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S波段高精度快速倒相开关设计
白维达, 江涛, 熊正锋, 蒋自力
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.19394
[摘要](23) [HTML全文](26) [PDF 889KB](1)
摘要:
倒相开关是能量倍增器法(SLED)脉冲压缩系统中的关键器件,它的倒相精度和开关速度对脉冲压缩系统的性能有重要影响。设计了一种工作在S波段的精度可调、响应迅速的微带反射式倒相开关,并对其进行了理论分析,电路结构设计和仿真研究。对倒相开关的反射终端进行了改进设计,利用一个变容二极管来代替传统的并联枝节电路,通过调节变容二极管的偏置电压改变反射终端的反射系数,从而实现对倒相相位的精确调节。仿真结果表明,倒相开关响应时间约4 ns,且通过调节变容二极管偏置电压可以在一定范围内调节倒相精度。
强流加速器基于空间限束的亚毫米焦斑产生技术研究
王毅, 李劲, 李勤, 代志勇
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.190166
[摘要](75) [HTML全文](27) [PDF 1316KB](0)
摘要:
焦斑大小是评价加速器性能的关键指标之一,减小焦斑尺寸可以有效提高闪光照相中对客体成像的空间分辨能力。本文研究设计空间限束结构,减小加速器光源焦斑的有效尺寸降低成像几何模糊。采用蒙特卡罗方法对电子束打靶产生轫致辐射和光子穿过空间限束结构的成像过程进行模拟,分析采用不同空间限束结构时光源有效焦斑的分布及大小、光子角度分布和能谱分布等特征参数。理论计算结果表明,通过空间限束可以使强流加速器光源焦斑FWHM减小至亚毫米量级。
分布式负载垂直极化有界波电磁脉冲模拟器外泄场的规律分析
谢霖燊, 吴伟, 朱湘琴
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.190434
[摘要](36) [HTML全文](23) [PDF 1196KB](0)
摘要:
将基于MPI平台的并行时域有限差分(FDTD)方法与基于完全磁导体(PMC)镜像法相结合,并结合CST模拟软件,模拟给出分布式负载垂直极化有界波电磁脉冲(EMP)的外泄场(包括侧泄场和后泄场)的分布规律。模拟结果与实验结果符合得很好。研究表明:在高度方向上,地面附近的外泄场峰值最大,但远离模拟器时,在1.5 m高的高度范围内,外泄场的峰值差别不大;不管采用什么双指数脉冲源,距离模拟器边缘位置比较近的测点在传输线段的侧泄场的幅值大于分布式负载段侧泄场的幅值,且两者都大于分布式负载末端的后泄场幅值,但随着测点与模拟器边缘的垂直距离的增加,分布式负载段的后泄场可能会比侧泄场大;对于电压峰值相同的双指数激励源而言,所含的高频分量越多,在一定范围内,从其分布式负载末端外泄的后泄场更大;模拟器下方大地的电导率增加,模拟器的外泄场增加。
适用于隧道环境的二元相控阵天线系统
钟选明, 张东民, 廖成, 杜振, 熊洁
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.190423
[摘要](37) [HTML全文](32) [PDF 854KB](1)
摘要:
为了满足在隧道环境中实现高速率、高质量无线通信的迫切需求,研究了适用于隧道环境的高增益天线,提出了利用二元相控阵天线系统提高隧道内信号传输质量的新方法。相控阵天线系统由两个高增益天线单元及一个移相器组成,通过移相器调整其中一个天线单元的相位,使隧道内合成电场的最小值幅值达到最大,提升信号的平均场强。仿真结果表明:与单个天线发射信号相比,在3000 m隧道轴向传播范围内,相控阵天线系统发射信号合成电场的最低电平最少提升了19.6 dB;与两个天线同时发射信号相比,最低电平最少提升了12.4 dB,取得较好分集优化效果,消除多径效应导致的深度衰落,解决了隧道环境中存在的通信问题。
单隔间内氢气流动分布特性数值模拟与实验验证
戚雄飞, 候丽强, 杜政瑀, 曹学武
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.190420
[摘要](47) [HTML全文](28) [PDF 865KB](0)
摘要:
以局部隔间氢气流动分布特性研究实验装置中的单个隔间作为几何结构,建立小空间内氢气分布数值研究的计算流体动力学分析模型,对不同湍流模型适用性展开讨论分析,通过对比实验数据和模拟数据,给出最优湍流模型的选择,进一步对低质量流量工况下氢气在小空间内的流动分布进行数值模拟。模拟结果表明:在选取的6种两方程湍流模型中,采用Realizable k-ε、RNG k-ε、Standard k-ε湍流模型计算得到的结果与实验值吻合较好,能够准确地反映氢气在小空间内的释放过程和分布情况;低质量流量工况下,氢气主流区域径向范围较小,氢气在容器中上部呈稳定均匀分布。
用于FLTD的陶瓷封装多间隙气体开关
姜晓峰, 丛培天, 周文渊, 王志国, 降宏瑜, 孙铁平
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.190383
[摘要](36) [HTML全文](26) [PDF 895KB](2)
摘要:
为了提高多间隙气体开关壳体的寿命、绝缘可靠性和装配的一致性,基于堆栈式多间隙气体开关开展了陶瓷封装多间隙气体开关工艺及击穿特性的研究。对比分析了不同封接工艺对陶瓷金属界面场分布的影响,优选了合理的封接结构。研制了用于FLTD的陶瓷封装多间隙气体开关并对其自击穿特性和触发特性开展了测试,结果表明:开关充干燥空气气压0.3 MPa、耐压±100 kV、峰值电流约30 kA条件下,5000次放电的触发平均时延36.4 ns,抖动2.8 ns。该结果展示了陶瓷封装气体开关在产品化和免维护方面的优势,在FLTD模块中具有广阔应用前景。
大动态高精度有界波电磁脉冲模拟器设计
周开明, 李铮迪, 邓建红
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.190373
[摘要](35) [HTML全文](19) [PDF 723KB](0)
摘要:
介绍了一种精细化、连续可调的中型有界波电磁脉冲模拟器,该模拟器配置了前沿快、结构紧凑、脉冲电压调节范围宽、自动化程度高的新型高压脉冲源,实现了全系统的计算机光纤控制,解决了控制系统抗干扰问题,提升了源的模拟能力和设备的应用范围。模拟器的具体指标为:脉冲前沿约2.5 ns,半高宽约23 ns,工作空间4 m×4 m×5.8 m,输出电场强度在0.2~60 kV/m范围内连续可调。
基于场路仿真的PCIe电磁干扰分析及优化设计
杨会, 宋航, 肖夏
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.190360
[摘要](33) [HTML全文](18) [PDF 873KB](0)
摘要:
采用电磁仿真技术,提前评估PCB的电磁兼容设计是否合理,当对PCB进行电磁兼容测试时,减少其电磁干扰不满足GMW 3097标准的情况出现。首先对PCB进行3D电磁场仿真,再与高速串行计算机扩展总线标准模块内芯片的通用模拟电路仿真模型的电路仿真动态链接,进行场路协同仿真。实验验证表明,该仿真方法的精度在6 dBμV之内,满足PCB加工工艺的误差和实验测试的不确定度,符合仿真精度要求。通过该仿真方法评估PCB的电磁干扰强度以及优化PCB的设计,将高速串行计算机扩展总线标准模块上的33 Ω电阻替换为磁珠后,该PCB在1.6 GHz处的电磁干扰强度降低了13.4 dB。根据CISPR 25标准规定的1-m法进行测试,PCB的电磁干扰变为-3.4 dBμV,低于GMW 3097标准要求,从而验证了该措施的有效性。
不同顺序中子/γ辐照对双极器件电流增益的影响
王凯, 吕学阳, 吴锟霖, 冯加明, 范晓强, 李俊杰, 杨桂霞, 鲁艺, 邱东, 邹德慧
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.190333
[摘要](31) [HTML全文](23) [PDF 893KB](0)
摘要:
利用CFBR-Ⅱ快中子反应堆(中国第二座快中子脉冲堆)和60Co装置开展不同顺序的中子/γ辐照双极晶体管的实验。在集电极-发射极电压恒定条件下,测量了双极晶体管电流增益随集电极电流的变化曲线,研究不同顺序中子/γ辐照对双极晶体管电流增益的影响。分析实验结果发现,集电极-发射极电压一定时,集电极电流极低情况下电流增益退化比较大,随集电极电流增加电流增益逐渐减小;就实验选中的两类晶体管而言,先中子后γ辐照造成双极晶体管电流增益的退化程度大于先γ后中子辐照,而且PNP型晶体管比NPN型晶体管差异更明显。本文进行了双极晶体管电离/位移协同辐照效应相关机理的初步探讨。
HL-2M装置5 MW中性束加热束线离子源放电室研制
魏会领, 曹建勇, 余珮炫, 邹桂清, 周红霞, 杨宪福, 周博文, 罗怀宇, 耿少飞
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.190275
[摘要](33) [HTML全文](27) [PDF 1134KB](0)
摘要:
为了给HL-2M装置建设一条5 MW中性束加热束线,开展了中性束加热用热阴极弧放电离子源放电室的研制。这条中性束束线包含4套80 kV/45 A/5 s离子源,放电室的设计指标为850 A/5 s。首先采用CST软件中的电磁工作室对特定几何结构的放电室会切磁场进行了模拟计算,得到了会切磁场分布,验证了会切磁场布局的合理性。针对放电室加工工艺和实验过程中局部拉弧等问题,对放电室结构进行了不断改进。放电室侧壁由40列会切磁体改为7圈环形磁体,阴极灯丝结构从灯丝板结构最终改为陶瓷可阀结构,并且对放电室和加速器之间增加了陶瓷屏蔽。在阴极板结构放电室和阴极陶瓷可阀结构放电室内都获得了正常的弧放电。最终定型的放电室采用周边7圈环形会切磁体和陶瓷可阀结构。在定型的放电室内达到了5 MW中性束束线离子源弧放电的指标。弧放电时间接近5 s,最大弧放电电流达到1000 A。
半导体多物理效应并行计算程序JEMS-CDS-Device设计与实现
李光荣, 赵振国, 王卫杰, 游春光, 周海京
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.190246
[摘要](25) [HTML全文](19) [PDF 1305KB](0)
摘要:
针对复杂电磁环境下器件多物理效应机理研究需求,研发了半导体多物理效应并行计算程序JEMS-CDS-Device。介绍了JEMS-CDS-Device的架构设计与实现技术。程序基于非结构网格并行框架JAUMIN实现,采用有限体积法(FVM)离散,使用牛顿法全耦合求解“电-漂移扩散输运”问题。程序采用“内核+算法库”形式架构,支持2维和3维非结构网格、千万自由度问题并行求解,支持物理方程、离散算法、材料物理模型等的扩展开发。
引张线技术在加速器准直测量中应用概述
袁建东
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.190259
[摘要](81) [HTML全文](53) [PDF 1038KB](1)
摘要:
为研究引张线技术及其在加速器准直测量中的应用和发展,首先简介了引张线技术原理,然后回顾了引张线准直法在加速器工程中的发展历史,接着介绍了引张线在加速器准直测量中的最新发展动态。最后讨论了各种引张线准直法的优缺点及其适宜环境,比较了国内外引张线准直法的发展与区别。指出引张线准直法的发展方向,给出了加速器准直测量的努力方向。
Ka波段同轴多注相对论速调管的电子束引入
党智伟, 李士锋, 王战亮, 黄华, 王腾钫, 刘振帮, 宫玉彬
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.190192
[摘要](191) [HTML全文](69) [PDF 1005KB](1)
摘要:
首先通过理论分析确定影响多注电子束引入效率的主要因素,确定初步的结构参数;其次利用三维粒子模拟软件建立Ka波段相对论多注二极管模型进行仿真优化,使电子束引入效率达到89%;并开展了电子束的产生与传输实验研究,验证了粒子模拟仿真结果。在电子束电压502 kV、束流4.34 kA、轴向磁感应强度0.76 T的条件下,电子束引入效率达到了72%,由电子束轰击尼龙靶材获得的电子束束斑图表明,电子束在产生与传输过程中形状未发生畸变,产生的电子束直径约为2 mm。模拟和实验研究验证了设计的强流多注二极管可以产生高品质的电子束和实现高效率的电子束引入。
