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RSS2021年 33卷 第5期
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2021, 33: 051001.
doi: 10.11884/HPLPB202133.210006
2021, 33: 053003.
doi: 10.11884/HPLPB202133.210048
2021, 33: 054003.
doi: 10.11884/HPLPB202133.210015
2021, 33: 051001.
doi: 10.11884/HPLPB202133.210006
摘要:
受激布里渊散射（SBS）作为三阶光学效应广泛应用于激光组束、分布式光纤传感、布里渊激光器等领域。近年来，SBS脉冲压缩亦得到特殊关注。基于布里渊放大过程中的能量转移特性，SBS脉冲压缩技术能够将ns量级脉冲压缩至亚ns量级，峰值功率可提升1～2个数量级。系统介绍了SBS脉冲压缩基本理论，综合论述了SBS压缩器结构、增益介质、泵浦脉冲等因素对脉冲压缩特性的影响，并对SBS脉冲压缩发展趋势进行了展望，为今后SBS特性的研究提供了有益参考，也为高重频、高能量激光的获取提供了可行方案。
2021, 33: 051002.
doi: 10.11884/HPLPB202133.200293
摘要:
基于气囊抛光技术和工业机器人平台开发光学元件精密抛光系统，既能满足光学元件快速抛光环节的高效率和高精度的要求，又可以降低开发成本，是极具潜力的抛光设备开发方案。气囊抛光具有稳定的且确定的材料去除特性，通常要求抛光斑稳定性在90%左右。针对机器人气囊抛光系统在多步离散进动抛光过程中机器人末端刚度对气囊抛光稳定性的影响展开研究，通过建立机器人末端刚度矩阵，获得机器人末端变形；基于Preston理论，建立含变形误差的气囊抛光去除函数。最后设计4步离散定点抛光实验验证机器人气囊抛光系统稳定性。根据结果可知抛光斑在XY截面轮廓线上皆呈类高斯形状，且XY截面轮廓线基本一致，具有比较好的重合度；对比不同抛光位置的截面轮廓线，其相对误差小于5%，由此可验证机器人气囊抛光系统在离散进动抛光时具有较好的稳定性。
基于气囊抛光技术和工业机器人平台开发光学元件精密抛光系统，既能满足光学元件快速抛光环节的高效率和高精度的要求，又可以降低开发成本，是极具潜力的抛光设备开发方案。气囊抛光具有稳定的且确定的材料去除特性，通常要求抛光斑稳定性在90%左右。针对机器人气囊抛光系统在多步离散进动抛光过程中机器人末端刚度对气囊抛光稳定性的影响展开研究，通过建立机器人末端刚度矩阵，获得机器人末端变形；基于Preston理论，建立含变形误差的气囊抛光去除函数。最后设计4步离散定点抛光实验验证机器人气囊抛光系统稳定性。根据结果可知抛光斑在XY截面轮廓线上皆呈类高斯形状，且XY截面轮廓线基本一致，具有比较好的重合度；对比不同抛光位置的截面轮廓线，其相对误差小于5%，由此可验证机器人气囊抛光系统在离散进动抛光时具有较好的稳定性。
2021, 33: 053001.
