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, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.250014
摘要:
强电磁脉冲会以场-传输线耦合的方式在线缆上形成纳秒级上升沿的脉冲传导骚扰，对线缆末端的设备构成较大威胁。针对某型号继电保护装置，先测试其抗扰度性能，然后开展场线耦合路径下的高空电磁脉冲辐照试验，获得了装置端口的耦合特性。耦合到信号端口的共模电流达32.45 A及以上时引发了该装置的误动作。同时开展了脉冲电流注入试验，注入信号端口的脉冲电流达36.92 A及以上时该装置误动作，进一步确定了装置端口的临界干扰阈值。通过建立变电站内二次电缆和保护屏柜内信号线缆的场线耦合模型，计算了不同场景下高空电磁脉冲产生的耦合量，提出了场线耦合的防护重点。研究结果可为继电保护装置在强电磁脉冲环境下的抗干扰能力评估与防护技术提供参考。
强电磁脉冲会以场-传输线耦合的方式在线缆上形成纳秒级上升沿的脉冲传导骚扰，对线缆末端的设备构成较大威胁。针对某型号继电保护装置，先测试其抗扰度性能，然后开展场线耦合路径下的高空电磁脉冲辐照试验，获得了装置端口的耦合特性。耦合到信号端口的共模电流达32.45 A及以上时引发了该装置的误动作。同时开展了脉冲电流注入试验，注入信号端口的脉冲电流达36.92 A及以上时该装置误动作，进一步确定了装置端口的临界干扰阈值。通过建立变电站内二次电缆和保护屏柜内信号线缆的场线耦合模型，计算了不同场景下高空电磁脉冲产生的耦合量，提出了场线耦合的防护重点。研究结果可为继电保护装置在强电磁脉冲环境下的抗干扰能力评估与防护技术提供参考。
, 最新更新时间 , 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。
, 最新更新时间 , 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的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的获取金属微喷射实验X光图像面密度信息。
, 最新更新时间 , 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。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.250093
摘要:
采用电脉冲触发兆伏（MV）级开关，触发器与被触发开关之间既需要良好的电气连接以保证触发脉冲的有效施加，还需要隔离保护措施以避免开关导通后形成的MV级主脉冲反馈回触发器导致其损坏。介绍了一种用于MV级电触发开关的触发脉冲引入方法，该方法将保护电阻放置在脉冲传输线的内外筒之间。当开关导通后，形成的MV级主脉冲经保护元件后再反馈回触发电缆。由于保护电阻与触发电缆之间近似按阻值（阻抗）分压，因此耦合进入触发电缆的脉冲的幅值远低于主脉冲的幅值，而保护电感能够有效抑制开关在导通过程中形成的快前沿、高幅值的电脉冲。结合提出的触发脉冲引入方法，讨论了开关导通过程对触发保护元件的影响，结合等效电路分析了保护电阻、保护电感所起的作用，实验研究了保护元件参数对开关触发特性的影响，最终将这两个保护元件的参数分别设定为500 Ω和2 μH，在此配置下开关在2.6 MV工作电压下实现稳定运行。
采用电脉冲触发兆伏（MV）级开关，触发器与被触发开关之间既需要良好的电气连接以保证触发脉冲的有效施加，还需要隔离保护措施以避免开关导通后形成的MV级主脉冲反馈回触发器导致其损坏。介绍了一种用于MV级电触发开关的触发脉冲引入方法，该方法将保护电阻放置在脉冲传输线的内外筒之间。当开关导通后，形成的MV级主脉冲经保护元件后再反馈回触发电缆。由于保护电阻与触发电缆之间近似按阻值（阻抗）分压，因此耦合进入触发电缆的脉冲的幅值远低于主脉冲的幅值，而保护电感能够有效抑制开关在导通过程中形成的快前沿、高幅值的电脉冲。结合提出的触发脉冲引入方法，讨论了开关导通过程对触发保护元件的影响，结合等效电路分析了保护电阻、保护电感所起的作用，实验研究了保护元件参数对开关触发特性的影响，最终将这两个保护元件的参数分别设定为500 Ω和2 μH，在此配置下开关在2.6 MV工作电压下实现稳定运行。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.250116
摘要:
提高光纤激光器的宽温运行能力，可有效提升光纤激光器在极端高低温条件下的环境适应能力与运行可靠性，确保其在复杂工况下的稳定输出，为相关领域的技术革新与产业升级提供支撑。近期，国防科技大学利用光纤耦合半导体激光器直接泵浦实现了可在−50～+50 ℃内稳定运行的近单模全光纤激光振荡器，输出功率达到2 kW，是目前公开报道的宽温度范围运行光纤激光器最高输出功率水平。
提高光纤激光器的宽温运行能力，可有效提升光纤激光器在极端高低温条件下的环境适应能力与运行可靠性，确保其在复杂工况下的稳定输出，为相关领域的技术革新与产业升级提供支撑。近期，国防科技大学利用光纤耦合半导体激光器直接泵浦实现了可在−50～+50 ℃内稳定运行的近单模全光纤激光振荡器，输出功率达到2 kW，是目前公开报道的宽温度范围运行光纤激光器最高输出功率水平。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240413
摘要:
