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RSS2016年 28卷 第05期
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2016, 28: 050101.
doi: 10.11884/HPLPB201628.050101
摘要:
报道了高平均功率的线偏振啁啾脉冲放大系统。该系统包括全光纤结构的多级放大器以及透射光栅脉冲压缩器。压缩前, 实现了近衍射极限光束输出, 平均功率425 W, 光光效率81%, 消光比约13 dB；压缩后, 获得了平均功率300 W、脉宽315 fs、峰值功率12 MW的激光脉冲, 为目前报道的最高平均功率的线偏振光纤啁啾脉冲放大系统。
报道了高平均功率的线偏振啁啾脉冲放大系统。该系统包括全光纤结构的多级放大器以及透射光栅脉冲压缩器。压缩前, 实现了近衍射极限光束输出, 平均功率425 W, 光光效率81%, 消光比约13 dB；压缩后, 获得了平均功率300 W、脉宽315 fs、峰值功率12 MW的激光脉冲, 为目前报道的最高平均功率的线偏振光纤啁啾脉冲放大系统。
2016, 28: 050102.
doi: 10.11884/HPLPB201628.050102
摘要:
设计了用于Z箍缩丝阵实验的重频LTD驱动器, 含6路并联模组, 每组由8个0.8 MA原型模块串联组成, 全真空结构。原型模块采用全新的单路触发和电感隔离技术, 触发难度和重频运行可靠性得到显著优化。利用电路模拟程序对驱动器进行了仿真计算, 结果表明：在初始半径1.2 cm、线质量1 mg/cm的Z箍缩负载上, 驱动器的输出电流峰值可到5.2 MA, 前沿91 ns；负载内爆最大动能78 kJ, 从电容储能至负载动能的转化效率为11.7%。该驱动器预期将获得高达20%~30%的辐射能量效率, 可为Z箍缩物理研究提供高效的实验平台。
设计了用于Z箍缩丝阵实验的重频LTD驱动器, 含6路并联模组, 每组由8个0.8 MA原型模块串联组成, 全真空结构。原型模块采用全新的单路触发和电感隔离技术, 触发难度和重频运行可靠性得到显著优化。利用电路模拟程序对驱动器进行了仿真计算, 结果表明：在初始半径1.2 cm、线质量1 mg/cm的Z箍缩负载上, 驱动器的输出电流峰值可到5.2 MA, 前沿91 ns；负载内爆最大动能78 kJ, 从电容储能至负载动能的转化效率为11.7%。该驱动器预期将获得高达20%~30%的辐射能量效率, 可为Z箍缩物理研究提供高效的实验平台。
2016, 28: 050201.
doi: 10.11884/HPLPB201628.050201
摘要:
简介了杆箍缩二极管(RPD)基本物理过程，从轫致辐射方向性、二极管能量耦合、电子箍缩效率、二极管构型等方面综述了国内外对RPD窗口前向辐射剂量影响因素的研究进展，报道了相比于石墨阴极，采用LaB6爆炸发射阴极RPD在相同实验条件下使得距离光源1 m处辐射剂量提高12%以上的实验结果，并进一步讨论提高RPD辐射剂量的可能技术途径。
简介了杆箍缩二极管(RPD)基本物理过程，从轫致辐射方向性、二极管能量耦合、电子箍缩效率、二极管构型等方面综述了国内外对RPD窗口前向辐射剂量影响因素的研究进展，报道了相比于石墨阴极，采用LaB6爆炸发射阴极RPD在相同实验条件下使得距离光源1 m处辐射剂量提高12%以上的实验结果，并进一步讨论提高RPD辐射剂量的可能技术途径。
2016, 28: 051001.
doi: 10.11884/HPLPB201628.051001
摘要:
针对Mean Shift跟踪算法目标模型中背景像素所造成的目标跟踪定位的偏差，提出了一种基于直方图比的背景加权的目标表示方法。该方法使用由目标核直方图和背景直方图的对数似然比值推导出的隶属度因子作为权值，通过只对目标模型进行加权变换，而不变换目标候选模型的方法，增强了目标和背景的可分性，有效减少了跟踪过程中背景像素的干扰，提高了目标定位的准确性。 仿真实验结果表明算法的有效性。
针对Mean Shift跟踪算法目标模型中背景像素所造成的目标跟踪定位的偏差，提出了一种基于直方图比的背景加权的目标表示方法。该方法使用由目标核直方图和背景直方图的对数似然比值推导出的隶属度因子作为权值，通过只对目标模型进行加权变换，而不变换目标候选模型的方法，增强了目标和背景的可分性，有效减少了跟踪过程中背景像素的干扰，提高了目标定位的准确性。 仿真实验结果表明算法的有效性。
2016, 28: 051002.
doi: 10.11884/HPLPB201628.051002
摘要:
建立了不同类型熔石英元件损伤修复坑形貌的三维模型，利用标量衍射理论并结合快速傅里叶变换算法研究了在351 nm激光辐照下修复坑形貌对光传输的影响规律。研究表明，无论是锥形、抛物形或是高斯形修复坑形貌，均会产生离轴位置的环形光场调制增强区，其环形调制极大值均主要受修复坑深度影响，随着修复坑深度的增大而增大，而其分布位置随着修复坑深度的增加逐渐靠近修复元件后表面，随着修复坑底面半径的增大而远离修复元件后表面；同时，当修复坑深度与底面半径一定时，三类修复坑形貌中以抛物形修复坑形貌最为理想。
建立了不同类型熔石英元件损伤修复坑形貌的三维模型，利用标量衍射理论并结合快速傅里叶变换算法研究了在351 nm激光辐照下修复坑形貌对光传输的影响规律。研究表明，无论是锥形、抛物形或是高斯形修复坑形貌，均会产生离轴位置的环形光场调制增强区，其环形调制极大值均主要受修复坑深度影响，随着修复坑深度的增大而增大，而其分布位置随着修复坑深度的增加逐渐靠近修复元件后表面，随着修复坑底面半径的增大而远离修复元件后表面；同时，当修复坑深度与底面半径一定时，三类修复坑形貌中以抛物形修复坑形貌最为理想。
2016, 28: 052001.
