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可见光条纹相机可靠性实验研究
黄展常, 张成俊, 陈进川, 杨建伦, 李林波, 游海波, 王东明, 尤文豪, 何超, 杨高照, 赵学水, 谢红卫
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210382
[摘要](10) [HTML全文](7) [PDF 777KB](0)
摘要:
基于“晨光号”X光机开展了可见光条纹相机在复杂的辐射/电磁环境中的可靠性实验研究。利用序列脉冲激光的成像状态表征条纹相机的扫描状态,采取了不同的辐射/电磁防护措施,研究其对扫描状态的影响。实验研究获得了该类相机在此类复杂环境中正常工作的防护方法,主要包括增强辐射屏蔽使条纹相机附近的单发次等效空气吸收剂量不超过6 μGy、减少相机机壳的缝隙、采取光电隔离的触发方式等。
同轴线法在小孔径真空元件阻抗测量的应用
孙元胜, 田赛克, 王娜, 岳森, 张源
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202234.210439
[摘要](12) [HTML全文](8) [PDF 1165KB](0)
摘要:
粒子加速器中真空元件的阻抗是引起束流不稳定的重要原因。基于储存环的新一代同步辐射光源的设计发射度更小,相应的要求更小的真空盒孔径,进而带来阻抗的显著增加,这就要求在设计阶段对真空元件的阻抗进行准确的评估和优化。阻抗测量是验证阻抗模型准确性的重要手段,而同轴线法是常用的实验室测量方法。对小孔径真空元件同轴线法纵向阻抗测量进行了研究,针对窄带阻抗元件,使用pillbox腔开展了相关的阻抗测量,研究了不同的内导体尺寸对于测量结果的影响,同时基于尾场模拟、散射参数模拟以及本征模模拟对测量结果进行了验证,模拟和测量结果很好的符合,并证明原有的内导体导致谐振峰频移的理论分析应用于小孔径元件时存在偏差。此外针对非窄带阻抗元件,对条带冲击磁铁结构进行了同轴线法阻抗测量,研究了内导体对结果的影响,验证了同轴线法测量的有效性。
粒子加速器局部控制网形变分析
张旭东, 陈文军, 张小东, 孙国珍, 张斌, 王少明, 袁建东
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202234.210260
[摘要](14) [HTML全文](10) [PDF 930KB](0)
摘要:
基于泰勒展开的方法实现局部控制网的拟合,使用卡方检验判断局部控制网中是否存在形变点。若存在形变点,则在选权迭代的过程中找到局部控制网中所有的形变点,并将卡方检验通过作为迭代终止条件。对哈尔滨工业大学空间地面模拟装置2号终端控制网的两期观测成果进行了分析,实验表明,将卡方检验和选权迭代法加入控制网拟合之后,可以很好地探测出局部控制网中的形变点。在找出所有形变点之后,可以求得更为准确的局部控制网拟合参数。
GJB151B CS115的电路仿真分析(一)——校准设备指标需求分析
崔志同, 陈伟, 董亚运, 聂鑫, 吴伟, 秦锋
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210406
[摘要](13) [HTML全文](7) [PDF 1147KB](1)
摘要:
GJB151B CS115给出了开展脉冲传导敏感度试验的校准平台构成和校准波形标准,但未明确校准平台各设备(脉冲源、电流注入环、校准夹具等)的具体指标需求。为解决这一问题,本文在前期脉冲电流注入电路仿真研究工作的基础上,构建了校准平台的时域电路模型,通过逐一改变模型参数的方法,仿真分析了脉冲源内部回路电感、电流注入环等效电感/电阻/电容等对校准波形前沿、半宽以及平顶降的影响,得出了平台各设备应达到的技术指标。该工作是对GJB151B CS115的有益补充,为搭建CS115试验平台,开展电子设备脉冲传导敏感度试验提供了技术支撑。
基于遗传模型改进蜂群算法的稀疏阵列优化
孙建邦, 李建兵, 王鼎, 孙玉琦, 罗志豪
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210233
[摘要](22) [HTML全文](16) [PDF 1440KB](3)
摘要:
人工蜂群算法作为一种新兴的群体智能算法,在解决复杂连续问题时表现突出。但是由于算法本身内在运行机制的原因,算法在搜索上表现出优异的性能,却疏于开发。为了平衡搜索和开发二者之间的矛盾,本文提出了一种基于遗传模型改进的人工蜂群算法,并成功运用到了阵列综合领域。算法先将全局最优解引入邻域搜索过程,指导蜂群寻找最佳蜜源,加速算法收敛。为了避免人工蜂群算法陷入局部最优,需要提高其开发能力,通过借鉴遗传算法中的进化机制,建立了遗传模型,对采取最佳保留后的蜜源进行遗传操作,丰富蜜源的多样性。在一组广泛使用的数值函数上对改进人工蜂群算法进行了测试,实验数据表明,本算法相较于其他算法具有很强的竞争力。将本文提出的算法运用于线性阵列的稀疏优化,旨在降低阵列的峰值旁瓣电平,在同样的阵列约束下与其他算法进行了优化对比,仿真结果进一步证明了所提出的基于遗传模型改进人工蜂群算法的有效性。
电气线路互联系统线缆抗高空核电磁脉冲耦合效应
王涛, 丛佩玺, 石荣荣, 周书, 梁鹏
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210379
[摘要](12) [HTML全文](8) [PDF 1261KB](1)
摘要:
高空核电磁脉冲(HEMP)对电子设备的耦合途径主要有两方面:一方面是通过装备(产品)上的天线耦合通道进入到电子系统内的“前门耦合”方式;另一方面则是“后门耦合”,即通过装备(产品)上的壳体、电源线、电缆、机箱的缝隙、孔洞等途径进行耦合。主要研究电气线路互联系统(EWIS)线缆抗高空核电磁脉冲耦合效应,通过研究HEMP干扰的特征、能量分布,搭建HEMP数学模型,采用控制变量法,改变EWIS线缆类型、离地高度等要素,通过在CST上建立仿真模型以及开展试验,分析HEMP对电子设备造成的影响程度,得到HEMP耦合效应的一般性结论与规律。
飞秒激光产生的X射线双光谱成像研究
王洪建, 叶雁, 阳庆国, 李泽仁, 刘红杰
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210287
[摘要](12) [HTML全文](10) [PDF 1313KB](1)
摘要:
在微介观诊断中往往因为空间限制,选择具有亮度高、单色性好、对比度强的特征谱线,而忽略了轫致辐射谱线。率先实验设计了特征谱线和轫致辐射谱线的双光谱诊断X射线光源的方法,在中国工程物理研究院“星光Ⅲ”激光装置飞秒激光束靶室上进行实验,激光功率密度大于1.6×1018 W/cm2,脉宽为30 fs,45°入射靶面。在入射靶前侧,设计了用于特征光谱成像的针孔成像光路,获得Cu纳米颗粒靶产生的特征X射线的焦斑图像,为76 μm,大于刃边方法测得半径为54 μm的焦斑。在靶后侧,设计了轫致辐射成像光路,利用PIX射线CCD获得2×5的圆形Ta组图像。实验表明,利用双光谱成像设计合理,适合微介观材料动态诊断,提高诊断效率。
压水堆核电站燃料组件弯曲对堆芯中子学的影响分析计算
陈思延, 潘晖, 陈俊, 赵常有, 郑君萧, 王超, 卢皓亮, 韩嵩
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210312
[摘要](14) [HTML全文](9) [PDF 1006KB](0)
摘要:
在压水堆核电站中,由于燃料组件装配的压紧力、冷却剂流动、辐射蠕变、燃耗等因素会导致燃料组件的弯曲,燃料组件的弯曲对组件间的水隙分布产生影响,从而影响中子的慢化行为及堆芯的传热性能,进而对反应堆堆芯的运行参数造成影响。本文分析了组件弯曲的成因及机理、影响及后果(包括对堆芯功率分布、径向功率倾斜、焓升因子、热点因子等参数的影响),并使用蒙特卡罗软件JMCT,对组件弯曲的确定论计算程序的正确性进行了验证。最后通过确定论的计算程序模块,对CPR1000核电站的组件弯曲情况进行了模拟分析,计算结果表明:在某一燃耗下,随着水隙增加或减小,燃料组件功率会随之增加或减小,使堆芯的功率分布发生倾斜,影响核电站的安全运行。
一种具有大通光孔的碟片多程泵浦结构
陈涵天, 董静, 王海林, 朱广志, 朱晓
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202234.210278
[摘要](22) [HTML全文](18) [PDF 708KB](1)
摘要:
提出了一种基于4-f成像的新型碟片多程泵浦方案。该方案由一片大抛物镜和两组转折棱镜组成多程泵浦的基本传输结构。这种方案拥有0~90°的理论通光孔径角,比目前常见的泵浦结构方案的通光孔径角范围都更宽。在该方案中,碟片上的泵浦光斑具有良好的重合性和锐利的边缘。该泵浦结构在注入344 W、18次泵浦的条件下实现了141 W的多模激光输出,光-光转换效率达到41%,斜率效率接近50%。
高稳定激光脉冲波形精密调控技术研究与应用
宗兆玉, 赵军普, 李森, 梁樾, 姚轲, 田小程, 黄小霞, 陈波, 郑万国
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202234.210288
[摘要](19) [HTML全文](11) [PDF 1206KB](1)
摘要:
提出了基于激光脉冲波形精密调控和能量稳定性控制的双回路同步闭环设计方法,进而在任意波形发生器与预放大系统输出处建立脉冲波形闭环控制系统,在保偏大模场光纤放大器和再生放大器间建立能量稳定性闭环系统。依托大口径高通量实验平台,实现了激光脉冲波形的快速高稳定精密调控,脉冲波形闭环精度优于2%(RMS),脉冲能量稳定性优于5%(PV)。该技术成功应用到物理实验正式发射中,常规整形脉冲波形的功率准确度优于2%,相关结果有力支撑了ICF激光驱动器激光参数精密调控设计。
基于支撑向量机算法的抗干扰混合波束成形系统
徐磊, 臧月进, 周新耀, 刘观发, 周藜莎
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210235
[摘要](16) [HTML全文](16) [PDF 1057KB](0)
摘要:
针对复杂电磁环境下毫米波阵列的空间辐射干扰抑制问题,设计了一种低成本的自适应波束成形系统。首先建立了复杂电磁环境下通信系统模型,建立目标函数。然后利用机器学习中支持向量机算法将原非凸约束问题转化为二阶锥优化问题,获得理想编码矢量。最后利用梯度追踪算法对理想波束矢量进行稀疏重构,完成抗干扰波束的低复杂度实现。仿真结果表明,提出的波束成形系统能够对干扰作出有效抑制,能提升通信质量。
基于QMU的高空电磁脉冲下电气电子设备易损性评估方法
董宁, 孙颖力, 王宗扬, 谢彦召, 陈宇浩
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210386
[摘要](16) [HTML全文](10) [PDF 1102KB](2)
摘要:
高空电磁脉冲(HEMP)可能造成广域基础设施的故障或损毁,考虑到经济原因,需要科学合理得评估其中关键电气电子设备在HEMP辐照下的易损性。本文将不确定性量化与设备效应评估相结合,总结出基于裕量与不确定性量化(QMU)的电气电子设备易损性评估方法及其工作流程,包括:筛选设备关键参数,通常为耦合通道电流、电压的范数;通过HEMP环境及其与设备耦合的数值仿真及不确定性量化,得到HEMP下设备关键参数概率分布作为设备的威胁水平;对工作状态下设备进行HEMP效应试验,通过统计推断得到设备效应阈值概率分布,作为设备在威胁下的强度;计算威胁水平与设备强度间的距离,量化设备关键参数的裕量及其不确定性,评估HEMP下的设备易损性。基于QMU的电气电子设备易损性评估方法还可为后续防护设计提供基础数据和评估方法。
大功率半导体激光器光谱合束光栅热效应分析
傅博文, 章勤男, 田勇, 田劲东
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202234.210271
[摘要](29) [HTML全文](21) [PDF 1241KB](1)
摘要:
