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, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240367
摘要:
提出了一种双极性直线型变压器驱动源布局结构，实现了双极性直线型变压器驱动源模块的灵活叠加。通过调节驱动电路的驱动电压来调控金属氧化物半导体场效应晶体管的导通时间，精确控制脉冲电压的上升时间。在直线型变压器驱动源结构中引入了磁芯-铜柱一体结构和反向过冲泄放回路，优化了电磁兼容性，减小了脉冲波尾的反向过冲。研制的双极性直线型变压器驱动源在1 kHz的频率下能够稳定输出脉冲宽度为1 μs、幅值为±5 kV的脉冲电压，上升时间从30 ns到100 ns内连续可调。利用研制的双极性直线型变压器驱动源开展了细胞不可逆电穿孔实验。
提出了一种双极性直线型变压器驱动源布局结构，实现了双极性直线型变压器驱动源模块的灵活叠加。通过调节驱动电路的驱动电压来调控金属氧化物半导体场效应晶体管的导通时间，精确控制脉冲电压的上升时间。在直线型变压器驱动源结构中引入了磁芯-铜柱一体结构和反向过冲泄放回路，优化了电磁兼容性，减小了脉冲波尾的反向过冲。研制的双极性直线型变压器驱动源在1 kHz的频率下能够稳定输出脉冲宽度为1 μs、幅值为±5 kV的脉冲电压，上升时间从30 ns到100 ns内连续可调。利用研制的双极性直线型变压器驱动源开展了细胞不可逆电穿孔实验。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240168
摘要:
太赫兹近场高通量材料物性测试系统（NFTHZ）中集成了一台波长可调谐的太赫兹自由电子激光器（THz-FEL），该仪器采用电子能量10～18 MeV可调的直线加速器作为注入器。调节驱动激光的纵向/时间结构，可以形成电子束团的预群聚，通过匹配电子束团的群聚因子、波荡器入口处电子束能量以及波荡器K值之间的关系，能够实现MW级高峰值功率、中心波长0.5～5 THz可调的太赫兹自由电子激光。微波系统为THz-FEL中电子束加速至目标能量提供了高功率微波电场、加速结构以及微波幅度相位控制系统。本文将针对NFTHZ装置微波系统的关键技术以及电子直线加速器的研制进展进行介绍。
太赫兹近场高通量材料物性测试系统（NFTHZ）中集成了一台波长可调谐的太赫兹自由电子激光器（THz-FEL），该仪器采用电子能量10～18 MeV可调的直线加速器作为注入器。调节驱动激光的纵向/时间结构，可以形成电子束团的预群聚，通过匹配电子束团的群聚因子、波荡器入口处电子束能量以及波荡器K值之间的关系，能够实现MW级高峰值功率、中心波长0.5～5 THz可调的太赫兹自由电子激光。微波系统为THz-FEL中电子束加速至目标能量提供了高功率微波电场、加速结构以及微波幅度相位控制系统。本文将针对NFTHZ装置微波系统的关键技术以及电子直线加速器的研制进展进行介绍。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240342
摘要:
针对一种由高速数采通道存在寄生参数、带宽不足导致的纳秒脉冲测量波形畸变的问题，提出了一种基于神经网络的波形重建方法。通过单一神经网络辨识高速数采畸变波形与示波器参考波形的局部映射关系，通过神经网络序列完成全局波形的重建。验证实验表明所提出的方法可以明显缓解高速数采波形的边沿变缓、过冲等问题，波形功率估计精度提高32.5%，能够显著改善高速数采的频响特性。
针对一种由高速数采通道存在寄生参数、带宽不足导致的纳秒脉冲测量波形畸变的问题，提出了一种基于神经网络的波形重建方法。通过单一神经网络辨识高速数采畸变波形与示波器参考波形的局部映射关系，通过神经网络序列完成全局波形的重建。验证实验表明所提出的方法可以明显缓解高速数采波形的边沿变缓、过冲等问题，波形功率估计精度提高32.5%，能够显著改善高速数采的频响特性。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240225