doi: 10.11884/HPLPB202133.200335
摘要:
利用正交试验探讨了放电等离子技术工艺参数（温度、压力、保温时间）对钡-钨（Ba-W）阴极中的W的孔隙度的影响规律，获得了孔隙率在23%～30%内变化时所需要的最佳工艺参数。在此基础上，制备出了具有不同孔隙度的球形W基体和普通不规则的W基体。研究表明：球形多孔W颗粒间堆积、排列有序，无闭孔，孔径分布集中而均匀，在26.3%的孔隙度下中值孔径为1.41 μm；机械性能方面，球形钨粉基体维氏硬度低于传统普通不规则钨多孔体。在脉宽10 μs、频率1000 Hz的条件下，阴极脉冲发射电流密度随着孔隙度的增大，先增大后减小。当基体孔隙度为26.3%时，阴极电流发射密度最大，在1050 ℃，偏离点发射电流密度可达24.62 A/cm2，零场发射电流密度为7.62 A/cm2，功函数为1.95 eV。
利用正交试验探讨了放电等离子技术工艺参数（温度、压力、保温时间）对钡-钨（Ba-W）阴极中的W的孔隙度的影响规律，获得了孔隙率在23%～30%内变化时所需要的最佳工艺参数。在此基础上，制备出了具有不同孔隙度的球形W基体和普通不规则的W基体。研究表明：球形多孔W颗粒间堆积、排列有序，无闭孔，孔径分布集中而均匀，在26.3%的孔隙度下中值孔径为1.41 μm；机械性能方面，球形钨粉基体维氏硬度低于传统普通不规则钨多孔体。在脉宽10 μs、频率1000 Hz的条件下，阴极脉冲发射电流密度随着孔隙度的增大，先增大后减小。当基体孔隙度为26.3%时，阴极电流发射密度最大，在1050 ℃，偏离点发射电流密度可达24.62 A/cm2，零场发射电流密度为7.62 A/cm2，功函数为1.95 eV。
2021, 33: 053002.
doi: 10.11884/HPLPB202133.210007
摘要:
提出了一种对实际弯曲随机捆扎线束的建模方法，该方法首先基于图像识别技术，使用实际线束在侧视和俯视方向的两幅照片来实现弯曲线束轴心三维坐标的重建，然后再基于随机转移路径方法实现弯曲线束的捆扎随机性。基于该建模方法，通过蒙特卡洛模拟来分析弯曲随机线束分布参数的统计特征，发现自电感、互电感和互电容均值沿线变化趋势与线束高度变化趋势一致，自电容均值则趋势相反；自电容、自电感和互电感的变异系数与线束高度存在负相关特征；捆扎随机性不会改变自电感和自电容均值，但是会降低互电容与互电感均值。
提出了一种对实际弯曲随机捆扎线束的建模方法，该方法首先基于图像识别技术，使用实际线束在侧视和俯视方向的两幅照片来实现弯曲线束轴心三维坐标的重建，然后再基于随机转移路径方法实现弯曲线束的捆扎随机性。基于该建模方法，通过蒙特卡洛模拟来分析弯曲随机线束分布参数的统计特征，发现自电感、互电感和互电容均值沿线变化趋势与线束高度变化趋势一致，自电容均值则趋势相反；自电容、自电感和互电感的变异系数与线束高度存在负相关特征；捆扎随机性不会改变自电感和自电容均值，但是会降低互电容与互电感均值。
2021, 33: 053003.
doi: 10.11884/HPLPB202133.210048
摘要:
在时域有限差分（FDTD）法中采用亚网格边界条件（SGBC）法对复合材料薄层结构进行建模，可以突破复合材料薄层对空间步长的限制从而大大降低计算成本。基于大规模并行化平台JASMIN实现了SGBC-FDTD算法，通过对复合材料薄层结构的自动建模和适配，实现对复合材料薄层的快速并行化处理。利用所开发的并行SGBC-FDTD算法计算分析了含不同电磁特性复合材料薄层方舱在0.1～1.0 GHz内的电磁屏蔽效能，结果表明采用并行SGBC-FDTD算法的计算结果与全波分析软件计算结果吻合完好，且计算效率显著提升。
在时域有限差分（FDTD）法中采用亚网格边界条件（SGBC）法对复合材料薄层结构进行建模，可以突破复合材料薄层对空间步长的限制从而大大降低计算成本。基于大规模并行化平台JASMIN实现了SGBC-FDTD算法，通过对复合材料薄层结构的自动建模和适配，实现对复合材料薄层的快速并行化处理。利用所开发的并行SGBC-FDTD算法计算分析了含不同电磁特性复合材料薄层方舱在0.1～1.0 GHz内的电磁屏蔽效能，结果表明采用并行SGBC-FDTD算法的计算结果与全波分析软件计算结果吻合完好，且计算效率显著提升。
2021, 33: 053004.
