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RSS2016年 28卷 第02期
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2016, 28: 021001.
doi: 10.11884/HPLPB201628.021001
摘要:
评估每个粒子的重要性是确保粒子滤波法跟踪目标准确性的重要因素。针对背景杂波和噪声干扰形成的大量虚警导致小弱目标跟踪识别的随机性和不确定性问题, 提出了一种基于粒子区别性稀疏表征的小弱目标跟踪方法。该方法根据红外图像信号自适应构建分类超完备字典, 即反映目标信号特征的目标字典和表示背景杂波的背景字典, 有利于突出目标粒子和背景粒子在联合分类字典的稀疏表征差异程度；建立基于目标粒子和背景粒子稀疏重构残差差异性的粒子滤波观测模型, 采用随机估计法对字典子空间进行在线更新, 实现对目标状态估计与跟踪。理论分析和试验结果表明, 该方法增强了随机粒子的状态估计能力, 提升了粒子稀疏表征对小弱运动目标的适应能力和跟踪识别准确度。
评估每个粒子的重要性是确保粒子滤波法跟踪目标准确性的重要因素。针对背景杂波和噪声干扰形成的大量虚警导致小弱目标跟踪识别的随机性和不确定性问题, 提出了一种基于粒子区别性稀疏表征的小弱目标跟踪方法。该方法根据红外图像信号自适应构建分类超完备字典, 即反映目标信号特征的目标字典和表示背景杂波的背景字典, 有利于突出目标粒子和背景粒子在联合分类字典的稀疏表征差异程度；建立基于目标粒子和背景粒子稀疏重构残差差异性的粒子滤波观测模型, 采用随机估计法对字典子空间进行在线更新, 实现对目标状态估计与跟踪。理论分析和试验结果表明, 该方法增强了随机粒子的状态估计能力, 提升了粒子稀疏表征对小弱运动目标的适应能力和跟踪识别准确度。
2016, 28: 021002.
doi: 10.11884/HPLPB201628.021002
摘要:
为满足固体激光器用微通道冷却器的换热要求, 根据冷却器结构分别建立了二维和三维物理模型, 利用计算流体力学方法首先对比研究两者的流动特性, 然后考察雷诺数和玻片生热量对微通道流动和传热特性的影响。结果表明：对于类似大平板间的矩形微通道层流流动区域, 其流动及传热特性可直接采用二维简化模型进行模拟分析；对于重点关注的转捩区, 采用三维模型模拟分析更好；当雷诺数增大到转捩点, 流体的传热效果得到明显增强；随着雷诺数的增大, 玻片生热量对通道内最低压力需求的影响逐渐减小；不同玻片生热量对微通道流动影响不可忽略, 对努赛尔数和通道总压降基本无影响。
为满足固体激光器用微通道冷却器的换热要求, 根据冷却器结构分别建立了二维和三维物理模型, 利用计算流体力学方法首先对比研究两者的流动特性, 然后考察雷诺数和玻片生热量对微通道流动和传热特性的影响。结果表明：对于类似大平板间的矩形微通道层流流动区域, 其流动及传热特性可直接采用二维简化模型进行模拟分析；对于重点关注的转捩区, 采用三维模型模拟分析更好；当雷诺数增大到转捩点, 流体的传热效果得到明显增强；随着雷诺数的增大, 玻片生热量对通道内最低压力需求的影响逐渐减小；不同玻片生热量对微通道流动影响不可忽略, 对努赛尔数和通道总压降基本无影响。
2016, 28: 021003.
doi: 10.11884/HPLPB201628.021003
摘要:
通过以系留气球和探空气球为平台的方式, 搭载温度脉动仪在戈壁地区对大气折射率结构常数开展长期测量。对获取的实验数据开展统计分析, 探讨了在白天与夜间折射率结构常数的平均情况、高度分布、偏度与峰度、季节的强弱特性等四个方面的内容, 结果表明：在测量地区, 随高度分布的大气折射率结构常数在白天和夜间的算术平均值和对数平均值的比值会有较大的差异, 并且白天和夜间的对数平均值和标准差系数随高度分布各有其特点, 表现在随高度整体减小的同时会有起伏出现, 尤其是夜间；白天和夜间的偏度与峰度主要表现出右偏和尖峰特性, 在高度分布上有所不同；季节变化对湍流的强弱分布产生明显影响, 集中体现在中性湍流和弱湍流分布情况随高度发生交互变化。
通过以系留气球和探空气球为平台的方式, 搭载温度脉动仪在戈壁地区对大气折射率结构常数开展长期测量。对获取的实验数据开展统计分析, 探讨了在白天与夜间折射率结构常数的平均情况、高度分布、偏度与峰度、季节的强弱特性等四个方面的内容, 结果表明：在测量地区, 随高度分布的大气折射率结构常数在白天和夜间的算术平均值和对数平均值的比值会有较大的差异, 并且白天和夜间的对数平均值和标准差系数随高度分布各有其特点, 表现在随高度整体减小的同时会有起伏出现, 尤其是夜间；白天和夜间的偏度与峰度主要表现出右偏和尖峰特性, 在高度分布上有所不同；季节变化对湍流的强弱分布产生明显影响, 集中体现在中性湍流和弱湍流分布情况随高度发生交互变化。
2016, 28: 021004.
doi: 10.11884/HPLPB201628.021004
摘要:
利用理论推导及实验验证的方法研究了激光倾斜入射支持燃烧波时纵波声场的指向性。根据激光超声的产生机理, 在喷溅物质垂直作用于工件表面的前提条件下, 推导了椭圆形声源作用时远场质点的法向位移。获得了纵波声场的指向性函数, 分析了影响纵波声场指向性的因素, 并进行了实验验证。利用功率密度低于爆轰波点燃阈值的激光烧蚀工件, 使用峰值频率为5 MHz压电探头接收纵波, 进而获得纵波声场的指向性实验数据, 结果表明, 实验数据与理论数据能够较好地进行吻合。在光斑短轴长度恒定时, 与激光垂直入射相比, 各倾斜入射角度下纵波声场的声束轴线指向均保持不变, 并且指向性图形随倾斜角度的增加而变得细窄, 纵波声场的能量也更加集中。
利用理论推导及实验验证的方法研究了激光倾斜入射支持燃烧波时纵波声场的指向性。根据激光超声的产生机理, 在喷溅物质垂直作用于工件表面的前提条件下, 推导了椭圆形声源作用时远场质点的法向位移。获得了纵波声场的指向性函数, 分析了影响纵波声场指向性的因素, 并进行了实验验证。利用功率密度低于爆轰波点燃阈值的激光烧蚀工件, 使用峰值频率为5 MHz压电探头接收纵波, 进而获得纵波声场的指向性实验数据, 结果表明, 实验数据与理论数据能够较好地进行吻合。在光斑短轴长度恒定时, 与激光垂直入射相比, 各倾斜入射角度下纵波声场的声束轴线指向均保持不变, 并且指向性图形随倾斜角度的增加而变得细窄, 纵波声场的能量也更加集中。
2016, 28: 021005.
