013, 25: 2927-2930.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2927
摘要:
为降低回旋行波管阴极的加热功率，采用支持筒切缝和支持筒外加热屏的阴极结构，运用ANSYS有限元软件对该结构的切缝数目和切缝深度进行优化计算，并分析切缝和加热屏对阴极发射带温度分布的影响；给出了阴极发射带温度和切缝数目、切缝深度的关系。在发射带同等温度条件下，对比优化结构和原结构的加热功率。结果表明，改进后的结构使得加热功率下降了约40%, 大大降低了阴极的加热功率，为高性能回旋行波管热阴极的研制提供了一定的参考。
为降低回旋行波管阴极的加热功率，采用支持筒切缝和支持筒外加热屏的阴极结构，运用ANSYS有限元软件对该结构的切缝数目和切缝深度进行优化计算，并分析切缝和加热屏对阴极发射带温度分布的影响；给出了阴极发射带温度和切缝数目、切缝深度的关系。在发射带同等温度条件下，对比优化结构和原结构的加热功率。结果表明，改进后的结构使得加热功率下降了约40%, 大大降低了阴极的加热功率，为高性能回旋行波管热阴极的研制提供了一定的参考。
2013, 25: 2931-2938.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2931
摘要:
考察了电、磁场分量分别基于不同近似函数空间展开的一维和二维Maxwell方程间断元求解方法。结合中心数值通量和电、磁场分量近似函数空间的不同组合，构造了各种间断元算子。通过用这些算子在规则和不规则网格上编码分析一维和二维金属腔的谐振模式，详细考察了算子的收敛和伪解支持性，并据此对基函数进行了优选。算子在时域和频域对谐振模式的计算结果彼此符合良好。优选的Maxwell方程间断元算子不仅同时具备能量守恒和免于伪解的特性，且无需引入辅助变量，为设计高品质Maxwell方程间断元算法和研发相关电磁场模拟软件提供了支撑。
考察了电、磁场分量分别基于不同近似函数空间展开的一维和二维Maxwell方程间断元求解方法。结合中心数值通量和电、磁场分量近似函数空间的不同组合，构造了各种间断元算子。通过用这些算子在规则和不规则网格上编码分析一维和二维金属腔的谐振模式，详细考察了算子的收敛和伪解支持性，并据此对基函数进行了优选。算子在时域和频域对谐振模式的计算结果彼此符合良好。优选的Maxwell方程间断元算子不仅同时具备能量守恒和免于伪解的特性，且无需引入辅助变量，为设计高品质Maxwell方程间断元算法和研发相关电磁场模拟软件提供了支撑。
2013, 25: 2939-2942.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2939
摘要:
给出了工作在高阶模式下的同轴腔回旋管振荡器，在考虑竞争模式情况下的多模起振过程的数理模型和具体的数值计算方法。以此为基础编制的程序对一只工作于高阶模式TE42, 22，频率为0.22 THz的同轴腔回旋管振荡器进行了多模非线性模拟研究。结果表明：在合适的腔体结构参数并考虑腔壁上的欧姆损耗情况下，竞争模式得到有效抑制，可以稳定地工作在单一模式，输出功率达0.87 MW，效率为22.8%，腔壁上的欧姆损耗低于其所能承受的最大值。
给出了工作在高阶模式下的同轴腔回旋管振荡器，在考虑竞争模式情况下的多模起振过程的数理模型和具体的数值计算方法。以此为基础编制的程序对一只工作于高阶模式TE42, 22，频率为0.22 THz的同轴腔回旋管振荡器进行了多模非线性模拟研究。结果表明：在合适的腔体结构参数并考虑腔壁上的欧姆损耗情况下，竞争模式得到有效抑制，可以稳定地工作在单一模式，输出功率达0.87 MW，效率为22.8%，腔壁上的欧姆损耗低于其所能承受的最大值。
2013, 25: 2943-2948.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2943
摘要:
采用2.5维粒子模拟软件对改进型低阻类膜片加载同轴渡越时间振荡器进行了研究。研究结果表明：提取腔工作于类模场时，具有较高的束波互作用效率；引入渐变型输出波导，提高了提取腔内微波向外耦合输出的能力；通过加载感性支撑杆，一方面对金属膜片起支撑固定作用，另一方面可以及时将膜片上的感应电荷导流至接地外筒、从而降低间隙附近的空间电荷效应，以增加可提取的束动能。经优化设计，该结构在二极管电压为530 kV，二极管电流为12.9 kA、外加导引磁场为0.5 T的条件下，输出微波功率2.74 GW，微波频率7.76 GHz，束波功率转换效率达40%。
采用2.5维粒子模拟软件对改进型低阻类膜片加载同轴渡越时间振荡器进行了研究。研究结果表明：提取腔工作于类模场时，具有较高的束波互作用效率；引入渐变型输出波导，提高了提取腔内微波向外耦合输出的能力；通过加载感性支撑杆，一方面对金属膜片起支撑固定作用，另一方面可以及时将膜片上的感应电荷导流至接地外筒、从而降低间隙附近的空间电荷效应，以增加可提取的束动能。经优化设计，该结构在二极管电压为530 kV，二极管电流为12.9 kA、外加导引磁场为0.5 T的条件下，输出微波功率2.74 GW，微波频率7.76 GHz，束波功率转换效率达40%。
