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RSS2014年 26卷 第12期
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2014, 26: 120101.
doi: 10.11884/HPLPB201426.120101
摘要:
利用自主研发的全光纤被动锁模激光器以及高功率光纤模场匹配器,将145 W的皮秒脉冲耦合进国产光子晶体光纤,实现了67.9 W的高功率全光纤结构白光超连续谱输出,光谱范围为500~1700 nm,10 dB光谱宽度大于1000 nm（泵浦波长除外）。整个激光器系统的光-光（半导体泵浦源输出激光-超连续谱输出激光）转化效率达到33.8%。
利用自主研发的全光纤被动锁模激光器以及高功率光纤模场匹配器,将145 W的皮秒脉冲耦合进国产光子晶体光纤,实现了67.9 W的高功率全光纤结构白光超连续谱输出,光谱范围为500~1700 nm,10 dB光谱宽度大于1000 nm（泵浦波长除外）。整个激光器系统的光-光（半导体泵浦源输出激光-超连续谱输出激光）转化效率达到33.8%。
2014, 26: 120102.
doi: 10.11884/HPLPB201426.120102
摘要:
研制了一套峰值650 kV、脉宽2 ns的窄脉冲发生器，具有结构紧凑、体积小巧、便于移动和产生优质的纳秒高压脉冲等优点。该发生器基于三谐振脉冲变压器原理和脉冲形成压缩实现窄脉冲输出，采用紧凑双锥形绕组铁芯变压器、LC调谐回路和27 pF，30 脉冲形成线组成三谐振回路，油介质自击穿开关导通后在负载上获得高压脉冲。实验结果表明，该窄脉冲发生器可在80 电阻负载上输出脉冲峰值约650 kV，脉宽约2 ns，与理论分析的结果相吻合。
研制了一套峰值650 kV、脉宽2 ns的窄脉冲发生器，具有结构紧凑、体积小巧、便于移动和产生优质的纳秒高压脉冲等优点。该发生器基于三谐振脉冲变压器原理和脉冲形成压缩实现窄脉冲输出，采用紧凑双锥形绕组铁芯变压器、LC调谐回路和27 pF，30 脉冲形成线组成三谐振回路，油介质自击穿开关导通后在负载上获得高压脉冲。实验结果表明，该窄脉冲发生器可在80 电阻负载上输出脉冲峰值约650 kV，脉宽约2 ns，与理论分析的结果相吻合。
2014, 26: 120201.
doi: 10.11884/HPLPB201426.120201
摘要:
提出了一种利用电加热丝作为校准源的高能激光能量计校准方法，将水流从吸收腔前端导入至加热容器，在加热后流入吸收腔。通过精确计量水流吸收的热能并与能量计测量结果进行比较，达到对高能激光能量计校准的目的。研究表明校准系统的热交换模型与吸收腔内的热交换模型一致，均经历了储能和功率平衡两个阶段。水流及相变气体的散射效应对测量结果的影响较小，经过修正后可以忽略其影响。通过深入分析各个环节的测量不确定度表明，残留能量和流量变化对测量不确定度的影响最显著，增加水箱的容积可以有效降低残留能量对测量不确定度的影响。在对各个环节的影响修正后估算出系统的测量不确定度约为4.8％(k=2)，被校高能激光能量计校准后的测量结果与其他类型的参考高能激光能量计进行比对，两者具有很好的一致性，修正因子仅为1.006，标准偏差为1.4%。
提出了一种利用电加热丝作为校准源的高能激光能量计校准方法，将水流从吸收腔前端导入至加热容器，在加热后流入吸收腔。通过精确计量水流吸收的热能并与能量计测量结果进行比较，达到对高能激光能量计校准的目的。研究表明校准系统的热交换模型与吸收腔内的热交换模型一致，均经历了储能和功率平衡两个阶段。水流及相变气体的散射效应对测量结果的影响较小，经过修正后可以忽略其影响。通过深入分析各个环节的测量不确定度表明，残留能量和流量变化对测量不确定度的影响最显著，增加水箱的容积可以有效降低残留能量对测量不确定度的影响。在对各个环节的影响修正后估算出系统的测量不确定度约为4.8％(k=2)，被校高能激光能量计校准后的测量结果与其他类型的参考高能激光能量计进行比对，两者具有很好的一致性，修正因子仅为1.006，标准偏差为1.4%。
2014, 26: 121001.
doi: 10.11884/HPLPB201426.121001
摘要:
理论分析了纤芯错位对激光输出功率及光束质量的影响,研究表明,纤芯错位后纤芯中的各个模式均有一定的功率衰耗,且基模总会向高阶模耦合,导致光束质量下降。采用20/400 m的双包层掺镱光纤,搭建了高功率全光纤激光振荡系统,实验研究了谐振腔外纤芯错位、谐振腔内纤芯错位以及谐振腔内和谐振腔外纤芯同时错位几种不同的情况对输出激光性能的影响,结果表明,谐振腔内纤芯错位和谐振腔外纤芯错位都会造成激光器性能的下降,但谐振腔内纤芯错位将导致激光器功率明显下降,而谐振腔内和谐振腔外同时错位会导致激光器光束质量急剧下降。
理论分析了纤芯错位对激光输出功率及光束质量的影响,研究表明,纤芯错位后纤芯中的各个模式均有一定的功率衰耗,且基模总会向高阶模耦合,导致光束质量下降。采用20/400 m的双包层掺镱光纤,搭建了高功率全光纤激光振荡系统,实验研究了谐振腔外纤芯错位、谐振腔内纤芯错位以及谐振腔内和谐振腔外纤芯同时错位几种不同的情况对输出激光性能的影响,结果表明,谐振腔内纤芯错位和谐振腔外纤芯错位都会造成激光器性能的下降,但谐振腔内纤芯错位将导致激光器功率明显下降,而谐振腔内和谐振腔外同时错位会导致激光器光束质量急剧下降。
2014, 26: 121002.
doi: 10.11884/HPLPB201426.121002
摘要:
对SiO2和ZnS这两种常用的红外光学材料在红外短脉冲激光辐照下的热损伤特性进行了研究，分析了相同激光辐照条件下两种材料的热效应，另外也针对同种材料不同辐照条件下的热效应进行比较。分析结果表明：红外激光作用下，SiO2材料的表面温升快于ZnS材料，而在材料内部，则后者快于前者。脉冲辐照结束时SiO2材料的表面峰值温度高于ZnS材料，但ZnS材料产生温升的深度大于SiO2材料。由于能量更为集中，材料在皮秒激光作用下温升高于纳秒激光作用下的温升。若材料的峰值温度达到熔点，则激光的单脉冲能量随脉冲宽度的减小呈非线性减小趋势，且变化率越来越大。
对SiO2和ZnS这两种常用的红外光学材料在红外短脉冲激光辐照下的热损伤特性进行了研究，分析了相同激光辐照条件下两种材料的热效应，另外也针对同种材料不同辐照条件下的热效应进行比较。分析结果表明：红外激光作用下，SiO2材料的表面温升快于ZnS材料，而在材料内部，则后者快于前者。脉冲辐照结束时SiO2材料的表面峰值温度高于ZnS材料，但ZnS材料产生温升的深度大于SiO2材料。由于能量更为集中，材料在皮秒激光作用下温升高于纳秒激光作用下的温升。若材料的峰值温度达到熔点，则激光的单脉冲能量随脉冲宽度的减小呈非线性减小趋势，且变化率越来越大。
2014, 26: 121003.
doi: 10.11884/HPLPB201426.121003
摘要:
报道了一种基于扫描F-P标准具的高光谱分辨低平流层大气温度探测技术。通过扫描F-P标准具，获得大气分子瑞利后向散射的透过率分布。对该透过率进行非线性拟合，由拟合得到的谱宽计算大气温度分布。为了减小频率不稳定引起的系统误差，采用静态的F-P标准具实时监测激光出射频率，并在数据处理中进行补偿。由时间分辨率2000 s的激光雷达原始信号的信噪比，根据最大似然估计误差分析，该方法在30 km以下的探测误差小于1.9 K，50 km以下的探测误差小于9.8 K。在对比实验中，在18～36 km高光谱分辨激光雷达与探空气球探测的温度廓线最大偏差4.7 K；在27～34 km，高光谱分辨激光雷达与瑞利积分激光雷达探测的温度最大偏差2.7 K。在15～27 km，由于气溶胶的污染，瑞利积分激光雷达的温度明显偏离其他两种探测结果，最大偏差达22.8 K。
报道了一种基于扫描F-P标准具的高光谱分辨低平流层大气温度探测技术。通过扫描F-P标准具，获得大气分子瑞利后向散射的透过率分布。对该透过率进行非线性拟合，由拟合得到的谱宽计算大气温度分布。为了减小频率不稳定引起的系统误差，采用静态的F-P标准具实时监测激光出射频率，并在数据处理中进行补偿。由时间分辨率2000 s的激光雷达原始信号的信噪比，根据最大似然估计误差分析，该方法在30 km以下的探测误差小于1.9 K，50 km以下的探测误差小于9.8 K。在对比实验中，在18～36 km高光谱分辨激光雷达与探空气球探测的温度廓线最大偏差4.7 K；在27～34 km，高光谱分辨激光雷达与瑞利积分激光雷达探测的温度最大偏差2.7 K。在15～27 km，由于气溶胶的污染，瑞利积分激光雷达的温度明显偏离其他两种探测结果，最大偏差达22.8 K。
2014, 26: 121004.