doi: 10.11884/HPLPB201628.021005
摘要:
大口径KDP/DKDP晶体在强紫外光辐照下产生横向受激拉曼散射效应（TSRS）, 受激放大的拉曼散射光将导致激光能量损失甚至激光损伤, 测量DKDP晶体TSRS增益系数对设置激光装置的运行区间以确保晶体的安全使用非常重要。采用高精度光谱仪探测大口径DKDP晶体（氘含量65%）在351 nm激光辐照下的横向拉曼散射信号, 得到了拉曼散射光的增长曲线, 拟合得到的拉曼增益系数为0.109 cm/GW。同时, 实验结果表明晶体体损伤不影响TSRS增长行为, 表明晶体体损伤对拉曼增益系数测量结果的影响可以忽略。
大口径KDP/DKDP晶体在强紫外光辐照下产生横向受激拉曼散射效应（TSRS）, 受激放大的拉曼散射光将导致激光能量损失甚至激光损伤, 测量DKDP晶体TSRS增益系数对设置激光装置的运行区间以确保晶体的安全使用非常重要。采用高精度光谱仪探测大口径DKDP晶体（氘含量65%）在351 nm激光辐照下的横向拉曼散射信号, 得到了拉曼散射光的增长曲线, 拟合得到的拉曼增益系数为0.109 cm/GW。同时, 实验结果表明晶体体损伤不影响TSRS增长行为, 表明晶体体损伤对拉曼增益系数测量结果的影响可以忽略。
2016, 28: 022001.
doi: 10.11884/HPLPB201628.022001
摘要:
成像板是强激光物理实验中用于记录X射线及粒子信号的重要工具。采用狭缝法和栅条法对Fuji BAS-SR型成像板的空间分辨特性进行了实验研究，测定了该型成像板的调制传递函数，并对极限空间分辨进行了验证。结果显示该型成像板所能响应的空间截止频率约为17 lp/mm。借助蒙特卡罗程序，对成像板自身对X射线响应的空间弥散特性进行了模拟计算，发现成像板自身产生的空间弥散远小于经过扫描仪扫描之后的空间弥散，表明目前成像板空间分辨能力主要受限于其专用的扫描仪。
成像板是强激光物理实验中用于记录X射线及粒子信号的重要工具。采用狭缝法和栅条法对Fuji BAS-SR型成像板的空间分辨特性进行了实验研究，测定了该型成像板的调制传递函数，并对极限空间分辨进行了验证。结果显示该型成像板所能响应的空间截止频率约为17 lp/mm。借助蒙特卡罗程序，对成像板自身对X射线响应的空间弥散特性进行了模拟计算，发现成像板自身产生的空间弥散远小于经过扫描仪扫描之后的空间弥散，表明目前成像板空间分辨能力主要受限于其专用的扫描仪。
2016, 28: 022002.
doi: 10.11884/HPLPB201628.022002
摘要:
厚度低于5 m的AlMg合金箔材可作为带材切割的原材料应用于Z箍缩物理实验。利用热蒸镀方法，通过控制沉积速率在超光滑的NaCl基片上获得了AlMg薄膜，最终在脱膜后获得了厚度低于5 m的无支撑AlMg箔材。实验对该箔材的厚度均匀性、表面粗糙度、衍射峰位、晶粒尺寸及距表面不同距离下的成份进行了分析表征。实验发现，此热蒸镀法制备的AlMg合金箔材的厚度均匀性优于8%，两面的表面粗糙度均小于180 nm，晶粒尺寸约20 nm；不同厚度样品的衍射峰位未明显偏移，箔材内应力很小；不同深度下Mg含量稳定分布，而在箔材表面杂质含量较高，在距表面6 nm以下合金含量达到预期值并趋于稳定。热蒸镀法制得的无支撑AlMg合金箔材具有厚度可控且均匀、成分稳定、内应力小的特点，适用于制备Z箍缩带阵负载。
厚度低于5 m的AlMg合金箔材可作为带材切割的原材料应用于Z箍缩物理实验。利用热蒸镀方法，通过控制沉积速率在超光滑的NaCl基片上获得了AlMg薄膜，最终在脱膜后获得了厚度低于5 m的无支撑AlMg箔材。实验对该箔材的厚度均匀性、表面粗糙度、衍射峰位、晶粒尺寸及距表面不同距离下的成份进行了分析表征。实验发现，此热蒸镀法制备的AlMg合金箔材的厚度均匀性优于8%，两面的表面粗糙度均小于180 nm，晶粒尺寸约20 nm；不同厚度样品的衍射峰位未明显偏移，箔材内应力很小；不同深度下Mg含量稳定分布，而在箔材表面杂质含量较高，在距表面6 nm以下合金含量达到预期值并趋于稳定。热蒸镀法制得的无支撑AlMg合金箔材具有厚度可控且均匀、成分稳定、内应力小的特点，适用于制备Z箍缩带阵负载。
2016, 28: 022003.
doi: 10.11884/HPLPB201628.022003
摘要:
薄膜材料的生长过程随镀膜机尺寸的增大而呈现新的规律，为制备膜层均匀性好、材料均质的大尺寸光学元件，分别在不同离子源能量、沉积压强、基板加热温度及基板转速条件下，采用离子辅助电子束蒸发方法制备了不同单层SiO2薄膜样品；利用分光光度计及椭偏仪分别对样品的透过率及椭偏参数进行测量，并对测量结果进行拟合得到不同样品的折射率及非均质特性。实验结果表明，工件架转速是使大尺寸SiO2薄膜材料产生非均质特性的主要影响因素，离子源能量、基板温度、沉积压强通过影响材料生长过程对材料的非均质特性产生调控；对于大尺寸薄膜光学元件，工件架转速存在限制的条件下，优化其他工艺参数可以获得均质SiO2薄膜材料，该结果对于制备具有优良性能的大尺寸薄膜光学元件具有借鉴意义。
薄膜材料的生长过程随镀膜机尺寸的增大而呈现新的规律，为制备膜层均匀性好、材料均质的大尺寸光学元件，分别在不同离子源能量、沉积压强、基板加热温度及基板转速条件下，采用离子辅助电子束蒸发方法制备了不同单层SiO2薄膜样品；利用分光光度计及椭偏仪分别对样品的透过率及椭偏参数进行测量，并对测量结果进行拟合得到不同样品的折射率及非均质特性。实验结果表明，工件架转速是使大尺寸SiO2薄膜材料产生非均质特性的主要影响因素，离子源能量、基板温度、沉积压强通过影响材料生长过程对材料的非均质特性产生调控；对于大尺寸薄膜光学元件，工件架转速存在限制的条件下，优化其他工艺参数可以获得均质SiO2薄膜材料，该结果对于制备具有优良性能的大尺寸薄膜光学元件具有借鉴意义。
2016, 28: 022004.