2013, 25: 2949-2953.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2949
摘要:
提出了三角形栅格布局的多单元径向线子阵的设计思想，根据该子阵馈电系统耦合量的需求，设计了一种新型耦合探针，并基于此探针，对中心频率为2.856 GHz的66单元三角形栅格径向线子阵的馈电系统进行了分析和设计。仿真计算结果证明：该66单元三角形栅格径向线子阵馈电系统在中心频率处基本实现了66路等幅馈电，在2.78~2.92 GHz的频带范围内，反射系数小于0.1。此外对加载单元天线的66单元阵列辐射特性进行了仿真计算，进一步验证了该馈电系统设计的可行性。
提出了三角形栅格布局的多单元径向线子阵的设计思想，根据该子阵馈电系统耦合量的需求，设计了一种新型耦合探针，并基于此探针，对中心频率为2.856 GHz的66单元三角形栅格径向线子阵的馈电系统进行了分析和设计。仿真计算结果证明：该66单元三角形栅格径向线子阵馈电系统在中心频率处基本实现了66路等幅馈电，在2.78~2.92 GHz的频带范围内，反射系数小于0.1。此外对加载单元天线的66单元阵列辐射特性进行了仿真计算，进一步验证了该馈电系统设计的可行性。
2013, 25: 2954-2958.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2954
摘要:
探索性试验了多种微加工技术加工设计频率0.22 THz的折叠波导慢波结构，最终选择了微铣削工艺进行加工，并测试了微铣削工艺加工的WR4标准直波导的损耗特性，得到了0.22 THz电磁波在无氧铜中传播时材料的相对电导率约为3.2107 S/m。以此为基础设计和制得了国内第一支0.22 THz折叠波导行波管，经过测试和标定得到输出功率大于100 mW，带宽3.5 GHz的初步实验结果。
探索性试验了多种微加工技术加工设计频率0.22 THz的折叠波导慢波结构，最终选择了微铣削工艺进行加工，并测试了微铣削工艺加工的WR4标准直波导的损耗特性，得到了0.22 THz电磁波在无氧铜中传播时材料的相对电导率约为3.2107 S/m。以此为基础设计和制得了国内第一支0.22 THz折叠波导行波管，经过测试和标定得到输出功率大于100 mW，带宽3.5 GHz的初步实验结果。
2013, 25: 2959-2964.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2959
摘要:
基于n型硅在强电场下的热电子效应，初步研制了一种采用过模结构的0.14 THz高功率太赫兹脉冲探测器。该探测器由基模波导WR6、过渡波导、过模波导WR10, n型硅探测芯片和偏置恒流源组成。模拟分析了探测器的工作过程，给出了相对灵敏度表达式，结果表明过模探测器能很好地工作在TE10模式。合理设计了探测芯片的结构参数和加工工艺，完成了探测芯片的加工和探测器样机的制作。将探测器样机在0.14 THz相对论表面波振荡器的辐射场进行了初步的验证性实验，并与二极管检波器的测量结果进行了对比分析。结果表明：过模探测器样机的响应时间在ps量级，相对灵敏度约为0.12 kW-1，最大承受功率至少为数十W，可用于0.14 THz高功率脉冲的直接探测。
基于n型硅在强电场下的热电子效应，初步研制了一种采用过模结构的0.14 THz高功率太赫兹脉冲探测器。该探测器由基模波导WR6、过渡波导、过模波导WR10, n型硅探测芯片和偏置恒流源组成。模拟分析了探测器的工作过程，给出了相对灵敏度表达式，结果表明过模探测器能很好地工作在TE10模式。合理设计了探测芯片的结构参数和加工工艺，完成了探测芯片的加工和探测器样机的制作。将探测器样机在0.14 THz相对论表面波振荡器的辐射场进行了初步的验证性实验，并与二极管检波器的测量结果进行了对比分析。结果表明：过模探测器样机的响应时间在ps量级，相对灵敏度约为0.12 kW-1，最大承受功率至少为数十W，可用于0.14 THz高功率脉冲的直接探测。
2013, 25: 2965-2970.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2965
摘要:
针对黑障区高速飞行器测控通信研究需求，在激波管设备上开展了Ka波段毫米波与太赫兹波在等离子体中传输特性的实验研究，获得了不同电子密度和碰撞频率的等离子体中传输衰减特性实验数据。采用辅助差分方程的时域有限差分（ADE-FDTD）方法对实验进行了数值模拟，数值模拟结果和实验结果有很好的一致性。实验结果和数值模拟结果均表明：太赫兹波信号在相同的实验等离子体中传输衰减比毫米波信号小得多，具有更强的穿透等离子体能力；毫米波与太赫兹波信号在等离子体中传输衰减量随着等离子体电子密度的增加而增加，二者的差值也增加；太赫兹波能够作为解决高密度等离子体中电磁波传输的有效技术手段。
