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RSS2015年 27卷 第11期
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2015, 27: 111001.
doi: 10.11884/HPLPB201527.111001
摘要:
在多路激光组合使用的大型激光装置中,需要对不同链路输出的激光进行严格的同步控制,以获得更高能量和更高强度的激光脉冲。介绍了利用光谱干涉方法测量大型激光装置中束间同步抖动的基本原理,分析了光谱仪分辨率、束间固有同步延迟等参数对测量精度的影响。在实验上第一次基于光谱干涉方法获得了国内典型的大型激光装置（神光-Ⅲ原型装置）束间同步抖动数据。实验结果表明,神光Ⅲ原型装置的束间同步抖动优于2 ps。该方法与目前常用的方法（光电管结合示波器测试方法或者条纹相机测试法）相比具有更高的精度。实验获得的结果为超高峰值功率激光相干合成技术路线和相关误差控制方案的选取提供依据。
在多路激光组合使用的大型激光装置中,需要对不同链路输出的激光进行严格的同步控制,以获得更高能量和更高强度的激光脉冲。介绍了利用光谱干涉方法测量大型激光装置中束间同步抖动的基本原理,分析了光谱仪分辨率、束间固有同步延迟等参数对测量精度的影响。在实验上第一次基于光谱干涉方法获得了国内典型的大型激光装置（神光-Ⅲ原型装置）束间同步抖动数据。实验结果表明,神光Ⅲ原型装置的束间同步抖动优于2 ps。该方法与目前常用的方法（光电管结合示波器测试方法或者条纹相机测试法）相比具有更高的精度。实验获得的结果为超高峰值功率激光相干合成技术路线和相关误差控制方案的选取提供依据。
2015, 27: 111002.
doi: 10.11884/HPLPB201527.111002
摘要:
轴对称超短强激光在空气中的传输可以用2D+1维非线性薛定谔方程来描述，该方程一般可用FCN方法进行求解，即在时间上应用快速傅里叶变换方法、在空间横截面上采用Crank-Nicholson差分法。但由于计算非常耗时，传统串行的FCN方法只能计算强激光在百m量级距离上传输。基于OpenMP设计了求解2D+1维非线性薛定谔方程的并行方法及其程序。数值模拟结果证明了程序的正确性和较高的并行效率。当线程数为15时并行加速比为12。此并行方法可应用于模拟长距离的超短超强激光的传输。
轴对称超短强激光在空气中的传输可以用2D+1维非线性薛定谔方程来描述，该方程一般可用FCN方法进行求解，即在时间上应用快速傅里叶变换方法、在空间横截面上采用Crank-Nicholson差分法。但由于计算非常耗时，传统串行的FCN方法只能计算强激光在百m量级距离上传输。基于OpenMP设计了求解2D+1维非线性薛定谔方程的并行方法及其程序。数值模拟结果证明了程序的正确性和较高的并行效率。当线程数为15时并行加速比为12。此并行方法可应用于模拟长距离的超短超强激光的传输。
2015, 27: 111003.
doi: 10.11884/HPLPB201527.111003
摘要:
为了实现半导体激光器快轴准直柱透镜加工公差的快速、准确制定，在快轴光束准直理论分析的基础上，采用几何光学的方法建立了多参数加工公差理论模型。该模型以各个结构参数的极限偏差值作为公差初始值，以实际的加工精度作为边界条件，并根据具体的准直设计要求进行优化，实现各个参数公差的合理、快速分配。针对常见的TO-MOUNT型号中的一款快轴发散角为36的半导体激光器设计了快轴准直柱透镜，利用该理论模型实现快轴准直柱透镜加工公差的快速制定，引入该公差后的ZEMAX仿真结果符合准直设计要求，且仿真的出射光束发散角与理论计算结果仅有1.1%的误差。
为了实现半导体激光器快轴准直柱透镜加工公差的快速、准确制定，在快轴光束准直理论分析的基础上，采用几何光学的方法建立了多参数加工公差理论模型。该模型以各个结构参数的极限偏差值作为公差初始值，以实际的加工精度作为边界条件，并根据具体的准直设计要求进行优化，实现各个参数公差的合理、快速分配。针对常见的TO-MOUNT型号中的一款快轴发散角为36的半导体激光器设计了快轴准直柱透镜，利用该理论模型实现快轴准直柱透镜加工公差的快速制定，引入该公差后的ZEMAX仿真结果符合准直设计要求，且仿真的出射光束发散角与理论计算结果仅有1.1%的误差。
2015, 27: 111004.
doi: 10.11884/HPLPB201527.111004
摘要:
针对稀疏表示高光谱检测算法性能受背景字典影响较大的问题,充分利用高光谱图像空间信息和光谱主成分信息,提出了一种基于字典学习的稀疏表示异常检测算法。首先利用主成分分析提取高光谱数据的主特征,建立目标主成分空间,并证明了在主成分空间进行字典学习稀疏重构的可行性；然后在主成分空间内构造基于K-SVD算法的训练字典,改善了背景字典性能；采用正交匹配算法重构主成分分量,利用主成分分析反变换得到待检测像元重构光谱,增强了高光谱图像的局部异常特性；最后,基于重构误差异常特性实现高光谱图像异常检测。仿真结果证明了该方法的有效性。
针对稀疏表示高光谱检测算法性能受背景字典影响较大的问题,充分利用高光谱图像空间信息和光谱主成分信息,提出了一种基于字典学习的稀疏表示异常检测算法。首先利用主成分分析提取高光谱数据的主特征,建立目标主成分空间,并证明了在主成分空间进行字典学习稀疏重构的可行性；然后在主成分空间内构造基于K-SVD算法的训练字典,改善了背景字典性能；采用正交匹配算法重构主成分分量,利用主成分分析反变换得到待检测像元重构光谱,增强了高光谱图像的局部异常特性；最后,基于重构误差异常特性实现高光谱图像异常检测。仿真结果证明了该方法的有效性。
2015, 27: 111005.
doi: 10.11884/HPLPB201527.111005
摘要:
对一台小型电激励连续波DF化学激光器进行了实验研究，在光轴位于喷管阵列出口平面下游10 mm处和15 mm处分别进行了出光实验，得到188.4 W和205.8 W的DF激光输出，输出激光波长为3.6~4.1m，激光器的电效率分别为2.3%和2.5%。该小型电激励连续波DF化学激光器长时间(100 s)运行的功率稳定性峰谷值和均方根值分别为1.04%和0.49%，工作状态较为稳定，实验可重复性好，操作方便，是强光条件下镜片膜层吸收系数测量的适用红外激光光源。
对一台小型电激励连续波DF化学激光器进行了实验研究，在光轴位于喷管阵列出口平面下游10 mm处和15 mm处分别进行了出光实验，得到188.4 W和205.8 W的DF激光输出，输出激光波长为3.6~4.1m，激光器的电效率分别为2.3%和2.5%。该小型电激励连续波DF化学激光器长时间(100 s)运行的功率稳定性峰谷值和均方根值分别为1.04%和0.49%，工作状态较为稳定，实验可重复性好，操作方便，是强光条件下镜片膜层吸收系数测量的适用红外激光光源。
2015, 27: 111006.
doi: 10.11884/HPLPB201527.111006
摘要:
碳烟的消光表征方法有很多种,但对于评价不稳定分布的碳烟体系,需要花费较大的代价。基于RDG-FA理论提出了一种相对简便易行的适用于不稳定分布碳烟的消光表征方法,即以碳烟的质量浓度权重的平均质量消光系数来评价碳烟的消光特性。根据理论推导,碳烟的消光系数为平均质量消光系数和总质量浓度之积,而平均质量消光系数表达式中的各项均可通过理论分析、计算和实验方法得到。另外,对平均质量消光系数随碳烟粒径和聚合粒子尺寸的变化规律进行了理论分析,预测随着碳烟粒径和聚合粒子尺寸减小,碳烟的平均质量消光系数先快速减小,然后进入缓变区,慢慢减小。
碳烟的消光表征方法有很多种,但对于评价不稳定分布的碳烟体系,需要花费较大的代价。基于RDG-FA理论提出了一种相对简便易行的适用于不稳定分布碳烟的消光表征方法,即以碳烟的质量浓度权重的平均质量消光系数来评价碳烟的消光特性。根据理论推导,碳烟的消光系数为平均质量消光系数和总质量浓度之积,而平均质量消光系数表达式中的各项均可通过理论分析、计算和实验方法得到。另外,对平均质量消光系数随碳烟粒径和聚合粒子尺寸的变化规律进行了理论分析,预测随着碳烟粒径和聚合粒子尺寸减小,碳烟的平均质量消光系数先快速减小,然后进入缓变区,慢慢减小。
2015, 27: 111007.
doi: 10.11884/HPLPB201527.111007
摘要:
报道了基于V:YAG可饱和吸收体的1.34 m被动调Q锁模Nd:YVO4激光器。采用直腔结构，使用透过率为10%的输出镜，在LD端面泵浦的情况下，实现了重复频率高达2.6 GHz的1.34 m调Q锁模运转。Nd:YVO4晶体中，Nd3+离子掺杂质量分数为0.2%，V:YAG晶体的初始透过率为83%。在泵浦功率为11 W时，1.34 m调Q锁模激光的最大平均输出功率为308 mW，光-光转换效率为2.8%。
报道了基于V:YAG可饱和吸收体的1.34 m被动调Q锁模Nd:YVO4激光器。采用直腔结构，使用透过率为10%的输出镜，在LD端面泵浦的情况下，实现了重复频率高达2.6 GHz的1.34 m调Q锁模运转。Nd:YVO4晶体中，Nd3+离子掺杂质量分数为0.2%，V:YAG晶体的初始透过率为83%。在泵浦功率为11 W时，1.34 m调Q锁模激光的最大平均输出功率为308 mW，光-光转换效率为2.8%。
2015, 27: 111008.