doi: 10.11884/HPLPB201628.022004
摘要:
发射度是描述束流品质的重要物理量，根据发射度和传输矩阵可以准确计算束流包络和发散角的变化。在考察传统加速器束流发射度测量方法的基础上，提出采用多狭缝法对激光尾场产生的电子束发射度进行测量。采用宽度为20 m的多狭缝板对发射度为0.05 mmmrad的激光尾场加速电子发射度进行测量，数值模拟结果表明采用多狭缝法测量的相对误差可以控制在5%以内。并给出了不同狭缝参数对测量精度的影响，模拟结果表明狭缝宽度对发射度测量精度影响最大。狭缝宽度越窄，测量精度越高，反之，则越低。
发射度是描述束流品质的重要物理量，根据发射度和传输矩阵可以准确计算束流包络和发散角的变化。在考察传统加速器束流发射度测量方法的基础上，提出采用多狭缝法对激光尾场产生的电子束发射度进行测量。采用宽度为20 m的多狭缝板对发射度为0.05 mmmrad的激光尾场加速电子发射度进行测量，数值模拟结果表明采用多狭缝法测量的相对误差可以控制在5%以内。并给出了不同狭缝参数对测量精度的影响，模拟结果表明狭缝宽度对发射度测量精度影响最大。狭缝宽度越窄，测量精度越高，反之，则越低。
2016, 28: 022005.
doi: 10.11884/HPLPB201628.022005
摘要:
在激光等离子体研究中，电磁脉冲干扰对实验结果影响很大，为了减小这一影响，设计一款新的扫描晶体谱仪，整个机身设计成几乎全密闭的良导体。该晶体谱仪通过更换晶体和调整入射角可以获得较宽范围的测量窗口。在X光光谱为2.5~3.5 keV范围内的测量试验中，该扫描晶体谱仪的谱分辨能力为13（在2960 eV），时间分辨率为10 ps。其谱分辨和时间分辨可以满足对激光等离子体的研究。
在激光等离子体研究中，电磁脉冲干扰对实验结果影响很大，为了减小这一影响，设计一款新的扫描晶体谱仪，整个机身设计成几乎全密闭的良导体。该晶体谱仪通过更换晶体和调整入射角可以获得较宽范围的测量窗口。在X光光谱为2.5~3.5 keV范围内的测量试验中，该扫描晶体谱仪的谱分辨能力为13（在2960 eV），时间分辨率为10 ps。其谱分辨和时间分辨可以满足对激光等离子体的研究。
2016, 28: 022006.
doi: 10.11884/HPLPB201628.022006
摘要:
为实现惯性约束聚变实验中核心部件球形靶丸表面形貌的高精度、高效率、无遗漏检测，建立了基于子孔径拼接和衍射干涉技术相结合的靶丸形貌测量装置，给出了测量的基本原理及系统单孔径横向分辨率的计算方法，并对靶丸旋转扫描时子孔径的排布进行了划分。针对点云数据横向间隔过大导致匹配算法迭代收敛速度缓慢，甚至不收敛的问题，提出以虚拟的极小半径代替实际曲率半径，将点云进行横向压缩的方法，在保持形貌特征不变的同时提高算法的匹配速度和准确性。最后，对直径1 mm的镀金球靶进行了实际测量，得到拼接后相对形貌误差峰谷值和均方根值分别为1.332和0.479的检测结果，可以同时获得表面形貌的整体起伏特征，以及局部的形貌细节。
为实现惯性约束聚变实验中核心部件球形靶丸表面形貌的高精度、高效率、无遗漏检测，建立了基于子孔径拼接和衍射干涉技术相结合的靶丸形貌测量装置，给出了测量的基本原理及系统单孔径横向分辨率的计算方法，并对靶丸旋转扫描时子孔径的排布进行了划分。针对点云数据横向间隔过大导致匹配算法迭代收敛速度缓慢，甚至不收敛的问题，提出以虚拟的极小半径代替实际曲率半径，将点云进行横向压缩的方法，在保持形貌特征不变的同时提高算法的匹配速度和准确性。最后，对直径1 mm的镀金球靶进行了实际测量，得到拼接后相对形貌误差峰谷值和均方根值分别为1.332和0.479的检测结果，可以同时获得表面形貌的整体起伏特征，以及局部的形貌细节。
2016, 28: 023001.
doi: 10.11884/HPLPB201628.023001
摘要:
提出了一种多层螺线管线圈电感的精确计算方法，其思想是叠加螺线管单层线圈的自感和不同线圈层之间的互感。建立了用于计算单层线圈自感的显示表达理论模型，给出了两层线圈之间互感的数值计算方法。使用提出的精确算法，计算出一个实验中使用的螺线管线圈的电感为4.30 mH，与实验测量的电感值4.33 mH的偏差小于1%。
提出了一种多层螺线管线圈电感的精确计算方法，其思想是叠加螺线管单层线圈的自感和不同线圈层之间的互感。建立了用于计算单层线圈自感的显示表达理论模型，给出了两层线圈之间互感的数值计算方法。使用提出的精确算法，计算出一个实验中使用的螺线管线圈的电感为4.30 mH，与实验测量的电感值4.33 mH的偏差小于1%。
2016, 28: 023002.
doi: 10.11884/HPLPB201628.023002
摘要:
对螺旋波纹波导回旋行波管的色散特性进行了研究，通过理论分析推导了螺旋波纹波导的色散方程。进一步对色散曲线进行了数值计算，并着重分析了几何结构参数变化对其色散特性的影响, 由此得到了合理的结构参数。同时利用三维电磁仿真软件CST模拟计算了在该参数下螺旋波纹波导的本征模式并与理论结果作对比，误差小于3%。
对螺旋波纹波导回旋行波管的色散特性进行了研究，通过理论分析推导了螺旋波纹波导的色散方程。进一步对色散曲线进行了数值计算，并着重分析了几何结构参数变化对其色散特性的影响, 由此得到了合理的结构参数。同时利用三维电磁仿真软件CST模拟计算了在该参数下螺旋波纹波导的本征模式并与理论结果作对比，误差小于3%。
2016, 28: 023003.
doi: 10.11884/HPLPB201628.023003
摘要:
设计了一种用于S波段、工作带宽10%的相对论速调管放大器结构。该宽带管采用多间隙输入腔、两个中间腔和重叠模双间隙输出腔来拓展相对论速调管放大器(RKA)群聚段和输出段的带宽, 模拟得到基波调制深度大于80%时, RKA群聚段和输出段的带宽分别为11%和15%。整管模拟时, 通过调节注入微波频率和功率, 得到最大功率1.58 GW、3 dB相对工作带宽10%、带内微波功率不小于1 GW的输出微波。
设计了一种用于S波段、工作带宽10%的相对论速调管放大器结构。该宽带管采用多间隙输入腔、两个中间腔和重叠模双间隙输出腔来拓展相对论速调管放大器(RKA)群聚段和输出段的带宽, 模拟得到基波调制深度大于80%时, RKA群聚段和输出段的带宽分别为11%和15%。整管模拟时, 通过调节注入微波频率和功率, 得到最大功率1.58 GW、3 dB相对工作带宽10%、带内微波功率不小于1 GW的输出微波。
2016, 28: 023004.
