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RSS2024年 36卷 第9期
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2024, 36: 094004.
doi: 10.11884/HPLPB202436.240023
2024, 36: 094005.
doi: 10.11884/HPLPB202436.230403
2024, 36: 095001.
doi: 10.11884/HPLPB202436.240120
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2024, 36: 091001.
doi: 10.11884/HPLPB202436.240068
摘要:
针对双面抛光难以建立稳定去除函数进行加工面型预测这一问题，基于双面抛光加工原理，采用坐标变换法推导出元件上下表面相对速度分布方程，然后运用ANSYS软件仿真元件上下表面静态压力分布，采用多项式拟合法将仿真数据导入Matlab软件拟合出元件上下表面压力分布随时间变化公式。根据Preston方程推导修正系数K表达式，通过4组抛光实验数据计算出修正系数K值为2.588×10−15，构建双面抛光加工面型预测模型。最后通过加工实验验证该预测模型，实验结果表明预测PV值误差占元件实际加工后面型PV值的1.07%～7.4%，预测模型与实际加工后的面型吻合。
针对双面抛光难以建立稳定去除函数进行加工面型预测这一问题，基于双面抛光加工原理，采用坐标变换法推导出元件上下表面相对速度分布方程，然后运用ANSYS软件仿真元件上下表面静态压力分布，采用多项式拟合法将仿真数据导入Matlab软件拟合出元件上下表面压力分布随时间变化公式。根据Preston方程推导修正系数K表达式，通过4组抛光实验数据计算出修正系数K值为2.588×10−15，构建双面抛光加工面型预测模型。最后通过加工实验验证该预测模型，实验结果表明预测PV值误差占元件实际加工后面型PV值的1.07%～7.4%，预测模型与实际加工后的面型吻合。
2024, 36: 091002.
doi: 10.11884/HPLPB202436.240144
摘要:
在金属铝表面用飞秒激光分别刻蚀了四种形状的微结构，对比分析了周期不同的矩形、圆形、三角形和六边形微结构对沉积在其表面Cr元素水溶液的表面增强激光诱导击穿光谱（LIBS）光谱强度和稳定性的影响。研究结果表明微结构的周期越小，光谱增强效果越显著，其中矩形微结构在相同周期下表现出最优光谱增强效果，相比于未处理的金属铝，其光谱强度增强了4倍左右。此外，六边形微结构的光谱稳定性最佳，具有良好的可重复性。研究结果为今后采用表面增强LIBS法检测水溶液中的重金属元素提供了一种可行的基底制备方法。
在金属铝表面用飞秒激光分别刻蚀了四种形状的微结构，对比分析了周期不同的矩形、圆形、三角形和六边形微结构对沉积在其表面Cr元素水溶液的表面增强激光诱导击穿光谱（LIBS）光谱强度和稳定性的影响。研究结果表明微结构的周期越小，光谱增强效果越显著，其中矩形微结构在相同周期下表现出最优光谱增强效果，相比于未处理的金属铝，其光谱强度增强了4倍左右。此外，六边形微结构的光谱稳定性最佳，具有良好的可重复性。研究结果为今后采用表面增强LIBS法检测水溶液中的重金属元素提供了一种可行的基底制备方法。
2024, 36: 091003.
doi: 10.11884/HPLPB202436.240128
摘要:
为解决传统显微成像技术难以获取无色透明样本结构和厚度的问题，设计了一款小型透明样本3维重建系统。该系统通过对透明样本进行相位恢复，实现3维重建。系统的设计突破了传统光学结构，只需输入携带样本信息的光线，经过分光棱镜分成两路，终由双目相机捕获。系统使用3D打印制作，尺寸仅为110 mm×110 mm×60 mm，成本低廉，并可与传统显微成像设备配合使用。系统内置自动对焦和视场配准算法，只需采集1张过焦和1张欠焦图像，通过求解光强传输方程便可进行相位恢复，从而实现透明样本的3维重建。测试结果显示，10倍物镜下系统的成像分辨率可达2.46 μm，同时相位恢复精确度也能达到基本要求。系统成功对血细胞和载玻片划痕进行了3维重建，证明了系统的可行性与实用性。
为解决传统显微成像技术难以获取无色透明样本结构和厚度的问题，设计了一款小型透明样本3维重建系统。该系统通过对透明样本进行相位恢复，实现3维重建。系统的设计突破了传统光学结构，只需输入携带样本信息的光线，经过分光棱镜分成两路，终由双目相机捕获。系统使用3D打印制作，尺寸仅为110 mm×110 mm×60 mm，成本低廉，并可与传统显微成像设备配合使用。系统内置自动对焦和视场配准算法，只需采集1张过焦和1张欠焦图像，通过求解光强传输方程便可进行相位恢复，从而实现透明样本的3维重建。测试结果显示，10倍物镜下系统的成像分辨率可达2.46 μm，同时相位恢复精确度也能达到基本要求。系统成功对血细胞和载玻片划痕进行了3维重建，证明了系统的可行性与实用性。
2024, 36: 092001.