doi: 10.11884/HPLPB201628.052001
摘要:
激光聚变的点火对实验、器件、制靶及诊断等各方面的控制能力都有很高的要求。随着实验逐步趋近点火设计, 实验的精密化要求也逐步提高。精密化实验要求靶设计不仅给出激光能量、靶尺寸、气压等参数, 还需要给出这些关键参数的不确定性指标要求。因此, 获得这些不确定性指标也成为靶设计的主要内容之一。针对如何在实验设计中更为方便有效地获得参数的不确定性指标问题, 通过理论结合数值模拟研究给出了一种基于线性近似的方法。这一方法综合考虑各种关键参数变化对实验结果的影响, 平衡器件、制靶等对各种参数的控制能力, 来获得参数的不确定性指标。以一个气体靶设计为例, 通过数值模拟来展示这种方法的使用。结果表明, 这一方法可以在显著降低工作量的情况下有效地获得实验设计的参数不确定性指标。
激光聚变的点火对实验、器件、制靶及诊断等各方面的控制能力都有很高的要求。随着实验逐步趋近点火设计, 实验的精密化要求也逐步提高。精密化实验要求靶设计不仅给出激光能量、靶尺寸、气压等参数, 还需要给出这些关键参数的不确定性指标要求。因此, 获得这些不确定性指标也成为靶设计的主要内容之一。针对如何在实验设计中更为方便有效地获得参数的不确定性指标问题, 通过理论结合数值模拟研究给出了一种基于线性近似的方法。这一方法综合考虑各种关键参数变化对实验结果的影响, 平衡器件、制靶等对各种参数的控制能力, 来获得参数的不确定性指标。以一个气体靶设计为例, 通过数值模拟来展示这种方法的使用。结果表明, 这一方法可以在显著降低工作量的情况下有效地获得实验设计的参数不确定性指标。
2016, 28: 052002.
doi: 10.11884/HPLPB201628.052002
摘要:
研究了平面电磁波在磁化、稳定、二维、非均匀等离子体中的传播特性；采用等效输入阻抗方法计算非均匀磁化等离子体层对不同模式入射电磁波的功率吸收情况。结果表明，电子数密度、碰撞频率和外磁场大小是等离子体对电磁波功率吸收的主要影响因素。采用等效介电常数的方法模拟等离子体特性，代入有限元软件进行平面电磁波入射等离子体仿真，得到了非寻常波与右旋极化波的吸收特性。根据数值计算和全波仿真结果可知，当等离子体密度为1017 m-3、碰撞频率2.5 GHz、外加磁场的磁感应强度为0.15 T时，磁化等离子体对电磁波有强烈的吸收特性。
研究了平面电磁波在磁化、稳定、二维、非均匀等离子体中的传播特性；采用等效输入阻抗方法计算非均匀磁化等离子体层对不同模式入射电磁波的功率吸收情况。结果表明，电子数密度、碰撞频率和外磁场大小是等离子体对电磁波功率吸收的主要影响因素。采用等效介电常数的方法模拟等离子体特性，代入有限元软件进行平面电磁波入射等离子体仿真，得到了非寻常波与右旋极化波的吸收特性。根据数值计算和全波仿真结果可知，当等离子体密度为1017 m-3、碰撞频率2.5 GHz、外加磁场的磁感应强度为0.15 T时，磁化等离子体对电磁波有强烈的吸收特性。
2016, 28: 053001.
doi: 10.11884/HPLPB201628.053001
摘要:
针对过模返波振荡器中泄漏微波在二极管区谐振, 造成微波脉冲缩短的现象, 设计了内置吸波材料的阳极结构来抑制这种泄漏微波对器件输出的影响。利用粒子模拟软件对不同阳极结构下过模返波管微波输出特性进行模拟研究, 模拟结果表明, 带吸波材料的阳极结构可以减小泄漏微波对微波输出功率、器件工作模式及脉冲宽度的影响。在长脉冲过模返波振荡器实验中, 电子束参数为（800 kV, 7 kA）时, 器件输出微波频率为8.58 GHz, 效率为30%。通过模拟计算和实验验证, 这种带吸波材料的阳极结构有效降低了泄漏微波对过模返波管微波输出的影响, 将器件输出微波脉冲宽度从70 ns提高到110 ns。
针对过模返波振荡器中泄漏微波在二极管区谐振, 造成微波脉冲缩短的现象, 设计了内置吸波材料的阳极结构来抑制这种泄漏微波对器件输出的影响。利用粒子模拟软件对不同阳极结构下过模返波管微波输出特性进行模拟研究, 模拟结果表明, 带吸波材料的阳极结构可以减小泄漏微波对微波输出功率、器件工作模式及脉冲宽度的影响。在长脉冲过模返波振荡器实验中, 电子束参数为（800 kV, 7 kA）时, 器件输出微波频率为8.58 GHz, 效率为30%。通过模拟计算和实验验证, 这种带吸波材料的阳极结构有效降低了泄漏微波对过模返波管微波输出的影响, 将器件输出微波脉冲宽度从70 ns提高到110 ns。
2016, 28: 053002.
doi: 10.11884/HPLPB201628.053002
摘要:
数值模拟并给出了测量距离、积分角度范围和E面、H面等化性对辐射场积分功率的影响。基于X波段大功率微波源、20 dB标准喇叭以及680 mm辐射喇叭，开展了测量布局对辐射场积分功率的影响大功率验证实验研究。此外，基于X波段9.3, 9.7 GHz相对论返波管，开展了测量布局的高功率应用实验研究。研究结果表明：尽管测量距离不满足远场条件，但只要辐射喇叭E面、H面的等化性较好，通过足够的积分角度范围控制，也可以得到较为准确的辐射场功率测量结果。
数值模拟并给出了测量距离、积分角度范围和E面、H面等化性对辐射场积分功率的影响。基于X波段大功率微波源、20 dB标准喇叭以及680 mm辐射喇叭，开展了测量布局对辐射场积分功率的影响大功率验证实验研究。此外，基于X波段9.3, 9.7 GHz相对论返波管，开展了测量布局的高功率应用实验研究。研究结果表明：尽管测量距离不满足远场条件，但只要辐射喇叭E面、H面的等化性较好，通过足够的积分角度范围控制，也可以得到较为准确的辐射场功率测量结果。
2016, 28: 053003.
doi: 10.11884/HPLPB201628.053003
摘要:
利用欧拉两相流模型和沸腾换热模型计算了高功率微波管收集极的散热问题。在给出电子束能量沉积规律的基础上，得到了热源项在收集极及冷却水中的分布形式。利用CFD软件计算了脉宽为45 ns、重频为50 Hz、平均功率为27 kW电子束作用下的收集极温度分布，重点研究了冷却水流速对散热效果的影响。研究结果表明，冷却水流速为1.5 m/s时，内壁面稳态峰值温度超过了收集极材料的熔点，会导致一定时间后收集极损坏；散热峰值处对流换热大约占总换热量的71.7%，激冷换热大约占28.1%，相变换热占0.2%。冷却水流速小于5 m/s时，收集极最高温度随流速增加快速下降；5~10 m/s时，温度下降缓慢；超过10 m/s后，温度下降速度增大。针对该电子束条件，收集极安全工作要求冷却水流速不得低于5 m/s。
利用欧拉两相流模型和沸腾换热模型计算了高功率微波管收集极的散热问题。在给出电子束能量沉积规律的基础上，得到了热源项在收集极及冷却水中的分布形式。利用CFD软件计算了脉宽为45 ns、重频为50 Hz、平均功率为27 kW电子束作用下的收集极温度分布，重点研究了冷却水流速对散热效果的影响。研究结果表明，冷却水流速为1.5 m/s时，内壁面稳态峰值温度超过了收集极材料的熔点，会导致一定时间后收集极损坏；散热峰值处对流换热大约占总换热量的71.7%，激冷换热大约占28.1%，相变换热占0.2%。冷却水流速小于5 m/s时，收集极最高温度随流速增加快速下降；5~10 m/s时，温度下降缓慢；超过10 m/s后，温度下降速度增大。针对该电子束条件，收集极安全工作要求冷却水流速不得低于5 m/s。
2016, 28: 053004.