doi: 10.11884/HPLPB201628.023004
摘要:
以S波段高功率盒型窗为对象，采用Monte Carlo模拟方法对盒型窗内的次级电子倍增效应进行研究，探索次级电子的倍增规律。模拟得到了盒型窗内TE11模和TM11模共同作用下，两种陶瓷窗片表面次级电子倍增活跃的区域随传输功率的变化特点。在低传输功率下，次级电子仅在未镀膜窗片表面被激励，并以双面倍增的方式在金属法兰与镀膜窗片相对应的区域增长；在较高的传输功率下，窗片表面的次级电子将以单面倍增的方式活跃在窗片表面与波导口相对的区域。传输功率的升高使得镀膜窗片表面的次级电子倍增活跃区域转移到矩形波导窄边对应的区域，并加剧了未镀膜窗片表面的局部倍增效应。
以S波段高功率盒型窗为对象，采用Monte Carlo模拟方法对盒型窗内的次级电子倍增效应进行研究，探索次级电子的倍增规律。模拟得到了盒型窗内TE11模和TM11模共同作用下，两种陶瓷窗片表面次级电子倍增活跃的区域随传输功率的变化特点。在低传输功率下，次级电子仅在未镀膜窗片表面被激励，并以双面倍增的方式在金属法兰与镀膜窗片相对应的区域增长；在较高的传输功率下，窗片表面的次级电子将以单面倍增的方式活跃在窗片表面与波导口相对的区域。传输功率的升高使得镀膜窗片表面的次级电子倍增活跃区域转移到矩形波导窄边对应的区域，并加剧了未镀膜窗片表面的局部倍增效应。
2016, 28: 023101.
doi: 10.11884/HPLPB201628.023101
摘要:
利用CST Microwave Studio 计算双排矩形梳状慢波结构的色散并据此确定了0.22 THz左右频段（D波段）行波管用慢波结构的尺寸参数。将相速再同步技术应用于基于双排矩形梳状慢波结构的D波段行波管中，用CST PIC模拟计算了4例具有不同周期构型的D波段行波管。结果证实：对于无集中衰减器的D波段行波管，在218~232 GHz范围内，相速再同步技术使得输出功率从10~13 W提高到19~28 W，电子效率从1.4%~2.2%提高到2.6%~3.9%；对于具有集中衰减器D波段行波管，在218~232 GHz范围内，相速再同步技术使得输出功率从8~16.8 W提高到32~41 W，电子效率从1.5%~2.8%提高到4.4%~5.7%。此外，无论行波管有无集中衰减器，相速再同步技术都明显改善了行波管的增益平坦度。
利用CST Microwave Studio 计算双排矩形梳状慢波结构的色散并据此确定了0.22 THz左右频段（D波段）行波管用慢波结构的尺寸参数。将相速再同步技术应用于基于双排矩形梳状慢波结构的D波段行波管中，用CST PIC模拟计算了4例具有不同周期构型的D波段行波管。结果证实：对于无集中衰减器的D波段行波管，在218~232 GHz范围内，相速再同步技术使得输出功率从10~13 W提高到19~28 W，电子效率从1.4%~2.2%提高到2.6%~3.9%；对于具有集中衰减器D波段行波管，在218~232 GHz范围内，相速再同步技术使得输出功率从8~16.8 W提高到32~41 W，电子效率从1.5%~2.8%提高到4.4%~5.7%。此外，无论行波管有无集中衰减器，相速再同步技术都明显改善了行波管的增益平坦度。
2016, 28: 023102.
doi: 10.11884/HPLPB201628.023102
摘要:
基于0.13 m SiGe BiCMOS工艺, 研究和设计了一种D波段功率放大器芯片。该放大器芯片用了四个功率放大器单元和两个T型结网络构成。功率放大器单元采用了三级的cascode电路结构。低损耗的片上T型结网络既能起到片上功率合成/分配的功能, 又能对输入输出进行阻抗匹配。对电路结构进行了设计、流片验证和测试。采用微组装工艺将该芯片封装成为波导模块。小信号测试结果表明：该功放芯片工作频率为125~150 GHz, 最高增益在131 GHz为21 dB, 最低增益在150 GHz为17 dB, 通带内S22小于-7 dB, S11小于-10 dB。大信号测试结果表明：该功放模块在128~146 GHz带内输出功率都大于13 dBm, 在139 GHz时, 具有最高输出功率为13.6 dBm, 且1 dB压缩功率为12.9 dBm。
基于0.13 m SiGe BiCMOS工艺, 研究和设计了一种D波段功率放大器芯片。该放大器芯片用了四个功率放大器单元和两个T型结网络构成。功率放大器单元采用了三级的cascode电路结构。低损耗的片上T型结网络既能起到片上功率合成/分配的功能, 又能对输入输出进行阻抗匹配。对电路结构进行了设计、流片验证和测试。采用微组装工艺将该芯片封装成为波导模块。小信号测试结果表明：该功放芯片工作频率为125~150 GHz, 最高增益在131 GHz为21 dB, 最低增益在150 GHz为17 dB, 通带内S22小于-7 dB, S11小于-10 dB。大信号测试结果表明：该功放模块在128~146 GHz带内输出功率都大于13 dBm, 在139 GHz时, 具有最高输出功率为13.6 dBm, 且1 dB压缩功率为12.9 dBm。
2016, 28: 023103.
doi: 10.11884/HPLPB201628.023103
摘要:
肖特基二极管检波器是太赫兹ASK/OOK通信系统的关键器件之一, 为了更好地分析肖特基二极管检波器的非线性特性, 从检波器的电路模型出发, 基于Ritz-Galerkin方法, 建立了检波器非线性特性的理论分析模型。并利用模型对检波器输出信号强度和灵敏度作了理论预测, 表明该理论模型能够精确预测检波器的非线性特性。最后利用该理论模型研究了输入信号强度、负载阻抗和外界温度对0.34 THz肖特基二极管检波器非线性特性的影响。结果表明随着功率的增加, 检波器由平方率区渐变至线性区只在特定条件下才成立, 在实际条件下很容易出现高阶效应。
肖特基二极管检波器是太赫兹ASK/OOK通信系统的关键器件之一, 为了更好地分析肖特基二极管检波器的非线性特性, 从检波器的电路模型出发, 基于Ritz-Galerkin方法, 建立了检波器非线性特性的理论分析模型。并利用模型对检波器输出信号强度和灵敏度作了理论预测, 表明该理论模型能够精确预测检波器的非线性特性。最后利用该理论模型研究了输入信号强度、负载阻抗和外界温度对0.34 THz肖特基二极管检波器非线性特性的影响。结果表明随着功率的增加, 检波器由平方率区渐变至线性区只在特定条件下才成立, 在实际条件下很容易出现高阶效应。
2016, 28: 023104.