doi: 10.11884/HPLPB202436.240078
摘要:
为了实现多路激光集束焦斑测量，给出其时间和空间分辨的特性，搭建了基于成像系统、光电管结合示波器、条纹相机和科学CCD等主要部件组成的焦斑光学测试平台。实验之前，对科学CCD的灵敏度和动态范围及条纹相机增益系数、狭缝宽度、扫描时间等性能参数进行离线测试标定。采用CCD测试多路激光时间积分的集束焦斑空间分布；采用光电管结合示波器及条纹相机对多路激光到达靶点的时间同步进行测试；开展高质量集束焦斑的时间分辨特性测试，获得了光谱色散匀滑光束焦斑精细的时空演化图像。多路激光集束焦斑形态及多路光束时间同步测试为提升高功率激光装置焦斑测试技术和方法提供了支撑。
为了实现多路激光集束焦斑测量，给出其时间和空间分辨的特性，搭建了基于成像系统、光电管结合示波器、条纹相机和科学CCD等主要部件组成的焦斑光学测试平台。实验之前，对科学CCD的灵敏度和动态范围及条纹相机增益系数、狭缝宽度、扫描时间等性能参数进行离线测试标定。采用CCD测试多路激光时间积分的集束焦斑空间分布；采用光电管结合示波器及条纹相机对多路激光到达靶点的时间同步进行测试；开展高质量集束焦斑的时间分辨特性测试，获得了光谱色散匀滑光束焦斑精细的时空演化图像。多路激光集束焦斑形态及多路光束时间同步测试为提升高功率激光装置焦斑测试技术和方法提供了支撑。
2024, 36: 093001.
doi: 10.11884/HPLPB202436.240147
摘要:
针对高功率微波源在深空通信、空间无线能量传输和高功率超导线性加速器等应用中的实时功率控制难题，提出了一种利用注入锁定频率控制输出功率的方法。从理论上分析了注入锁定频控功率源的可行性，并基于双路S波段20 kW高功率磁控管完成了注入锁定频率控制输出功率的实验。实验结果表明，当双路20 kW磁控管的自由振荡频率或注入功率不同时，双管合成的输出功率可通过注入频率实现有效控制，功率控制的范围达到了3 dB，注入锁定的带宽达到了4.0 MHz，输出频谱尖锐，无啁啾颤噪，杂散抑制比为−65.0 dBc@500 kHz。该系统合成输出功率达到了33.9 kW，系统效率约为86.6%。上述研究结果为磁控管在高功率微波领域的应用起到了重大推动作用。
针对高功率微波源在深空通信、空间无线能量传输和高功率超导线性加速器等应用中的实时功率控制难题，提出了一种利用注入锁定频率控制输出功率的方法。从理论上分析了注入锁定频控功率源的可行性，并基于双路S波段20 kW高功率磁控管完成了注入锁定频率控制输出功率的实验。实验结果表明，当双路20 kW磁控管的自由振荡频率或注入功率不同时，双管合成的输出功率可通过注入频率实现有效控制，功率控制的范围达到了3 dB，注入锁定的带宽达到了4.0 MHz，输出频谱尖锐，无啁啾颤噪，杂散抑制比为−65.0 dBc@500 kHz。该系统合成输出功率达到了33.9 kW，系统效率约为86.6%。上述研究结果为磁控管在高功率微波领域的应用起到了重大推动作用。
2024, 36: 093002.
doi: 10.11884/HPLPB202436.240145
摘要:
随着高功率微波源频率的提升，腔体尺寸会随着电磁波波长的缩短而减小，从而导致器件功率容量不足，增大了射频击穿、脉冲缩短的风险。为了提升高频器件的功率容量，提出了一种基于TM03模式的低表面场强V波段同轴渡越时间振荡器，通过引入TM03模式的方式在极高频下拓宽腔体的横向尺寸，从而降低表面场强，提升功率容量。为了激励TM03模式并使之成为器件主要工作模式，计算了束波互作用结构的色散曲线及耦合阻抗，通过腔体设计使TM03模式的相速度与电子速度同步并发生换能，从而获得较低的群速度以及较高的耦合阻抗，最终成功在慢波结构中建立起了TM03模式电磁场。随后的粒子模拟仿真表明，在二极管电压400 kV、电流5 kA的条件下，输出微波功率达440 MW，频率为62.25 GHz，转换效率为22%，最大表面场强为1.6 MV/cm。
随着高功率微波源频率的提升，腔体尺寸会随着电磁波波长的缩短而减小，从而导致器件功率容量不足，增大了射频击穿、脉冲缩短的风险。为了提升高频器件的功率容量，提出了一种基于TM03模式的低表面场强V波段同轴渡越时间振荡器，通过引入TM03模式的方式在极高频下拓宽腔体的横向尺寸，从而降低表面场强，提升功率容量。为了激励TM03模式并使之成为器件主要工作模式，计算了束波互作用结构的色散曲线及耦合阻抗，通过腔体设计使TM03模式的相速度与电子速度同步并发生换能，从而获得较低的群速度以及较高的耦合阻抗，最终成功在慢波结构中建立起了TM03模式电磁场。随后的粒子模拟仿真表明，在二极管电压400 kV、电流5 kA的条件下，输出微波功率达440 MW，频率为62.25 GHz，转换效率为22%，最大表面场强为1.6 MV/cm。
2024, 36: 093003.