doi: 10.11884/HPLPB201527.111008
摘要:
为满足高动态环境下的激光多普勒测速仪信号处理需要，提出了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的激光测速仪信号处理方案。在FPGA内部完成全部信号处理的内容，利用快速傅里叶变换（FFT）算法得到信号的频谱，利用能量重心法对离散频谱进行校正，开发采样频率自适应算法，兼顾测量准确度与测量范围的要求，最后将结果通过通用串行总线上传个人计算机显示。程序采用流水线方式设计，提高信号处理速度。经过实验验证，数据更新率达到2.4~24 kHz, 数据延迟时间为123~1230 s，测量准确度优于810-4，测量稳定度优于2.510-7。
为满足高动态环境下的激光多普勒测速仪信号处理需要，提出了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的激光测速仪信号处理方案。在FPGA内部完成全部信号处理的内容，利用快速傅里叶变换（FFT）算法得到信号的频谱，利用能量重心法对离散频谱进行校正，开发采样频率自适应算法，兼顾测量准确度与测量范围的要求，最后将结果通过通用串行总线上传个人计算机显示。程序采用流水线方式设计，提高信号处理速度。经过实验验证，数据更新率达到2.4~24 kHz, 数据延迟时间为123~1230 s，测量准确度优于810-4，测量稳定度优于2.510-7。
2015, 27: 111009.
doi: 10.11884/HPLPB201527.111009
摘要:
氧碘化学激光器（COIL）在化学反应条件下,由于光腔及扩压器的气流通道内存在残余化学反应放热,从而导致热堵现象发生,影响了扩压器的正常启动及光腔内超声速流场的流动品质。采用数值模拟方法对COIL光腔与超声速扩压器流道内的化学反应流场进行研究,对超声速扩压器插入段的长度、楔形体的数量级扩散段长度对化学反应流场的影响进行研究。数值模拟结果表明：通过优化插入段及楔形体长度、取消扩压器侧壁的半楔形体,改善了因化学反应放热对光腔及扩压器流场造成的不利影响。优化后,光腔内的流动不再受气流分离产生的斜激波的影响,扩压器二喉道内的分离现象消失,扩压器壁面的分离区减小,出口流动更加均匀,热堵塞现象消失。化学反应条件下的气流总压损失比冷流时提高约15%,光腔与扩压器的总压恢复系数为0.426,进出口的静压比为3.75,比优化前提高了约25%。
氧碘化学激光器（COIL）在化学反应条件下,由于光腔及扩压器的气流通道内存在残余化学反应放热,从而导致热堵现象发生,影响了扩压器的正常启动及光腔内超声速流场的流动品质。采用数值模拟方法对COIL光腔与超声速扩压器流道内的化学反应流场进行研究,对超声速扩压器插入段的长度、楔形体的数量级扩散段长度对化学反应流场的影响进行研究。数值模拟结果表明：通过优化插入段及楔形体长度、取消扩压器侧壁的半楔形体,改善了因化学反应放热对光腔及扩压器流场造成的不利影响。优化后,光腔内的流动不再受气流分离产生的斜激波的影响,扩压器二喉道内的分离现象消失,扩压器壁面的分离区减小,出口流动更加均匀,热堵塞现象消失。化学反应条件下的气流总压损失比冷流时提高约15%,光腔与扩压器的总压恢复系数为0.426,进出口的静压比为3.75,比优化前提高了约25%。
2015, 27: 111010.
doi: 10.11884/HPLPB201527.111010
摘要:
在强激光场中,通过Kramers-Henneberger(KH)变换和高频近似可以将狄拉克方程的求解从一个含时问题转换成一个稳态问题来研究。以氢原子为例,详细研究了相对论框架下该稳态问题中的有效库仑势的特点,并和非相对论框架下的结果进行了比较。研究发现,由于相对论有效质量的引入,有效库仑势的分布范围并不像非相对论条件下随着激光场强度的增强单调变大,而是增加到一定值后不再变化。另外,通过比较偶极近似和非偶极近似下有效库仑势的分布,发现对高频强场,偶极近似不再适用。
在强激光场中,通过Kramers-Henneberger(KH)变换和高频近似可以将狄拉克方程的求解从一个含时问题转换成一个稳态问题来研究。以氢原子为例,详细研究了相对论框架下该稳态问题中的有效库仑势的特点,并和非相对论框架下的结果进行了比较。研究发现,由于相对论有效质量的引入,有效库仑势的分布范围并不像非相对论条件下随着激光场强度的增强单调变大,而是增加到一定值后不再变化。另外,通过比较偶极近似和非偶极近似下有效库仑势的分布,发现对高频强场,偶极近似不再适用。
2015, 27: 111011.
doi: 10.11884/HPLPB201527.111011
摘要:
激光成像雷达在工作时会受到噪声干扰,因此需要滤除距离像中无法反映真实信息的异常点。根据激光成像雷达距离像噪声的分布,推导出距离像中非异常值的分布特性,并提出了一种距离像异常值的判定条件。将判定条件表示为小范围内抽样分布的函数,利用稳健统计中的中位值法可估算出判定条件的取值,从而可以移除异常点得到噪声抑制后的距离像。利用该算法分别对激光雷达距离像进行仿真和实际获得的激光雷达距离像进行处理并进行数学分析,并与中值滤波进行了比较,结果表明基于统计特性的噪声抑制算法同时具有很强的噪声抑制能力和保护目标细节信息能力,可以满足激光成像雷达距离像噪声抑制的要求。算法充分利用了激光成像雷达较高的测距精度,可以应对多种场景下的需求,具有很强的实用性。
激光成像雷达在工作时会受到噪声干扰,因此需要滤除距离像中无法反映真实信息的异常点。根据激光成像雷达距离像噪声的分布,推导出距离像中非异常值的分布特性,并提出了一种距离像异常值的判定条件。将判定条件表示为小范围内抽样分布的函数,利用稳健统计中的中位值法可估算出判定条件的取值,从而可以移除异常点得到噪声抑制后的距离像。利用该算法分别对激光雷达距离像进行仿真和实际获得的激光雷达距离像进行处理并进行数学分析,并与中值滤波进行了比较,结果表明基于统计特性的噪声抑制算法同时具有很强的噪声抑制能力和保护目标细节信息能力,可以满足激光成像雷达距离像噪声抑制的要求。算法充分利用了激光成像雷达较高的测距精度,可以应对多种场景下的需求,具有很强的实用性。
2015, 27: 111012.
doi: 10.11884/HPLPB201527.111012
摘要:
为了提高反鱼雷鱼雷（ATT）激光近炸引信对来袭鱼雷的捕获率,首先根据鱼雷目标的激光反射特性,分析了鱼雷目标回波功率随激光束入射角度和入射位置的变化规律。采用空间解析几何方法描述了ATT与来袭鱼雷的交会模型,给出了任意交会距离和姿态时目标回波功率计算方法。根据系统最小探测功率,建立了水中单光束扫描激光引信捕获率蒙特卡罗仿真模型,仿真了系统捕获率随激光脉冲频率的变化关系,获得了探测不同距离目标的最大捕获率和相应的激光扫描频率和脉冲频率。结果表明：当激光扫描频率为15 Hz,脉冲频率为4 kHz,系统能可靠捕获距离9 m内目标。所得系统捕获率仿真模型和结果可为ATT单光束扫描激光引信系统设计提供理论参考。
为了提高反鱼雷鱼雷（ATT）激光近炸引信对来袭鱼雷的捕获率,首先根据鱼雷目标的激光反射特性,分析了鱼雷目标回波功率随激光束入射角度和入射位置的变化规律。采用空间解析几何方法描述了ATT与来袭鱼雷的交会模型,给出了任意交会距离和姿态时目标回波功率计算方法。根据系统最小探测功率,建立了水中单光束扫描激光引信捕获率蒙特卡罗仿真模型,仿真了系统捕获率随激光脉冲频率的变化关系,获得了探测不同距离目标的最大捕获率和相应的激光扫描频率和脉冲频率。结果表明：当激光扫描频率为15 Hz,脉冲频率为4 kHz,系统能可靠捕获距离9 m内目标。所得系统捕获率仿真模型和结果可为ATT单光束扫描激光引信系统设计提供理论参考。
2015, 27: 111013.
doi: 10.11884/HPLPB201527.111013
摘要:
介绍了一种应用于光纤激光光谱合束的高衍射效率多层介质膜偏振无关光栅的设计及制作,给出了设计参数、制作流程和最终制作的偏振无关光栅的测量结果,在1.044~1.084 m波长范围内,实验测得的TE偏振光、TM偏振光的平均衍射效率分别为89.7%，93.8%。
介绍了一种应用于光纤激光光谱合束的高衍射效率多层介质膜偏振无关光栅的设计及制作,给出了设计参数、制作流程和最终制作的偏振无关光栅的测量结果,在1.044~1.084 m波长范围内,实验测得的TE偏振光、TM偏振光的平均衍射效率分别为89.7%，93.8%。
2015, 27: 112001.
doi: 10.11884/HPLPB201527.112001
摘要:
介绍一种使用闪烁体耦合电子倍增电荷耦合器件（EMCCD）的方式对离子进行记录的汤姆逊能谱仪，可实现对离子能谱的实时单发测量。同时，该谱仪利用倾斜电极板对离子进行偏转，可减少由于离子打在电极板上产生的电磁噪声，能够提高实验结果的信噪比。该谱仪在北京大学4.5 MV静电加速器和26 MV串列加速器上进行了标定实验，测量了闪烁体将离子转化成光子后的探测效率，实验结果也验证了该谱仪的可行性和稳定性。该汤姆逊谱仪将用于北京大学激光加速器CLAPA对离子束流的测量研究。
介绍一种使用闪烁体耦合电子倍增电荷耦合器件（EMCCD）的方式对离子进行记录的汤姆逊能谱仪，可实现对离子能谱的实时单发测量。同时，该谱仪利用倾斜电极板对离子进行偏转，可减少由于离子打在电极板上产生的电磁噪声，能够提高实验结果的信噪比。该谱仪在北京大学4.5 MV静电加速器和26 MV串列加速器上进行了标定实验，测量了闪烁体将离子转化成光子后的探测效率，实验结果也验证了该谱仪的可行性和稳定性。该汤姆逊谱仪将用于北京大学激光加速器CLAPA对离子束流的测量研究。
2015, 27: 112002.