doi: 10.11884/HPLPB202133.210002
摘要:
高频系统是行波管的核心部件，它会直接影响行波管的工作频率、带宽、增益等性能指标。为了获得更大的输出功率和更高的增益，对0.34 THz双注高次模折叠波导行波管的基本特性进行了研究，计算了双注折叠波导的色散特性和耦合阻抗，并与仿真结果进行对比，结果显示色散特性随频率升高差距增大，耦合阻抗在高频段匹配较好，并研究了损耗特性。利用CST仿真工作室对双注折叠波导的注波互作用特性进行了仿真，实现41.68 W输出。为了获得更高的输出，通过增大直波导高度，最终使输出功率提高了52.7%，达到63.12 W。最后设计了符合要求的盒型输出窗和模式转换器，验证了高频系统的传输特性。
高频系统是行波管的核心部件，它会直接影响行波管的工作频率、带宽、增益等性能指标。为了获得更大的输出功率和更高的增益，对0.34 THz双注高次模折叠波导行波管的基本特性进行了研究，计算了双注折叠波导的色散特性和耦合阻抗，并与仿真结果进行对比，结果显示色散特性随频率升高差距增大，耦合阻抗在高频段匹配较好，并研究了损耗特性。利用CST仿真工作室对双注折叠波导的注波互作用特性进行了仿真，实现41.68 W输出。为了获得更高的输出，通过增大直波导高度，最终使输出功率提高了52.7%，达到63.12 W。最后设计了符合要求的盒型输出窗和模式转换器，验证了高频系统的传输特性。
2021, 33: 053005.
doi: 10.11884/HPLPB202133.210044
摘要:
为满足敏感电子设备对频段密集相邻干扰信号的屏蔽需求，提出了一种低频比双频段带阻频率选择表面（FSS）结构。该结构由介质层和印刷在其两侧并谐振在不同频率的金属导带层构成。通过对两侧金属导带的互补型设计，削弱了两个谐振点间的耦合影响，使该FSS结构具有两个可以独立调节且紧密相邻的阻带，呈现出低频比特点。仿真结果表明，此结构可以实现低至1.16的谐振频率比。基于弯折结构的小型化设计使该FSS的单元尺寸仅为0.071λ，确保所提结构在TE和TM两种极化电磁波照射下，电磁屏蔽效能大于24 dB的入射角度稳定性高达60°。制作了实物并进行测试，实测结果与仿真结果吻合良好，验证了FSS结构设计的可靠性。
为满足敏感电子设备对频段密集相邻干扰信号的屏蔽需求，提出了一种低频比双频段带阻频率选择表面（FSS）结构。该结构由介质层和印刷在其两侧并谐振在不同频率的金属导带层构成。通过对两侧金属导带的互补型设计，削弱了两个谐振点间的耦合影响，使该FSS结构具有两个可以独立调节且紧密相邻的阻带，呈现出低频比特点。仿真结果表明，此结构可以实现低至1.16的谐振频率比。基于弯折结构的小型化设计使该FSS的单元尺寸仅为0.071λ，确保所提结构在TE和TM两种极化电磁波照射下，电磁屏蔽效能大于24 dB的入射角度稳定性高达60°。制作了实物并进行测试，实测结果与仿真结果吻合良好，验证了FSS结构设计的可靠性。
2021, 33: 053006.
doi: 10.11884/HPLPB202133.210043
摘要:
电子设备和无线技术不断向K/Ka波段发展以及电子系统集成度的不断提高给电子系统的电磁屏蔽设计带来了严峻挑战。提出一种将频率选择表面（FSS）用于电子系统屏蔽的新方法，可以替代传统散热孔阵，在满足通风散热性能的同时确保电子系统在5G毫米波段的电磁屏蔽性能。基于金属腔中心点屏蔽效能和全局屏蔽效能，分析了FSS孔阵排布方式、电磁波极化与入射角度对金属外壳电磁屏蔽效能（SE）的影响。结果表明：FSS孔阵排布方式对金属腔屏蔽性能的影响较小，并且SE不受入射电磁波极化方式影响；含FSS通风孔阵的金属外壳在23.0～25.5 GHz范围内屏蔽效能约为30 dB，比含传统散热孔阵金属腔屏蔽效能提高15 dB。
电子设备和无线技术不断向K/Ka波段发展以及电子系统集成度的不断提高给电子系统的电磁屏蔽设计带来了严峻挑战。提出一种将频率选择表面（FSS）用于电子系统屏蔽的新方法，可以替代传统散热孔阵，在满足通风散热性能的同时确保电子系统在5G毫米波段的电磁屏蔽性能。基于金属腔中心点屏蔽效能和全局屏蔽效能，分析了FSS孔阵排布方式、电磁波极化与入射角度对金属外壳电磁屏蔽效能（SE）的影响。结果表明：FSS孔阵排布方式对金属腔屏蔽性能的影响较小，并且SE不受入射电磁波极化方式影响；含FSS通风孔阵的金属外壳在23.0～25.5 GHz范围内屏蔽效能约为30 dB，比含传统散热孔阵金属腔屏蔽效能提高15 dB。
2021, 33: 053007.