针对黑障区高速飞行器测控通信研究需求，在激波管设备上开展了Ka波段毫米波与太赫兹波在等离子体中传输特性的实验研究，获得了不同电子密度和碰撞频率的等离子体中传输衰减特性实验数据。采用辅助差分方程的时域有限差分（ADE-FDTD）方法对实验进行了数值模拟，数值模拟结果和实验结果有很好的一致性。实验结果和数值模拟结果均表明：太赫兹波信号在相同的实验等离子体中传输衰减比毫米波信号小得多，具有更强的穿透等离子体能力；毫米波与太赫兹波信号在等离子体中传输衰减量随着等离子体电子密度的增加而增加，二者的差值也增加；太赫兹波能够作为解决高密度等离子体中电磁波传输的有效技术手段。
2013, 25: 2971-2975.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2971
摘要:
针对合肥光源二期改造工程设计了一条带束流位置检测器(BPM), 用于储存环中束流参数在线测量。对条带BPM进行了位置信号的离线标定，采用差比和法和对数比法进行计算，获得了灵敏度系数、映射图和拟合经验多项式，发现采用对数比法得到的灵敏度大小和线性范围好于差比和法。对和信号进行离线标定，发现和信号相对中心位置处的归一化值在(-5 mm, -5 mm)到(5 mm, 5 mm)范围内变化不超过6%。该条带BPM也用来测量合肥光源储存环上束团横向四极振荡，所以需对横向四极分量进行标定。采用二维网格结构高斯加权法模拟高斯束团，使用差比和法进行计算，并将测量结果与模拟结果比较，发现横向四极分量随 (x2-y2)线性变化的灵敏度与模拟结果相同，均为0.001 1 mm-2。得到的拟合经验公式用于在线测量。
针对合肥光源二期改造工程设计了一条带束流位置检测器(BPM), 用于储存环中束流参数在线测量。对条带BPM进行了位置信号的离线标定，采用差比和法和对数比法进行计算，获得了灵敏度系数、映射图和拟合经验多项式，发现采用对数比法得到的灵敏度大小和线性范围好于差比和法。对和信号进行离线标定，发现和信号相对中心位置处的归一化值在(-5 mm, -5 mm)到(5 mm, 5 mm)范围内变化不超过6%。该条带BPM也用来测量合肥光源储存环上束团横向四极振荡，所以需对横向四极分量进行标定。采用二维网格结构高斯加权法模拟高斯束团，使用差比和法进行计算，并将测量结果与模拟结果比较，发现横向四极分量随 (x2-y2)线性变化的灵敏度与模拟结果相同，均为0.001 1 mm-2。得到的拟合经验公式用于在线测量。
2013, 25: 2976-2980.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2976
摘要:
在模拟直线感应加速器电子束输运过程中，为了正确设置注入器电子束参数，以注发射模型为基础，研发了可设置发射度、能散和电子束倾斜的多功能发射模型。理论研究了发射度、能散以及电子束倾斜角度，并将这些理论实现到发射模块上。建模对多功能发射模块进行测试，比较设定的电子束参数与模拟测定的电子束参数。通过比较，观测到设定电子束参数与模拟测定值一致，验证了多功能模块开发的正确性。
在模拟直线感应加速器电子束输运过程中，为了正确设置注入器电子束参数，以注发射模型为基础，研发了可设置发射度、能散和电子束倾斜的多功能发射模型。理论研究了发射度、能散以及电子束倾斜角度，并将这些理论实现到发射模块上。建模对多功能发射模块进行测试，比较设定的电子束参数与模拟测定的电子束参数。通过比较，观测到设定电子束参数与模拟测定值一致，验证了多功能模块开发的正确性。
2013, 25: 2981-2985.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2981
摘要:
计算了11 MeV 正电子发射成像回旋加速器18O(p, n)18F反应的双微分截面数据，并采用蒙特卡罗模拟计算方法，分析了单一材料及复合结构对特定辐射源的防护性能。采用单一材料，质量分数为73.8%的重混凝土的防护效果最佳，经过90 cm厚屏蔽层的衰减，距离辐射源正前方1 m处的总剂量降低约5个量级；复合结构采用多层结构，材料选用铁及硼酸溶液，同样厚度即可达到与重混凝土相同的防护效果，密度可降低至少20%。
计算了11 MeV 正电子发射成像回旋加速器18O(p, n)18F反应的双微分截面数据，并采用蒙特卡罗模拟计算方法，分析了单一材料及复合结构对特定辐射源的防护性能。采用单一材料，质量分数为73.8%的重混凝土的防护效果最佳，经过90 cm厚屏蔽层的衰减，距离辐射源正前方1 m处的总剂量降低约5个量级；复合结构采用多层结构，材料选用铁及硼酸溶液，同样厚度即可达到与重混凝土相同的防护效果，密度可降低至少20%。
2013, 25: 2986-2990.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2986
摘要:
介绍了中国散裂中子源/快循环质子同步加速器一期工程(CSNS-Ⅰ/RCS)拟采用的双谐波加速方案。针对该方案需要在加速周期内对8个射频腔之一进行工作模式切换的特殊要求，对设计实现的基于现场可编程门阵列（FPGA）技术的数字化低电平控制系统采取了一系列优化措施，包括模式切换时段控制回路的开环、功率源两级调谐回路的错时闭环等。在射频系统样机平台开展的模拟实验表明该低电平控制系统动态性能良好，双谐波方案可行性得到了一定程度的验证。