提出了一种大功率半导体激光器光谱合束光栅仿真模型。该模型针对光谱合束中的核心器件光栅的光-热-应力变化特性进行了分析。数值分析结果表明,当激光巴条功率为200 W,自然对流系数为10 W·(m2·K)−1时,衍射光栅上温度最高点可升高至346.52 K,应力最高点可升高至0.4825 Pa,光栅表面变量最高为52.28 nm/mm,这将会使得反馈光束中心位置发生0.25~0.3 mm的偏移,从而影响激光功率以及合束效率。减少衍射光栅基底厚度,在相同激光光源条件下工作,温度、应力、面形以及应变的变化均能有效抑制,这与实验结果具有较高的一致性。该方法为大功率半导体激光器的结构设计和光学器件的测试分析提供了有效的多物理场分析,为激光器设计和测试提供了综合分析数值模型。
基于谐振电路与脉冲变压器的高压脉冲源设计
饶俊峰, 汤鹏, 王永刚, 姜松, 李孜
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210333
[摘要](27) [HTML全文](20) [PDF 1849KB](3)
摘要:
提出一种基于谐振电路与脉冲变压器结合的高压脉冲实现方案,该方案利用电容与电感的谐振效应,结合脉冲变压器的升压作用,在仅使用一个半导体开关的条件下,实现高压脉冲的输出,其结构简单,成本低,并且可实现零电压关断。并对于电路的运行模式经行了理论分析,搭建了原理样机进行实验。容性负载条件下,实现频率1~15 kHz、幅值0~10 kV可调的高压脉冲输出,对比分析了续流支路以及续流电阻对于输出高压脉冲波形的影响。利用该脉冲电源进行DBD放电实验,成功驱动介质阻挡放电反应器,验证了该方案的可行性。
热管堆在不同基体材料下的燃耗特性分析
马坤峰, 胡珀
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202234.210388
[摘要](34) [HTML全文](19) [PDF 1013KB](4)
摘要:
热管冷却核反应堆具有非能动传热、模块化和固有安全性高等特点,在航空探索、深海作业和偏远地区电力市场上有广泛的应用。本文以洛斯阿拉莫斯国家实验室(LANL)开发了5 MWth热管堆为研究对象,选择SS-316、Mo-14Re和SiC作为基体候选材料,采用反应堆蒙特卡罗中子输运分析程序(RMC),对比分析了以上三种基体堆芯的反应性、中子能谱、增殖性能和燃耗演化。研究结果表明:为了维持堆芯的10年运行,SS-316、Mo-14Re和SiC三种基体堆芯所需的初始燃料235U富集度分别约为19.35%、28.80%和17.10%,SiC基体堆芯需的初始燃料235U富集度最小;10年后,SiC基体堆芯产生的易裂变核素的量(239Pu和241Pu)和次锕系核素(通过分离嬗变可被再次利用)量最高,分别约为11.91 kg和92.08 g。综合以上研究结果,推荐SiC作为热管冷却核反应堆的基体。
中物院1-4.2 THz FEL装置波导谐振腔优化设计研究
窦玉焕, 束小建, 吴岱, 徐勇, 杨兴繁, 黎明
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202234.210270
[摘要](28) [HTML全文](15) [PDF 808KB](0)
摘要:
针对中物院高功率太赫兹自由电子激光(THz FEL)装置,结合FEL光腔振荡器的实验的实际情况,提出了全波导近共心谐振腔设计方案。完成了THz波段波导光腔对光腔品质影响的理论分析和模拟计算,确定了波导设计尺寸为14 mm和22 mm。同时针对最初实验调试过程中无法出光饱和的问题,提出将波导更换为22 mm大尺寸波导的建议,波导更换后很快在2.56 THz获得饱和出光。另外针对实验频段无法覆盖到1~2 THz的问题,我们通过波导内壁粗糙度进行分析判断,提出采用14 mm铜材质的全波导FEL振荡器的设计方案,采用该方案后,实验成功将辐射频段拓展到0.7~4.2 THz,获得饱和输出。
上海软X射线自由电子激光外种子运行模式的模拟研究
范伟杰, 冯超, 赵明华
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202334.210262
[摘要](24) [HTML全文](15) [PDF 1160KB](5)
摘要:
上海软X射线自由电子激光用户装置(SXFEL)是我国首台可以运行在水窗波段的自由电子激光装置,未来可以为5个实验线站供光,其主要运行模式为自放大自发辐射模式以及外种子模式。就SXFEL的外种子模式进行了从头到尾的模拟研究,主要包括EEHG-HGHG混合级联与单级EEHG两种方案。模拟结果表明,虽然EEHG-HGHG混合级联模式较为复杂,但能够产生更高功率的高次谐波辐射。除此之外,我们还研究了各种三维效应对EEHG的影响。模拟和分析结果表明,通过上述两种方案,采用紫外波段的种子激光,用户可以得到全相干、窄带宽、短脉冲的水窗波段自由电子激光。
强激光驱动爆炸与冲击效应
吴先前, 黄晨光
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202334.210326
[摘要](28) [HTML全文](16) [PDF 2503KB](20)
摘要:
随着高功率密度激光技术的快速发展,强激光驱动的爆炸与冲击效应逐渐引起国内外学者的广泛关注。本文对强激光诱导爆炸与冲击效应研究进展进行了综述,包括强激光诱导爆炸载荷特征与相似律,强激光对材料表面冲击强化处理,强激光冲击诱导材料相变动力学行为,以及利用强激光驱动微弹道冲击等方面的研究进展,并指出了强激光诱导爆炸与冲击效应研究的发展趋势和未来需要解决的关键科学问题。
单波长泵浦双光子吸收铷蒸汽激光器理论分析
季艳慧, 何洋, 劳国超, 万浩华, 陈飞
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210290
[摘要](38) [HTML全文](24) [PDF 711KB](2)
摘要:
双光子吸收碱金属蒸汽激光器(TPAL)在基础研究和国防工程中有重要的应用前景,近些年来已成为激光领域研究热点之一,但TPAL还缺少相关的理论模型。因此,本文基于碱金属原子的双光子吸收能级跃迁过程构建速率方程,并建立了TPAL理论模型,研究了单波长泵浦双光子吸收铷蒸汽激光器(Rb-TPAL)的工作特性,分析了泵浦光束腰位置、蒸汽池温度以及泵浦功率对Rb-TPAL蓝光输出特性的影响。结果表明,通过优化泵浦光束腰位置和蒸汽池温度,在高功率泵浦情况下,Rb-TPAL可获得高功率蓝光激光输出。
激光驱动等离子体射流与固体靶相互作用实验研究
张黎, 黄元杰, 赵宇, 李生福, 吴冀川, 张永强, 谭福利
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202234.210257
[摘要](48) [HTML全文](27) [PDF 1896KB](5)
摘要:
利用激光驱动等离子体射流可以获得数km/s 甚至上千km/s 的射流速度,远超目前绝大多数设备所能提供的模拟速度,并且覆盖了极大的温度与密度范围,作为加载手段具有广阔的应用前景。本文通过实验方法,探索和发展激光驱动这一新型实验模拟手段,利用高功率激光驱动产生高温高压等离子体射流,实现超高速(>5 km/s)气体动力学实验室模拟的新途径。以此作为加载条件,研究超高速物体与气体相互作用的气体动力学特性。通过建立激光驱动等离子体射流与固体靶相互作用实验方法,可进一步研究等离子体射流的产生、发展以及高速物体气体动力学,为下一步开展天体物理、小行星形貌、超高速陨石与行星大气相互作用机制等相关研究奠定基础。
基于脉冲激光的空间碎片移除技术:综述与展望
吴冀川, 赵剑衡, 黄元杰, 张黎, 张永强, 谭福利
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202234.210334
[摘要](43) [HTML全文](30) [PDF 2045KB](9)
摘要:
近年来,近地轨道的空间碎片问题对航天应用的威胁日益严峻。通过主动移除技术手段减少在轨空间碎片的数量,从而保障空间资源的可持续开发和航天器的安全运行,已成为相关领域研究的热点。本文溯源了空间碎片问题的产生及沿革,分析基于不同技术途径的主动移除方案的特点。重点研究了脉冲激光主动移除空间碎片的关键技术与科学问题,总结了现阶段的技术发展情况,并对未来天基激光移除空间碎片的发展方向给出了建议。
追根溯源光学元件的激光损伤问题
赵元安, 邵建达, 刘晓凤, 李大伟
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210331
[摘要](53) [HTML全文](30) [PDF 2431KB](4)
摘要:
光学元件是各类激光系统不可或缺的光学功能实现部件,其性能决定了激光系统的输出能力和光束质量。光学元件的激光损伤问题从激光发明起就一直伴随着激光技术的发展,随着激光新技术的发展和激光新应用的牵引,激光的波段、脉冲宽度以及重复频率等参数不断拓宽,使得激光损伤问题更加复杂,但万变不离其宗,激光损伤问题的核心是光学元件或光学材料对激光的吸收机制问题。本文从激光与光学材料相互作用的基本原理出发,以惯性约束聚变(ICF)激光驱动器应用的典型光学材料和光学元件为研究对象,回顾了针对光学元件的激光损伤问题开展的科研工作,总结了在此期间形成的关键技术和里程碑进展,同时也对依然困扰该领域的几类瓶颈光学元件存在的问题以及进一步研究发展趋势进行了展望。
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。
显示方式:
窄带高功率微波效应测试中功率密度测量不确定度评估
钟龙权, 苗宇, 赵刚, 林江川, 孙健, 吴皓, 秦风, 严志洋, 刘忠, 戈弋, 张莹
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210224
[摘要](20) [HTML全文](20) [PDF 880KB](2)
摘要:
针对窄带高功率微波(HPM)效应试验的辐射场准确测试需求,分析补充了功率密度参数的测量不确定度主要分量,提出了一个参数更为全面的乘式测量不确定度评估模型。采用B类评估方法,根据相关标准和信息对各分量进行了一组赋值,计算得到了相对形式的分量标准不确定度。给出了评估测试环境影响、位置偏差等分量不确定度半宽度的实验方法,为HPM效应功率密度参数测量不确定度的合理评定提供了参考,为实现其全部分量基于实测数据客观评估测量不确定度提供了操作方法。
无人机智能电磁攻防技术
王玉明, 马立云, 陈亚洲
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210387
[摘要](19) [HTML全文](19) [PDF 7273KB](0)
摘要:
无人机在枯燥任务领域、恶劣环境任务领域和危险任务领域发挥巨大作用,由于其具有低成本、零伤亡、高费效比等特性,在现代战争中屡立战功。未来战争是智能化、信息化战争,人工智能在给无人机带来巨大变革的同时,系统运行的可靠性、安全性也越来越依赖于复杂电磁环境下信息的稳定传输与掌控。无人机在恶劣电磁环境下的生存能力、适应能力,乃至电磁制衡能力一定程度上引领信息化装备电磁攻防的发展趋势。综述了无人机的电磁环境效应与电磁防护技术,阐述信息层面与能量层面的无人机电磁反制与电磁防护方法,以期从智能化角度实现无人机电磁攻防。
连续波对激光雷达的电磁干扰效应
马立云, 王玉明, 陈亚洲
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210385
[摘要](16) [HTML全文](11) [PDF 877KB](2)
摘要:
为检验连续波电磁环境下激光雷达的安全可靠性,以单线离轴激光雷达作为试验对象,进行了连续波作用下激光雷达电磁干扰效应试验。通过试验得到,当干扰天线极化方向不同时,同一激光雷达的敏感频率和频段也是不同的,而且干扰信号的敏感频率和敏感频段不同时,激光雷达受干扰的场强的大小不同,在同一敏感频率场强越大,激光雷达受干扰情况越严重;最后分析得到了该激光雷达受到干扰的原因, 为改进激光雷达,提高其电磁环境适应性提供了依据。
基于维纳滤波的同轴电缆脉冲信号传输畸变补偿研究
陈广森, 秦风, 高原
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210310
[摘要](24) [HTML全文](18) [PDF 1465KB](0)
摘要:
由于同轴电缆的低通传输特性,脉冲信号在同轴电缆中传输时不可避免地会出现畸变,并且畸变程度会随着脉冲信号频率、带宽以及传输距离的增加而增大。创新性地将图像处理领域中的一种图像复原方法——维纳滤波法应用于脉冲信号同轴电缆传输畸变补偿,仅利用同轴电缆的S参数和输出信号即可完成输入信号的重构。并以10 m同轴电缆为对象,采用该方法分别对双指数脉冲信号、高斯调制脉冲信号、调制方波信号进行传输畸变补偿。结果表明:对于不同样式的信号,该方法均具有优异的补偿性能;并且,与工程上常用的衰减补偿法相比,该方法不仅补偿精度高,还具有高的计算效率,在同轴电缆脉冲信号传输畸变补偿中具有很好的实用价值。
