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基于机器学习的轨道校正方法
肖邓杰, 乔予思, 储中明
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.200352
[摘要](0) [HTML全文](0)
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。本文提出了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。
氨水-六甲基二硅胺烷对SiO2化学膜环境稳定性的影响
陈西兵, 蒋晓东, 曹林洪, 符亚军, 严鸿维, 晏良宏
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.200317
[摘要](4) [HTML全文](1) [PDF 1079KB](0)
摘要:
针对溶胶-凝胶技术制的单层SiO2化学膜,在室温下研究氨水-六甲基二硅胺烷(HMDS)气氛的量对膜层改性的影响,并在低真空条件下测试了其抗邻苯二甲酸二丁酯(DBP)污染性能。采用紫外-可见-近红外分光光度计(UV-Vis-NIR)、红外光谱仪和原子力显微镜分析了改性前后化学膜特性的演变。研究结果表明:经过DBP污染后,15~30 mL氨水-HMDS改性后化学膜的峰值透过率为99.8%,较改性前化学膜的峰值透过率提升了3.5%,此时化学膜表现出优异的抗污染特性。但是,随着氨水-HMDS处理量的进一步增多,化学膜的激光损伤阈值由改性前的的24.32 J/cm2降到19.36 J/cm2。本文的研究有助于优化改性参数,以提高化学膜的抗污染性能,在实际工程应用中具有重要的价值。
多支路汇流装置上钽的强度实验研究
张朝辉, 王贵林, 章征伟, 郭帆, 计策, 傅贞, 李勇
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210069
[摘要](14) [HTML全文](4) [PDF 1402KB](0)
摘要:
磁驱动准等熵加载技术通过电流产生的磁压力加载材料,加载路径由负载电流波形和负载结构决定。作为应变率介于静高压加载和冲击加载之间的新型实验技术,熵增小、温升低。10 MA装置是典型的多支路汇流装置,包括24个电流支路,可在较大范围内控制负载电流波形,实现毫米厚、厘米直径样品在不同应变率下的准等熵加载。本文基于10 MA装置,通过调节负载电流波形实现样品加载路径控制,在一定压力-应变率范围,开展金属钽的强度实验研究,获取了不同厚度金属钽样品的加-卸载波剖面速度历史,分析获得了钽在系列峰值压力下的强度数据,比较了多个加载平台不同加载路径下的强度数据,实验结果与美国圣地亚国家实验室的磁驱动准等熵结果接近(平均应变率都为~105 s−1),明显高于冲击加载的流动强度,低于准静态加载获取的流动强度,与应变率增高强度会有所下降的理论预测一致。基于多支路汇流装置,未来将可开展更为丰富的材料动力学特性实验研究。
HLS-II移动端数据查询系统开发
王子健, 宣科, 甘艳芳, 孙晓康, 徐双, 李川, 刘功发
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210011
[摘要](27) [HTML全文](22) [PDF 948KB](1)
摘要:
合肥光源(HLS-II)是以真空紫外和软X射线为主的专用同步辐射光源,作为用户装置,对运行性能有很高的要求。为提高数据查询的实时性与便捷性,满足工作人员及时掌握装置运行状态的需求,基于Web技术开发了HLS-II移动端数据查询系统。该系统在EPICS环境下进行开发,以IOC作为实时数据源,以HBase数据库作为历史数据源,以Phoebus Alarms作为报警数据源,以MySQL数据库存储用户管理信息。整个系统采用前后端分离的模式进行设计,系统后端采用Spring Boot框架和Node.js环境进行开发;系统前端以Vue.js框架开发,使用lib-flexible弹性布局方案和postcss-pxtorem插件,以适配不同种类的移动设备。测试表明,HLS-II移动端数据查询系统信息更新流畅,操作直观方便,达到了设计要求。
基于图像识别技术的随机线缆束建模及分布参数统计分析
戎帆, 钟龙权, 刘强, 闫丽萍, 赵翔
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210007
[摘要](7) [HTML全文](4) [PDF 1343KB](1)
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。
钡-钨阴极的组织特性与热电子发射性能
王子玉, 尚吉花, 杨新宇, 张久兴
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.200335
[摘要](6) [HTML全文](4) [PDF 1364KB](1)
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。
SF6中氧化铝环氧复合材料的纳秒脉冲闪络特性
孙楚昱, 王海洋, 谢霖燊, 迟晓红
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.200289
[摘要](10) [HTML全文](10) [PDF 1119KB](0)
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。
固态MARX发生器的自动控制研究
饶俊峰, 杨世龙, 王永刚, 姜松, 李孜
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.200328
[摘要](39) [HTML全文](16) [PDF 1850KB](1)
摘要:
为了进一步推广固态Marx发生器的应用,实现输出脉冲波形的直观显示,提高电压调节精度,缩短充电调压时间,有必要对固态Marx发生器的自动控制进行研究。以现场可编译门阵列(FPGA)作为控制器,将输出电压、频率、脉宽、过电流阈值等参数以及故障检测及指示直接显示在液晶屏上,实现可视化设置和调节,在固态Marx发生器的输出端并联分压电路和高速数模转换电路,对输出的高压脉冲采样,一方面用于闭环PID控制实现分段式快速充电和输出电压精准化调节,另一方面用于在虚拟示波器中实时显示输出脉冲电压的基本波形。此外,在电路中加入了故障检测和保护机制,迅速检测电路中出现的过温、过电流等故障并对其及时停机响应以保护脉冲电源和操作人员安全。在20级的固态方波Marx发生器样机中产生的重频方波脉冲电压波形表明,该样机已经初步实现自动化控制,并能可靠运行。