摘要:
高功率微波易通过电子设备间互连线缆这一主要耦合途径进入系统内部，扰乱甚至损坏敏感电路或器件。为指导工程上合理布线，提升电子系统在高功率微波环境下生存能力，采用仿真分析和试验验证相结合的方法，系统性研究了不同参数条件（线缆长度、离地高度、端接负载阻值、辐射场入射角）下高功率微波与线缆的耦合效应，获取了耦合响应规律并分析了内在原因。结果表明：耦合信号随线缆长度增加先振荡变化后逐渐趋于稳定，振荡周期与入射波波长相等；耦合信号随线缆距地高度变化呈现振荡变化，极大值和极小值分别出现在距地高度为入射波1/4波长的奇数倍以及1/2波长的整数倍时；耦合信号随端接负载阻值增加先变小后变大，当负载阻值与线缆特性阻抗匹配时，耦合信号最小；耦合信号随来波方向与线缆布设方向间夹角的增大而增大，当两者垂直时，耦合信号最大。在此基础上给出实际工程中线缆敷设优化建议。
高功率微波易通过电子设备间互连线缆这一主要耦合途径进入系统内部，扰乱甚至损坏敏感电路或器件。为指导工程上合理布线，提升电子系统在高功率微波环境下生存能力，采用仿真分析和试验验证相结合的方法，系统性研究了不同参数条件（线缆长度、离地高度、端接负载阻值、辐射场入射角）下高功率微波与线缆的耦合效应，获取了耦合响应规律并分析了内在原因。结果表明：耦合信号随线缆长度增加先振荡变化后逐渐趋于稳定，振荡周期与入射波波长相等；耦合信号随线缆距地高度变化呈现振荡变化，极大值和极小值分别出现在距地高度为入射波1/4波长的奇数倍以及1/2波长的整数倍时；耦合信号随端接负载阻值增加先变小后变大，当负载阻值与线缆特性阻抗匹配时，耦合信号最小；耦合信号随来波方向与线缆布设方向间夹角的增大而增大，当两者垂直时，耦合信号最大。在此基础上给出实际工程中线缆敷设优化建议。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240243
摘要:
精确、快速求解轨道电磁炮电磁特性，对于轨道电磁炮动态特性研究和可靠性设计具有重要意义。基于COMSOL动网格功能，提出一种新的网格划分形式—滑移网格+动网格划分。对电枢区域及枢轨接触的轨道部分进行滑移网格划分，对于其余轨道部分进行动网格划分。这种划分方式不但能解决“静网格”计算准确性低（粗网格）、与计算复杂度高（细网格）的问题，也能准确求解瞬态以及快速移动的模型的动态电磁特性。采用脉冲激励电流对所建立的轨道电磁炮模型进行仿真分析。比较了三种静网格与该文提出的网格划分方式的计算时间、计算单元个数。并对不同网格划分方式对于电枢运动速度、电枢中心位置处电流密度分布的仿真结果进行比较，数值计算结果证明了所提出的网格划分方式的有效性与高效性。
精确、快速求解轨道电磁炮电磁特性，对于轨道电磁炮动态特性研究和可靠性设计具有重要意义。基于COMSOL动网格功能，提出一种新的网格划分形式—滑移网格+动网格划分。对电枢区域及枢轨接触的轨道部分进行滑移网格划分，对于其余轨道部分进行动网格划分。这种划分方式不但能解决“静网格”计算准确性低（粗网格）、与计算复杂度高（细网格）的问题，也能准确求解瞬态以及快速移动的模型的动态电磁特性。采用脉冲激励电流对所建立的轨道电磁炮模型进行仿真分析。比较了三种静网格与该文提出的网格划分方式的计算时间、计算单元个数。并对不同网格划分方式对于电枢运动速度、电枢中心位置处电流密度分布的仿真结果进行比较，数值计算结果证明了所提出的网格划分方式的有效性与高效性。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240296
摘要:
研究高频微波在等离子体中的传输特性能有效地分析评估在微波通信和雷达技术中信息的传递过程。通过使用数值仿真的方法分析了等离子体电子密度、厚度及入射波频率对微波反射、吸收和透射的影响。结果显示，等离子体厚度和电子密度增加会导致吸收增强、透射减弱；且反射会随厚度降低和电子密度升高而微弱升高；高频微波更易于穿透等离子体，透射随频率提高而增强。此外，研究结果表明电子密度不仅能影响能量的传输，还会影响电磁波波形，使其展宽。高密度等离子体会明显导致微波波形时空上延展增宽，非弹性碰撞使得增宽现象明显。波形的改变规律能对雷达回波和微波通信所携带信息的复原工作提供一定的理论支撑。