doi: 10.11884/HPLPB202133.200307
摘要:
中国科学院高能物理研究所建造了一台基于加速器的硼中子俘获治疗（BNCT）实验装置。射频功率源系统为352.2 MHz射频四极加速器（RFQ）提供高频功率，使束流离开RFQ时，其能量达到3.5 MeV。BNCT射频功率源系统主要包括速调管功率源、数字低电平控制系统、射频传输系统。本文介绍了BNCT射频功率源系统，主要包括物理需求、系统组成、关键设备、安装和调试。目前该装置已进行动物实验，加速器打靶束流功率4.3 kW，加速器射频功率源系统运行稳定。
中国科学院高能物理研究所建造了一台基于加速器的硼中子俘获治疗（BNCT）实验装置。射频功率源系统为352.2 MHz射频四极加速器（RFQ）提供高频功率，使束流离开RFQ时，其能量达到3.5 MeV。BNCT射频功率源系统主要包括速调管功率源、数字低电平控制系统、射频传输系统。本文介绍了BNCT射频功率源系统，主要包括物理需求、系统组成、关键设备、安装和调试。目前该装置已进行动物实验，加速器打靶束流功率4.3 kW，加速器射频功率源系统运行稳定。
2021, 33: 053008.
doi: 10.11884/HPLPB202133.200350
摘要:
针对大电流注入探头应用于大电流注入等效强场电磁辐射试验时阻抗容易发生非线性变化的问题，通过分析大电流注入的方式，对现有的商品化电流探头进行了线性度测试。测试结果表明，注入功率增大，不同频点的线性误差也随之增大。提出了研制大功率高线性度电流探头的方案，进行研制并通过了测试。自行研制的电流注入探头最大耐受功率可达500 W，插入损耗随注入功率变化具备良好的线性度0.3 dB @ 1−500 W，可以满足开展大电流注入等效强场电磁辐射效应试验的技术需求。
针对大电流注入探头应用于大电流注入等效强场电磁辐射试验时阻抗容易发生非线性变化的问题，通过分析大电流注入的方式，对现有的商品化电流探头进行了线性度测试。测试结果表明，注入功率增大，不同频点的线性误差也随之增大。提出了研制大功率高线性度电流探头的方案，进行研制并通过了测试。自行研制的电流注入探头最大耐受功率可达500 W，插入损耗随注入功率变化具备良好的线性度0.3 dB @ 1−500 W，可以满足开展大电流注入等效强场电磁辐射效应试验的技术需求。
2021, 33: 054001.
doi: 10.11884/HPLPB202133.200311
摘要:
研究了近代物理研究所为哈尔滨工业大学（HIT）空间环境地面模拟装置(SESRI)研制的扫描磁铁的振动，通过试验，使用激光位移传感器采集扫描磁铁上关键点的振幅，对比振幅分析影响振动的因素。试验数据显示，当电流为450 A、频率小于140 Hz时，振动平缓；磁铁整体振动随输入电流频率升高与电流增大而增强，电流频率为磁铁振动的主要影响因素；磁铁内带阻尼性材料部分的振幅明显小于其他部分。同时哈尔滨工业大学扫描磁铁采用的线圈铁芯浇筑一体结构设计，振动明显减小。结论证明磁铁机构与工艺的合理设计能有效减振。
研究了近代物理研究所为哈尔滨工业大学（HIT）空间环境地面模拟装置(SESRI)研制的扫描磁铁的振动，通过试验，使用激光位移传感器采集扫描磁铁上关键点的振幅，对比振幅分析影响振动的因素。试验数据显示，当电流为450 A、频率小于140 Hz时，振动平缓；磁铁整体振动随输入电流频率升高与电流增大而增强，电流频率为磁铁振动的主要影响因素；磁铁内带阻尼性材料部分的振幅明显小于其他部分。同时哈尔滨工业大学扫描磁铁采用的线圈铁芯浇筑一体结构设计，振动明显减小。结论证明磁铁机构与工艺的合理设计能有效减振。
2021, 33: 054002.