doi: 10.11884/HPLPB202436.240072
摘要:
为掌握雷达装备关键参数对虚警信号的影响规律，揭示虚警信号产生的本质原因，针对雷达装备在复杂电磁干扰中出现的多虚警信号问题，以某型步进频雷达为受试对象，理论阐明虚警干扰的作用机理和虚警目标的成像特征。理论与试验测定相结合，选取单频连续波为电磁干扰源，采用注入等效替代电磁辐射的试验方法，总结归纳雷达关键参数跳频间隔和频率步进对虚警信号影响规律。结果表明：受试雷达在单频电磁干扰作用下会产生能量较集中的虚警信号；受试雷达频率步进选取10 kHz、跳频时间0.05 ms时，虚警电平随干扰频偏的变化规律较稳定，信号幅度损失较小，该参数取值可作为控制参数的最优取值，依据该结果能够为后续开展雷达装备在多频电磁环境下的试验评估提供技术支撑。
为掌握雷达装备关键参数对虚警信号的影响规律，揭示虚警信号产生的本质原因，针对雷达装备在复杂电磁干扰中出现的多虚警信号问题，以某型步进频雷达为受试对象，理论阐明虚警干扰的作用机理和虚警目标的成像特征。理论与试验测定相结合，选取单频连续波为电磁干扰源，采用注入等效替代电磁辐射的试验方法，总结归纳雷达关键参数跳频间隔和频率步进对虚警信号影响规律。结果表明：受试雷达在单频电磁干扰作用下会产生能量较集中的虚警信号；受试雷达频率步进选取10 kHz、跳频时间0.05 ms时，虚警电平随干扰频偏的变化规律较稳定，信号幅度损失较小，该参数取值可作为控制参数的最优取值，依据该结果能够为后续开展雷达装备在多频电磁环境下的试验评估提供技术支撑。
2024, 36: 093004.
doi: 10.11884/HPLPB202436.240012
摘要:
为了满足星载通信中多任务并行需求，提出了一种由格里高利型反射面和三个馈源喇叭天线组成的共口径多波束反射面天线，该天线能够产生两个固定轮廓波束和一个点波束。天线设计是采用射线追踪法确定点波束馈源位置以建立天线基础结构，并通过Zernike多项式和Cubic B-splines函数共同对主、副反射面进行赋形优化来完成。为了验证该方法的有效性，对口径为1.1 m的天线进行仿真设计，结果表明两个赋形轮廓波束在Ku收、发频段边缘增益（EOC gain）分别为27.7、28.0、28.0、28.2 dBi，固定点波束在服务区EOC gain不低于34 dBi并且在0～6.5°范围内的扫描波束增益不低于35 dBi。
为了满足星载通信中多任务并行需求，提出了一种由格里高利型反射面和三个馈源喇叭天线组成的共口径多波束反射面天线，该天线能够产生两个固定轮廓波束和一个点波束。天线设计是采用射线追踪法确定点波束馈源位置以建立天线基础结构，并通过Zernike多项式和Cubic B-splines函数共同对主、副反射面进行赋形优化来完成。为了验证该方法的有效性，对口径为1.1 m的天线进行仿真设计，结果表明两个赋形轮廓波束在Ku收、发频段边缘增益（EOC gain）分别为27.7、28.0、28.0、28.2 dBi，固定点波束在服务区EOC gain不低于34 dBi并且在0～6.5°范围内的扫描波束增益不低于35 dBi。
2024, 36: 094001.
doi: 10.11884/HPLPB202436.230386
摘要:
针对高能同步辐射光源需要进行大批量磁铁的中心引出标定，提出了一种基于三坐标测量机的磁铁机械中心标定方案，确定了编写自动测量程序的流程和方法,参与完成了加速器中多种类型磁铁的标定。对176块储存环六极铁的三坐标机测量数据进行分析，结果表明：每块磁铁进行两遍机械中心标定，获得准直基准点的标定重复性在0.01 mm之内；极缝间距离的实测值与设计值标准偏差均在0.015 mm之内；标定效率相较激光跟踪仪提高了2倍。这种借助三坐标测量机的磁铁标定方法可以提高标定精度，降低人力成本，提高工作效率，能为加速器工程中磁铁中心的引出标定工作提供参考，保证加速器装置的安装顺利，满足加速器准直测量的工程进度要求。
针对高能同步辐射光源需要进行大批量磁铁的中心引出标定，提出了一种基于三坐标测量机的磁铁机械中心标定方案，确定了编写自动测量程序的流程和方法,参与完成了加速器中多种类型磁铁的标定。对176块储存环六极铁的三坐标机测量数据进行分析，结果表明：每块磁铁进行两遍机械中心标定，获得准直基准点的标定重复性在0.01 mm之内；极缝间距离的实测值与设计值标准偏差均在0.015 mm之内；标定效率相较激光跟踪仪提高了2倍。这种借助三坐标测量机的磁铁标定方法可以提高标定精度，降低人力成本，提高工作效率，能为加速器工程中磁铁中心的引出标定工作提供参考，保证加速器装置的安装顺利，满足加速器准直测量的工程进度要求。
2024, 36: 094002.