输运问题蒙特卡罗模拟方法回顾及展望
邓力
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202234.210402
[摘要](51) [HTML全文](33) [PDF 835KB](17)
摘要:
MC方法具有复杂几何处理能力强,方法通用灵活,核数据完备,模拟忠实于物理过程等特点,成为中子学数值模拟的首选方法之一。在核能领域,MC方法得益于计算机的快速发展,在辐射屏蔽、反应堆堆芯临界安全分析、乏燃料后处理、放射性废物处置、核设施退役、核事故应急、放射性石油测井、核医学等领域均有广泛应用。对MC方法及软件输运计算做简要回顾,并对未来发展进行展望。
新体制引信干扰机理分析
董二娃, 郝新红, 栗苹, 周文
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.2103370
[摘要](47) [HTML全文](48) [PDF 1001KB](6)
摘要:
为应对新体制无线电引信带来的威胁,从引信对抗角度以超宽带无线电引信为研究对象,研究干扰作用下其失效机理。揭示了超宽带无线电引信敏感干扰波形响应机理,理论推导了周期调制干扰信号作用下引信响应特性,仿真计算了在射频噪声、正弦波调幅、正弦波调频以及扫频正弦波调幅干扰信号作用下超宽带引信接收机相关器输出响应特性。以干信比增益为表征参量,通过理论计算、仿真及试验验证得出结论:周期类调制干扰中调幅类干扰对超宽带引信干扰效果最好。
高功率2 µm波长可调谐超短脉冲光纤激光器
宋伟华, 彭志刚, 侯玉斌, 幺鹏, 张奕, 王璞
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202234.210325
[摘要](73) [HTML全文](51) [PDF 2689KB](15)
摘要:
高功率2 µm波长可调谐的超短脉冲激光具有峰值功率高、脉冲宽度窄、波长可调谐等优势,在医疗手术、大气通信、光电对抗等领域具有广泛的应用。利用高峰值功率的掺铒光纤放大器泵浦高非线性光纤,在全光纤化结构中获得了1895~2165 nm可调谐的拉曼孤子输出。采用啁啾脉冲放大技术对拉曼孤子的脉冲能量进行提升,放大后拉曼孤子的单脉冲能量为1.56 µJ,平均功率达到50.6 W,脉冲宽度为83 ps。经过光栅对压缩后,脉冲宽度降低至1.23 ps,平均功率为22 W,峰值功率达到0.55 MW。放大后的脉冲仍具有波长调谐的能力,当输出功率为5 W和50.6 W时,脉冲的波长调谐范围分别为38 nm和8 nm。
面向超短波接收机射频前端的电磁脉冲效应仿真与效应分级方法
刘昌, 李瀚宇, 鲍献丰, 周海京
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210380
[摘要](36) [HTML全文](23) [PDF 1207KB](1)
摘要:
针对接收机射频前端在电磁脉冲环境作用下的电磁损伤过程模拟问题,以超短波接收机为具体研究对象,基于超外差式接收机电路功能模型,采用Verilog-a和SPICE网表联合建模方法,建立了射频前端低噪声放大器(LNA)电磁脉冲效应仿真模型(Extended LNA Model),并通过S参数仿真和瞬态仿真验证了LNA电磁脉冲效应模型具备正常功能仿真能力;为验证该模型的电磁脉冲损伤模拟能力,以标准电磁脉冲波形作为激励,以偶极子天线作为简化的天线前门耦合通道,在不同强度电磁脉冲作用下,接收机中频电路信号输出表现出了无影响、干扰、损毁的电磁脉冲效应过程,说明了建模方法的有效性;最后以EMP-天线耦合电压峰值作为阈值指标,分析得到了超短波接收机不同电磁脉冲效应等级对应的电压峰值阈值数据。
电磁辐照金属铝膜材料释气效应研究
李尧, 范杰清, 张芳, 谭群, 郝建红, 董志伟, 赵强
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210191
[摘要](44) [HTML全文](20) [PDF 2943KB](4)
摘要:
为研究空间环境中通用航天器表面覆盖的热控层电磁辐照效应,采用粒子模拟(PIC)和蒙特卡罗(MC)模拟相结合方法,建立了真空环境下电磁辐照航天器热控材料模型,模拟了场致电子发射、次级电子倍增、释气雪崩电离的全过程,并讨论了释气密度对热防护材料表面产生释气电离现象的影响。通过对比不同释气密度下该过程产生的电子和离子情况,获得热防护材料表面释气产生雪崩电离的阈值。模拟结果表明,当铝膜表面气体密度较小时,由于材料表面释气碰撞电离概率偏低而不会发生雪崩电离;只有当释气密度超过阈值时,材料表面释气碰撞电离过程加强,材料表面发生雪崩电离生成等离子体,等离子体吸收电磁波能量,其离子和电子总能量提升,可能对金属铝膜材料造成损伤。
基于VHTRC的棱柱式高温气冷堆核设计程序验证
袁媛, 张成龙, 刘国明, 堵树宏, 霍小东, 冯致远, 杜夏楠
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202234.210362
[摘要](62) [HTML全文](42) [PDF 902KB](3)
摘要:
高温气冷堆是国际公认的固有安全性高的反应堆堆型。针对高温气冷堆包覆颗粒燃料引入的燃料组件的双重非均匀性以及棱柱式堆芯布置的非均匀性和强空间耦合效应,本文提出基于蒙特卡罗均匀化-确定论输运方法的RMC-SaraGR程序系统作为棱柱式高温气冷堆的核设计程序。基于日本棱柱式高温气冷堆临界实验装置VHTRC基准题,针对此套核设计程序系统开展了均匀化模型研究和初步验证。研究结果表明,基于蒙特卡罗均匀化方法,采用全堆模型、合适的能群结构和分区方式产生组件群常数,并经过超级等效均匀化方法进行等效均匀化修正,可以保证堆芯多群均匀计算具有较高的计算精度。
基于FDTD的时域混合方法及其在天线前门耦合数值模拟中的应用
鲍献丰, 陈晓洁, 李瀚宇, 刘昌, 周海京
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210193
[摘要](46) [HTML全文](39) [PDF 1139KB](4)
摘要:
强电磁脉冲环境下的平台-机载天线一体化耦合计算属于典型多尺度时域电磁计算问题,采用传统的FDTD方法数值模拟时,由于精细结构的存在导致网格量巨大,计算效率低下。介绍了一种将非均匀FDTD方法与细导线FDTD方法以及多网格集总元件FDTD方法相结合的时域混合方法,能够有效降低计算开销,结合并行计算技术,快速计算得到天线端口上耦合产生的瞬态电压和电流响应,并将该方法成功应用于无人机平台-天线一体化前门耦合数值模拟中。
近红外波段宽带时间低相干光参量放大技术
张淳耀, 赵晓晖, 高妍琦, 王韬, 张天雄, 饶大幸, 刘栋, 崔勇, 季来林, 史海涛, 冯伟, 隋展
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202234.210267
[摘要](64) [HTML全文](48) [PDF 1521KB](5)
摘要:
在激光驱动惯性约束核聚变研究中,具有宽带、低相干特性的时间低相干光源将有望降低激光与等离子体相互作用的不稳定性,成为新一代激光驱动装置的有力竞争者。实现高功率低相干光放大输出是低相干光驱动器能否应用于惯性约束聚变领域的核心。光参量放大具有大带宽、高增益、无热效应等优势,可避免能级型放大介质的光谱窄化问题,是实现宽带低相干光放大的有效方案。系统阐述了宽带时间低相干光参量放大技术的原理和技术特性,并基于实验验证了采用非共线相位匹配的近红外波段宽带时间低相干光级联参量放大过程,最终实现\begin{document}$ 7 \times {10^7} $\end{document}的放大增益和13.19%的转换效率。
不同激光等离子体条件下的阿秒光脉冲产生
马光金, 李春来, 何进
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202234.210297
[摘要](129) [HTML全文](79) [PDF 1694KB](27)
摘要:
通过一维粒子模拟研究了利用相对论少周期强激光与固体密度等离子体表面相互作用实现单个孤立阿秒光脉冲产生的参数条件。主要研究描述相互作用的多维参数,如激光强度、入射角和等离子体标尺长度等,对相对论高次谐波能量转换效率和孤立阿秒光脉冲分离度的影响。研究发现,虽然激光等离子体参数对阿秒光脉冲产生的影响是复杂的,但是存在着能够实现大能量孤立阿秒光脉冲的最佳等离子体标尺长度和最佳入射角。当其他相互作用条件确定时,使用中等强度的相对论强激光可以在较宽的参数范围内实现孤立的阿秒光脉冲。大角度入射时,孤立阿秒光脉冲的分离度较高,能够实现孤立阿秒光脉冲的相互作用参数范围也较宽。
产生超快水窗波段X射线的ESASE方案模拟
涂凌君, 冯超, 王晓凡, 赵振堂
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202234.210282
[摘要](95) [HTML全文](53) [PDF 960KB](14)
摘要:
脉冲宽度在百as(1as=10−18 s)量级的X射线脉冲在超快科学领域有极为重要的作用。相较于目前世界上大部分运行在自发放大辐射模式的X射线自由电子激光(FEL),增强型自发放大辐射(ESASE)模式可以显著增加电子束的峰值流强,减小(FEL)的增益长度,可用来产生百as量级的超快X射线。本文基于典型的软X射线(FEL)参数,对ESASE方案的参数进行了模拟优化,得到了百as量级、功率可达1 GW以上、波长可在水窗波段且可调节的X射线脉冲,为我们后续开展(ESASE)实验和实验参数的优化提供了参考。
开放空间重复频率微波脉冲击穿概率理论与实验研究
杨浩, 闫二艳, 聂勇, 余川, 鲍向阳, 郑强林, 胡海鹰
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210365
[摘要](39) [HTML全文](27) [PDF 883KB](0)
摘要:
综合考虑有效初始电子产生理论、雪崩电子击穿理论等过程中的击穿延迟时间,探讨了开放空间微波脉冲的击穿延时概率分布,提出了重复频率微波脉冲击穿概率模型,定义了基于概率模型的微波脉冲击穿阈值。利用S波段微波准光学反射聚焦系统对一定气压大气击穿过程进行了模拟,监测击穿放电发光时刻作为击穿时间,分别在铯137放射源存在与否情况下开展了系列实验。研究结果表明,提高种子电子产生率相较于提高电离率是增大脉冲击穿概率更有效的方法;重复频率过程中,若存在累积效应,击穿延时概率分布曲线将左移并趋于稳定,击穿后的气体在短时间内容易再次击穿。
基于JMCT-JBURN的燃料棒径向功率分布计算
包鹏飞, 龚依, 王超
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202234.210265
[摘要](56) [HTML全文](32) [PDF 806KB](7)
摘要:
研究给出基于蒙特卡罗粒子输运软件JMCT耦合燃耗分析软件JBURN计算燃料棒径向功率分布的方法。介绍了计算模型的建立、输运及燃耗计算的相关设置以及裂变功率、俘获功率的统计方法。UO2燃料棒径向功率分布的计算结果表明,采用JMCT-JBURN软件的结果与工程常用软件符合较好,最大偏差不超过3%,证明了计算方法和计算软件的适用性。该方法可用于工程设计。
基于最小相位法的屏蔽电缆瞬态响应分析方法
许清琳, 张婕, 刘平安, 袁军
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210177
[摘要](57) [HTML全文](47) [PDF 1606KB](5)
摘要:
为了分析屏蔽电缆在电磁脉冲作用下的时域响应,对基于最小相位法的频域等效方法进行了研究。首先,通过建立转移阻抗测试系统的电路模型,推导系统的频域传递函数,并验证其为最小相位系统与全通系统的级联;其次,采用最小相位法,对测得的幅频曲线进行相位重构,根据推导的传递函数的零、极点分布,对重构的最小相位传递函数进行相位补偿;最后,将补偿后的传递函数与瞬态干扰信号在频域相乘后变换到时域,得到了屏蔽电缆的时域响应。仿真及实验结果验证了该方法的有效性。
圆柱腔内系统电磁脉冲的数值模拟
孙会芳, 董志伟, 周海京
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210354