doi: 10.11884/HPLPB201628.053004
摘要:
提出一种基于渐进空间映射算法（ASM）与遗传算法（GA）相结合的I/O端口不等长相移效应的滤波器快速调试方法。渐进空间映射算法能够准确预测精细模型的调试方向与幅度，遗传算法能够准确快速得到I/O端口的相移效应，并且通过柯西法提取粗糙模型。基于有限元的全波电磁仿真软件HFSS, 建立精细模型，粗糙模型参数即等效电路参数, 则由去除I/O端口处相移效应后的S参数获得。利用该方法对六阶交叉耦合滤波器进行调试，经过几步迭代即可使滤波器满足所要求的响应指标，验证了该调试方法的正确性和有效性。
提出一种基于渐进空间映射算法（ASM）与遗传算法（GA）相结合的I/O端口不等长相移效应的滤波器快速调试方法。渐进空间映射算法能够准确预测精细模型的调试方向与幅度，遗传算法能够准确快速得到I/O端口的相移效应，并且通过柯西法提取粗糙模型。基于有限元的全波电磁仿真软件HFSS, 建立精细模型，粗糙模型参数即等效电路参数, 则由去除I/O端口处相移效应后的S参数获得。利用该方法对六阶交叉耦合滤波器进行调试，经过几步迭代即可使滤波器满足所要求的响应指标，验证了该调试方法的正确性和有效性。
2016, 28: 053005.
doi: 10.11884/HPLPB201628.053005
摘要:
研制了一种碳纤维分布具有高取向性的碳碳复合材料, 并采用该材料制作的阴极开展了相对论速调管放大器的实验研究。实验结果表明：碳碳复合阴极爆炸发射的点火机制以尖端场增强为主, 运行1000发后碳纤维结构稳定, 重复频率25 Hz运行时输出微波功率大于1 GW, 脉冲宽度大于100 ns, 阴极发射电流密度约3.82 kA/cm2。碳碳复合阴极在启动速度、电流延迟时间及阻抗特性等方面性能还有待进一步的研究。
研制了一种碳纤维分布具有高取向性的碳碳复合材料, 并采用该材料制作的阴极开展了相对论速调管放大器的实验研究。实验结果表明：碳碳复合阴极爆炸发射的点火机制以尖端场增强为主, 运行1000发后碳纤维结构稳定, 重复频率25 Hz运行时输出微波功率大于1 GW, 脉冲宽度大于100 ns, 阴极发射电流密度约3.82 kA/cm2。碳碳复合阴极在启动速度、电流延迟时间及阻抗特性等方面性能还有待进一步的研究。
2016, 28: 053006.
doi: 10.11884/HPLPB201628.053006
摘要:
为了产生较高中心频率宽带高功率微波, 对一种填充变压器油作为绝缘介质的1/4波长开关振荡器进行了研究。首先对这种开关振荡器特性阻抗分布进行了分析；然后利用静态电场仿真结果和变压器油击穿实验数据, 分析了该振荡器的耐压能力；在此基础上, 利用CST软件对其瞬态工作特性进行了仿真, 考察了开关间隙击穿位置和间隙电压下降时间对产生阻尼正弦信号的峰值和频率的影响；最后介绍了该振荡器以一种方向系数为3的短螺旋天线作为辐射天线的实验测试结果, 结果表明, 该开关振荡器充电电压上升时间为15 ns时, 耐压达到-322 kV, 产生宽带高功率微波中心频率约360 MHz, 3 dB带宽约22%, 辐射因子170 kV。
为了产生较高中心频率宽带高功率微波, 对一种填充变压器油作为绝缘介质的1/4波长开关振荡器进行了研究。首先对这种开关振荡器特性阻抗分布进行了分析；然后利用静态电场仿真结果和变压器油击穿实验数据, 分析了该振荡器的耐压能力；在此基础上, 利用CST软件对其瞬态工作特性进行了仿真, 考察了开关间隙击穿位置和间隙电压下降时间对产生阻尼正弦信号的峰值和频率的影响；最后介绍了该振荡器以一种方向系数为3的短螺旋天线作为辐射天线的实验测试结果, 结果表明, 该开关振荡器充电电压上升时间为15 ns时, 耐压达到-322 kV, 产生宽带高功率微波中心频率约360 MHz, 3 dB带宽约22%, 辐射因子170 kV。
2016, 28: 053007.
doi: 10.11884/HPLPB201628.053007
摘要:
设计了基于交叉耦合铁氧体非线性传输线高功率射频微波产生系统，系统由脉冲形成线、非线性传输线以及高功率匹配负载（或组合振子辐射天线）组成。由100 kV高压电源和高压微波电缆构成单传输线高功率脉冲形成线，形成线输出脉冲幅度35 kV，脉冲半宽60 ns。高压脉冲经过非线性传输线的脉冲压缩和调制，与高功率匹配负载相连时，实验得到了峰峰值31 kV、中心频率308 MHz、3 dB带宽为13%的射频振荡脉冲；与组合振子天线相连时，实验得到了中心频率380 MHz、3 dB带宽为12%的宽谱辐射。实验结果与数值模拟基本吻合。
设计了基于交叉耦合铁氧体非线性传输线高功率射频微波产生系统，系统由脉冲形成线、非线性传输线以及高功率匹配负载（或组合振子辐射天线）组成。由100 kV高压电源和高压微波电缆构成单传输线高功率脉冲形成线，形成线输出脉冲幅度35 kV，脉冲半宽60 ns。高压脉冲经过非线性传输线的脉冲压缩和调制，与高功率匹配负载相连时，实验得到了峰峰值31 kV、中心频率308 MHz、3 dB带宽为13%的射频振荡脉冲；与组合振子天线相连时，实验得到了中心频率380 MHz、3 dB带宽为12%的宽谱辐射。实验结果与数值模拟基本吻合。
2016, 28: 053201.