doi: 10.11884/HPLPB201527.112002
摘要:
为了更深入地研究激光与等离子体相互作用中受激Brillouin散射不稳定性的物理机制,建立了受激Brillouin散射三波耦合数学模型，根据方程组的形式以及数学特征, 采用算子分裂方法，坐标平移，高效的并行傅里叶变换和归约密度等算法，编制模拟受激Brillouin散射不稳定性的并行程序，并用数值算例证明其有效性，最后采用近3亿固定网格规模，扩展到4096个核上测试并行性能，并行效率达到81.6%。
为了更深入地研究激光与等离子体相互作用中受激Brillouin散射不稳定性的物理机制,建立了受激Brillouin散射三波耦合数学模型，根据方程组的形式以及数学特征, 采用算子分裂方法，坐标平移，高效的并行傅里叶变换和归约密度等算法，编制模拟受激Brillouin散射不稳定性的并行程序，并用数值算例证明其有效性，最后采用近3亿固定网格规模，扩展到4096个核上测试并行性能，并行效率达到81.6%。
2015, 27: 112003.
doi: 10.11884/HPLPB201527.112003
摘要:
在大型固体激光器结构稳定性设计中，数值模拟结果是结构稳定性设计的主要依据，故数值模拟的可信度至关重要。为了评估装置稳定性计算结果的可信度，基于现代模型验证与确认技术中关于不确定性源的量化及传播分析方法、模型形式误差与预测推断的叠加方法研究，对靶球结构的最大位移响应进行了预测推断。稳定性分析中为了快速进行不确定性参数的传播和灵敏度分析，使用二次响应面模型作为代理模型，灵敏度分析结果表明模态阻尼比对靶球结构的稳定性影响更大。对关心量的稳定性预测结果表明，靶球结构最大位移响应的上界与稳定性设计指标相比，安全裕度仍大于7，说明主机装置的稳定性设计具有足够的可信度。
在大型固体激光器结构稳定性设计中，数值模拟结果是结构稳定性设计的主要依据，故数值模拟的可信度至关重要。为了评估装置稳定性计算结果的可信度，基于现代模型验证与确认技术中关于不确定性源的量化及传播分析方法、模型形式误差与预测推断的叠加方法研究，对靶球结构的最大位移响应进行了预测推断。稳定性分析中为了快速进行不确定性参数的传播和灵敏度分析，使用二次响应面模型作为代理模型，灵敏度分析结果表明模态阻尼比对靶球结构的稳定性影响更大。对关心量的稳定性预测结果表明，靶球结构最大位移响应的上界与稳定性设计指标相比，安全裕度仍大于7，说明主机装置的稳定性设计具有足够的可信度。
2015, 27: 112004.
doi: 10.11884/HPLPB201527.112004
摘要:
成功研制了用于聚龙一号装置上Z箍缩实验中等离子体图像诊断的三通道不同光子能段的X射线积分成像系统。该系统主要由针孔阵列调节组件、X射线真空飞行管道、X射线分光器件及成像板组成，各通道的光谱响应分别为277 eV，小于700 eV和大于800 eV，其对应的成像针孔直径为100，100和50 m，成像放大倍率2倍，成像空间分辨率均优于0.2 mm。在聚龙一号装置上完成了该成像系统的性能考核，获取了不同光子能段的等离子体时间积分图像。结果表明，该成像系统满足聚龙一号装置上Z箍缩实验的诊断需求，在提升了单台相机光谱响应范围的同时提高了低能段图像的空间分辨率。
成功研制了用于聚龙一号装置上Z箍缩实验中等离子体图像诊断的三通道不同光子能段的X射线积分成像系统。该系统主要由针孔阵列调节组件、X射线真空飞行管道、X射线分光器件及成像板组成，各通道的光谱响应分别为277 eV，小于700 eV和大于800 eV，其对应的成像针孔直径为100，100和50 m，成像放大倍率2倍，成像空间分辨率均优于0.2 mm。在聚龙一号装置上完成了该成像系统的性能考核，获取了不同光子能段的等离子体时间积分图像。结果表明，该成像系统满足聚龙一号装置上Z箍缩实验的诊断需求，在提升了单台相机光谱响应范围的同时提高了低能段图像的空间分辨率。
2015, 27: 112005.
doi: 10.11884/HPLPB201527.112005
摘要:
介绍了铜活化诊断氘氚中子产额的测量原理，分析了62Cu和64Cu两种活化核素在符合测量中的贡献。针对不同范围内的中子产额测量，提出了系统灵敏度相对标定法和64Cu活化核标定法。通过添加中子屏蔽锥测量了标定场所散射中子影响。计算评估了63Cu(n,)64Cu反应过程对活化测量的影响。在神光Ⅲ主机装置上，利用该系统测量了直接驱动氘氚中子产额。实验结果表明：氘氚中子产额在109~1013范围采用相对标定方法较为合适，64Cu活化核的标定方法适用于1012~1016范围内产额测量。标定场所散射中子对灵敏度标定因子影响约0.4%。63Cu俘获辐射反应在64Cu活化核标定中贡献小于1%。目前神光Ⅲ主机装置直接驱动氘氚中子产额约81012。
介绍了铜活化诊断氘氚中子产额的测量原理，分析了62Cu和64Cu两种活化核素在符合测量中的贡献。针对不同范围内的中子产额测量，提出了系统灵敏度相对标定法和64Cu活化核标定法。通过添加中子屏蔽锥测量了标定场所散射中子影响。计算评估了63Cu(n,)64Cu反应过程对活化测量的影响。在神光Ⅲ主机装置上，利用该系统测量了直接驱动氘氚中子产额。实验结果表明：氘氚中子产额在109~1013范围采用相对标定方法较为合适，64Cu活化核的标定方法适用于1012~1016范围内产额测量。标定场所散射中子对灵敏度标定因子影响约0.4%。63Cu俘获辐射反应在64Cu活化核标定中贡献小于1%。目前神光Ⅲ主机装置直接驱动氘氚中子产额约81012。
2015, 27: 112006.
doi: 10.11884/HPLPB201527.112006
摘要:
采用Monte Carlo程序Geant4对激光固体靶相互作用正电子产生进行了研究。研究了超热电子能量分布函数对正电子产生的影响，结果表明采用不同的分布函数，最多可致正电子产额约3倍的差异，分布函数的最大截止能量在30 MeV以上时正电子产额趋于饱和。研究了正电子产生与超热电子发散角的关联，结果表明发散角模型对正电子产额影响不大，而正电子角分布对超热电子发散角较为敏感，且靶背鞘场对正电子发散角的减小贡献巨大。模拟结果显示靶厚度的增加可导致正电子发散角的增大，而当靶厚度超过2 mm时，发散角基本保持不变。此外，模拟了超热电子发散角、靶厚度及靶背鞘场对正电子电子份额比及正电子份额比角分布的影响。
采用Monte Carlo程序Geant4对激光固体靶相互作用正电子产生进行了研究。研究了超热电子能量分布函数对正电子产生的影响，结果表明采用不同的分布函数，最多可致正电子产额约3倍的差异，分布函数的最大截止能量在30 MeV以上时正电子产额趋于饱和。研究了正电子产生与超热电子发散角的关联，结果表明发散角模型对正电子产额影响不大，而正电子角分布对超热电子发散角较为敏感，且靶背鞘场对正电子发散角的减小贡献巨大。模拟结果显示靶厚度的增加可导致正电子发散角的增大，而当靶厚度超过2 mm时，发散角基本保持不变。此外，模拟了超热电子发散角、靶厚度及靶背鞘场对正电子电子份额比及正电子份额比角分布的影响。
2015, 27: 112007.
doi: 10.11884/HPLPB201527.112007
摘要:
采用三维中子-光子耦合输运蒙特卡罗程序JMCT，对神光Ⅲ主机靶场进行精细几何建模，使用该模型通过计算获得了DD内爆聚变中子及伽马射线在靶场环境的空间分布以及能谱和飞行时间谱。根据计算结果对散射中子和伽马射线的特性进行了讨论，并定量分析了散射中子噪声和伽马噪声分别对下散中子产额测量和高能X射线照相的影响。研究结果表明：必须进行有效的辐射屏蔽设计才能使下散中子产额测量和高能X射线照相的信噪比优于10。
采用三维中子-光子耦合输运蒙特卡罗程序JMCT，对神光Ⅲ主机靶场进行精细几何建模，使用该模型通过计算获得了DD内爆聚变中子及伽马射线在靶场环境的空间分布以及能谱和飞行时间谱。根据计算结果对散射中子和伽马射线的特性进行了讨论，并定量分析了散射中子噪声和伽马噪声分别对下散中子产额测量和高能X射线照相的影响。研究结果表明：必须进行有效的辐射屏蔽设计才能使下散中子产额测量和高能X射线照相的信噪比优于10。
2015, 27: 112008.