双光子聚合多次快速扫描机制与小线宽研究
童唯扬, 王正岭
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.190089
[摘要](28) [HTML全文](26) [PDF 883KB](0)
摘要:
采用自由基浓度起伏理论并考虑光镊集聚效应,理论研究了飞秒激光双光子聚合多次快速扫描的线宽问题。根据双光子光聚合过程中自由基浓度随时间变化的关系,考虑光镊力及自由扩散效应对自由基分布的影响,得到了多次快速扫描加工线宽的表达式。研究了多次扫描过程中产生自由基浓度随扫描次数的变化、双光子聚合加工不同扫描次数加工线宽随激光功率的变化、多次扫描过程中间隔时间对于加工线宽的影响。多次扫描的线宽表达式可以直接回归至单次扫描的一般公式,且理论结果与文献中实验加工线宽相吻合,两者误差在2%。控制扫描间隔时间,减少自由基的向外扩散运动以及被树脂材料内大分子猝灭,使得活性自由基的分布更为集中,可以获得更小的加工线宽。研究结果为飞秒激光双光子更小线宽加工的研究提供了新的思路,为飞秒激光多次快速扫描加工提供了理论依据。
预发表栏目展示本刊经同行评议确定正式录用的文章,这些文章目前处在编校过程,尚未确定卷期及页码,但可以根据DOI进行引用。
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新型半矩形环螺旋线慢波结构高频特性
夏伟, 魏望和, 魏彦玉, 卢敏
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.190359
[摘要](27) [HTML全文](26) [PDF 1117KB](1)
摘要:
针对行波管更高工作频率和更大输出功率的发展需要,提出了一种半矩形环螺旋线慢波结构。基于三维电磁仿真软件HFSS的模拟研究表明:调控慢波结构的尺寸可以获得合适的色散特性和互作用阻抗,与现有技术的半圆环螺旋线慢波结构相比较,半矩形环螺旋线慢波结构的色散变化很小,但是具有更高的互作用阻抗值。新结构具有平坦色散、高互作用阻抗、与微细加工技术相兼容以及方便与带状电子束互作用的综合优点。
Operation stability improvement for synchrotron light sources by tune feedback system
Wu Xu, Tian Shunqiang, Zhang Qinglei, Zhang Wenzhi
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.190270
[摘要](294) [HTML全文](126) [PDF 851KB](2)
摘要:
Ten Insert Devices (IDs) had been installed in the Shanghai Synchrotron Radiation Facility (SSRF) storage ring. The ID gaps were repeatedly adjusted for the scientific experiments during the user time. The residual quadrupole errors beyond the ID feedforward disturbed the beam optics, including the betatron tune deviations that spoiled machine performance and brightness stability. A tune feedback system was developed and implemented in the SSRF storage ring to resolve the deterioration. The tune stability of ±0.001 in 2 weeks was reached. Another important function of this feedback system is finding out slow drift in the power supplies of dipole or quadrupole by observing the correction current changes in the feedback. To prove this feedback’s feasibility, we compared variations of the beam parameters, including the injection efficiency, the beam life-time, the horizontal beam size and the beta-beatings.
基于蒙卡模拟的分段γ扫描无源效率刻度方法
郑洪龙, 庹先国, 苟家元, 吴耀, 左伟, 郭雨非, 何琳, 刘艳芳, 黄聪, 阳林锋, 刘伟
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.190416
[摘要](36) [HTML全文](28) [PDF 885KB](0)
摘要:
针对200 L核废物桶分段γ扫描(SGS)过程中的效率刻度问题,提出了一种效率刻度函数模型,采用MCNP程序计算不同基质密度和γ射线能量条件下的离散断层效率,经过多元非线性回归获取函数参数,从而建立效率刻度函数,实现核废物桶SGS断层效率刻度。对核废物桶样品进行实验分析,结果表明:对于桶内基质分别为密度0.310 g·cm−3的硅酸铝、密度0.595 g·cm−3的木质纤维,桶内核素分别为活度3.110×105 Bq的点源137Cs、活度1.371×105 Bq的点源60Co,在桶内仅有单个点源存在的核素分布极端不均匀情况下,桶内核素活度重建误差在−37.68%~31.52%范围内。本文的方法能够准确有效实现核废物桶SGS断层效率矩阵计算,并确定核废物桶内放射性核素活度,满足实际检测要求。
激光雷达扫描方式
袁光福, 马晓燠, 刘爽, 杨奇龙
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.190382
