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2025, 37: 083001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250030
2025, 37: 084002.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250003
2025, 37: 089001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250188
2025, 37: 081001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250034
摘要:
罗斯对和滤片堆栈谱仪常被用于探测硬X射线光谱，但滤片堆栈谱仪的结果对预估谱形状十分敏感，而罗斯对只能给出离散的分立谱。发展了一种罗斯对滤片堆栈混合谱仪，结合了传统滤片堆栈谱仪和罗斯对的优点，将传统堆栈谱仪的每一层滤片都换成一对滤片构成的罗斯对，这样可以利用罗斯对测到的离散分立光谱作为预估谱，输入到堆栈通道的解谱程序中求解出整个X射线光谱。数值实验和使用X光机进行的测试都显示，这种罗斯对滤片堆栈混合谱仪相较于传统滤片堆栈谱仪能给出更准确的光谱结构，其紧凑轻便的优势在硬X射线光谱测量中有广泛的应用前景。
罗斯对和滤片堆栈谱仪常被用于探测硬X射线光谱，但滤片堆栈谱仪的结果对预估谱形状十分敏感，而罗斯对只能给出离散的分立谱。发展了一种罗斯对滤片堆栈混合谱仪，结合了传统滤片堆栈谱仪和罗斯对的优点，将传统堆栈谱仪的每一层滤片都换成一对滤片构成的罗斯对，这样可以利用罗斯对测到的离散分立光谱作为预估谱，输入到堆栈通道的解谱程序中求解出整个X射线光谱。数值实验和使用X光机进行的测试都显示，这种罗斯对滤片堆栈混合谱仪相较于传统滤片堆栈谱仪能给出更准确的光谱结构，其紧凑轻便的优势在硬X射线光谱测量中有广泛的应用前景。
2025, 37: 081002.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250065
摘要:
低相干激光驱动器作为新型激光驱动器可抑制激光等离子体不稳定性，在激光惯性约束聚变领域具有重要研究价值。为实现大带宽高功率低相干脉冲参量放大，详细分析了I类共线匹配方式下不同氘化率的 DKDP 晶体参量匹配特性，给出了相位匹配角、走离角、参量带宽等基本匹配参数，得到掺氘量58% DKDP晶体的理论支持参量带宽约为180 nm。在此基础上，基于掺氘量58%的DKDP 晶体进行了宽带时间低相干光参量放大设计，结合三波耦合方程组建立了参量放大的理论模型以及相应的数值分析模型。同时开展了58% DKDP晶体参量放大实验，宽带低相干信号光中心波长为1053 nm，泵浦光波长为532 nm，在2.1倍的增益倍率前提下光谱宽度为40 nm。结果显示，58% DKDP晶体具有很大的增益带宽，结合共线相位匹配方式，有望实现低相干光大带宽高增益放大。
低相干激光驱动器作为新型激光驱动器可抑制激光等离子体不稳定性，在激光惯性约束聚变领域具有重要研究价值。为实现大带宽高功率低相干脉冲参量放大，详细分析了I类共线匹配方式下不同氘化率的 DKDP 晶体参量匹配特性，给出了相位匹配角、走离角、参量带宽等基本匹配参数，得到掺氘量58% DKDP晶体的理论支持参量带宽约为180 nm。在此基础上，基于掺氘量58%的DKDP 晶体进行了宽带时间低相干光参量放大设计，结合三波耦合方程组建立了参量放大的理论模型以及相应的数值分析模型。同时开展了58% DKDP晶体参量放大实验，宽带低相干信号光中心波长为
2025, 37: 081003.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250103
摘要:
通过泵浦探测超快成像技术，采用固体激光器输出的1064 nm激光对铽镓石榴石（TGG）磁光元件的入射面、出射面进行了辐照损伤测试，研究了铽镓石榴石晶体镀膜元件在基频1064 nm脉冲激光辐照下的损伤特性及损伤后的动力学特性。结果表明，镀膜元件在出射面表现出较低的损伤阈值，而入射面和出射面损伤差异主要受激光诱导的等离子体效应影响。通过超快阴影成像研究发现，铽镓石榴石晶体入射面初始损伤主要来源于膜层杂质缺陷，在高能下会发生膜层的剥离；出射面损伤主要以基底材料中的杂质缺陷诱导损伤为主，损伤坑的尺寸随着激光能量的增加而逐渐增大。
通过泵浦探测超快成像技术，采用固体激光器输出的
2025, 37: 081004.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250072
摘要:
为了激光在中红外波段实现更低损耗、单模、单偏振的稳定传输，设计了一种具有双包层嵌套式结构的抗弯曲空芯反谐振光纤构型。利用有限元法优化了其结构参数，在模拟仿真上证明了光纤的宽带低损耗单偏振的传输特性。该光纤在波长2.9～3.3 μm范围内限制损耗小于0.01 dB/km，高阶模抑制比大于1 000，在3 μm波长处的限制损耗低至0.0014 dB/km。通过引入不同的嵌套管厚度破坏了光纤结构的对称性，理论研究了光纤的单偏振特性，在波长2.996～3.004 μm内，偏振消光比大于10 000，具有极其稳定的单偏振效果。此外，根据理论分析表明该光纤还具有良好的抗弯曲性能，当y方向的弯曲半径大于5 cm时，仍能保证激光单偏振传输，弯曲损耗小于3.11 dB/km。所设计的空芯反谐振光纤构型在中红外光纤激光器等领域具有巨大的应用潜力。
为了激光在中红外波段实现更低损耗、单模、单偏振的稳定传输，设计了一种具有双包层嵌套式结构的抗弯曲空芯反谐振光纤构型。利用有限元法优化了其结构参数，在模拟仿真上证明了光纤的宽带低损耗单偏振的传输特性。该光纤在波长2.9～3.3 μm范围内限制损耗小于0.01 dB/km，高阶模抑制比大于1 000，在3 μm波长处的限制损耗低至
2025, 37: 082001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240429
摘要:
在间接驱动惯性约束聚变实验研究中，平响应X射线探测器（FXRD）和空间分辨辐射流探测器（SRFD）都是测量辐射流常用的方式，SRFD探测器可以测量空间局部范围的辐射流，具有避开非目标区域信号干扰的优势，但是长期以来，缺乏直接判断两种辐射流探测器测量一致性的实验证据。介绍了神光100 kJ装置上基于小平面靶的一致性实验，兼顾了两种探测器的视场范围和信号强度，实验结果表明两种探测器获得的辐射流平均差异约4.6%，具有较好的一致性。最后，辐射流体模拟程序给出的辐射流结果与实验整体趋势基本接近，尽管在上升沿和下降沿处存在一定差异，可能与程序建模的精细度不足有关。该工作为局部区域辐射流精密测量和相关实验研究提供了参考。
在间接驱动惯性约束聚变实验研究中，平响应X射线探测器（FXRD）和空间分辨辐射流探测器（SRFD）都是测量辐射流常用的方式，SRFD探测器可以测量空间局部范围的辐射流，具有避开非目标区域信号干扰的优势，但是长期以来，缺乏直接判断两种辐射流探测器测量一致性的实验证据。介绍了神光100 kJ装置上基于小平面靶的一致性实验，兼顾了两种探测器的视场范围和信号强度，实验结果表明两种探测器获得的辐射流平均差异约4.6%，具有较好的一致性。最后，辐射流体模拟程序给出的辐射流结果与实验整体趋势基本接近，尽管在上升沿和下降沿处存在一定差异，可能与程序建模的精细度不足有关。该工作为局部区域辐射流精密测量和相关实验研究提供了参考。
2025, 37: 082002.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250027
摘要:
为了实现二维任意反射面速度干涉仪（VISAR）四相位图像配准，提出了一种基于SIFT算法的图像配准方法。首先利用尺度不变特征转换(SIFT)算法分别提取基准图像和待配准图像的特征点，这一步中充分考虑了二维VISAR图像本身的特点，通过引入同源的无干涉图像获得了更准确的提取结果。接着对特征点进行粗匹配，并进一步设计了角度直方图和特征点距离两步筛选法进行精匹配。然后，根据最终的匹配结果计算变换矩阵，最后将变换矩阵应用于待配准的图像进行插值变换实现图像配准。以四相位图像的其中一幅作为基准对剩余3幅图像进行配准，实验结果表明：无条纹图像的相关性从0.5提升至0.9，有条纹图像的截断相位计算精度有了大幅提升，有效解决了二维VISAR四相位图像的配准问题。
为了实现二维任意反射面速度干涉仪（VISAR）四相位图像配准，提出了一种基于SIFT算法的图像配准方法。首先利用尺度不变特征转换(SIFT)算法分别提取基准图像和待配准图像的特征点，这一步中充分考虑了二维VISAR图像本身的特点，通过引入同源的无干涉图像获得了更准确的提取结果。接着对特征点进行粗匹配，并进一步设计了角度直方图和特征点距离两步筛选法进行精匹配。然后，根据最终的匹配结果计算变换矩阵，最后将变换矩阵应用于待配准的图像进行插值变换实现图像配准。以四相位图像的其中一幅作为基准对剩余3幅图像进行配准，实验结果表明：无条纹图像的相关性从0.5提升至0.9，有条纹图像的截断相位计算精度有了大幅提升，有效解决了二维VISAR四相位图像的配准问题。
2025, 37: 083001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250030
摘要:
为解决小功率条件下固体含能材料微波点火问题，提出了一种基于矩形谐振腔双聚焦优化设计的小功率高场强微波点火技术。研发的微波点火装置由固态微波源、矩形谐振腔、微波探针等部分构成。其中，矩形谐振腔采用探针馈电，通过谐振作用实现能量一次聚焦，结合探针尖端对电场的畸变作用及金属置物台对电场分布空间的压缩效应，实现对谐振时腔内能量二次聚焦，并通过电磁兼容设计防止电磁波泄露。仿真与试验表明：微波点火装置在2～3 GHz范围内具有多个工作频点且频率可调，22 W功率下最大场强可达MV/m级，并能实现对小粒黑火药的有效点火，与现有装置相比，点火功率大幅减小。研发的小功率高场强微波点火技术可为固体含能材料微波点火的研究提供参考。