doi: 10.11884/HPLPB201527.112008
摘要:
采用大气常压等离子射流技术对溶胶-凝胶SiO2膜表面的油脂污染物进行清洗。利用分光光度计、扫描电子显微镜、红外光谱仪对溶胶-凝胶SiO2膜透过率、表面形貌、化学结构进行表征，并分析清洗前后溶胶-凝胶SiO2膜的激光损伤阈值变化。损伤阈值测试表明，1064 nm波长的激光损伤阈值由污染后的16.08 J/cm2上升到24.41 J/cm2，与污染前24.72 J/cm2的损伤阈值相当。同时还获取清洗的最佳时间为10 s。清洗前后，溶胶-凝胶SiO2膜保持完好，且未产生新的有机污染物。研究结果表明：大气常压等离子射流技术可对溶胶-凝胶SiO2膜表面的油脂污染物进行有效地清洗，从而提高溶胶-凝胶SiO2膜的透过率和激光损伤阈值，为高功率激光装置的稳定运行提供保障。
采用大气常压等离子射流技术对溶胶-凝胶SiO2膜表面的油脂污染物进行清洗。利用分光光度计、扫描电子显微镜、红外光谱仪对溶胶-凝胶SiO2膜透过率、表面形貌、化学结构进行表征，并分析清洗前后溶胶-凝胶SiO2膜的激光损伤阈值变化。损伤阈值测试表明，1064 nm波长的激光损伤阈值由污染后的16.08 J/cm2上升到24.41 J/cm2，与污染前24.72 J/cm2的损伤阈值相当。同时还获取清洗的最佳时间为10 s。清洗前后，溶胶-凝胶SiO2膜保持完好，且未产生新的有机污染物。研究结果表明：大气常压等离子射流技术可对溶胶-凝胶SiO2膜表面的油脂污染物进行有效地清洗，从而提高溶胶-凝胶SiO2膜的透过率和激光损伤阈值，为高功率激光装置的稳定运行提供保障。
2015, 27: 112009.
doi: 10.11884/HPLPB201527.112009
摘要:
以PdCl2为活化敏化液,水合肼为还原剂,采用化学浸渍-还原法在常温下制得了磁性金属Ni掺杂三聚氰胺-甲醛（MF）气凝胶,为金属掺杂气凝胶的制备寻得了新的途径。利用X-射线粉末衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等对Ni掺杂MF气凝胶进行表征,SEM和TEM均表明,经浸渍-还原处理后的MF气凝胶骨架中较均匀地分布着粒径约100 nm的金属Ni颗粒,其中部分颗粒生长连结形成较大团簇。N2吸-脱附实验数据显示,掺入金属Ni后,MF气凝胶的比表面积、总孔体积、微孔体积均减小,表明浸渍-还原处理后得到的金属Ni颗粒均匀分布于MF气凝胶孔隙中,其中少量大孔的出现是由形成团簇的Ni颗粒填充了部分纯MF气凝胶的孔隙撑开了孔隙结构所致。
以PdCl2为活化敏化液,水合肼为还原剂,采用化学浸渍-还原法在常温下制得了磁性金属Ni掺杂三聚氰胺-甲醛（MF）气凝胶,为金属掺杂气凝胶的制备寻得了新的途径。利用X-射线粉末衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）等对Ni掺杂MF气凝胶进行表征,SEM和TEM均表明,经浸渍-还原处理后的MF气凝胶骨架中较均匀地分布着粒径约100 nm的金属Ni颗粒,其中部分颗粒生长连结形成较大团簇。N2吸-脱附实验数据显示,掺入金属Ni后,MF气凝胶的比表面积、总孔体积、微孔体积均减小,表明浸渍-还原处理后得到的金属Ni颗粒均匀分布于MF气凝胶孔隙中,其中少量大孔的出现是由形成团簇的Ni颗粒填充了部分纯MF气凝胶的孔隙撑开了孔隙结构所致。
2015, 27: 112010.
doi: 10.11884/HPLPB201527.112010
摘要:
对传统的静态刻蚀方法进行了改进,提出了一种光学元件兆声辅助化学刻蚀新方法,并对传统静态刻蚀与兆声辅助化学刻蚀效果进行了对比分析,综合考虑刻蚀液的配比、刻蚀时间、添加活性剂种类和功率对光学元件激光损伤阈值的影响,通过正交设计实验优选出最佳的兆声辅助化学刻蚀工艺参数。结果表明：兆声清洗对各类杂质的去除效果要明显好于手工擦洗,兆声辅助化学刻蚀比传统的静态刻蚀有更高的刻蚀速率,在兆声的作用下刻蚀液能够进入到传统静态刻蚀难以进入的微裂纹中,对微裂纹等缺陷的刻蚀效果更为明显,能够将熔石英元件激光损伤阈值进一步提高。
对传统的静态刻蚀方法进行了改进,提出了一种光学元件兆声辅助化学刻蚀新方法,并对传统静态刻蚀与兆声辅助化学刻蚀效果进行了对比分析,综合考虑刻蚀液的配比、刻蚀时间、添加活性剂种类和功率对光学元件激光损伤阈值的影响,通过正交设计实验优选出最佳的兆声辅助化学刻蚀工艺参数。结果表明：兆声清洗对各类杂质的去除效果要明显好于手工擦洗,兆声辅助化学刻蚀比传统的静态刻蚀有更高的刻蚀速率,在兆声的作用下刻蚀液能够进入到传统静态刻蚀难以进入的微裂纹中,对微裂纹等缺陷的刻蚀效果更为明显,能够将熔石英元件激光损伤阈值进一步提高。
2015, 27: 112011.
doi: 10.11884/HPLPB201527.112011
摘要:
采用溶胶-凝胶工艺，以氯化镧（LaCl37H2O）为前驱体，以甲醇和乙醇为溶剂，聚丙烯酸为分散剂，环氧丙烷为凝胶促进剂，分别合成两种性能不同的稀土La基气凝胶。采用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、比表面积与孔径分析仪、力学性能测试仪对不同溶剂制备的两种稀土La基气凝胶的微观结构、成分、比表面积、孔径分布和力学性能进行了研究表征。结果表明，以甲醇和乙醇为溶剂制备的稀土La基气凝胶都具有纳米多孔材料的典型特征，由大量nm量级的球形和长条形颗粒胶连而成，孔洞结构丰富。以乙醇为溶剂制备的稀土La基气凝胶的网络骨架更纤细，孔洞更大，比表面积达到220 m2g-1，密度约为160 mgcm-3，但力学性能较差。而以甲醇为溶剂制备的稀土La基气凝胶的网络骨架更强壮，孔洞更小，比表面积达到95 m2g-1，密度约为350 mgcm-3，力学性能较好。样品性能上的差异可能是由甲醇的极性比乙醇的极性强引起的。
采用溶胶-凝胶工艺，以氯化镧（LaCl37H2O）为前驱体，以甲醇和乙醇为溶剂，聚丙烯酸为分散剂，环氧丙烷为凝胶促进剂，分别合成两种性能不同的稀土La基气凝胶。采用扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、比表面积与孔径分析仪、力学性能测试仪对不同溶剂制备的两种稀土La基气凝胶的微观结构、成分、比表面积、孔径分布和力学性能进行了研究表征。结果表明，以甲醇和乙醇为溶剂制备的稀土La基气凝胶都具有纳米多孔材料的典型特征，由大量nm量级的球形和长条形颗粒胶连而成，孔洞结构丰富。以乙醇为溶剂制备的稀土La基气凝胶的网络骨架更纤细，孔洞更大，比表面积达到220 m2g-1，密度约为160 mgcm-3，但力学性能较差。而以甲醇为溶剂制备的稀土La基气凝胶的网络骨架更强壮，孔洞更小，比表面积达到95 m2g-1，密度约为350 mgcm-3，力学性能较好。样品性能上的差异可能是由甲醇的极性比乙醇的极性强引起的。
2015, 27: 113001.
doi: 10.11884/HPLPB201527.113001
摘要:
为满足X波段三轴速调管放大器（TKA）各腔内部自激振荡的诊断需求,设计了一种结构简单紧凑、无需外部密封结构的新型波导耦合器。利用小孔耦合原理和CST仿真软件,针对TKA中常见的自激振荡TE61模式,对该耦合器的耦合特性进行了理论分析和仿真设计。结合PIC方法,建立了利用该耦合器诊断TKA同轴漂移管内传输微波频谱特性的物理模型。通过仿真计算,验证了所设计的耦合器用于TKA自激振荡诊断的有效性。
为满足X波段三轴速调管放大器（TKA）各腔内部自激振荡的诊断需求,设计了一种结构简单紧凑、无需外部密封结构的新型波导耦合器。利用小孔耦合原理和CST仿真软件,针对TKA中常见的自激振荡TE61模式,对该耦合器的耦合特性进行了理论分析和仿真设计。结合PIC方法,建立了利用该耦合器诊断TKA同轴漂移管内传输微波频谱特性的物理模型。通过仿真计算,验证了所设计的耦合器用于TKA自激振荡诊断的有效性。
2015, 27: 113002.
doi: 10.11884/HPLPB201527.113002
摘要:
针对一种由Denisov型辐射器和第一面镜为准抛物镜的四级反射镜面系统组成的准光模式变换器开展了详细的研究和设计。利用耦合模理论和矢量绕射理论设计了波纹波导准光模式变化器,通过编写仿真程序进行数值优化完成了140 GHz,TE28,8回旋管准光模式变换器的设计。仿真结果表明,抛物面反射镜的焦距对矢量高斯效率影响较大,输出窗口处得到了较好的高斯波束,标量高斯效率达到98%,矢量高斯效率达到90%。
针对一种由Denisov型辐射器和第一面镜为准抛物镜的四级反射镜面系统组成的准光模式变换器开展了详细的研究和设计。利用耦合模理论和矢量绕射理论设计了波纹波导准光模式变化器,通过编写仿真程序进行数值优化完成了140 GHz,TE28,8回旋管准光模式变换器的设计。仿真结果表明,抛物面反射镜的焦距对矢量高斯效率影响较大,输出窗口处得到了较好的高斯波束,标量高斯效率达到98%,矢量高斯效率达到90%。
2015, 27: 113003.
doi: 10.11884/HPLPB201527.113003
摘要:
设计了一种应用于WLAN和WiMAX的多频带印刷单极子天线。该天线制作在以聚四氟乙烯为材料的基板上,天线正面部分具有三个条带结构,背面则添加了带有矩形槽的反射地结构以改进天线的阻抗匹配。利用三维电磁仿真软件（Ansoft HFSS13.0）进行仿真,并将该天线通过SMA连接器连接到矢网仪(Agilent Technologies N5230C 10 MHz~20 GHz) 进行测试。实际测试结果与仿真结果基本吻合,符合设计要求,验证了设计的正确性。
设计了一种应用于WLAN和WiMAX的多频带印刷单极子天线。该天线制作在以聚四氟乙烯为材料的基板上,天线正面部分具有三个条带结构,背面则添加了带有矩形槽的反射地结构以改进天线的阻抗匹配。利用三维电磁仿真软件（Ansoft HFSS13.0）进行仿真,并将该天线通过SMA连接器连接到矢网仪(Agilent Technologies N5230C 10 MHz~20 GHz) 进行测试。实际测试结果与仿真结果基本吻合,符合设计要求,验证了设计的正确性。
2015, 27: 113101.