介绍了中国散裂中子源/快循环质子同步加速器一期工程(CSNS-Ⅰ/RCS)拟采用的双谐波加速方案。针对该方案需要在加速周期内对8个射频腔之一进行工作模式切换的特殊要求，对设计实现的基于现场可编程门阵列（FPGA）技术的数字化低电平控制系统采取了一系列优化措施，包括模式切换时段控制回路的开环、功率源两级调谐回路的错时闭环等。在射频系统样机平台开展的模拟实验表明该低电平控制系统动态性能良好，双谐波方案可行性得到了一定程度的验证。
2013, 25: 2991-2994.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2991
摘要:
紧凑型回旋加速器作为重离子医学专用装置同步加速器的注入器，其引出系统设计所用的磁场为TOSCA模型计算磁场。通过单粒子轨道计算确定引出系统的元件类型及基本参数；通过多粒子跟踪确定最终的元件参数和束流参数。为了提高引出效率，改善引出束流品质，在引出位置磁场梯度较大的位置，安放了一块C型磁铁，以改善此处的磁场梯度。同时，为了消除此C型磁铁对主磁场的影响，在此区域安放了一对线圈。计算结果表明引出系统的设计能够保证引出束流的强度和品质符合同步加速器的要求。
紧凑型回旋加速器作为重离子医学专用装置同步加速器的注入器，其引出系统设计所用的磁场为TOSCA模型计算磁场。通过单粒子轨道计算确定引出系统的元件类型及基本参数；通过多粒子跟踪确定最终的元件参数和束流参数。为了提高引出效率，改善引出束流品质，在引出位置磁场梯度较大的位置，安放了一块C型磁铁，以改善此处的磁场梯度。同时，为了消除此C型磁铁对主磁场的影响，在此区域安放了一对线圈。计算结果表明引出系统的设计能够保证引出束流的强度和品质符合同步加速器的要求。
2013, 25: 2995-2998.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2995
摘要:
在高能闪光照相技术中，高能X射线的能谱测量一直是一个难点。在以往研究方法的基础上，指出控制散射的影响程度是提高能谱测量精度的关键。提出采用圆形阵列法对X射线能谱进行测量，并针对一特定能谱的X射线设计了测量装置，蒙特卡罗模拟结果表明，可以将散射的影响控制在4%以内，这对提高能谱测量精度具有十分重要的意义。
在高能闪光照相技术中，高能X射线的能谱测量一直是一个难点。在以往研究方法的基础上，指出控制散射的影响程度是提高能谱测量精度的关键。提出采用圆形阵列法对X射线能谱进行测量，并针对一特定能谱的X射线设计了测量装置，蒙特卡罗模拟结果表明，可以将散射的影响控制在4%以内，这对提高能谱测量精度具有十分重要的意义。
2013, 25: 2999-3001.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.2999
摘要:
电子回旋共振(ECR)质子源产生的脉冲质子束脉宽通常在ms或亚ms量级，高梯度加速结构要求注入的质子束脉宽为100 ns或更短，需要一个脉冲踢束器将大部分不需要的束流踢开，留下所需的短脉冲质子束。设计的踢束器采用静电偏转方法，针对在研ECR质子源的束流参数，设计了脉冲踢束器的结构尺寸，使用ANSYS软件计算了踢束器的静电场分布情况，利用软件内置的CMATRIX宏提取了结构电容的数据，给出了对脉冲踢束电源的参数要求，讨论了踢束脉冲上升沿和产生的束流脉冲上升沿的对应关系。
电子回旋共振(ECR)质子源产生的脉冲质子束脉宽通常在ms或亚ms量级，高梯度加速结构要求注入的质子束脉宽为100 ns或更短，需要一个脉冲踢束器将大部分不需要的束流踢开，留下所需的短脉冲质子束。设计的踢束器采用静电偏转方法，针对在研ECR质子源的束流参数，设计了脉冲踢束器的结构尺寸，使用ANSYS软件计算了踢束器的静电场分布情况，利用软件内置的CMATRIX宏提取了结构电容的数据，给出了对脉冲踢束电源的参数要求，讨论了踢束脉冲上升沿和产生的束流脉冲上升沿的对应关系。
2013, 25: 3004-3008.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.3004
摘要:
与普通绝缘子相比，高梯度绝缘子(HGI)的金属层与绝缘介质层交替排列结构可以抑制真空沿面闪络过程，从而提高沿面闪络场强。使用不同绝缘介质材料和金属材料采用不同加工制备工艺制备的HGI样品其沿面闪络场强差别较大。对所制备的绝缘介质层分别为聚酰亚胺、交联聚苯乙烯和尼龙，金属层为不锈钢箔，形状分别为圆柱与圆环型的HGI样品进行了真空沿面耐压测试，并对相同尺寸的纯绝缘介质样品进行了对照实验，得到了不同材料不同制备工艺HGI样品的耐压性能差异。结合样品表面显微照片观察得到的样品表面状况，分析了影响样品沿面闪络场强的因素。
与普通绝缘子相比，高梯度绝缘子(HGI)的金属层与绝缘介质层交替排列结构可以抑制真空沿面闪络过程，从而提高沿面闪络场强。使用不同绝缘介质材料和金属材料采用不同加工制备工艺制备的HGI样品其沿面闪络场强差别较大。对所制备的绝缘介质层分别为聚酰亚胺、交联聚苯乙烯和尼龙，金属层为不锈钢箔，形状分别为圆柱与圆环型的HGI样品进行了真空沿面耐压测试，并对相同尺寸的纯绝缘介质样品进行了对照实验，得到了不同材料不同制备工艺HGI样品的耐压性能差异。结合样品表面显微照片观察得到的样品表面状况，分析了影响样品沿面闪络场强的因素。