325 MHz微波栅控高压型热阴极电子枪的设计研究
夏乾旭, 赵全堂, 宗阳, 曹树春, 李中平, 申晓康, 张子民
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.200310
[摘要](35) [HTML全文](22) [PDF 1243KB](3)
摘要:
高重复频率、高平均流强的电子枪具有十分广泛的应用。设计了一台束团重复频率为325 MHz在CW模式工作的微波栅控高压型热阴极电子枪,并详细论述了该类型微波栅控电子枪的实验原理,在该类型电子枪的设计中,首先需要利用仿真模拟软件EGUN、POISSON(PoissonSuperfish)、GPT(General Particle Tracer)完成300 kV直流高压电子枪的结构设计,并进行束流动力学验证计算。为将微波馈入该直流电子枪的阴栅极之间,进行了该微波栅控电子枪的供电系统设计,完成了从射频功率源到同轴热阴极的阻抗匹配方案,设计了一种325 MHz双模式同轴供电器件,并进行了验证与分析。
9.5 m高水平极化有界波电磁脉冲模拟器内场分布特性的初步实验研究
吴伟, 王海洋, 吴刚, 朱湘琴, 肖晶, 程乐
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.200303
[摘要](24) [HTML全文](13) [PDF 991KB](2)
摘要:
测量了9.5 m高的水平极化有界波电磁脉冲模拟器的内部场,并根据实验测量结果分析了该模拟器内场分布特性,包括一定区域内场均匀性的定量分析及模拟器内部有效测试空间的确定方法,进而对最低位置为距离地面2 m的有效测试空间进行了预估。实验结果表明:位于该模拟器双锥中心正下方且距离该中心5.5~7.5 m的测点场的峰值基本按照与中心间距的倒数衰减,且随着测点与双锥中心间距的增大,因锥与极板不连续结构导致的波形变化在时间轴上滞后,而因地面影响导致的波形变化在时间轴上提前;在距离地面比较高的水平面上,两极板之间场的外泄方向场的衰减比双锥中轴线方向场的衰减更慢;该模拟器内部距离地面2 m的水平面上12 m×12 m的区域内所取测点的归一化场平均峰值约为0.678,归一化场平均峰值的标准偏差约为0.068 9,场的均匀性约为2.039 dB。
孔缝对金属腔体强电磁脉冲耦合特性影响研究
曾美玲, 蔡金良, 易早, 秦风, 邝向军
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.200336
[摘要](49) [HTML全文](29) [PDF 1296KB](5)
摘要:
核电磁脉冲和高功率微波等强电磁脉冲易造成电子设备功能失效甚至损毁,在实际工程实施中用金属腔体对电子设备进行屏蔽是常用的强电磁脉冲抑制手段。基于电磁仿真计算,对含矩形孔缝金属腔体的强电磁脉冲耦合特性进行了系统研究,阐述了孔缝宽长比、腔体尺寸等因素对多种不同类型强电磁脉冲(核电磁脉冲、宽带高功率微波、窄带高功率微波)作用下腔体内耦合场的影响;并以此为基础,重点分析了强电磁脉冲与含孔缝金属腔体之间的作用机制。研究结果表明:不同类型强电磁脉冲耦合信号差异明显,金属腔体对强电磁脉冲的响应是腔体谐振模式、孔缝谐振频率与强电磁脉冲共同作用的结果;当腔体谐振模式、孔缝谐振频率在强电磁脉冲的带内时,腔体内部的耦合场会出现增强效应;特别地,腔体与孔缝间的相互作用还可造成腔体与缝隙的谐振频率发生偏移。因此,在为电子设备设计金属屏蔽外壳时,应基于不同强电磁脉冲的频带范围,对腔体与孔缝的尺寸进行综合设计,抑制腔体、孔缝谐振及谐振频率偏移,提升其强电磁脉冲防护性能。
针孔法测量X光源焦斑尺寸
李勤, 王毅, 刘云龙, 祁双喜, 程晋明, 龙全红, 李天涛
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.200132
[摘要](40) [HTML全文](17) [PDF 1250KB](2)
摘要:
通过针孔成像法得到X光源强度空间分布图像,直接读取图像数据得到X光源的半高宽焦斑(FWHM)尺寸,对图像数据进行傅里叶变换得到调制传递函数,并计算得到X光源的等效焦斑尺寸(50%MTF)。应用针孔成像法测量多脉冲电子直线感应加速器产生的X光源焦斑尺寸,测量结果表明,加速器性能稳定。定义焦斑形状因子参数并用于描述X光源分布,结果表明,该加速器X光源分布在高斯分布和本涅特分布之间变化。
基于深度学习的CSNS加速器预警系统样机
何泳成, 张玉亮, 王林, 金大鹏, 吴煊, 康明涛, 郭凤琴, 朱鹏
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.200340
[摘要](37) [HTML全文](24) [PDF 1184KB](2)
摘要:
为了能在中国散裂中子源(CSNS)加速器的部分故障发生前发出预警信息,利用深度学习建立了基于CSNS加速器真空度和漂移管直线加速器(DTL)温度的特征模型,开发了一套CSNS加速器预警系统样机。该样机基于实验物理及工业控制系统(EPICS)架构搭建,主要由训练、识别和信息发布3部分组成,采用Python进行程序设计开发,实现了训练样本获取、深度学习网络设计和训练、在线识别和信息发布等功能。测试结果表明,该样机对基于CSNS加速器真空度和DTL温度历史数据生成的测试集的准确率达98.4%,且能根据实时数据识别出CSNS加速器真空度和DTL温度的异常,并能发出预警信息,证明了其可行性和有效性。
双极性固态直线变压器驱动器的研制
饶俊峰, 吴施蓉, 朱益成, 李孜, 姜松, 王永刚
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.200323
[摘要](27) [HTML全文](12) [PDF 1954KB](2)
摘要:
