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RSS2015年 27卷 第12期
推荐文章
2015, 27: 120101.
doi: 10.11884/HPLPB201527.120101
摘要:
高功率光纤端帽是kW级光纤激光器必不可少的器件，而实现光纤端帽的低损耗高强度熔接是其关键技术。由于光纤和大尺寸光纤端帽在直径上的巨大差异，二者的熔接不能通过传统熔接机实现。设计并搭建了光纤端帽熔接系统，掌握了多种尺寸的光纤端帽的熔接工艺，成功用于光纤激光器及光纤合束器的高功率输出。实验上利用单模光端帽实现了3.01 kW的激光输出，在未进行主动制冷的情况下温升为7 ℃/kW。利用多模光纤端帽实现了6.08 kW的激光输出，在未进行主动制冷的情况下温升为6 ℃/kW。
高功率光纤端帽是kW级光纤激光器必不可少的器件，而实现光纤端帽的低损耗高强度熔接是其关键技术。由于光纤和大尺寸光纤端帽在直径上的巨大差异，二者的熔接不能通过传统熔接机实现。设计并搭建了光纤端帽熔接系统，掌握了多种尺寸的光纤端帽的熔接工艺，成功用于光纤激光器及光纤合束器的高功率输出。实验上利用单模光端帽实现了3.01 kW的激光输出，在未进行主动制冷的情况下温升为7 ℃/kW。利用多模光纤端帽实现了6.08 kW的激光输出，在未进行主动制冷的情况下温升为6 ℃/kW。
2015, 27: 120102.
doi: 10.11884/HPLPB201527.120102
摘要:
基于束缚态到连续态跃迁有源区能带结构,实现了2.5 THz量子级联激光器的连续波工作。激光器的输出频率随电流可在2.45~2.47 THz之间可调,在连续波工作模式下的最高输出功率大于6.0 mW,最高连续波工作温度为60 K,阈值电流密度为120 A/cm2,经Si透镜整形后的输出光斑为高斯分布。
基于束缚态到连续态跃迁有源区能带结构,实现了2.5 THz量子级联激光器的连续波工作。激光器的输出频率随电流可在2.45~2.47 THz之间可调,在连续波工作模式下的最高输出功率大于6.0 mW,最高连续波工作温度为60 K,阈值电流密度为120 A/cm2,经Si透镜整形后的输出光斑为高斯分布。
2015, 27: 120201.
doi: 10.11884/HPLPB201527.120201
摘要:
场线耦合模型的研究是电磁兼容分析和电磁效应评估的重要组成部分。低频时,可以使用基于准TEM波近似的经典场线耦合模型来计算外场激励下的传输线沿线电流电压响应，然而，当入射波频率增加到对应波长与传输线横向尺寸可比拟时，经典模型将产生不可接受的模型误差，因而需要发展高频情况下的场线耦合模型。介绍了国内外多导体传输线高频场线耦合模型的研究进展，详细分析和比较了两个主流分支：TRI模型和TLST模型；之后简要介绍了传输线超理论TLST模型并以算例说明了该模型的准确性和有效性；最后对高频场线耦合模型的研究内容和研究目标进行了总结和展望。
场线耦合模型的研究是电磁兼容分析和电磁效应评估的重要组成部分。低频时,可以使用基于准TEM波近似的经典场线耦合模型来计算外场激励下的传输线沿线电流电压响应，然而，当入射波频率增加到对应波长与传输线横向尺寸可比拟时，经典模型将产生不可接受的模型误差，因而需要发展高频情况下的场线耦合模型。介绍了国内外多导体传输线高频场线耦合模型的研究进展，详细分析和比较了两个主流分支：TRI模型和TLST模型；之后简要介绍了传输线超理论TLST模型并以算例说明了该模型的准确性和有效性；最后对高频场线耦合模型的研究内容和研究目标进行了总结和展望。
2015, 27: 120202.
doi: 10.11884/HPLPB201527.120202
摘要:
为使磁约束聚变堆实现能量放大与氚自持,在其等离子体区周围设置次临界包层和产氚包层。采用天然铀合金燃料、轻水作冷却剂兼慢化剂,内嵌压力管式的次临界包层设计方案,通过对包层物理性能、结构概念设计、热工水力性能和安全分析,表明该方案可将聚变能量放大10倍以上,氚增殖比大于1.15,具有天然的临界安全性和良好余热安全性能。立足于近中期可利用的聚变技术,力争实现聚变能源的提前商用,为我国能源可持续发展提供一种有竞争力的技术选项。
为使磁约束聚变堆实现能量放大与氚自持,在其等离子体区周围设置次临界包层和产氚包层。采用天然铀合金燃料、轻水作冷却剂兼慢化剂,内嵌压力管式的次临界包层设计方案,通过对包层物理性能、结构概念设计、热工水力性能和安全分析,表明该方案可将聚变能量放大10倍以上,氚增殖比大于1.15,具有天然的临界安全性和良好余热安全性能。立足于近中期可利用的聚变技术,力争实现聚变能源的提前商用,为我国能源可持续发展提供一种有竞争力的技术选项。
2015, 27: 121001.
doi: 10.11884/HPLPB201527.121001
摘要:
高能激光会造成吸收体材料表面的温度急剧升高甚至损坏,同时造成吸收体上长期存在较大的温度梯度,这给温度的准确测量造成了很大的难度,为解决上述问题,提出了一种阶梯状镀金反射锥和V型槽结构的吸收体,通过对镀金锥的设计将能量分配到吸收体各部分上,研究了V型槽的几种设计方法对温度场和表面温度的影响,研究表明通过对吸收体各部分的质量和V型槽的参数控制可以大幅降低吸收体各部分的温度梯度、吸收体表面温度和吸收体的平衡时间,从而提高高能激光能量计的激光损伤阈值,并降低温度准确测量难度和减少热损失,最终达到提高准确度的目的。
高能激光会造成吸收体材料表面的温度急剧升高甚至损坏,同时造成吸收体上长期存在较大的温度梯度,这给温度的准确测量造成了很大的难度,为解决上述问题,提出了一种阶梯状镀金反射锥和V型槽结构的吸收体,通过对镀金锥的设计将能量分配到吸收体各部分上,研究了V型槽的几种设计方法对温度场和表面温度的影响,研究表明通过对吸收体各部分的质量和V型槽的参数控制可以大幅降低吸收体各部分的温度梯度、吸收体表面温度和吸收体的平衡时间,从而提高高能激光能量计的激光损伤阈值,并降低温度准确测量难度和减少热损失,最终达到提高准确度的目的。
2015, 27: 121002.
doi: 10.11884/HPLPB201527.121002
摘要:
根据氧碘化学激光器运行过程基本稳定的特点，利用核主元分析(KPCA)方法监控非线性过程的优势，提出了基于KPCA的激光器出光过程监控方法。该方法通过沿时间轴方向展开激光器正常出光的历史数据，建立了激光器出光过程中各时刻的KPCA模型，并在特征空间构建T2统计量和平方预测误差统计量对激光器出光过程进行监控。仿真计算和试验表明，该方法具有可靠的监控性能，能及时、准确地发现激光器出光过程中的异常状态。
根据氧碘化学激光器运行过程基本稳定的特点，利用核主元分析(KPCA)方法监控非线性过程的优势，提出了基于KPCA的激光器出光过程监控方法。该方法通过沿时间轴方向展开激光器正常出光的历史数据，建立了激光器出光过程中各时刻的KPCA模型，并在特征空间构建T2统计量和平方预测误差统计量对激光器出光过程进行监控。仿真计算和试验表明，该方法具有可靠的监控性能，能及时、准确地发现激光器出光过程中的异常状态。
2015, 27: 121003.
doi: 10.11884/HPLPB201527.121003
摘要:
针对大面积衍射光学元件制作过程中对光刻胶均匀涂覆的困难，研究弯月面均匀涂胶方法。利用沟槽型弯月面涂胶机，分析影响光刻胶厚度和厚度均匀性的因素。从实验上验证了光刻胶的胶厚和涂覆扫描速率的正相关关系。分析了光刻胶的浓度、基片与涂覆器刀口间隙、供胶速率等因素对胶厚及胶厚均匀性的影响。利用非接触式的激光微位移传感器监测基片和涂覆器刀口间隙，控制此间隙的抖动小于15 m，优化系统运行的稳定性，提升了弯月面涂覆胶厚的均匀性，实现了胶厚峰谷值偏差3%和标准偏差0.5%的均匀光刻胶涂覆，能够满足脉宽压缩光栅等制作过程中对光刻胶均匀涂覆的需求。
针对大面积衍射光学元件制作过程中对光刻胶均匀涂覆的困难，研究弯月面均匀涂胶方法。利用沟槽型弯月面涂胶机，分析影响光刻胶厚度和厚度均匀性的因素。从实验上验证了光刻胶的胶厚和涂覆扫描速率的正相关关系。分析了光刻胶的浓度、基片与涂覆器刀口间隙、供胶速率等因素对胶厚及胶厚均匀性的影响。利用非接触式的激光微位移传感器监测基片和涂覆器刀口间隙，控制此间隙的抖动小于15 m，优化系统运行的稳定性，提升了弯月面涂覆胶厚的均匀性，实现了胶厚峰谷值偏差3%和标准偏差0.5%的均匀光刻胶涂覆，能够满足脉宽压缩光栅等制作过程中对光刻胶均匀涂覆的需求。
2015, 27: 121004.