为解决小功率条件下固体含能材料微波点火问题，提出了一种基于矩形谐振腔双聚焦优化设计的小功率高场强微波点火技术。研发的微波点火装置由固态微波源、矩形谐振腔、微波探针等部分构成。其中，矩形谐振腔采用探针馈电，通过谐振作用实现能量一次聚焦，结合探针尖端对电场的畸变作用及金属置物台对电场分布空间的压缩效应，实现对谐振时腔内能量二次聚焦，并通过电磁兼容设计防止电磁波泄露。仿真与试验表明：微波点火装置在2～3 GHz范围内具有多个工作频点且频率可调，22 W功率下最大场强可达MV/m级，并能实现对小粒黑火药的有效点火，与现有装置相比，点火功率大幅减小。研发的小功率高场强微波点火技术可为固体含能材料微波点火的研究提供参考。
2025, 37: 083002.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250059
摘要:
微波等离子体因其高电子密度和功率利用效率等优势，在材料合成和化工催化等领域都展现出显著优势。为解决传统反应器反应区小，限制其大规模应用的问题，基于压缩波导原理创新性地提出了一种三棱柱式微波等离子体反应器结构。设计采用三端口对称构型，并在腔体内部引入压缩波导结构，以实现电场的有效叠加和增强；运用多物理场耦合计算方法，系统分析了端口位置和微波相位对腔体内部反射系数和电场分布特性的影响规律。结果显示，优化端口位置可以降低反射系数，提高能量利用利效率；调控端口相位能有效增强电场的叠加效应，使电场集中且广泛分布在石英管区域，峰值场强高达1.64×105 V/m，满足大面积等离子体的激发条件，为后续微波等离子体化学反应的研究提供参考。
微波等离子体因其高电子密度和功率利用效率等优势，在材料合成和化工催化等领域都展现出显著优势。为解决传统反应器反应区小，限制其大规模应用的问题，基于压缩波导原理创新性地提出了一种三棱柱式微波等离子体反应器结构。设计采用三端口对称构型，并在腔体内部引入压缩波导结构，以实现电场的有效叠加和增强；运用多物理场耦合计算方法，系统分析了端口位置和微波相位对腔体内部反射系数和电场分布特性的影响规律。结果显示，优化端口位置可以降低反射系数，提高能量利用利效率；调控端口相位能有效增强电场的叠加效应，使电场集中且广泛分布在石英管区域，峰值场强高达1.64×105 V/m，满足大面积等离子体的激发条件，为后续微波等离子体化学反应的研究提供参考。
2025, 37: 083003.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250010
摘要:
Microstrip traveling wave tubes (TWTs) have garnered significant attention due to their potential applications in communication, defense, and industrial systems. This paper presents a compact W-band dual-channel TWT, utilizing a U-shaped microstrip meander-line slow-wave structure (SWS). High-frequency characteristics are analyzed through simulation and cold tests. The results demonstrate that adjusting structural parameters effectively optimizes the S-parameters. Particle-in-cell (PIC) simulations with an 18.8 kV, 0.1 A electron beam predict an output power of 18 W with a gain of 14 dB. Experimental measurements of S-parameters are conducted using three substrate materials: Rogers 5880, quartz, and diamond. The quartz substrate exhibits the closest agreement with simulation results. The results advance the development of the microstrip-based TWTs for high-data-rate communication systems.