doi: 10.11884/HPLPB201426.121004
摘要:
依据非局域非线性介质中双光束传输时遵循的非局域非线性薛定谔耦合方程，在强非局域情形下，通过把响应函数作泰勒展开近似取到二阶，运用变分法求出了正交偏振、中心重合的双厄米高斯光束在强非局域介质中传输时各参量演化规律和一个临界功率，并运用分步傅里叶算法数值模拟出了束宽和相位的演化规律。当两光束以临界功率入射时，得到了正交偏振、中心重合的双厄米高斯空间光孤子及其大相移演化规律。当两光束以总临界功率入射，但两束光的入射功率不等时，光束可以形成呼吸子，但随着阶数的增加呼吸子将越来越不稳定。对于各阶呼吸子，功率大的束宽都作周期性压缩振荡变化，功率小的束宽都作周期性展宽振荡变化，且两呼吸子中功率大的相移随传输距离增加更快。在厄米高斯光束阶数小于5时，变分解得到的结果与数值解吻合较好。
依据非局域非线性介质中双光束传输时遵循的非局域非线性薛定谔耦合方程，在强非局域情形下，通过把响应函数作泰勒展开近似取到二阶，运用变分法求出了正交偏振、中心重合的双厄米高斯光束在强非局域介质中传输时各参量演化规律和一个临界功率，并运用分步傅里叶算法数值模拟出了束宽和相位的演化规律。当两光束以临界功率入射时，得到了正交偏振、中心重合的双厄米高斯空间光孤子及其大相移演化规律。当两光束以总临界功率入射，但两束光的入射功率不等时，光束可以形成呼吸子，但随着阶数的增加呼吸子将越来越不稳定。对于各阶呼吸子，功率大的束宽都作周期性压缩振荡变化，功率小的束宽都作周期性展宽振荡变化，且两呼吸子中功率大的相移随传输距离增加更快。在厄米高斯光束阶数小于5时，变分解得到的结果与数值解吻合较好。
2014, 26: 121005.
doi: 10.11884/HPLPB201426.121005
摘要:
采用正交放置的两路CCD，基于图像采集及处理的方法，建立了极紫外光源锡液滴靶发生装置的锡液滴检测系统，可以实时监测锡液滴的运动状态及稳定性。对本实验室频率为34 kHz的锡靶发生器产生的液滴进行了锡液滴监测实验。监测结果显示，锡液滴直径约为137 m，平均间距为375 m，稳定性较好，并对水平面上横向稳定性进行了分析。
采用正交放置的两路CCD，基于图像采集及处理的方法，建立了极紫外光源锡液滴靶发生装置的锡液滴检测系统，可以实时监测锡液滴的运动状态及稳定性。对本实验室频率为34 kHz的锡靶发生器产生的液滴进行了锡液滴监测实验。监测结果显示，锡液滴直径约为137 m，平均间距为375 m，稳定性较好，并对水平面上横向稳定性进行了分析。
2014, 26: 121006.
doi: 10.11884/HPLPB201426.121006
摘要:
基于全光纤以及主控振荡功率放大器，设计并搭建了一套扫频范围为125~165 MHz的拍频信号的放大系统。并设计了一套基于1064 nm的Nd:YAG单块非平面环形腔激光器作为单频种子源。通过声光移频的方式将1064 nm单频激光分成中心频差为150 MHz的两束激光进行拍频。双频激光初始功率为50 mW，通过放大系统将双频功率放大到10 W。通过实验及分析得出两束频差为150 MHz的激光功率比率在放大之后保持不变，且经过放大的激光信号中，拍频信号所占的功率成分可以通过调节双频功率比以及单臂分量的偏正态来获得最大输出。同时对拍频信号的信噪比及线宽进行了实验分析。
基于全光纤以及主控振荡功率放大器，设计并搭建了一套扫频范围为125~165 MHz的拍频信号的放大系统。并设计了一套基于1064 nm的Nd:YAG单块非平面环形腔激光器作为单频种子源。通过声光移频的方式将1064 nm单频激光分成中心频差为150 MHz的两束激光进行拍频。双频激光初始功率为50 mW，通过放大系统将双频功率放大到10 W。通过实验及分析得出两束频差为150 MHz的激光功率比率在放大之后保持不变，且经过放大的激光信号中，拍频信号所占的功率成分可以通过调节双频功率比以及单臂分量的偏正态来获得最大输出。同时对拍频信号的信噪比及线宽进行了实验分析。
2014, 26: 121007.
doi: 10.11884/HPLPB201426.121007
摘要:
利用固相反应法制备了富铟含量在不同成分配比下的高质量InGaZnO陶瓷靶材，采用脉冲激光沉积法，在基片温度为20 ℃、氧压为1 Pa条件下，在石英玻璃衬底上生长了非晶InGaZnO薄膜，并对薄膜进行X射线衍射、透射吸收光谱、拉曼光谱与霍尔效应测试。通过对InGaZnO薄膜的测试表征，在较低温度条件下，铟含量较高的薄膜样品保持了非晶结构、可见光的高透明性和高电子迁移率，InGaZnO薄膜有望应用于电子器件。
利用固相反应法制备了富铟含量在不同成分配比下的高质量InGaZnO陶瓷靶材，采用脉冲激光沉积法，在基片温度为20 ℃、氧压为1 Pa条件下，在石英玻璃衬底上生长了非晶InGaZnO薄膜，并对薄膜进行X射线衍射、透射吸收光谱、拉曼光谱与霍尔效应测试。通过对InGaZnO薄膜的测试表征，在较低温度条件下，铟含量较高的薄膜样品保持了非晶结构、可见光的高透明性和高电子迁移率，InGaZnO薄膜有望应用于电子器件。
2014, 26: 121008.
doi: 10.11884/HPLPB201426.121008
摘要:
结合激光微观动力学和热传学，充分考虑到发射激光时的各能级粒子数和热力学分布特性，建立了用于分析二极管抽运铷金属蒸气激光物理特性和增益腔内的温度分布模型，得到了抽运功率和激光输出、光-光转换效率及各物理参数之间的关系，分析了有效提高抽运能量吸收的具体措施，揭示了2P3/2和2P1/2两个精细能级之间的集居数弛豫对半导体抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)物理特性的影响。结果表明：在设计不同用途DPAL时，必须要综合考虑各种因素，以确定相应的最佳结构参数。
结合激光微观动力学和热传学，充分考虑到发射激光时的各能级粒子数和热力学分布特性，建立了用于分析二极管抽运铷金属蒸气激光物理特性和增益腔内的温度分布模型，得到了抽运功率和激光输出、光-光转换效率及各物理参数之间的关系，分析了有效提高抽运能量吸收的具体措施，揭示了2P3/2和2P1/2两个精细能级之间的集居数弛豫对半导体抽运碱金属蒸气激光器(DPAL)物理特性的影响。结果表明：在设计不同用途DPAL时，必须要综合考虑各种因素，以确定相应的最佳结构参数。
2014, 26: 121009.
doi: 10.11884/HPLPB201426.121009
摘要:
为研究高速摄影中激光相干噪声的影响因素，降低激光照明中散斑噪声对高速摄影成像质量的影响，对激光照射表面的粗糙程度与形成的散斑场统计特性之间的关系进行了研究。基于菲涅尔-基尔霍夫衍射原理，分析了高斯光束入射在随机粗糙表面上经反射形成的散斑图样，通过对大量散斑图样的数据统计，得出了激光散斑的信噪比、自相关函数、概率密度函数与入射表面粗糙度之间的变化关系。计算结果表明：粗糙度的增大使散斑场信噪比降低、相干程度减小、概率密度降低，即表面越粗糙散斑噪声越严重。
为研究高速摄影中激光相干噪声的影响因素，降低激光照明中散斑噪声对高速摄影成像质量的影响，对激光照射表面的粗糙程度与形成的散斑场统计特性之间的关系进行了研究。基于菲涅尔-基尔霍夫衍射原理，分析了高斯光束入射在随机粗糙表面上经反射形成的散斑图样，通过对大量散斑图样的数据统计，得出了激光散斑的信噪比、自相关函数、概率密度函数与入射表面粗糙度之间的变化关系。计算结果表明：粗糙度的增大使散斑场信噪比降低、相干程度减小、概率密度降低，即表面越粗糙散斑噪声越严重。
2014, 26: 121010.
doi: 10.11884/HPLPB201426.121010
摘要:
利用传输矩阵法对含有缺陷层光子晶体缺陷模的透射率进行计算，主要讨论了材料的吸收效应对光子晶体温感特性的影响。以波长为800 nm处缺陷态的透射峰作为研究对象，通过MATLAB数学软件数值模拟仿真发现：随着温度逐渐增加，缺陷模的透射率随之减小，说明光子晶体对温度变化有一定的灵敏度；介质材料的吸收效应会使透射峰随温度变化的速度减小，即光子晶体的缺陷模对温度变化的灵敏度减小；介质材料的消光系数越大，光子晶体的缺陷模对温度变化的灵敏度则越小。
利用传输矩阵法对含有缺陷层光子晶体缺陷模的透射率进行计算，主要讨论了材料的吸收效应对光子晶体温感特性的影响。以波长为800 nm处缺陷态的透射峰作为研究对象，通过MATLAB数学软件数值模拟仿真发现：随着温度逐渐增加，缺陷模的透射率随之减小，说明光子晶体对温度变化有一定的灵敏度；介质材料的吸收效应会使透射峰随温度变化的速度减小，即光子晶体的缺陷模对温度变化的灵敏度减小；介质材料的消光系数越大，光子晶体的缺陷模对温度变化的灵敏度则越小。
2014, 26: 121011.