2013, 25: 3009-3012.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.3009
摘要:
在多脉冲强流直线感应加速器(LIA)的测控和诊断系统中，电子束的在线测试数据处理是重要的组成部分。多脉冲强流电子束在线测试数据处理系统是集测试仪器、计算机和工作站等组成的工业以太网，以及实现测试网络配置、测试仪器的通信及控制、数据采集、束流强度和束质心位置计算、显示以及存储等功能为一体的专用软件。多脉冲强流电子束采用基于电阻环束流位置检测器(BPM)的束流测试线路，根据束线上每个BPM测试得到的四个象限点的原始电压信号波形，以及测试线路的结构参数，计算束线上每个PBM位置的束流强度以及束质心位置随时间变化的波形，根据随时间变化的波形数据计算每个BPM位置多个脉冲束流的强度以及束质心位置的统计数据。数据的存储采用SQL和文件系统相结合的方式。这套多脉冲强流电子束在线数据处理系统在多脉冲强流LIA的调试实验中稳定可靠运行，为实验提供有效可靠的数据。
在多脉冲强流直线感应加速器(LIA)的测控和诊断系统中，电子束的在线测试数据处理是重要的组成部分。多脉冲强流电子束在线测试数据处理系统是集测试仪器、计算机和工作站等组成的工业以太网，以及实现测试网络配置、测试仪器的通信及控制、数据采集、束流强度和束质心位置计算、显示以及存储等功能为一体的专用软件。多脉冲强流电子束采用基于电阻环束流位置检测器(BPM)的束流测试线路，根据束线上每个BPM测试得到的四个象限点的原始电压信号波形，以及测试线路的结构参数，计算束线上每个PBM位置的束流强度以及束质心位置随时间变化的波形，根据随时间变化的波形数据计算每个BPM位置多个脉冲束流的强度以及束质心位置的统计数据。数据的存储采用SQL和文件系统相结合的方式。这套多脉冲强流电子束在线数据处理系统在多脉冲强流LIA的调试实验中稳定可靠运行，为实验提供有效可靠的数据。
2013, 25: 3013-3016.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.3013
摘要:
为了完成建设兰州重离子加速器冷却存储环，自主研发设计了其大型分布式控制系统。控制系统从功能上分为三层：业务管理层、前端控制层以及设备控制层。业务管理层主要包含控制管理程序、中心数据库以及同步时间系统；前端控制层主要包含前端服务器、前端控制器以及各其他控制器等；设备控制层主要为微控制单元 (MCU)多功能控制器以及被控设备等。其中中央数据库存储整个加速器的所有控制数据，为变能时控制系统的控制数据切换提供数据支持。从长期运行情况来看，控制系统需要进行相应的改进，但是能基本满足现行的实验需求。
为了完成建设兰州重离子加速器冷却存储环，自主研发设计了其大型分布式控制系统。控制系统从功能上分为三层：业务管理层、前端控制层以及设备控制层。业务管理层主要包含控制管理程序、中心数据库以及同步时间系统；前端控制层主要包含前端服务器、前端控制器以及各其他控制器等；设备控制层主要为微控制单元 (MCU)多功能控制器以及被控设备等。其中中央数据库存储整个加速器的所有控制数据，为变能时控制系统的控制数据切换提供数据支持。从长期运行情况来看，控制系统需要进行相应的改进，但是能基本满足现行的实验需求。
2013, 25: 3017-3020.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.3017
摘要:
针对高能强流电子束轰击高Z靶产生的X射线的能谱测量问题，采用蒙特卡罗方法进行成像模拟研究。高能X射线能谱通常由对X射线经过衰减体的直穿透射率曲线进行解谱获得。设计了带多准直孔的截锥体模型，在单次模拟成像中获得完整的衰减透射率曲线，有效避免了散射光子对透射率曲线以及X射线能谱重建的影响。成像面采用非均匀划分网格计数，将大部分探测计数点集中于各准直孔出口处，保证关注区域模拟成像的精细度，同时减少总体计算时间。
针对高能强流电子束轰击高Z靶产生的X射线的能谱测量问题，采用蒙特卡罗方法进行成像模拟研究。高能X射线能谱通常由对X射线经过衰减体的直穿透射率曲线进行解谱获得。设计了带多准直孔的截锥体模型，在单次模拟成像中获得完整的衰减透射率曲线，有效避免了散射光子对透射率曲线以及X射线能谱重建的影响。成像面采用非均匀划分网格计数，将大部分探测计数点集中于各准直孔出口处，保证关注区域模拟成像的精细度，同时减少总体计算时间。
2013, 25: 3021-3024.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.3021
摘要:
为使中子粉末衍射谱仪满足小样品研究需要，设计了一维椭圆聚焦镜系统并对参数进行了优化，同时对椭圆聚焦镜的相关参数做了较为详细讨论。采用椭圆解析计算和中子追迹程序McStas模拟两种方法，计算了椭圆聚焦镜参数对样品处中子注量率的影响，并以样品处中子注量率最大化为目标给出了优化参数，结果表明，在单色器（椭圆左焦点）到样品（椭圆右焦点）距离为2.7 m情况下，采用超镜因子为3、长度为25 cm的椭圆聚焦镜，其最佳位置为距离样品560 mm处、椭圆长半轴为1 350.016 mm，从而可以提高样品处注量率7倍。