doi: 10.11884/HPLPB201628.053201
摘要:
以稀疏阵相干信号干涉合成原理为基础，建立了相干信号空间功率合成数学模型。基于合成效率的概念，推导分析了交叉波束下波束交叉角度与目标点合成效率的关系。设计了栅基实验，对实验中栅格尺度的选定原则进行了推算分析，为利用计算机无失真地复现多点源功率合成能量分布规律打下了理论基础。通过仿真分析了波束交叉角度对有效功率点分布的影响。结果表明，在多点源与目标点等距、各点源频率相同、极化方向一致的情况下，目标点合成效率仅与空间中各点源之间夹角有关。当波束交叉时，有效功率点密集度与波束交叉角度有关。
以稀疏阵相干信号干涉合成原理为基础，建立了相干信号空间功率合成数学模型。基于合成效率的概念，推导分析了交叉波束下波束交叉角度与目标点合成效率的关系。设计了栅基实验，对实验中栅格尺度的选定原则进行了推算分析，为利用计算机无失真地复现多点源功率合成能量分布规律打下了理论基础。通过仿真分析了波束交叉角度对有效功率点分布的影响。结果表明，在多点源与目标点等距、各点源频率相同、极化方向一致的情况下，目标点合成效率仅与空间中各点源之间夹角有关。当波束交叉时，有效功率点密集度与波束交叉角度有关。
2016, 28: 053202.
doi: 10.11884/HPLPB201628.053202
摘要:
基于分数阶傅里叶变换（FRFT）域的分形特征研究压制干扰的存在性检测问题。首先，分析了典型的三种压制干扰的分形特征，说明了典型压制干扰信号具有分形特性，并采用盒维数和信息维数定量描述它们的分形特征。然后，发现了压制干扰和高斯白噪声在FRFT域具有不同的分形特征，进而提出了一种检测压制干扰存在性的方法。最后，仿真验证了该方法的有效性和优越性。
基于分数阶傅里叶变换（FRFT）域的分形特征研究压制干扰的存在性检测问题。首先，分析了典型的三种压制干扰的分形特征，说明了典型压制干扰信号具有分形特性，并采用盒维数和信息维数定量描述它们的分形特征。然后，发现了压制干扰和高斯白噪声在FRFT域具有不同的分形特征，进而提出了一种检测压制干扰存在性的方法。最后，仿真验证了该方法的有效性和优越性。
2016, 28: 054001.
doi: 10.11884/HPLPB201628.054001
摘要:
中性束离子源束光学特性直接影响中性束注入功率。通过理论计算和实验扫描的方式对引出束半宽度随导流系数的变化进行了研究。理论上, 采用IGUN程序对HL-2A装置的三电极引出加速器进行了束元轨迹模拟, 采用束几何光学计算程序对高斯束元进行叠加, 得到了在束线量热靶处引出束的1/e半宽度。实验上, 在放电气体为氘气, 弧放电电流分别为200, 300, 400 A时, 对引出高压进行扫描, 利用量热靶上的热偶测量了不同位置处的温升, 用高斯函数拟合得到引出束的分布和1/e半宽度。理论计算和实验结果都表明, 束半宽随着导流系数的增加先减少后逐渐增加。理论计算结果表明不同离子束流下的最佳导流系数值基本不变, 而实验上, 弧流为200, 300, 400 A时, 对应的最佳导流系数分别为1.6, 1.7, 1.85 P。
中性束离子源束光学特性直接影响中性束注入功率。通过理论计算和实验扫描的方式对引出束半宽度随导流系数的变化进行了研究。理论上, 采用IGUN程序对HL-2A装置的三电极引出加速器进行了束元轨迹模拟, 采用束几何光学计算程序对高斯束元进行叠加, 得到了在束线量热靶处引出束的1/e半宽度。实验上, 在放电气体为氘气, 弧放电电流分别为200, 300, 400 A时, 对引出高压进行扫描, 利用量热靶上的热偶测量了不同位置处的温升, 用高斯函数拟合得到引出束的分布和1/e半宽度。理论计算和实验结果都表明, 束半宽随着导流系数的增加先减少后逐渐增加。理论计算结果表明不同离子束流下的最佳导流系数值基本不变, 而实验上, 弧流为200, 300, 400 A时, 对应的最佳导流系数分别为1.6, 1.7, 1.85 P。
2016, 28: 054002.
doi: 10.11884/HPLPB201628.054002
摘要:
为了检测标识不清的弹体内的装药成分是否含有化学战剂，建立了一套基于伴随粒子技术的快中子化学战剂无损检测系统。系统的主要部分包括D-T中子源、粒子探测器、探测器及其屏蔽体以及相应的电子学处理系统等。利用该系统对沙林、VX、芥子气和亚当氏剂四种具有代表性的化学战剂进行测量，获得了四种化学战剂的14 MeV中子诱发的特征谱。谱分析的结果表明，除了As元素外，P，F，S，Cl元素的特征峰清晰可见，说明采用这种方法可以实现化学战剂的无损检测。
为了检测标识不清的弹体内的装药成分是否含有化学战剂，建立了一套基于伴随粒子技术的快中子化学战剂无损检测系统。系统的主要部分包括D-T中子源、粒子探测器、探测器及其屏蔽体以及相应的电子学处理系统等。利用该系统对沙林、VX、芥子气和亚当氏剂四种具有代表性的化学战剂进行测量，获得了四种化学战剂的14 MeV中子诱发的特征谱。谱分析的结果表明，除了As元素外，P，F，S，Cl元素的特征峰清晰可见，说明采用这种方法可以实现化学战剂的无损检测。
2016, 28: 054003.
doi: 10.11884/HPLPB201628.054003
摘要:
针对闪光照相图像低信噪比的特点，研究了带约束的基于极大似然模型和期望最大化算法（ML-EM）的闪光照相图像重建算法。该算法在ML-EM迭代重建算法的基础上，根据闪光照相图像低信噪比的特点及被重建客体具有分段平滑的先验信息，在迭代重建的过程中进行了相应的噪声抑制，抑制了噪声对重建结果的影响，同时很好地保持了客体的边界特征。数值模拟结果表明，基于噪声约束的ML-EM重建算法能取得较好的重建效果。
针对闪光照相图像低信噪比的特点，研究了带约束的基于极大似然模型和期望最大化算法（ML-EM）的闪光照相图像重建算法。该算法在ML-EM迭代重建算法的基础上，根据闪光照相图像低信噪比的特点及被重建客体具有分段平滑的先验信息，在迭代重建的过程中进行了相应的噪声抑制，抑制了噪声对重建结果的影响，同时很好地保持了客体的边界特征。数值模拟结果表明，基于噪声约束的ML-EM重建算法能取得较好的重建效果。
2016, 28: 054101.