在针对脉冲电磁场肿瘤消融的应用场合,双极性脉冲比单极性脉冲效果更均匀,而要产生纳秒级前沿的双极性高压纳秒或亚微秒脉冲难度大,电磁干扰强,控制要求更高。设计了一台双极性全固态直线型变压器驱动源(SSLTD),双极性SSLTD由结构完全相同的LTD模块经过副边绕组反向串联构成,在负载上实现双极性窄脉冲。双极性SSLTD输出波形稳定的脉冲的关键在于磁芯复位,通过电阻负载实验,重点对比分析了复位电流的形式对复位效果的影响,以及采用直流复位时幅值、脉宽、正负脉冲时间间隔、单级模块中开关管并联数量、复位电流大小对双极性SSLTD输出的影响。实验结果表明,所设计的双极性SSLTD能够在500 Ω负载上稳定产生重频双极性纳秒脉冲,输出电压0~±5 kV可调,脉宽200~400 ns可调,正负脉冲时间间隔0~1 ms可调,上升沿和下降沿20~50 ns;反向串联的直流复位电路结构简单、复位效果好。该脉冲源使用模块化设计,结构紧凑,电气绝缘要求较低,可灵活输出双极性、正极性与负极性高压亚微秒脉冲。
基于HI-13串列加速器的中子俘获反应截面测量方法
张奇玮, 贺国珠, 栾广源, 程品晶, 阮锡超, 朱兴华
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.200220
[摘要](41) [HTML全文](23) [PDF 1488KB](2)
摘要:
利用BaF2晶体对γ射线探测效率高,时间分辨率好的特点,研制了国内首套由40个BaF2探测器单元组成的γ全吸收型探测装置,用于在线测量中子俘获反应截面。在HI-13串列加速器上建立250~850 keV的中子源,其0°角的源强约为5.09×106 n/(Sr·s),使用γ全吸收型探测装置,通过瞬发γ射线法测量了93Nb、197Au、natC和空样品的实验数据。根据BaF2探测器信号的特征,采用了基线补偿、软件阈值设置、时间窗限定、脉冲幅度积分增长率设置和快慢成分比设置等多种数字化波形分析方法,剔除噪声信号以提高效应本底比。以197Au样品数据为标准,natC样品数据为样品相关性本底,空样品数据为样品无关性本底,采用相对测量法得到了93Nb的中子俘获反应截面实验数据。通过与ENDF评价库数据的比较,验证了测量装置和技术方法的可行性。
面向个人剂量计校准的小尺度伽玛参考辐射模拟研究
钱易坤, 冯鹏, 刘易鑫, 朱亚地, 黄宇晨, 张颂, 何鹏, 魏彪, 毛本将
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202032.200280
[摘要](66) [HTML全文](40) [PDF 932KB](4)
摘要:
针对伽玛射线个人剂量计基于标准伽玛参考辐射进行校准时检定效率低、校准工作复杂和需要远程送检的关键技术问题,建构了1 Ci 137Cs放射源小尺度参考辐射场物理模型,采用蒙特卡罗方法,研究了小尺度参考辐射场内的剂量分布、装置结构和待检剂量计变化导致散射射线对剂量场的影响,获得了待检剂量计形状、数量、类型和装置结构产生的散射伽玛射线对小尺度参考辐射量值定度的影响结果。研究结果表明,1 Ci 137Cs可以为小尺度参考辐射辐射场检验点提供1.5 mSv/h的伽玛遂行剂量率,辐照个人剂量计载台直径30 cm束斑上的剂量率相对标准偏差约为0.48%。当载台厚度为20 mm时,散射射线对小尺度参考辐射检验点处剂量率值的影响率为3.27%,高于剂量计尺寸(1.62%)和剂量计数量(0.56%)的影响。
用横向反馈系统对上海光源多束团不稳定性的诊断
张宁, 赖龙伟, 袁任贤, 俞路阳
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.200212
[摘要](54) [HTML全文](33) [PDF 1424KB](2)
摘要:
在上海光源二期升级改造过程中,为了解和追踪由阻抗引起的多束团不稳定性变化以及升级后的横向反馈系统对这种不稳定性的抑制效果,在机器研究中利用新反馈处理器的诊断工具对束流不同状态下的横向运动过程进行了记录,分析得到了最主要的横向多束团不稳定模式在束流稳态、注入瞬态以及增长-衰减过程中的变化情况,评估了横向反馈的作用效果,计算出该模式增长率/阻尼率以及增长率与束流的依赖关系。
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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高能光源束流位置探测器支撑架结构优化设计
王安鑫, 王梓豪, 麻惠洲, 李春华, 聂小军, 陈佳鑫, 朱东辉, 余洁冰, 贺华艳, 王广源, 于永积, 刘仁洪, 张俊嵩, 邱瑞阳, 刘磊, 康玲
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.200297
[摘要](35) [HTML全文](14) [PDF 2413KB](3)
摘要:
从热稳定性和振动稳定性两个角度出发,优化设计得到了超高稳定的刚性支撑架结构;通过ANSYS有限元模态分析,验证了结构的热膨胀变化量和特征频率;采用混凝土二次灌浆方法对支撑架进行地面固定和特征频率测试,结果表明,支撑架结构的特征频率达到61.9 Hz、振动幅值小于30 nm,均满足设计要求。最后采用动态刚度测试方法,得到混凝土二次灌浆层的主要刚度值,进一步验证支撑架结构优化结果的准确性。
Ka波段宽频带行波管放大器线性化研究
韩飞, 夏雷, 李宝建
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.200353
[摘要](57) [HTML全文](28) [PDF 6440KB](5)
摘要:
线性化器是毫米波通信系统中的关键器件,在改善放大器的线性指标及提高通信质量等方面起着至关重要的作用。现阶段国内行波管放大器(TWTA)线性化技术尚不完善,无法满足通信技术发展的应用需求,因此线性化技术的研究刻不容缓。本文提出了一种新的宽频带模拟预失真线性化器结构,用来改善Ka波段TWTA的非线性特性。仿真结果表明,在26~30 GHz频率范围内,输入功率为−20~10 dBm,线性化器的增益扩张≥5.08 dB,相位扩张≥64.81 °。将线性化器与TWTA进行级联测试,中心频率的增益压缩≤3.12 dB,相位压缩≤2.31 °,三阶互调(IMD3)显著提高。
高能光源增强器束流横向尺寸测量系统设计
祝德充, 随艳峰, 岳军会, 彭月梅, 刘佳明, 曹建社
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.200268