doi: 10.11884/HPLPB202436.230283
摘要:
Penning离子源因为结构简单、体积小、功耗低等优点，被广泛应用在伴随中子管中。基于实验室所用的潘宁（Penning）离子源，分析其电离时的伏-安特性；通过CCD相机拍摄观察离子源内部等离子体分布情况；采用光谱法诊断氢等离子体中电子的密度和温度。基于实验测试用的Penning离子源结构，建立H2分子碰撞电离的全局模型，分析离子源的工作参数与等离子体中电子温度和电子密度之间的关系。仿真结果表明：电子温度和电子密度与离子源的运行压强、磁场和功率密切相关；电子密度随功率增加逐渐增加、随磁场强度和压强都是先增加后减小，因此需将磁场强度控制在0.03～0.05 T，压强控制在（0.2～2）×10−2 Pa之间；电子温度随功率增加逐渐增加、随压强增加逐渐减小。通过模型可知，在Penning离子源的工作区间内，电子平均温度小于10 eV，电子密度数量级为1010 cm−3。
Penning离子源因为结构简单、体积小、功耗低等优点，被广泛应用在伴随中子管中。基于实验室所用的潘宁（Penning）离子源，分析其电离时的伏-安特性；通过CCD相机拍摄观察离子源内部等离子体分布情况；采用光谱法诊断氢等离子体中电子的密度和温度。基于实验测试用的Penning离子源结构，建立H2分子碰撞电离的全局模型，分析离子源的工作参数与等离子体中电子温度和电子密度之间的关系。仿真结果表明：电子温度和电子密度与离子源的运行压强、磁场和功率密切相关；电子密度随功率增加逐渐增加、随磁场强度和压强都是先增加后减小，因此需将磁场强度控制在0.03～0.05 T，压强控制在（0.2～2）×10−2 Pa之间；电子温度随功率增加逐渐增加、随压强增加逐渐减小。通过模型可知，在Penning离子源的工作区间内，电子平均温度小于10 eV，电子密度数量级为1010 cm−3。
2024, 36: 094003.
doi: 10.11884/HPLPB202436.230452
摘要:
在环形对撞机中等方位角间隔安装奇数个西伯利亚蛇是用来获得纵向极化束对撞的通常方案。根据超级陶粲装置的特点，选取螺线管型西伯利亚蛇作为维持束流极化的装置。详细介绍了如何把粒子群优化算法与螺线管蛇去耦合和光学匹配问题相结合，对它进行快速优化设计，并对设计结果进行了展示。结果显示，基于粒子群算法的螺线管蛇优化设计有效且高效。
在环形对撞机中等方位角间隔安装奇数个西伯利亚蛇是用来获得纵向极化束对撞的通常方案。根据超级陶粲装置的特点，选取螺线管型西伯利亚蛇作为维持束流极化的装置。详细介绍了如何把粒子群优化算法与螺线管蛇去耦合和光学匹配问题相结合，对它进行快速优化设计，并对设计结果进行了展示。结果显示，基于粒子群算法的螺线管蛇优化设计有效且高效。
2024, 36: 094004.
doi: 10.11884/HPLPB202436.240023
摘要:
辐照通量是指单位时间里离子辐照的细胞数量，是单离子束细胞辐照系统的重要性能指标。为提高单离子定位辐照通量，将微流控技术应用于单离子束细胞辐照系统，实现了单离子-单细胞精确定位自动辐照技术。微流控芯片上建立细胞储液池、O2和CO2注入通道、恒温加热、pH检测、细胞检测等功能机构。细胞微流受驱动在通道中保持运动，离子经微流控芯片辐照点射入微通道，对动态细胞进行辐照。基于CAS-LIBB装置，建立离子定位微流细胞的计算模型，研究离子精确瞄准微流细胞的基本方法和规律，获得微流细胞速度、最大辐照通量、辐照剂量、细胞间距等多个参量之间的相互约束关系，成为系统运行的理论指导。提出“即测即打”运行模式，以加快辐照速度，提高离子定位准确性。结果表明，细胞速度和辐照通量均存在上限值，提高微流细胞数密度和离子发射密度，是提高辐照通量的可选方法。采用微流控技术后，辐照通量达到10000 细胞/h，相比之前提高10倍以上。计算数据和实验结果基本吻合。
辐照通量是指单位时间里离子辐照的细胞数量，是单离子束细胞辐照系统的重要性能指标。为提高单离子定位辐照通量，将微流控技术应用于单离子束细胞辐照系统，实现了单离子-单细胞精确定位自动辐照技术。微流控芯片上建立细胞储液池、O2和CO2注入通道、恒温加热、pH检测、细胞检测等功能机构。细胞微流受驱动在通道中保持运动，离子经微流控芯片辐照点射入微通道，对动态细胞进行辐照。基于CAS-LIBB装置，建立离子定位微流细胞的计算模型，研究离子精确瞄准微流细胞的基本方法和规律，获得微流细胞速度、最大辐照通量、辐照剂量、细胞间距等多个参量之间的相互约束关系，成为系统运行的理论指导。提出“即测即打”运行模式，以加快辐照速度，提高离子定位准确性。结果表明，细胞速度和辐照通量均存在上限值，提高微流细胞数密度和离子发射密度，是提高辐照通量的可选方法。采用微流控技术后，辐照通量达到
2024, 36: 094005.