doi: 10.11884/HPLPB201527.121004
摘要:
介绍了一种利用多特征联合概率的红外图像中近圆形对象检测方法,通过计算图像中诸多小段曲线的弯拱方向来获得图像中各处存在圆的概率,并用梯度强度对这些概率进行加权,再结合对象内部为空洞的概率,共同形成对图像中近圆形对象所在位置的一个判决。经与经典的Hough变换法相比较,表现出一定的优越性。对一组不同特征的红外图像进行测试实验,均能检测出近圆形对象,表现出一定的适应性,对某些应用场景中的目标检测与识别有辅助价值。
介绍了一种利用多特征联合概率的红外图像中近圆形对象检测方法,通过计算图像中诸多小段曲线的弯拱方向来获得图像中各处存在圆的概率,并用梯度强度对这些概率进行加权,再结合对象内部为空洞的概率,共同形成对图像中近圆形对象所在位置的一个判决。经与经典的Hough变换法相比较,表现出一定的优越性。对一组不同特征的红外图像进行测试实验,均能检测出近圆形对象,表现出一定的适应性,对某些应用场景中的目标检测与识别有辅助价值。
2015, 27: 121005.
doi: 10.11884/HPLPB201527.121005
摘要:
搭建了Nd:YVO4/SESAM锁模激光器,采用LDA泵浦的Innoslab对其进行功率放大,最后同步泵浦MgO:PPLN实现了宽调谐皮秒中红外光参量运转。通过改变MgO:PPLN的温度和通道,实现了信号光1415~1557 nm、闲频光3362~4290 nm范围的宽调谐输出,其中最高的光光转换效率为17.5%。同步泵浦功率为16 W,脉冲重复频率为116.9 MHz时,同时获得1.33 W的1518 nm信号光和1.26 W的3558 nm闲频光输出。
搭建了Nd:YVO4/SESAM锁模激光器,采用LDA泵浦的Innoslab对其进行功率放大,最后同步泵浦MgO:PPLN实现了宽调谐皮秒中红外光参量运转。通过改变MgO:PPLN的温度和通道,实现了信号光1415~1557 nm、闲频光3362~4290 nm范围的宽调谐输出,其中最高的光光转换效率为17.5%。同步泵浦功率为16 W,脉冲重复频率为116.9 MHz时,同时获得1.33 W的1518 nm信号光和1.26 W的3558 nm闲频光输出。
2015, 27: 121006.
doi: 10.11884/HPLPB201527.121006
摘要:
利用激光辐照靶目标时,被辐照部位可能是液体贮箱。通过实验测量与数值模拟的紧密结合,揭示了液体处于自然对流状态时激光辐照下贮箱侧壁温升及液体速度场的演化规律。结果表明：激光辐照初期,铝板中心温升率较高；随着壁面附近液体温度的升高,光斑附近速度边界层内的最大流速增大,传热强度亦增大,导致铝板温升率降低；当铝板吸收的激光能量能够基本被水的对流带走时,铝板中心的温升率趋于零。
利用激光辐照靶目标时,被辐照部位可能是液体贮箱。通过实验测量与数值模拟的紧密结合,揭示了液体处于自然对流状态时激光辐照下贮箱侧壁温升及液体速度场的演化规律。结果表明：激光辐照初期,铝板中心温升率较高；随着壁面附近液体温度的升高,光斑附近速度边界层内的最大流速增大,传热强度亦增大,导致铝板温升率降低；当铝板吸收的激光能量能够基本被水的对流带走时,铝板中心的温升率趋于零。
2015, 27: 121007.
doi: 10.11884/HPLPB201527.121007
摘要:
基于四能级受激准分子宽带泵浦碱金属激光器（XPAL）的工作机理建立了连续波半导体激光器泵浦的四能级XPAL理论模型,该模型基于速率方程,考虑泵浦光线宽与伴峰吸收线宽,采用迭代算法求解,主要用于分析半导体激光器连续泵浦四能级XPAL系统的泵浦阈值特性。讨论了温度、蒸气室长度、泵浦光线宽、输出耦合率和惰性气体粒子数密度对泵浦阈值的影响,结果表明激光器存在一个最佳温度可以使泵浦阈值达到最小,且在最佳温度附近较大范围内泵浦阈值不会有较大变化。除此之外,对蒸气室长度、输出耦合率、泵浦光线宽和惰性气体粒子数密度的分析表明,相较于惰性气体粒子数密度,其他参数的变化对泵浦阈值的影响较小。而较高的惰性气体粒子数密度可以有效提升增益介质对泵浦光的吸收从而降低阈值。
基于四能级受激准分子宽带泵浦碱金属激光器（XPAL）的工作机理建立了连续波半导体激光器泵浦的四能级XPAL理论模型,该模型基于速率方程,考虑泵浦光线宽与伴峰吸收线宽,采用迭代算法求解,主要用于分析半导体激光器连续泵浦四能级XPAL系统的泵浦阈值特性。讨论了温度、蒸气室长度、泵浦光线宽、输出耦合率和惰性气体粒子数密度对泵浦阈值的影响,结果表明激光器存在一个最佳温度可以使泵浦阈值达到最小,且在最佳温度附近较大范围内泵浦阈值不会有较大变化。除此之外,对蒸气室长度、输出耦合率、泵浦光线宽和惰性气体粒子数密度的分析表明,相较于惰性气体粒子数密度,其他参数的变化对泵浦阈值的影响较小。而较高的惰性气体粒子数密度可以有效提升增益介质对泵浦光的吸收从而降低阈值。
2015, 27: 121008.
doi: 10.11884/HPLPB201527.121008
摘要:
针对磁流变抛光过程中抛光轨迹会引入迭代误差的问题,设计了步长和行距随光学表面梯度自适应变化的光栅线抛光轨迹。首先根据光学元件的表面误差分布,利用标准五点法获得面形各点的梯度值,再基于聚类离散思想将所有面形点根据梯度值大小进行了归类,从而得到轨迹步长和行距随面形误差变化的自适应轨迹。在自研的磁流变加工机床上进行了实验研究,将一块直径50 mm的微晶玻璃,从峰谷值为65 nm、均方根值为12 nm收敛到峰谷值为21 nm、均方根值为2.5 nm,并且在加工后的表面功率谱密度曲线上没有出现明显的尖峰误差。实验结果表明,这种自适应轨迹能有效抑制中高频误差。
针对磁流变抛光过程中抛光轨迹会引入迭代误差的问题,设计了步长和行距随光学表面梯度自适应变化的光栅线抛光轨迹。首先根据光学元件的表面误差分布,利用标准五点法获得面形各点的梯度值,再基于聚类离散思想将所有面形点根据梯度值大小进行了归类,从而得到轨迹步长和行距随面形误差变化的自适应轨迹。在自研的磁流变加工机床上进行了实验研究,将一块直径50 mm的微晶玻璃,从峰谷值为65 nm、均方根值为12 nm收敛到峰谷值为21 nm、均方根值为2.5 nm,并且在加工后的表面功率谱密度曲线上没有出现明显的尖峰误差。实验结果表明,这种自适应轨迹能有效抑制中高频误差。
2015, 27: 122001.
doi: 10.11884/HPLPB201527.122001
摘要:
以带通平响应为优化目标，通过残余响应、带外残余响应相对误差以及残余响应平整度3个参数来优化滤片的厚度，设计了一套共有7个能量通道、连续覆盖18~88 keV能谱范围的Ross滤片谱仪。该谱仪能量通道宽度在2~20 keV之间。多数能量通道的带外残余响应相对误差低于10%，残余响应平整度优于20%。将该谱仪应用于微聚焦X光机上的高Z金属球壳高能X射线背光照相实验，结果表明：在不同的实验条件下，Ross滤片谱仪测得的能谱形状与理论模型给出的结果符合较好，测得的能谱不仅能够很好地解释背光照相图像，而且可用于根据图像反推客体的面密度。
以带通平响应为优化目标，通过残余响应、带外残余响应相对误差以及残余响应平整度3个参数来优化滤片的厚度，设计了一套共有7个能量通道、连续覆盖18~88 keV能谱范围的Ross滤片谱仪。该谱仪能量通道宽度在2~20 keV之间。多数能量通道的带外残余响应相对误差低于10%，残余响应平整度优于20%。将该谱仪应用于微聚焦X光机上的高Z金属球壳高能X射线背光照相实验，结果表明：在不同的实验条件下，Ross滤片谱仪测得的能谱形状与理论模型给出的结果符合较好，测得的能谱不仅能够很好地解释背光照相图像，而且可用于根据图像反推客体的面密度。
2015, 27: 122002.
doi: 10.11884/HPLPB201527.122002
摘要:
随着惯性约束聚变研究的深入发展，对高精密诊断设备的要求越来越高，基于半导体材料的光致折射率变化这一特性，对新型高时间分辨的全光扫描技术进行了深入研究。重点介绍了影响光扫描模块偏转特性的两大关键技术，即光扫描模块的设计以及泵浦光与信号光时间同步。通过分解实验开展验证性研究，结果表明：通过前期设计制作的光扫描模块可较好地应用于实验中，在一定范围内，泵浦光功率密度越大信号光的偏转也就越大。同时，时间同步对信号光的偏转程度影响也较大，即高时间同步关系也决定了光扫描装置的时间分辨率。
随着惯性约束聚变研究的深入发展，对高精密诊断设备的要求越来越高，基于半导体材料的光致折射率变化这一特性，对新型高时间分辨的全光扫描技术进行了深入研究。重点介绍了影响光扫描模块偏转特性的两大关键技术，即光扫描模块的设计以及泵浦光与信号光时间同步。通过分解实验开展验证性研究，结果表明：通过前期设计制作的光扫描模块可较好地应用于实验中，在一定范围内，泵浦光功率密度越大信号光的偏转也就越大。同时，时间同步对信号光的偏转程度影响也较大，即高时间同步关系也决定了光扫描装置的时间分辨率。
2015, 27: 122003.