2025, 37: 083004.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250062
摘要:
针对射频前端在复杂电磁环境下的电磁脉冲防护需求，设计了一款工作于L波段的强电磁脉冲防护电路。该电路以PIN二极管为核心器件，采用多级PIN二极管级联的防护结构，通过微带传输线连接每级并优化设计，仿真验证了电路在不同工作状态下的性能，并对其进行实物测试。测试结果表明，在L频段内，其插入损耗<0.6 dB，回波损耗>11.93 dB，驻波比<1.68，具有良好的信号传输性能；在4 kV方波脉冲注入下，该电路可在1 ns的时间内迅速做出响应，其产生的尖峰泄漏电压为69.636 V，经过2 ns后，电路稳定输出电压小于20 V，表明电路对快沿脉冲具有较好的瞬态防护能力。结合L波段内的低损耗特性，该电路可为工作在L波段的设备提供有效的电磁脉冲防护支持。
针对射频前端在复杂电磁环境下的电磁脉冲防护需求，设计了一款工作于L波段的强电磁脉冲防护电路。该电路以PIN二极管为核心器件，采用多级PIN二极管级联的防护结构，通过微带传输线连接每级并优化设计，仿真验证了电路在不同工作状态下的性能，并对其进行实物测试。测试结果表明，在L频段内，其插入损耗<0.6 dB，回波损耗>11.93 dB，驻波比<1.68，具有良好的信号传输性能；在4 kV方波脉冲注入下，该电路可在1 ns的时间内迅速做出响应，其产生的尖峰泄漏电压为69.636 V，经过2 ns后，电路稳定输出电压小于20 V，表明电路对快沿脉冲具有较好的瞬态防护能力。结合L波段内的低损耗特性，该电路可为工作在L波段的设备提供有效的电磁脉冲防护支持。
2025, 37: 084001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250082
摘要:
随着基于粒子加速器的大科学装置的规模和复杂度不断提升，其控制网络面临着设备数量激增、安全管控困难、维护效率低下等挑战。针对这些问题，设计并开发了一套面向大型加速器的控制网络管理系统。该系统实现了控制网络IP地址统一管理、网络动态信息自动采集以及网络接入控制的三个主要功能。通过集中申请与审批机制避免IP冲突问题；基于交换机运行数据实现设备在线状态实时监控和物理位置精确定位功能；采用IP与端口绑定方案确保控制网络的安全接入。该系统采用web架构进行设计和实现，前端基于Vue.js框架开发，后端采用Node.js与Python混合技术栈，数据存储选用MongoDB数据库。该系统已在CSNS加速器控制网络中成功部署并稳定运行，有效解决了网络管理中的安全隐患和维护难题，为CSNS-II网络管理奠定了基础。
随着基于粒子加速器的大科学装置的规模和复杂度不断提升，其控制网络面临着设备数量激增、安全管控困难、维护效率低下等挑战。针对这些问题，设计并开发了一套面向大型加速器的控制网络管理系统。该系统实现了控制网络IP地址统一管理、网络动态信息自动采集以及网络接入控制的三个主要功能。通过集中申请与审批机制避免IP冲突问题；基于交换机运行数据实现设备在线状态实时监控和物理位置精确定位功能；采用IP与端口绑定方案确保控制网络的安全接入。该系统采用web架构进行设计和实现，前端基于Vue.js框架开发，后端采用Node.js与Python混合技术栈，数据存储选用MongoDB数据库。该系统已在CSNS加速器控制网络中成功部署并稳定运行，有效解决了网络管理中的安全隐患和维护难题，为CSNS-II网络管理奠定了基础。
2025, 37: 084002.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250003
摘要:
为了实现超高剂量率的质子Flash照射，基于快循环同步加速器建立了一个束流配送系统。快循环同步加速器能够在数百ns内快速引出质子束，通过改变不同的引出时间引出不同能量的束流，从而实现能量的快速切换。基于这个特性，考虑与层叠加照射方式相结合，束流的瞬时剂量率可以达到107 Gy/s。靶区在纵向上分成单独的层，每一层需要不同的能量。由于能量层切换的时间非常短，射程调制轮无法满足需求，选用纹波过滤器进行射程调制。使用蒙特卡罗软件FLUKA模拟了整个装置，包括了散射片，射程补偿器，纹波过滤器和准直器，最大化提高进入靶区的质子通量。在低、中、高三个能量区域，根据原始布拉格峰曲线设计了3种尺寸的纹波过滤器，将尖峰区域扩展成高斯分布，分别提供了2、6、13 cm宽度的3个扩展布拉格峰区域，有效减少了能量层数量，缩短了整体照射时间。将快循环同步加速器与层叠加的照射方式相结合，可以获得超高瞬时剂量率的照射野，为实现Flash照射提供了一种新的方法。