doi: 10.11884/HPLPB201527.113101
摘要:
建立了光刻工艺中内应力的三维有限元分析模型，采用热-结构耦合分析，研究了胶膜厚度、后烘温度以及降温速率对SU-8胶层中的内应力产生的影响。综合以上因素发现，较胶膜厚度和后烘温度，降温速率对胶膜应力影响最大，降温速率越小，胶膜内应力越小，当降温速率小于6 ℃/h时，进一步降低降温速率对内应力影响不大。根据上述仿真结果进行了全金属光栅的工艺实验，发现与内应力相关的问题得到了有效解决。
建立了光刻工艺中内应力的三维有限元分析模型，采用热-结构耦合分析，研究了胶膜厚度、后烘温度以及降温速率对SU-8胶层中的内应力产生的影响。综合以上因素发现，较胶膜厚度和后烘温度，降温速率对胶膜应力影响最大，降温速率越小，胶膜内应力越小，当降温速率小于6 ℃/h时，进一步降低降温速率对内应力影响不大。根据上述仿真结果进行了全金属光栅的工艺实验，发现与内应力相关的问题得到了有效解决。
2015, 27: 113102.
doi: 10.11884/HPLPB201527.113102
摘要:
为了获得0.22 THz宽带折叠波导行波管，对行波管的慢波结构和输入输出窗结构进行了宽带设计。通过理论分析和电磁仿真计算出合适的参数，使慢波结构在0.22 THz工作点附近的色散曲线平坦，耦合阻抗变化小，模拟计算得到的慢波结构3 dB带宽大于16 GHz；通过对盒型窗结构及匹配段的优化计算，得到的输入输出结构在大于30 GHz范围内S11参数小于-25 dB。根据该设计进行了两轮制管和实验研究，得到了一支3 dB瞬时带宽约8.8 GHz，另一支3 dB瞬时带宽大于12 GHz的0.22 THz折叠波导行波管，中心频率的峰值功率大于400 mW。
为了获得0.22 THz宽带折叠波导行波管，对行波管的慢波结构和输入输出窗结构进行了宽带设计。通过理论分析和电磁仿真计算出合适的参数，使慢波结构在0.22 THz工作点附近的色散曲线平坦，耦合阻抗变化小，模拟计算得到的慢波结构3 dB带宽大于16 GHz；通过对盒型窗结构及匹配段的优化计算，得到的输入输出结构在大于30 GHz范围内S11参数小于-25 dB。根据该设计进行了两轮制管和实验研究，得到了一支3 dB瞬时带宽约8.8 GHz，另一支3 dB瞬时带宽大于12 GHz的0.22 THz折叠波导行波管，中心频率的峰值功率大于400 mW。
2015, 27: 113201.
doi: 10.11884/HPLPB201527.113201
摘要:
基于波导理论，将BLT方程进一步拓展，提出一种可快速、准确地计算双层腔体内任意点屏蔽效能的方法。首先将腔体壁孔所在面等效为二端口网络，腔体等效为两端短路的波导，建立信号流图。引入孔阻抗计算二端口网络散射参数，依据信号流图构建广义BLT方程，得到内层腔体中心线上点的屏蔽效能；然后根据波导理论的场分布特性，推导出腔体内任意点电场与腔体中心线上电场的关系，最终得到内层腔体内任意点的屏蔽效能。将计算结果与等效电路法及CST数值仿真结果对比，三者吻合良好，计算结果在较大频率范围内比等效电路法精度更高。该方法可以准确预测双层腔体在0~2.5 GHz范围内所有谐振点，有助于分析腔体谐振现象，且计算效率较高，占用资源大幅减少。
基于波导理论，将BLT方程进一步拓展，提出一种可快速、准确地计算双层腔体内任意点屏蔽效能的方法。首先将腔体壁孔所在面等效为二端口网络，腔体等效为两端短路的波导，建立信号流图。引入孔阻抗计算二端口网络散射参数，依据信号流图构建广义BLT方程，得到内层腔体中心线上点的屏蔽效能；然后根据波导理论的场分布特性，推导出腔体内任意点电场与腔体中心线上电场的关系，最终得到内层腔体内任意点的屏蔽效能。将计算结果与等效电路法及CST数值仿真结果对比，三者吻合良好，计算结果在较大频率范围内比等效电路法精度更高。该方法可以准确预测双层腔体在0~2.5 GHz范围内所有谐振点，有助于分析腔体谐振现象，且计算效率较高，占用资源大幅减少。
2015, 27: 114001.
doi: 10.11884/HPLPB201527.114001
摘要:
在进行X-CT成像时，容易诱发射束硬化效应。通过多项式拟合建立起多色投影同透射距离的数学模型，然后将多色投影校正为单色投影,是一种简单高效的射束硬化校正方法。对于局部扫描的情况，在重建图像域通过正投影方法计算得到的透射距离不再代表真实的射线穿过长度，拟合数据不再有效。因此借助一圆柱模体，根据圆柱自身的几何特性，通过解析的方法计算得到射线真实的透射距离，并用于射束硬化校正。实验结果表明，该方法能够有效抑制射束硬化引起的图像伪影，提高CT重建图像质量。
在进行X-CT成像时，容易诱发射束硬化效应。通过多项式拟合建立起多色投影同透射距离的数学模型，然后将多色投影校正为单色投影,是一种简单高效的射束硬化校正方法。对于局部扫描的情况，在重建图像域通过正投影方法计算得到的透射距离不再代表真实的射线穿过长度，拟合数据不再有效。因此借助一圆柱模体，根据圆柱自身的几何特性，通过解析的方法计算得到射线真实的透射距离，并用于射束硬化校正。实验结果表明，该方法能够有效抑制射束硬化引起的图像伪影，提高CT重建图像质量。
2015, 27: 114002.
doi: 10.11884/HPLPB201527.114002
摘要:
通过在常规横向PNP晶体管基区表面氧化层上淀积栅电极，制作了可以利用栅极偏置调制基区表面势的栅控横向PNP晶体管。对无栅极偏置电压和偏置电压分别为-10 V和10 V的栅控横向PNP晶体管，在西安脉冲反应堆上开展注量为21012, 41012, 61012, 81012，11013 cm-2的中子辐照实验，研究基区表面势的增加和降低对栅控横向PNP晶体管中子位移损伤退化特性的影响。研究结果表明，基区表面势的增加引起栅控横向PNP晶体管共射极电流增益倒数的变化量随辐照中子注量的退化速率增加，基区表面势的降低对位移损伤退化速率无明显影响。
通过在常规横向PNP晶体管基区表面氧化层上淀积栅电极，制作了可以利用栅极偏置调制基区表面势的栅控横向PNP晶体管。对无栅极偏置电压和偏置电压分别为-10 V和10 V的栅控横向PNP晶体管，在西安脉冲反应堆上开展注量为21012, 41012, 61012, 81012，11013 cm-2的中子辐照实验，研究基区表面势的增加和降低对栅控横向PNP晶体管中子位移损伤退化特性的影响。研究结果表明，基区表面势的增加引起栅控横向PNP晶体管共射极电流增益倒数的变化量随辐照中子注量的退化速率增加，基区表面势的降低对位移损伤退化速率无明显影响。
2015, 27: 114003.
doi: 10.11884/HPLPB201527.114003
摘要:
空间等离子体在有些情形下，并非单麦克斯韦分布，而是双麦克斯韦分布。为了研究双麦克斯韦分布等离子体对航天器表面的充电效应，基于等离子体动理学理论，建立表面充电平衡方程，综合考虑双麦克斯韦分布等离子体的粒子参数、航天器的单位电容、二次电子发射及光照等因素，得出了双麦克斯韦分布等离子体对航天器表面充电电位的计算表达式，给出了表面充电电位随时间的变化规律。研究结果表明：当等离子体为双麦克斯韦分布时，航天器表面充电电位低于单麦克斯韦分布等离子体环境下的表面充电电位，单麦克斯韦分布的等离子体假设会过高估计航天器表面的充电效应；双麦克斯韦分布的第二分布函数中，对最终的表面充电平衡电位影响较大的主要是离子成分；双麦克斯韦分布等离子体的粒子数密度或温度越高，则表面充电达到平衡所需的时间越长；单位电容仅影响表面充电电位达到稳定所需的时间，对最终的充电平衡电位值影响不大。
空间等离子体在有些情形下，并非单麦克斯韦分布，而是双麦克斯韦分布。为了研究双麦克斯韦分布等离子体对航天器表面的充电效应，基于等离子体动理学理论，建立表面充电平衡方程，综合考虑双麦克斯韦分布等离子体的粒子参数、航天器的单位电容、二次电子发射及光照等因素，得出了双麦克斯韦分布等离子体对航天器表面充电电位的计算表达式，给出了表面充电电位随时间的变化规律。研究结果表明：当等离子体为双麦克斯韦分布时，航天器表面充电电位低于单麦克斯韦分布等离子体环境下的表面充电电位，单麦克斯韦分布的等离子体假设会过高估计航天器表面的充电效应；双麦克斯韦分布的第二分布函数中，对最终的表面充电平衡电位影响较大的主要是离子成分；双麦克斯韦分布等离子体的粒子数密度或温度越高，则表面充电达到平衡所需的时间越长；单位电容仅影响表面充电电位达到稳定所需的时间，对最终的充电平衡电位值影响不大。
2015, 27: 114004.