doi: 10.11884/HPLPB202436.230403
摘要:
为提高用于医用同位素211At生产的金属Bi靶在高束流功率作用下的可靠性与使役寿命，对多种束流均匀化方法进行了模拟与对比，利用计算流体力学（CFD）方法模拟分析了在wobbler磁铁作用下强度为500 eμA的α束流轰击Bi靶产生的热效应，为靶系统的设计和寿命的延长提供了关键技术支撑。结果表明，通过扫描实现束流均匀化可大幅降低靶上的最大热功率密度；在靶前采用wobbler磁铁对束流进行周期性圆扫描可有效降低Bi靶的表面温度。当扫描频率为50 Hz时，Bi靶最高温度为189.8 ℃，低于其熔点（271.3 ℃），能够满足Bi靶在此高功率束流照射下安全运行的温度要求。
为提高用于医用同位素211At生产的金属Bi靶在高束流功率作用下的可靠性与使役寿命，对多种束流均匀化方法进行了模拟与对比，利用计算流体力学（CFD）方法模拟分析了在wobbler磁铁作用下强度为500 eμA的α束流轰击Bi靶产生的热效应，为靶系统的设计和寿命的延长提供了关键技术支撑。结果表明，通过扫描实现束流均匀化可大幅降低靶上的最大热功率密度；在靶前采用wobbler磁铁对束流进行周期性圆扫描可有效降低Bi靶的表面温度。当扫描频率为50 Hz时，Bi靶最高温度为189.8 ℃，低于其熔点（271.3 ℃），能够满足Bi靶在此高功率束流照射下安全运行的温度要求。
2024, 36: 095001.
doi: 10.11884/HPLPB202436.240120
摘要:
近年来，采用新一代半导体开关替代传统气体或真空开关是脉冲功率系统的一种重要发展趋势。为了给脉冲功率半导体器件领域的技术发展提供参考，简要介绍了压控型脉冲功率半导体器件技术的发展历程，总结了MOS栅控晶闸管（MCT）在器件设计、工艺和可靠性等方面的研究进展，同时通过比较MCT与一般商业IGBT器件，阐述了MCT相比于其他功率脉冲半导体器件的优劣情况，并结合典型应用场景展示了MCT器件的优势，对压控型脉冲功率半导体器件的发展趋势进行了简要分析。
近年来，采用新一代半导体开关替代传统气体或真空开关是脉冲功率系统的一种重要发展趋势。为了给脉冲功率半导体器件领域的技术发展提供参考，简要介绍了压控型脉冲功率半导体器件技术的发展历程，总结了MOS栅控晶闸管（MCT）在器件设计、工艺和可靠性等方面的研究进展，同时通过比较MCT与一般商业IGBT器件，阐述了MCT相比于其他功率脉冲半导体器件的优劣情况，并结合典型应用场景展示了MCT器件的优势，对压控型脉冲功率半导体器件的发展趋势进行了简要分析。
2024, 36: 095002.
doi: 10.11884/HPLPB202436.240123
摘要:
为提高线圈发射器的发射速度及能量利用率，研究了磁阻型电磁线圈发射器不同放电电路结构对发射性能的影响。对晶闸管式（SCR)、半桥式、阻容（RCD）吸收式、Boost-Buck式四种不同结构放电电路进行分析，使用有限元方法研究了四种电路对发射性能的影响。结果表明，相同条件下，相比SCR式电路，三种可关断电路中，Boost-Buck式电路下电枢出口速度提升最少，为78.77%；RCD式电路下系统能量利用率提升最少，为220.66%。可关断电路中电流的衰减速率会影响电枢的加速度，存在最优电流衰减速率曲线；单级可关断电路中出口速度与系统能量利用率搭配最均衡的为半桥式放电电路；Boost-Buck式放电电路更具灵活性，更适合应用于多级线圈发射器中。
为提高线圈发射器的发射速度及能量利用率，研究了磁阻型电磁线圈发射器不同放电电路结构对发射性能的影响。对晶闸管式（SCR)、半桥式、阻容（RCD）吸收式、Boost-Buck式四种不同结构放电电路进行分析，使用有限元方法研究了四种电路对发射性能的影响。结果表明，相同条件下，相比SCR式电路，三种可关断电路中，Boost-Buck式电路下电枢出口速度提升最少，为78.77%；RCD式电路下系统能量利用率提升最少，为220.66%。可关断电路中电流的衰减速率会影响电枢的加速度，存在最优电流衰减速率曲线；单级可关断电路中出口速度与系统能量利用率搭配最均衡的为半桥式放电电路；Boost-Buck式放电电路更具灵活性，更适合应用于多级线圈发射器中。
2024, 36: 095003.