doi: 10.11884/HPLPB201527.122003
摘要:
在高功率激光系统中，精密微机械修复是减缓磷酸二氢钾（KDP）晶体表面缺陷增长的有效方法，使用精密微铣削机床可以加工出球面型与高斯型修复轮廓。为得到最优的修复结构参数，建立了晶体前表面球面型与高斯型修复轮廓的电磁场有限元模型，通过改变轮廓的宽度、深度等参数，对两种修复轮廓的光强调制能力进行对比研究。仿真结果表明光强调制能力主要是由修复轮廓的衍射效应及入射光在修复界面处的二次入射所引起的干涉作用共同决定；针对初始损伤点，建议采用宽深比大于5的修复轮廓，从而有效提高KDP晶体表面缺陷点的激光损伤阈值，对于宽深比大于10的修复轮廓建议选用高斯型；对宽1000 m，深20 m的两种修复表面的激光损伤实验表明，高斯型修复轮廓具有较高的抗损伤能力，实验与仿真结果相一致。
在高功率激光系统中，精密微机械修复是减缓磷酸二氢钾（KDP）晶体表面缺陷增长的有效方法，使用精密微铣削机床可以加工出球面型与高斯型修复轮廓。为得到最优的修复结构参数，建立了晶体前表面球面型与高斯型修复轮廓的电磁场有限元模型，通过改变轮廓的宽度、深度等参数，对两种修复轮廓的光强调制能力进行对比研究。仿真结果表明光强调制能力主要是由修复轮廓的衍射效应及入射光在修复界面处的二次入射所引起的干涉作用共同决定；针对初始损伤点，建议采用宽深比大于5的修复轮廓，从而有效提高KDP晶体表面缺陷点的激光损伤阈值，对于宽深比大于10的修复轮廓建议选用高斯型；对宽1000 m，深20 m的两种修复表面的激光损伤实验表明，高斯型修复轮廓具有较高的抗损伤能力，实验与仿真结果相一致。
2015, 27: 122004.
doi: 10.11884/HPLPB201527.122004
摘要:
采用化学气相沉积-氧化烧结法，在不同工作压强条件下，制备了惯性约束聚变靶用空心玻璃微球（HGM）。利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、VMR显微镜系统和能谱仪对HGM的表面形貌、球形度、壁厚均匀性以及成分进行了表征。分析了工作压强对HGM表面形貌、球形度、壁厚均匀性和成分的影响以及相互关系。研究表明：HGM的表面形貌随工作压强的增大而变得平滑致密，表面均方根粗糙度逐渐减小。随工作压强增大，HGM的球形度没有发生明显变化，而壁厚均匀性得到不断提高，微球中C元素浓度逐渐降低，Si元素浓度不断升高，O元素浓度基本保持不变。
采用化学气相沉积-氧化烧结法，在不同工作压强条件下，制备了惯性约束聚变靶用空心玻璃微球（HGM）。利用扫描电子显微镜、原子力显微镜、VMR显微镜系统和能谱仪对HGM的表面形貌、球形度、壁厚均匀性以及成分进行了表征。分析了工作压强对HGM表面形貌、球形度、壁厚均匀性和成分的影响以及相互关系。研究表明：HGM的表面形貌随工作压强的增大而变得平滑致密，表面均方根粗糙度逐渐减小。随工作压强增大，HGM的球形度没有发生明显变化，而壁厚均匀性得到不断提高，微球中C元素浓度逐渐降低，Si元素浓度不断升高，O元素浓度基本保持不变。
2015, 27: 122005.
doi: 10.11884/HPLPB201527.122005
摘要:
发射光谱法是对等离子进行在线诊断的常用方法。在丙酮/H2、丙酮/H2/He和丙酮/H2/Ar三种体系中,对热丝化学气相沉积金刚石薄膜过程中的等离子体进行了在线测量。研究了不同体积分数的惰性气体对等离子体中各活性基团强度的影响,以及CH，H与C2的相对强度的比值、电子温度的大小随惰性气体体积分数的变化关系。结果表明,各基团的强度随着惰性气体体积分数的增加呈现上升趋势,且加入同体积分数的氩气比加入氦气的影响更大；CH，H与C2的相对强度比值、电子温度随着惰性气体体积分数的增加而呈现下降趋势,且在丙酮/H2/Ar体系中要比丙酮/H2/He体系中小。
发射光谱法是对等离子进行在线诊断的常用方法。在丙酮/H2、丙酮/H2/He和丙酮/H2/Ar三种体系中,对热丝化学气相沉积金刚石薄膜过程中的等离子体进行了在线测量。研究了不同体积分数的惰性气体对等离子体中各活性基团强度的影响,以及CH，H与C2的相对强度的比值、电子温度的大小随惰性气体体积分数的变化关系。结果表明,各基团的强度随着惰性气体体积分数的增加呈现上升趋势,且加入同体积分数的氩气比加入氦气的影响更大；CH，H与C2的相对强度比值、电子温度随着惰性气体体积分数的增加而呈现下降趋势,且在丙酮/H2/Ar体系中要比丙酮/H2/He体系中小。
2015, 27: 122006.
doi: 10.11884/HPLPB201527.122006
摘要:
CsI(Tl)闪烁体是X光转换为可见光比较重要的一个部件,在惯性约束聚变中的X 光诊断等方面有着十分重要的应用。通过Geant4软件较为全面地分析了CsI(Tl)闪烁体软X光能量响应,模拟了1~5 keV的软X光入射不同厚度（20,30,50 m）CsI(Tl)的能量沉积谱,探究了粒子之间相互作用的物理过程,并比较了不同能量软X光在不同厚度CsI(Tl)闪烁体中的沉积效率。仿真结果表明,随着CsI (Tl)闪烁体厚度的增加,软X光在CsI (Tl)闪烁体中沉积的能量也逐渐增加,沉积效率与CsI (Tl)闪烁体厚度成正比。模拟研究为选择合适厚度的闪烁体做低能段软X光探测实验做铺垫。
CsI(Tl)闪烁体是X光转换为可见光比较重要的一个部件,在惯性约束聚变中的X 光诊断等方面有着十分重要的应用。通过Geant4软件较为全面地分析了CsI(Tl)闪烁体软X光能量响应,模拟了1~5 keV的软X光入射不同厚度（20,30,50 m）CsI(Tl)的能量沉积谱,探究了粒子之间相互作用的物理过程,并比较了不同能量软X光在不同厚度CsI(Tl)闪烁体中的沉积效率。仿真结果表明,随着CsI (Tl)闪烁体厚度的增加,软X光在CsI (Tl)闪烁体中沉积的能量也逐渐增加,沉积效率与CsI (Tl)闪烁体厚度成正比。模拟研究为选择合适厚度的闪烁体做低能段软X光探测实验做铺垫。
2015, 27: 122007.
doi: 10.11884/HPLPB201527.122007
摘要:
为了改善臭氧处理聚苯乙烯(PS)单层球与聚乙烯醇(PVA)溶液生成的双层乳粒在油相中的分散性,提高大尺寸双层球的成活率,在双层球制备过程中采用了非离子型表面活性剂Tween 20 (T-20)来改性该种PS单层球。结果表明经表面活性剂T-20改性后显著降低了PS薄膜的亲水接触角,提高了PS与PVA间的相互作用,同时也大幅度提高了PS薄膜对PVA的吸附速率。红外光谱和紫外-可见分光光度计的测试结果证明：在PVA固化过程中,由于PVA与T-20的相比太大,PS表面吸附的表面活性剂T-20部分会被PVA置换、迁移至PVA溶液中。 T-20的迁移提高了制备双层球过程中水相与外油相的粘度比且显著降低PVA溶液表面张力,从而有利于实现双重乳粒在油相中的单分散。因此,T-20是制备大尺寸PS-PVA双层空心微球有效的表面活性剂。
为了改善臭氧处理聚苯乙烯(PS)单层球与聚乙烯醇(PVA)溶液生成的双层乳粒在油相中的分散性,提高大尺寸双层球的成活率,在双层球制备过程中采用了非离子型表面活性剂Tween 20 (T-20)来改性该种PS单层球。结果表明经表面活性剂T-20改性后显著降低了PS薄膜的亲水接触角,提高了PS与PVA间的相互作用,同时也大幅度提高了PS薄膜对PVA的吸附速率。红外光谱和紫外-可见分光光度计的测试结果证明：在PVA固化过程中,由于PVA与T-20的相比太大,PS表面吸附的表面活性剂T-20部分会被PVA置换、迁移至PVA溶液中。 T-20的迁移提高了制备双层球过程中水相与外油相的粘度比且显著降低PVA溶液表面张力,从而有利于实现双重乳粒在油相中的单分散。因此,T-20是制备大尺寸PS-PVA双层空心微球有效的表面活性剂。
2015, 27: 122008.
doi: 10.11884/HPLPB201527.122008
摘要:
基于标量衍射理论建立了光谱色散平滑（SSD)、随机相位板（RPP）和偏振匀滑（PS）联用的光束匀滑方案数值仿真模型。以斑纹对比度和偏振度为主要评价参量，利用该模型研究了径向偏振调制的匀滑及消偏振特性。研究表明，径向偏振调制可以有效降低聚焦光斑斑纹对比度和偏振度。使用半波片拼接方式产生近似径向偏振光时，拼接单元数对匀滑及偏振特性影响较小，8片拼接的匀滑效果已与理想径向偏振光几乎一致。对比分析了径向偏振调制、正交偏振调制和双折射楔三种PS方式，结果表明，由于三种PS方式本质上的一致性，光束的匀滑及偏振特性差别较小。
基于标量衍射理论建立了光谱色散平滑（SSD)、随机相位板（RPP）和偏振匀滑（PS）联用的光束匀滑方案数值仿真模型。以斑纹对比度和偏振度为主要评价参量，利用该模型研究了径向偏振调制的匀滑及消偏振特性。研究表明，径向偏振调制可以有效降低聚焦光斑斑纹对比度和偏振度。使用半波片拼接方式产生近似径向偏振光时，拼接单元数对匀滑及偏振特性影响较小，8片拼接的匀滑效果已与理想径向偏振光几乎一致。对比分析了径向偏振调制、正交偏振调制和双折射楔三种PS方式，结果表明，由于三种PS方式本质上的一致性，光束的匀滑及偏振特性差别较小。
2015, 27: 123001.