doi: 10.11884/HPLPB201628.054101
摘要:
利用研制平台、激光衍射直径在线表征设备、扫描电子显微镜及力学性能测试设备等对超细钨丝的直径周期调制成型过程及单丝性能进行研究。结果表明, 正电压与零电压交替出现的电解腐蚀方法可以用于制备连续型直径周期调制钨丝；电解电压1.4 V和1.6 V下, 100~500 gL-1的NaOH体系下, 钨丝均能表现出较明显的直径周期调制形貌；电解电压更高时, 只有当NaOH浓度低于500 gL-1时, 钨丝才能呈现周期调制的形貌。钨丝电解抛光的质量损失与电流强度和腐蚀时间存在正比关系, 在特定条件下超细钨丝的重量损失与电流强度、电解时间二者乘积的比值为5.3510-5gC-1。在电解液质量浓度200 gL-1, 电解电压2.0 V下, 以3 s的腐蚀时间制得的直径调制钨丝的粗段直径为12.2 m, 细段直径为9.8 m, 减径率约20%, 其单丝断裂力可达0.288 3 N。
利用研制平台、激光衍射直径在线表征设备、扫描电子显微镜及力学性能测试设备等对超细钨丝的直径周期调制成型过程及单丝性能进行研究。结果表明, 正电压与零电压交替出现的电解腐蚀方法可以用于制备连续型直径周期调制钨丝；电解电压1.4 V和1.6 V下, 100~500 gL-1的NaOH体系下, 钨丝均能表现出较明显的直径周期调制形貌；电解电压更高时, 只有当NaOH浓度低于500 gL-1时, 钨丝才能呈现周期调制的形貌。钨丝电解抛光的质量损失与电流强度和腐蚀时间存在正比关系, 在特定条件下超细钨丝的重量损失与电流强度、电解时间二者乘积的比值为5.3510-5gC-1。在电解液质量浓度200 gL-1, 电解电压2.0 V下, 以3 s的腐蚀时间制得的直径调制钨丝的粗段直径为12.2 m, 细段直径为9.8 m, 减径率约20%, 其单丝断裂力可达0.288 3 N。
2016, 28: 055001.
doi: 10.11884/HPLPB201628.055001
摘要:
研究了不同电极结构以及放电参数对微秒脉冲激励的氦等离子体射流放电特性的影响。实验中采用不同管内径、不同电极形状、不同重复频率等参数, 通过采集放电阶段的电流电压图、发光图像以及发射光谱等, 对等离子体射流的电学特性和光学特性进行诊断。实验结果表明, 随着管内直径的增大, 氦等离子体射流的长度减小；管内径为8 mm时, 等离子体射流的击穿电压与放电电流最小, 同时, 其发射光谱中第二正带系N2, N+2和O等高能活性粒子的强度最高；管内径为5 mm的等离子体射流的放电电流、功率及消耗的能量最大；在相同实验条件下, 针尖电极结构中的放电电流、消耗的功率还有发射光谱强度都较大；随着重复频率的增加, 氦等离子体射流的长度会增加, 但击穿电压减小。
研究了不同电极结构以及放电参数对微秒脉冲激励的氦等离子体射流放电特性的影响。实验中采用不同管内径、不同电极形状、不同重复频率等参数, 通过采集放电阶段的电流电压图、发光图像以及发射光谱等, 对等离子体射流的电学特性和光学特性进行诊断。实验结果表明, 随着管内直径的增大, 氦等离子体射流的长度减小；管内径为8 mm时, 等离子体射流的击穿电压与放电电流最小, 同时, 其发射光谱中第二正带系N2, N+2和O等高能活性粒子的强度最高；管内径为5 mm的等离子体射流的放电电流、功率及消耗的能量最大；在相同实验条件下, 针尖电极结构中的放电电流、消耗的功率还有发射光谱强度都较大；随着重复频率的增加, 氦等离子体射流的长度会增加, 但击穿电压减小。
2016, 28: 055002.
doi: 10.11884/HPLPB201628.055002
摘要:
采用快开通功率MOSFET，通过优化驱动电路、磁芯参数以及耦合结构，设计了基于半导体开关和直线变压器驱动源（LTD）技术的高重频快沿高压脉冲源。该脉冲源由四级LTD串联而成，可实现单次脉冲和最高频率2 MHz脉冲串输出。脉冲最高幅值约2.3 kV，上升沿约7 ns，脉宽约90 ns，下降沿约20 ns，输出电压效率约95%。该脉冲源结构紧凑，输出脉冲稳定，实现了模块化设计，可作为重频电磁脉冲模拟源使用。
采用快开通功率MOSFET，通过优化驱动电路、磁芯参数以及耦合结构，设计了基于半导体开关和直线变压器驱动源（LTD）技术的高重频快沿高压脉冲源。该脉冲源由四级LTD串联而成，可实现单次脉冲和最高频率2 MHz脉冲串输出。脉冲最高幅值约2.3 kV，上升沿约7 ns，脉宽约90 ns，下降沿约20 ns，输出电压效率约95%。该脉冲源结构紧凑，输出脉冲稳定，实现了模块化设计，可作为重频电磁脉冲模拟源使用。
2016, 28: 055003.
doi: 10.11884/HPLPB201628.055003
摘要:
在聚龙一号装置（PTS装置）上开展了系列波形调节实验, 成功在负载上输出脉冲上升时间达到600 ns、峰值电流大于5.0 MA的电流。聚龙一号装置在同步放电情况(短脉冲模式)下, 负载电流的上升时间约90 ns, 峰值电流约10.0 MA。波形调节通过装置24台激光触发气体开关分时放电、脉冲输出开关短接等技术调整, 实现负载上长上升时间的脉冲电流输出。波形调节根据需要实现的电流波形形状, 通过全电路模拟计算, 调整激光触发气体开关的触发时序和脉冲输出开关状态, 在相应负载上输出接近需求的实验波形。聚龙一号装置波形调节实验研究表明, 输出电流脉冲的前沿的最大值取决于24台激光触发气体开关最早触发时刻和最晚触发时刻的时间差, 该时间差受制于激光触发气体开关的正常触发。激光触发气体开关能否被正常触发, 除了取决于进入开关触发间隙的触发激光能量外, 还取决于开关充气压力和加载于开关两端的电位差, 该电位差与相关两路的渡越时间相关。通过波形调节研究, 聚龙一号装置具备在不同实验负载上输出不同上升时间、不同波形形状的脉冲电流的能力。
在聚龙一号装置（PTS装置）上开展了系列波形调节实验, 成功在负载上输出脉冲上升时间达到600 ns、峰值电流大于5.0 MA的电流。聚龙一号装置在同步放电情况(短脉冲模式)下, 负载电流的上升时间约90 ns, 峰值电流约10.0 MA。波形调节通过装置24台激光触发气体开关分时放电、脉冲输出开关短接等技术调整, 实现负载上长上升时间的脉冲电流输出。波形调节根据需要实现的电流波形形状, 通过全电路模拟计算, 调整激光触发气体开关的触发时序和脉冲输出开关状态, 在相应负载上输出接近需求的实验波形。聚龙一号装置波形调节实验研究表明, 输出电流脉冲的前沿的最大值取决于24台激光触发气体开关最早触发时刻和最晚触发时刻的时间差, 该时间差受制于激光触发气体开关的正常触发。激光触发气体开关能否被正常触发, 除了取决于进入开关触发间隙的触发激光能量外, 还取决于开关充气压力和加载于开关两端的电位差, 该电位差与相关两路的渡越时间相关。通过波形调节研究, 聚龙一号装置具备在不同实验负载上输出不同上升时间、不同波形形状的脉冲电流的能力。
2016, 28: 055004.