doi: 10.11884/HPLPB201628.023104
摘要:
针对二氧化钒（VO2）薄膜在可调谐太赫兹功能器件中的应用, 采用磁控溅射法在K9玻璃衬底上制备了VO2薄膜, 并用X射线衍射（XRD）对薄膜的晶相进行表征。利用配备加热装置的太赫兹时域光谱系统（THz-TDS）研究了薄膜样品在变温过程中的THz反射、透射光谱特性及其变化规律。实验结果表明, 随着加热温度的升高, VO2薄膜发生半导体-金属相变并对宽频段THz波产生显著的调制作用。调制深度明显依赖于THz频率, 薄膜样品对THz波反射功率、透射率的幅度调制深度在0.3~0.5 THz范围波动较大；对THz波的透射率在低频处较大, 高频处较小, 调制深度在35%~65%之间变化。该薄膜制备简单, 质量高, 可应用于太赫兹开关和调制器等功能器件。
针对二氧化钒（VO2）薄膜在可调谐太赫兹功能器件中的应用, 采用磁控溅射法在K9玻璃衬底上制备了VO2薄膜, 并用X射线衍射（XRD）对薄膜的晶相进行表征。利用配备加热装置的太赫兹时域光谱系统（THz-TDS）研究了薄膜样品在变温过程中的THz反射、透射光谱特性及其变化规律。实验结果表明, 随着加热温度的升高, VO2薄膜发生半导体-金属相变并对宽频段THz波产生显著的调制作用。调制深度明显依赖于THz频率, 薄膜样品对THz波反射功率、透射率的幅度调制深度在0.3~0.5 THz范围波动较大；对THz波的透射率在低频处较大, 高频处较小, 调制深度在35%~65%之间变化。该薄膜制备简单, 质量高, 可应用于太赫兹开关和调制器等功能器件。
2016, 28: 023201.
doi: 10.11884/HPLPB201628.023201
摘要:
研究了金属腔内电磁场与单导线耦合对线两端部件产生干扰的敏感性问题。利用并矢格林函数计算腔内场分布, 利用Agrawal模型计算获得导线两端负载的干扰响应, 从腔体尺寸、内部干扰源位置及导线位置三个方面分析了建模的微小变化对导线负载干扰的影响。结果表明, 腔体尺寸的微小变化会带来负载干扰响应的很大变化, 在谐振点处该影响尤其明显；腔内干扰源位置的微小变化可能会带来负载干扰响应的巨大变化；干扰响应对导线距离金属腔壁高度的微小变化不敏感, 但单导线位置的微小变化可能带来负载干扰的较大变化。
研究了金属腔内电磁场与单导线耦合对线两端部件产生干扰的敏感性问题。利用并矢格林函数计算腔内场分布, 利用Agrawal模型计算获得导线两端负载的干扰响应, 从腔体尺寸、内部干扰源位置及导线位置三个方面分析了建模的微小变化对导线负载干扰的影响。结果表明, 腔体尺寸的微小变化会带来负载干扰响应的很大变化, 在谐振点处该影响尤其明显；腔内干扰源位置的微小变化可能会带来负载干扰响应的巨大变化；干扰响应对导线距离金属腔壁高度的微小变化不敏感, 但单导线位置的微小变化可能带来负载干扰的较大变化。
2016, 28: 024001.
doi: 10.11884/HPLPB201628.024001
摘要:
为了提高基于工业CT图像重构的三角网格质量，提出了顶点调整和特征因子相结合的网格规范化算法。引入模型特征因子和局部网格质量提高程度作为网格调整的控制条件，保留原始模型的局部细节特征；采用法矢量阈值按规律递增的方式自适应控制网格调整，实现不同曲率特征的自动识别。实验结果表明，与现有方法相比，该方法能更好地规范模型的三角网格，同时保留了原始模型的细节特征。
为了提高基于工业CT图像重构的三角网格质量，提出了顶点调整和特征因子相结合的网格规范化算法。引入模型特征因子和局部网格质量提高程度作为网格调整的控制条件，保留原始模型的局部细节特征；采用法矢量阈值按规律递增的方式自适应控制网格调整，实现不同曲率特征的自动识别。实验结果表明，与现有方法相比，该方法能更好地规范模型的三角网格，同时保留了原始模型的细节特征。
2016, 28: 024002.
doi: 10.11884/HPLPB201628.024002
摘要:
敏化LiF(Mg, Ti)热释光剂量片（LiF(Mg, Ti)-M TLD）是用于强脉冲辐射场剂量测量的主要探测器。对国内4个厂家生产的敏化LiF(Mg, Ti)热释光剂量片进行了射线响应的一致性、重复性和线性的比较研究, 测量了射线辐照后4种敏化LiF(Mg, Ti)热释光剂量片试验样品的吸收剂量读数平均值及标准偏差, 比较了4种样品在不同吸收剂量下的灵敏度及其变异系数, 并获得了超出线性上限的大剂量辐照对剂量片线性响应特性的影响规律。研究结果表明, 北京防化研究院生产的剂量片性能最优, 试验样品在吸收剂量为6 Gy(Si)时读数变异系数为3.11%, 重复性指标在5%以内, 线性响应上限在50~100 Gy(Si)之间。吸收剂量为150 Gy(Si)并退火后再次使用时的灵敏度漂移幅度约为11%。
敏化LiF(Mg, Ti)热释光剂量片（LiF(Mg, Ti)-M TLD）是用于强脉冲辐射场剂量测量的主要探测器。对国内4个厂家生产的敏化LiF(Mg, Ti)热释光剂量片进行了射线响应的一致性、重复性和线性的比较研究, 测量了射线辐照后4种敏化LiF(Mg, Ti)热释光剂量片试验样品的吸收剂量读数平均值及标准偏差, 比较了4种样品在不同吸收剂量下的灵敏度及其变异系数, 并获得了超出线性上限的大剂量辐照对剂量片线性响应特性的影响规律。研究结果表明, 北京防化研究院生产的剂量片性能最优, 试验样品在吸收剂量为6 Gy(Si)时读数变异系数为3.11%, 重复性指标在5%以内, 线性响应上限在50~100 Gy(Si)之间。吸收剂量为150 Gy(Si)并退火后再次使用时的灵敏度漂移幅度约为11%。
2016, 28: 024003.
doi: 10.11884/HPLPB201628.024003
摘要:
针对闪光照相基本布局, 从照相物理过程出发, 确立网栅相机下含各种物理参量的成像公式。为了获得尽量简化的成像公式, 采用数值模拟和理论分析方法, 探讨了网栅相机在抑制噪声、散射和模糊等方面的能力及其使用方法。结果表明：网栅相机不仅具有灵敏度高、降散射能力强和模糊小的特点, 采用有/无陡坡准直器和客体的两次照相可以获得主要含光源模糊的透射率图像, 极大减少了图像分析中的不确定性因素。
针对闪光照相基本布局, 从照相物理过程出发, 确立网栅相机下含各种物理参量的成像公式。为了获得尽量简化的成像公式, 采用数值模拟和理论分析方法, 探讨了网栅相机在抑制噪声、散射和模糊等方面的能力及其使用方法。结果表明：网栅相机不仅具有灵敏度高、降散射能力强和模糊小的特点, 采用有/无陡坡准直器和客体的两次照相可以获得主要含光源模糊的透射率图像, 极大减少了图像分析中的不确定性因素。
2016, 28: 024101.