doi: 10.11884/HPLPB201527.123001
摘要:
设计和分析了应用于W波段带状注行波管的E面多孔输入输出耦合器和H面多孔输入输出耦合器。研究表明，采用多孔耦合，不仅可以实现电磁场与电子注的汇聚和分离，还可以实现极宽工作带宽。HFSS仿真分析结果表明：E面多孔定向耦合器1 dB相对带宽达43 GHz，且隔离度优于20 dB的相对带宽达到40 GHz；H面定向耦合器在E面耦合器的10个耦合孔数的基础上，通过增加2个耦合孔数，1 dB相对带宽提升到30 GHz，且隔离度大于15 dB的相对带宽达到32 GHz。两种新型耦合器在极宽的工作带宽内实现低反射、高隔离的性能。与E面耦合器相比，H面耦合器易于加工和利于与周期永久磁体的封装集成。
设计和分析了应用于W波段带状注行波管的E面多孔输入输出耦合器和H面多孔输入输出耦合器。研究表明，采用多孔耦合，不仅可以实现电磁场与电子注的汇聚和分离，还可以实现极宽工作带宽。HFSS仿真分析结果表明：E面多孔定向耦合器1 dB相对带宽达43 GHz，且隔离度优于20 dB的相对带宽达到40 GHz；H面定向耦合器在E面耦合器的10个耦合孔数的基础上，通过增加2个耦合孔数，1 dB相对带宽提升到30 GHz，且隔离度大于15 dB的相对带宽达到32 GHz。两种新型耦合器在极宽的工作带宽内实现低反射、高隔离的性能。与E面耦合器相比，H面耦合器易于加工和利于与周期永久磁体的封装集成。
2015, 27: 123002.
doi: 10.11884/HPLPB201527.123002
摘要:
介绍了径向双层介质加载圆波导的TE11-HE11模式转换天线的设计原理、实验方法及结果。该模式转换天线由圆波导TE11-HE11模式转换器和辐射器组成：圆波导TE11-HE11模式转换器是在圆波导内沿径向加载两种不同介电常数的微波介质来完成模式转换，辐射器采用开口圆波导或小张角圆锥喇叭将HE11模辐射出去。应用HFSS软件对设计的两种模式转换天线进行模拟优化，数值结果显示这两种天线在线极化和圆极化工作状态下其E面、H面辐射方向图在一定波瓣宽度内均具有较高的等化特性及低副瓣电平。应用矢量网络分析仪和频谱分析仪对线极化TE11模激励状态下的两种模式转换天线的增益和驻波系数进行测试，测试结果表明：在中心频率9.4 GHz频点辐射器采用开口圆波导或小张角圆锥喇叭时天线增益分别为11.21 dB和15.58 dB，且驻波系数均小于1.05。实测结果与仿真结果基本一致，证明了该模式转换天线技术的可行性与正确性。
介绍了径向双层介质加载圆波导的TE11-HE11模式转换天线的设计原理、实验方法及结果。该模式转换天线由圆波导TE11-HE11模式转换器和辐射器组成：圆波导TE11-HE11模式转换器是在圆波导内沿径向加载两种不同介电常数的微波介质来完成模式转换，辐射器采用开口圆波导或小张角圆锥喇叭将HE11模辐射出去。应用HFSS软件对设计的两种模式转换天线进行模拟优化，数值结果显示这两种天线在线极化和圆极化工作状态下其E面、H面辐射方向图在一定波瓣宽度内均具有较高的等化特性及低副瓣电平。应用矢量网络分析仪和频谱分析仪对线极化TE11模激励状态下的两种模式转换天线的增益和驻波系数进行测试，测试结果表明：在中心频率9.4 GHz频点辐射器采用开口圆波导或小张角圆锥喇叭时天线增益分别为11.21 dB和15.58 dB，且驻波系数均小于1.05。实测结果与仿真结果基本一致，证明了该模式转换天线技术的可行性与正确性。
2015, 27: 123003.
doi: 10.11884/HPLPB201527.123003
摘要:
传统滤波器诊断调试方法通过提取滤波器等效电路参数与理想参数对比来决定调试方向，并未考虑调谐元件之间的相互耦合关系且未考虑调试幅度的大小，因而调试效率低下。为解决这一问题，提出一种基于遗传算法与渐进空间映射算法相结合的计算机辅助调试方法。利用遗传算法优化得到滤波器输入输出端的相移长度，去除相移后利用柯西法对滤波器进行参数提取，通过渐进空间映射算法确定滤波器调谐元件的调试方向与幅度，从而使微波滤波器快速达标。采用该方法对四阶交叉耦合滤波器进行调试，仅通过4次迭代即可使滤波器达标，验证了该提出方法的有效性与准确性。
传统滤波器诊断调试方法通过提取滤波器等效电路参数与理想参数对比来决定调试方向，并未考虑调谐元件之间的相互耦合关系且未考虑调试幅度的大小，因而调试效率低下。为解决这一问题，提出一种基于遗传算法与渐进空间映射算法相结合的计算机辅助调试方法。利用遗传算法优化得到滤波器输入输出端的相移长度，去除相移后利用柯西法对滤波器进行参数提取，通过渐进空间映射算法确定滤波器调谐元件的调试方向与幅度，从而使微波滤波器快速达标。采用该方法对四阶交叉耦合滤波器进行调试，仅通过4次迭代即可使滤波器达标，验证了该提出方法的有效性与准确性。
2015, 27: 123004.
doi: 10.11884/HPLPB201527.123004
摘要:
设计了用于W波段三次谐波回旋管的带有iris结构的开放式谐振腔。采用低损耗圆对称模式TE02工作。起振电流为2.9 A,欧姆效率67%。PIC数值模拟结果表明,TE02模式在iris谐振腔中可以实现稳定的W波段三次谐波单模振荡。当电压为45 kV、电流为4 A、横纵速度比为1.5时,可以获得25.7 kW功率输出,对应的工作效率为14.3%。
设计了用于W波段三次谐波回旋管的带有iris结构的开放式谐振腔。采用低损耗圆对称模式TE02工作。起振电流为2.9 A,欧姆效率67%。PIC数值模拟结果表明,TE02模式在iris谐振腔中可以实现稳定的W波段三次谐波单模振荡。当电压为45 kV、电流为4 A、横纵速度比为1.5时,可以获得25.7 kW功率输出,对应的工作效率为14.3%。
2015, 27: 123005.
doi: 10.11884/HPLPB201527.123005
摘要:
针对目前行波管放大器模拟预失真技术中存在的幅度和相位特性关联性强的问题，提出一种双路矢量合成式预失真器。该预失真器由90电桥、模拟电调衰减器和反射式二极管预失真电路构成。根据理论分析和ADS软件仿真结果加工了实际电路并进行测试。实测结果表明：在工作频率29～31 GHz和额定输入功率区间内，该电路可实现与行波管特性相反的预失真性能；合理调整两支路偏置电压，可实现相位扩张改变30，而增益扩张变化量小于1 dB的性能，有效减小了模拟预失真器幅度和相位特性的关联性。
针对目前行波管放大器模拟预失真技术中存在的幅度和相位特性关联性强的问题，提出一种双路矢量合成式预失真器。该预失真器由90电桥、模拟电调衰减器和反射式二极管预失真电路构成。根据理论分析和ADS软件仿真结果加工了实际电路并进行测试。实测结果表明：在工作频率29～31 GHz和额定输入功率区间内，该电路可实现与行波管特性相反的预失真性能；合理调整两支路偏置电压，可实现相位扩张改变30，而增益扩张变化量小于1 dB的性能，有效减小了模拟预失真器幅度和相位特性的关联性。
2015, 27: 123006.
doi: 10.11884/HPLPB201527.123006
摘要:
针对目前行波管放大器模拟预失真技术中存在的幅度和相位特性关联性强的问题，提出一种双路矢量合成式预失真器。该预失真器由90电桥、模拟电调衰减器和反射式二极管预失真电路构成。根据理论分析和ADS软件仿真结果加工了实际电路并进行测试。实测结果表明：在工作频率29～31 GHz和额定输入功率区间内，该电路可实现与行波管特性相反的预失真性能；合理调整两支路偏置电压，可实现相位扩张改变30，而增益扩张变化量小于1 dB的性能，有效减小了模拟预失真器幅度和相位特性的关联性。
针对目前行波管放大器模拟预失真技术中存在的幅度和相位特性关联性强的问题，提出一种双路矢量合成式预失真器。该预失真器由90电桥、模拟电调衰减器和反射式二极管预失真电路构成。根据理论分析和ADS软件仿真结果加工了实际电路并进行测试。实测结果表明：在工作频率29～31 GHz和额定输入功率区间内，该电路可实现与行波管特性相反的预失真性能；合理调整两支路偏置电压，可实现相位扩张改变30，而增益扩张变化量小于1 dB的性能，有效减小了模拟预失真器幅度和相位特性的关联性。
2015, 27: 123007.