doi: 10.11884/HPLPB202436.230218
摘要:
峰化电容器由于结构紧凑一般采用间接测量其承受的电压，而峰化电容电压的直接测量一直是难以解决的问题。为了解决该问题，以峰化电容器为基础，研制了一种新型结构的电阻补偿式自积分型峰化电容一体化电容分压器。其次，根据分压器的新型结构分析了峰化电容一体化电容分压器的理论分压比，给出了理论分压比计算公式，分析了影响低频响应的因素并进行了电路仿真验证。同时，开展了方波标定实验，得到了两个探头的分压比及响应时间，且探头响应时间均小于6.2 ns。此外，为了得到更准确的分压比并验证正常工作状态下该一体化电容分压器分压比的稳定性，进行了高压在线标定实验，得到了1#探头分压比为11071 ，2#探头分压比为15148 。且在更高电压等级下，该电容分压器探头的测量相对误差较小，分压比稳定性良好。
峰化电容器由于结构紧凑一般采用间接测量其承受的电压，而峰化电容电压的直接测量一直是难以解决的问题。为了解决该问题，以峰化电容器为基础，研制了一种新型结构的电阻补偿式自积分型峰化电容一体化电容分压器。其次，根据分压器的新型结构分析了峰化电容一体化电容分压器的理论分压比，给出了理论分压比计算公式，分析了影响低频响应的因素并进行了电路仿真验证。同时，开展了方波标定实验，得到了两个探头的分压比及响应时间，且探头响应时间均小于6.2 ns。此外，为了得到更准确的分压比并验证正常工作状态下该一体化电容分压器分压比的稳定性，进行了高压在线标定实验，得到了1#探头分压比为
2024, 36: 096001.
doi: 10.11884/HPLPB202436.240024
摘要:
为了深入研究核数据不确定度对JRR-3M研究堆有效增殖因子计算的影响，建立了一套基于蒙特卡罗法的核数据不确定度量化流程。具体方法为：使用核数据扰动软件SANDY扰动目标核素的重要反应道生成扰动文件，再通过核数据加工软件NJOY对扰动文件进行处理，最终利用核反应堆物理模拟软件OpenMC进行蒙特卡罗模拟。针对JRR-3M研究堆的控制棒全插、反应堆临界、控制棒全拔三种运行工况，对多个关键核素（如235U、238U、Hf等）的核数据不确定度给有效增殖因子计算带来的影响进行了详细分析。研究结果表明，177Hf、235U、1H、27Al的核数据不确定度对JRR-3M有效增殖因子具有显著影响。临界、控制棒全插和控制棒全提这3种工况下，核数据不确定引起的有效增殖因子总不确定度分别为660.8×10−5、588.5×10−5、708.4×10−5。在各个工况下，235U的次级粒子能量分布的影响都是最大的。研究发现，对以铪为主要组成材料的控制棒内，只有177Hf的核数据不确定度起主要影响。
为了深入研究核数据不确定度对JRR-3M研究堆有效增殖因子计算的影响，建立了一套基于蒙特卡罗法的核数据不确定度量化流程。具体方法为：使用核数据扰动软件SANDY扰动目标核素的重要反应道生成扰动文件，再通过核数据加工软件NJOY对扰动文件进行处理，最终利用核反应堆物理模拟软件OpenMC进行蒙特卡罗模拟。针对JRR-3M研究堆的控制棒全插、反应堆临界、控制棒全拔三种运行工况，对多个关键核素（如235U、238U、Hf等）的核数据不确定度给有效增殖因子计算带来的影响进行了详细分析。研究结果表明，177Hf、235U、1H、27Al的核数据不确定度对JRR-3M有效增殖因子具有显著影响。临界、控制棒全插和控制棒全提这3种工况下，核数据不确定引起的有效增殖因子总不确定度分别为660.8×10−5、588.5×10−5、708.4×10−5。在各个工况下，235U的次级粒子能量分布的影响都是最大的。研究发现，对以铪为主要组成材料的控制棒内，只有177Hf的核数据不确定度起主要影响。
2024, 36: 096002.