doi: 10.11884/HPLPB201628.024101
摘要:
MEMS仿生矢量水听器是一种新型水声传感器, 其工作性能决定于内部MEMS声电换能微结构的几何、材料及流体环境参数。为深入探讨该水听器的工作机理并提高其工作性能, 针对其内部微结构通过合理的简化建立了相应的单自由度等效力学模型, 并推导出理想流体环境下该微结构一阶固有频率与其几何、材料及流体环境参数间的解析表达式。在此基础上, 推导出现有水听器微结构的一阶固有频率, 并搭建实验平台进行验证, 实验结果表明理论值与实验值间的相对误差低于5%, 从而验证了该力学模型的有效性, 为水听器的设计及优化提供了理论基础和参考依据, 同时也为具有类似结构的传感器的性能分析奠定了基础。
MEMS仿生矢量水听器是一种新型水声传感器, 其工作性能决定于内部MEMS声电换能微结构的几何、材料及流体环境参数。为深入探讨该水听器的工作机理并提高其工作性能, 针对其内部微结构通过合理的简化建立了相应的单自由度等效力学模型, 并推导出理想流体环境下该微结构一阶固有频率与其几何、材料及流体环境参数间的解析表达式。在此基础上, 推导出现有水听器微结构的一阶固有频率, 并搭建实验平台进行验证, 实验结果表明理论值与实验值间的相对误差低于5%, 从而验证了该力学模型的有效性, 为水听器的设计及优化提供了理论基础和参考依据, 同时也为具有类似结构的传感器的性能分析奠定了基础。
2016, 28: 025001.
doi: 10.11884/HPLPB201628.025001
摘要:
在进行感应电压叠加装置设计时, 为了使初级脉冲形成与传输系统产生的快前沿高压脉冲均匀耦合到次级传输线, 需要建立感应腔的二维电路模型对电磁波在角向传输线中的传播过程进行分析, 并基于电路计算结果优化设计角向传输线阻抗分布规律，使次级传输线中电流能够均匀分布。由于角向传输线结构复杂, 没有精确求解阻抗值的解析公式, 介绍了一种基于电报方程和瞬态电磁场仿真求解复杂结构传输线阻抗值的方法, 采用该方法对等宽度和变化宽度两种结构角向传输线阻抗值进行了评估。研究结果表明，相比于三平板传输线阻抗计算公式, 采用微带传输线阻抗计算公式对角向传输线阻抗值进行求解结果更加精确。
在进行感应电压叠加装置设计时, 为了使初级脉冲形成与传输系统产生的快前沿高压脉冲均匀耦合到次级传输线, 需要建立感应腔的二维电路模型对电磁波在角向传输线中的传播过程进行分析, 并基于电路计算结果优化设计角向传输线阻抗分布规律，使次级传输线中电流能够均匀分布。由于角向传输线结构复杂, 没有精确求解阻抗值的解析公式, 介绍了一种基于电报方程和瞬态电磁场仿真求解复杂结构传输线阻抗值的方法, 采用该方法对等宽度和变化宽度两种结构角向传输线阻抗值进行了评估。研究结果表明，相比于三平板传输线阻抗计算公式, 采用微带传输线阻抗计算公式对角向传输线阻抗值进行求解结果更加精确。
2016, 28: 025002.
doi: 10.11884/HPLPB201628.025002
摘要:
辐射波模拟器产生的脉冲电磁环境能够近似模拟高空核爆电磁脉冲（HEMP）的自由场, 然而在实际HEMP威胁环境中, 施加在地面设备上的电磁场是电磁脉冲入射波与地面反射波的合成场。通过计算不同入射情况下, HEMP自由辐射场经损耗地面反射叠加形成的总电场, 对比其与初始入射场的强度及波形变化, 分析了地面附近合成电磁场的特点。提出一种将模拟环境效应与实际环境效应进行等效转换的计算方法, 应用该方法计算了入射波电场45极化情况下的模拟环境效应修正因子。分析计算结果, 建议在开展HEMP效应的辐射波模拟试验中, 应将受试设备放在至少三个相互正交的方向上进行测试, 同时适当减小模拟器产生电磁脉冲的宽度。
辐射波模拟器产生的脉冲电磁环境能够近似模拟高空核爆电磁脉冲（HEMP）的自由场, 然而在实际HEMP威胁环境中, 施加在地面设备上的电磁场是电磁脉冲入射波与地面反射波的合成场。通过计算不同入射情况下, HEMP自由辐射场经损耗地面反射叠加形成的总电场, 对比其与初始入射场的强度及波形变化, 分析了地面附近合成电磁场的特点。提出一种将模拟环境效应与实际环境效应进行等效转换的计算方法, 应用该方法计算了入射波电场45极化情况下的模拟环境效应修正因子。分析计算结果, 建议在开展HEMP效应的辐射波模拟试验中, 应将受试设备放在至少三个相互正交的方向上进行测试, 同时适当减小模拟器产生电磁脉冲的宽度。
2016, 28: 025003.
doi: 10.11884/HPLPB201628.025003
摘要:
采用一种导通时阻抗极低的外触发开关作为旁路器件, 在电枢即将出膛前开通此消弧器件, 使回路电流从器件流过, 从而达到抑制甚至消除炮口电弧的目的。对比试验表明, 在触发了消弧开关的试验中, 出膛时炮口电压显著降低, 轨道电流几乎全部流过消弧器件, 高速摄影亦显示电弧亮度明显降低, 消弧器件可有效抑制炮口电弧。通过比较触发信号与器件导通信号, 发现消弧器件的导通时刻较触发信号时刻有一定的延迟, 这在一定程度上影响了消弧器件抑制电弧的性能。
采用一种导通时阻抗极低的外触发开关作为旁路器件, 在电枢即将出膛前开通此消弧器件, 使回路电流从器件流过, 从而达到抑制甚至消除炮口电弧的目的。对比试验表明, 在触发了消弧开关的试验中, 出膛时炮口电压显著降低, 轨道电流几乎全部流过消弧器件, 高速摄影亦显示电弧亮度明显降低, 消弧器件可有效抑制炮口电弧。通过比较触发信号与器件导通信号, 发现消弧器件的导通时刻较触发信号时刻有一定的延迟, 这在一定程度上影响了消弧器件抑制电弧的性能。
2016, 28: 025004.
doi: 10.11884/HPLPB201628.025004
摘要:
基于固态化磁开关、低阻抗脉冲形成网络和感应电压叠加等关键技术, 提出并研制了一台固态化高功率长脉冲驱动源。在前期通过2 GW单次实验验证技术方案的基础上, 研制了中等电压等级的重复频率初级电源；改进了两级磁脉冲压缩系统的复位和绝缘特性；优化了系统整体电路结构, 利用感应电压叠加器完成充电磁开关和脉冲升压的双重功能；设计了合理的复位路径, 实现了各部分磁芯的在线直流复位；并开展了重频运行研究。在电阻负载上获得了输出功率2.1 GW、脉宽约170 ns、重复频率20 Hz及运行时间1 s的实验结果, 脉冲波形的重叠一致性好。
基于固态化磁开关、低阻抗脉冲形成网络和感应电压叠加等关键技术, 提出并研制了一台固态化高功率长脉冲驱动源。在前期通过2 GW单次实验验证技术方案的基础上, 研制了中等电压等级的重复频率初级电源；改进了两级磁脉冲压缩系统的复位和绝缘特性；优化了系统整体电路结构, 利用感应电压叠加器完成充电磁开关和脉冲升压的双重功能；设计了合理的复位路径, 实现了各部分磁芯的在线直流复位；并开展了重频运行研究。在电阻负载上获得了输出功率2.1 GW、脉宽约170 ns、重复频率20 Hz及运行时间1 s的实验结果, 脉冲波形的重叠一致性好。
2016, 28: 025005.