doi: 10.11884/HPLPB201628.055004
摘要:
气体火花开关的初始放电过程对研究其工作状态有着非常重要的影响，通过基于网格粒子法-直接蒙特卡罗法(PIC-DSMC)耦合算法模拟了气体火花开关从放电开始到等离子体通道初步形成的完整过程，得到了电子和离子的数密度时空分布变化，分析了间隙中电场分布随时间变化规律，完整清晰地揭示了气体火花开关从放电初始到等离子体通道初步形成的物理过程，并初步开展了气体火花开关击穿过程的光学诊断实验，为进一步深入研究气体火花开关的物理机理打下了基础。
气体火花开关的初始放电过程对研究其工作状态有着非常重要的影响，通过基于网格粒子法-直接蒙特卡罗法(PIC-DSMC)耦合算法模拟了气体火花开关从放电开始到等离子体通道初步形成的完整过程，得到了电子和离子的数密度时空分布变化，分析了间隙中电场分布随时间变化规律，完整清晰地揭示了气体火花开关从放电初始到等离子体通道初步形成的物理过程，并初步开展了气体火花开关击穿过程的光学诊断实验，为进一步深入研究气体火花开关的物理机理打下了基础。
2016, 28: 055005.
doi: 10.11884/HPLPB201628.055005
摘要:
设计了一种全固态高压重频方波脉冲发生器，主要由Marx发生器、脉冲形成线和磁开关构成。Marx发生器通过电感对脉冲形成线进行充电，将其充电至所需电压水平；当脉冲形成线充电至峰值电压时，磁开关饱和；脉冲形成线通过饱和的磁开关对匹配负载进行放电，在负载上形成一个高压方波脉冲。串入电感与磁开关相互匹配，不仅直接影响放电过程，同时也决定着磁开关需承受的伏秒数和负载上的预脉冲大小。介绍了Marx发生器和磁开关的设计，在单次和5 kHz重复频率下分别进行实验。在50 的匹配电阻负载上，获得电压幅值为12.5 kV、电流幅值为250 A、上升时间为46 ns、脉宽为220 ns的方波脉冲。对放电过程进行了PSPICE仿真模拟，仿真结果与实验结果匹配良好。
设计了一种全固态高压重频方波脉冲发生器，主要由Marx发生器、脉冲形成线和磁开关构成。Marx发生器通过电感对脉冲形成线进行充电，将其充电至所需电压水平；当脉冲形成线充电至峰值电压时，磁开关饱和；脉冲形成线通过饱和的磁开关对匹配负载进行放电，在负载上形成一个高压方波脉冲。串入电感与磁开关相互匹配，不仅直接影响放电过程，同时也决定着磁开关需承受的伏秒数和负载上的预脉冲大小。介绍了Marx发生器和磁开关的设计，在单次和5 kHz重复频率下分别进行实验。在50 的匹配电阻负载上，获得电压幅值为12.5 kV、电流幅值为250 A、上升时间为46 ns、脉宽为220 ns的方波脉冲。对放电过程进行了PSPICE仿真模拟，仿真结果与实验结果匹配良好。
2016, 28: 055006.
doi: 10.11884/HPLPB201628.055006
摘要:
环氧树脂电气绝缘性能优良, 但是其在脉冲功率设备中充当绝缘子时, 表面容易带电且不易衰减, 当表面电荷集聚到一定的程度会造成局部放电甚至发展为沿面闪络。为了提高环氧树脂的沿面闪络性能, 用中心粒径为1 m的氢氧化铝(ATH)无机填料来改善环氧树脂复合材料的表面性能。分别制备了ATH填料质量分数为0%(纯环氧) , 20%, 40%, 60%, 80%和100%的ATH/环氧树脂复合材料试样。用电声脉冲法研究了ATH填料对环氧树脂复合材料电荷衰减性能的影响, 对比了试样直流极化场强为10 kV/mm和30 kV/mm的试验结果。结果表明：ATH/环氧树脂复合材料电荷的衰减常数不仅与填料的质量分数有关, 而且与试样的带电量有关。
环氧树脂电气绝缘性能优良, 但是其在脉冲功率设备中充当绝缘子时, 表面容易带电且不易衰减, 当表面电荷集聚到一定的程度会造成局部放电甚至发展为沿面闪络。为了提高环氧树脂的沿面闪络性能, 用中心粒径为1 m的氢氧化铝(ATH)无机填料来改善环氧树脂复合材料的表面性能。分别制备了ATH填料质量分数为0%(纯环氧) , 20%, 40%, 60%, 80%和100%的ATH/环氧树脂复合材料试样。用电声脉冲法研究了ATH填料对环氧树脂复合材料电荷衰减性能的影响, 对比了试样直流极化场强为10 kV/mm和30 kV/mm的试验结果。结果表明：ATH/环氧树脂复合材料电荷的衰减常数不仅与填料的质量分数有关, 而且与试样的带电量有关。
2016, 28: 055007.
doi: 10.11884/HPLPB201628.055007
摘要:
讨论了低阻抗脉冲形成线中测量充电电压所用电容分压器的标定方案，提出了采用外部并联电感来补偿较大的形成线电容负载的方法。由于低阻形成线的电容负载影响，使用脉宽较短方波发生器易导致波形缺乏平顶，使用输出电压较低正弦波发生器导致信噪比不高。采用合适数值的外部电感，可以实现与形成线电容的并联谐振，此时整体阻抗最大，可以使用普通放大器提高正弦波电压，且不产生失真。该方法可应用于微秒尺度低阻形成线电容分压器的在线标定。
讨论了低阻抗脉冲形成线中测量充电电压所用电容分压器的标定方案，提出了采用外部并联电感来补偿较大的形成线电容负载的方法。由于低阻形成线的电容负载影响，使用脉宽较短方波发生器易导致波形缺乏平顶，使用输出电压较低正弦波发生器导致信噪比不高。采用合适数值的外部电感，可以实现与形成线电容的并联谐振，此时整体阻抗最大，可以使用普通放大器提高正弦波电压，且不产生失真。该方法可应用于微秒尺度低阻形成线电容分压器的在线标定。
2016, 28: 055008.