[摘要](44) [HTML全文](29) [PDF 1496KB](1)
摘要:
应用3维全电磁粒子模拟程序研究腔体的内SGEMP,作为校验,模拟计算了光电子由圆柱腔体端面向内发射的SGEMP模型,并与文献结果进行了对比;使用该程序对圆柱腔体的3维内SGEMP进行模拟研究,得出注量为100 J/m2,特征温度为2 keV的黑体谱X射线,垂直入射高为4.5 cm、半径为7.5 cm的圆柱腔体侧面时,发射电流为20 A,产生的电场最高可达150 kV/m,磁场高达3.0×10−5 T。并对不同X射线注量下的电荷和电场分布情况进行了初步研究。
国和一号(CAP1400)首循环堆芯启动物理试验高保真模拟分析
彭良辉, 杨波, 汤春桃, 费敬然, 毕光文, 杨伟焱, 沈芷睿, 肖维, 申靖文, 刘鹏, 张旻婉
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202234.210372
[摘要](73) [HTML全文](37) [PDF 984KB](9)
摘要:
为了避免启动物理试验参数预测值不准确,影响电厂调试启动,可利用数值反应堆对启动物理试验参数进行精准预测。使用CAP1400数值反应堆系统中的蒙特卡罗粒子输运程序JMCT、确定论高保真模拟程序NECP-X及先进中子学程序SCAP-N,对CAP1400反应堆首循环堆芯进行建模,开展启动物理试验高保真模拟。数值结果表明,以JMCT程序为参考,NECP-X程序与SCAP-N程序对于灰棒组价值的绝对计算偏差在±8×10−5以内,对于黑棒组价值的相对计算偏差在±3%以内,对于黑棒总价值的相对计算偏差在±1%以内,对于组件相对功率分布的相对计算偏差在±2.5%以内,各程序计算结果符合得很好,可有效支撑反应堆的调试启动过程。
基于RMC的微观截面参数化
冯致远, 李凯文, 骆浩, 王侃
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202234.210309
[摘要](66) [HTML全文](46) [PDF 841KB](5)
摘要:
为了进行堆芯计算,需要通过组件计算提前构建少群截面参数库。传统确定论的组件截面参数化方法针对宏观截面进行截面参数化,但这种方式不仅需要考虑多种物理状态参数,而且需要考虑历史效应对截面的影响。本文提出了基于核素微观截面的蒙卡程序参数化方法,该方法可以消除燃耗历史的影响,且考虑的物理状态仅为燃耗深度以及材料温度。利用蒙卡程序产生组件截面参数库耦合堆芯程序进行堆芯计算,首先用蒙卡程序同时统计对应状态点下的核素密度以及核素少群微观截面,再利用核素微观截面进而获得宏观截面进行后续堆芯计算。为了验证方法正确性,构造了一个自定义的压水堆模型,计算结果与连续能量蒙卡计算结果符合良好。
TRC路径特征及其对时间反演信噪比的影响
陆希成, 邱扬, 江凌, 汪海波, 田锦, 郭昕伟
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210171
[摘要](52) [HTML全文](34) [PDF 1063KB](2)
摘要:
时间反演具有时空聚焦特征,在许多方面有着潜在的应用。其中,基于时间反演腔的系统是一种主要的反演系统,可用于脉冲压缩、波束成形、微扰探测等。时间反演腔通常是一个电大的微波混沌腔,内部电磁波的传播具有明显的多径特征,即时间色散特征。因此,在时间反演过程中,反演腔可对反演信号进行相位补偿,重构出初始信号,从而在初始位置形成脉冲的时间压缩和空间聚焦。为了拓展时间反演腔的实际应用,本文基于多径信道模型研究腔体参数对反演性能的影响,重点分析路径的衰减特征、串扰特征和叠加特征对反演信噪比的影响,并总结给出影响反演信噪比的主要参数以及基本规律。
光纤激光泵浦MgO:PPLN高功率中波红外光参量振荡器
何洋, 陈飞, 万浩华, 季艳慧
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202234.210308
[摘要](107) [HTML全文](67) [PDF 818KB](10)
摘要:
为实现高效率、高功率中波红外激光输出,研制基于MgO:PPLN晶体的中波红外光参量振荡器(OPO),泵浦源为基于主振荡功率放大(MOPA)结构的线偏振掺Yb光纤激光器(YDFL)。实验结果表明:YDFL可实现最高79.1 W的1064.1 nm脉冲线偏振激光输出;在YDFL泵浦下,通过优化输出镜曲率半径和泵浦光束腰直径,该OPO实现最高9.15 W的3.754 μm脉冲激光输出,光光转换效率为11.57%,重复频率为300 kHz,脉冲宽度约为110 ns。
基于可编程逻辑阵列的速调管预失真模型
谢春杰, 唐雷雷, 梁钰, 冯光耀, 王琳, 周泽然
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202234.210214
[摘要](54) [HTML全文](34) [PDF 1061KB](2)
摘要:
合肥红外自由电子激光(IR-FEL)是一个工作在中红外和远红外波段的自由电子激光装置,为达到其设计指标,需要使用低电平系统(LLRF)对加速腔内加速场的幅度和相位进行监测和控制。但是速调管的输入输出非线性特性,使得近饱和区控制增益降低,导致了反馈效率的降低。本文设计了基于可编程逻辑阵列(FPGA)的预失真模型对速调管的幅度非线性特性进行修正,并且对2048节点直接查找表算法和32节点线性插值查找表算法进行了比较和在线实验。比较结果显示,在准确度满足要求情况下,直接查找表算法比线性插值查找表算法延迟减少25%,并且资源消耗量要少于线性插值查找表算法。采用基于直接查找表算法的预失真模块在东芝E3729型号速调管上进行了反馈效率的比较,添加预失真模块后反馈效率提高了43%。
脉冲激光烧蚀推进技术的航天应用进展
洪延姬, 毛晨涛, 冯孝辉
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202234.210275
[摘要](124) [HTML全文](83) [PDF 2271KB](27)
摘要:
脉冲激光烧蚀推进技术具有比冲高和推力可精确控制的特点,既可用于发射有效载荷也可用于星载动力,甚至可用小行星表面物质作为推进剂使其偏转轨道,因此,在航天领域得到越来越多关注。围绕激光单级入轨发射、同步轨道和火星轨道运输;激光微推力器用于航天器姿轨控,以及激光与电组合推进;激光烧蚀操控cm级空间碎片的轨道,以及激光烧蚀操控较大尺寸碎片的姿态;激光烧蚀偏转小行星轨道等方面,对脉冲激光烧蚀推进技术在航天领域研究现状和进展,进行了系统全面地归纳和总结,并对激光平均功率、波长、脉宽和推进剂选材等关键问题,进行了详细分析。
MC模拟无卷积全谱转换法测量X,γ辐射剂量
曹蕾, 张耀锋, 杨扬, 黄建微, 张晓乐
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210300
[摘要](82) [HTML全文](32) [PDF 2554KB](8)
摘要:
为了更好地进行环境X/γ辐射剂量的测量,通过对电制冷高纯锗探测器蒙特卡洛建模获取0.01~1.5 MeV能量范围内的能谱和剂量(率)值,并利用无卷积全谱转换法进行能谱-剂量转换研究。研究发现,通过无卷积全谱转换法计算得到的剂量率与模拟剂量率符合较好;通过在中国计量研究院环境γ辐射空气吸收剂量标准辐射场中进行Co-60和Cs-137放射源剂量率实验验证,结果显示,在0.01~1.5 MeV的能量范围内,通过能谱-剂量转换得到剂量率与标准剂量率的误差小于±10%,这表明通过无卷积全谱转换法进行能谱-剂量(率)转换系数的求解是可行的。
基于Dakota的燃料棒设计验证不确定度研究
许多挺, 金鑫, 卫小艳, 刘虓瀚, 朱亚楠
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202134.210298
[摘要](58) [HTML全文](36) [PDF 2685KB](1)
摘要:
燃料棒设计验证是评价燃料棒在反应堆内运行时安全性能的过程,其中输入参数的不确定度对评价结果有非常重要的影响。为了系统研究燃料棒设计验证的不确定度,使用Dakota中蒙特卡罗与拉丁超立方的非参数抽样方法,结合燃料棒性能分析软件开展了燃料棒设计验证计算,并与传统的不确定度计算方法进行了比较。结果表明,传统方法未充分考虑输入参数的不确定度,导致内压准则在正常运行条件下容易受到挑战,统计性的抽样方法弥补了这一缺陷,获得了较大的安全裕量,为燃料棒安全性以及经济性的提升提供了理论依据;同时,2种抽样方法所获得的燃料温度计算结果较传统方法更加具有参考意义;对于包壳腐蚀准则以及包壳应变准则,由于不确定度输入参数选取得当,抽样方法与传统方法的计算结果无明显区别。因此,基于非参数抽样的统计法对于评价燃料棒在反应堆内的安全性能更加具有实用性。
基于试验结果的电磁兼容性量化表征技术研究
陈鑫, 邱扬, 田锦, 左江江, 陆希成, 杨春, 徐亮, 赵仁仲
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210138
[摘要](98) [HTML全文](71) [PDF 3275KB](4)
摘要:
以装备电磁兼容性量化需求出发,根据电磁兼容试验数据的特点,将试验结果分为EMI类和EMS两种类型进行分析,提出了EMI和EMS两类试验结果量化表征方法并构建了数学模型。针对EMI类试验数据特点,通过超标数据占比和超标特征两个维度完成了EMI数据的量化表征模型构建;针对EMS类试验结果仅为定性描述这一特点,结合试验过程中的敏感现象,从干扰源及敏感频段两个维度进行量化表征模型构建,通过软件实现了相关量化模型,并通过试验结果量化算例予以验证。以试验结果开展的量化表征研究工作,获得了试验项目的数学量化模型,实现了基于国军标试验标准的电磁兼容试验结果量化表征。
基于SuperMC的随机介质程序在双重非均匀性问题中的应用
朱彤, 陈玉清, 李昂, 谢明亮, 叶磊
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210301
[摘要](50) [HTML全文](44) [PDF 1095KB](2)
摘要:
与传统的棒状燃料采用单一UO2陶瓷芯体不同,弥散型板状燃料元件是将燃料微球混合在金属基体中,燃料球与基体间微观上还存在体积的非均匀性。如果不能有效处理弥散燃料的局部空间,自屏效应将对物理特性参数计算带来一定偏差。但传统确定论程序的填卡方式忽略了弥散型燃料具有双重非均匀性的特点。针对板状弥散型燃料栅元,基于SuperMC程序编写随机介质程序,分别建立体积均匀模型和颗粒模型来验证分析弥散型燃料中由空间自屏效应引起的非均匀性。结果表明,该随机介质程序用于SuperMC中,可以解决具有双重非均性的弥散型燃料的粒子输运数值模拟问题,再通过建立传统RPT等效模型修正燃料和基体间非均匀性带来的计算偏差。
车辆线缆瞬态电磁脉冲耦合仿真与抑制技术
王震, 蔡金良, 秦风, 扈泽正
当前状态:  doi: 10.11884/HPLPB202133.210227
[摘要](69) [HTML全文](41) [PDF 2639KB](5)
摘要:
瞬态电磁脉冲可通过车辆互联线缆耦合至电子系统内部,造成电子设备受扰甚至损毁,研究瞬态防护器件对电磁脉冲的抑制特性可为车辆电磁防护设计与实施提供有力支撑。本文以发动机电控系统为研究对象,考虑关键金属结构、线缆与电子设备,建立发动机电磁仿真模型,计算获取了瞬态电磁脉冲作用下线缆端口耦合干扰特性;基于电磁脉冲注入方法设计并搭建了瞬态防护器件测试平台,获取了瞬态电压抑制器与压敏电阻两类典型瞬态防护器件的响应时间、钳位电压、尖峰泄露等响应特性;在仿真与测试结果的基础上,选取一型瞬态电压抑制器应用于凸轮轴位置传感器信号线的电磁防护。研究结果表明,该型瞬态电压抑制器对线缆瞬态电磁脉冲耦合干扰抑制能力接近20 dB,置于滤波器前端可有效抑制线缆耦合干扰,保护终端设备。
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封面目录
《强激光与粒子束》2021年33卷第11期封面目录
《强》刊编辑部
[PDF 3222KB](26)
新型激光技术专题
基于氟化铝基玻璃光纤的瓦级~3 μm激光
王鹏飞, 刘墨, 张集权, 许念念, 王顺宾
2021, 33: 111001.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210311
[摘要](55) [HTML全文](9) [PDF 871KB](8)
摘要:

研究了基于Ho3+/Pr3+共掺AlF3基玻璃单包层光纤的瓦级~3 μm激光。采用单模1150 nm光纤激光器泵浦上述增益光纤,得到了波长2.87 μm的激光输出,其最大输出功率为1.02 W,激光斜率效率为10.7%,输出激光的光束质量因子M2≈1.2。研究结果表明,AlF3基玻璃光纤是一种潜在的可获得高功率中红外激光输出的增益介质。

光谱线宽与中心波长可同时调谐的高功率光纤激光实现3 kW输出
叶俊, 李思成, 张扬, 马小雅, 许将明, 周朴
2021, 33: 111002.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210506
[摘要](94) [HTML全文](23) [PDF 944KB](19)
摘要:

光谱灵活可调的高功率光纤激光在光谱合束、光声光谱检测和非线性频率变换等方面具有独特优势,近年来受到国内外研究人员的广泛关注。基于光谱灵活可调的超荧光光纤种子源,通过主振荡功率放大器结构实现了光谱中心波长1065~1085 nm可调谐、3 dB线宽2.4~13.8 nm可调谐的3 kW光纤激光输出。

随机分布反馈光纤激光器时-频-空域特性研究进展
范孟秋, 林圣淘, 吴函, 郑万国, 王子南
2021, 33: 111003.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210306
[摘要](106) [HTML全文](33) [PDF 3323KB](33)
摘要:

较为系统地回顾了近年来学术界在随机分布反馈光纤激光器时-频-空域特性方面的研究进展,分析总结了随机分布反馈光纤激光器的时-频-空域动态特性影响因素,展望了随机分布反馈光纤激光器应用于高功率激光驱动装置的前景,并对未来潜在的研究方向进行了探讨。

飞秒激光中脉冲内差频技术进展
杨雪梅, 田坎, 何林珍, 王炜哲, 梁厚昆
2021, 33: 111004.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210246
[摘要](144) [HTML全文](79) [PDF 1497KB](24)
摘要:

中红外激光具有多种优势,可以广泛地用到生物、化学、物理等科学研究领域。通常采用直接激射和非线性频率转换这两种方式产生中红外激光,然而,为了实现中红外宽带超短脉冲的发射,非线性频率下转换是现今的唯一方法。脉冲内差频(IP-DFG)是一种简单的非线性频率转换方法,文中对红外IP-DFG的工作做了详细的回顾,从中红外激光晶体和基于IP-DFG产生具有超宽带的中红外超短脉冲的先进工作两个方面做了综述和评论,分别比较了非线性晶体类型、驱动脉冲源、产生超宽带中红外脉冲的光谱范围、转化效率等,并在最后讨论和阐明了IP-DFG领域面临的机遇和挑战。

中红外超快光纤激光器研究进展
侯绍冬, 闫培光, 阮双琛
2021, 33: 111005.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210320
[摘要](152) [HTML全文](37) [PDF 1783KB](30)
摘要:

中红外波段覆盖重要的分子吸收区与多个大气透射窗口,该波段的超快激光器在多个领域具有广泛应用。基于光纤的中红外超快激光器近年来在激光发射与传输、超快脉冲产生与应用等方面发展迅速,为中红外波段超快激光开辟了新的研究手段与应用领域。综述了近十年来中红外超快光纤激光器的发展概况,介绍了近年来中红外波段的激光传输与增益手段。其中,重点回顾了近年来中红外超快脉冲产生技术的研究进展及其代表性工作,包括非线性偏振旋转、可饱和吸收体以及频移反馈锁模技术。此外,还介绍了中红外超快脉冲的压缩放大技术与超连续谱产生应用。最后讨论并总结了中红外超快光纤激光器面临的挑战与可能的发展方向。

自旋激光器的动力学特性及应用研究进展
黄于, 周沛, 杨一功, 李念强, 李孝峰
2021, 33: 111006.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210323
[摘要](79) [HTML全文](39) [PDF 2274KB](15)
摘要:

在半导体激光器中引入自旋极化载流子是实现室温自旋电子应用的新途径,其超越了常规的磁阻效应。自旋极化载流子的注入导致自旋激光器具有丰富的动力学行为并展示出包括高频偏振振荡和偏振混沌动力学等特性,使其在保密光通信、量子计算、光信息处理和数据存储、可重构光互联以及生物医学传感等领域具有巨大的应用潜力。梳理了近年来自旋激光器的动力学特性及其应用研究进展。介绍了自旋激光器丰富的动力学行为及混沌演变机制;随后分析了自旋激光器的高频振荡特性;归纳了基于自旋激光器动力学特性的最新应用研究进展。在此基础上,展望了自旋激光器的发展趋势和面临的挑战,为相关领域的研究和工程应用提供参考。

基于受激布里渊散射的高能高功率相位共轭激光(英)
AkinyimikaAdewale, 王雨雷, 白振旭, 李云飞, 吕志伟
2021, 33: 111007.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210313
[摘要](72) [HTML全文](19) [PDF 1247KB](11)
摘要:

Stimulated Brillouin scattering (SBS) is a third-order nonlinear process, which is phased conjugation reflected in the SBS phase conjugation mirror (SBS-PCM). Therefore, it is a very useful tool for the compensation of wavefront distortion induced by strongly thermally stressed active material, especially in high-power and high-energy lasers. To maximize the effectiveness of SBS-PCM, many research efforts have been poured in both theoretically and experimentally in the past decades. Several researchers have studied the liquid medium that is the best fit for SBS-PCM in high power laser systems; some have investigated the geometry (such as two-cell structure, choice of the optimum parameters, and the addition of a rotating wedge) of the system that will give the most appropriate desired characteristics; while some researched the impurities of the selected liquid. This work presents a review of the factors determining the performance of SBS-PCM, the applications of SBS-PCM in high power lasers, and recent scientific achievements in the SBS-PCM high power laser systems. This work is proposed as a reference and guiding manual for SBS-PCM-related experiments and research.