doi: 10.11884/HPLPB202436.240117
摘要:
高分辨率通用型三维多粒子输运蒙特卡罗软件JMCT能够模拟任意复杂几何系统的中子/光子/电子/质子/分子/光辐射/大气输运问题，支持数十万核的多级并行，已广泛用于辐射屏蔽、反应堆临界安全分析、核探测及核医学等领域。JMCT已升级到3.0版本，相比2.0版本，3.0版本新增了13项功能，改进发展了8种算法，通过对低层JCOGIN框架的优化，计算效率提高30%~600%。新功能主要用于图像诊断、闪光照相、光辐射及大气输运的模拟。JMCT3.0开发了质子、低能光子/电子及分子模拟功能，通过基准检验，验证了算法的正确有效性。
高分辨率通用型三维多粒子输运蒙特卡罗软件JMCT能够模拟任意复杂几何系统的中子/光子/电子/质子/分子/光辐射/大气输运问题，支持数十万核的多级并行，已广泛用于辐射屏蔽、反应堆临界安全分析、核探测及核医学等领域。JMCT已升级到3.0版本，相比2.0版本，3.0版本新增了13项功能，改进发展了8种算法，通过对低层JCOGIN框架的优化，计算效率提高30%~600%。新功能主要用于图像诊断、闪光照相、光辐射及大气输运的模拟。JMCT3.0开发了质子、低能光子/电子及分子模拟功能，通过基准检验，验证了算法的正确有效性。
2024, 36: 096003.
doi: 10.11884/HPLPB202436.230385
摘要:
高空电磁脉冲（HEMP）能够对电子器件或系统产生不可忽视的电磁脉冲效应。选取高速比较器与时钟驱动器，采用脉冲电流注入（PCI）的实验方法研究这两种器件电源模块的电磁敏感性。试验结果表明：双指数脉冲电流的上升沿是引起高速比较器与时钟驱动器输出扰动的主要原因，且扰动幅度都受到注入脉冲电流幅值的影响；高速比较器工作在不同电平时电源模块的电磁敏感性不同；高速比较器与时钟驱动器在不同工作频率下会表现出不同的电磁敏感性。研究结果对电子器件或系统的电磁敏感性分析与加固具有一定的指导意义。
高空电磁脉冲（HEMP）能够对电子器件或系统产生不可忽视的电磁脉冲效应。选取高速比较器与时钟驱动器，采用脉冲电流注入（PCI）的实验方法研究这两种器件电源模块的电磁敏感性。试验结果表明：双指数脉冲电流的上升沿是引起高速比较器与时钟驱动器输出扰动的主要原因，且扰动幅度都受到注入脉冲电流幅值的影响；高速比较器工作在不同电平时电源模块的电磁敏感性不同；高速比较器与时钟驱动器在不同工作频率下会表现出不同的电磁敏感性。研究结果对电子器件或系统的电磁敏感性分析与加固具有一定的指导意义。
2024, 36: 096004.
doi: 10.11884/HPLPB202436.240152
摘要:
图像重建算法对编码孔伽马相机的成像性能有重要的影响，然而广泛使用的最大似然期望最大化（MLEM）算法无法在较强干扰背景下有效抑制图像中的噪声，当超过一定迭代次数后，图像信噪比会逐渐降低。针对MLEM算法的这一“病态性”问题开展了研究。首先将最大后验估计（MAP）算法应用于编码孔图像重建，接着分析了算法中Gibbs先验函数的邻域大小和权值系数等关键参数的选取方法。然后使用编码孔相机开展了成像实验，对比了MLEM算法与MAP算法对22Na点源的图像重建结果。结果表明，在300～1200 次迭代下，MLEM重建图像中出现了明显的噪点，且随着迭代深入图像质量逐渐变差；而MAP重建图像没有出现明显噪点，重建图像的平均梯度相较于MLEM降低了26.45%～49.16%，对比度噪声比（CNR）提升了42.32%～351.07%。另外，对比了3×3和5×5邻域大小时的多点源图像重建结果，结果显示，邻域过小会导致重建图像的热点亮度降低，与理论分析结果一致。最后，分别对比了MLEM与MAP算法在较远距离和较强干扰两种场景下的成像结果，MAP算法均表现出更好的信噪比性能。
图像重建算法对编码孔伽马相机的成像性能有重要的影响，然而广泛使用的最大似然期望最大化（MLEM）算法无法在较强干扰背景下有效抑制图像中的噪声，当超过一定迭代次数后，图像信噪比会逐渐降低。针对MLEM算法的这一“病态性”问题开展了研究。首先将最大后验估计（MAP）算法应用于编码孔图像重建，接着分析了算法中Gibbs先验函数的邻域大小和权值系数等关键参数的选取方法。然后使用编码孔相机开展了成像实验，对比了MLEM算法与MAP算法对22Na点源的图像重建结果。结果表明，在300～
2024, 36: 099001.