[摘要](36) [HTML全文](18) [PDF 820KB](3)
摘要:
高能同步辐射光源的增强器将直线加速器注入的束流加速到储存环所需的能量,为储存环提供高品质的电子束。为了对增强器的束流横向截面尺寸、发射度及能散进行测量,设计了两条可见光-紫外波段的束测光束线。两条光束线分别选取无色散和色散较大的两处弯铁位置作为光源点,使用两套同步光成像系统来监测光源点的束流截面尺寸,并计算束流发射度及能散。介绍了同步光引出真空室及光学成像系统,对影响成像质量的空间分辨率进行了分析,并针对升能过程中不同能量下束流光斑变化的测量进行了设计。
基于有源超表面的导电板雷达截面增强捷变设计
王思豪, 廖成, 尚玉平, 张润午
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.200331
[摘要](96) [HTML全文](32) [PDF 1402KB](13)
摘要:
提出了一种使用散射方向图的动态可重构以实现雷达散射截面增强的捷变设计方法。结合变容二极管加载,使用具有嵌入式偏置回路的物理单元,所提出的有源超表面可以在具有梯度电压的外加直流偏置下,对平面电磁波的正入射或斜入射产生可电调的反射系数相位分布,以达到对反射波角度的灵活重定向,进而有助于单站或双站雷达散射截面增强的捷变效果。以导电平板为例,对三种不同的入射反射场景进行了计算与全波仿真,在设计频率10 GHz处,所提出的设计产生了可重构的散射方向图,表明了该设计对反射波角度的实时控制,并结合实验测量验证了单站与双站雷达散射截面的有效增强结果。
空间环境地面模拟装置扫描磁铁振动
喻九维, 杨雅清, 吕明邦, 陈文军, 郑亚军, 许小伟, 陆海娇, 潘永祥
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.200311
[摘要](48) [HTML全文](17) [PDF 1384KB](4)
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。
基于软核的超导腔失效在线补偿系统的研究
肖麟阁, 戴建枰, 邓子为, 朱航
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.200287
[摘要](50) [HTML全文](29) [PDF 1199KB](4)
摘要:
利用遗传算法较强的鲁棒性以及FPGA在并行计算方面的巨大优势,以中国加速器驱动次临界系统(C-ADS)注入器II的第四个超导加速组元(CM4)为例,开发了超导腔失效在线补偿FPGA程序,并使用束流动力学软件TRACEWIN对FPGA计算结果的可靠性进行验证。然后将其封装为IP核,以更通用的形式在嵌入式Linux系统中使用;同时,针对未来超导腔失效补偿系统的独立性、低延时的要求,应用MicroBlaze软核处理器编译了Linux系统和EPICS组件,在搭建的仿真通讯环境中验证了超导腔失效补偿系统的通信功能。
晶闸管反向并联二极管组件的关断特性研究
李涛, 张星汝, 何孟兵, 刘俊, 冯冰洋
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.200239
[摘要](55) [HTML全文](22) [PDF 2001KB](3)
摘要:
晶闸管具有控制特性好,寿命长、体积小、噪声小等优点,是高功率脉冲电源的重要器件。但晶闸管在高电压、大电流、重频工作条件下使用时,会出现晶闸管无法在特定时间内关断的情况,导致脉冲电源出现故障。为提高晶闸管在重频下的工作能力,本文对脉冲功率晶闸管组件的关断过程进行研究。基于晶闸管的关断原理和实验分析,在相同\begin{document}$ {\rm{d}}i/{\rm{d}}t$\end{document}下,增大电流峰值\begin{document}$ {I_{\rm{p}}}$\end{document}对晶闸管反向恢复特性影响较小,并得到了晶闸管的反向恢复时间、反向恢复电荷和\begin{document}${\rm{d}}i/{\rm{d}}t$\end{document}的关系。根据实验数据拟合晶闸管反向恢复电流波形,修改了电流指数函数模型,可以更好地拟合反向恢复电流。
一种高选择性可调带通与带阻可切换滤波器
杨红, 张德伟, 王显, 张俊杰, 周东方, 付宇璠
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.200327
[摘要](138) [HTML全文](35) [PDF 1038KB](20)
摘要:
设计了一种高选择性可调带通与带阻可切换微带滤波器。在微带谐振器及枝节末端加载变容二极管实现中心频率的可调;在输入与输出端口馈线之间,利用PIN二极管实现滤波器阻带和通带特性的切换。采用奇偶模的方法对滤波器结构进行分析,通过对奇偶模频率的调节实现了频率调节过程中的恒定绝对带宽。同时,在输入与输出馈线间引入源与负载耦合,使得频带两侧各有一个传输零点,且传输零点在整个频率调谐范围内相对位置几乎不变。因此,在整个频率调节范围内,滤波器实现了高选择性及良好的带外抑制能力。最终设计出的可调带阻滤波器的频率调谐范围为5.58~5.89 GHz,绝对带宽80 MHz±5 MHz,阻带衰减优于14 dB;可调带通滤波器的频率调谐范围为5.42~5.79 GHz,绝对带宽120 MHz±5 MHz,插入损耗1.69~2.25 dB,回波损耗优于13 dB。同时,该滤波器具有0.28λg×0.62λgλg是可调频率范围中心频率的波长)的紧凑结构尺寸。实验和仿真结果一致性较好。
HIRFL-CSRE 脉冲堆积式高频数字低电平系统
周睿怀, 丛岩, 许哲, 王新宇, 付昕, 李世龙, 韩小东
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.200357
[摘要](43) [HTML全文](21) [PDF 1312KB](3)
摘要:
为突破传统束流堆积方式瓶颈、提高重离子流强,兰州重离子加速器冷却储存实验环(HIRFL-CSRe)将采用移动式脉冲堆积方案(Moving Barrier Bucket)。该方案要求高频系统能产生高精度的单正弦电压,然而由于Barrier Bucket(BB)电压的宽带特性以及高频系统的非线性,高频腔内的BB电压存在着严重的失真问题。针对此问题,在全面分析了BB电压波形特性以及高频系统的频率响应的基础上,设计了BB电压预失真前馈控制方案,并详细描述了该方案的原理、仿真、软硬件设计以及实际测试结果。研究成果将应用于HIRFL-CSRe的BB束流堆积实验以及十二五强流重离子加速器(HIAF)的BB堆积模式。