doi: 10.11884/HPLPB202133.200300
摘要:
针对高能电子照相的关键物理过程开展蒙特卡罗照相模拟研究，采用Geant4围绕2.5 GeV电子在四极透镜组内的输运、电子与物质相互作用衰减等照相基本过程展开研究。通过设计不同材料、不同厚度的含缺陷平板作为模拟照相客体，开展放大型电子照相系统缺陷分辨能力模拟。此外，采用不同材料、不同厚度的台阶样品，模拟获得了电子束流穿过相应面密度材料后的线扩展函数，进一步评估电子照相对实心客体的探测分辨能力。
针对高能电子照相的关键物理过程开展蒙特卡罗照相模拟研究，采用Geant4围绕2.5 GeV电子在四极透镜组内的输运、电子与物质相互作用衰减等照相基本过程展开研究。通过设计不同材料、不同厚度的含缺陷平板作为模拟照相客体，开展放大型电子照相系统缺陷分辨能力模拟。此外，采用不同材料、不同厚度的台阶样品，模拟获得了电子束流穿过相应面密度材料后的线扩展函数，进一步评估电子照相对实心客体的探测分辨能力。
2021, 33: 054003.
doi: 10.11884/HPLPB202133.210015
摘要:
上海软X射线自由电子激光装置（SXFEL）作为中国第一台工作在软X射线波段的第四代光源，其产生的激光具备短波长、全相干、超高亮度、超短脉冲长度等优点，预期将会在基础科学研究领域中发挥出重要的作用。基于直线加速器的特点和需求，在SXFEL的注入器与直线加速段上选择了条带型束流位置测量系统（SBPM）作为束团位置测量工具。该系统由SXFEL束测团队自主研发设计，由条带探头、前端信号调理电子学与专用数字信号束流位置处理器（DBPM）组成，系统设计上借鉴上海同步辐射光源（SSRF）的同类型设备，并根据SXFEL的特点做了进一步的优化，束流实验结果表明该系统位置测量系统分辨率好于5.7 μm@188 pC，达到国际先进水平，满足了SXFEL注入器和直线加速器段对束流位置测量分辨率的设计要求。
上海软X射线自由电子激光装置（SXFEL）作为中国第一台工作在软X射线波段的第四代光源，其产生的激光具备短波长、全相干、超高亮度、超短脉冲长度等优点，预期将会在基础科学研究领域中发挥出重要的作用。基于直线加速器的特点和需求，在SXFEL的注入器与直线加速段上选择了条带型束流位置测量系统（SBPM）作为束团位置测量工具。该系统由SXFEL束测团队自主研发设计，由条带探头、前端信号调理电子学与专用数字信号束流位置处理器（DBPM）组成，系统设计上借鉴上海同步辐射光源（SSRF）的同类型设备，并根据SXFEL的特点做了进一步的优化，束流实验结果表明该系统位置测量系统分辨率好于5.7 μm@188 pC，达到国际先进水平，满足了SXFEL注入器和直线加速器段对束流位置测量分辨率的设计要求。
2021, 33: 054004.