doi: 10.11884/HPLPB201527.114004
摘要:
利用发射光谱方法对真空弧离子源放电等离子体特性进行了诊断。同时，基于局域热力学平衡等离子体的发射光谱理论，建立了等离子体的发射光谱拟合模型,对真空弧放电等离子体光谱进行了分析。针对TiH真空弧离子源，分别对330~340 nm与498~503 nm范围内Ti+离子与Ti原子的发射光谱进行了对比拟合，获得了较好的符合度,解决了传统Boltzmann斜率法计算等离子体温度需要孤立的不受附近谱线干扰的线状光谱的困难。最后，利用该方法计算了真空弧离子源在不同放电条件下的等离子体发射光谱、等离子体密度与温度参数。结果表明，TiH真空弧放电等离子体温度在1 eV左右，同时，放电所产生的氢原子要远远大于金属原子，并且随着真空弧离子源馈入功率的增加，TiH电极中解吸附出来的氢比蒸发出来的金属增加得更多，这有利于TiH离子源在中子发生器方面的应用。
利用发射光谱方法对真空弧离子源放电等离子体特性进行了诊断。同时，基于局域热力学平衡等离子体的发射光谱理论，建立了等离子体的发射光谱拟合模型,对真空弧放电等离子体光谱进行了分析。针对TiH真空弧离子源，分别对330~340 nm与498~503 nm范围内Ti+离子与Ti原子的发射光谱进行了对比拟合，获得了较好的符合度,解决了传统Boltzmann斜率法计算等离子体温度需要孤立的不受附近谱线干扰的线状光谱的困难。最后，利用该方法计算了真空弧离子源在不同放电条件下的等离子体发射光谱、等离子体密度与温度参数。结果表明，TiH真空弧放电等离子体温度在1 eV左右，同时，放电所产生的氢原子要远远大于金属原子，并且随着真空弧离子源馈入功率的增加，TiH电极中解吸附出来的氢比蒸发出来的金属增加得更多，这有利于TiH离子源在中子发生器方面的应用。
2015, 27: 114005.
doi: 10.11884/HPLPB201527.114005
摘要:
为了在一次扫描质子核探针实验中能获取多种物理信息,研制了多功能信号探测与数据获取系统。系统由组合探测器、多站多参量数据采集与束流扫描、样品台控制与显微观测三个子系统组成。组合探测器包括了Si（Li）X射线探测器,高纯Ge 射线探测器,以及Au（Si）面垒带电粒子探测器,可完成多种物理参数的同时获取。系统的核心数据采集与束流扫描系统基于NI 公司的PXI-7852R数据采集卡和LabVIEW 软件平台,具备了多个物理信号采集、多能谱显示以及束流扫描和二维成像等功能。六轴高精度真空样品台由计算机控制,可实现显微图像对样品的定位及对扫描区域的可视化选择。初步实验验证了该系统的可靠性与稳定性。
为了在一次扫描质子核探针实验中能获取多种物理信息,研制了多功能信号探测与数据获取系统。系统由组合探测器、多站多参量数据采集与束流扫描、样品台控制与显微观测三个子系统组成。组合探测器包括了Si（Li）X射线探测器,高纯Ge 射线探测器,以及Au（Si）面垒带电粒子探测器,可完成多种物理参数的同时获取。系统的核心数据采集与束流扫描系统基于NI 公司的PXI-7852R数据采集卡和LabVIEW 软件平台,具备了多个物理信号采集、多能谱显示以及束流扫描和二维成像等功能。六轴高精度真空样品台由计算机控制,可实现显微图像对样品的定位及对扫描区域的可视化选择。初步实验验证了该系统的可靠性与稳定性。
2015, 27: 114006.
doi: 10.11884/HPLPB201527.114006
摘要:
类金刚石薄膜激光损伤阈值低，已经严重制约其在红外激光系统中的应用。基于非平衡磁控溅射技术，在硅基底上沉积类金刚石薄膜；采用离子束流后处理技术，用正交实验法确定影响处理效果的主要因素，对已沉积完成的DLC薄膜进行离子束轰击；在不同处理工艺下，观测薄膜样品的光学常数及拉曼光谱，最后进行了激光损伤测试。从测试结果可知，离子束流后处理参数：离子能量1000 eV、放电电流30~40 mA、轰击时间8 min时，透射率由原来的60.65%提高到了65.98%；消光系数在900 nm后明显降低，DLC薄膜的激光损伤阈值从0.69 J/cm2提高到1.01 J/cm2。
类金刚石薄膜激光损伤阈值低，已经严重制约其在红外激光系统中的应用。基于非平衡磁控溅射技术，在硅基底上沉积类金刚石薄膜；采用离子束流后处理技术，用正交实验法确定影响处理效果的主要因素，对已沉积完成的DLC薄膜进行离子束轰击；在不同处理工艺下，观测薄膜样品的光学常数及拉曼光谱，最后进行了激光损伤测试。从测试结果可知，离子束流后处理参数：离子能量1000 eV、放电电流30~40 mA、轰击时间8 min时，透射率由原来的60.65%提高到了65.98%；消光系数在900 nm后明显降低，DLC薄膜的激光损伤阈值从0.69 J/cm2提高到1.01 J/cm2。
2015, 27: 114101.
doi: 10.11884/HPLPB201527.114101
摘要:
高电荷态离子比普通的离子携带较高的势能，势能在材料表面的瞬间释放，能在材料表面形成nm量级的结构损伤。它在纳米刻蚀、小型纳米器件、纳米材料、超小尺寸半导体芯片制作、固体表面处理和固体结构分析等领域具有广泛应用前景。因此对高电荷态重离子（Xeq+）引起半导体材料表面（6H-SiC）纳米结构变形进行了研究。采用Xe18+和Xe26+离子，选取从11014到51015 ionscm-2逐渐递增的剂量，以垂直和倾斜60角两种入射方式辐照6H-SiC薄膜样品, 经原子力显微镜分析表明，辐照后的表面肿胀凸起。对于Xe18+离子辐照的样品，辐照区至未辐照区边界的台阶高度随离子剂量增加而连续增大，而对于Xe26+离子辐照的样品则先增加而后减小。在相同入射角和剂量条件下，Xe26+离子辐照样品形成的台阶高度大于Xe18+离子辐照形成的台阶高度，在相同离子和剂量的条件下，垂直照射时形成的台阶高度大于倾斜照射时形成的台阶高度。根据损伤机理和实验数据，首次初步建立了一个包括势能、电荷态、入射角和剂量等物理量的理论模型来预测高电荷态离子在半导体材料表面形成的纳米结构变形。暗示了高电荷态离子的潜在的应用价值及进一步研究的必要性。
高电荷态离子比普通的离子携带较高的势能，势能在材料表面的瞬间释放，能在材料表面形成nm量级的结构损伤。它在纳米刻蚀、小型纳米器件、纳米材料、超小尺寸半导体芯片制作、固体表面处理和固体结构分析等领域具有广泛应用前景。因此对高电荷态重离子（Xeq+）引起半导体材料表面（6H-SiC）纳米结构变形进行了研究。采用Xe18+和Xe26+离子，选取从11014到51015 ionscm-2逐渐递增的剂量，以垂直和倾斜60角两种入射方式辐照6H-SiC薄膜样品, 经原子力显微镜分析表明，辐照后的表面肿胀凸起。对于Xe18+离子辐照的样品，辐照区至未辐照区边界的台阶高度随离子剂量增加而连续增大，而对于Xe26+离子辐照的样品则先增加而后减小。在相同入射角和剂量条件下，Xe26+离子辐照样品形成的台阶高度大于Xe18+离子辐照形成的台阶高度，在相同离子和剂量的条件下，垂直照射时形成的台阶高度大于倾斜照射时形成的台阶高度。根据损伤机理和实验数据，首次初步建立了一个包括势能、电荷态、入射角和剂量等物理量的理论模型来预测高电荷态离子在半导体材料表面形成的纳米结构变形。暗示了高电荷态离子的潜在的应用价值及进一步研究的必要性。
2015, 27: 114102.
doi: 10.11884/HPLPB201527.114102
摘要:
为有效解决金刚石刀具表面轮廓质量评价指标分散、无法进行全面系统测量的难题，基于原子力显微镜和超精密回转轴系，提出了实现前后刀面粗糙度、刃口锋利度和刃口微豁三个关键指标的集成测量方法。根据金刚石刀具表面轮廓质量的测量要求，以原子力显微镜扫描系统、气浮隔振平台、二维移动平台以及精密回转轴系为基础构建测量系统，精确测量了金刚石刀具刃口附近的表面微观形貌；采用基于MATLAB开发的专用测量软件对原始数据进行处理，得到金刚石刀具前后刀面粗糙度值、刃口锋利度值和刃口微豁范围；并对测量误差进行了分析，提出了控制要求。通过上述自主开发的测量仪器，可以高效、完整地描述金刚石刀具表面轮廓质量，能够实现nm级粗糙度、亚m级锋利度以及m级微豁的准确测量。
为有效解决金刚石刀具表面轮廓质量评价指标分散、无法进行全面系统测量的难题，基于原子力显微镜和超精密回转轴系，提出了实现前后刀面粗糙度、刃口锋利度和刃口微豁三个关键指标的集成测量方法。根据金刚石刀具表面轮廓质量的测量要求，以原子力显微镜扫描系统、气浮隔振平台、二维移动平台以及精密回转轴系为基础构建测量系统，精确测量了金刚石刀具刃口附近的表面微观形貌；采用基于MATLAB开发的专用测量软件对原始数据进行处理，得到金刚石刀具前后刀面粗糙度值、刃口锋利度值和刃口微豁范围；并对测量误差进行了分析，提出了控制要求。通过上述自主开发的测量仪器，可以高效、完整地描述金刚石刀具表面轮廓质量，能够实现nm级粗糙度、亚m级锋利度以及m级微豁的准确测量。
2015, 27: 115001.