为使中子粉末衍射谱仪满足小样品研究需要，设计了一维椭圆聚焦镜系统并对参数进行了优化，同时对椭圆聚焦镜的相关参数做了较为详细讨论。采用椭圆解析计算和中子追迹程序McStas模拟两种方法，计算了椭圆聚焦镜参数对样品处中子注量率的影响，并以样品处中子注量率最大化为目标给出了优化参数，结果表明，在单色器（椭圆左焦点）到样品（椭圆右焦点）距离为2.7 m情况下，采用超镜因子为3、长度为25 cm的椭圆聚焦镜，其最佳位置为距离样品560 mm处、椭圆长半轴为1 350.016 mm，从而可以提高样品处注量率7倍。
2013, 25: 3025-3028.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.3025
摘要:
为了研究超高速碰撞产生等离子体的粒子能量对航天器电路中元器件的毁伤，获得超高速碰撞产生等离子体粒子能量的时空分布特性是十分必要的。基于超高速碰撞产生稀薄等离子体中带电粒子的运动速度、等离子体的扩散特点，推导出等离子体的粒子能量密度与带电粒子密度及带电粒子运动速度的关系式。进而通过对超高速碰撞2024-T4铝靶实验采集的原始数据分析，利用Matlab编程得到了超高速碰撞2024-T4铝靶产生膨胀等离子体云物理过程中，等离子体的粒子能量密度与带电粒子持续时间及被测点到碰撞点距离的时空分布规律。
为了研究超高速碰撞产生等离子体的粒子能量对航天器电路中元器件的毁伤，获得超高速碰撞产生等离子体粒子能量的时空分布特性是十分必要的。基于超高速碰撞产生稀薄等离子体中带电粒子的运动速度、等离子体的扩散特点，推导出等离子体的粒子能量密度与带电粒子密度及带电粒子运动速度的关系式。进而通过对超高速碰撞2024-T4铝靶实验采集的原始数据分析，利用Matlab编程得到了超高速碰撞2024-T4铝靶产生膨胀等离子体云物理过程中，等离子体的粒子能量密度与带电粒子持续时间及被测点到碰撞点距离的时空分布规律。
2013, 25: 3029-3034.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.3029
摘要:
源中子脉冲的脉宽和滞空是脉冲快热中子分析技术的两个关键时序参数，但目前国内外还没有针对上述参数的量化评估及设置方法的相关文献报道。针对这一现状，定义了时序优化的量化评估函数，进而建立了一种时序参数优化的理论解析模型，并通过将待测目标物与周边介质等效为线性时不变系统，简化了计算过程。从数学上证明了基于该模型获取的中子脉冲的最优脉宽和滞空应相等。以美国研制的脉冲中子元素分析仪应用于地雷探测时的场景为例，获取了该场景下的最优时序参数，并论证了该模型对环境介质、探测布局的适应性。结果表明，该理论模型能快速有效地获取特定应用场景下的最优时序参数，且对探测背景、探测布局均具有较强的适应性。提出的理论模型可为脉冲快热中子分析技术应用于物料分析、违禁品探测、地雷探测等领域提供参考。
源中子脉冲的脉宽和滞空是脉冲快热中子分析技术的两个关键时序参数，但目前国内外还没有针对上述参数的量化评估及设置方法的相关文献报道。针对这一现状，定义了时序优化的量化评估函数，进而建立了一种时序参数优化的理论解析模型，并通过将待测目标物与周边介质等效为线性时不变系统，简化了计算过程。从数学上证明了基于该模型获取的中子脉冲的最优脉宽和滞空应相等。以美国研制的脉冲中子元素分析仪应用于地雷探测时的场景为例，获取了该场景下的最优时序参数，并论证了该模型对环境介质、探测布局的适应性。结果表明，该理论模型能快速有效地获取特定应用场景下的最优时序参数，且对探测背景、探测布局均具有较强的适应性。提出的理论模型可为脉冲快热中子分析技术应用于物料分析、违禁品探测、地雷探测等领域提供参考。
2013, 25: 3035-3039.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.3035
摘要:
当前国际上基于Vaughan二次电子模型的材料数据库十分丰富，且其数据均经过大量实验验证，具有很高的实验精度和可信度。为了将这些数据库融入到自主开发的电磁粒子联合模拟平台，完善和提高电磁粒子混合算法的计算精度，在对经典Vaughan模型做了深入研究的基础上，成功地推导出产生二次电子数目的计算方法。此外，为了使经典Vaughan二次电子发射理论更便捷和完整地应用到实际工程应用当中，还对二次电子出射能量以及二次电子出射角度的计算等实际问题做了进一步的拓展性研究。数值计算结果验证了拓展后Vaughan模型算法的准确性和鲁棒性。
当前国际上基于Vaughan二次电子模型的材料数据库十分丰富，且其数据均经过大量实验验证，具有很高的实验精度和可信度。为了将这些数据库融入到自主开发的电磁粒子联合模拟平台，完善和提高电磁粒子混合算法的计算精度，在对经典Vaughan模型做了深入研究的基础上，成功地推导出产生二次电子数目的计算方法。此外，为了使经典Vaughan二次电子发射理论更便捷和完整地应用到实际工程应用当中，还对二次电子出射能量以及二次电子出射角度的计算等实际问题做了进一步的拓展性研究。数值计算结果验证了拓展后Vaughan模型算法的准确性和鲁棒性。