doi: 10.11884/HPLPB202133.200352
摘要:
轨道校正是加速器束流调节最基本的步骤之一，也是目前各加速器实验室共同面对的问题之一。在传统方法中，线性代数工具被应用于各种类型的响应矩阵，以解决响应矩阵的奇异性等问题。提出一种基于机器学习的加速器轨道校正方法，可以避免处理响应矩阵的问题通过直接读取BPM数据和校正磁铁强度值实时构建机器学习模型快速地对轨道进行修正。对机器学习的轨道校正方法进行了介绍，并从数学公式、算法模型、在模拟和真实数据上的测试等方面对该方法进行了讨论。结果表明，在误差范围内该方法能有效的对加速器束流轨道进行校正。
轨道校正是加速器束流调节最基本的步骤之一，也是目前各加速器实验室共同面对的问题之一。在传统方法中，线性代数工具被应用于各种类型的响应矩阵，以解决响应矩阵的奇异性等问题。提出一种基于机器学习的加速器轨道校正方法，可以避免处理响应矩阵的问题通过直接读取BPM数据和校正磁铁强度值实时构建机器学习模型快速地对轨道进行修正。对机器学习的轨道校正方法进行了介绍，并从数学公式、算法模型、在模拟和真实数据上的测试等方面对该方法进行了讨论。结果表明，在误差范围内该方法能有效的对加速器束流轨道进行校正。
2021, 33: 054005.
doi: 10.11884/HPLPB202133.210046
摘要:
针对北京正负电子对撞机改造工程（BEPC II）直线加速器束流位置测量电子学系统故障率上升这一现状，结合BEPC II直线加速器束流参数以及BPM电子学ADC芯片带通采样的需求，设计了隔离度高、幅相一致性好的数字BPM射频前端电子学模块。数字BPM电子学系统采用MicroTCA 4.0系统架构，以FPGA作为主控制器，基于EDA软件开发设计。重点介绍了射频前端电子学模块中射频功率放大器、数字可调衰减器、带通滤波器等设计和实验室及在线测试结果。BEPC II对撞模式下，使用正电子束流，完成电子学系统在线测试，x方向位置测量精度约为38.46 μm，y方向位置测量精度约为26.16 μm，其测量精度和系统稳定性优于商用模拟BPM电子学模块，能够满足BEPC II直线加速器束流位置测量需求。
针对北京正负电子对撞机改造工程（BEPC II）直线加速器束流位置测量电子学系统故障率上升这一现状，结合BEPC II直线加速器束流参数以及BPM电子学ADC芯片带通采样的需求，设计了隔离度高、幅相一致性好的数字BPM射频前端电子学模块。数字BPM电子学系统采用MicroTCA 4.0系统架构，以FPGA作为主控制器，基于EDA软件开发设计。重点介绍了射频前端电子学模块中射频功率放大器、数字可调衰减器、带通滤波器等设计和实验室及在线测试结果。BEPC II对撞模式下，使用正电子束流，完成电子学系统在线测试，x方向位置测量精度约为38.46 μm，y方向位置测量精度约为26.16 μm，其测量精度和系统稳定性优于商用模拟BPM电子学模块，能够满足BEPC II直线加速器束流位置测量需求。
2021, 33: 055001.
doi: 10.11884/HPLPB202133.200329
摘要:
在二维磁驱动数值模拟程序MDSC2中增加了LiF材料的材料参数和功能模块，使MDSC2程序具有了求解带窗口磁驱动准等熵压缩实验的能力。采用MDSC2程序，对大电流脉冲功率装置上的exp-3-window、exp-6-window带窗口磁驱动准等熵压缩实验进行了模拟。数值模拟结果表明，二维磁驱动数值模拟程序MDSC2能正确模拟带窗口磁驱动准等熵压缩实验exp-3-window和exp-6-window的全过程，模拟的飞片/窗口界面速度在飞片/窗口界面速度的上升阶段、峰值附近和卸载阶段与实验测量基本一致，验证了新程序的计算有效性。MDSC2程序对带窗口磁驱动准等熵压缩实验的正确模拟有助于磁驱动样品物性实验的研究。
在二维磁驱动数值模拟程序MDSC2中增加了LiF材料的材料参数和功能模块，使MDSC2程序具有了求解带窗口磁驱动准等熵压缩实验的能力。采用MDSC2程序，对大电流脉冲功率装置上的exp-3-window、exp-6-window带窗口磁驱动准等熵压缩实验进行了模拟。数值模拟结果表明，二维磁驱动数值模拟程序MDSC2能正确模拟带窗口磁驱动准等熵压缩实验exp-3-window和exp-6-window的全过程，模拟的飞片/窗口界面速度在飞片/窗口界面速度的上升阶段、峰值附近和卸载阶段与实验测量基本一致，验证了新程序的计算有效性。MDSC2程序对带窗口磁驱动准等熵压缩实验的正确模拟有助于磁驱动样品物性实验的研究。
2021, 33: 055002.