针对前表面高反、后表面增透的取样光学元件的性能测试需求，基于光腔衰荡大口径光学元件反射率均匀性测试实验装置，分别从反射膜面入射和增透膜面入射，扫描测量得到该取样光学元件的反射率分布及光学损耗、缺陷高分辨扫描成像；并进一步通过对比分析缺陷分布图，实现取样光学元件反射膜、透射膜以及基片缺陷分类；另外通过建立双通道光腔衰荡实验装置，获取增透膜的剩余反射率分布以及透射膜缺陷类型；实现了大口径取样光学元件光谱和缺陷特性的准确测量。
针对前表面高反、后表面增透的取样光学元件的性能测试需求，基于光腔衰荡大口径光学元件反射率均匀性测试实验装置，分别从反射膜面入射和增透膜面入射，扫描测量得到该取样光学元件的反射率分布及光学损耗、缺陷高分辨扫描成像；并进一步通过对比分析缺陷分布图，实现取样光学元件反射膜、透射膜以及基片缺陷分类；另外通过建立双通道光腔衰荡实验装置，获取增透膜的剩余反射率分布以及透射膜缺陷类型；实现了大口径取样光学元件光谱和缺陷特性的准确测量。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240352
摘要:
As an advanced 4th generation synchrotron radiation facility, the Shenzhen Innovation Light-source Facility (SILF) storage ring is based on multi-bend achromat (MBA) lattices, which enables an emittance reduction of one to two orders of magnitude pushing beyond the radiation brightness and coherence reached by the 3rd generation storage ring. The multipole magnets of many types for SILF storage ring are under preliminary design, which require high integral field homogeneity. As a result, a dedicated pole tip optimization procedure with high efficiency is developed for quadrupole and sextupole magnets with Opera-2D® python script. The procedure considers also the 3D field effect which makes the optimization more straightforward. In this paper, the design of the quadrupole and sextupole magnets for SILF storage ring is firstly presented, followed by the elaboration of the implemented pole shape optimization method.
As an advanced 4th generation synchrotron radiation facility, the Shenzhen Innovation Light-source Facility (SILF) storage ring is based on multi-bend achromat (MBA) lattices, which enables an emittance reduction of one to two orders of magnitude pushing beyond the radiation brightness and coherence reached by the 3rd generation storage ring. The multipole magnets of many types for SILF storage ring are under preliminary design, which require high integral field homogeneity. As a result, a dedicated pole tip optimization procedure with high efficiency is developed for quadrupole and sextupole magnets with Opera-2D® python script. The procedure considers also the 3D field effect which makes the optimization more straightforward. In this paper, the design of the quadrupole and sextupole magnets for SILF storage ring is firstly presented, followed by the elaboration of the implemented pole shape optimization method.