doi: 10.11884/HPLPB201426.121011
摘要:
针对基于压缩感知理论的红外图像重建问题，提出一种基于改进的分块压缩感知红外图像重建方法。该方法首先对原始红外图像进行分块，并对每个子块用相同的观测矩阵进行随机观测，获得少量的观测数据；然后利用谱图小波变换优异的稀疏特性，将其引入平滑投影Landweber算法进行迭代优化重建，同时采用混合中值滤波进行处理以增加图像的平滑度和减少块伪影，最后输出满足要求的高质量红外图像。实验结果表明，在相同采样率下，该方法对于不同类型红外图像的重建性能均优于目前广为采用的一些小波压缩感知方法，可获得更高质量的红外图像。
针对基于压缩感知理论的红外图像重建问题，提出一种基于改进的分块压缩感知红外图像重建方法。该方法首先对原始红外图像进行分块，并对每个子块用相同的观测矩阵进行随机观测，获得少量的观测数据；然后利用谱图小波变换优异的稀疏特性，将其引入平滑投影Landweber算法进行迭代优化重建，同时采用混合中值滤波进行处理以增加图像的平滑度和减少块伪影，最后输出满足要求的高质量红外图像。实验结果表明，在相同采样率下，该方法对于不同类型红外图像的重建性能均优于目前广为采用的一些小波压缩感知方法，可获得更高质量的红外图像。
2014, 26: 121012.
doi: 10.11884/HPLPB201426.121012
摘要:
氧碘混合过程是化学氧碘激光器（COIL）中的一个重要步骤，氧碘混合质量直接决定着COIL的运行效率和光束质量混采用化学荧光法，研究了两种不同结构的扰动翼片组对COIL超音速平行流混合过程的影响。实验结果表明，1#扰动翼片组对氧碘超音速平行流的混合增强效果明显，其荧光区达到主气流中心线所经历的流向距离大幅缩短，碘解离区内的荧光区与测试区的面积比相对于无混合扰动时提高了4.2倍；采用2#翼片组扰动混合时，流向距离值进一步缩短了40%~60%，碘解离区内的面积比值又提高了20%～40%。氧发生器有/无主载气条件（2#翼片组）下的混合过程比较显示后者混合效果更好。
氧碘混合过程是化学氧碘激光器（COIL）中的一个重要步骤，氧碘混合质量直接决定着COIL的运行效率和光束质量混采用化学荧光法，研究了两种不同结构的扰动翼片组对COIL超音速平行流混合过程的影响。实验结果表明，1#扰动翼片组对氧碘超音速平行流的混合增强效果明显，其荧光区达到主气流中心线所经历的流向距离大幅缩短，碘解离区内的荧光区与测试区的面积比相对于无混合扰动时提高了4.2倍；采用2#翼片组扰动混合时，流向距离值进一步缩短了40%~60%，碘解离区内的面积比值又提高了20%～40%。氧发生器有/无主载气条件（2#翼片组）下的混合过程比较显示后者混合效果更好。
2014, 26: 121013.
doi: 10.11884/HPLPB201426.121013
摘要:
在相位测量轮廓术中,由于被测物体表面反射率过大,导致照相机捕获的图像中部分像素点强度值超过照相机的最大量化值,即光强度饱和。分析了光强度饱和引起的相位误差,提出一种相位融合算法。该算法通过查找归一化后的最大调制强度,提取其对应的相位,并将该相位作为三维重建的最终相位。实验结果表明,在理想情况及测量系统存在Gamma畸变时该算法均能有效地修复饱和误差。当测量系统存在Gamma畸变时,校正后相位误差均方根值相对于传统技术减小了58.86%。
在相位测量轮廓术中,由于被测物体表面反射率过大,导致照相机捕获的图像中部分像素点强度值超过照相机的最大量化值,即光强度饱和。分析了光强度饱和引起的相位误差,提出一种相位融合算法。该算法通过查找归一化后的最大调制强度,提取其对应的相位,并将该相位作为三维重建的最终相位。实验结果表明,在理想情况及测量系统存在Gamma畸变时该算法均能有效地修复饱和误差。当测量系统存在Gamma畸变时,校正后相位误差均方根值相对于传统技术减小了58.86%。
2014, 26: 121014.
doi: 10.11884/HPLPB201426.121014
摘要:
太阳光泵浦激光器直接利用太阳光作为泵浦源，实现了太阳光能量到激光能量的直接转化。设计了分腔水冷型金属锥形泵浦腔，以直径8 mm，长115 mm的Nd:YAG晶体棒作为激光工作物质，用有效面积1.03 m2菲涅尔透镜会聚太阳光，实验获得了23.7 W的稳定激光输出，斜效率为7.87%。通过对比实验，改进后的分腔水冷型太阳光泵浦激光器较原有锥形腔激光器有55.92%的激光输出功率提升。分别从侧面泵浦光在冷却水中的吸收损耗以及其耦合效率等方面对新型腔体结构进行了分析，证实了分腔水冷型腔体结构对侧面泵浦效率的提高，并提出了陶瓷漫反射材质的分腔水冷型激光腔的设计。
太阳光泵浦激光器直接利用太阳光作为泵浦源，实现了太阳光能量到激光能量的直接转化。设计了分腔水冷型金属锥形泵浦腔，以直径8 mm，长115 mm的Nd:YAG晶体棒作为激光工作物质，用有效面积1.03 m2菲涅尔透镜会聚太阳光，实验获得了23.7 W的稳定激光输出，斜效率为7.87%。通过对比实验，改进后的分腔水冷型太阳光泵浦激光器较原有锥形腔激光器有55.92%的激光输出功率提升。分别从侧面泵浦光在冷却水中的吸收损耗以及其耦合效率等方面对新型腔体结构进行了分析，证实了分腔水冷型腔体结构对侧面泵浦效率的提高，并提出了陶瓷漫反射材质的分腔水冷型激光腔的设计。
2014, 26: 121015.
doi: 10.11884/HPLPB201426.121015
摘要:
研究了超高斯涡旋光束光强最大值、光斑半径以及环围能量半径等参数随传输距离和拓扑荷数的变化规律，并与高斯涡旋光束做了比较，结果表明：超高斯涡旋光束的光斑半径和环围能量半径随拓扑荷数及传输距离呈近似线性关系；对同一拓扑荷数和传输距离，高斯涡旋光束的能量较超高斯涡旋光束要发散；当拓扑荷数较大时，超高斯涡旋光束的光斑半径比高斯涡旋光束更大。针对光束质量研究了广义光束质量因子随传输距离和拓扑荷数的变化，结果表明传输距离足够远时，拓扑荷数较小的超高斯涡旋光束具有更好的光束质量。
研究了超高斯涡旋光束光强最大值、光斑半径以及环围能量半径等参数随传输距离和拓扑荷数的变化规律，并与高斯涡旋光束做了比较，结果表明：超高斯涡旋光束的光斑半径和环围能量半径随拓扑荷数及传输距离呈近似线性关系；对同一拓扑荷数和传输距离，高斯涡旋光束的能量较超高斯涡旋光束要发散；当拓扑荷数较大时，超高斯涡旋光束的光斑半径比高斯涡旋光束更大。针对光束质量研究了广义光束质量因子随传输距离和拓扑荷数的变化，结果表明传输距离足够远时，拓扑荷数较小的超高斯涡旋光束具有更好的光束质量。
2014, 26: 122001.
doi: 10.11884/HPLPB201426.122001
摘要:
提出了一种新型的双锥靶结构用于准单能质子束加速。利用二维PIC粒子模拟程序研究了强激光与双锥靶作用加速产生质子束的物理过程以及质子束品质。双锥靶产生的质子束在峰值能量和发散角度等方面都明显优于相同激光条件下单锥靶和平面靶的结果。尤其与平面靶相比，双锥靶质子束的峰值能量提高了5倍以上，而且很好地保持准单能性。一方面双锥靶的内锥部分是临界密度材料，提高了激光的吸收效率；另一方面双锥靶内形成了更强的准静态磁场，可以约束引导更多的超热电子传输过锥尖，进而增强加速质子束的鞘层电场。
提出了一种新型的双锥靶结构用于准单能质子束加速。利用二维PIC粒子模拟程序研究了强激光与双锥靶作用加速产生质子束的物理过程以及质子束品质。双锥靶产生的质子束在峰值能量和发散角度等方面都明显优于相同激光条件下单锥靶和平面靶的结果。尤其与平面靶相比，双锥靶质子束的峰值能量提高了5倍以上，而且很好地保持准单能性。一方面双锥靶的内锥部分是临界密度材料，提高了激光的吸收效率；另一方面双锥靶内形成了更强的准静态磁场，可以约束引导更多的超热电子传输过锥尖，进而增强加速质子束的鞘层电场。
2014, 26: 122002.
doi: 10.11884/HPLPB201426.122002
摘要:
基于单能质子对CR39的标定实验，利用获取的响应曲线，设计了一种内爆初级质子的直接测量方法。在内爆初级质子产额较低的情况下，该方法可获得更多的计数。对实验中的噪声信号排除做出了说明，并对其背景噪声来源进行了分析，以提高实验数据的精确性。利用标定数据，对CR39上观察到的径迹进行鉴别，确定质子径迹并测量其径迹参数，从而确定质子能量。在随机扫描的约300个显微镜视场中获得了200个质子径迹数据，并通过与标定数据比对，获得了它们各自的能量，再利用蒙特卡罗程序Geant4修正铝膜的岐离，最终确认本次内爆实验初级质子的能谱峰值应该在2.4~2.6 MeV之间，据此换算到靶丸面密度为7~8 mg/cm2，为实验结果的进一步后续分析提供了依据。
基于单能质子对CR39的标定实验，利用获取的响应曲线，设计了一种内爆初级质子的直接测量方法。在内爆初级质子产额较低的情况下，该方法可获得更多的计数。对实验中的噪声信号排除做出了说明，并对其背景噪声来源进行了分析，以提高实验数据的精确性。利用标定数据，对CR39上观察到的径迹进行鉴别，确定质子径迹并测量其径迹参数，从而确定质子能量。在随机扫描的约300个显微镜视场中获得了200个质子径迹数据，并通过与标定数据比对，获得了它们各自的能量，再利用蒙特卡罗程序Geant4修正铝膜的岐离，最终确认本次内爆实验初级质子的能谱峰值应该在2.4~2.6 MeV之间，据此换算到靶丸面密度为7~8 mg/cm2，为实验结果的进一步后续分析提供了依据。
2014, 26: 122003.