2013, 25: 3040-3044.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.3040
摘要:
为获得工业CT切片序列在三维空间任意方向的剖面，提出了一种基于三维纹理映射技术的任意剖面绘制方法。该方法首先把工业CT图片序列存储为体数据，然后使用传递函数对体数据进行分类，并将分类处理后的体数据定义为三维纹理，结合人机交互给出的平面参数计算出剖切多边形各顶点及其对应的纹理坐标，最后进行纹理映射得到剖面图像。该方法的特点是利用图形处理器支持的纹理映射功能完成剖面像素的采样和插值。实验结果表明，该方法成像质量较高，显示速度较快，能够满足人机交互实际应用需要。
为获得工业CT切片序列在三维空间任意方向的剖面，提出了一种基于三维纹理映射技术的任意剖面绘制方法。该方法首先把工业CT图片序列存储为体数据，然后使用传递函数对体数据进行分类，并将分类处理后的体数据定义为三维纹理，结合人机交互给出的平面参数计算出剖切多边形各顶点及其对应的纹理坐标，最后进行纹理映射得到剖面图像。该方法的特点是利用图形处理器支持的纹理映射功能完成剖面像素的采样和插值。实验结果表明，该方法成像质量较高，显示速度较快，能够满足人机交互实际应用需要。
2013, 25: 3045-3049.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.3045
摘要:
为了解决伴随粒子法瞬发能谱实验中随机本底的影响，通过实验研究了标记中子和非标记中子与物质作用产生的瞬发信号和随机本底信号。对不同情况随机本底谱测量进行了分析，提出了小尺度样品和大尺度样品本底测量方式。研究表明:对小尺度样品,可以通过去掉样品，选择与有样品测量的谱相同的时间窗进行本底测量；对于大尺度样品，可以通过在随机本底范围选取时间窗进行本底测量。
为了解决伴随粒子法瞬发能谱实验中随机本底的影响，通过实验研究了标记中子和非标记中子与物质作用产生的瞬发信号和随机本底信号。对不同情况随机本底谱测量进行了分析，提出了小尺度样品和大尺度样品本底测量方式。研究表明:对小尺度样品,可以通过去掉样品，选择与有样品测量的谱相同的时间窗进行本底测量；对于大尺度样品，可以通过在随机本底范围选取时间窗进行本底测量。
2013, 25: 3050-3054.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.3050
摘要:
混响室测试技术的精确性取决于混响室能够产生大量的独立测试样本。通过理论分析得到混响室的体积、搅拌器的尺寸以及腔体的工作频率与独立样本数的关系，推导出独立样本数的近似模型，并将实验数据与模型计算结果进行比较，对模型进行了改进和验证。结果表明:独立样本数与混响室的体积、品质因数、搅拌器的尺寸正相关，在一定范围内与搅拌器的电学尺寸负相关。该模型可以用于计算具有不同配置的不同混响室的独立样本数，具有良好的准确性和一般性。
混响室测试技术的精确性取决于混响室能够产生大量的独立测试样本。通过理论分析得到混响室的体积、搅拌器的尺寸以及腔体的工作频率与独立样本数的关系，推导出独立样本数的近似模型，并将实验数据与模型计算结果进行比较，对模型进行了改进和验证。结果表明:独立样本数与混响室的体积、品质因数、搅拌器的尺寸正相关，在一定范围内与搅拌器的电学尺寸负相关。该模型可以用于计算具有不同配置的不同混响室的独立样本数，具有良好的准确性和一般性。
2013, 25: 3055-3059.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.3055
摘要:
基于磁场闪络抑制原理，研究了由回路电流产生的同轴自磁场对径向真空固体绝缘界面沿面闪络特性的影响规律。根据同轴结构电场E和磁场B的比值与半径无关、只与电路参数相关的特点，分别设计了E/cB（c为光速）为0.041，0.05，0.056和0.062的四种同轴电极结构，开展了有磁场和无磁场两种条件下电介质的真空沿面闪络实验研究。实验结果表明，在有利于磁场闪络抑制条件的自磁场位形下，真空沿面闪络耐压水平相比无磁场情况有明显提高，且比值E/cB越小闪络电压提高幅度越大。当E/cB比值为0.041时，沿面闪络电压可提高约1.3倍；而当自磁场位形反向时，沿面闪络电压相比于无磁场情况有所降低。
基于磁场闪络抑制原理，研究了由回路电流产生的同轴自磁场对径向真空固体绝缘界面沿面闪络特性的影响规律。根据同轴结构电场E和磁场B的比值与半径无关、只与电路参数相关的特点，分别设计了E/cB（c为光速）为0.041，0.05，0.056和0.062的四种同轴电极结构，开展了有磁场和无磁场两种条件下电介质的真空沿面闪络实验研究。实验结果表明，在有利于磁场闪络抑制条件的自磁场位形下，真空沿面闪络耐压水平相比无磁场情况有明显提高，且比值E/cB越小闪络电压提高幅度越大。当E/cB比值为0.041时，沿面闪络电压可提高约1.3倍；而当自磁场位形反向时，沿面闪络电压相比于无磁场情况有所降低。