研究高频微波在等离子体中的传输特性能有效地分析评估在微波通信和雷达技术中信息的传递过程。通过使用数值仿真的方法分析了等离子体电子密度、厚度及入射波频率对微波反射、吸收和透射的影响。结果显示，等离子体厚度和电子密度增加会导致吸收增强、透射减弱；且反射会随厚度降低和电子密度升高而微弱升高；高频微波更易于穿透等离子体，透射随频率提高而增强。此外，研究结果表明电子密度不仅能影响能量的传输，还会影响电磁波波形，使其展宽。高密度等离子体会明显导致微波波形时空上延展增宽，非弹性碰撞使得增宽现象明显。波形的改变规律能对雷达回波和微波通信所携带信息的复原工作提供一定的理论支撑。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240199
摘要:
在激光驱动惯性约束聚变实验研究中，质子能谱诊断常用的记录介质CR-39固体径迹探测器在能谱测量方面存在时效性与一致性的缺陷，而具有在线信号获取能力的Timepix探测器能够克服这些问题。为将Timepix探测器应用于内爆质子能谱探测，研究Timepix探测器对质子能量和入射角度的响应十分有必要。在Allpix2框架内，使用蒙特卡罗方法分析了Timepix探测器对不同能量和入射角度质子束的响应。模拟结果显示，以质子能否穿透传感器灵敏区域为区分，Timepix探测器对质子束入射角度与能量的响应规律在簇形态、簇尺寸分布以及簇电荷分布上具有显著差异。当入射质子束能量低于6 MeV时，Timepix探测器探测效率高，且质子入射角度不会对探测器能量响应产生显著影响。
在激光驱动惯性约束聚变实验研究中，质子能谱诊断常用的记录介质CR-39固体径迹探测器在能谱测量方面存在时效性与一致性的缺陷，而具有在线信号获取能力的Timepix探测器能够克服这些问题。为将Timepix探测器应用于内爆质子能谱探测，研究Timepix探测器对质子能量和入射角度的响应十分有必要。在Allpix2框架内，使用蒙特卡罗方法分析了Timepix探测器对不同能量和入射角度质子束的响应。模拟结果显示，以质子能否穿透传感器灵敏区域为区分，Timepix探测器对质子束入射角度与能量的响应规律在簇形态、簇尺寸分布以及簇电荷分布上具有显著差异。当入射质子束能量低于6 MeV时，Timepix探测器探测效率高，且质子入射角度不会对探测器能量响应产生显著影响。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240232
摘要:
受激拉曼散射（SRS）作为一种高效的激光频率改变方法，受到广泛关注。但是拉曼激光也存在着明显的不足，其波长缺少连续调谐的能力，因此需要开发更多的拉曼活性介质，提高拉曼频移覆盖密度。以波长为1064 nm的激光作为泵浦源，以高压乙烷作为拉曼活性介质，产生了波长为1550 nm的一阶拉曼（S1），实验过程中未发现明显后向拉曼和高阶拉曼，通过优化实验条件，降低激光诱导击穿（LIB），使S1的光子转化效率提高到了20.7%，最高脉冲能量达到21.2 mJ。并且首次测量了乙烷对1.55 μm激光的吸收系数和吸收截面，它们分别是5.71\begin{document}$ \times {{10}}^{-{8}} $\end{document} ![]()
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受激拉曼散射（SRS）作为一种高效的激光频率改变方法，受到广泛关注。但是拉曼激光也存在着明显的不足，其波长缺少连续调谐的能力，因此需要开发更多的拉曼活性介质，提高拉曼频移覆盖密度。以波长为
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240209
摘要:
与真空罐系统相比，超声速引射技术在化学激光器压力恢复方面有着显著优势，其中超声速中心引射器由于总压损失更小引射潜力更大。对超声速中心引射器流动特性分别进行了数值仿真与试验研究。结果表明：对于带收缩型混合室的超声速中心引射器，尽管其更易达到工作状态，然而在固定引射系数且以维持较低盲腔压力条件下，前者并不优于等直型引射器。在变引射系数（固定二次流质量流率）条件下，混合室面积缩比每提高0.05，一次流质量流率约提高0.3 kg/s才能使其达到临界启动状态。超声速引射器在临界启动状态时整体引射性能达到最高。在抽盲腔能力方面，单级超声速中心型引射器明显强于其他类型引射器，最低可达1.3 kPa。
与真空罐系统相比，超声速引射技术在化学激光器压力恢复方面有着显著优势，其中超声速中心引射器由于总压损失更小引射潜力更大。对超声速中心引射器流动特性分别进行了数值仿真与试验研究。结果表明：对于带收缩型混合室的超声速中心引射器，尽管其更易达到工作状态，然而在固定引射系数且以维持较低盲腔压力条件下，前者并不优于等直型引射器。在变引射系数（固定二次流质量流率）条件下，混合室面积缩比每提高0.05，一次流质量流率约提高0.3 kg/s才能使其达到临界启动状态。超声速引射器在临界启动状态时整体引射性能达到最高。在抽盲腔能力方面，单级超声速中心型引射器明显强于其他类型引射器，最低可达1.3 kPa。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240216
摘要:
极紫外（EUV）反射镜在高能、高功率极紫外光辐照的过程中，其表面易形成碳沉积和氧化，从而影响其反射率，进而缩短其使用寿命。针对这一问题，分别实验研究了在极紫外多层膜表面镀制氮化物和氧化物保护层的制备工艺，并进行了表征。在制备过程中，基于直流反应磁控溅射技术，研究了工艺气体流量与溅射电压之间的“双曲线”关系，以此优化控制反应气体量，进而降低反应溅射过程中反应气体对Mo/Si多层膜的影响。基于这一方法，分别在Mo/Si多层膜表面镀制TiN、ZrN和TiO2保护层，应用掠入射X射线反射（GIXR）、X射线光电子能谱（XPS）和透射电子显微成像（TEM）对其进行了表征，并通过对比分析，验证了氮化物保护层具有一定的性能优势。
极紫外（EUV）反射镜在高能、高功率极紫外光辐照的过程中，其表面易形成碳沉积和氧化，从而影响其反射率，进而缩短其使用寿命。针对这一问题，分别实验研究了在极紫外多层膜表面镀制氮化物和氧化物保护层的制备工艺，并进行了表征。在制备过程中，基于直流反应磁控溅射技术，研究了工艺气体流量与溅射电压之间的“双曲线”关系，以此优化控制反应气体量，进而降低反应溅射过程中反应气体对Mo/Si多层膜的影响。基于这一方法，分别在Mo/Si多层膜表面镀制TiN、ZrN和TiO2保护层，应用掠入射X射线反射（GIXR）、X射线光电子能谱（XPS）和透射电子显微成像（TEM）对其进行了表征，并通过对比分析，验证了氮化物保护层具有一定的性能优势。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240154
摘要:
大电流加速器束管中，当带电粒子流通过束管时，会在束管中激励起高频场，为了降低对束流的影响，束管中产生的高次模需要利用阻尼器将高频场能量转换成热量并通过冷却装置导走。介绍了某混合型高次模阻尼器的研制及主要性能，阻尼器所采用的吸收材料为铁氧体和碳化硅，其通过金属化和钎焊实现与金属基板的焊接。通过CST和COMSOL软件分别开展了微波性能仿真和热仿真，对阻尼器的结构进行了优化设计。阻尼器的测试结果表明，该混合型阻尼器的吸收效率与计算结果在1.7 GHz以下频段相接近，在1.7 GHz以上高频段后，仿真吸收效率高于实测结果，相差较大；真空漏率、极限真空、水路耐压均满足超导高频腔设计需求。