doi: 10.11884/HPLPB202133.200289
摘要:
氧化铝掺杂环氧树脂复合材料在电力绝缘设备中应用广泛，然而人们对其在纳秒脉冲下的绝缘性能研究较少，这限制了它在指导脉冲功率装置中的应用。为探究其在纳秒脉冲下的沿面绝缘性能，对氧化铝掺杂环氧树脂复合材料在前沿数十ns快脉冲电压下的闪络特性进行了研究，结果显示，其闪络电场较纯环氧有较大提高，闪络电压符合韦伯分布。实验表明，闪络电压随电压上升率的增加而显著增加，从5.8 kV/ns时的108 kV上升到20.5 kV/ns时的226 kV，增幅超过1倍。闪络时延随电压上升率的上升呈现“先快速下降、后趋于平缓”的趋势。在试样闪络通道表面观测到明显的碳化现象，说明实验中的闪络放电对复合材料有破坏性影响。
氧化铝掺杂环氧树脂复合材料在电力绝缘设备中应用广泛，然而人们对其在纳秒脉冲下的绝缘性能研究较少，这限制了它在指导脉冲功率装置中的应用。为探究其在纳秒脉冲下的沿面绝缘性能，对氧化铝掺杂环氧树脂复合材料在前沿数十ns快脉冲电压下的闪络特性进行了研究，结果显示，其闪络电场较纯环氧有较大提高，闪络电压符合韦伯分布。实验表明，闪络电压随电压上升率的增加而显著增加，从5.8 kV/ns时的108 kV上升到20.5 kV/ns时的226 kV，增幅超过1倍。闪络时延随电压上升率的上升呈现“先快速下降、后趋于平缓”的趋势。在试样闪络通道表面观测到明显的碳化现象，说明实验中的闪络放电对复合材料有破坏性影响。
2021, 33: 055003.
doi: 10.11884/HPLPB202133.210014
摘要:
针对真空触发开关触发时延和抖动大、使用寿命不长的难题，设计了一种基于吸气电极的新型真空触发开关，开展工作寿命测试实验和不同触发极性、主间隙电压和触发能量下的导通特性实验。实验结果表明：与纯金属电极开关相比，吸气电极开关的触发时延和抖动更小，工作寿命更长。负极性触发时的触发时延和抖动均远低于正极性触发。正极性触发的触发时延为1.7～3 μs，抖动为300～700 ns，而负极性触发的触发时延为400～600 ns，抖动为30～70 ns。触发时延和抖动都随着触发能量的增大而减小，但当能量高于一定值后，触发能量对导通特性的影响趋于饱和。
针对真空触发开关触发时延和抖动大、使用寿命不长的难题，设计了一种基于吸气电极的新型真空触发开关，开展工作寿命测试实验和不同触发极性、主间隙电压和触发能量下的导通特性实验。实验结果表明：与纯金属电极开关相比，吸气电极开关的触发时延和抖动更小，工作寿命更长。负极性触发时的触发时延和抖动均远低于正极性触发。正极性触发的触发时延为1.7～3 μs，抖动为300～700 ns，而负极性触发的触发时延为400～600 ns，抖动为30～70 ns。触发时延和抖动都随着触发能量的增大而减小，但当能量高于一定值后，触发能量对导通特性的影响趋于饱和。
2021, 33: 055004.