2013, 25: 3060-3064.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.3060
摘要:
研制了一台KrF大能量准分子激光器，激光器采用紧凑型Chang电极与紫外火花预电离的结合, 实现了激活区大面积的均匀辉光放电，利用LC反转倍压以及一级磁脉冲压缩技术在放电电容上实现了峰值电压40 kV、脉冲上升时间约为100 ns的高压快脉冲激励。研究了工作气体含量对激光器能量输出的影响，在总气压3.3105 Pa，F2/He, Kr, Ne体积分数比值为1.97∶3.18∶94.85，充电电压27 kV时，得到了738 mJ的单脉冲能量输出，激光近场光斑30 mm14 mm，在充电电压23 kV时，全电效率最高，达到2.0%。
研制了一台KrF大能量准分子激光器，激光器采用紧凑型Chang电极与紫外火花预电离的结合, 实现了激活区大面积的均匀辉光放电，利用LC反转倍压以及一级磁脉冲压缩技术在放电电容上实现了峰值电压40 kV、脉冲上升时间约为100 ns的高压快脉冲激励。研究了工作气体含量对激光器能量输出的影响，在总气压3.3105 Pa，F2/He, Kr, Ne体积分数比值为1.97∶3.18∶94.85，充电电压27 kV时，得到了738 mJ的单脉冲能量输出，激光近场光斑30 mm14 mm，在充电电压23 kV时，全电效率最高，达到2.0%。
2013, 25: 3065-3068.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.3065
摘要:
快放电直线型变压器 (FLTD)直接驱动阳极杆箍缩二极管(RPD)技术的紧凑型闪光照相装置是当前研究的热点。采用数值模拟(PIC)方法，建立了40级串联FLTD的粒子模拟模型，研究了不同触发时序下次级分别为正、负极性时的输出特性；在此基础上，初步模拟了RPD在4 MV电压下的箍缩特性。结果为：在脉冲源参数和负载相同的情况下，次级MITL内筒为正极性时的阴极传导电流比例明显低于负极性情况；在脉冲源输出电压4 MV时，RPD电子束箍缩良好，电子束的轴向分布较为集中，38%的电子束沉积在距离针尖1.5 mm的区域。
快放电直线型变压器 (FLTD)直接驱动阳极杆箍缩二极管(RPD)技术的紧凑型闪光照相装置是当前研究的热点。采用数值模拟(PIC)方法，建立了40级串联FLTD的粒子模拟模型，研究了不同触发时序下次级分别为正、负极性时的输出特性；在此基础上，初步模拟了RPD在4 MV电压下的箍缩特性。结果为：在脉冲源参数和负载相同的情况下，次级MITL内筒为正极性时的阴极传导电流比例明显低于负极性情况；在脉冲源输出电压4 MV时，RPD电子束箍缩良好，电子束的轴向分布较为集中，38%的电子束沉积在距离针尖1.5 mm的区域。
2013, 25: 3069-3072.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.3069
摘要:
基于激光阴影像，研究了直径为8 mm的钨丝阵在滞止阶段的不稳定性发展。实验结果表明，在消融阶段早期，不稳定性扰动的主导波长为0.2 mm。在内爆后期和滞止阶段，不稳定主导波长迅速向长波长方向发展。在功率峰值前后，扭曲不稳定性特征开始出现，在滞止等离子体柱达到最小收缩直径后，辐射功率出现了明显下降。
基于激光阴影像，研究了直径为8 mm的钨丝阵在滞止阶段的不稳定性发展。实验结果表明，在消融阶段早期，不稳定性扰动的主导波长为0.2 mm。在内爆后期和滞止阶段，不稳定主导波长迅速向长波长方向发展。在功率峰值前后，扭曲不稳定性特征开始出现，在滞止等离子体柱达到最小收缩直径后，辐射功率出现了明显下降。
2013, 25: 3073-3076.
doi: 10.3788/HPLPB20132511.3073
摘要:
串级二极管悬浮电极支撑控制系统主要包括支撑结构、驱动电路和同步控制三部分。支撑结构采用基于电磁铁工作原理的支撑针，对悬浮电极进行三点定位；驱动控制采用高压脉冲电容放电驱动螺线电磁铁，使电磁铁支撑针在5 ms内移动30 mm，悬浮电极在撤去支撑的5 ms内自由落体125 m；同步控制采用螺线电磁铁线圈信号作为同步控制初始信号，对该信号延时5 ms，触发闪光二号的前级触发源，启动闪光二号主机工作，实现螺线电磁铁与闪光二号主机的同步。使用该套支撑控制系统用于串级二极管前期研究，初步实现了两级间隙串联工作。
串级二极管悬浮电极支撑控制系统主要包括支撑结构、驱动电路和同步控制三部分。支撑结构采用基于电磁铁工作原理的支撑针，对悬浮电极进行三点定位；驱动控制采用高压脉冲电容放电驱动螺线电磁铁，使电磁铁支撑针在5 ms内移动30 mm，悬浮电极在撤去支撑的5 ms内自由落体125 m；同步控制采用螺线电磁铁线圈信号作为同步控制初始信号，对该信号延时5 ms，触发闪光二号的前级触发源，启动闪光二号主机工作，实现螺线电磁铁与闪光二号主机的同步。使用该套支撑控制系统用于串级二极管前期研究，初步实现了两级间隙串联工作。