放电功率变化对电磁波在电感耦合闭式等离子体中的衰减特性
林茂, 徐浩军, 魏小龙, 韩欣珉, 常怡鹏, 林敏
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.200320
[摘要](63) [HTML全文](29) [PDF 1342KB](6)
摘要:
射频电感耦合等离子体(ICP)放电方式能够在较宽的压强范围内产生大面积、密度高的等离子体,在对电磁波衰减应用中具有较大优势。通过研究ICP等离子体与电磁波相互作用的过程,改进闭式等离子体模型,建立电磁波在非均匀等离子体中传播的分层计算模型,对实测诊断分布情形下等离子体与电磁波的相互作用进行研究,得到不同功率条件下电磁波衰减的变化情况;提出射频电感耦合闭式等离子体用于电磁波衰减的方法并实验验证,基于等离子体覆盖金属平板的测量模型,在实验室内搭建了以金属板为衬底的弓形微波反射测试系统,研究了闭式等离子体对4~8 GHz频段范围内微波反射的作用特性,以及不同射频功率对微波反射的影响规律,并将实验测量与计算结果进行对比分析。实验表明,通过功率调节,电感耦合闭式等离子体对5.92~6.8 GHz频带电磁波具有明显的衰减作用。
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封面目录
《强激光与粒子束》2021年33卷第3期封面目录
《强》刊编辑部
[PDF 5901KB](35)
强激光物理与技术
光纤激光模场及表征技术进展
冯国英, 郑世杰, 谭建昌, 文俊龙, 李筱薇, 郭劲苗, 李玮, 韩敬华, 张澍霖, 蔡思傲, 罗韵, 王建军
2021, 33: 031001.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210097
[摘要](175) [HTML全文](52) [PDF 7178KB](56)
摘要:

在光纤通信、光纤激光器和光纤传感等领域的实际应用中,需要重点关注光纤中的模式问题。模分复用是提高光通信信息容量的有效方法,模间干涉是大多数光纤传感的基本方法,高功率光纤激光的光束质量控制的关键技术之一就是模式控制,因此,对光纤模式理论、模式产生及转换、模式表征技术开展研究具有重要的研究意义和实际应用价值。论文讨论了光纤的模式及光束质量,分析了多种模式发生及转换的方法,将模式表征方法归结为非相干、相干和低相干测量法。光纤模式表征是目前的研究热点,在多种表征方法中,空间和频谱成像法(S2)和双重傅里叶变换法(F2)具有显著的优越性,可不需要提前知道光纤的几何参数,就可获得模场分布、模式功率占比、群时延等特性。研究表明F2法更适合于表征高功率光纤激光的模场特性。

湍流大气中漫射目标的平均强度和信噪比
向宁静, 郭秋芬, 董群锋
2021, 33: 031002.   doi: 10.11884/HPLPB202133.200131
[摘要](84) [HTML全文](40) [PDF 878KB](26)
摘要:
基于广义惠更斯-菲涅尔原理,根据Rytov相位结构函数的二次近似,推导了湍流大气中漫射目标探测器表面的平均强度和信噪比的解析表达式。给出不同类型尺寸的漫射目标散射波经湍流大气传输在探测器表面的平均强度和信噪比,数值分析了不同目标尺寸、湍流强度、透镜大小对探测器表面平均强度和信噪比的影响。目标尺寸和透镜尺寸越大,信噪比越大;相反地,湍流越大,信噪比越小。
高功率微波技术
雷电电磁脉冲对典型机载GPS模块的损伤效应研究
张万里, 史云雷, 何勇, 沈杰, 潘绪超, 方中, 陈鸿
2021, 33: 033001.   doi: 10.11884/HPLPB202133.200264
[摘要](191) [HTML全文](69) [PDF 1953KB](49)
摘要:
为研究雷电电磁脉冲对典型无人机机载GPS模块的损伤效应,通过仿真模拟和试验分析相结合的方法,获取了对GPS模块受雷电电磁脉冲暂态干扰与永久损伤过程的认识,并获得了相应端口的损伤阈值。基于对雷电流特性的分析结果,利用CST仿真模拟了雷击时,无人机内外产生的复杂电磁场环境和GPS模块线缆上耦合产生的感应电压。并对典型机载GPS模块的数据通讯端口进行了雷电脉冲注入试验。研究结果表明:随着雷电脉冲的不断增强,GPS输出波形受到削弱影响的程度不断加重,直至丧失位置信息传输能力并发生物理损伤。GPS数据输入端口的雷电脉冲损伤阈值为314.5 V,GPS数据输出端口的雷电脉冲损伤阈值为235.2 V。
大功率宽频带G波段三次谐波放大器设计研究
李亚南, 刘世硕, 蔡军
2021, 33: 033002.   doi: 10.11884/HPLPB202133.200251
[摘要](198) [HTML全文](40) [PDF 1086KB](18)
摘要:
针对G波段真空电子器件对大功率、宽频带信号源的需求,开展了G波段三次谐波放大器研究。该放大器利用E波段行波管非线性互作用中的三次谐波电流,通过级联谐波互作用段实现G波段电磁波放大。高性能、实用化G波段宽频带大功率源的设计方案采用非半圆弯曲波导边界折叠波导,利用微波管模拟器套装(MTSS)软件对G波段三次谐波放大器进行模拟优化,结果显示,器件在15 GHz范围内可实现谐波输出功率>3.6 W,转换增益>33.3 dB,电子效率>0.36%。与其他工作在该频段的小型化太赫兹辐射源相比,谐波放大器在输出功率和带宽方面性能优越,为后续开展G波段三次谐波放大器的实际研制工作提供了设计基础。
微波无线传能高性能双极化整流天线设计
陈强, 潘嶙, 黄祥
2021, 33: 033003.   doi: 10.11884/HPLPB202133.200292
[摘要](172) [HTML全文](47) [PDF 1442KB](37)
摘要:
设计了一款用于微波无线传能的5.8 GHz高效率双极化整流天线。该整流天线包含5.8 GHz双极化接收天线和5.8 GHz F类整流电路,并通过金属探针实现接收天线和整流电路的集成。接收天线为2×2微带阵列天线,采用了金属环加载技术提升天线的阻抗带宽和鲁棒性。采用金属探针代替常规微波接插件和线缆,实现了接收天线和整流电路的集成,该集成技术不仅简化了整流天线结构,还降低了整流天线的重量、损耗和成本。将双极化整流天线进行了加工和整流效率测试并将其与同样口径面积的线极化整流天线进行比较。实验测试结果表明,在1.47 mW·cm−2的最佳入射功率密度下,该双极化整流天线的最大转换效率达到76.8%。与线极化整流天线相比,当入射波极化方向在0°~90°变化时,双极化整流天线的转换效率始终保持在62%以上,具有稳定的直流输出,表现出良好的全极化接收整流性能。
两种不同线栅结构的水平极化辐射波模拟器
肖晶, 吴刚, 王海洋, 谢霖燊, 程乐, 石凌
2021, 33: 033004.   doi: 10.11884/HPLPB202133.200281
[摘要](91) [HTML全文](32) [PDF 1509KB](5)
摘要:
比较了末端收拢和均匀拉线的双锥-平面线栅水平极化辐射波模拟器辐射场的分布规律,讨论了拉线根数和收拢组数对辐射场的影响。结果表明,双锥中心正下方测点辐射场基本不受线栅结构变化的影响。对于其他位置,两种结构的模拟器各有特点:拉线根数相同时,末端均匀拉线的模拟器可令辐射场强提高约5%~20%,但前沿会变慢10%左右;末端收拢的模拟器场强幅值相对较低,但具有较快的前沿,并且架设相对容易。增加拉线根数和收拢组数有利于提高辐射场强,但场强增加的幅度逐渐减小。拉线根数由24增加到96时前沿可加快约10%,半宽变化不大。增加收拢组数会使前沿变慢。综合辐射场变化规律及施工难易程度,可令末端均匀拉线模拟器的拉线根数取48,此时对收拢结构的天线,可令收拢组数取16。
无人机数据链电磁干扰机理和防护研究
赵敏, 许彤, 程二威, 周星, 孙亮, 陈亚洲
2021, 33: 033005.   doi: 10.11884/HPLPB202133.200263
[摘要](200) [HTML全文](59) [PDF 1176KB](48)
摘要:
针对无人机在飞行过程中其数据链系统容易受到外界电磁干扰而导致链路中断的问题,以某型无人机数据链系统为研究对象,提出了一种基于前门耦合的电磁敏感度注入效应试验方法。基于该方法开展了某型无人机数据链系统电磁敏感度效应试验,得到了该数据链系统的敏感度阈值曲线,确定了其电磁敏感度阈值,分析了机载数据链接收机射频前端的工作原理和电磁干扰作用下接收机的信号传输过程,揭示了组合频率干扰和带外饱和干扰对无人机机载数据链的作用机理,最后进行了试验验证。在实验研究的基础上,从电磁兼容设计层面和自适应控制策略方面分别有针对性地提出了相应的防护方法。
面向5G多波束应用的紧凑宽带Rotman透镜设计
付宇璠, 周东方, 张毅, 吕大龙, 张德伟, 许飞
2021, 33: 033006.   doi: 10.11884/HPLPB202133.200291
[摘要](145) [HTML全文](37) [PDF 1753KB](35)
摘要:
提出了一种基于等光程差原理设计的紧凑宽带Rotman透镜波束赋形网络,用于5G毫米波通信的天线阵列多波束实现。首先,详细介绍了Rotman透镜的基本原理;然后,利用二等分功分器替代传统的单端口馈电模式,产生高定向波束,降低相邻端口处的能量损失以及透镜内部能量的散射;最后利用切比雪夫多枝节匹配变换器,优化原有的锥形阵列输出端口,在保证宽频带的条件下,缩短原有匹配端口尺寸,使得透镜整体尺寸减少20%,实现了Rotman透镜的紧凑性。改进模型的实测结果表明,该透镜工作频带为16.5~33.8 GHz,其中在17.2~32 GHz,S11优于15 dB,扫描角度为±30°。该透镜结构简单紧凑,能够有效地为相邻阵元提供稳定的相位差信号,很好地实现5G毫米波阵列多波束的目标。
G波段扩展互作用速调管宽带注波互作用系统研究
曾鑫, 曲兆伟, 薛谦忠
2021, 33: 033007.   doi: 10.11884/HPLPB202133.200313
[摘要](141) [HTML全文](29) [PDF 1632KB](11)
摘要:
扩展互作用速调管采用多间隙分布作用谐振腔和全金属平面结构,互作用电路短、单位长度增益高,其平面化结构特征与现代微加工工艺相兼容,已成为发展太赫兹高功率源的研究热点,进一步展宽扩展互作用速调管放大器的带宽成为拓展其应用的关键技术问题。设计了一种G波段5腔多间隙注波互作用电路,采用参差调谐技术扩展群聚段带宽和滤波器加载技术扩展输出段带宽,通过CST软件对结构参数优化和输出特性模拟仿真,结果表明:在电子注电压19 kV,电流300 mA,输入功率120 mW时,获得输出功率222 W,电子效率3.89%,增益32.67 dB,3 dB瞬时带宽达到了1.5 GHz。
粒子束及加速器技术
CSNS-II超导椭球腔形变电场平坦度仿真分析
李波, 刘华昌, 王云, 吴小磊, 李阿红, 瞿培华, 樊梦旭, 陈强
2021, 33: 034001.   doi: 10.11884/HPLPB202133.200259
[摘要](129) [HTML全文](38) [PDF 957KB](11)
摘要:
超导椭球腔是一种通过冲压零件和电子束焊接而成型的薄壁结构,在加工过程中存在不可避免的形变,如单元倾斜、偏轴,单元长度偏差,从而影响椭球腔的轴向电场平坦度,进而降低椭球腔的运行电场梯度。因此,在椭球腔加工成型后要进行预调谐处理。椭球腔预调谐是通过对椭球腔整形,包括倾斜和偏轴矫正,单元长度矫正,以达到提高轴向电场平坦度的目的。采用COMSOL多物理场耦合软件对CSNS-II(China Spallation Neutron Source Phase II)超导椭球腔可能存在的形变进行了仿真计算,研究了各单元形变量对电场平坦度的影响,分析了腔体调谐位移量对电场平坦度的影响,为椭球腔预调谐提供数据参考,也为预调谐机的设计研制提供指导。另外,确定了椭球腔机械形变的要求,确保椭球腔机械加工质量满足CSNS-II升级的实际工程需求。
磁调制DCCT温漂相关因素灰色关联分析
王东兴, 朱燕燕, 周力任, 李瑞, 武万锋, 胡志敏
2021, 33: 034002.   doi: 10.11884/HPLPB202133.200286
[摘要](104) [HTML全文](39) [PDF 782KB](14)
摘要:
为进一步改善磁调制DCCT(Direct Current Current Transducer)的温度特性,将磁调制DCCT化整为零,利用灰色相关理论确定了DCCT各部分温度系数对整机的影响程度;同时,还提出了一种磁调制DCCT温度系数综合评价方法。根据磁调制DCCT的工作原理,把DCCT分为PCB(Printed Circuit Board)、线圈和取样电阻三部分,并分别测出DCCT整机、PCB、线圈和取样电阻的温度系数;然后,利用灰色相关理论对7个被测DCCT的各部分温度系数进行关联计算,获得相应的关联系数,从而确定DCCT温度特性的主要因素。根据DCCT温度特性的主、次要因素并结合工程实际,设定了概念DCCT作为参考,利用灰色相关理论计算出7个被测DCCT与参考DCCT的温度系数的灰色关联加权值,完成了被测磁调制DCCT温度性能的综合评价。最后,指出了降低DCCT整机温度敏感性的研究方向。
先进光源磁铁支撑基座稳定性的实验研究
李春华, 王梓豪, 周宁闯, 董岚, 王小龙, 屈化民
2021, 33: 034003.   doi: 10.11884/HPLPB202133.200201
[摘要](154) [HTML全文](33) [PDF 1058KB](16)
摘要:
基座作为磁铁支架的基础,其制作工艺以及与地面连接固定方式的不同将影响磁铁与支架的稳定性。基于先进光源对磁铁支撑系统稳定性的极高要求,开展了基座安装浇筑实验,选取工程上常用的几种混凝土施工工艺,制作统一外形尺寸的实验件,通过锤击法逐一测试其固有频率,评估其稳定性,得到二次灌浆可有效提高稳定性、环氧基灌浆料获得的稳定性优于水泥基灌浆料等结论。基于固有频率测试结果,以HEPS支撑系统为例分析了不同的基座安装方式对系统模态的影响。
库仑碰撞截面在等离子体粒子模拟中的应用
宋萌萌, 周前红, 孙强, 杨薇, 董烨
2021, 33: 034004.   doi: 10.11884/HPLPB202133.200179
[摘要](150) [HTML全文](48) [PDF 1691KB](19)
摘要:
在等离子体粒子模拟中,TA模型和NanBu模型被广泛用于处理库仑碰撞,这两种模型要求每个时间步长内全部粒子参与计算。为了降低参与碰撞的粒子数,提高库仑碰撞的计算效率,提出了一种基于截面的库仑碰撞模拟方法,并给出了库仑碰撞概率的计算公式。采用该方法对不同温度不同密度电子气的弛豫过程进行模拟,分别对比了电子速度分布函数、电子温度以及电子xy方向上的温度与电子温度之比的模拟值与理论值,验证了该方法的准确性。在相同的小时间步长上,该方法相比TA模型计算效率提升可达40%以上。对于较大的时间步长,该方法仍能得到与理论解近似的模拟结果,相比Nanbu模型,在相同的精度下可取更大的时间步长,计算效率也有所提升。研究表明,该方法同样适用于电子-离子碰撞。因此在提高库仑碰撞计算效率上,该方法具有碰撞粒子数少以及适用于大时间步长的优势。
230 MeV超导回旋加速器磁场调节棒驱动系统研制
李要乾, 李明, 宋国芳, 冀鲁豫, 葛涛, 贾先禄, 吕银龙, 蔡红茹, 卢晓通, 张天爵
2021, 33: 034005.   doi: 10.11884/HPLPB202133.200285
[摘要](137) [HTML全文](35) [PDF 1019KB](10)
摘要:
在230 MeV超导回旋加速器中,磁场调节棒及其驱动系统是束流调试的重要辅助装置。为满足束流对中和束流引出所需的磁场,设计并研制了16套磁场调节棒及其驱动装置。机械执行机构采用美国Thomson公司的精密直线执行器,其重复定位精度为±0.01 mm,位置传感器采用德国Novotechnik公司的直线位移电子尺,其重复精度为0.002 mm。此外,运动控制采用PLC加直线位移传感器负反馈闭环的方案。在实际工况下,系统定位精度达到0.05 mm,重复精度达到±0.02 mm,优于设计要求。此外,对该系统进行了静电放电测试、电快速瞬变脉冲群测试和浪涌抗扰度测试,结果满足医用电气设备电磁兼容标准YY 0505-2012/IEC 6060 1-1-2:2004的要求。该驱动系统的研制,克服了在强电离辐射、高磁场强度、狭小安装空间的特殊环境中达到高定位精度和高重复精度的难点,对优化束流的径向进动、减小加速区域的相干振荡振幅、提高引出区的束流引出效率等具有重要意义。
氘化物阴极真空弧放电光斑分布
董攀, 刘尔祥, 李杰, 江孝国, 王韬, 石金水, 龙继东
2021, 33: 034006.   doi: 10.11884/HPLPB202133.200322
[摘要](73) [HTML全文](28) [PDF 1710KB](4)
摘要:
氘化物真空弧放电在许多领域均有应用,如无损检测、石油探井、中子活化分析等。和金属阴极不同,氘化物阴极放电时会释放大量的气体分子,表现出许多不同性质。采用放大镜头和ICCD相机观察了氘化物阴极真空弧放电光斑分布。测量系统的空间分辨率约为5 μm,时间分辨率最小2 ns。放电脉冲半高全宽(FWHM)0.9 μs,弧流波形为半周期正弦波。实验结果表明,氘化物真空弧放电时,所有阴极斑聚集为一个群落,表现为一个大光斑;在液滴作用下,阴极斑群落偶尔也会分裂为两个或多个群落;光斑形状不受弧流影响,但面积和亮度会随弧流增加而增大。氘化物阴极放电斑点聚集有利于产生高密度等离子体,提高放电效率。
机器学习在储存环轨道校正中的应用研究
李瑞淳, 张庆磊, 米清茹, 姜伯承, 王坤, 李昌亮, 赵振堂
2021, 33: 034007.   doi: 10.11884/HPLPB202133.200318
[摘要](126) [HTML全文](53) [PDF 1352KB](25)
摘要:
X射线同步辐射光源,是现代科学研究中最强大的工具之一。位于中国上海的上海光源,是一台能量为3.5 GeV的先进的第三代中能同步辐射光源。第三代同步辐射光源要提供高亮度、高稳定性的同步辐射来满足实验条件要求苛刻的前沿研究,因此对束流的轨道稳定性有很高的要求。为此,采用机器学习算法进行电子束轨道的控制和反馈。这种基于神经网络的轨道校正方法不依赖于具体的响应矩阵,建立非线性映射关系,并且还可以进行连续的在线再训练,对上海光源的轨道校正和提高束流轨道稳定性有重要意义。
脉冲功率技术
一台基于串级二极管技术的高强度脉冲硬X射线源
来定国, 邱孟通, 杨实, 苏兆锋, 徐启福, 丛培天, 任书庆
2021, 33: 035001.   doi: 10.11884/HPLPB202133.200269
[摘要](108) [HTML全文](36) [PDF 1518KB](14)