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.250016
摘要:
中国科学院近代物理研究所近期开展了一台静电高压型离子加速器的研制工作。高压发生器作为该类型加速器的核心部件，要求达到最高工作电压4.2 MV、电压不稳定度小于±0.1%、纹波系数小于±0.1%的性能指标。针对设计指标，首先通过模拟仿真对高压发生器整体结构进行了设计与优化，从而支撑提升设备运行的安全性和稳定性。针对高压发生器中的重要组成部分，高频变压器部分，采用场路耦合的方法对其电路结构和电气参数进行了分析与优化，并改进了变压器的散热结构，从而确保高频变压器的输出稳定。最后介绍了高压发生器的高精度稳压设计方案，为提升高压发生器控制性能，进一步保证设备安全稳定运行提供了思路。研究结果表明，高压发生器设计能够满足项目技术指标的要求。
中国科学院近代物理研究所近期开展了一台静电高压型离子加速器的研制工作。高压发生器作为该类型加速器的核心部件，要求达到最高工作电压4.2 MV、电压不稳定度小于±0.1%、纹波系数小于±0.1%的性能指标。针对设计指标，首先通过模拟仿真对高压发生器整体结构进行了设计与优化，从而支撑提升设备运行的安全性和稳定性。针对高压发生器中的重要组成部分，高频变压器部分，采用场路耦合的方法对其电路结构和电气参数进行了分析与优化，并改进了变压器的散热结构，从而确保高频变压器的输出稳定。最后介绍了高压发生器的高精度稳压设计方案，为提升高压发生器控制性能，进一步保证设备安全稳定运行提供了思路。研究结果表明，高压发生器设计能够满足项目技术指标的要求。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240131
摘要:
北京大学拍瓦激光质子加速器针对肿瘤治疗需求，开发激光质子放疗系统，实现质子放射肿瘤治疗。其水平束流线和垂直束流线的公共收集段主要由三台超导螺线管(S1-S3)组成。在降温过程和励磁过程中螺线管内会产生较大的应力，此外超导螺线管采用快脉冲的方式运行，励磁过程中的交流损耗会对螺线管励磁速度和稳定运行有重要影响。以结构最复杂、中心场强为7.8 T、直径120 mm的螺线管S1为研究对象，使用COMSOL Multiphysics软件对超导螺线管进行了多场条件下的应力分析，同时对其由于快速变化的电流所产生的交流损耗进行了模拟计算。随后开展了相应的实验研究，获得了应变随温度变化，给出了电流、磁场、应变三者对应关系的变化曲线。在实验过程中，磁场和应变的测量值与电流的变化之间存在显著的正相关性，应变值小于线圈所受应力的最大限值，验证了超导螺线管设计的合理性。
北京大学拍瓦激光质子加速器针对肿瘤治疗需求，开发激光质子放疗系统，实现质子放射肿瘤治疗。其水平束流线和垂直束流线的公共收集段主要由三台超导螺线管(S1-S3)组成。在降温过程和励磁过程中螺线管内会产生较大的应力，此外超导螺线管采用快脉冲的方式运行，励磁过程中的交流损耗会对螺线管励磁速度和稳定运行有重要影响。以结构最复杂、中心场强为7.8 T、直径120 mm的螺线管S1为研究对象，使用COMSOL Multiphysics软件对超导螺线管进行了多场条件下的应力分析，同时对其由于快速变化的电流所产生的交流损耗进行了模拟计算。随后开展了相应的实验研究，获得了应变随温度变化，给出了电流、磁场、应变三者对应关系的变化曲线。在实验过程中，磁场和应变的测量值与电流的变化之间存在显著的正相关性，应变值小于线圈所受应力的最大限值，验证了超导螺线管设计的合理性。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240349
摘要:
为了提升基于模拟数字转换（ADC）技术的波形数字化读出系统的性能，提出了一种多通道间失配误差估计校准方法。采用两片国产高速ADC组成并行交替采样（TIADC）系统，采用粒子群算法（PSO）结合梯度下降法（GD）来完成系统通道失配误差估计；利用滤波器方程组和Kaiser窗截断处理得到补偿校准滤波器系数值。该补偿方法可以直接在以现场可编程门阵列（FPGA）为处理芯片的TIADC硬件平台上实现，达成宽带并行交替采样信号的在线重构。实验结果表明，该算法可以有效实现通道失配误差的补偿校准，在Vivado开发软件平台行为级仿真条件下使无杂散动态范围（SFDR）由32.1 dBFS提升到53.1 dBFS，在硬件系统测试时使SFDR提升到60.8 dBFS，且该信号重构方法易在硬件系统实现，不受通道数目的限制。
为了提升基于模拟数字转换（ADC）技术的波形数字化读出系统的性能，提出了一种多通道间失配误差估计校准方法。采用两片国产高速ADC组成并行交替采样（TIADC）系统，采用粒子群算法（PSO）结合梯度下降法（GD）来完成系统通道失配误差估计；利用滤波器方程组和Kaiser窗截断处理得到补偿校准滤波器系数值。该补偿方法可以直接在以现场可编程门阵列（FPGA）为处理芯片的TIADC硬件平台上实现，达成宽带并行交替采样信号的在线重构。实验结果表明，该算法可以有效实现通道失配误差的补偿校准，在Vivado开发软件平台行为级仿真条件下使无杂散动态范围（SFDR）由32.1 dBFS提升到53.1 dBFS，在硬件系统测试时使SFDR提升到60.8 dBFS，且该信号重构方法易在硬件系统实现，不受通道数目的限制。