doi: 10.11884/HPLPB201426.122003
摘要:
通过将闪烁体光纤面板与CMOS图像传感器耦合，研制了在线诊断X射线图像的CMOS探测系统。通过XOP软件计算，确定了响应能区为1~10 keV的CsI闪烁体厚度为30 m。在微点X射线源平台上，基于标准的Typ 18-d型分辨率板对CMOS探测系统的空间分辨能力进行了实验测试，结果为60 m。在神光Ⅲ原型激光装置上，利用该套CMOS探测系统在流体力学不稳定性与混合实验中对钛背光源的光谱进行了诊断，获得了清晰的类氢和类氦光谱图像。数据分析显示，实测的谱分辨为442，与理论分析符合较好。CMOS探测系统小巧轻便，性价比高，适合各大高校与科研院所用于在线诊断软X射线图像。
通过将闪烁体光纤面板与CMOS图像传感器耦合，研制了在线诊断X射线图像的CMOS探测系统。通过XOP软件计算，确定了响应能区为1~10 keV的CsI闪烁体厚度为30 m。在微点X射线源平台上，基于标准的Typ 18-d型分辨率板对CMOS探测系统的空间分辨能力进行了实验测试，结果为60 m。在神光Ⅲ原型激光装置上，利用该套CMOS探测系统在流体力学不稳定性与混合实验中对钛背光源的光谱进行了诊断，获得了清晰的类氢和类氦光谱图像。数据分析显示，实测的谱分辨为442，与理论分析符合较好。CMOS探测系统小巧轻便，性价比高，适合各大高校与科研院所用于在线诊断软X射线图像。
2014, 26: 122004.
doi: 10.11884/HPLPB201426.122004
摘要:
在惰性气氛下，用电子束对聚碳硅烷 (PCS) 进行辐照改性。利用傅里叶变换红外光谱分析、凝胶含量测定以及热重-气相色谱-质谱连用技术对不同剂量改性的PCS进行了分析表征，研究了辐照剂量对PCS结构与热解性能的影响。结果表明，电子束辐照作用使PCS样品中大量SiH键和CH键发生断裂，形成了以SiCSi为骨架的三维网状凝胶产物，当辐照剂量高于3 MGy时，PCS的凝胶化程度随辐照剂量的增加而明显变大。热重分析表明，电子束辐照有利于提高PCS的热稳定性，其初始失重温度和陶瓷化产率都会随辐照剂量的增加而升高，其中，经20 MGy辐照后的PCS样品的陶瓷化产率可达87%。此外，对于400 ℃预处理的PCS样品，在相同吸收剂量下，样品的凝胶质量分数、初始失重温度和最终陶瓷化产率都较未处理的高。
在惰性气氛下，用电子束对聚碳硅烷 (PCS) 进行辐照改性。利用傅里叶变换红外光谱分析、凝胶含量测定以及热重-气相色谱-质谱连用技术对不同剂量改性的PCS进行了分析表征，研究了辐照剂量对PCS结构与热解性能的影响。结果表明，电子束辐照作用使PCS样品中大量SiH键和CH键发生断裂，形成了以SiCSi为骨架的三维网状凝胶产物，当辐照剂量高于3 MGy时，PCS的凝胶化程度随辐照剂量的增加而明显变大。热重分析表明，电子束辐照有利于提高PCS的热稳定性，其初始失重温度和陶瓷化产率都会随辐照剂量的增加而升高，其中，经20 MGy辐照后的PCS样品的陶瓷化产率可达87%。此外，对于400 ℃预处理的PCS样品，在相同吸收剂量下，样品的凝胶质量分数、初始失重温度和最终陶瓷化产率都较未处理的高。
2014, 26: 122007.
doi: 10.11884/HPLPB201426.122007
摘要:
采用射频辉光放电聚合技术,在低压等离子体聚合装置上开展在5~20 W功率下氘代辉光放电聚合物薄膜的制备及性能研究。利用傅里叶变换红外吸收光谱仪表征薄膜的化学结构,讨论了功率变化对其官能团结构的影响规律。利用元素分析仪和纳米压痕仪表征薄膜中氘原子的相对含量和薄膜的力学性能。研究表明:随着功率的升高,薄膜中的氘含量先升高后降低,在10 W时达到最大，薄膜中SP3CD的相对含量增加,SP3CD2的相对含量减小; 聚合物薄膜的硬度和杨氏模量均随功率的增加而减小。
采用射频辉光放电聚合技术,在低压等离子体聚合装置上开展在5~20 W功率下氘代辉光放电聚合物薄膜的制备及性能研究。利用傅里叶变换红外吸收光谱仪表征薄膜的化学结构,讨论了功率变化对其官能团结构的影响规律。利用元素分析仪和纳米压痕仪表征薄膜中氘原子的相对含量和薄膜的力学性能。研究表明:随着功率的升高,薄膜中的氘含量先升高后降低,在10 W时达到最大，薄膜中SP3CD的相对含量增加,SP3CD2的相对含量减小; 聚合物薄膜的硬度和杨氏模量均随功率的增加而减小。
2014, 26: 122008.
doi: 10.11884/HPLPB201426.122008
摘要:
在磨削、研磨和抛光加工过程中产生的微裂纹、划痕、残余应力等亚表面缺陷会导致熔石英元件抗激光损伤能力下降,如何快速、准确地检测亚表面损伤成为光学领域亟待解决的关键问题。采用HF酸蚀刻法、角度抛光法和磁流变斜面抛光法对熔石英元件在研磨加工中产生的亚表面缺陷形貌特征及损伤深度进行了检测和对比分析,结果表明,不同检测方法得到的亚表层损伤深度的检测结果存在一定差异,HF酸蚀刻法检测得到的亚表面损伤深度要比角度抛光法和磁流变斜面抛光法检测结果大一些。且采用的磨粒粒径越大,试件表面及亚表面的脆性断裂现象越严重,亚表面缺陷层深度越大。
在磨削、研磨和抛光加工过程中产生的微裂纹、划痕、残余应力等亚表面缺陷会导致熔石英元件抗激光损伤能力下降,如何快速、准确地检测亚表面损伤成为光学领域亟待解决的关键问题。采用HF酸蚀刻法、角度抛光法和磁流变斜面抛光法对熔石英元件在研磨加工中产生的亚表面缺陷形貌特征及损伤深度进行了检测和对比分析,结果表明,不同检测方法得到的亚表层损伤深度的检测结果存在一定差异,HF酸蚀刻法检测得到的亚表面损伤深度要比角度抛光法和磁流变斜面抛光法检测结果大一些。且采用的磨粒粒径越大,试件表面及亚表面的脆性断裂现象越严重,亚表面缺陷层深度越大。
2014, 26: 122005.
doi: 10.11884/HPLPB201426.122005
摘要:
利用三维激光等离子体相互作用流体程序LAP3D数值模拟研究了高斯光束在均匀等离子体传播过程中的激光束偏折现象，分别考察了激光强度变化和等离子体横向流的流速变化对束偏折的影响。模拟结果表明：当流速接近离子声速时，激光束偏折效应最明显，此时激光偏折程度与激光强度成正比；当流速逐渐小于离子声速时，激光束偏折行为受抑制逐渐减弱；而当流速逐渐大于离子声速时，激光光强包络的变化以衍射效应为主。
利用三维激光等离子体相互作用流体程序LAP3D数值模拟研究了高斯光束在均匀等离子体传播过程中的激光束偏折现象，分别考察了激光强度变化和等离子体横向流的流速变化对束偏折的影响。模拟结果表明：当流速接近离子声速时，激光束偏折效应最明显，此时激光偏折程度与激光强度成正比；当流速逐渐小于离子声速时，激光束偏折行为受抑制逐渐减弱；而当流速逐渐大于离子声速时，激光光强包络的变化以衍射效应为主。
2014, 26: 122006.
doi: 10.11884/HPLPB201426.122006
摘要:
采用电火花成型加工技术,在黑腔芯轴侧表面加工平台。采用白光干涉仪对平台表面轮廓及粗糙度测量，结果表明: 平面部分表面粗糙度小于0.5 m,最大峰谷高度小于15 m。通过奥林巴斯测力显微镜对平台尺寸测量，结果表明：平台的轴向尺寸加工精度可控制在10 m,同一电极加工的平台尺寸一致性可控制在2 m。分析了电极损耗对零件形状精度的影响规律以及平台表面粗糙度的影响因素,并通过负极性加工去除电极损耗对平台尺寸精度的影响。
采用电火花成型加工技术,在黑腔芯轴侧表面加工平台。采用白光干涉仪对平台表面轮廓及粗糙度测量，结果表明: 平面部分表面粗糙度小于0.5 m,最大峰谷高度小于15 m。通过奥林巴斯测力显微镜对平台尺寸测量，结果表明：平台的轴向尺寸加工精度可控制在10 m,同一电极加工的平台尺寸一致性可控制在2 m。分析了电极损耗对零件形状精度的影响规律以及平台表面粗糙度的影响因素,并通过负极性加工去除电极损耗对平台尺寸精度的影响。
2014, 26: 123003.