doi: 10.11884/HPLPB201527.123007
摘要:
在对空气-地面分层媒质中微波传播与反射理论分析的基础上,研究了地面反射对测点处不同垂直高度电场分布的影响,推导得到了电场分布随垂直高度变化曲线的振荡周期理论计算公式,针对高功率微波源总功率测量,提出了一种双天线阵列抑制地面反射影响的高功率微波辐射场测量方法,通过数值计算、低功率连续波实验、大功率短脉冲实验等进一步验证了理论公式的正确性,以及双天线阵列抑制地面反射影响方法的可行性。结果表明,与单接收天线相比,双天线阵列法可将地面反射影响由原有的4 dB降低至0.6 dB以下,从而有效减小了高功率微波辐射场的测量不确定度,为高功率微波源总功率准确测量奠定了基础。
在对空气-地面分层媒质中微波传播与反射理论分析的基础上,研究了地面反射对测点处不同垂直高度电场分布的影响,推导得到了电场分布随垂直高度变化曲线的振荡周期理论计算公式,针对高功率微波源总功率测量,提出了一种双天线阵列抑制地面反射影响的高功率微波辐射场测量方法,通过数值计算、低功率连续波实验、大功率短脉冲实验等进一步验证了理论公式的正确性,以及双天线阵列抑制地面反射影响方法的可行性。结果表明,与单接收天线相比,双天线阵列法可将地面反射影响由原有的4 dB降低至0.6 dB以下,从而有效减小了高功率微波辐射场的测量不确定度,为高功率微波源总功率准确测量奠定了基础。
2015, 27: 123008.
doi: 10.11884/HPLPB201527.123008
摘要:
在圆周对称的磁场作用下,环形电子束以一定角度轰击在圆柱面的相对论返波管振荡器（RBWO）收集极上并将能量沉积其中,采用蒙特卡罗程序FLUKA,建立了电子的能量沉积分布计算模型,研究了电子能量沉积分布规律；建立了背散射电子的运动模型,模拟了磁场作用下背散射电子的运动轨迹；研究了圆周对称径向磁场的近似方法。研究结果表明：随着磁场强度的增大,最大能量沉积密度增大,背散射电子在更靠近电子束入射区域的位置再次入射并沉积能量,且可能形成一个新的能量沉积峰值。在磁场强度较大时,采用单向的径向磁场即可较好地计算圆周对称径向磁场下背散射电子的能量沉积分布。
在圆周对称的磁场作用下,环形电子束以一定角度轰击在圆柱面的相对论返波管振荡器（RBWO）收集极上并将能量沉积其中,采用蒙特卡罗程序FLUKA,建立了电子的能量沉积分布计算模型,研究了电子能量沉积分布规律；建立了背散射电子的运动模型,模拟了磁场作用下背散射电子的运动轨迹；研究了圆周对称径向磁场的近似方法。研究结果表明：随着磁场强度的增大,最大能量沉积密度增大,背散射电子在更靠近电子束入射区域的位置再次入射并沉积能量,且可能形成一个新的能量沉积峰值。在磁场强度较大时,采用单向的径向磁场即可较好地计算圆周对称径向磁场下背散射电子的能量沉积分布。
2015, 27: 123101.
doi: 10.11884/HPLPB201527.123101
摘要:
为满足太赫兹通信的需求，基于薄膜工艺和双层级联的结构，设计了一种0.34 THz频率选择表面带通滤波器。利用等效电路模型分析了该滤波器的频率特性，通过仿真研究了入射角对该结构频率特性的影响，显示水平极化条件下其在低于45入射角范围内具有较好的性能。最终按照所评估的误差容忍度加工了Jerusalem 十字单元的频率选择表面样片，并进行了频率传输特性的测试与分析，结果表明：该滤波器具有较好的滤波特性。
为满足太赫兹通信的需求，基于薄膜工艺和双层级联的结构，设计了一种0.34 THz频率选择表面带通滤波器。利用等效电路模型分析了该滤波器的频率特性，通过仿真研究了入射角对该结构频率特性的影响，显示水平极化条件下其在低于45入射角范围内具有较好的性能。最终按照所评估的误差容忍度加工了Jerusalem 十字单元的频率选择表面样片，并进行了频率传输特性的测试与分析，结果表明：该滤波器具有较好的滤波特性。
2015, 27: 123201.
doi: 10.11884/HPLPB201527.123201
摘要:
为了分析方波驱动长螺线管内磁场畸变机理，利用麦克斯韦方程研究了螺线管内外的磁场分布情况。首先，利用麦克斯韦方程，分别建立了正弦波驱动螺线管内外电场、磁场模型，并结合安培环路定律和电磁感应定律选取了合适的边界条件，得到了正弦波驱动长螺线管的磁场分布；其次，通过傅里叶变换将方波信号变换为多个正弦信号叠加的形式，从而得到了方波驱动长螺线管磁场分布；最后，通过仿真试验重点分析了方波驱动信号频率对磁场的影响，并得出结论：方波驱动长螺线管磁场波形会失真、畸变，驱动信号频率较低、距离螺线管轴线距离较近处，磁场的方波特性较好。
为了分析方波驱动长螺线管内磁场畸变机理，利用麦克斯韦方程研究了螺线管内外的磁场分布情况。首先，利用麦克斯韦方程，分别建立了正弦波驱动螺线管内外电场、磁场模型，并结合安培环路定律和电磁感应定律选取了合适的边界条件，得到了正弦波驱动长螺线管的磁场分布；其次，通过傅里叶变换将方波信号变换为多个正弦信号叠加的形式，从而得到了方波驱动长螺线管磁场分布；最后，通过仿真试验重点分析了方波驱动信号频率对磁场的影响，并得出结论：方波驱动长螺线管磁场波形会失真、畸变，驱动信号频率较低、距离螺线管轴线距离较近处，磁场的方波特性较好。
2015, 27: 123202.
doi: 10.11884/HPLPB201527.123202
摘要:
为研究油气管道数据采集与监视控制 (SCADA) 系统的电磁脉冲易损性和防护措施,搭建了具有数据采集、数据通信、远程控制等功能的典型油气管道SCADA模拟实验系统,进行了峰值场强最高为50 kV/m的典型高功率电磁波形作用下的电磁脉冲效应试验。利用实验数据,对目前油气管道SCADA系统面临强电磁脉冲威胁的机理和规律进行了初步分析,发现电磁脉冲对油气管道SCADA系统具有一定程度的威胁,获得了效应现象和效应阈值结果。
为研究油气管道数据采集与监视控制 (SCADA) 系统的电磁脉冲易损性和防护措施,搭建了具有数据采集、数据通信、远程控制等功能的典型油气管道SCADA模拟实验系统,进行了峰值场强最高为50 kV/m的典型高功率电磁波形作用下的电磁脉冲效应试验。利用实验数据,对目前油气管道SCADA系统面临强电磁脉冲威胁的机理和规律进行了初步分析,发现电磁脉冲对油气管道SCADA系统具有一定程度的威胁,获得了效应现象和效应阈值结果。
2015, 27: 124001.
doi: 10.11884/HPLPB201527.124001
摘要:
甲基苯基乙烯硅橡胶具有耐高低温、防震等独特优势，在航天器的减震、密封等领域具有广泛应用前景。研究了甲基苯基乙烯基硅橡胶的电离总剂量效应。结果表明，随着辐射剂量的增加，甲基苯基乙烯基硅橡胶的力学性能出现了不同程度的退化。拉伸强度和撕裂强度变化规律以1106 Gy(Si)剂量点为分界点。低于该剂量，拉伸和撕裂随剂量增加快速下降；高于该剂量时，随辐照剂量增加，拉伸强度出现一定程度反弹，呈现出宽U形，而撕裂强度则是先增加后下降。拉断伸长率和邵氏硬度A随辐照剂量增加分别出现快速下降和增加，最终接近饱和。最后，从辐射交联和裂解方面讨论了甲基苯基乙烯基硅橡胶电离总剂量效应的潜在物理机制。
甲基苯基乙烯硅橡胶具有耐高低温、防震等独特优势，在航天器的减震、密封等领域具有广泛应用前景。研究了甲基苯基乙烯基硅橡胶的电离总剂量效应。结果表明，随着辐射剂量的增加，甲基苯基乙烯基硅橡胶的力学性能出现了不同程度的退化。拉伸强度和撕裂强度变化规律以1106 Gy(Si)剂量点为分界点。低于该剂量，拉伸和撕裂随剂量增加快速下降；高于该剂量时，随辐照剂量增加，拉伸强度出现一定程度反弹，呈现出宽U形，而撕裂强度则是先增加后下降。拉断伸长率和邵氏硬度A随辐照剂量增加分别出现快速下降和增加，最终接近饱和。最后，从辐射交联和裂解方面讨论了甲基苯基乙烯基硅橡胶电离总剂量效应的潜在物理机制。
2015, 27: 124002.
doi: 10.11884/HPLPB201527.124002
摘要:
针对用工业CT切片图像直接重构得到的网格模型质量不高的问题，提出一种不受拓扑结构限制的隐式曲面重构全局优化方法。该方法将三维表面模型用隐式函数来表示，通过模型提供的点云信息计算出隐式函数，提取等值面，实现曲面重构。针对隐式曲面重构数据处理量大的问题，引入FFTW快速傅里叶变换来提高效率。实验结果表明，该方法能够同时实现三角网格模型的去噪、网格平滑、简化以及孔洞修补，与保特征的均匀化网格平滑算法相比，去噪效果更好，效率更高。
针对用工业CT切片图像直接重构得到的网格模型质量不高的问题，提出一种不受拓扑结构限制的隐式曲面重构全局优化方法。该方法将三维表面模型用隐式函数来表示，通过模型提供的点云信息计算出隐式函数，提取等值面，实现曲面重构。针对隐式曲面重构数据处理量大的问题，引入FFTW快速傅里叶变换来提高效率。实验结果表明，该方法能够同时实现三角网格模型的去噪、网格平滑、简化以及孔洞修补，与保特征的均匀化网格平滑算法相比，去噪效果更好，效率更高。
2015, 27: 124003.