doi: 10.11884/HPLPB201628.025005
摘要:
为了减小脉冲功率源装置的体积, 对三电极气体开关和两电极气体开关的结构进行了小型化设计。采用电磁场仿真软件对局部结构进行优化, 对初步设计的触发开关和自击穿开关在不同SF6气压（0～0.2 MPa）、不同开关间隙条件下的击穿电压及触发工作电压等进行了实验研究。结果表明:设计的触发开关和自击穿开关在0～0.2 MPa气压范围内, 自击穿电压随气压具有很好的线性关系; 自击穿开关间隙为8 mm, 改变气压（0.1～0.2 MPa）可实现自击穿电压90～125 kV可调; 触发开关主间隙为7 mm, 改变气压（0.1～0.2 MPa）可实现触发工作电压40～95 kV 可调; 初步估算, 触发开关和自击穿开关的工作电感均约20 nH。利用重频脉冲电源, 测试了开关的重频工作能力, 在工作电压80 kV、导通电流约20 kA的条件下, 重复工作频率在20 Hz以上。此外, 利用研制的开关构建了八级紧凑型Marx发生器, 实现了5和10 Hz重频多脉冲输出。
为了减小脉冲功率源装置的体积, 对三电极气体开关和两电极气体开关的结构进行了小型化设计。采用电磁场仿真软件对局部结构进行优化, 对初步设计的触发开关和自击穿开关在不同SF6气压（0～0.2 MPa）、不同开关间隙条件下的击穿电压及触发工作电压等进行了实验研究。结果表明:设计的触发开关和自击穿开关在0～0.2 MPa气压范围内, 自击穿电压随气压具有很好的线性关系; 自击穿开关间隙为8 mm, 改变气压（0.1～0.2 MPa）可实现自击穿电压90～125 kV可调; 触发开关主间隙为7 mm, 改变气压（0.1～0.2 MPa）可实现触发工作电压40～95 kV 可调; 初步估算, 触发开关和自击穿开关的工作电感均约20 nH。利用重频脉冲电源, 测试了开关的重频工作能力, 在工作电压80 kV、导通电流约20 kA的条件下, 重复工作频率在20 Hz以上。此外, 利用研制的开关构建了八级紧凑型Marx发生器, 实现了5和10 Hz重频多脉冲输出。
2016, 28: 025006.
doi: 10.11884/HPLPB201628.025006
摘要:
介绍了基于聚龙一号装置的Z箍缩诊断和实验布局, 分析了丝数132~300、丝直径5~10 m、丝阵直径13~30 mm的单/双层钨丝阵Z箍缩内爆动力学过程和软X射线辐射特性规律。研究表明, 钨丝阵等离子体的停滞时间与零维薄壳模型计算的停滞时间一致, 内爆轨迹存在偏离, 丝阵等离子体内爆开始前以丝烧蚀为主, 内爆开始时间约为总内爆时间的67%；随着负载质量和半径的增大, 负载电流、内爆停滞时间和X射线辐射脉冲半高宽也相应增加, X射线辐射峰值功率减小。双层钨丝阵的内爆均匀性和一致性优于单层丝阵, 其辐射峰值功率明显高于单层钨丝阵, 但单/双层钨丝阵辐射产额基本相当, 能量转换效率约为15%。此外, 还初步讨论了单层钨丝阵驱动的低密度泡沫动态黑腔辐射功率波形特征及其与纯钨丝阵内爆辐射的差异。
介绍了基于聚龙一号装置的Z箍缩诊断和实验布局, 分析了丝数132~300、丝直径5~10 m、丝阵直径13~30 mm的单/双层钨丝阵Z箍缩内爆动力学过程和软X射线辐射特性规律。研究表明, 钨丝阵等离子体的停滞时间与零维薄壳模型计算的停滞时间一致, 内爆轨迹存在偏离, 丝阵等离子体内爆开始前以丝烧蚀为主, 内爆开始时间约为总内爆时间的67%；随着负载质量和半径的增大, 负载电流、内爆停滞时间和X射线辐射脉冲半高宽也相应增加, X射线辐射峰值功率减小。双层钨丝阵的内爆均匀性和一致性优于单层丝阵, 其辐射峰值功率明显高于单层钨丝阵, 但单/双层钨丝阵辐射产额基本相当, 能量转换效率约为15%。此外, 还初步讨论了单层钨丝阵驱动的低密度泡沫动态黑腔辐射功率波形特征及其与纯钨丝阵内爆辐射的差异。
2016, 28: 025007.
doi: 10.11884/HPLPB201628.025007
摘要:
工业X光二极管型单焦点高重复频率闪光X光机在科学研究、工业检测等领域具有重要应用前景。基于光导开关脉冲驱动源开展了金属阴极工业X光二极管重复频率运行实验, 采用烘烤处理方法研究阴极表面吸附特性对重复频率发射特性的影响；以二极管阻抗模型为理论基础, 通过重复频率实验获得的二极管电压维持时间和阻抗特性分析等离子体扩散过程。研究表明：对于高阻抗结构工业X光二极管, 金属阴极为表面吸附杂质或气体解吸附形成等离子体发射机制, 一次放电后阴极表面对气体的再吸附过程限制了其在高重复频率条件下的电流发射能力, 同时由于阴极等离子体扩散过程变慢使得二极管电压脉宽变长。具有高重复频率电流发射能力的阴极是发展单焦点重复频率X光机的基础。
工业X光二极管型单焦点高重复频率闪光X光机在科学研究、工业检测等领域具有重要应用前景。基于光导开关脉冲驱动源开展了金属阴极工业X光二极管重复频率运行实验, 采用烘烤处理方法研究阴极表面吸附特性对重复频率发射特性的影响；以二极管阻抗模型为理论基础, 通过重复频率实验获得的二极管电压维持时间和阻抗特性分析等离子体扩散过程。研究表明：对于高阻抗结构工业X光二极管, 金属阴极为表面吸附杂质或气体解吸附形成等离子体发射机制, 一次放电后阴极表面对气体的再吸附过程限制了其在高重复频率条件下的电流发射能力, 同时由于阴极等离子体扩散过程变慢使得二极管电压脉宽变长。具有高重复频率电流发射能力的阴极是发展单焦点重复频率X光机的基础。
2016, 28: 025008.
doi: 10.11884/HPLPB201628.025008
摘要:
为了分析轨道炮静止条件下膛内磁场分布特性, 建立了轨道炮二维计算模型, 基于磁扩散方程与安培定律, 得到导轨和电枢各区域电流密度值, 并通过毕奥-萨伐尔定律对轨道炮电枢前端各考察点磁通密度进行理论计算, 基于电磁感应法进行了膛内磁场测量实验, 实验测量值与理论计算值基本一致, 结果表明, 膛内磁场大小主要由流经电枢和导轨的的电流决定, 电枢前端中心轴线上各考察点, 随着与电枢前端面距离的增大, 磁通密度峰值呈衰减趋势, 但衰减速度逐渐变小。研究结果有助于轨道炮膛内强磁场屏蔽与智能弹药设计。
为了分析轨道炮静止条件下膛内磁场分布特性, 建立了轨道炮二维计算模型, 基于磁扩散方程与安培定律, 得到导轨和电枢各区域电流密度值, 并通过毕奥-萨伐尔定律对轨道炮电枢前端各考察点磁通密度进行理论计算, 基于电磁感应法进行了膛内磁场测量实验, 实验测量值与理论计算值基本一致, 结果表明, 膛内磁场大小主要由流经电枢和导轨的的电流决定, 电枢前端中心轴线上各考察点, 随着与电枢前端面距离的增大, 磁通密度峰值呈衰减趋势, 但衰减速度逐渐变小。研究结果有助于轨道炮膛内强磁场屏蔽与智能弹药设计。
2016, 28: 025009.