doi: 10.11884/HPLPB201527.115001
摘要:
为满足脉冲功率源对高电压、大电流开关的需求，利用传统晶闸管均压技术，将多个晶闸管串联，研制出额定电压10 kV，额定电流500 A的晶闸管串联开关。根据晶闸管的触发原理，设计出同步触发多个晶闸管的触发系统。该触发系统采用绝缘栅双极型晶体管开关对直流电压阻断产生脉宽可调的低压脉冲，经多个隔离脉冲变压器升压，产生多路同步触发信号。对晶闸管触发系统及晶闸管串联开关进行了测试，测试结果表明：晶闸管触发系统可输出20 V，1 A的多路同步触发信号，触发信号的脉宽30~60 s可调，重复频率100 Hz；晶闸管串联开关每路静态均压和动态均压波动小，在高电压条件下能稳定工作。
为满足脉冲功率源对高电压、大电流开关的需求，利用传统晶闸管均压技术，将多个晶闸管串联，研制出额定电压10 kV，额定电流500 A的晶闸管串联开关。根据晶闸管的触发原理，设计出同步触发多个晶闸管的触发系统。该触发系统采用绝缘栅双极型晶体管开关对直流电压阻断产生脉宽可调的低压脉冲，经多个隔离脉冲变压器升压，产生多路同步触发信号。对晶闸管触发系统及晶闸管串联开关进行了测试，测试结果表明：晶闸管触发系统可输出20 V，1 A的多路同步触发信号，触发信号的脉宽30~60 s可调，重复频率100 Hz；晶闸管串联开关每路静态均压和动态均压波动小，在高电压条件下能稳定工作。
2015, 27: 115002.
doi: 10.11884/HPLPB201527.115002
摘要:
叙述了超高速同时分幅/扫描摄影技术在柱面内爆磁能量压缩实验中的研究应用，用自研的国内首台同时分幅/扫描超高速光电摄影系统，拍摄到柱面内爆强磁场压缩过程同一时基、同一空基且具有超高时空分辨的一维和二维清晰图像。成功观察到柱面套筒内爆整个压缩过程，获得了该过程直径随时间变化曲线及压缩速度。实验结果表明，柱面套筒内爆强磁场压缩过程中存在界面不稳定性和不对称性现象，整个过程压缩时间8～10 s，压缩速度3.8～4.5 km/s。
叙述了超高速同时分幅/扫描摄影技术在柱面内爆磁能量压缩实验中的研究应用，用自研的国内首台同时分幅/扫描超高速光电摄影系统，拍摄到柱面内爆强磁场压缩过程同一时基、同一空基且具有超高时空分辨的一维和二维清晰图像。成功观察到柱面套筒内爆整个压缩过程，获得了该过程直径随时间变化曲线及压缩速度。实验结果表明，柱面套筒内爆强磁场压缩过程中存在界面不稳定性和不对称性现象，整个过程压缩时间8～10 s，压缩速度3.8～4.5 km/s。
2015, 27: 115003.
doi: 10.11884/HPLPB201527.115003
摘要:
针对水中、空气中脉冲放电条件下金属电极烧蚀速率及烧蚀机理差异，对脉冲大电流作用下水中、空气中钨铜电极的烧蚀特性进行了对比研究。在保证放电电流波形一致性的前提下，通过采用高精度天平测量并获取了水中、空气中钨铜电极的阴、阳极烧蚀速率及总烧蚀速率，并对电极表面进行了二次电子观察和背散射电子观察分析。结果表明，大脉冲电流作用下，水中钨铜电极烧蚀较空气中更为严重，钨铜电极的烧蚀主要是金属蒸发引起的汽相侵蚀。由于水介质较空气具有不可压缩性，水中放电电弧集中，电极表面电弧斑点处电流密度和电流作用时间较空气中更为严重，同时由于水中脉冲放电时发生的高温物理化学反应，是造成水中电极烧蚀要高于空气中的根本原因。
针对水中、空气中脉冲放电条件下金属电极烧蚀速率及烧蚀机理差异，对脉冲大电流作用下水中、空气中钨铜电极的烧蚀特性进行了对比研究。在保证放电电流波形一致性的前提下，通过采用高精度天平测量并获取了水中、空气中钨铜电极的阴、阳极烧蚀速率及总烧蚀速率，并对电极表面进行了二次电子观察和背散射电子观察分析。结果表明，大脉冲电流作用下，水中钨铜电极烧蚀较空气中更为严重，钨铜电极的烧蚀主要是金属蒸发引起的汽相侵蚀。由于水介质较空气具有不可压缩性，水中放电电弧集中，电极表面电弧斑点处电流密度和电流作用时间较空气中更为严重，同时由于水中脉冲放电时发生的高温物理化学反应，是造成水中电极烧蚀要高于空气中的根本原因。
2015, 27: 115004.
doi: 10.11884/HPLPB201527.115004
摘要:
为测量高空核爆炸电磁脉冲（HEMP）模拟器中脉冲电场波形（峰值电场大于50 kV/m、上升时间小于2.3 ns）,设计了一种新型圆锥形D-dot探测器。介绍了D-dot探头的工作原理,分析了探头与传输电缆的阻抗匹配条件,确定了探头的结构、尺寸等参数。D-dot探头测量脉冲电场的一阶微分信号,通过积分器积分和数字积分两种积分方式获得脉冲电场信号。测量电磁脉冲实验结果表明,积分器积分和数字积分两种积分方式都能恢复脉冲电场波形,其中数字积分效果更好；与有源光纤电场测量系统实验测量结果相比,该D-dot探测器更适合测量纳秒级快前沿的电磁脉冲波形,满足测量快前沿HEMP信号的设计要求。
为测量高空核爆炸电磁脉冲（HEMP）模拟器中脉冲电场波形（峰值电场大于50 kV/m、上升时间小于2.3 ns）,设计了一种新型圆锥形D-dot探测器。介绍了D-dot探头的工作原理,分析了探头与传输电缆的阻抗匹配条件,确定了探头的结构、尺寸等参数。D-dot探头测量脉冲电场的一阶微分信号,通过积分器积分和数字积分两种积分方式获得脉冲电场信号。测量电磁脉冲实验结果表明,积分器积分和数字积分两种积分方式都能恢复脉冲电场波形,其中数字积分效果更好；与有源光纤电场测量系统实验测量结果相比,该D-dot探测器更适合测量纳秒级快前沿的电磁脉冲波形,满足测量快前沿HEMP信号的设计要求。
2015, 27: 115005.
doi: 10.11884/HPLPB201527.115005
摘要:
提出了采用渐开线硅钢叠片的变压器磁芯与螺旋线的一体化的长脉冲产生结构；计算了螺旋线引入磁芯后，电磁波延迟传输的慢波系数和波阻抗参数，以及脉冲形成的输出参数，并开展了数值模拟进行验证。研究结果表明：引入磁芯后，螺旋线上慢波传输时，内外筒电流沿磁芯基底而非磁芯表面；磁芯的径向厚度相对磁芯径向尺寸越小，磁芯对脉冲形成的影响越小。
提出了采用渐开线硅钢叠片的变压器磁芯与螺旋线的一体化的长脉冲产生结构；计算了螺旋线引入磁芯后，电磁波延迟传输的慢波系数和波阻抗参数，以及脉冲形成的输出参数，并开展了数值模拟进行验证。研究结果表明：引入磁芯后，螺旋线上慢波传输时，内外筒电流沿磁芯基底而非磁芯表面；磁芯的径向厚度相对磁芯径向尺寸越小，磁芯对脉冲形成的影响越小。
2015, 27: 115101.
doi: 10.11884/HPLPB201527.115101
摘要:
强流电子束时间分辨测量系统在直线感应加速器（LIA）环境中会受到一些短暂的高能脉冲干扰，这些瞬态脉冲干扰既针对电路又针对测量系统，这对测量系统电子设备危害很大。介绍了时间分辨测量系统的原理，分析了瞬态脉冲干扰的成因和抑制方法，给出了束参数测量系统的实验布局和特点，分析瞬态脉冲干扰对LIA中测量系统电子器件电性能的影响和变化规律，并进一步探讨电子器件电性能受瞬态脉冲干扰后的抑制措施。通过采用光纤传输控制信号的措施，能很好地传输窄脉冲，信号延时抖动小，达到了高速信号的可靠传输要求，利用紧凑嵌入式方法，提高了抗电磁干扰的能力，这样可以更好地保护束参数测量电子器件，提高了整个系统的抗干扰能力及可靠性。
强流电子束时间分辨测量系统在直线感应加速器（LIA）环境中会受到一些短暂的高能脉冲干扰，这些瞬态脉冲干扰既针对电路又针对测量系统，这对测量系统电子设备危害很大。介绍了时间分辨测量系统的原理，分析了瞬态脉冲干扰的成因和抑制方法，给出了束参数测量系统的实验布局和特点，分析瞬态脉冲干扰对LIA中测量系统电子器件电性能的影响和变化规律，并进一步探讨电子器件电性能受瞬态脉冲干扰后的抑制措施。通过采用光纤传输控制信号的措施，能很好地传输窄脉冲，信号延时抖动小，达到了高速信号的可靠传输要求，利用紧凑嵌入式方法，提高了抗电磁干扰的能力，这样可以更好地保护束参数测量电子器件，提高了整个系统的抗干扰能力及可靠性。
2015, 27: 115102.
doi: 10.11884/HPLPB201527.115102
摘要:
ADS注入器Ⅱ超导加速段的运行需要在4.2 K（液氦）超低温环境下进行,针对注入器Ⅱ10 MeV加速器低温恒温器的运行要求设计了一套液氦分配系统,该系统在满足加速器的低温恒温器工作的同时还具备给超导腔水平测试、垂直测试、磁铁测试等试验终端供液以及调节流量的功能。系统已应用于5 MeV加速器液氦的分配与调节以及超导腔垂直测试系统中,运行良好。重点介绍了液氦分配系统的工艺流程、阀箱的结构设计及调试运行情况。
ADS注入器Ⅱ超导加速段的运行需要在4.2 K（液氦）超低温环境下进行,针对注入器Ⅱ10 MeV加速器低温恒温器的运行要求设计了一套液氦分配系统,该系统在满足加速器的低温恒温器工作的同时还具备给超导腔水平测试、垂直测试、磁铁测试等试验终端供液以及调节流量的功能。系统已应用于5 MeV加速器液氦的分配与调节以及超导腔垂直测试系统中,运行良好。重点介绍了液氦分配系统的工艺流程、阀箱的结构设计及调试运行情况。
2015, 27: 115103.