doi: 10.11884/HPLPB201426.123003
摘要:
根据绝热压缩和角动量守恒理论对55 GHz双阳极磁控式注入枪进行了初始参数的设计，并利用自主研发的三维粒子模拟软件CHIPIC对其进行数值模拟，通过改变阴极半径、电子注电流、阴极磁场等参数来分析其对磁控注入式电子枪输出结果的影响。最终通过优化参数和综合因素的考虑，得到了横纵速度比为1.44、最大速度零散为5.8%的高性能电子束，能够很好满足55 GHz回旋振荡管对电子束的要求。
根据绝热压缩和角动量守恒理论对55 GHz双阳极磁控式注入枪进行了初始参数的设计，并利用自主研发的三维粒子模拟软件CHIPIC对其进行数值模拟，通过改变阴极半径、电子注电流、阴极磁场等参数来分析其对磁控注入式电子枪输出结果的影响。最终通过优化参数和综合因素的考虑，得到了横纵速度比为1.44、最大速度零散为5.8%的高性能电子束，能够很好满足55 GHz回旋振荡管对电子束的要求。
2014, 26: 123004.
doi: 10.11884/HPLPB201426.123004
摘要:
通过理论研究以及高频仿真相结合的方法分析设计了一款新型Ka波段8路径向波导空间功率分配（合成）器。研发的新结构输入输出段为标准矩形波导结构，代替了传统功率分配（合成）器输入输出段的同轴结构，这种新型全金属结构更加简单紧凑，更易于加工。仿真结果表明：功率分配（合成）器工作带宽达到了34%（12 GHz），基本覆盖整个Ka波段；全频带内反射系数S11低于-20 dB，各支路的相位差均小于5。通过在同轴波导渐变段引入切比雪夫渐变结构，在减小了器件尺寸的同时，在整个频带内的网络S参数也不错。这款新型Ka波段8路径向波导功率分配（合成）器将应用于前级固态功率放大器，推动回旋行波管项目研发。
通过理论研究以及高频仿真相结合的方法分析设计了一款新型Ka波段8路径向波导空间功率分配（合成）器。研发的新结构输入输出段为标准矩形波导结构，代替了传统功率分配（合成）器输入输出段的同轴结构，这种新型全金属结构更加简单紧凑，更易于加工。仿真结果表明：功率分配（合成）器工作带宽达到了34%（12 GHz），基本覆盖整个Ka波段；全频带内反射系数S11低于-20 dB，各支路的相位差均小于5。通过在同轴波导渐变段引入切比雪夫渐变结构，在减小了器件尺寸的同时，在整个频带内的网络S参数也不错。这款新型Ka波段8路径向波导功率分配（合成）器将应用于前级固态功率放大器，推动回旋行波管项目研发。
2014, 26: 123005.
doi: 10.11884/HPLPB201426.123005
摘要:
利用场匹配理论建立传输级联矩阵的方法对多层窗片结构输出窗进行研究，通过大量的数值计算给出Q波段回旋行波管一种新型中间风冷结构输出窗的参数，然后通过数值计算和HFSS仿真验证，该新型输出窗在46~50 GHz范围内,S11反射系数小于-20 dB。在此基础上进一步对该输出窗进行热分析，热分析表明：新型输出窗窗片中心与边缘温差与传统输出窗相比大幅下降，热应力大大减小，提高了输出窗的功率容量。回旋行波管工作在TE01模式时，新型输出窗获得的最大饱和功率容量达到90 kW，与传统输出窗相比，功率容量提高了21.8 kW。
利用场匹配理论建立传输级联矩阵的方法对多层窗片结构输出窗进行研究，通过大量的数值计算给出Q波段回旋行波管一种新型中间风冷结构输出窗的参数，然后通过数值计算和HFSS仿真验证，该新型输出窗在46~50 GHz范围内,S11反射系数小于-20 dB。在此基础上进一步对该输出窗进行热分析，热分析表明：新型输出窗窗片中心与边缘温差与传统输出窗相比大幅下降，热应力大大减小，提高了输出窗的功率容量。回旋行波管工作在TE01模式时，新型输出窗获得的最大饱和功率容量达到90 kW，与传统输出窗相比，功率容量提高了21.8 kW。
2014, 26: 123006.
doi: 10.11884/HPLPB201426.123006
摘要:
实验中制备了W-Re，W-Sc，W-Zr，W-Y合金阴极，其中Re，Sc，Zr，Y元素所占合金阴极材料的质量分数都为5%。二次电子发射系数测试结果显示，Re掺杂合金阴极对提高纯钨阴极二次电子发射能力显著，掺杂5% Re的W-Re合金阴极材料具有最大二次电子发射系数，其值为1.8，相比于纯钨阴极，能够提高80%。鉴于Re对提高纯钨阴极二次电子发射能力显著，对Re掺杂质量分数分别为20%，10%，6%，5%，4%，3%W-Re合金阴极材料二次电子发射系数进行了研究，发现随着Re在W-Re合金阴极材料中含量的降低，其二次电子发射系数在不断增大，仅当Re含量下降至5%左右时，合金阴极具有最大二次电子发射系数，继续下降至4%，合金阴极二次电子发射系数不但没有升高，相反下降至1.41，当下降至3%时，合金阴极二次电子发射系数值迅速降低为1.1。
实验中制备了W-Re，W-Sc，W-Zr，W-Y合金阴极，其中Re，Sc，Zr，Y元素所占合金阴极材料的质量分数都为5%。二次电子发射系数测试结果显示，Re掺杂合金阴极对提高纯钨阴极二次电子发射能力显著，掺杂5% Re的W-Re合金阴极材料具有最大二次电子发射系数，其值为1.8，相比于纯钨阴极，能够提高80%。鉴于Re对提高纯钨阴极二次电子发射能力显著，对Re掺杂质量分数分别为20%，10%，6%，5%，4%，3%W-Re合金阴极材料二次电子发射系数进行了研究，发现随着Re在W-Re合金阴极材料中含量的降低，其二次电子发射系数在不断增大，仅当Re含量下降至5%左右时，合金阴极具有最大二次电子发射系数，继续下降至4%，合金阴极二次电子发射系数不但没有升高，相反下降至1.41，当下降至3%时，合金阴极二次电子发射系数值迅速降低为1.1。
2014, 26: 123007.
doi: 10.11884/HPLPB201426.123007
摘要:
C波段高稳定度磁控管是目前磁控管的研究重点。对5.8 GHz磁控管进行模拟研究,冷腔计算磁控管模频率为5.863 GHz,阳极用双端双隔模带结构磁控管的工作频率与相邻模式频率分隔度为44%。模拟磁控管输出频率为5.856 GHz,输出微波功率约1.2 kW。对研制的磁控管进行注入锁定实验研究,输出微波功率1.047 kW,效率约为58%。磁控管锁频锁相后输出的频率和相位稳定。
C波段高稳定度磁控管是目前磁控管的研究重点。对5.8 GHz磁控管进行模拟研究,冷腔计算磁控管模频率为5.863 GHz,阳极用双端双隔模带结构磁控管的工作频率与相邻模式频率分隔度为44%。模拟磁控管输出频率为5.856 GHz,输出微波功率约1.2 kW。对研制的磁控管进行注入锁定实验研究,输出微波功率1.047 kW,效率约为58%。磁控管锁频锁相后输出的频率和相位稳定。
2014, 26: 123001.
doi: 10.11884/HPLPB201426.123001
摘要:
基于低磁场返波管振荡器的工作原理，设计了一个捷变频相对论返波管振荡器，该器件由两段对电子束参数要求基本一致的慢波结构串接而成，通过调节引导磁场强度实现器件频率的调节，使其分别工作于C波段和X波段。在电子能量和束流分别为670 keV和8 kA的条件下，当引导磁场强度为0.5 T时，采用2.5维PIC程序模拟得到频率为6.28 GHz、功率为1.0 GW的微波输出；而当引导磁场强度为0.8 T时，得到频率为9.25 GHz、功率为0.75 GW的微波输出。
基于低磁场返波管振荡器的工作原理，设计了一个捷变频相对论返波管振荡器，该器件由两段对电子束参数要求基本一致的慢波结构串接而成，通过调节引导磁场强度实现器件频率的调节，使其分别工作于C波段和X波段。在电子能量和束流分别为670 keV和8 kA的条件下，当引导磁场强度为0.5 T时，采用2.5维PIC程序模拟得到频率为6.28 GHz、功率为1.0 GW的微波输出；而当引导磁场强度为0.8 T时，得到频率为9.25 GHz、功率为0.75 GW的微波输出。
2014, 26: 123002.
doi: 10.11884/HPLPB201426.123002
摘要:
射频夹具去嵌入技术通过将测量回路等效为网络级联的思想来实现,通常工作频率低于6 GHz。基于误差模型参数修正原理,利用工作在Q波段回旋行波管输出窗的S参数进行验证,证明了该方法在微波测量去嵌入上具有很高的准确度,并给出了射频夹具去嵌入无法直接用于微波测量去嵌入的原因。回避了射频夹具去嵌入用于微波测量去嵌入的谐振问题,详细介绍了误差模型参数修正原理及具体实施方式,对于微波波导测量去嵌入具有一定的借鉴意义。
射频夹具去嵌入技术通过将测量回路等效为网络级联的思想来实现,通常工作频率低于6 GHz。基于误差模型参数修正原理,利用工作在Q波段回旋行波管输出窗的S参数进行验证,证明了该方法在微波测量去嵌入上具有很高的准确度,并给出了射频夹具去嵌入无法直接用于微波测量去嵌入的原因。回避了射频夹具去嵌入用于微波测量去嵌入的谐振问题,详细介绍了误差模型参数修正原理及具体实施方式,对于微波波导测量去嵌入具有一定的借鉴意义。
2014, 26: 123101.