doi: 10.11884/HPLPB201628.025009
摘要:
基于固态Marx叠加器结构, 提出了一种使用电感作为储能元件的新型电流源设计。为此改变了固态Marx叠加器的基本单元结构, 阐述了设计原理, 给出了控制方式, 并进行实验验证了其可行性。此电流源能够产生拥有良好平顶、快速上升沿和下降沿的窄电流脉冲, 且不受一定范围内变化的电阻负载的影响；同时本电源还具有控制方式简单、运行可靠等特点。
基于固态Marx叠加器结构, 提出了一种使用电感作为储能元件的新型电流源设计。为此改变了固态Marx叠加器的基本单元结构, 阐述了设计原理, 给出了控制方式, 并进行实验验证了其可行性。此电流源能够产生拥有良好平顶、快速上升沿和下降沿的窄电流脉冲, 且不受一定范围内变化的电阻负载的影响；同时本电源还具有控制方式简单、运行可靠等特点。
2016, 28: 026001.
doi: 10.11884/HPLPB201628.026001
摘要:
提出了一种计算超低泄漏电流硅二极管的单粒子位移损伤电流的方法。采用SRIM软件计算了252Cf源的裂变碎片入射二极管产生的初级撞出原子的分布, 并采用Shockley-Read-Hall复合理论探讨了单粒子位移损伤电流值与缺陷参数的关系, 计算了252Cf源辐照引起的单粒子位移损伤电流台阶值, 计算结果与实验结果一致。针对耗尽区电场非均匀的特点, 提出电场分层近似方法来考虑处于耗尽区中不同位置的初级撞出原子产生的缺陷对泄漏电流的影响。结果表明, PN结附近电场增强载流子产生效应最显著, 考虑电场增强效应的情况下单个Frenkel缺陷引起的泄漏电流比未考虑电场增强效应时高约44倍；裂变碎片80 MeV Nd入射比106 MeV Cd入射引起的单粒子位移损伤电流大；252Cf源的裂变碎片在二极管中引起的单粒子位移损伤电流台阶值主要集中于1 fA至1 pA之间。
提出了一种计算超低泄漏电流硅二极管的单粒子位移损伤电流的方法。采用SRIM软件计算了252Cf源的裂变碎片入射二极管产生的初级撞出原子的分布, 并采用Shockley-Read-Hall复合理论探讨了单粒子位移损伤电流值与缺陷参数的关系, 计算了252Cf源辐照引起的单粒子位移损伤电流台阶值, 计算结果与实验结果一致。针对耗尽区电场非均匀的特点, 提出电场分层近似方法来考虑处于耗尽区中不同位置的初级撞出原子产生的缺陷对泄漏电流的影响。结果表明, PN结附近电场增强载流子产生效应最显著, 考虑电场增强效应的情况下单个Frenkel缺陷引起的泄漏电流比未考虑电场增强效应时高约44倍；裂变碎片80 MeV Nd入射比106 MeV Cd入射引起的单粒子位移损伤电流大；252Cf源的裂变碎片在二极管中引起的单粒子位移损伤电流台阶值主要集中于1 fA至1 pA之间。
2016, 28: 029001.
doi: 10.11884/HPLPB201628.029001
摘要:
为了获得性能优异的涂层材料，采用激光熔覆的方法在Q235钢基体上制备了不同Mo含量的FeCrNiMnMoB0.5系高熵合金涂层，着重探究Mo对高熵合金组织与性能的影响。通过金相、X射线衍射、扫描电镜、硬度计、电化学工作站分别研究了高熵合金涂层的显微组织、相结构、显微硬度及耐蚀性能。结果表明：FeCrNiMnMoB0.5系高熵合金组织为树枝晶，主要由fcc相和少量金属间化合物构成。当添加少量Mo时，涂层的硬度较低，为290 HV，随着Mo的增加，晶格畸变加剧，出现少量金属化合物，涂层硬度最大增加到658 HV。在模拟饱和盐水泥浆溶液中FeCrNiMnMo0.4B0.5表现出较好的耐腐蚀性。
为了获得性能优异的涂层材料，采用激光熔覆的方法在Q235钢基体上制备了不同Mo含量的FeCrNiMnMoB0.5系高熵合金涂层，着重探究Mo对高熵合金组织与性能的影响。通过金相、X射线衍射、扫描电镜、硬度计、电化学工作站分别研究了高熵合金涂层的显微组织、相结构、显微硬度及耐蚀性能。结果表明：FeCrNiMnMoB0.5系高熵合金组织为树枝晶，主要由fcc相和少量金属间化合物构成。当添加少量Mo时，涂层的硬度较低，为290 HV，随着Mo的增加，晶格畸变加剧，出现少量金属化合物，涂层硬度最大增加到658 HV。在模拟饱和盐水泥浆溶液中FeCrNiMnMo0.4B0.5表现出较好的耐腐蚀性。
2016, 28: 029002.
doi: 10.11884/HPLPB201628.029002
摘要:
应用激光冲击强化对纯铜表面进行处理改善其耐磨性能。采用球磨实验分析了激光冲击强化前后的耐磨性能, 利用X-射线衍射仪和电子背散射衍射技术对表层的相结构和晶粒形态分布进行了分析, 并对耐磨性能提高机理进行了讨论。结果表明, 纯铜经激光冲击强化后其比磨损率降低了19.5%, 同时由于表面粗糙度增大, 使得初期摩擦系数增加, 但随着摩擦周数的增加, 激光冲击强化作用明显, 摩擦系数下降。这是由于激光冲击强化在纯铜中引入大量细化晶粒、孪晶和亚结构, 阻碍了位错的运动, 增强了变形抗力, 从而提高了材料的耐磨性能。
应用激光冲击强化对纯铜表面进行处理改善其耐磨性能。采用球磨实验分析了激光冲击强化前后的耐磨性能, 利用X-射线衍射仪和电子背散射衍射技术对表层的相结构和晶粒形态分布进行了分析, 并对耐磨性能提高机理进行了讨论。结果表明, 纯铜经激光冲击强化后其比磨损率降低了19.5%, 同时由于表面粗糙度增大, 使得初期摩擦系数增加, 但随着摩擦周数的增加, 激光冲击强化作用明显, 摩擦系数下降。这是由于激光冲击强化在纯铜中引入大量细化晶粒、孪晶和亚结构, 阻碍了位错的运动, 增强了变形抗力, 从而提高了材料的耐磨性能。