doi: 10.11884/HPLPB201527.115103
摘要:
通过理论分析，给出了网栅或光源横向偏离束轴、网栅或光源相对束轴有小角度倾斜、光源不在网栅聚焦点上等失聚焦照相条件下的直穿辐射损失率，计算了利用膜片堆叠制造网栅造成的影响。并通过蒙特卡罗数值模拟验证了理论分析结果。结果表明，网栅失聚焦或膜片堆叠制造的影响相当于网栅孔的尺寸减小，孔内其他位置的直穿辐射量保持不变。
通过理论分析，给出了网栅或光源横向偏离束轴、网栅或光源相对束轴有小角度倾斜、光源不在网栅聚焦点上等失聚焦照相条件下的直穿辐射损失率，计算了利用膜片堆叠制造网栅造成的影响。并通过蒙特卡罗数值模拟验证了理论分析结果。结果表明，网栅失聚焦或膜片堆叠制造的影响相当于网栅孔的尺寸减小，孔内其他位置的直穿辐射量保持不变。
2015, 27: 115104.
doi: 10.11884/HPLPB201527.115104
摘要:
建立了螺旋波等离子体推进器中双层等离子体形成过程的一维全粒子PIC模型,讨论了放电过程中电子加热模型和等离子体膨胀模型,计算了不同条件下螺旋波等离子体推进器中双层等离子体的分布。结果表明：采用氩气工质,在射频电流90 A/m2和工作压强0.05~0.15 Pa的条件下,可产生双层等离子体,其密度为1.31015~2.81015 m-3,双层电势降为10~30 V,可加速氩离子束流,喷射速度为3~12 km/s,双层加速效应对推进器的性能具有一定影响。
建立了螺旋波等离子体推进器中双层等离子体形成过程的一维全粒子PIC模型,讨论了放电过程中电子加热模型和等离子体膨胀模型,计算了不同条件下螺旋波等离子体推进器中双层等离子体的分布。结果表明：采用氩气工质,在射频电流90 A/m2和工作压强0.05~0.15 Pa的条件下,可产生双层等离子体,其密度为1.31015~2.81015 m-3,双层电势降为10~30 V,可加速氩离子束流,喷射速度为3~12 km/s,双层加速效应对推进器的性能具有一定影响。
2015, 27: 119001.
doi: 10.11884/HPLPB201527.119001
摘要:
为了提高材料表面的耐磨性和高温抗氧化性，利用激光熔覆技术在Q235钢表面制备了MoFeCrTiW高熵合金涂层，并采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和磨损试验机等研究了Si，Al添加对高熵合金涂层组织、相结构、耐磨性和高温抗氧化性能的影响。结果表明：激光熔覆MoFeCrTiW高熵合金涂层组织为等轴晶，单独添加等物质的量的Si或Al时，涂层分别为共晶组织或树枝晶，同时添加等物质的量的Si和Al时，涂层组织为细小的等轴晶。各高熵合金涂层的主体相均为BCC相，随着Si,Al的添加，BCC相的晶格常数减小。添加等物质的量的Al有助于抑制涂层中金属间化合物的形成，使涂层耐磨性降低；添加等物质的量的Si则会形成含Si的金属间化合物和一些未知相，提高涂层耐磨性。激光熔覆MoFeCrTiW高熵合金涂层在800 ℃的抗氧化性较高，Si、Al的添加可使涂层的高温抗氧化性进一步提高。
为了提高材料表面的耐磨性和高温抗氧化性，利用激光熔覆技术在Q235钢表面制备了MoFeCrTiW高熵合金涂层，并采用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和磨损试验机等研究了Si，Al添加对高熵合金涂层组织、相结构、耐磨性和高温抗氧化性能的影响。结果表明：激光熔覆MoFeCrTiW高熵合金涂层组织为等轴晶，单独添加等物质的量的Si或Al时，涂层分别为共晶组织或树枝晶，同时添加等物质的量的Si和Al时，涂层组织为细小的等轴晶。各高熵合金涂层的主体相均为BCC相，随着Si,Al的添加，BCC相的晶格常数减小。添加等物质的量的Al有助于抑制涂层中金属间化合物的形成，使涂层耐磨性降低；添加等物质的量的Si则会形成含Si的金属间化合物和一些未知相，提高涂层耐磨性。激光熔覆MoFeCrTiW高熵合金涂层在800 ℃的抗氧化性较高，Si、Al的添加可使涂层的高温抗氧化性进一步提高。
2015, 27: 119002.
doi: 10.11884/HPLPB201527.119002
摘要:
对常压微波等离子体炬装置及H2S废气的处理进行了研究。介绍了一种具有特殊喷嘴结构的微波等离子体炬装置，模拟了不同喷嘴结构下谐振腔中微波电场的强度及分布，在此基础上，进行了H2S废气处理的实验研究。结果表明：采用新型喷嘴结构在喷嘴尖端产生的电场强度和分布更利于等离子体炬的激发，微波功率为500 W时，喷嘴尖端处的电场强度在1.5106 V/m以上，远大于氩气的击穿电场强度，能有效地激发等离子体炬；当H2S气体与Ar气体流量比为10∶90，总流量为1000 mL/min，微波功率为1000 W时，H2S的转化率最大达91.32%；大气微波等离子体炬能有效地处理H2S废气。实验结果证明了模拟结果的正确性和装置的有效性。
对常压微波等离子体炬装置及H2S废气的处理进行了研究。介绍了一种具有特殊喷嘴结构的微波等离子体炬装置，模拟了不同喷嘴结构下谐振腔中微波电场的强度及分布，在此基础上，进行了H2S废气处理的实验研究。结果表明：采用新型喷嘴结构在喷嘴尖端产生的电场强度和分布更利于等离子体炬的激发，微波功率为500 W时，喷嘴尖端处的电场强度在1.5106 V/m以上，远大于氩气的击穿电场强度，能有效地激发等离子体炬；当H2S气体与Ar气体流量比为10∶90，总流量为1000 mL/min，微波功率为1000 W时，H2S的转化率最大达91.32%；大气微波等离子体炬能有效地处理H2S废气。实验结果证明了模拟结果的正确性和装置的有效性。
2015, 27: 119003.
doi: 10.11884/HPLPB201527.119003
摘要:
基于非傅里叶热传导方程，采用复变函数法和镜像法，研究了含双圆柱亚表面缺陷板条材料热波散射的温度场，并给出了热波散射温度场的解析解。分析了入射波波数、热扩散长度、缺陷的埋藏深度以及板条材料的厚度等对板条表面温度分布的影响。温度波由调制光束在材料表面激发，缺陷表面的边界条件为绝热。该分析方法和数值结果可为工程材料结构的传热分析、热波成像和材料内部缺陷评估，以及热物理反问题研究提供参考。
基于非傅里叶热传导方程，采用复变函数法和镜像法，研究了含双圆柱亚表面缺陷板条材料热波散射的温度场，并给出了热波散射温度场的解析解。分析了入射波波数、热扩散长度、缺陷的埋藏深度以及板条材料的厚度等对板条表面温度分布的影响。温度波由调制光束在材料表面激发，缺陷表面的边界条件为绝热。该分析方法和数值结果可为工程材料结构的传热分析、热波成像和材料内部缺陷评估，以及热物理反问题研究提供参考。
2015, 27: 110101.
doi: 10.11884/HPLPB201527.110101
摘要:
在神光Ⅱ升级装置上完成了国际上首次间接驱动快点火集成实验。实验采用双台阶脉冲整形激光注入黑腔产生X射线准等熵压缩锥壳靶,实现了高密度压缩,然后采用皮秒超短脉冲激光注入加热燃料。实验中观测到中子产额由皮秒激光注入前的5103增加到2.2105,中子产额增益达到44倍,实验证实了皮秒激光具有明显燃料加热效果。该实验为进一步开展快点火热斑形成效率和相关物理研究奠定了基础。
在神光Ⅱ升级装置上完成了国际上首次间接驱动快点火集成实验。实验采用双台阶脉冲整形激光注入黑腔产生X射线准等熵压缩锥壳靶,实现了高密度压缩,然后采用皮秒超短脉冲激光注入加热燃料。实验中观测到中子产额由皮秒激光注入前的5103增加到2.2105,中子产额增益达到44倍,实验证实了皮秒激光具有明显燃料加热效果。该实验为进一步开展快点火热斑形成效率和相关物理研究奠定了基础。
2015, 27: 110201.
doi: 10.11884/HPLPB201527.110201
摘要:
回顾了中子单粒子研究的国内外发展情况，介绍了近几年西北核技术研究所在西安脉冲堆开展的低能中子单粒子效应研究进展。比较了稳态与脉冲工况下中子单粒子效应的异同性；分析了含有SRAM结构器件随着特征尺寸的减小，中子单粒子效应敏感性加剧的物理机制。分析认为目前中子单粒子效应已成为小尺寸大规模互补金属氧化物半导体器件的主要中子效应表现；中子辐射效应研究中，除了位移损伤效应以外还必需重视由中子电离造成的中子单粒子效应。
回顾了中子单粒子研究的国内外发展情况，介绍了近几年西北核技术研究所在西安脉冲堆开展的低能中子单粒子效应研究进展。比较了稳态与脉冲工况下中子单粒子效应的异同性；分析了含有SRAM结构器件随着特征尺寸的减小，中子单粒子效应敏感性加剧的物理机制。分析认为目前中子单粒子效应已成为小尺寸大规模互补金属氧化物半导体器件的主要中子效应表现；中子辐射效应研究中，除了位移损伤效应以外还必需重视由中子电离造成的中子单粒子效应。