doi: 10.11884/HPLPB202133.210067
摘要:
为了准确评估某MV级Tesla型脉冲功率源的运输振动环境适应性水平，针对脉冲功率源中采用悬臂绝缘支撑结构的同轴脉冲形成线，通过仿真和试验结合的方法开展研究。针对叠层结构式内外磁芯，提出一种通过结构元胞等效材料参数和坐标变换的等效建模方法进行有限元建模，通过模态试验修正有限元模型，首次对比研究了绝缘油对形成线的模态频率和阻尼的影响，仿真分析了形成线车载运输典型工况的应力及响应，设计实施了大尺寸形成线等效件振动试验进行验证。通过振动试验发现了形成线结构存在非线性，通过仿真分析和等效件试验验证，同轴脉冲形成线现有结构设计基本满足车载运输振动环境适应性要求。
为了准确评估某MV级Tesla型脉冲功率源的运输振动环境适应性水平，针对脉冲功率源中采用悬臂绝缘支撑结构的同轴脉冲形成线，通过仿真和试验结合的方法开展研究。针对叠层结构式内外磁芯，提出一种通过结构元胞等效材料参数和坐标变换的等效建模方法进行有限元建模，通过模态试验修正有限元模型，首次对比研究了绝缘油对形成线的模态频率和阻尼的影响，仿真分析了形成线车载运输典型工况的应力及响应，设计实施了大尺寸形成线等效件振动试验进行验证。通过振动试验发现了形成线结构存在非线性，通过仿真分析和等效件试验验证，同轴脉冲形成线现有结构设计基本满足车载运输振动环境适应性要求。
2021, 33: 055005.
doi: 10.11884/HPLPB202133.210136
摘要:
阳极杆箍缩二极管（RPD）具有小焦斑、高亮度的特点，是闪光X光机领域的研究热点。基于Marx发生器和脉冲形成线技术路线产生1 MV高电压脉冲驱动RPD，开展了不同结构参数二极管实验研究。基于RPD物理过程的数值模型，分析了结构参数对箍缩物理过程的影响。研究表明在1 MV电压下，RPD阴极等离子体平均扩散速度、阳极等离子体平均扩散速度分别为2，0.6 cm/μs时，该模型可以较好地描述实验结果。在阳极杆直径一定的情况下，二极管数值模型表明减小阴极孔径可以使二极管更快进入强箍缩状态，但过小的阴极孔径会导致二极管间隙过早闭合。
阳极杆箍缩二极管（RPD）具有小焦斑、高亮度的特点，是闪光X光机领域的研究热点。基于Marx发生器和脉冲形成线技术路线产生1 MV高电压脉冲驱动RPD，开展了不同结构参数二极管实验研究。基于RPD物理过程的数值模型，分析了结构参数对箍缩物理过程的影响。研究表明在1 MV电压下，RPD阴极等离子体平均扩散速度、阳极等离子体平均扩散速度分别为2，0.6 cm/μs时，该模型可以较好地描述实验结果。在阳极杆直径一定的情况下，二极管数值模型表明减小阴极孔径可以使二极管更快进入强箍缩状态，但过小的阴极孔径会导致二极管间隙过早闭合。
2021, 33: 059001.
doi: 10.11884/HPLPB202133.210039
摘要:
主要研究面曝光选区激光熔化单层成形时，激光光斑搭接率和电流对形状精度的影响。实验通过控制变量法研究搭接率、曝光时间、电流等工艺参数对激光光斑、熔道、圆环、尖角等成形形状精度的影响。实验结果表明：一定范围内，电流越大，激光光斑更均匀，成形一致性更好；搭接率38.4%能够获得最低的形状误差的熔道；搭接率一定，圆环成形误差随电流的增加而增加；尖角成形误差随着电流增加，呈现先增后减的趋势；搭接率为46.1%、38.4%时，零级衍射带来的形状误差降低。
主要研究面曝光选区激光熔化单层成形时，激光光斑搭接率和电流对形状精度的影响。实验通过控制变量法研究搭接率、曝光时间、电流等工艺参数对激光光斑、熔道、圆环、尖角等成形形状精度的影响。实验结果表明：一定范围内，电流越大，激光光斑更均匀，成形一致性更好；搭接率38.4%能够获得最低的形状误差的熔道；搭接率一定，圆环成形误差随电流的增加而增加；尖角成形误差随着电流增加，呈现先增后减的趋势；搭接率为46.1%、38.4%时，零级衍射带来的形状误差降低。