doi: 10.11884/HPLPB201527.124003
摘要:
对设备机箱内部某串口电路受外界强电磁脉冲干扰所引起的信号完整性问题进行了研究,基于场路结合的仿真分析方法,从空间电磁耦合现象和电路信号干扰效应这两个方面对强电磁脉冲干扰进行了完整的系统分析,发现电磁干扰可导致内部电路出现逻辑电平翻转等扰乱效果,并提出了有效避免电磁干扰的措施。
对设备机箱内部某串口电路受外界强电磁脉冲干扰所引起的信号完整性问题进行了研究,基于场路结合的仿真分析方法,从空间电磁耦合现象和电路信号干扰效应这两个方面对强电磁脉冲干扰进行了完整的系统分析,发现电磁干扰可导致内部电路出现逻辑电平翻转等扰乱效果,并提出了有效避免电磁干扰的措施。
2015, 27: 124004.
doi: 10.11884/HPLPB201527.124004
摘要:
针对空间电离辐照的复杂性，在玻璃空间电离辐照着色损伤动力学研究基础上，讨论了玻璃空间电离辐照着色损伤考核面临的问题，提出了一种动力学的考核方法。基于该方法，以K9-HL玻璃为研究对象，研究了特定轨道（近地点350 km，远地点425 km，轨道倾角51.6）下玻璃空间电离辐照着色损伤过程，分析了特定轨道下玻璃空间电离辐照着色损伤特征，结果显示：K9-HL玻璃特征轨道在轨20年后蓝光区域透过率降低严重导致其必然呈现淡黄色，严重影响了其作为高性能无色光学材料的使用。此外，对玻璃空间电离辐照着色损伤60Co-射线辐照考核方法的适用性进行了分析讨论，结果表明，采用60Co-射线作为辐照源分析玻璃空间电离辐照着色损伤可能引入较大误差，造成该现象的原因是60Co-射线在玻璃中的作用深度极大及考核方法未考虑色心弛豫消失。
针对空间电离辐照的复杂性，在玻璃空间电离辐照着色损伤动力学研究基础上，讨论了玻璃空间电离辐照着色损伤考核面临的问题，提出了一种动力学的考核方法。基于该方法，以K9-HL玻璃为研究对象，研究了特定轨道（近地点350 km，远地点425 km，轨道倾角51.6）下玻璃空间电离辐照着色损伤过程，分析了特定轨道下玻璃空间电离辐照着色损伤特征，结果显示：K9-HL玻璃特征轨道在轨20年后蓝光区域透过率降低严重导致其必然呈现淡黄色，严重影响了其作为高性能无色光学材料的使用。此外，对玻璃空间电离辐照着色损伤60Co-射线辐照考核方法的适用性进行了分析讨论，结果表明，采用60Co-射线作为辐照源分析玻璃空间电离辐照着色损伤可能引入较大误差，造成该现象的原因是60Co-射线在玻璃中的作用深度极大及考核方法未考虑色心弛豫消失。
2015, 27: 124005.
doi: 10.11884/HPLPB201527.124005
摘要:
在CST Particle Studio环境下建立了长径比为40的铅玻璃MCP的三维结构，将有限积分法与蒙特卡罗方法相结合，模拟了直流和高斯脉冲偏置下微通道内二次电子倍增过程，得到了通道轴向二次电子云密度的动态分布曲线。结果显示，二次电子云在通道轴向成高斯分布；在直流偏置下电子云在漂移过程中密度逐渐增大，分布逐渐变得集中，当电子云漂移至靠近输出电极位置时密度达到最大；在高斯偏置下，脉宽对电子倍增过程有决定性影响，当脉宽大于二次电子平均渡越时间时，倍增过程与直流偏置相似。
在CST Particle Studio环境下建立了长径比为40的铅玻璃MCP的三维结构，将有限积分法与蒙特卡罗方法相结合，模拟了直流和高斯脉冲偏置下微通道内二次电子倍增过程，得到了通道轴向二次电子云密度的动态分布曲线。结果显示，二次电子云在通道轴向成高斯分布；在直流偏置下电子云在漂移过程中密度逐渐增大，分布逐渐变得集中，当电子云漂移至靠近输出电极位置时密度达到最大；在高斯偏置下，脉宽对电子倍增过程有决定性影响，当脉宽大于二次电子平均渡越时间时，倍增过程与直流偏置相似。
2015, 27: 124006.
doi: 10.11884/HPLPB201527.124006
摘要:
在激光源原子氧地面模拟设备中对Kapton/Al薄膜二次表面镜进行了原子氧与紫外综合辐照实验，研究了Kapton/Al薄膜质量及太阳吸收比的变化，重点关注了实验前后Kapton/Al薄膜表面结构及成份的改变。结果表明：Kapton/Al薄膜二次表面镜的质量随辐照时间的增加逐渐减小，太阳吸收比的变化趋势与之相反，随辐照时间的增加逐渐增大；综合辐照后Kapton/Al薄膜表面主要官能团数量呈下降趋势；综合辐照过程中材料表面C-C键、C-N键的破坏及在原子氧和紫外环境中重新结合成新的化学结构是造成Kapton/Al薄膜性能退化的主要微观机制，气体小分子的挥发是造成Kapton/Al薄膜质量损失的主要原因。
在激光源原子氧地面模拟设备中对Kapton/Al薄膜二次表面镜进行了原子氧与紫外综合辐照实验，研究了Kapton/Al薄膜质量及太阳吸收比的变化，重点关注了实验前后Kapton/Al薄膜表面结构及成份的改变。结果表明：Kapton/Al薄膜二次表面镜的质量随辐照时间的增加逐渐减小，太阳吸收比的变化趋势与之相反，随辐照时间的增加逐渐增大；综合辐照后Kapton/Al薄膜表面主要官能团数量呈下降趋势；综合辐照过程中材料表面C-C键、C-N键的破坏及在原子氧和紫外环境中重新结合成新的化学结构是造成Kapton/Al薄膜性能退化的主要微观机制，气体小分子的挥发是造成Kapton/Al薄膜质量损失的主要原因。
2015, 27: 124007.
doi: 10.11884/HPLPB201527.124007
摘要:
当密封Cf源寿命超过20年后,其他同位素和子体核素尤其Cf-250和Cm-248的贡献不断增大,使得Cf源中子发射率不能简单按照Cf-252半衰期进行估算。基于Cf源中同位素及其子体核素的衰变和自发裂变规律,提出了一种测定密封Cf源中Cf-252和Cf-250成分的方法,达到快速估算寿命超过20年的Cf源中子发射率的目的。采用长计数器相对测量得到一个使用近30年Cf源在某一时刻的中子发射率,确定了该源初始时刻Cf-252和Cf-250原子核数分别为4.4521016和7.7461015,据此给出了Cf源的中子发射率随时间的变化关系。同时在另外两个时刻的推算结果与长计数器测量结果符合得非常好,相对偏差小于0.3%,进一步验证了该方法的可靠性。此外还对Cf-252,Cf-250和Cm-248对中子发射率的贡献与中子源寿命的关系进行了分析,结果表明当Cf源寿命达到30年时,Cf-252对总中子发射率的贡献已经降至67.65%,而Cf-250和Cm-248的贡献已经达到29.32%和2.94%。
当密封Cf源寿命超过20年后,其他同位素和子体核素尤其Cf-250和Cm-248的贡献不断增大,使得Cf源中子发射率不能简单按照Cf-252半衰期进行估算。基于Cf源中同位素及其子体核素的衰变和自发裂变规律,提出了一种测定密封Cf源中Cf-252和Cf-250成分的方法,达到快速估算寿命超过20年的Cf源中子发射率的目的。采用长计数器相对测量得到一个使用近30年Cf源在某一时刻的中子发射率,确定了该源初始时刻Cf-252和Cf-250原子核数分别为4.4521016和7.7461015,据此给出了Cf源的中子发射率随时间的变化关系。同时在另外两个时刻的推算结果与长计数器测量结果符合得非常好,相对偏差小于0.3%,进一步验证了该方法的可靠性。此外还对Cf-252,Cf-250和Cm-248对中子发射率的贡献与中子源寿命的关系进行了分析,结果表明当Cf源寿命达到30年时,Cf-252对总中子发射率的贡献已经降至67.65%,而Cf-250和Cm-248的贡献已经达到29.32%和2.94%。
2015, 27: 124008.
doi: 10.11884/HPLPB201527.124008
摘要:
采用磁流体控制的办法能提高超燃冲压发动机的推进性能。结合了Maxwell方程组和描述流体力学规律的Navier-Stokes方程组，并对这些方程进行了简化，建立了适用于计算磁流体动力学(MHD)超燃冲压发动机磁控进气道流场分布的数值模拟模型。研究了在特定工况下，流场特征、电势、电流以及提取功率等参数的变化。磁流体发生器能够降低管道出口马赫数和流向速度，降低出口处的总焓，但是出口处的温度有所提高。在电极上，电势保持常数，而绝缘壁面的电势较高，电场在电极端点出现周期性的极性。y方向电流在电极板附近很高，而在绝缘板上几乎为零。电流主要从正电极流向负电极，而且沿着x方向略有减小。y方向电流最大值出现在绝缘壁面上，而绝缘板上的z方向值几乎为零。z方向电流最大值出现在管道的边角处，而在绝缘壁面上几乎为零，电流在绝缘壁面的法线分量为零。
采用磁流体控制的办法能提高超燃冲压发动机的推进性能。结合了Maxwell方程组和描述流体力学规律的Navier-Stokes方程组，并对这些方程进行了简化，建立了适用于计算磁流体动力学(MHD)超燃冲压发动机磁控进气道流场分布的数值模拟模型。研究了在特定工况下，流场特征、电势、电流以及提取功率等参数的变化。磁流体发生器能够降低管道出口马赫数和流向速度，降低出口处的总焓，但是出口处的温度有所提高。在电极上，电势保持常数，而绝缘壁面的电势较高，电场在电极端点出现周期性的极性。y方向电流在电极板附近很高，而在绝缘板上几乎为零。电流主要从正电极流向负电极，而且沿着x方向略有减小。y方向电流最大值出现在绝缘壁面上，而绝缘板上的z方向值几乎为零。z方向电流最大值出现在管道的边角处，而在绝缘壁面上几乎为零，电流在绝缘壁面的法线分量为零。
2015, 27: 124101.