doi: 10.11884/HPLPB201628.055008
摘要:
为解决电除尘器脉冲电源存在的负载上脉冲拖尾、电容剩余电压积累、负载上电压振荡问题, 在充电二极管两端反向并联了一个辅助开关。详细分析了电路的工作原理, 给出了选取影响负载上脉冲波形的关键元器件参数的理论依据, 仿真分析和低压试验验证了解决方案的正确性。脉冲电源的改进, 有利于进一步提高除尘效率和能量利用率。
为解决电除尘器脉冲电源存在的负载上脉冲拖尾、电容剩余电压积累、负载上电压振荡问题, 在充电二极管两端反向并联了一个辅助开关。详细分析了电路的工作原理, 给出了选取影响负载上脉冲波形的关键元器件参数的理论依据, 仿真分析和低压试验验证了解决方案的正确性。脉冲电源的改进, 有利于进一步提高除尘效率和能量利用率。
2016, 28: 055009.
doi: 10.11884/HPLPB201628.055009
摘要:
通过搭建脉冲加载下的激光辐照沿面闪络实验平台, 考察了锥角绝缘子受激光辐照时的真空沿面闪络性能。结果表明：不论是紫外光（266 nm）还是可见光（532 nm）辐照在阴极三相点或者样品中间, +45锥角绝缘子构型的性能都要优于－45锥角绝缘子, 并且紫外辐照阴极三相点对沿面闪络电压的影响较大, 因此在大型脉冲功率装置中应该避免射线对绝缘堆阴极三相点处的辐照。
通过搭建脉冲加载下的激光辐照沿面闪络实验平台, 考察了锥角绝缘子受激光辐照时的真空沿面闪络性能。结果表明：不论是紫外光（266 nm）还是可见光（532 nm）辐照在阴极三相点或者样品中间, +45锥角绝缘子构型的性能都要优于－45锥角绝缘子, 并且紫外辐照阴极三相点对沿面闪络电压的影响较大, 因此在大型脉冲功率装置中应该避免射线对绝缘堆阴极三相点处的辐照。
2016, 28: 055010.
doi: 10.11884/HPLPB201628.055010
摘要:
以聚龙一号装置为驱动源, 分别结合理论计算和电路模拟, 开展了磁驱动平面加载实验设计和样品加载路径控制, 实现了高电导率无氧铜（OFHC）材料的准等熵压缩。实验中采用现有的波剖面测量实验技术成功测量了两个不同厚度OFHC样品/LiF窗口材料的界面速度历史, 再结合Lagrange分析和反积分计算, 成功获取了铜直到100 GPa的准等熵压缩参考线, 与国外公布的SESAME数据线符合较好。
以聚龙一号装置为驱动源, 分别结合理论计算和电路模拟, 开展了磁驱动平面加载实验设计和样品加载路径控制, 实现了高电导率无氧铜（OFHC）材料的准等熵压缩。实验中采用现有的波剖面测量实验技术成功测量了两个不同厚度OFHC样品/LiF窗口材料的界面速度历史, 再结合Lagrange分析和反积分计算, 成功获取了铜直到100 GPa的准等熵压缩参考线, 与国外公布的SESAME数据线符合较好。
2016, 28: 055101.
doi: 10.11884/HPLPB201628.055101
摘要:
针对裂缝区域分割的需求和石油岩芯CT图像的特点, 改进了现有的水平集分割算法。首先对图像中值滤波去噪后运用C-V模型对图像进行初分割, 把背景区域和岩芯区域准确分开, 得到岩芯区域的轮廓;然后调整轮廓外区域的灰度值, 使之等于岩芯区域平均灰度值, 增强目标区域；最后再进行RSF模型细分割, 得到最终分割结果。对于高斯噪声污染严重的岩芯图像, 先采用了邻域加窗的非局部均值去噪方法, 再用改进水平集算法分割, 实验结果表明该分割方法是有效的。
针对裂缝区域分割的需求和石油岩芯CT图像的特点, 改进了现有的水平集分割算法。首先对图像中值滤波去噪后运用C-V模型对图像进行初分割, 把背景区域和岩芯区域准确分开, 得到岩芯区域的轮廓;然后调整轮廓外区域的灰度值, 使之等于岩芯区域平均灰度值, 增强目标区域；最后再进行RSF模型细分割, 得到最终分割结果。对于高斯噪声污染严重的岩芯图像, 先采用了邻域加窗的非局部均值去噪方法, 再用改进水平集算法分割, 实验结果表明该分割方法是有效的。
2016, 28: 055102.
doi: 10.11884/HPLPB201628.055102
摘要:
报道了一种基于光纤链路的飞秒精度的时钟分布方案。一台被动锁模的光纤飞秒激光器输出的超短脉冲序列作为主时序，通过2 km的普通单模光纤链路分发，利用平衡光学互相关技术探测传输中积累的时钟延迟误差，由光纤拉伸器和步进电机相结合在本地主动补偿，在2 h内的时钟分布稳定度优于10-18，时钟延迟标准差为1.1 fs。
报道了一种基于光纤链路的飞秒精度的时钟分布方案。一台被动锁模的光纤飞秒激光器输出的超短脉冲序列作为主时序，通过2 km的普通单模光纤链路分发，利用平衡光学互相关技术探测传输中积累的时钟延迟误差，由光纤拉伸器和步进电机相结合在本地主动补偿，在2 h内的时钟分布稳定度优于10-18，时钟延迟标准差为1.1 fs。
2016, 28: 055103.
doi: 10.11884/HPLPB201628.055103
摘要:
强流激光离子源是最有希望为重离子聚变直线感应加速器提供离子的离子源之一。离子源内等离子体决定了离子源性能和引出品质，为了了解强流激光离子源内等离子体参数，采用发射光谱和ICCD成像的方法对该离子源中的等离子体进行了诊断。该离子源由一台四倍频的266 nm Nd:YAG激光器和Cu靶组成，激光束经过透镜聚焦后照射在Cu靶上产生等离子体，激光打靶能量密度约为108 W/cm2，持续时间15 ns。ICCD相机拍摄了激光照射后等离子体的膨胀过程，初始时刻等离子体垂直表面喷射，膨胀速度约为1 cm/s。光谱仪测量了离子发射光谱，谱线主要由Cu原子的Cu Ⅰ谱线和Cu+离子的Cu Ⅱ谱线组成。采用Boltzmann图法得到膨胀等离子体电子激发温度约为1 eV，采用Stark展宽法得到电子密度约为1016 cm-3。
强流激光离子源是最有希望为重离子聚变直线感应加速器提供离子的离子源之一。离子源内等离子体决定了离子源性能和引出品质，为了了解强流激光离子源内等离子体参数，采用发射光谱和ICCD成像的方法对该离子源中的等离子体进行了诊断。该离子源由一台四倍频的266 nm Nd:YAG激光器和Cu靶组成，激光束经过透镜聚焦后照射在Cu靶上产生等离子体，激光打靶能量密度约为108 W/cm2，持续时间15 ns。ICCD相机拍摄了激光照射后等离子体的膨胀过程，初始时刻等离子体垂直表面喷射，膨胀速度约为1 cm/s。光谱仪测量了离子发射光谱，谱线主要由Cu原子的Cu Ⅰ谱线和Cu+离子的Cu Ⅱ谱线组成。采用Boltzmann图法得到膨胀等离子体电子激发温度约为1 eV，采用Stark展宽法得到电子密度约为1016 cm-3。
2016, 28: 055104.