doi: 10.11884/HPLPB201426.123101
摘要:
以折叠波导作为为慢波结构进行研究分析，利用三维电磁仿真软件HFSS和CST，对0.14 THz行波管模型进行了折叠波导慢波结构、电子光学系统和输入输出窗等的模拟设计，并完成了整管的PIC注波互作用的仿真计算与优化。进行了整管的焊接工艺设计和热测实验，研制出的样管在电压15.4 kV、电流17.4 mA下，脉冲工作输出最大功率为8.3 W，输出中心频率为140.8 GHz，最大增益为28 dB，-3 dB带宽为2.9 GHz。
以折叠波导作为为慢波结构进行研究分析，利用三维电磁仿真软件HFSS和CST，对0.14 THz行波管模型进行了折叠波导慢波结构、电子光学系统和输入输出窗等的模拟设计，并完成了整管的PIC注波互作用的仿真计算与优化。进行了整管的焊接工艺设计和热测实验，研制出的样管在电压15.4 kV、电流17.4 mA下，脉冲工作输出最大功率为8.3 W，输出中心频率为140.8 GHz，最大增益为28 dB，-3 dB带宽为2.9 GHz。
2014, 26: 123201.
doi: 10.11884/HPLPB201426.123201
摘要:
加权支持向量机回归算法，几乎都是以样本输入空间中的一个重要特征量的函数来确定权值，造成了在高维特征空间中作回归可能存在较大误差。针对这一问题，提出利用高维特征空间中的欧基里德距离来确定权值的方法，构造了一种改进的加权支持向量机回归算法，并将其应用到电子器件高功率微波易损性评估中。仿真结果表明：该方法具有比模糊神经网络法、标准支持向量机回归算法和一般的加权支持向量机回归算法更高的预测精度。由于增加了权值的计算过程，相对于标准支持向量机回归和模糊神经网络方法，该方法的效率较低，但与一般的加权支持向量机回归算法相当。
加权支持向量机回归算法，几乎都是以样本输入空间中的一个重要特征量的函数来确定权值，造成了在高维特征空间中作回归可能存在较大误差。针对这一问题，提出利用高维特征空间中的欧基里德距离来确定权值的方法，构造了一种改进的加权支持向量机回归算法，并将其应用到电子器件高功率微波易损性评估中。仿真结果表明：该方法具有比模糊神经网络法、标准支持向量机回归算法和一般的加权支持向量机回归算法更高的预测精度。由于增加了权值的计算过程，相对于标准支持向量机回归和模糊神经网络方法，该方法的效率较低，但与一般的加权支持向量机回归算法相当。
2014, 26: 124001.
doi: 10.11884/HPLPB201426.124001
摘要:
为去除X射线CT图像中的环形伪影,建立了一种投影数据预处理方法。该方法通过对各角度投影数据逐一进行分段多项式拟合的方式建立异常探元的备选校正因子集合,再根据备选校正因子的概率密度分布确定最可几校正因子。介绍了方法的物理依据、原理及其实现步骤,并分析了其在复杂条件下的适应性。结果表明:该方法对稀疏环形伪影、密集环形伪影以及伴随强噪声污染的CT图像环形伪影均可去除；与中值滤波等方法相比,可以更好地保持图像的空间分辨率。该方法可用于多材质检测对象CT图像的处理。
为去除X射线CT图像中的环形伪影,建立了一种投影数据预处理方法。该方法通过对各角度投影数据逐一进行分段多项式拟合的方式建立异常探元的备选校正因子集合,再根据备选校正因子的概率密度分布确定最可几校正因子。介绍了方法的物理依据、原理及其实现步骤,并分析了其在复杂条件下的适应性。结果表明:该方法对稀疏环形伪影、密集环形伪影以及伴随强噪声污染的CT图像环形伪影均可去除；与中值滤波等方法相比,可以更好地保持图像的空间分辨率。该方法可用于多材质检测对象CT图像的处理。
2014, 26: 124002.
doi: 10.11884/HPLPB201426.124002
摘要:
为了对霍尔推力器的热分析研究提供准确的能耗加载条件，开展了霍尔推力器稳态工况下的热模型研究。基于等离子体理论，分析放电室内各项能量损耗机理，并建立各能量损耗与推力器工作参数、性能参数和结构参数的相关函数，系统地得到了霍尔推力器的完整热模型。以LHT100推力器为研究对象，热模型计算结果显示：额定工况下束流能量损耗约889 W，壁面能量损耗约300 W，阳极能量损耗约44 W，电离能量损耗约43 W，辐射能量损耗约34 W等。以此能量损耗作为热边界条件进行有限元分析，并开展热平衡试验进行验证，计算结果与试验结果吻合较好，最大误差小于5%。
为了对霍尔推力器的热分析研究提供准确的能耗加载条件，开展了霍尔推力器稳态工况下的热模型研究。基于等离子体理论，分析放电室内各项能量损耗机理，并建立各能量损耗与推力器工作参数、性能参数和结构参数的相关函数，系统地得到了霍尔推力器的完整热模型。以LHT100推力器为研究对象，热模型计算结果显示：额定工况下束流能量损耗约889 W，壁面能量损耗约300 W，阳极能量损耗约44 W，电离能量损耗约43 W，辐射能量损耗约34 W等。以此能量损耗作为热边界条件进行有限元分析，并开展热平衡试验进行验证，计算结果与试验结果吻合较好，最大误差小于5%。
2014, 26: 124003.
doi: 10.11884/HPLPB201426.124003
摘要:
针对252Cf源驱动核材料产生裂变中子脉冲信号具有脉冲序列特殊的0,1稀疏结构之特点，采用压缩感知理论，通过巧妙引入图论中的二分图模型，同时结合二分图的最小覆盖性质，适当添加约束条件，构建了稀疏均匀的观测矩阵。研究结果表明，利用压缩感知理论对0,1中子脉冲序列特殊稀疏结构的信号重构算法不仅可行，而且还获得了优于l1范数最小化方法重构结果，这对252Cf驱动核材料的中子脉冲信号分析与处理提供了一种新的途径或方法。；
针对252Cf源驱动核材料产生裂变中子脉冲信号具有脉冲序列特殊的0,1稀疏结构之特点，采用压缩感知理论，通过巧妙引入图论中的二分图模型，同时结合二分图的最小覆盖性质，适当添加约束条件，构建了稀疏均匀的观测矩阵。研究结果表明，利用压缩感知理论对0,1中子脉冲序列特殊稀疏结构的信号重构算法不仅可行，而且还获得了优于l1范数最小化方法重构结果，这对252Cf驱动核材料的中子脉冲信号分析与处理提供了一种新的途径或方法。；
2014, 26: 124004.
doi: 10.11884/HPLPB201426.124004
摘要:
为了满足实时现场测量和能谱监测的需求，设计了一种便携式无线多道数据采集系统。系统可以完成小剂量能谱测量和多道分析，并采用WIFI通信的方式，结合Android操作系统平台实现对能谱测量数据的记录和处理。介绍了系统的设计方案，包括测量原理、硬件设计和软件设计。具体阐述了各个硬件单元的原理、功能和设计要点。最后进行了能谱测试和同类仪器比对实验，根据测量结果分析了该能谱测量系统的性能。系统样机的采集道数为64k，能量分辨率为3.81%。
为了满足实时现场测量和能谱监测的需求，设计了一种便携式无线多道数据采集系统。系统可以完成小剂量能谱测量和多道分析，并采用WIFI通信的方式，结合Android操作系统平台实现对能谱测量数据的记录和处理。介绍了系统的设计方案，包括测量原理、硬件设计和软件设计。具体阐述了各个硬件单元的原理、功能和设计要点。最后进行了能谱测试和同类仪器比对实验，根据测量结果分析了该能谱测量系统的性能。系统样机的采集道数为64k，能量分辨率为3.81%。
2014, 26: 124005.
doi: 10.11884/HPLPB201426.124005
摘要:
采用线性化量子流体动力学模型，研究了载能粒子与二维层状电子气相互作用时的集体静电激发现象。在适当的边界条件下推导出感应电势，入射粒子所受的阻止力和侧向力的一般表达式，讨论了存在绝缘基底情况下基底介电常数对感应电势、阻止力及侧向力的影响。结果表明:当入射粒子速度较小时，基底的极化电场较弱，其介电常数的变化对感应电场几乎无影响，而当速度较高时因极化电场较强而影响很大；入射粒子距离与基底相连的电子气平面越近，基底介电常数对各物理量的影响越大。
采用线性化量子流体动力学模型，研究了载能粒子与二维层状电子气相互作用时的集体静电激发现象。在适当的边界条件下推导出感应电势，入射粒子所受的阻止力和侧向力的一般表达式，讨论了存在绝缘基底情况下基底介电常数对感应电势、阻止力及侧向力的影响。结果表明:当入射粒子速度较小时，基底的极化电场较弱，其介电常数的变化对感应电场几乎无影响，而当速度较高时因极化电场较强而影响很大；入射粒子距离与基底相连的电子气平面越近，基底介电常数对各物理量的影响越大。
2014, 26: 124101.