采用飞秒光纤激光同步泵浦的自启动锁模钛宝石激光研究
宋海声, 刘宇平, 滕浩, 于洋, 冯小天, 邵晓东, 吕仁冲, 韩海年, 朱江峰, 魏志义
2021, 33: 111008.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210346
[摘要](61) [HTML全文](29) [PDF 969KB](6)
摘要:
针对常规连续激光泵浦钛宝石激光振荡器不能自启动锁模的缺点,采用倍频飞秒光纤激光同步泵浦,通过调节振荡器腔长与泵浦腔长匹配,实现了飞秒钛宝石激光的自启动锁模。实验中采用3.4 W的倍频掺镱光纤激光同步泵浦钛宝石激光振荡器,获得了平均功率大于130 mW、重复频率75 MHz、光谱宽度大于47 nm、脉冲宽度17 fs的锁模脉冲输出,不仅能够稳定可靠地实现自启动锁模,解决了常规钛宝石激光振荡器锁模启动的困难,而且还具有同步输出1040,800,520 nm三束飞秒激光的特点,为进一步开展飞秒激光相干合成以及光参量放大等研究提供了优势基础。
基于分数阶傅里叶变换的模式测控一体化方法
文俊龙, 李玮, 谭建昌, 郑世杰, 李筱薇, 罗韵, 王建军, 冯国英
2021, 33: 111009.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210489
[摘要](49) [HTML全文](21) [PDF 3801KB](9)
摘要:
提出了一种基于分数阶傅里叶变换的模式测控一体化方法。利用分数阶傅里叶变换光路对光纤模式耦合态进行空间调制和相位调制,以实现模式的有效分解。与双重傅里叶变换(F2)法以及空间和频谱成像(S2)法相比,采用的分数阶傅里叶变换法,通过改变分数阶参数,控制模式的空间分布以及模式间的叠加状态,更易于分解出高阶模式。基于分数阶傅里叶变换的模式测量方法可在更广泛空间,研究模式的空间和相位叠加以及模式分解,也可退化为F2法和S2法。
基于马赫-曾德干涉的全光纤双参量传感器
李筱薇, 谭建昌, 冯国英
2021, 33: 111010.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210498
[摘要](69) [HTML全文](24) [PDF 1325KB](5)
摘要:
提出一种基于S形-错位结构的全光纤马赫-曾德干涉仪(MZI)双参量传感器。该传感结构是采用单模光纤在光纤熔接机中通过简单的放电和熔接等步骤制备而成。顺时针扭转时, 传感器的传输光谱向短波长方向偏移; 逆时针扭转, 向长波长方向偏移。对传感器的实验研究结果表明,该传感器在光纤横截面上顺时针和逆时针两个旋转方向上的扭曲传感灵敏度分别为−223 pm/(rad·cm−1), 140 pm/(rad·cm−1),且可实现扭转方向的判别,在一定应变范围内的应变灵敏度为0.145×106 dB/ε(这里ε为应变),且温度交叉灵敏度极小,可忽略不计。因此,这种基于单模光纤的纤芯-包层MZI双参量传感器具有传感灵敏度高,体积小巧,工艺简单,成本低廉且可判别扭转方向的优点,有望成为众多双参量测量操作中良好的候选仪器之一。
强激光物理与技术
变纤芯直径传能光纤中受激拉曼散射传输特性的理论研究
王力, 王小林, 张汉伟, 陈子伦, 许晓军
2021, 33: 111011.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210225
[摘要](75) [HTML全文](29) [PDF 1114KB](19)
摘要:
锥形光纤纤芯直径沿着光纤长度方向均匀增大,在抑制非线性效应方面有着独特的优势。理论对比了单横模高斯光束输入时,输入纤芯直径均为50 μm、纤芯直径沿着光纤长度方向恒定、线性增大和非线性增大的变纤芯直径传能光纤的输出光谱演化和拉曼光特性。在相同条件下,输入功率10 kW时,恒定型传能光纤的输出光谱中,拉曼抑制比(定义为输出光谱中信号光峰值强度分贝值与拉曼光峰值强度分贝值之差)为33.1 dB,线性增大和非线性增大型的输出拉曼抑制比分别为47.0,48.6 dB,分别优于恒定型传能光纤13.9,15.5 dB;输入功率达17.5 kW时,恒定型传能光纤中有81.6%的输入能量被耗散或转移到其他波长,线性增大和非线性增大型仅不到2%,其输出的信号光波段能量占总输入能量的98.1%,98.9%。结果表明,使用线性增大型或非线性增大型传能光纤代替恒定型常规光纤,可以有效提高受激拉曼散射阈值,相关研究可以为大功率光纤合束器和光纤端帽的设计提供有益参考。
连续波HF激光泵浦Fe2+: ZnSe激光器的可行性
李玉佳, 吴克难, 金玉奇, 王增强, 周冬建, 王锋
2021, 33: 111012.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210371
[摘要](70) [HTML全文](32) [PDF 1322KB](3)
摘要:
针对目前Fe2+: ZnSe激光器缺乏有效的高功率泵浦源这一关键瓶颈,提出了采用连续波HF化学激光器泵浦Fe2+: ZnSe来实现4 μm波段激光输出的技术路线,结合实验和理论手段考察了此技术路线的可行性。首次获得了由连续波HF化学激光泵浦的Fe2+: ZnSe激光器的W级激光输出,输出功率约为1.7 W,谱线峰值波长为4.18 μm,出光时间约2 s。
大口径DKDP元件的辐照损伤分布特性
刘畅, 巨新, 刘宝安, 孙洵, 张立松, 徐明霞, 任宏凯, 魏列宁, 武鹏程, 李扬, 东超, 闫春燕
2021, 33: 111013.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210198
[摘要](31) [HTML全文](15) [PDF 1157KB](8)
摘要:
大口径高能激光装置是各强国积极研究的重点项目。对装置内大口径光学元件损伤特性进行有效评估具有非常重要的意义,在此研究大尺寸光学元件表面损伤。通过分段拍摄、图像拼合、损伤点记录、统计与归纳等工作发现,不同尺寸损伤点的分布特性差异较大。结合统计学方法与类似实验对比、理论计算等方式对损伤点分布与样品辐照环境特性变化的关系进行分析。结果显示,损伤点的位置分布与辐照光束的能量密度关联紧密;系统光束(351 nm)在低于6 J/cm2时能量分布均匀,高于6.7 J/cm2时呈现较为明显的高斯分布状态。可以为大口径高能辐照环境的元件损伤特性评估提供有价值的参考,对大口径紫外激光器的日常运行与维护具有极其重要的工程意义。
分布式反馈激光器模拟控温检测系统研制
丁向美, 钟乐海, 董静霆, 杨江
2021, 33: 111014.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210381
[摘要](53) [HTML全文](26) [PDF 1167KB](4)
摘要:
温度对分布式反馈(DFB)激光器的性能指标和工作寿命有着重要影响。针对宽温度范围下的激光器应用,分析了激光器温控系统的研究现状及趋势,给出了温控系统的设计原理,采用线性驱动与PID闭环控制方法,应用模拟器件,研制了一种DFB激光器的模拟控温检测系统,并利用该系统对1550 nm的DFB激光器进行了试验验证。结果表明,系统在−55 ℃~70 ℃的全温度范围下,保持长时间工作(≥2 h),激光器的工作状态稳定,中心波长未出现漂移。系统的温度控制精度随着工作环境温度的范围不同而有所差异,在室温环境下可达到±0.02 ℃,在全温范围内控制精度在±0.8 ℃以内,跟踪误差小于±0.5 dB。与传统的激光器温控系统相比,本系统工作温度范围宽、控制精度高,且体积小、成本低、简单可靠,对于温度环境要求较为严苛的DFB激光器应用场景,具有重要的工程实践意义。
非线性增益介质中强激光热像的演化规律
吕奇霖, 马再如, 王方, 胡东霞, 刘红婕, 田野, 艾亦章
2021, 33: 111015.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210156
[摘要](92) [HTML全文](35) [PDF 1259KB](8)
摘要:
高功率激光系统中的热像效应可能导致光束的峰值功率剧烈增加,增益非线性介质会使这种光强增幅更为强烈。基于菲涅尔-基尔霍夫衍射理论和非线性近轴波动方程,对强激光在增益克尔介质工作在饱和区时的热像产生过程进行理论分析,将光束传输方程中增益饱和部分进行麦克劳林展开,取其近似,经过推导得出了介质薄近似时热像强度解析式和热像位置。通过数值模拟对解析结论预测的热像强度和位置进行验证。仿真结果表明,热像的位置在衍射物相对于介质对称处,热像强度解析结果与模拟结果相符,在薄介质时,解析解与模拟结果拟合较好。热像强度随非线性介质内非线性效应增强而停止增加,此外,讨论了热像强度随调制类型的变化。
惯性约束聚变物理与技术
利用超快电子探针诊断受激拉曼散射静电波的数值模拟
蓝梓月, 潘凯强, 杨冬, 李志超, 龚韬, 李三伟, 蒋小华, 李琦, 郭亮, 杨家敏, 江少恩
2021, 33: 112001.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210104
[摘要](49) [HTML全文](19) [PDF 1124KB](5)
摘要:
利用二维粒子模拟程序EPOCH验证了超快电子束探针诊断受激拉曼散射产生的静电波的可行性。结果表明,电子束探针穿过静电波电场后会在电子束探针的横向上产生密度调制,密度调制呈周期性分布且沿静电波的传播方向移动,密度调制的波数对应静电波的波数且移动速度对应静电波的相速度,因此特定条件下可用于反推电子的温度、密度等信息。在诊断静电波的过程中,电子束探针的束长必须小于静电波的波长或者诊断设备的曝光时间必须小于静电波的周期。本研究提供了一种新型的直接诊断静电波和电子温度、密度的方法,对于推动受激拉曼散射等激光等离子体不稳定性的实验研究具有重要意义。
高功率微波技术
2~18 GHz超宽带行波管慢波结构及互作用研究
吕俊, 郝保良, 寇建勇, 崔建玲, 周忠正
2021, 33: 113001.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210412
[摘要](58) [HTML全文](19) [PDF 3738KB](9)
摘要:
为满足现代信息化战争对超宽带行波管的需求,对2~18 GHz超宽带行波管的高频慢波结构进行了研究分析。在传统宽带行波管的基础上引入非翼片加载段的正常色散特性,首次实现2~18 GHz 超宽带高频慢波结构设计,最大带宽达到9∶1。同时输出端螺旋线螺距调整为正渐变分布,能够进一步优化低频段二次谐波抑制比,提高高频段饱和输出功率。结果表明,全频带的基波输出功率达到100 W,二次谐波抑制比优于−3 dBc,2 GHz频点二次谐波抑制比优于−5 dBc,为超宽带大功率器件的设计提供了理论基础。
粒子束及加速器技术
粒子束团状态对测量束流发射度及能量的影响
安超凡, 谢修璀, 蒲越虎
2021, 33: 114001.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210302
[摘要](60) [HTML全文](26) [PDF 1289KB](13)
摘要:
为了验证国产质子注入器的参数是否满足需求,注入器团队设计了束流测量系统用于测量国产质子直线注入器束流的流强、发射度、能量以及能散等关键指标。此测量系统包含了采用变聚焦法测量发散度、采用分析磁铁测量束流能量和能散的主要功能。利用束流输运线设计软件Tracewin(版本2.11.4.1)进行了系统束线的物理设计,对束测系统测量质子束流的发散度和能量的精度进行了模拟计算。由于经过RFQ-(APF)DTL加速后的粒子束团为“拖尾”的非理想粒子束团,需要针对非理想束团对束测系统测量发射度和能量产生的影响进行分析。通过对模拟计算结果的分析,发现相对于测量理想粒子束团的结果非理想粒子束团对束测系统测量发射度精度影响较大;非理想粒子束团对束测系统测量能量精度影响较小。
一种新型BEPCII束团电荷测量系统(英)
赵颖, 卢艳华, 杜垚垚, 何俊, 徐韬光, 尹頔, 麻惠洲, 岳军会, 随艳峰, 彭晓华
2021, 33: 114002.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210229
[摘要](57) [HTML全文](20) [PDF 1014KB](4)
摘要:

A new kind of sensor Turbo-ICT has been applied to accurate bunch charge measurement in BEPCII transportation line. The system improves the resistance ability against external interference and has high signal-to-noise ratio. This paper introduces the principle, the design ideas and the function of the system. Up to now, Turbo-ICT has been used to operate online for electron bunch charge quantity measurements successfully. This paper also presents the experiment results of the sensor.

脉冲功率技术
纳秒脉冲放电紫外光纤阵列检测与定位方法
陈玉, 郭洁琳, 钟辉, 孙冠姝, 陈志强, 贾伟
2021, 33: 115001.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210226
[摘要](76) [HTML全文](28) [PDF 2452KB](5)
摘要:
峰化电容作为电磁脉冲模拟器中用于陡化脉冲输出的关键部件,在实际工程应用中易发生沿面放电和击穿现象,采用光电检测系统可对绝缘沿面放电现象进行有效分析。针对峰化电容器沿面放电监测的技术难题,研制了一套绝缘沿面放电过程光电检测系统,对绝缘沿面放电现象进行光电检测。首先提出了绝缘介质沿面放电过程光电探测系统的设计方案;其次,对系统的时延性能进行了评价;最后,完成了绝缘介质沿面放电过程定位实验,验证了光电探测系统的可行性。实验表明,该系统能够实现对放电区域的有效定位。
基于磁隔离驱动的亚微秒高压脉冲电源
饶俊峰, 宋子鸣, 王永刚, 姜松, 李孜
2021, 33: 115002.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210332
[摘要](68) [HTML全文](23) [PDF 1399KB](15)
摘要:
为满足不可逆电穿孔对高压纳秒脉冲电源的需求,并且突破电源模块耐压的限制,提出了一款以正极性Marx为主电路、具有ns级前沿的高重复频率的亚微秒高压脉冲电源。该脉冲电源使用光纤传输信号,经过驱动芯片放大信号后,利用磁芯变压器传递驱动信号给MOSFET。磁芯变压器给电路提供了磁隔离,使驱动电路不会受高压输出的影响,提高了电路的耐压水平。驱动电路设计简单,所需元器件较少,可提供负压偏置,使开关管可靠关断,提高电路的抗电磁干扰能力,保障电路稳定运行。此电源由16级电路构成,实验表明:在10 kΩ纯阻性负载上,当输入电压为630 V时,即可得到10 kV的高压输出。其最小脉宽为300 ns,频率1 Hz~10 kHz可调。该脉冲电源结构紧凑,能够做到输出电压、脉宽、频率可调。研究了磁芯材料和匝数对驱动脉宽的影响。结果表明:匝比的增加会影响信号脉宽,在一定的条件下,单匝电感量的差异和磁芯材料的不同对信号脉宽的影响较小。
基于晶闸管的大电流脉冲发生器研制
邓珀昆, 林楷宣, 罗秋燕, 龙井华, 王东, 雷云飞, 黄峻堃, 王勇, 蔡厚智, 刘进元
2021, 33: 115003.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210228
[摘要](56) [HTML全文](27) [PDF 1177KB](8)
摘要:
采用串并联结合的Marx发生器结构,以晶闸管作为开关元件,设计了大电流脉冲发生器。通过导通回路电流分析了脉冲发生器的自触发原理,并模拟了输出脉冲电流激励磁透镜产生磁场的变化曲线。进行实物电路的研制,采用充电电容参数为600 V/2200 μF,充电电压为550 V。在负载电阻为6 Ω,负载电感为31.5 mH的条件下,获得输出电压峰值为−2.1 kV,半高宽为7.34 ms,脉冲前沿为450 ns;输出电流峰值为−225 A,半高宽为6.3 ms,脉冲前沿为4.11 ms。
核科学与工程
针孔相机全场X射线荧光成像的模拟研究
何泽, 黄宁, 王鹏, 陈子晗, 彭博
2021, 33: 116001.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210299
[摘要](64) [HTML全文](22) [PDF 1317KB](13)
摘要:
为解决全场X射线荧光(XRF)成像中针孔形状和尺寸的选取问题,采用Geant4软件,模拟了6种不同类型针孔和4种不同的针孔孔径,分析了这些参数对点扩散函数和调制传递函数的影响;模拟了不同能量X射线荧光平面源的成像过程,并用均值滤波和Richardson迭代法对图像进行处理,分析了图像处理的效果。模拟结果表明:对于能量小于20 keV的荧光X射线,双锥孔结合直孔模型的点扩散函数尖锐性和等晕性更好,调制传递函数的截止频率更大,空间分辨更好,更适合做全场XRF成像的针孔;均值滤波结合Richardson迭代法的图像处理算法对全场XRF图像处理的效果较好。
前沿技术与交叉科学
新型冠状病毒S蛋白在金纳米粒子中的表面增强拉曼效应
乐玮, 黄景林, 羊强, 祁道健, 倪爽, 魏来, 范全平, 杨月, 温家星, 莫文博, 陈果, 赵松楠, 何智兵, 李波, 杜凯
2021, 33: 119001.   doi: 10.11884/HPLPB202133.210466
[摘要](56) [HTML全文](17) [PDF 860KB](10)
摘要:
表面增强拉曼光谱技术因其高灵敏度、操作简单、快速检测等优点,被广泛用于病毒检测方面。国内外的病毒拉曼检测研究主要集中在检测病毒核酸以及组成核酸的各种碱基的表面增强拉曼光谱(SERS),但少见对病毒蛋白的SERS检测。以新型冠状病毒(SARS-CoV-2)的S蛋白为检测对象,采用无标记SERS检测方法,对比SARS-CoV-2固态、饱和液态S蛋白的普通拉曼光谱和选用40 nm金纳米粒子为基底的SARS-CoV-2低浓度S蛋白SERS光谱。结果表明,以40 nm金纳米粒子为基底,采用SERS技术检测SARS-CoV-2的S蛋白是完全可行的。SARS-CoV-2的S蛋白分子中的羧基与金纳米粒子发生了分子增强,氨基与金纳米粒子发生了电磁增强,从而使得SARS-CoV-2的S蛋白拉曼效应得到了增强,并使得峰位发生一定移动。实验获得了较好的SARS-CoV-2低浓度S蛋白SERS光谱,为建立敏感、特异、快速的SARS-CoV-2检测新技术提供了一种方法。