doi: 10.11884/HPLPB201527.124101
摘要:
Tx与Rx滤波器，作为体声波(BAW)双工器的关键部件，其中各薄膜体声波谐振器(FBAR)单元的谐振区面积会影响滤波器的插入损耗和带外抑制这两个重要指标。由于这两个指标是相互制约的，在设计时往往需要折衷考虑，这使得各FBAR单元的谐振区面积设计成为BAW双工器设计的难点之一。为了解决这一问题，提出了一种Tx与Rx滤波器的参数化设计方法。在ADS软件中以FBAR的Mason模型为基础构建了梯形拓扑结构的滤波器电路模型。设置其中各串联FBAR的谐振区面积值以及串并联FBAR的谐振区面积比值为两类优化参数。以给定的滤波器插入损耗与带外抑制为优化目标，使用ADS软件中基于梯度的优化算法得到各参数的优化值。根据优化结果可以简单地计算得到滤波器中各FBAR单元的谐振区面积。以一个工作在LTE band 7的BAW双工器为设计案例展示了该方法的应用流程。设计结果的仿真验证表明：Tx滤波器的插损小于2 dB、在Rx滤波器通带内的抑制大于40 dB；Rx滤波器的插损小于1.9 dB、在Tx滤波器通带内的抑制大于40 dB；满足BAW双工器中Tx与Rx滤波器的性能指标。由此验证了该方法的可行性和易用性。
Tx与Rx滤波器，作为体声波(BAW)双工器的关键部件，其中各薄膜体声波谐振器(FBAR)单元的谐振区面积会影响滤波器的插入损耗和带外抑制这两个重要指标。由于这两个指标是相互制约的，在设计时往往需要折衷考虑，这使得各FBAR单元的谐振区面积设计成为BAW双工器设计的难点之一。为了解决这一问题，提出了一种Tx与Rx滤波器的参数化设计方法。在ADS软件中以FBAR的Mason模型为基础构建了梯形拓扑结构的滤波器电路模型。设置其中各串联FBAR的谐振区面积值以及串并联FBAR的谐振区面积比值为两类优化参数。以给定的滤波器插入损耗与带外抑制为优化目标，使用ADS软件中基于梯度的优化算法得到各参数的优化值。根据优化结果可以简单地计算得到滤波器中各FBAR单元的谐振区面积。以一个工作在LTE band 7的BAW双工器为设计案例展示了该方法的应用流程。设计结果的仿真验证表明：Tx滤波器的插损小于2 dB、在Rx滤波器通带内的抑制大于40 dB；Rx滤波器的插损小于1.9 dB、在Tx滤波器通带内的抑制大于40 dB；满足BAW双工器中Tx与Rx滤波器的性能指标。由此验证了该方法的可行性和易用性。
2015, 27: 124102.
doi: 10.11884/HPLPB201527.124102
摘要:
为了满足航天红外遥感器光学元件透过率高、散热性好的要求，提出一种具有波长选择特性的网状微结构。采用等效介质理论、数学建模理论方法设计网状微结构特征参数，并通过Matlab软件辅助模拟微结构表面光谱辐射特性。运用离子刻蚀机制备网状微结构，通过扫描电子显微镜测量微结构表面形貌,并进行分析。根据结果判断反应气体流量、射频电源功率、反应腔内压强三个工艺参数对微结构形貌及微结构侧壁陡直度具有很大影响，以及确定最佳工艺参数组合。实验结果表明：在最佳工艺参数组合下制备的网状微结构，10.6 m工作波长下透射衍射效率大于91.5%，基本满足红外遥感器对网状微结构光学特性的要求。
为了满足航天红外遥感器光学元件透过率高、散热性好的要求，提出一种具有波长选择特性的网状微结构。采用等效介质理论、数学建模理论方法设计网状微结构特征参数，并通过Matlab软件辅助模拟微结构表面光谱辐射特性。运用离子刻蚀机制备网状微结构，通过扫描电子显微镜测量微结构表面形貌,并进行分析。根据结果判断反应气体流量、射频电源功率、反应腔内压强三个工艺参数对微结构形貌及微结构侧壁陡直度具有很大影响，以及确定最佳工艺参数组合。实验结果表明：在最佳工艺参数组合下制备的网状微结构，10.6 m工作波长下透射衍射效率大于91.5%，基本满足红外遥感器对网状微结构光学特性的要求。
2015, 27: 124103.
doi: 10.11884/HPLPB201527.124103
摘要:
结合电泳沉积和激光纳米焊接技术在常温下成功制备了铝基单壁碳纳米管（SWCNTs-Al）薄膜。首先，将单壁碳纳米管电泳沉积到铝片基底上，再使用皮秒脉冲激光构建二者的可靠连接。对SWCNTs-Al薄膜进行场发射性能测试，开启电压从焊接前的5.1 V/m降低到2.1 V/m，发射电流密度显著提高且更加稳定。这主要是激光纳米焊接后界面接触阻抗减小，场致电子发射更容易实现的结果。基于SWCNTs-Al薄膜的表面形貌图和场发射性能测试结果，确定了最优的激光纳米焊接参数。
结合电泳沉积和激光纳米焊接技术在常温下成功制备了铝基单壁碳纳米管（SWCNTs-Al）薄膜。首先，将单壁碳纳米管电泳沉积到铝片基底上，再使用皮秒脉冲激光构建二者的可靠连接。对SWCNTs-Al薄膜进行场发射性能测试，开启电压从焊接前的5.1 V/m降低到2.1 V/m，发射电流密度显著提高且更加稳定。这主要是激光纳米焊接后界面接触阻抗减小，场致电子发射更容易实现的结果。基于SWCNTs-Al薄膜的表面形貌图和场发射性能测试结果，确定了最优的激光纳米焊接参数。
2015, 27: 125001.
doi: 10.11884/HPLPB201527.125001
摘要:
采用二维磁驱动数值模拟程序MDSC2，对大电流脉冲装置聚龙一号上的151发次磁驱动370 m厚铝飞片实验、164发次磁驱动330 m厚铝飞片实验进行了数值模拟和分析。数值模拟表明：370 m厚铝飞片和330 m厚铝飞片的磁驱动过程中, VISAR测量的速度不是飞片自由面的速度，而是飞片中邻近自由面最近的固体反射面的速度。这是由于磁驱动飞片发射过程中，飞片自由面部分被烧蚀，密度低于固体密度状态，而飞片自由面和加载面中间的飞片还保持固体密度状态。VISAR测量的激光将穿过自由面的低于固体密度状态的飞片部分，到达飞片自由面最近的固体密度位置再反射回去,获得这一位置的飞片速度。数值模拟的飞片固体反射面速度历史和VISAR测量的速度历史相吻合。
采用二维磁驱动数值模拟程序MDSC2，对大电流脉冲装置聚龙一号上的151发次磁驱动370 m厚铝飞片实验、164发次磁驱动330 m厚铝飞片实验进行了数值模拟和分析。数值模拟表明：370 m厚铝飞片和330 m厚铝飞片的磁驱动过程中, VISAR测量的速度不是飞片自由面的速度，而是飞片中邻近自由面最近的固体反射面的速度。这是由于磁驱动飞片发射过程中，飞片自由面部分被烧蚀，密度低于固体密度状态，而飞片自由面和加载面中间的飞片还保持固体密度状态。VISAR测量的激光将穿过自由面的低于固体密度状态的飞片部分，到达飞片自由面最近的固体密度位置再反射回去,获得这一位置的飞片速度。数值模拟的飞片固体反射面速度历史和VISAR测量的速度历史相吻合。
2015, 27: 125002.
doi: 10.11884/HPLPB201527.125002
摘要:
在电磁脉冲效应试验中，由于所获得的效应数据量一般较少，利用经典的数理统计方法对效应阈值场强进行概率拟合非常困难。基于贝叶斯数理统计方法，对油气管道数据采集与监视控制系统的中心控制系统客户端的电磁脉冲效应数据拟合分析。选择了Weibull分布模型和正态分布模型作为假设模型，并依次求得这两种模型参数的先验分布、似然函数和后验分布。通过拟合优度检验，最后基于贝叶斯信息准则选择形状参数、尺度参数分别为8.87, 21.11的Weibull模型作为更合理的阈值场强概率分布模型。
在电磁脉冲效应试验中，由于所获得的效应数据量一般较少，利用经典的数理统计方法对效应阈值场强进行概率拟合非常困难。基于贝叶斯数理统计方法，对油气管道数据采集与监视控制系统的中心控制系统客户端的电磁脉冲效应数据拟合分析。选择了Weibull分布模型和正态分布模型作为假设模型，并依次求得这两种模型参数的先验分布、似然函数和后验分布。通过拟合优度检验，最后基于贝叶斯信息准则选择形状参数、尺度参数分别为8.87, 21.11的Weibull模型作为更合理的阈值场强概率分布模型。
2015, 27: 125003.