摘要:
介绍了利用串级二极管产生高强度脉冲硬X射线的方法及其辐射场参数。以“闪光二号”加速器为平台,通过适应性改造,产生快前沿电压脉冲;研制了两级阻抗1 Ω串级二极管,通过串联分压降低二极管端电压、各级二极管电子束独立打靶在空间叠加形成高强度均匀辐射场。解决了悬浮电极绝缘支撑、二极管阴极均匀发射等技术难题,实现了串级二极管的稳定工作。在总电压约700 kV、电流约310 kA条件下,X射线平均能量87 keV,500 cm2上的平均能注量36 mJ/cm2,剂量均匀性(最大值比最小值)达到2∶1。
基于反激拓扑与RC隔离触发网络的短弧脉冲氙灯电源设计
陈朋, 毛待春, 陈思逾, 陈诺, 张怡龙
2021, 33: 035002.   doi: 10.11884/HPLPB202133.200316
[摘要](88) [HTML全文](18) [PDF 3653KB](6)
摘要:
针对现有的短弧脉冲氙灯电源存在明显的阻尼振荡等现象,提出了一种基于反激拓扑方法与RC隔离触发网络的短弧脉冲氙灯驱动电源设计。驱动电源采用24 V输入,主电压通过反激拓扑结构产生700~1000 V连续可调输出,脉冲触发电压电路采用二级级联升压电路产生5~7 kV脉冲输出,主电压和脉冲触发电压经过RC隔离触发网络后对脉冲氙灯进行驱动点亮。对驱动电源各个模块进行了设计与实现,将RC隔离触发网络仿真与实际触发波形对比,并比较分析了主电压在不同电压下的充放电波形。实验结果表明,所设计的驱动电源点亮短弧脉冲氙灯的成功率达100%,验证了所设计驱动电源的可行性;所设计的驱动电源充放电总时间最大值为5.63 ms,为短弧脉冲氙灯提供了较高的闪烁频率;所设计的驱动电源与文献对比将阻尼振荡范围从32.24%降低到4.7%,有效抑制了放电产生的阻尼振荡,避免对储能电容造成二次充电,有效提高了储能电容及短弧脉冲氙灯的放电次数及寿命。
核科学与工程
氚在锆合金包壳材料中的扩散行为模拟
周小凯, 佟立丽
2021, 33: 036001.   doi: 10.11884/HPLPB202133.200275
[摘要](114) [HTML全文](20) [PDF 969KB](16)
摘要:
基于氚扩散基本模型建立了氚扩散行为一维模拟程序,对模拟程序进行了典型实验验证,模拟结果与实验结果符合较好。分析了不同氚浓度、温度分布对锆合金包壳材料中氚的扩散行为的影响。分析结果表明:包壳-芯块间隙内氚浓度的升高会导致进出包壳的氚扩散通量提高,渗透通量增大;由于包壳氧化层相对较低的扩散系数,包壳氧化层的存在对氚渗透有较大的限制作用;温度对氚扩散速率的影响很显著,温度越高,扩散速度越快;锆合金外表面氧化层的相对低温限制了氚渗透出包壳管的速率,温度梯度导致的热致扩散有利于氚向包壳冷测扩散。
放射性同位素伽玛源准直照射辐射场模拟研究
黄宇晨, 钱易坤, 冯鹏, 刘易鑫, 张颂, 何鹏, 魏彪, 毛本将, 朱亚地
2021, 33: 036002.   doi: 10.11884/HPLPB202133.200294
[摘要](90) [HTML全文](19) [PDF 1067KB](12)
摘要:
针对各向同性伽玛源参考辐射场尺寸关键技术问题,GB/T 12162系列标准虽然进行了相关规定,但是该规定并未对准直照射状态下照射室尺寸提出具体要求。为减小用于辐射检测或监测类仪器仪表检定与量值校准时伽玛参考辐射场内散射影响,本文采用蒙特卡罗方法,研究了同位素放射源准直照射时,照射室尺寸变化对检验点处的剂量率值与能量分布的影响情况,获得了准直照射时伽玛辐射场照射室尺寸的边界条件,建立并完善了伽玛参考辐射场边界研究方法及相关标准细节,为准直照射状态下照射室尺寸设计提供了一种新方法或途径。
基于NI CompactRIO的晶闸管电源同步信号处理系统
李维斌, 吴一, 任青华, 郑雪, 韩艾玻
2021, 33: 036003.   doi: 10.11884/HPLPB202133.200296
[摘要](83) [HTML全文](34) [PDF 1121KB](4)
摘要:
HL-2A装置使用脉冲发电机组为装置极向场晶闸管电源供电以驱动线圈负载,晶闸管电源采用相控控制,因此同步信号的质量将直接影响电源的控制精度。HL-2A装置晶闸管电源同步信号取自同步变压器,脉冲发电机组带整流负载的供电方式使得同步信号不仅存在严重的波形畸变,同时还存在同步信号频率在大范围快速变化的特点。根据HL-2A装置晶闸管电源同步信号的特点,采用逐点巴特沃斯滤波器消除波形畸变,并通过实时频率计算和相位重建获得高质量同步信号。基于NI CompactRIO平台设计了晶闸管相控电源同步信号实时处理系统,实验结果表明该系统可有效解决同步信号畸变严重和频率宽范围快速变化的问题。
前沿技术与交叉科学
大功率锂离子电池储能电源系统的研制与应用
任先文, 力军, 龚胜刚, 谭志远, 于婷, 孙会
2021, 33: 039001.   doi: 10.11884/HPLPB202133.200248
[摘要](138) [HTML全文](35) [PDF 883KB](24)
摘要:
采用高功率高安全性的磷酸铁锂电芯作为储能元件,研制了一种在车载平台中应用的大功率储能电源。在储能电源中配置了高性能的电池采样和主动均衡模块,以及充放电管理系统,可以有效地提高系统可靠性和使用寿命。研制过程中,大功率储能电源进行了大量的工程化试验考核,包括运输安全性、环境适应性、维修性和任务可靠性等工程化指标。最后,21台储能电源在超过55 ℃的高温地区考核超过12个月,储能电源系统的可靠性得到验证。
基于自组装膜的光纤错位型氨气传感器
朱琳, 冯国英, 周昊, 罗韵, 王建军
2021, 33: 039002.   doi: 10.11884/HPLPB202133.200334
[摘要](90) [HTML全文](38) [PDF 1095KB](7)
摘要:
演示了一种基于单壁碳纳米管(SWCNTs)-聚合物自组装复合膜的光纤错位型氨气传感器。通过层层自组装技术在高Q谐振器上涂覆薄膜,薄膜上存在大量的游离羧基以及较大的比表面积,这提供了光与薄膜之间的强相互作用,以及对氨气的高吸附性和选择性。光谱随氨气浓度影响的有效折射率而变化。在(10~37) ×10−6的低浓度范围内,光谱变化与氨气浓度差之比即灵敏度为13.25 pm/10−6,检测极限为3.77 ×10−6并且具有良好的线性。这项工作研制为低浓度和高选择性氨气传感器提供了一种有效的方法。