doi: 10.11884/HPLPB201426.124101
摘要:
电容式RF MEMS开关在控制高功率射频信号时会发生自锁失效，由于开关桥膜与介电层之间的粗糙接触，开关的down态电容会发生退化，因此很难建立开关自锁失效阈值功率的高保真预测模型。提出了3D电磁-等效电路仿真对比建模的方法。建立开关的3D电磁仿真模型，仿真得到具有任一表面粗糙度水平的介电层粗糙开关的隔离度(S21)曲线；再建立同一开关的等效电路模型，通过调谐其down态电容值，使得仿真得到的S21曲线与3D电磁模型仿真结果尽可能吻合；此时，可以确定一组根据开关3D电磁仿真模型设定的表面粗糙度水平与等效电路模型调谐好的down态电容值的关系；改变开关介电层的表面粗糙度水平，并重复上述步骤，确定了任一开关的介电层表面粗糙度与开关down态电容退化的关系。采用文献的down态电容实测数据，初步验证了该方法的可行性和合理性。并利用所得的开关down态电容随介电层表面粗糙度退化的特性，对简化的(介电层光滑)开关自锁失效阈值功率解析计算式进行了修订，可扩展用于预测介电层粗糙开关的功率容量。
电容式RF MEMS开关在控制高功率射频信号时会发生自锁失效，由于开关桥膜与介电层之间的粗糙接触，开关的down态电容会发生退化，因此很难建立开关自锁失效阈值功率的高保真预测模型。提出了3D电磁-等效电路仿真对比建模的方法。建立开关的3D电磁仿真模型，仿真得到具有任一表面粗糙度水平的介电层粗糙开关的隔离度(S21)曲线；再建立同一开关的等效电路模型，通过调谐其down态电容值，使得仿真得到的S21曲线与3D电磁模型仿真结果尽可能吻合；此时，可以确定一组根据开关3D电磁仿真模型设定的表面粗糙度水平与等效电路模型调谐好的down态电容值的关系；改变开关介电层的表面粗糙度水平，并重复上述步骤，确定了任一开关的介电层表面粗糙度与开关down态电容退化的关系。采用文献的down态电容实测数据，初步验证了该方法的可行性和合理性。并利用所得的开关down态电容随介电层表面粗糙度退化的特性，对简化的(介电层光滑)开关自锁失效阈值功率解析计算式进行了修订，可扩展用于预测介电层粗糙开关的功率容量。
2014, 26: 124102.
doi: 10.11884/HPLPB201426.124102
摘要:
通过合理选择聚合物分子结构模型和高精度势能函数,建立了聚合物飞秒激光烧蚀加工的分子动力学仿真模型,并使用该模型研究了聚乙烯和聚苯乙烯飞秒激光烧蚀加工中的激光能量辐照和扩散过程。研究结果表明：激光烧蚀加工中聚合物材料的去除方式包括单链热激发引起的表面蒸发和单链热运动引起的内部热膨胀。聚苯乙烯单链的微观变形方式包括单链的整体移动和单链自身结构的变化。聚乙烯和聚苯乙烯的分子结构差异对聚合物单链变形行为和材料去除体积等烧蚀加工结果具有显著的影响。
通过合理选择聚合物分子结构模型和高精度势能函数,建立了聚合物飞秒激光烧蚀加工的分子动力学仿真模型,并使用该模型研究了聚乙烯和聚苯乙烯飞秒激光烧蚀加工中的激光能量辐照和扩散过程。研究结果表明：激光烧蚀加工中聚合物材料的去除方式包括单链热激发引起的表面蒸发和单链热运动引起的内部热膨胀。聚苯乙烯单链的微观变形方式包括单链的整体移动和单链自身结构的变化。聚乙烯和聚苯乙烯的分子结构差异对聚合物单链变形行为和材料去除体积等烧蚀加工结果具有显著的影响。
2014, 26: 124103.
doi: 10.11884/HPLPB201426.124103
摘要:
利用三维粒子模拟软件对大面积生长无序碳纳米管冷阴级三级结构发射特性进行仿真，对六边形、三角形和正方形3种不同网孔结构栅网下的碳纳米管冷阴极场致发射特性进行研究。通过计算冷阴极表面电场分布及场致发射电子注的通过率，得到不同图形发射效率随网孔尺寸变化的规律。进一步横向对比，得出栅网最佳图形为六边形的结论，其最大电子注通过率为75%。
利用三维粒子模拟软件对大面积生长无序碳纳米管冷阴级三级结构发射特性进行仿真，对六边形、三角形和正方形3种不同网孔结构栅网下的碳纳米管冷阴极场致发射特性进行研究。通过计算冷阴极表面电场分布及场致发射电子注的通过率，得到不同图形发射效率随网孔尺寸变化的规律。进一步横向对比，得出栅网最佳图形为六边形的结论，其最大电子注通过率为75%。
2014, 26: 124104.
doi: 10.11884/HPLPB201426.124104
摘要:
利用磁控溅射制备了各种工艺参数不同的微球表面金属Mo涂层样品,并通过白光干涉仪和扫描电子显微镜对样品的表面及剖面进行了系统的测试分析。分别探究了溅射工作气压和沉积制备时间对微球表面Mo涂层表面形貌以及结晶质量的影响规律。结果表明通过优化工艺参数可制备微球直径约为800 m、涂层厚度为3.5 m到14.1 m、厚度均匀性良好的微球表面Mo涂层。Mo涂层中的晶粒呈现出柱状结构致密堆积在一起,且随涂层的厚度增加晶粒间空隙增大。
利用磁控溅射制备了各种工艺参数不同的微球表面金属Mo涂层样品,并通过白光干涉仪和扫描电子显微镜对样品的表面及剖面进行了系统的测试分析。分别探究了溅射工作气压和沉积制备时间对微球表面Mo涂层表面形貌以及结晶质量的影响规律。结果表明通过优化工艺参数可制备微球直径约为800 m、涂层厚度为3.5 m到14.1 m、厚度均匀性良好的微球表面Mo涂层。Mo涂层中的晶粒呈现出柱状结构致密堆积在一起,且随涂层的厚度增加晶粒间空隙增大。
2014, 26: 125001.
doi: 10.11884/HPLPB201426.125001
摘要:
采用带有开路磁芯的Tesla变压器与单筒脉冲形成线一体化结构,研制了一台基于Tesla变压器的紧凑GW级纳秒脉冲源,该源包括一个40 脉冲形成线、内置Tesla变压器、初级电路及高压吹气主开关等,具有变比高、结构紧凑、能量传输效率高、便于重复频率运行等特点。给出了脉冲形成线、Tesla变压器和主开关等的工作原理、设计方法和模拟计算。实验结果表明,该脉冲源输出电压大于200 kV,脉冲宽度约8 ns,可以在重复频率100 Hz、平均输出功率1 GW情况下稳定运行,实验结果与理论设计相符。
采用带有开路磁芯的Tesla变压器与单筒脉冲形成线一体化结构,研制了一台基于Tesla变压器的紧凑GW级纳秒脉冲源,该源包括一个40 脉冲形成线、内置Tesla变压器、初级电路及高压吹气主开关等,具有变比高、结构紧凑、能量传输效率高、便于重复频率运行等特点。给出了脉冲形成线、Tesla变压器和主开关等的工作原理、设计方法和模拟计算。实验结果表明,该脉冲源输出电压大于200 kV,脉冲宽度约8 ns,可以在重复频率100 Hz、平均输出功率1 GW情况下稳定运行,实验结果与理论设计相符。
2014, 26: 125002.
doi: 10.11884/HPLPB201426.125002
摘要:
研制了一种主要用于测试电容器在不同电压下短路放电寿命的测试平台，采用谐振充电、脉冲变压器升压和可控火花开关相结合的技术路线，可在2.5 nF负载电容器上得到超过100 kV的高压，短路放电采用可控火花开关，最大放电电流约7 kA，最高重复频率为50 Hz，输出电压和重复频率都可调节，可测试在不同电压、不同重复频率和不同工作时间下电容器的失效机制。通过计算机控制平台的运行，可自动记录工作次数，方便统计电容器寿命。
研制了一种主要用于测试电容器在不同电压下短路放电寿命的测试平台，采用谐振充电、脉冲变压器升压和可控火花开关相结合的技术路线，可在2.5 nF负载电容器上得到超过100 kV的高压，短路放电采用可控火花开关，最大放电电流约7 kA，最高重复频率为50 Hz，输出电压和重复频率都可调节，可测试在不同电压、不同重复频率和不同工作时间下电容器的失效机制。通过计算机控制平台的运行，可自动记录工作次数，方便统计电容器寿命。
2014, 26: 125101.
doi: 10.11884/HPLPB201426.125101
摘要:
为了更好的测试控制方法和开发上层控制软件，本文提出了一种基于ELEGANT和SDDS Toolkit的虚拟加速器环境。在这个虚拟环境下，可以将底层物理模拟软件与上层控制软件通过EPICS控制通道及Matlab脚本进行数据分析及处理。本文描述了在该虚拟加速器环境中束流参数测量和轨道控制等软件的开发和测试，并探讨了该虚拟加速器的设计理念和未来可能的应用。
为了更好的测试控制方法和开发上层控制软件，本文提出了一种基于ELEGANT和SDDS Toolkit的虚拟加速器环境。在这个虚拟环境下，可以将底层物理模拟软件与上层控制软件通过EPICS控制通道及Matlab脚本进行数据分析及处理。本文描述了在该虚拟加速器环境中束流参数测量和轨道控制等软件的开发和测试，并探讨了该虚拟加速器的设计理念和未来可能的应用。
2014, 26: 125102.