doi: 10.11884/HPLPB201527.125003
摘要:
研制了以4H-SiC为基底材料的同面型光导开关,研究了磷离子注入对器件性能的影响。测试结果表明,采用磷离子注入能够有效降低电极处的体电阻,光导开关单位电极间隙的最小导通电阻为3.17 /mm。实验研究了偏置电压和光脉冲能量对导通电阻的影响,在偏置电压10 kV、光能量为30.5 mJ的条件下,器件的输出功率超过2.0 MW。结果表明,研制的开关具有输出波形稳定、抖动小、功率大等特点。
研制了以4H-SiC为基底材料的同面型光导开关,研究了磷离子注入对器件性能的影响。测试结果表明,采用磷离子注入能够有效降低电极处的体电阻,光导开关单位电极间隙的最小导通电阻为3.17 /mm。实验研究了偏置电压和光脉冲能量对导通电阻的影响,在偏置电压10 kV、光能量为30.5 mJ的条件下,器件的输出功率超过2.0 MW。结果表明,研制的开关具有输出波形稳定、抖动小、功率大等特点。
2015, 27: 125004.
doi: 10.11884/HPLPB201527.125004
摘要:
提出了一种非均匀的双路脉冲发生器,采用非对称的高/低阻双路输出,结构上类似于同轴Blumlein线,其形成线包含内筒、中筒和外筒三个同轴圆筒,形成线与Tesla变压器一体化。为获得一致的终端输出阻抗,低阻输出端采用同轴线一分多结构,以匹配高阻输出端阻抗,高阻输出端的输出幅值相对较高,低阻一分多输出端形成低幅值的多路均匀脉冲输出。此外还给出了一组产生超宽谱非均匀脉冲串的设计实例,多路输出脉冲经延迟传输可形成首脉冲幅值较高、后续脉冲幅值均匀的组合脉冲。
提出了一种非均匀的双路脉冲发生器,采用非对称的高/低阻双路输出,结构上类似于同轴Blumlein线,其形成线包含内筒、中筒和外筒三个同轴圆筒,形成线与Tesla变压器一体化。为获得一致的终端输出阻抗,低阻输出端采用同轴线一分多结构,以匹配高阻输出端阻抗,高阻输出端的输出幅值相对较高,低阻一分多输出端形成低幅值的多路均匀脉冲输出。此外还给出了一组产生超宽谱非均匀脉冲串的设计实例,多路输出脉冲经延迟传输可形成首脉冲幅值较高、后续脉冲幅值均匀的组合脉冲。
2015, 27: 125005.
doi: 10.11884/HPLPB201527.125005
摘要:
研究了脉冲宽度对高压脉冲下细胞膜和细胞器膜跨膜电压的影响及细胞膜能量的变化,以及13 s,200 ns和2 ns脉冲对酿酒酵母（CICC31180）杀灭作用时脉冲数的影响。结果表明,随着脉冲数增加,13 s,200 ns和2 ns脉冲对啤酒酵母的灭杀效果均增强。在13 s脉宽,14 kV电压和50个脉冲数下,酵母达到最小存活率-4.3个对数；在200 ns脉宽,40 kV电压和500个脉冲数下,酵母达到存活率-2.6个对数；在2 ns脉宽,200 kV电压和500个脉冲数下,酵母达到存活率-2.8个对数。三种脉冲对酵母菌杀灭的存活率对数与脉冲数的关系表现不是线性的,脉冲数增加到一定程度,存活率下降变缓。在同等灭杀效果-2.0个对数下,2 ns脉冲比13 s脉冲在同轴电极中损耗的能量更少。
研究了脉冲宽度对高压脉冲下细胞膜和细胞器膜跨膜电压的影响及细胞膜能量的变化,以及13 s,200 ns和2 ns脉冲对酿酒酵母（CICC31180）杀灭作用时脉冲数的影响。结果表明,随着脉冲数增加,13 s,200 ns和2 ns脉冲对啤酒酵母的灭杀效果均增强。在13 s脉宽,14 kV电压和50个脉冲数下,酵母达到最小存活率-4.3个对数；在200 ns脉宽,40 kV电压和500个脉冲数下,酵母达到存活率-2.6个对数；在2 ns脉宽,200 kV电压和500个脉冲数下,酵母达到存活率-2.8个对数。三种脉冲对酵母菌杀灭的存活率对数与脉冲数的关系表现不是线性的,脉冲数增加到一定程度,存活率下降变缓。在同等灭杀效果-2.0个对数下,2 ns脉冲比13 s脉冲在同轴电极中损耗的能量更少。
2015, 27: 125006.
doi: 10.11884/HPLPB201527.125006
摘要:
为了测量纳秒级前沿的电磁脉冲电场，研制了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的宽频带电磁脉冲电场测量系统，该系统采用单极子天线作为电场探头的接收天线，高速AD采集调理电路输出的电压信号，由FPGA接收AD采样的数据并保存至DDR2和FLASH存储器中；分析了系统的整体方案；对系统的信号调理、采集的触发方式、FPGA控制以及干扰屏蔽等关键技术进行了重点分析；通过电场探头、电磁脉冲模拟器、PTEM暗室、衰减器以及示波器进行了性能和功能验证实验；利用软件将电场探头和示波器测得的信号进行处理和对比；实验表明，所研制的电场探头可以测量前沿大于2.5 ns、电场强度为0~50 kV/m的脉冲电场，系统线性度好，体积小，抗干扰性能好,测量准确性高。
为了测量纳秒级前沿的电磁脉冲电场，研制了一种基于现场可编程门阵列（FPGA）的宽频带电磁脉冲电场测量系统，该系统采用单极子天线作为电场探头的接收天线，高速AD采集调理电路输出的电压信号，由FPGA接收AD采样的数据并保存至DDR2和FLASH存储器中；分析了系统的整体方案；对系统的信号调理、采集的触发方式、FPGA控制以及干扰屏蔽等关键技术进行了重点分析；通过电场探头、电磁脉冲模拟器、PTEM暗室、衰减器以及示波器进行了性能和功能验证实验；利用软件将电场探头和示波器测得的信号进行处理和对比；实验表明，所研制的电场探头可以测量前沿大于2.5 ns、电场强度为0~50 kV/m的脉冲电场，系统线性度好，体积小，抗干扰性能好,测量准确性高。
2015, 27: 126001.
doi: 10.11884/HPLPB201527.126001
摘要:
中性束注入(NBI )是托卡马克装置四种辅助加热手段(中性束注入、低杂波、离子回旋段波、电子回旋段波)中加热效率最高、物理机制最清楚的一种等离子体加热技术，是国际聚变界公认的最有效的辅助加热手段之一。为了探究EAST-NBI的穿透损失，通过对穿透损失率产生原理的理论分析，设计了具体硬件电路框图和实验方案，并通过实验验证了理论推导的正确性。具体做法首先通过对离子源束斑内中心点热电偶进行定量标定的方法作为穿透损失计算的标准。通过石墨瓦上热电偶单位能量下的温升与标定热电偶的温升之比来对穿透损失率进行计算。实验结果表明在一定的束能范围内,穿透损失率随着注入束能的增加而线性增长,穿透损失率随着等离子体密度增长呈指数衰减。
中性束注入(NBI )是托卡马克装置四种辅助加热手段(中性束注入、低杂波、离子回旋段波、电子回旋段波)中加热效率最高、物理机制最清楚的一种等离子体加热技术，是国际聚变界公认的最有效的辅助加热手段之一。为了探究EAST-NBI的穿透损失，通过对穿透损失率产生原理的理论分析，设计了具体硬件电路框图和实验方案，并通过实验验证了理论推导的正确性。具体做法首先通过对离子源束斑内中心点热电偶进行定量标定的方法作为穿透损失计算的标准。通过石墨瓦上热电偶单位能量下的温升与标定热电偶的温升之比来对穿透损失率进行计算。实验结果表明在一定的束能范围内,穿透损失率随着注入束能的增加而线性增长,穿透损失率随着等离子体密度增长呈指数衰减。
2015, 27: 126002.
doi: 10.11884/HPLPB201527.126002
摘要:
对某大型核反应堆非能动安全壳冷却系统（PCS）中安全壳外部的热环境进行了研究。建立了安全壳外部狭长空间的自然对流换热计算模型，基于Navier-Stokes（N-S）方程进行了求解，同时研究了安全壳出口高度对非能动安全壳冷却系统冷却性能的影响规律。结果表明：在标准大气压下、进口空气温度308.15 K时，基准型安全壳按面积加权的出口平均温度为330.33 K，引射的冷却空气质量流量为275.85 kg/s，冷却空气带走的热量为6160 kW；随着安全壳出口高度的增加，安全壳出口质量流量、换热量不断增加，但变化曲线斜率不断降低，最后趋于平缓，同时,衡量冷却空气有效冷却能力的温度效率线性降低，流动损失线性增大，兼顾换热量与流动损失存在一个最优解。
对某大型核反应堆非能动安全壳冷却系统（PCS）中安全壳外部的热环境进行了研究。建立了安全壳外部狭长空间的自然对流换热计算模型，基于Navier-Stokes（N-S）方程进行了求解，同时研究了安全壳出口高度对非能动安全壳冷却系统冷却性能的影响规律。结果表明：在标准大气压下、进口空气温度308.15 K时，基准型安全壳按面积加权的出口平均温度为330.33 K，引射的冷却空气质量流量为275.85 kg/s，冷却空气带走的热量为6160 kW；随着安全壳出口高度的增加，安全壳出口质量流量、换热量不断增加，但变化曲线斜率不断降低，最后趋于平缓，同时,衡量冷却空气有效冷却能力的温度效率线性降低，流动损失线性增大，兼顾换热量与流动损失存在一个最优解。