[摘要](235) [HTML全文](192) [PDF 817KB](6)
摘要:
为实现激光束对空域的有效扫描和探测,研究了栅形扫描、李萨茹形扫描、螺旋形扫描和六边形扫描四种常见的激光雷达扫描方式,推导了相应的扫描方程,讨论了参数的物理意义及调整方法;重点研究了栅形扫描和六边形扫描方式下光斑的分布情况,通过仿真分析了两种扫描方式下光束的漏扫率和重叠率,结果表明,在相同扫描条件下六边形扫描方式的漏扫区域最少。展示了基于上述研究内容的扫描控制系统实物图及扫描图案。分析总结了四种扫描方式的特点,给出了每种扫描方式的适用情况及使用建议。
液电脉冲激波特性分析
吴敏干, 刘毅, 林福昌, 刘思维, 孙建军
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.190356
[摘要](207) [HTML全文](74) [PDF 1264KB](3)
摘要:
基于相应的数学模型来表征液电脉冲激波的产生和传播过程,搭建了液电式碎岩综合试验平台,分析了典型的激波特性的仿真和实测结果。给出了不同充电电压下液电脉冲激波特性的仿真结果,并分析了充电电压对激波特性的影响。结果表明:充电电压为11 kV时,激波的压力峰值为2.67 MPa,激波能量为27.30 J,波前时间为2.16 μs,激波加载速率为1.24 MPa/μs,电能转化为激波能量的效率为13.35%;提高电容充电电压,激波压力峰值和激波能量增大,波前时间减少,激波加载速率增加,但电能转化为激波能量的效率降低。利用建模分析的方法,可以根据放电回路参数预测液电脉冲激波特性,从而为进一步研究激波破碎岩石的形态和效果提供理论依据。
纳秒脉冲下几种液态介质绝缘性能的比对
贾伟, 陈志强, 郭帆, 李尧尧, 祁宇航, 程永平, 杨天
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.190338
[摘要](1038) [HTML全文](97) [PDF 761KB](2)
摘要:
利用自行研制的纳秒脉冲实验平台(输出脉冲前沿30 ns,半宽百纳秒)和标准介电强度测试仪,对变压器油、甘油、去离子水、Galden HT200四种液体绝缘介质在直流与纳秒脉冲下的击穿特性进行了实验研究与结果比对,结果表明:在直流与纳秒脉冲下,Galden HT200均具有最高的击穿场强,且两种情况下均比变压器油高出40%以上;纳秒脉冲下,Galden HT200与变压器油的击穿场强均提高6.5~7倍,Galden HT200击穿过程耗时最短(ns量级),其次是变压器油(20 ns),然后依次为甘油(45 ns)和去离子水(70 ns);多次放电后,粘度系数最大的甘油更易在电极间隙处聚集碳化放电产物,粘度系数较小的Galden HT200和去离子水则无明显痕迹,但二者放电过程会产生明显的冲击波,多次放电后易造成间隙电极松动。
超导腔数字自激垂直测试系统
杨际森, 潘卫民, 王洪磊, 刘佳冀, 王牧源, 周全, 贺斐思, 沙鹏, 林海英, 王群要, 王光伟, 米正辉
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.190320
[摘要](47) [HTML全文](34) [PDF 847KB](2)
摘要:
基于数字自激算法设计并实现的超导腔垂直测试系统提高了超导腔的垂直测试效率,为先进光源技术研发与测试平台(PAPS)的超导腔批量化生产提供了重要保障;垂直测试系统的射频前端和时钟分配系统采用了二次上下变频方案,可以在一定范围内灵活设置测试系统自激环路的工作频率,增大了该测试系统的工作带宽。利用此系统完成了1.3 GHz 9-cell超导腔的通带频率测试,结果表明,该测试系统能有效避免不同模式之间的串扰,具备较强的频率分辨能力(<800 kHz),保证多单元超导腔性能验证的进行。
1.3 GHz超导腔的掺氮实验
董超, 沙鹏, 刘佰奇, 李中泉, 杨际森, 王洪磊
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.190141
[摘要](298) [HTML全文](200) [PDF 712KB](13)
摘要:
为了大幅度提高纯铌超导腔的品质因数,从而降低其使用功耗,选择对超导腔进行高温氮掺杂处理。立足国内外大型加速器的需求,中国科学院高能物理研究所首先开展了1.3 GHz 1-cell超导腔的研究,包括常规处理以及氮掺杂实验,并且对掺杂前后的结果进行了分析、对比。结果表明,通过掺氮,两只1.3 GHz 1-cell细晶粒纯铌超导腔的品质因数均获得了显著提升,同时在超导腔低温垂直测试中观察到了比较明显的反常的品质因数随加速梯度变化的曲线,即“anti-Q-slope”现象。
枢轨接触面形貌对电枢起动特性的影响
车英东, 赵伟康, 王志增, 田文, 孔佑军, 袁伟群, 严萍
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.190370
[摘要](147) [HTML全文](199) [PDF 1007KB](7)
摘要:
在脉冲大电流直线驱动装置中,电枢和轨道的接触状态会改变电枢起动特性,而电枢起动过程将直接影响整个发射系统的效率和寿命,因此有必要对电枢起始阶段的滑动接触状态进行研究。搭建发射实验平台,通过高速相机观察电枢起动状态,并结合有限元软件 ANSYS,对电枢的预紧力、初始接触状态以及电磁压力、电流密度进行仿真分析,研究电枢表面形貌对电枢起动的影响。结论表明:开槽电枢增加了电枢本身的柔顺性,使得预紧力增大,同时由于电流趋肤效应使得电流密度分布更加均匀,从而电磁压力增大,电枢起动变慢,接触电阻变小。实验和仿真结果对于改善电枢起动过程的接触状态,减轻烧蚀具有重要意义。
磁化套筒惯性聚变研究进展
赵海龙, 肖波, 王刚华, 王强
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.190357
[摘要](23) [HTML全文](24) [PDF 1331KB](0)
摘要:
磁化套筒惯性聚变(MagLIF)是一种新的聚变构型,它结合了传统惯性约束聚变和磁约束聚变的优点,理论上可以显著地降低聚变实现的难度,未来必将朝着点火的目标进一步发展,具备极大的应用潜力。针对这一特殊构型,分别从理论、实验和工程三个部分介绍了国际上该领域主要的研究进展,内容覆盖理论研究、数值模拟、实验加载、测量与诊断、负载设计与加工、分解实验、构型改进等多个方面,通过本文能够对该领域的研究现状有相对完善的了解,对未来发展趋势也有一定的认知。
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出版前言
专辑出版前言
2020, 32: 025001.   doi: 10.11884/HPLPB202032.200016
[摘要](30) [HTML全文](28) [PDF 198KB](4)
脉冲功率技术
高性能强流脉冲电子束源关键技术研究
荀涛, 杨汉武, 张军, 刘列, 张建德
2020, 32: 025003.   doi: 10.11884/HPLPB202032.190375
[摘要](144) [HTML全文](166) [PDF 1694KB](20)
摘要:
强流脉冲电子束源是高功率微波系统的核心部件之一,针对未来应用需求,亟需从绝缘、束流输运和热管理等多个方面提升强流束源技术性能。介绍了国防科技大学在高功率微波源用强流真空电子束源方面的研究进展。针对高功率微波管保真空需求,基于陶瓷金属钎焊,设计并研制了一种强场陶瓷真空界面,耐压大于600 kV、平均绝缘场强达到44 kV/cm、耐受脉宽大于80 ns,重复频率运行稳定;研制了一种基于SiC纳米线的强流电子束源冷阴极,在90 kV/cm的场条件下获得了1.17 kA/cm2的束流密度,相比传统天鹅绒阴极,SiC纳米线阴极的宏观电稳定性、发射均匀性及运行寿命均得到显著提高;针对相对论返波管,研制基于螺旋水槽型的强流电子束收集极,克服了高比能和低流速的矛盾,耐受热流密度达到1012 W/m2,能够满足系统长脉冲、高重复频率运行要求。
“聚龙一号”4层绝缘堆和真空区电路模拟方法
毛重阳, 薛创, 肖德龙, 丁宁
2020, 32: 025004.   doi: 10.11884/HPLPB202032.190330
[摘要](273) [HTML全文](151) [PDF 593KB](4)
摘要:
建立了“聚龙一号”驱动器4层绝缘堆和真空区电路模型。在4层绝缘堆入口处,采用预测−校正的计算方法处理4层绝缘堆的输入电流分配问题,避免了复杂的二维电路模拟,既保证了精度,又大大提高了计算效率。将此新模型加入FCM-PTS程序中,与零维负载内爆动力学程序耦合,得到了各层外磁绝缘传输线的电流波形模拟结果,并改善了负载电流峰值的模拟结果与实验结果的一致性。
GaAs-PCSS多通道同步导通条件实验研究
刘毅, 谌怡, 夏连胜, 王卫, 叶茂, 张篁
2020, 32: 025005.   doi: 10.11884/HPLPB202032.190328
[摘要](182) [HTML全文](110) [PDF 960KB](4)
摘要:
砷化镓光导开关(GaAs-PCSS)是具有快响应、高重频、低抖动、高功率容量的半导体光电导开关,多通道设计能够有效降低GaAs-PCSS非线性大电流导通时的损伤,提高开关寿命。为探究GaAs-PCSS多通道同步导通的必要条件,在基于固态脉冲形成线的实验平台上,通过特殊设计的夹具,将多枚GaAs-PCSS并联连接以作为脉冲形成电路的开关,以对各GaAs-PCSS施以不同的触发信号进行测试。实验结果证明:相同触发信号下,开关导通电流被成功地均分到4个GaAs-PCSS通道中;不同触发信号下,为获得较好的电流均分效果,各通道触发延迟时差须小于1 ns,触发能量差须小于20 μJ。设计了分体式、单体式两种结构的多通道GaAs-PCSS,其中基于刻蚀工艺的单体式20通道GaAs-PCSS在7000余次大电流工作后仅发生轻微损伤。
三电极气体火花开关导通电流及其电磁辐射特性
邱永峰, 卞立安, 刘柱, 肖培, 蒋建辉, 李高升, 杨建华, 刘金亮
2020, 32: 025006.   doi: 10.11884/HPLPB202032.190326
[摘要](252) [HTML全文](241) [PDF 700KB](9)
摘要:
针对三电极气体火花开关工作时产生的强电磁辐射,首先对开关的导通电流及其电磁辐射进行了理论分析,利用CST电磁仿真软件对气体火花开关开展了静电场仿真研究,分析了开关短程导通时的击穿场强;其次对三电极气体火花开关的导通电流和远场辐射场强进行了实验测量,对实验结果进行分析和总结;最后采用电磁屏蔽方法对开关的强电磁辐射进行了有效抑制。研究结果可以为有关脉冲功率装置的电磁辐射及防护提供参考和借鉴。
分布储能式电磁轨道炮效率分析
温艳玲, 戴玲, 祝琦, 王少杰, 林福昌
2020, 32: 025007.   doi: 10.11884/HPLPB202032.190332
[摘要](251) [HTML全文](149) [PDF 1113KB](5)
摘要:
分布储能式电磁轨道炮在长导轨发射中具备高发射效率优势,为实现分布储能式电磁轨道炮的恒流特点,建立可供发射器参数、结构设计参考的仿真模型尤为重要。针对口径为60 mm×80 mm的矩形轨道炮,根据电流波形的平稳性要求,沿导轨方向设置电流馈入点,诊断电枢位置并分时序触发各馈入点电源,以测试分布储能式电磁轨道炮的工作性能。在COMSOL三维磁场中建立矩形导轨-电枢模型,基于电流和磁场的多物理场耦合有限元分析得到磁场和电流的分布,并利用电磁场仿真结果实现电流趋肤效应下轨道电阻梯度计算。基于MATLAB SIMULINK平台对电容储能型脉冲功率电源模块建立电气电路;分析分布储能式电磁轨道炮非线性时变的动态特性并建立轨道及电枢阻抗模型,计算正向电磁力、滑动摩擦力构造电枢的运动方程,并使用信号电路建立电枢-导轨模块,通过Simulink测量模块连接两个隔离的网络,仿真计算得到导轨电流及电枢的出膛速度。设计了总储能为4.16 MJ的分布式储能轨道炮,结果显示,电容预充电压为10.8 kV时,导轨长为3 m的分布式电磁轨道炮可将1 kg的弹丸加速至1.4 km/s,与炮尾集中式电磁轨道炮相比,系统发射效率可提升约3%。
PSM高压电源干式变压器的热分析计算
夏于洋, 李青, 毛晓惠
2020, 32: 025008.   doi: 10.11884/HPLPB202032.190294
[摘要](292) [HTML全文](214) [PDF 834KB](3)