为了实现超高剂量率的质子Flash照射，基于快循环同步加速器建立了一个束流配送系统。快循环同步加速器能够在数百ns内快速引出质子束，通过改变不同的引出时间引出不同能量的束流，从而实现能量的快速切换。基于这个特性，考虑与层叠加照射方式相结合，束流的瞬时剂量率可以达到107 Gy/s。靶区在纵向上分成单独的层，每一层需要不同的能量。由于能量层切换的时间非常短，射程调制轮无法满足需求，选用纹波过滤器进行射程调制。使用蒙特卡罗软件FLUKA模拟了整个装置，包括了散射片，射程补偿器，纹波过滤器和准直器，最大化提高进入靶区的质子通量。在低、中、高三个能量区域，根据原始布拉格峰曲线设计了3种尺寸的纹波过滤器，将尖峰区域扩展成高斯分布，分别提供了2、6、13 cm宽度的3个扩展布拉格峰区域，有效减少了能量层数量，缩短了整体照射时间。将快循环同步加速器与层叠加的照射方式相结合，可以获得超高瞬时剂量率的照射野，为实现Flash照射提供了一种新的方法。
2025, 37: 085001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250021
摘要:
提出了一种不同于传统气体球间隙的冲击电压发生器，即基于电力电子技术的小型化冲击电压发生装置。其采用模块化多电平结构，以Marx拓扑作为主回路，MOSFET作为主开关，利用MATLAB通过最近电平逼近调制算法（NLM）对雷电波、或者雷电截波进行拟合、调制，通过FPGA控制模块化冲击电压发生器，产生充电电压、波前时间、波尾时间、截断时间等可通过上位机灵活调节的冲击电压波形。测试结果表明：单个冲击电压模块最大输出电压为24 kV，共30级电压输出；5个冲击电压模块串联运行时，最高可产生150级不同电平数，峰值电压可达−100 kV的雷电波、或者雷电截波。
提出了一种不同于传统气体球间隙的冲击电压发生器，即基于电力电子技术的小型化冲击电压发生装置。其采用模块化多电平结构，以Marx拓扑作为主回路，MOSFET作为主开关，利用MATLAB通过最近电平逼近调制算法（NLM）对雷电波、或者雷电截波进行拟合、调制，通过FPGA控制模块化冲击电压发生器，产生充电电压、波前时间、波尾时间、截断时间等可通过上位机灵活调节的冲击电压波形。测试结果表明：单个冲击电压模块最大输出电压为24 kV，共30级电压输出；5个冲击电压模块串联运行时，最高可产生150级不同电平数，峰值电压可达−100 kV的雷电波、或者雷电截波。
2025, 37: 085002.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250025
摘要:
提出了一种基于对比标定的微喷射X光图像面密度数据测量方法，该方法通过中值滤波来减小白斑噪声的影响，利用空场图像来校正光场分布及探测器响应的不均匀性问题，通过对Roll-Bar客体的成像获取系统点扩展函数，并利用成像系统点扩展函数及基于改进的Tikhonov正则化的图像复原方法来减小模糊对X光图像的影响。给出了获取微喷射X光图像面密度信息的处理流程，对静态客体实验图像面密度反演的验证表明，提出的面密度测量方法可以较准确地获取金属微喷射实验X光图像面密度信息。
提出了一种基于对比标定的微喷射X光图像面密度数据测量方法，该方法通过中值滤波来减小白斑噪声的影响，利用空场图像来校正光场分布及探测器响应的不均匀性问题，通过对Roll-Bar客体的成像获取系统点扩展函数，并利用成像系统点扩展函数及基于改进的Tikhonov正则化的图像复原方法来减小模糊对X光图像的影响。给出了获取微喷射X光图像面密度信息的处理流程，对静态客体实验图像面密度反演的验证表明，提出的面密度测量方法可以较准确地获取金属微喷射实验X光图像面密度信息。
2025, 37: 085003.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250102
摘要:
作为高功率脉冲装置中脉冲形成线或传输线（PFL/PTL）的常用绝缘介质，去离子水具有高介电常数、高击穿强度、良好自愈性以及低成本等优势，然而其中用于支撑内筒及实现前后端不同绝缘介质物理隔离的固体绝缘隔板往往是PFL/PTL绝缘的薄弱环节。为了评估典型固体绝缘材料在去离子水中的高压绝缘性能，利用工作电压最高约900 kV、脉冲上升时间约100 ns的高压绝缘实验平台，对MC尼龙、有机玻璃、交联聚苯乙烯以及高密度聚乙烯等四种典型固体绝缘材料在去离子水中的沿面闪络特性进行了研究。实验采用圆形平板电极和圆柱形样品，获得了样品材料、厚度、电压作用时间以及表面粗糙度等因素对闪络电压和场强的影响。当样品厚度从0.5 cm增加至2 cm时，闪络电压线性增加，闪络场强指数减小；不同材料的闪络电压和场强排序为：MC尼龙≥有机玻璃＞交联聚苯乙烯＞高密度聚乙烯；随着电压作用时间缩短，闪络电压逐渐增加，电压作用时间在100 ns以内时，闪络电压基本保持稳定；当固体材料表面粗糙度从1.6 μm增加至12.5 μm时，闪络场强无明显变化。综合考虑闪络场强数据和抗冲击能力特性等因素，认为MC尼龙的综合性能相对最佳。
作为高功率脉冲装置中脉冲形成线或传输线（PFL/PTL）的常用绝缘介质，去离子水具有高介电常数、高击穿强度、良好自愈性以及低成本等优势，然而其中用于支撑内筒及实现前后端不同绝缘介质物理隔离的固体绝缘隔板往往是PFL/PTL绝缘的薄弱环节。为了评估典型固体绝缘材料在去离子水中的高压绝缘性能，利用工作电压最高约900 kV、脉冲上升时间约100 ns的高压绝缘实验平台，对MC尼龙、有机玻璃、交联聚苯乙烯以及高密度聚乙烯等四种典型固体绝缘材料在去离子水中的沿面闪络特性进行了研究。实验采用圆形平板电极和圆柱形样品，获得了样品材料、厚度、电压作用时间以及表面粗糙度等因素对闪络电压和场强的影响。当样品厚度从0.5 cm增加至2 cm时，闪络电压线性增加，闪络场强指数减小；不同材料的闪络电压和场强排序为：MC尼龙≥有机玻璃＞交联聚苯乙烯＞高密度聚乙烯；随着电压作用时间缩短，闪络电压逐渐增加，电压作用时间在100 ns以内时，闪络电压基本保持稳定；当固体材料表面粗糙度从1.6 μm增加至12.5 μm时，闪络场强无明显变化。综合考虑闪络场强数据和抗冲击能力特性等因素，认为MC尼龙的综合性能相对最佳。
2025, 37: 086001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.240430
摘要:
X射线位置探测器（XBPM）可用于光束线同步辐射光位置的测量，其中XBPM前端采集电路主要用于模拟信号采集与处理。为满足高能同步辐射光源（HEPS）光束线前端区对精确测量同步光位置信息的需求，研制了一款XBPM电子学模拟前端板卡（AFE），设计并实现了XBPM信号的电流电压转换、量程切换、增益控制和ADC采样等功能，并搭建实验室测试平台对XBPM-AFE进行了性能测试。测试结果表明，I/V转换模块电流输入范围为10 nA至1 mA，输入电流在三个数量级变化时，各量程段跨阻增益线性误差均保持在较低水准；四个通道之间测量结果的平均相对标准偏差小于0.46%；模数转换模块在慢采集和快采集两种模式下，分别可以准确地反映变化速度在0.1 s和1 ms以上的信号输入情况。
X射线位置探测器（XBPM）可用于光束线同步辐射光位置的测量，其中XBPM前端采集电路主要用于模拟信号采集与处理。为满足高能同步辐射光源（HEPS）光束线前端区对精确测量同步光位置信息的需求，研制了一款XBPM电子学模拟前端板卡（AFE），设计并实现了XBPM信号的电流电压转换、量程切换、增益控制和ADC采样等功能，并搭建实验室测试平台对XBPM-AFE进行了性能测试。测试结果表明，I/V转换模块电流输入范围为10 nA至1 mA，输入电流在三个数量级变化时，各量程段跨阻增益线性误差均保持在较低水准；四个通道之间测量结果的平均相对标准偏差小于0.46%；模数转换模块在慢采集和快采集两种模式下，分别可以准确地反映变化速度在0.1 s和1 ms以上的信号输入情况。
2025, 37: 089001.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250188
摘要:
面对日趋智能化的电子信息系统对高性能、定制化电磁防护材料的迫切需求，传统研发模式受限于多参数耦合复杂、试错成本高、跨尺度设计难等瓶颈，难以适应高效研发需求。人工智能（AI）通过数据驱动与算法优化，为突破上述瓶颈提供了新范式。系统综述了AI赋能电磁防护材料相关研究，首先剖析电磁防护材料研发主要特点与核心挑战，阐明AI应用于该领域的高适配性；随后从正向预测和逆向设计两方面分述该领域典型案例；最后指出在数据层面、物理可解释性和应用推广方面存在的挑战，并分别从构建电磁防护材料基因库、发展数据物理融合驱动神经网络以及推动领域数据共享、构建标准化协议三方面提出具体思考，为下一代电磁防护材料的智能化提供方向。