大电流加速器束管中，当带电粒子流通过束管时，会在束管中激励起高频场，为了降低对束流的影响，束管中产生的高次模需要利用阻尼器将高频场能量转换成热量并通过冷却装置导走。介绍了某混合型高次模阻尼器的研制及主要性能，阻尼器所采用的吸收材料为铁氧体和碳化硅，其通过金属化和钎焊实现与金属基板的焊接。通过CST和COMSOL软件分别开展了微波性能仿真和热仿真，对阻尼器的结构进行了优化设计。阻尼器的测试结果表明，该混合型阻尼器的吸收效率与计算结果在1.7 GHz以下频段相接近，在1.7 GHz以上高频段后，仿真吸收效率高于实测结果，相差较大；真空漏率、极限真空、水路耐压均满足超导高频腔设计需求。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240223
摘要:
针对增强型共源共栅Cascode结构GaN HEMT器件，利用5 MeV、60 MeV和300 MeV质子进行注量为2×1012～1×1014 p/cm2的辐照实验，研究高能质子辐照后器件电学性能的退化规律和损伤机制。实验发现，注量为2×1012 p/cm2的5 MeV质子辐照后，器件阈值电压明显减小，跨导峰位负漂且峰值跨导减小，饱和漏极电流显著增加，栅泄露电流无明显变化，当辐照注量达到1×1013 p/cm2后，电学性能退化受到抑制并趋于饱和。分析认为Cascode结构GaN HEMT器件内部级联硅基MOS管的存在是导致辐照后阈值电压负漂和漏极电流增大的内在原因。结合低频噪声测试分析，发现质子辐照注量越高，器件噪声功率谱密度越大，表明辐照引入的缺陷就越多，辐照损伤越严重。与60 MeV和300 MeV质子辐照结果相比，5 MeV质子辐照后器件电学特性退化最为严重。利用SRIM仿真得到GaN材料受到质子辐照后产生的空位情况，结果显示质子入射能量越低，产生的空位数量越多（镓空位VGa占主导），器件电学特性退化就越显著。
针对增强型共源共栅Cascode结构GaN HEMT器件，利用5 MeV、60 MeV和300 MeV质子进行注量为2×1012～1×1014 p/cm2的辐照实验，研究高能质子辐照后器件电学性能的退化规律和损伤机制。实验发现，注量为2×1012 p/cm2的5 MeV质子辐照后，器件阈值电压明显减小，跨导峰位负漂且峰值跨导减小，饱和漏极电流显著增加，栅泄露电流无明显变化，当辐照注量达到1×1013 p/cm2后，电学性能退化受到抑制并趋于饱和。分析认为Cascode结构GaN HEMT器件内部级联硅基MOS管的存在是导致辐照后阈值电压负漂和漏极电流增大的内在原因。结合低频噪声测试分析，发现质子辐照注量越高，器件噪声功率谱密度越大，表明辐照引入的缺陷就越多，辐照损伤越严重。与60 MeV和300 MeV质子辐照结果相比，5 MeV质子辐照后器件电学特性退化最为严重。利用SRIM仿真得到GaN材料受到质子辐照后产生的空位情况，结果显示质子入射能量越低，产生的空位数量越多（镓空位VGa占主导），器件电学特性退化就越显著。
, 最新更新时间 , doi: 10.11884/HPLPB202537.240153
摘要:
中国科学院高能物理研究所第二台硼中子俘获治疗（BNCT02）加速器主要由1台离子源、1条低能束流传输线、1台射频四极加速器和3条高能束流传输线组成。为了保障BNCT02加速器的安全运行，设计了基于横河PLC和实验物理及工业控制系统（EPICS）软件工具包的机器保护系统。为了增强安全性，该系统采用了冗余设计，由两套完全独立且主要输入、输出信号一致的子系统构成。测试结果表明，BNCT02加速器机器保护系统的响应时间小于1.6 ms，且具有稳定可靠性高的特点，满足BNCT02加速器运行的需要。
中国科学院高能物理研究所第二台硼中子俘获治疗（BNCT02）加速器主要由1台离子源、1条低能束流传输线、1台射频四极加速器和3条高能束流传输线组成。为了保障BNCT02加速器的安全运行，设计了基于横河PLC和实验物理及工业控制系统（EPICS）软件工具包的机器保护系统。为了增强安全性，该系统采用了冗余设计，由两套完全独立且主要输入、输出信号一致的子系统构成。测试结果表明，BNCT02加速器机器保护系统的响应时间小于1.6 ms，且具有稳定可靠性高的特点，满足BNCT02加速器运行的需要。