摘要:
多绕组干式整流变压器作为托卡马克装置加热系统中高压电源的一个重要设备,其性能优良与否直接关系到高压电源的输出品质。开展变压器的功率损耗与散热分析研究,减少变压器因温度上升造成的性能影响,对保证变压器的良好工作状态是十分重要的。通过MATLAB对干空气下的比热容、传热系数等热物理性质与温度的关系进行拟合分析,得到相关的关系方程,对变压器的对流传热与热辐射进行分析计算,得到仅在空气自然对流和热辐射的情况下,不能使变压器的温度控制在满足性能的温度范围之内。在强迫空气对流的情况下,实现了变压器良好的散热。进一步利用ANSYS对变压器的温度场分布进行分析,利用温度场的分布趋势图观察强迫风冷相对于自然冷却的优点,强迫风冷降低了整体的温度,使热量更快地散发到周围大气中,减少了变压器受高温的危害。
基于分数比可饱和脉冲变压器的全固态脉冲驱动源初步研究
陈绒, 杨建华, 程新兵, 钱宝良
2020, 32: 025009.   doi: 10.11884/HPLPB202032.190327
[摘要](335) [HTML全文](308) [PDF 1304KB](8)
摘要:
设计了一台基于分数比可饱和脉冲变压器的全固态脉冲驱动源,其核心部件为分数比可饱和脉冲变压器,用来实现固态磁开关、脉冲调制、电压升压等功能,再借助Marx技术、磁开关技术和反谐振网络调制技术建立全固态脉冲驱动源,初步实验结果表明当直流电源提供100 V的充电电压时,该全固态脉冲驱动源可输出14.4 kV左右的准方波信号,脉宽约194 ns,验证了该技术方案实现输出百纳秒准方波信号的可行性,为建立百MW长脉冲信号输出的全固态脉冲驱动源模块提供了设计思路。
纳秒脉冲放电处理有机染料废水的实验研究
仇聪颖, 管显涛, 刘振, 朱安娜, 闫克平
2020, 32: 025010.   doi: 10.11884/HPLPB202032.190390
[摘要](264) [HTML全文](142) [PDF 1006KB](6)
摘要:
随着印染行业的快速发展,印染废水的排放与日俱增。由于废水中的有机物具有成分复杂、难以降解的特点,若未经有效处理直接排放,会对生态环境造成严重的污染和危害。试验设计了一种多针-网式反应器循环处理有机组分为酸性红73(AR73)的模拟废水,其采用自行设计的基于TLT(Transmission Line Transformer)的高压重频纳秒脉冲电源驱动。电源可以产生峰值电压为50 kV,脉宽40 ns,上升沿20 ns的纳秒脉冲信号,工作频率可达500 Hz。试验考察了峰值电压、放电频率、染料初始质量浓度及作用时间等因素对AR73降解效果的影响。为评价处理效果,采用紫外分光光度法分别测量了废水中剩余染料浓度、过氧化氢浓度等指标。结果表明,在初始浓度30 mg/L,循环流量3.4 L/min,放电间距30 mm,峰值电压44.26 kV,放电频率200 Hz条件下处理30 min,AR73降解率可以达到83.20%,单次脉冲注入能量为11.73 mJ,过氧化氢浓度为47.36 μmol/L,反应器脱色能效(G50)可以达到31.07 g·kW-1·h-1。增大放电电压可以进一步提高AR73降解率,溶液中活性物质浓度提高,但是能量效率有所下降。
纳秒脉冲下变压器油两相流注放电仿真研究
王琪, 王萌, 王珏, 严萍
2020, 32: 025011.   doi: 10.11884/HPLPB202032.190380
[摘要](382) [HTML全文](203) [PDF 2129KB](2)
摘要:
为揭示液体电介质击穿过程中形成的气体放电通道对液体电介质放电过程的影响,以针—板电极间隙变压器油为研究对象,基于等离子体流体力学模型,引入了液体电介质放电过程中气相放电通道对电离机制及自由电荷迁移率的影响,建立了用于模拟脉冲电压下液体电介质放电过程的两相流体模型,仿真研究了纳秒脉冲下针板电极流注放电的起始与发展过程。仿真结果表明:采用Heaviside方程可以在模型的不同区域同时实现气相物理过程和液相物理过程的模拟与计算。气相物理过程的引入导致流注尾部电场显著降低,流注头部电场进一步增强,使流注通道的发展速度要高于传统液相模型,有助于加深对纳秒脉冲下液体电介质中预击穿流注的起始、发展过程的认识和理解。
气体介质对多间隙气体开关电晕均压与自击穿特性的影响
刘现飞, 唐钊, 刘轩东
2020, 32: 025012.   doi: 10.11884/HPLPB202032.0358
[摘要](94) [HTML全文](41) [PDF 889KB](8)
摘要:
快脉冲直线变压器型驱动源(FLTD)是近年来快速发展的新型脉冲功率源技术,多采用多间隙气体开关作为开关器件。电晕均压措施有利于提升开关击穿性能,但不同气体中电晕放电有显著区别。本文首先研究了空气中针电极对单间隙电晕放电特性的影响,确定了电晕针电极的尺寸,之后研究了N2,CO2,SF6/N2混合气体、C4F7N/N2混合气体中的电晕放电特性,研究了电晕均压6间隙气体开关击穿电压及其稳定性随气体种类和气压的变化规律。实验结果表明,N2中电晕电流较大且不稳定,空气中电晕电流比N2中低,且电晕放电较为稳定,微量强电负性气体加入会极大降低电晕放电电流。当采用空气和N2作绝缘介质时,气体开关击穿电压随气压升高线性增加,但存在低值击穿,微量强电负性气体混合N2可显著提升击穿电压的稳定性。1%SF6/99%N2混合气体在0.18 MPa时,击穿电压约为197.33 kV,标准偏差占击穿电压比例为1.50%,1% C4F7N /99%N2混合气体在0.15 MPa时,击穿电压约为190.42 kV,标准偏差为0.55%。这表明,微量环保替代气体C4F7N与N2的混合气体对于提升多间隙气体开关击穿电压稳定性有显著作用。
4 MV/80 kA IVA型脉冲X射线照相装置研制进展
魏浩, 尹佳辉, 张鹏飞, 孙凤举, 邱爱慈, 梁天学, 曾江涛, 姜晓峰, 王志国, 孙江, 刘文元, 呼义翔
2020, 32: 025013.   doi: 10.11884/HPLPB202032.190331
[摘要](333) [HTML全文](264) [PDF 1266KB](15)
摘要:
介绍了西北核技术研究院研制的4 MV脉冲X射线闪光照相装置(“剑光二号”)系统组成和实验结果。装置基于感应电压叠加器(IVA)驱动阳极杆箍缩二极管(RPD)技术,主要由前级脉冲功率源、感应电压叠加器和RPD等组成。前级脉冲功率源由两台3.2 MV低电感Marx发生器和四路同轴水介质线组成。每台Marx同时给两路脉冲形成线(特征阻抗6 Ω、电气长度30 ns)充电,充电峰值时间约370 ns。每路水介质线采用两级脉冲压缩,为感应腔馈入约1 MV/160 kA/60 ns电脉冲。电触发SF6气体开关、自击穿水开关分别用作主同步开关和脉冲陡化开关。感应电压叠加器采用四级1.5 MV感应腔串联,每级感应腔采用单点馈入结构。次级采用真空绝缘传输线实现电压叠加和功率传输,特征阻抗由30 Ω线性增大至120 Ω。采用4 MV电压下综合性能较优的RPD来产生强脉冲X射线。装置目前达到技术指标:输出电压4.3 MV、脉冲前沿(10%~90%) 21 ns、半高宽约70 ns、二极管电流85 kA,X射线半高宽约55 ns,整机延时(从Marx触发器输出到X射线产生)约749 ns,标准偏差约7 ns。当RPD阳极采用直径2 mm钨针时,正前方1 m处剂量约15.5 rad(LiF),正向焦斑约1.4 mm。
快速关断半导体开关工作特性及实验研究
王淦平, 李飞, 金晓, 宋法伦, 张琦
2020, 32: 025014.   doi: 10.11884/HPLPB202032.190298
[摘要](388) [HTML全文](225) [PDF 669KB](10)
摘要:
介绍了快速关断半导体开关(DSRD)的工作原理,研究了开关内部的物理过程,分析了系统参数对开关输出特性的影响,研究发现:基区材料的击穿阈值越高、载流子饱和漂移速度越大输出电压上升速率越快;基区高的电场击穿阈值或低的掺杂浓度会增加器件关断时间和最大工作电压;考虑各参数的影响,基于高击穿阈值的DSRD是实现快脉冲输出的理想器件;缩短正向泵浦时间可有效抑制预脉冲,当正向泵浦时间小于200 ns时,输出脉冲波形基本不变;为了获得理想的脉冲前沿,反向电流应在达到峰值时完成对注入电荷的抽取。设计了单前级开关的DSRD泵浦电路,研制了基于DSRD的快脉冲产生系统,输出脉冲前沿约4 ns,电压约8 kV,电压上升速率约2 kV/ns,满足FID开关器件对触发电压的要求。
一种脉冲电流工况下晶闸管缓冲电路的优化方法
仝玮, 李华, 傅鹏, 王琨, MahmoodUl Hassan, 宋执权
2020, 32: 025015.   doi: 10.11884/HPLPB202032.190280
[摘要](207) [HTML全文](128) [PDF 1045KB](4)
摘要:
对脉冲工况下超导磁体失超保护系统的晶闸管阀组缓冲回路参数进行设计和优化。基于晶闸管反向恢复电流的指数衰减模型建立了晶闸管关断时刻的电流数学模型。通过测试实验获得关键参数之间的关系并结合晶闸管性能及系统要求在Matlab中建立晶闸管电流反向恢复模型。考虑关断时刻电流下降率、反向恢复电压峰值等性能指标要求及回路研制费用,提出了一种脉冲工况下晶闸管缓冲回路的参数设计及优化方法。在Matlab中搭建失超保护系统模型,对比优化前后缓冲回路对系统在晶闸管关断时刻电气性能的影响,仿真结果显示,相比于原参数,最优参数下,反向恢复电压峰值降低了11%,反向恢复电压变化率峰值降低了43%。同时,回路制造成本降低为原先的1/7。
高电压大电流晶闸管组件的热特性
张星汝, 冯冰洋, 刘俊, 李元晟, 肖豪龙, 张梦瑜, 何孟兵
2020, 32: 025016.   doi: 10.11884/HPLPB202032.190346
[摘要](75) [HTML全文](83) [PDF 973KB](3)
摘要:
晶闸管具有控制特性好、寿命长、噪声小等优点,目前在脉冲功率技术应用中,利用大功率晶闸管代替传统气体开关是研究趋势。晶闸管在高电压、大电流、重复频率工作条件下使用,需要对开关组件进行仔细的选型和组合。基于晶闸管的失效机理,对晶闸管组件在高电压、大电流、高di/dt,高du/dt、重复频率工作下的发热问题进行了理论分析、仿真计算和试验研究,对晶闸管组件在重复频率脉冲功率系统中的使用条件给出了理论依据。随着晶闸管工作电压、电流、频率增大,晶闸管的热损耗也越大,晶闸管的发热也越严重。为保证晶闸管安全稳定地工作,需要结温保持在安全范围内,不能长时间在重复频率下工作。
圆形平板电极与薄膜层叠结构的沿面闪络性能
陈志强, 贾伟, 谢霖燊, 郭帆, 王程程, 何小平, 吴伟, 汲胜昌
2020, 32: 025017.   doi: 10.11884/HPLPB202032.190311
[摘要](127) [HTML全文](87) [PDF 1029KB](8)
摘要:
强电磁脉冲模拟装置中用于脉冲压缩的陡化电容器常采用电极与薄膜介质层叠的结构,其主要绝缘失效模式为沿面闪络。采用圆形平板电极,在SF6绝缘环境中和加载电压为前沿约30 ns的纳秒脉冲电压的条件下,实验研究了陡化电容器关键结构参数和气压对沿面闪络性能的影响。结果表明:(1)电极厚度、气隙和表面涂覆均不能明显改变层叠结构的沿面闪络电压;(2)气压可以提高层叠结构的沿面闪络性能,但是存在饱和趋势;(3)薄膜介质层数与沿面闪络电压近似线性比例关系;(4)增长薄膜介质伸出长度能显著提高沿面闪络电压。基于流注理论对上述结果进行了探讨,认为极不均匀场中,闪络起始主要由高场强区域决定,但是闪络通道的形成和发展主要由闪络路径上的背景电场决定,因此减小层叠结构三结合点处电场对闪络性能影响不大,但减小闪络通道发展路径上的背景电场,可以有效提高层叠结构的沿面闪络电压。
1 MV X光机系统可靠性实验研究
马成刚, 李洪涛, 邓明海, 曹宁翔, 莫腾富, 王晓, 张志强
2020, 32: 025018.   doi: 10.11884/HPLPB202032.190378
[摘要](176) [HTML全文](141) [PDF 615KB](6)
摘要:
参考“天蝎-Ι”原型机,重新设计了1 MV X光机系统,根据技术指标可靠性要求,对Marx发生器、场畸变开关、脉冲传输线、脉冲形成线及二极管等进行了可靠性设计。针对新设计的1 MV X光机系统,对其可靠性进行了实验研究,包含1 MV X光机系统的时间抖动和出光剂量稳定性等,根据调试实验结果制定1 MV X光机系统操作规程,按照规程对1 MV X光机系统进行了可靠性考核,连续工作81发次,最大时间抖动为146 ns,剂量为0.75~1.40 R @1 m,满足总体技术指标要求,可靠度达到98%。