面对日趋智能化的电子信息系统对高性能、定制化电磁防护材料的迫切需求，传统研发模式受限于多参数耦合复杂、试错成本高、跨尺度设计难等瓶颈，难以适应高效研发需求。人工智能（AI）通过数据驱动与算法优化，为突破上述瓶颈提供了新范式。系统综述了AI赋能电磁防护材料相关研究，首先剖析电磁防护材料研发主要特点与核心挑战，阐明AI应用于该领域的高适配性；随后从正向预测和逆向设计两方面分述该领域典型案例；最后指出在数据层面、物理可解释性和应用推广方面存在的挑战，并分别从构建电磁防护材料基因库、发展数据物理融合驱动神经网络以及推动领域数据共享、构建标准化协议三方面提出具体思考，为下一代电磁防护材料的智能化提供方向。
2025, 37: 089002.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250063
摘要:
随着科学技术的快速发展，高速光学成像与超快诊断技术在科学、工业、国防和医学等领域中的应用愈发重要。同步扫描条纹相机作为一种超快光现象探测仪器，与高重频激光器协同使用，能够实现高精度时间同步的泵浦探测，通过对微弱光信号的累积与放大实现高信噪比探测。然而，现有同步扫描电路在长时间工作模式下，信号源器件累计高频噪声随之增加，同时存在缺少具体阻抗匹配设计方法的问题，影响了条纹相机的时间分辨性能提升。综合考虑多种变压器结构和设计方案，基于螺旋谐振器进行谐振匹配设计，利用有限元仿真开展相关模拟研究，通过谐振器初级线圈参数的调节，实现了射频功率放大器输出阻抗和容性负载之间匹配。对设计模型的谐振耦合升压研究表明，在一定功率输入下能够输出高峰值电压，验证了螺旋谐振方法的有效性；对噪声响应和时间抖动的对比分析表明，设计方法能够进一步提升同步扫描时间分辨性能。
随着科学技术的快速发展，高速光学成像与超快诊断技术在科学、工业、国防和医学等领域中的应用愈发重要。同步扫描条纹相机作为一种超快光现象探测仪器，与高重频激光器协同使用，能够实现高精度时间同步的泵浦探测，通过对微弱光信号的累积与放大实现高信噪比探测。然而，现有同步扫描电路在长时间工作模式下，信号源器件累计高频噪声随之增加，同时存在缺少具体阻抗匹配设计方法的问题，影响了条纹相机的时间分辨性能提升。综合考虑多种变压器结构和设计方案，基于螺旋谐振器进行谐振匹配设计，利用有限元仿真开展相关模拟研究，通过谐振器初级线圈参数的调节，实现了射频功率放大器输出阻抗和容性负载之间匹配。对设计模型的谐振耦合升压研究表明，在一定功率输入下能够输出高峰值电压，验证了螺旋谐振方法的有效性；对噪声响应和时间抖动的对比分析表明，设计方法能够进一步提升同步扫描时间分辨性能。
2025, 37: 089003.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250045
摘要:
针对复杂曲面工件中传统单光斑激光固态相变温控方法的局限性，提出了一种基于自抗扰控制算法（ADRC）的多输入多输出（MIMO）激光固态相变温度解耦控制策略。通过建立多光斑激光固态相变有限元模型，并采用降阶方法提取系统的关键动态特性，以降低计算复杂度，为控制算法设计提供基础。然后对传统fal函数在误差较小区域的高频震颤的问题进行改进，提高系统的观测精度和抗干扰能力，同时采用改进的PSO算法整定ADRC参数，提高参数整定效率。最后，在MATLAB/Simulink与COMSOL平台上进行联合仿真。结果表明，改进后的PSO-ADRC控制器在提高系统响应速度、减少超调量和提升稳态精度方面均优于传统PID与标准ADRC方法，为复杂曲面工件的激光固态相变温控提供了高效、精准的解决方案。
针对复杂曲面工件中传统单光斑激光固态相变温控方法的局限性，提出了一种基于自抗扰控制算法（ADRC）的多输入多输出（MIMO）激光固态相变温度解耦控制策略。通过建立多光斑激光固态相变有限元模型，并采用降阶方法提取系统的关键动态特性，以降低计算复杂度，为控制算法设计提供基础。然后对传统fal函数在误差较小区域的高频震颤的问题进行改进，提高系统的观测精度和抗干扰能力，同时采用改进的PSO算法整定ADRC参数，提高参数整定效率。最后，在MATLAB/Simulink与COMSOL平台上进行联合仿真。结果表明，改进后的PSO-ADRC控制器在提高系统响应速度、减少超调量和提升稳态精度方面均优于传统PID与标准ADRC方法，为复杂曲面工件的激光固态相变温控提供了高效、精准的解决方案。
2025, 37: 083005.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250089
摘要:
为了实现高功率微波源的小型化，提出了一种Q波段低磁场工作的高效率相对论返波管，其结构主要由谐振腔反射器与两段周期性慢波结构组成，慢波结构采用同轴结构，基于同轴结构特性可以选取合适的内径，提高功率容量的同时降低了器件尺寸小带来的空间电荷效应。通过优化仿真，研究了不同的二极管电压、引导磁场对于微波输出功率的影响，同时通过调节阴阳极间距AK获得了最佳电子束阻抗。最终在引导磁场0.9 T、二极管电压为400 kV、束流3 kA的条件下，获得了470 MW的微波输出功率，效率约为39.1%，微波的中心频率为45 GHz。
为了实现高功率微波源的小型化，提出了一种Q波段低磁场工作的高效率相对论返波管，其结构主要由谐振腔反射器与两段周期性慢波结构组成，慢波结构采用同轴结构，基于同轴结构特性可以选取合适的内径，提高功率容量的同时降低了器件尺寸小带来的空间电荷效应。通过优化仿真，研究了不同的二极管电压、引导磁场对于微波输出功率的影响，同时通过调节阴阳极间距AK获得了最佳电子束阻抗。最终在引导磁场0.9 T、二极管电压为400 kV、束流3 kA的条件下，获得了470 MW的微波输出功率，效率约为39.1%，微波的中心频率为45 GHz。
2025, 37: 086002.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250100
摘要:
通过建立热辐射脉冲输运模型，结合无量纲化处理与数值模拟方法，量化不同时刻、不同波段及传输距离下的热辐射能量速率与累积能量。重点分析大气透过率与空气密度比对热辐射能量分布的影响，揭示了强爆炸热辐射在空间传输中的规律及其对波长的敏感性。结果表明：时间维度上，热辐射累积能量随时间增加而增长，且增长速率逐渐降低，在火球复燃阶段时可见光波段热辐射累积能量占比略高，在火球冷却阶段则由红外波段占主导。空间维度上，随传输距离增长热辐射能分布规律为海拔越低热辐射能越小，直到一定传输距离后热辐射能空间分布趋于稳定。建立的模型可预测任意爆炸条件下特定位置的热辐射能量分布，为波长敏感材料的防护设计提供理论支撑。
通过建立热辐射脉冲输运模型，结合无量纲化处理与数值模拟方法，量化不同时刻、不同波段及传输距离下的热辐射能量速率与累积能量。重点分析大气透过率与空气密度比对热辐射能量分布的影响，揭示了强爆炸热辐射在空间传输中的规律及其对波长的敏感性。结果表明：时间维度上，热辐射累积能量随时间增加而增长，且增长速率逐渐降低，在火球复燃阶段时可见光波段热辐射累积能量占比略高，在火球冷却阶段则由红外波段占主导。空间维度上，随传输距离增长热辐射能分布规律为海拔越低热辐射能越小，直到一定传输距离后热辐射能空间分布趋于稳定。建立的模型可预测任意爆炸条件下特定位置的热辐射能量分布，为波长敏感材料的防护设计提供理论支撑。
2025, 37: 086003.
doi: 10.11884/HPLPB202537.250083
摘要:
人工辐射带对空间飞行器寿命和性能存在潜在威胁，高纬度爆点产生的大量高能粒子会注入地球外辐射带，而外辐射带相较于内辐射带更容易受到地磁活动的影响。基于VERB3D模型构建了人工辐射带模型，并从三个参量对高L壳层人工辐射带内的电子的扩散和演化进行了数值模拟，研究分析了地磁活动对电子演化规律的影响。强地磁活动不仅会导致等离子体层发生明显内缩，还会使等离子体层内外波的水平指数级增强。由于波粒互作用是辐射带粒子扩散的主要机制，因此强地磁活动会显著加速人工辐射带的扩散过程。当地磁活动剧烈时，原本非均匀分布的人工辐射带电子会经历明显的扩散加速过程，电子通量显著衰减，在较短时间内达到径向、能量和投掷角的稳定分布状态，这种稳定分布的高能电子通量也会受到地磁活动的显著影响而持续下降。人工辐射带的加速扩散将有效降低其对空间飞行器的损伤程度，可为空间飞行器的防护设计提供新的理论依据。
人工辐射带对空间飞行器寿命和性能存在潜在威胁，高纬度爆点产生的大量高能粒子会注入地球外辐射带，而外辐射带相较于内辐射带更容易受到地磁活动的影响。基于VERB3D模型构建了人工辐射带模型，并从三个参量对高L壳层人工辐射带内的电子的扩散和演化进行了数值模拟，研究分析了地磁活动对电子演化规律的影响。强地磁活动不仅会导致等离子体层发生明显内缩，还会使等离子体层内外波的水平指数级增强。由于波粒互作用是辐射带粒子扩散的主要机制，因此强地磁活动会显著加速人工辐射带的扩散过程。当地磁活动剧烈时，原本非均匀分布的人工辐射带电子会经历明显的扩散加速过程，电子通量显著衰减，在较短时间内达到径向、能量和投掷角的稳定分布状态，这种稳定分布的高能电子通量也会受到地磁活动的显著影响而持续下降。人工辐射带的加速扩散将有效降低其对空间飞行器的损伤程度，可为空间飞行器的防护设计提供新的理论依据。