doi: 10.11884/HPLPB201426.125102
摘要:
上海光源储存环束流轨道联锁系统是加速器机器联锁保护系统(MPS)的重要组成部分，针对日常供光和机器研究的需求，需要对束流位置测量系统前各Libera电子学输出的联锁信号进行标记，以区分联锁信号的先后顺序和误报的联锁信号，同时触发所有Libera电子学前锁存逐圈（TBT）数据。新的联锁系统将所有联锁信号通过光纤传输汇总至FPGA数据采集板卡进行甄别，并将该系统集成储存环EPICS控制系统中。实验室测试显示该系统能够能够分辨数十ns范围内模拟的联锁信号，同时输出特定的触发信号至对应的Libera电子学，表明该系统达到设计要求。
上海光源储存环束流轨道联锁系统是加速器机器联锁保护系统(MPS)的重要组成部分，针对日常供光和机器研究的需求，需要对束流位置测量系统前各Libera电子学输出的联锁信号进行标记，以区分联锁信号的先后顺序和误报的联锁信号，同时触发所有Libera电子学前锁存逐圈（TBT）数据。新的联锁系统将所有联锁信号通过光纤传输汇总至FPGA数据采集板卡进行甄别，并将该系统集成储存环EPICS控制系统中。实验室测试显示该系统能够能够分辨数十ns范围内模拟的联锁信号，同时输出特定的触发信号至对应的Libera电子学，表明该系统达到设计要求。
2014, 26: 125103.
doi: 10.11884/HPLPB201426.125103
摘要:
通过对工作在325 MHz、镀铜厚度分别为10，20，30 m的耦合器外导体进行高功率测试，研究了超导腔输入耦合器外导体内壁镀铜层厚度与漏热的依赖关系，目的在于寻找最优化的铜层厚度来降低超导腔输入耦合器的低温漏热。实验结果表明，20 m铜层的耦合器具有较低的动态损耗。综合考虑静态损耗与动态损耗，则20 m铜层厚度为最优化的铜层厚度。
通过对工作在325 MHz、镀铜厚度分别为10，20，30 m的耦合器外导体进行高功率测试，研究了超导腔输入耦合器外导体内壁镀铜层厚度与漏热的依赖关系，目的在于寻找最优化的铜层厚度来降低超导腔输入耦合器的低温漏热。实验结果表明，20 m铜层的耦合器具有较低的动态损耗。综合考虑静态损耗与动态损耗，则20 m铜层厚度为最优化的铜层厚度。
2014, 26: 129001.
doi: 10.11884/HPLPB201426.129001
摘要:
为了获得高性能的涂层材料,采用激光熔覆的方法,在Q235钢基体上制备了FeSiCrCoMo高熵合金涂层, 并研究了WC对高熵合金涂层的组织和性能的影响。通过金相、X射线衍射、扫描电镜、硬度计、磨损试验机分别研究了添加WC前后涂层的微观形貌、相结构、硬度及磨损性能。结果表明：高熵合金FeSiCrCoMo涂层组织为粗大枝状晶,主要由BCC相和金属间化合物构成,添加WC后,涂层中形成了致密细小的胞状晶,同时BCC相增多,金属间化合物明显减少；添加WC后涂层的硬度明显增强,平均硬度提升了23%,涂层表面平均硬度达到了687 HV0.2；WC的添加使得涂层的摩擦系数减小,磨损率减小,耐磨性能提高。
为了获得高性能的涂层材料,采用激光熔覆的方法,在Q235钢基体上制备了FeSiCrCoMo高熵合金涂层, 并研究了WC对高熵合金涂层的组织和性能的影响。通过金相、X射线衍射、扫描电镜、硬度计、磨损试验机分别研究了添加WC前后涂层的微观形貌、相结构、硬度及磨损性能。结果表明：高熵合金FeSiCrCoMo涂层组织为粗大枝状晶,主要由BCC相和金属间化合物构成,添加WC后,涂层中形成了致密细小的胞状晶,同时BCC相增多,金属间化合物明显减少；添加WC后涂层的硬度明显增强,平均硬度提升了23%,涂层表面平均硬度达到了687 HV0.2；WC的添加使得涂层的摩擦系数减小,磨损率减小,耐磨性能提高。
2014, 26: 129002.
doi: 10.11884/HPLPB201426.129002
摘要:
用基于三维非定常可压缩雷诺平均Navier-Stokes方程的有限体积法计算了马赫数低于设计值6时一种高超声速进气道的性能参数,发现其性能存在明显下降。为提升进气道性能,将功率为15 kW的激光能量注入进气道固体唇口前的流场中,形成虚拟唇口,马赫数为4.5,5.0和5.5时,计算得到来流捕获率分别提高了34%,20.6%和15.6%。绘制了不同马赫数下来流捕获率达到峰值时的流场压强云图,说明了虚拟唇口的特性及形成机制。结果表明:来流马赫数越低,来流捕获率越小,但相对于无能量注入时的来流捕获率的提升程度越明显；在不同来流马赫数条件下,通过改变激光能量引致的激波结构和位置,可达到最优状态,即激波与进气道前缘斜激波相交后的透射波打在进气道肩部位置的状态。
用基于三维非定常可压缩雷诺平均Navier-Stokes方程的有限体积法计算了马赫数低于设计值6时一种高超声速进气道的性能参数,发现其性能存在明显下降。为提升进气道性能,将功率为15 kW的激光能量注入进气道固体唇口前的流场中,形成虚拟唇口,马赫数为4.5,5.0和5.5时,计算得到来流捕获率分别提高了34%,20.6%和15.6%。绘制了不同马赫数下来流捕获率达到峰值时的流场压强云图,说明了虚拟唇口的特性及形成机制。结果表明:来流马赫数越低,来流捕获率越小,但相对于无能量注入时的来流捕获率的提升程度越明显；在不同来流马赫数条件下,通过改变激光能量引致的激波结构和位置,可达到最优状态,即激波与进气道前缘斜激波相交后的透射波打在进气道肩部位置的状态。
2014, 26: 129003.
doi: 10.11884/HPLPB201426.129003
摘要:
分别采用最小模型矩阵、最平坦模型矩阵、最光滑模型矩阵作为初始化模型，对加入5种不同水平随机噪声的90 nm窄单峰、90 nm宽单峰和250 nm窄单峰、250 nm宽单峰颗粒体系的模拟分布进行了正则化反演，并对反演结果进行比较。结果表明：当噪声水平为0时，正则化初始模型的选择对反演结果没有明显影响。随着噪声水平的增加，采用三种初始化模型反演得到的峰值误差和粒度分布误差都随之变大，但采用最平坦模型和最光滑模型反演得到的峰值和粒度分布误差明显小于采用最小初始模型的反演误差。当噪声水平大于0.01时，选择最平坦初始模型获得的粒度分布结果优于采用最光滑初始模型和最小初始模型获得的结果，而采用最光滑初始模型反演得到的峰值优于最平坦初始模型和最小初始模型的反演峰值。因此，采用正则化算法处理含噪动态光散射数据时，为得到最优的粒度分布信息，宜采用最平坦初始模型，若需要获取最准确的峰值信息，则应选择最光滑初始模型。
分别采用最小模型矩阵、最平坦模型矩阵、最光滑模型矩阵作为初始化模型，对加入5种不同水平随机噪声的90 nm窄单峰、90 nm宽单峰和250 nm窄单峰、250 nm宽单峰颗粒体系的模拟分布进行了正则化反演，并对反演结果进行比较。结果表明：当噪声水平为0时，正则化初始模型的选择对反演结果没有明显影响。随着噪声水平的增加，采用三种初始化模型反演得到的峰值误差和粒度分布误差都随之变大，但采用最平坦模型和最光滑模型反演得到的峰值和粒度分布误差明显小于采用最小初始模型的反演误差。当噪声水平大于0.01时，选择最平坦初始模型获得的粒度分布结果优于采用最光滑初始模型和最小初始模型获得的结果，而采用最光滑初始模型反演得到的峰值优于最平坦初始模型和最小初始模型的反演峰值。因此，采用正则化算法处理含噪动态光散射数据时，为得到最优的粒度分布信息，宜采用最平坦初始模型，若需要获取最准确的峰值信息，则应选择最光滑初始模型。
2014, 26: 129004.
doi: 10.11884/HPLPB201426.129004
摘要:
为了研究高速动态气流中的电子束等离子体特性，建立了一个由蒙特卡罗模型、多组分等离子体模型与计算流体力学模型组成的多阶段耦合数值模型，在临近声速气流条件下，对1.33104 Pa空气电子束等离子体特性进行了研究。结果表明，电子束能量沉积具有极强的空间不均性，电子束激发下的风洞流场呈现不同的性质，亚声速流场下游边界区密度减小，而在超声速流场中可诱发弱激波；相比于静止气体，在动态气流中等离子体密度下降，且存在额外的输运行为，使其向气流下游输运，但在临近声速条件下，气流速度大小对气流下游等离子体分布的影响不大；电子束入射角对等离子体空间分布和大小均有影响。
为了研究高速动态气流中的电子束等离子体特性，建立了一个由蒙特卡罗模型、多组分等离子体模型与计算流体力学模型组成的多阶段耦合数值模型，在临近声速气流条件下，对1.33104 Pa空气电子束等离子体特性进行了研究。结果表明，电子束能量沉积具有极强的空间不均性，电子束激发下的风洞流场呈现不同的性质，亚声速流场下游边界区密度减小，而在超声速流场中可诱发弱激波；相比于静止气体，在动态气流中等离子体密度下降，且存在额外的输运行为，使其向气流下游输运，但在临近声速条件下，气流速度大小对气流下游等离子体分布的影响不大；电子束入射角对等离子体空间分布和大小均有影响。