透射式X光管研制
周亮, 王文川, 周林, 李名加, 梁川, 章法强
2020, 32: 025019.   doi: 10.11884/HPLPB202032.190336
[摘要](84) [HTML全文](62) [PDF 554KB](7)
摘要:
X光管是X射线源的关键部件,为了研制出便携式X射线标定源,研制了一种透射式X光管。该X光管是一个密封的电子束真空二极管,其阴极为竖直的梳齿状结构,电子更容易发射;靶窗为100 μm厚的钛片;内部为真空腔,使用95陶瓷作为真空界面绝缘体,采用金属-陶瓷封接工艺,真空度达到5×10−5 Pa。实验结果表明,所研制的X光管在距靶窗20 cm处剂量约为20 mR,此时X射线的脉冲宽度约为5 ns。
一种基于磁饱和变压器的DSRD脉冲电源设计
史晓蕾, 陈锦晖, 王冠文, 王磊, 曾涛, 杨威, 王旭, 苏文同, 吴官健
2020, 32: 025020.   doi: 10.11884/HPLPB202032.190387
[摘要](97) [HTML全文](79) [PDF 697KB](2)
摘要:
漂移阶跃恢复二极管(DSRD)具有开关速度快、重频高、工作电流大等优点,在脉冲功率技术中很有应用前景。研究了一种基于磁饱和变压器的DSRD泵浦电路拓扑结构,具有体积小、重量轻、可靠性高等特点。根据DSRD的工作要求,采用功率MOSFET作为初级开关,结合磁饱和变压器的升压和磁开关特性,设计了DSRD的泵浦电路。利用Pspice软件对电路进行了仿真分析,验证了电路原理的正确性。在仿真分析的基础上,完成了一台原理样机的设计和电路实验。实验结果表明,该电源样机在前级充电电压800 V条件下,50 Ω负载上产生的脉冲幅值大于7 kV,前沿小于4.2 ns(10%~90%),半高宽约10 ns。
空腔中B-dot低频特性的硬件补偿
卫兵, 康军军, 王杰, 付佳斌, 傅贞, 丰树平
2020, 32: 025021.   doi: 10.11884/HPLPB202032.190309
[摘要](314) [HTML全文](67) [PDF 717KB](5)
摘要:
针对在空腔中的微分环(B-dot)探头输出信号存在低频增益的问题,分析了目前使用的“磁通穿透特征时间常数”一阶修正方法,提出了使用适当积分常数的积分器进行补偿的方法。对安装在同轴线及径向线电极孔中的B-dot进行实验,结果表明:当积分器的积分时间常数等于磁通穿透特征时间常数时,B-dot的测量结果与标准电流信号吻合。因此这也是空腔中的B-dot探头选取积分器的原则。该方法使用硬件直接获取了补偿后的测试结果,与软件修正方法比较操作较为简便。
金属基底对石墨烯薄膜阴极气体击穿稳定性影响
王刚, 刘胜, 潘亚峰, 范红艳
2020, 32: 025022.   doi: 10.11884/HPLPB202032.190297
[摘要](261) [HTML全文](95) [PDF 964KB](10)
摘要:
利用石墨烯二维材料极好的场发射能力和发射稳定性,提出了石墨烯阴极提高气体开关击穿稳定性的技术路线。采用化学气相沉积法和基底腐蚀转移法两种方法制备金属基底石墨烯薄膜阴极。利用扫描电子显微镜和拉曼光谱表征了石墨烯薄膜阴极质量,确认了石墨烯层数和均匀性。实验研究了两种石墨烯薄膜阴极气体开关,在微秒脉冲均匀电场作用下的击穿特性,获得了击穿电压幅值和分散性的变化规律。结果表明:当气体为0.6 MPa N2、电极间距为5 mm时,铜基底石墨烯薄膜阴极平均击穿电压为85.9 kV,相对标准差为3.2%;不锈钢基底石墨烯薄膜阴极平均击穿电压仅为59.8 kV,相对标准差为2.4%。当两种阴极击穿电压均为80 kV时,相对标准差比较,不锈钢基底仅为铜基底的44%。分析认为,不锈钢基底石墨烯薄膜质量优于铜基底,石墨烯薄膜导致阴极表面微观场增强因子更高,表面分布更均匀,在电场作用下场致发射产生均匀稳定的大量初始电子流,降低了气体开关击穿电压,有效提高了击穿稳定性。
电磁弹射灭火弹消防系统研究
张亚东, 熊敏, 董明洋, 林雄
2020, 32: 025023.   doi: 10.11884/HPLPB202032.190304
[摘要](266) [HTML全文](249) [PDF 2200KB](6)
摘要:
首先介绍了我国严峻的火灾形势,阐明现有气动和火箭发射灭火弹装置的研究现状,针对射程不足、火工品使用限制等问题,提出采用电磁线圈发射器发射灭火弹进行灭火,基于电流丝模型法设计了一种10级线圈发射器模型,以脉冲电容器作为初始能源,采用续流电路对线圈进行时序放电,可将7.2 kg抛体加速至最高速度171 m/s,出口速度154 m/s,发射效率达15%,分析表明现有电磁线圈发射器能够满足灭火弹的发射需要。提出一种智能化无人电磁弹射灭火弹消防系统,智能指挥控制系统利用无人机采集火场信息,制定灭火策略,指挥无人电磁发射灭火车发射灭火弹实现精准高效灭火,根据灭火效能评估结果调整灭火方案,直至完成灭火任务。
质子辐照硼硅酸盐玻璃盖片的物理效应分析
李欣, 赵强, 郝建红, 董志伟, 薛碧曦
2020, 32: 025024.   doi: 10.11884/HPLPB202032.190325
[摘要](110) [HTML全文](58) [PDF 760KB](3)
摘要:
作为航天器电源系统的重要组成部分,太阳电池需要更高的转换效率和可靠性以及更长的使用寿命。通过在太阳电池表面覆盖抗辐照玻璃盖片,可以增强太阳电池对粒子辐射的防护,延长太阳电池的服役寿命,使航天器获得可靠的能源供应。硼硅酸盐玻璃就是一种理想的太阳电池玻璃盖片材料。采用蒙特卡罗方法,结合SRIM软件模拟研究质子辐照硼硅酸盐玻璃的损伤物理机理。基于粒子与物质相互作用的理论以及基本公式,通过分析不同入射能量的质子在硼硅酸盐玻璃中的阻止本领、电离能损、位移能损、空位的产生情况,对辐照损伤的物理机制进行研究。结果表明:能量为30~120 keV的质子辐照损伤主要发生在硼硅酸盐玻璃表面;质子沉积、空位分布等均为Bragg峰型分布;电离能损是能量损失的主要部分,随入射能量的增加而增大,导致电子的电离和激发;位移能损在玻璃内部随能量降低而增大,导致硼、氧和硅等空位缺陷的产生;电离效应和缺陷的产生是硼硅酸盐玻璃色心形成的重要原因。