doi: 10.11884/HPLPB201628.055104
摘要:
针对直线感应电子加速器中的束流特点，设计了一种在线式电子束能量测量方法。该方法使用分析磁铁和束位置探测器对电子束团切片平均能量进行测量，避免了束团取样带来的误差及测量过程对束流的影响，可以实现电子能量的在线测量。使用该方法对某强流直线感应电子加速器的电子束团能量进行了测量，获得了电子束团切片平均能量随时间变化的曲线，能量测量不确定度为0.177 MeV，能散度测量不确定度为0.39%。
针对直线感应电子加速器中的束流特点，设计了一种在线式电子束能量测量方法。该方法使用分析磁铁和束位置探测器对电子束团切片平均能量进行测量，避免了束团取样带来的误差及测量过程对束流的影响，可以实现电子能量的在线测量。使用该方法对某强流直线感应电子加速器的电子束团能量进行了测量，获得了电子束团切片平均能量随时间变化的曲线，能量测量不确定度为0.177 MeV，能散度测量不确定度为0.39%。
2016, 28: 056001.
doi: 10.11884/HPLPB201628.056001
摘要:
在点反应堆理论的基础上，建立了研究散射中子影响超瞬发临界系统动态行为的模拟计算方法, 利用CFBR-Ⅱ堆的脉冲实验验证了该方法的正确性。通过分析计算表明, 在超瞬发临界状态, 散射中子的影响包括增加反应性、使脉冲波形后沿展宽和增加脉冲裂变产额。建立的模拟计算方法为预测脉冲堆外各种物体产生的散射中子的动力学效应提供了途径, 对提高脉冲堆的核安全有应用价值。
在点反应堆理论的基础上，建立了研究散射中子影响超瞬发临界系统动态行为的模拟计算方法, 利用CFBR-Ⅱ堆的脉冲实验验证了该方法的正确性。通过分析计算表明, 在超瞬发临界状态, 散射中子的影响包括增加反应性、使脉冲波形后沿展宽和增加脉冲裂变产额。建立的模拟计算方法为预测脉冲堆外各种物体产生的散射中子的动力学效应提供了途径, 对提高脉冲堆的核安全有应用价值。
2016, 28: 056002.
doi: 10.11884/HPLPB201628.056002
摘要:
金属氢化物作阴极的真空弧离子源, 假设其放电产生双温度的非平衡态Ti-H等离子体, 其内部的气体解离过程和粒子电离过程分别由Culdberg-Waage解离方程和Saha电离方程进行描述, 结合原子发射光谱以及电荷准中性条件, 求出Ti-H等离子体的电子温度Te、重粒子温度Th和粒子数密度之后, 可更进一步对等离子体的质量密度、焓、比热容等热力学参数进行描述。在不同的电子数密度下, 研究各参数随变量（电子温度Te与重粒子温度Th的比值）变化的情况。计算结果显示：电子数密度已知, 随值升高, 除氢气分子数密度外, 等离子体温度和单原子粒子数密度的计算结果均变化甚微。高电子数密度时, 等离子体中单原子粒子占绝对优势, 热力学参数由其控制；低电子数密度下, 随值的升高, 等离子体逐步由单原子粒子占优势转为氢气分子占绝对优势, 热力学参数的变化情况表现出相同的规律。
金属氢化物作阴极的真空弧离子源, 假设其放电产生双温度的非平衡态Ti-H等离子体, 其内部的气体解离过程和粒子电离过程分别由Culdberg-Waage解离方程和Saha电离方程进行描述, 结合原子发射光谱以及电荷准中性条件, 求出Ti-H等离子体的电子温度Te、重粒子温度Th和粒子数密度之后, 可更进一步对等离子体的质量密度、焓、比热容等热力学参数进行描述。在不同的电子数密度下, 研究各参数随变量（电子温度Te与重粒子温度Th的比值）变化的情况。计算结果显示：电子数密度已知, 随值升高, 除氢气分子数密度外, 等离子体温度和单原子粒子数密度的计算结果均变化甚微。高电子数密度时, 等离子体中单原子粒子占绝对优势, 热力学参数由其控制；低电子数密度下, 随值的升高, 等离子体逐步由单原子粒子占优势转为氢气分子占绝对优势, 热力学参数的变化情况表现出相同的规律。
2016, 28: 059001.
doi: 10.11884/HPLPB201628.059001
摘要:
利用空间综合辐照试验系统和X射线光电子能谱分析(XPS)、热重等分析测试对空间电子辐射环境下聚酰亚胺薄膜力学性能演化及机理进行了研究。研究发现, 聚酰亚胺薄膜的拉力、抗拉强度和断裂伸长率随着电子辐照注量的增加先增加而后指数减小。由热重分析可知, 电子辐照可引起聚酰亚胺薄膜的失重温度显著降低, 在以失重10%作为判据的条件下, 其失重温度由595 ℃下降为583 ℃。由XPS分析可知, 电子辐照诱发聚酰亚胺薄膜化学价键的断裂和交联, 在电子辐照初期, CN键的断裂及引发的交联是导致力学性能增加的主要原因, 而随着辐照注量的增加, C=O双键、N（CO）键的断裂、新的CN键的形成以及N元素的析出是导致聚酰亚胺薄膜力学性能降低的主要原因。
利用空间综合辐照试验系统和X射线光电子能谱分析(XPS)、热重等分析测试对空间电子辐射环境下聚酰亚胺薄膜力学性能演化及机理进行了研究。研究发现, 聚酰亚胺薄膜的拉力、抗拉强度和断裂伸长率随着电子辐照注量的增加先增加而后指数减小。由热重分析可知, 电子辐照可引起聚酰亚胺薄膜的失重温度显著降低, 在以失重10%作为判据的条件下, 其失重温度由595 ℃下降为583 ℃。由XPS分析可知, 电子辐照诱发聚酰亚胺薄膜化学价键的断裂和交联, 在电子辐照初期, CN键的断裂及引发的交联是导致力学性能增加的主要原因, 而随着辐照注量的增加, C=O双键、N（CO）键的断裂、新的CN键的形成以及N元素的析出是导致聚酰亚胺薄膜力学性能降低的主要原因。