doi: 10.11884/HPLPB202436.240079
摘要:
针对噪声对跳频信号参数估计造成的困难，提出了基于时频变换和波形整形的跳频信号参数估计方法。对跳频信号进行短时傅里叶变换，计算得到时频脊线，对时频脊线进行波形整形处理，消除噪声造成的虚假跳频时刻干扰，通过跳频时刻序列得到跳周期序列，对跳周期序列计算其直方图，选出出现次数最多的值来计算跳频信号的跳频速率。根据跳周期序列分别取出每段信号，再进行频率估计。通过实验验证了提出方法的有效性，综合利用时频变换及波形整形处理技术，保证了在低信噪比下跳频信号跳频时刻、跳频速率及跳频频率的理想估计结果。
针对噪声对跳频信号参数估计造成的困难，提出了基于时频变换和波形整形的跳频信号参数估计方法。对跳频信号进行短时傅里叶变换，计算得到时频脊线，对时频脊线进行波形整形处理，消除噪声造成的虚假跳频时刻干扰，通过跳频时刻序列得到跳周期序列，对跳周期序列计算其直方图，选出出现次数最多的值来计算跳频信号的跳频速率。根据跳周期序列分别取出每段信号，再进行频率估计。通过实验验证了提出方法的有效性，综合利用时频变换及波形整形处理技术，保证了在低信噪比下跳频信号跳频时刻、跳频速率及跳频频率的理想估计结果。
2024, 36: 099002.
doi: 10.11884/HPLPB202436.240177
摘要:
针对多设备叠加系统级电磁兼容性问题，提出了一种基于神经网络反向模型的复杂系统电磁干扰预测新方法。首先实测单设备电场辐射发射数据，通过噪声源辐射发射等效性原理仿真多设备叠加的系统级电场辐射发射，获取训练样本集。选择各设备辐射场强、频率、坐标为输入参数，以系统级电场辐射发射为输出参数，建立基于Levenberg-Marquardt （LM）算法的三层逆向传播（BP）神经网络的反向模型，将神经网络的输入、输出反向，寻找验证误差最小的备选神经网络作为最终的神经网络，并结合试位法和共轭梯度法等数值求解算法计算神经网络输出。结果表明，该模型仿真的验证误差较传统三层LM-BP神经网络改善明显，其中采用共轭梯度法求解的神经网络反向模型将验证误差由0.4159 %减小到了0.0997 %。该方法不仅不依赖于复杂的神经网络结构，且在有限的训练数据规模下提高了模型精度，为舰船、卫星、飞机等电子信息平台的电磁兼容性评估提供了一种新的高效解决途径。
针对多设备叠加系统级电磁兼容性问题，提出了一种基于神经网络反向模型的复杂系统电磁干扰预测新方法。首先实测单设备电场辐射发射数据，通过噪声源辐射发射等效性原理仿真多设备叠加的系统级电场辐射发射，获取训练样本集。选择各设备辐射场强、频率、坐标为输入参数，以系统级电场辐射发射为输出参数，建立基于Levenberg-Marquardt （LM）算法的三层逆向传播（BP）神经网络的反向模型，将神经网络的输入、输出反向，寻找验证误差最小的备选神经网络作为最终的神经网络，并结合试位法和共轭梯度法等数值求解算法计算神经网络输出。结果表明，该模型仿真的验证误差较传统三层LM-BP神经网络改善明显，其中采用共轭梯度法求解的神经网络反向模型将验证误差由
2024, 36: 092002.
doi: 10.11884/HPLPB202436.240106
摘要:
双层磁化套筒靶在内层采用高原子序数（Z）材料，减少了因能斯特效应导致的磁通损失并降低点火要求，为磁化靶聚变提供了一种备选方案。然而，添加高Z材料也可能增加由于物质混合而产生的辐射损失。通过在金属套筒中使用带有塑料掺杂的锗作为高Z替代物，初步分析了磁场能斯特输运和物质混合对磁化套筒惯性聚变的影响。与单层套筒相比，双层套筒靶展示出温度和磁通的显著增加，从而使聚变产额提高了154%。将碳氢掺杂剂添加到最内层的锗中，模拟了物质混合对聚变产额的影响。研究结果表明，锗与CH混合，保持较低的混合比例，能够显著提高聚变产额。
双层磁化套筒靶在内层采用高原子序数（Z）材料，减少了因能斯特效应导致的磁通损失并降低点火要求，为磁化靶聚变提供了一种备选方案。然而，添加高Z材料也可能增加由于物质混合而产生的辐射损失。通过在金属套筒中使用带有塑料掺杂的锗作为高Z替代物，初步分析了磁场能斯特输运和物质混合对磁化套筒惯性聚变的影响。与单层套筒相比，双层套筒靶展示出温度和磁通的显著增加，从而使聚变产额提高了154%。将碳氢掺杂剂添加到最内层的锗中，模拟了物质混合对聚变产额的影响。研究结果表明，锗与CH混合，保持较低的混合比例，能够显著提高聚变产额。
