低温超导磁体杜瓦装置的结构设计与传热分析

介绍了低温超导磁体杜瓦装置的结构设计和传热分析。为了获得有效的超导磁体运行的低温环境,研制了一套采用真空多层绝热、铜辐射冷屏、蛇形排气管结构形式的绝热系统,省去了传统的在内杜瓦外面添加液氮屏的结构,简化了工艺结构,操作方便,绝热效果良好。通过传热理论计算表明,液氦的损耗量小于技术要求的0.9 L/h指标,能够保证超导磁体系统能够在一定的低温环境下长时间的运行。     

多层绝热无液氮保护金属实验液氦杜瓦瓶的研制

由我们研制的几种杜瓦瓶表明,将多层绝热结构应用于低温液氦实验杜瓦瓶,代替液氮保护,可以得到良好的效果. 我们研制的口径为φ5120mm、φ150mm、φ200mm,内胆容积分别为10升、27升、38升,用铝箔和玻璃纤维纸作多层绝热结构的液氦实验杜瓦瓶液氦平均蒸发率分别为100毫升/小时、120毫升/小时、180毫升/小时,适于低温实验室推广使用. 另一个口径为φ120mm,内胆容积为10升,用喷铝涤纶薄膜和两个铜屏作多层绝热结构的液氦实验杜瓦瓶已使用六年,液氦蒸发率小于200毫升/小时.在该杜瓦瓶夹层中放有八个铜-康铜热偶温度计,提供了有关屏温分布的参考数据.     

多层多屏绝热液氦杜瓦传热分析

分析了不同液氦杜瓦结构,指出多屏多层的杜瓦的优缺点。通过对多屏多层绝热中不同传热方式的逐个分析,建立了一个理论传热模型。依照模型采用数值分析的方式,对多层层数为100层时的传热进行了分析,获得传导冷屏分布方式对传热流密度的影响曲线,并指出多层多屏分布的优化应同时考虑空间和温度两个因素。     

大型液氦杜瓦结构设计与漏热分析

为了维持较低的液氦蒸发率,对液氦杜瓦的整体结构设计及漏热要求极高。本文建立了以蒸发冷氦气作为冷屏冷源的杜瓦的结构强度设计以及绝热系统设计方法,利用三维软件建模、仿真软件进行热传导、热固耦合仿真分析,对液氦杜瓦的结构强度、漏热进行了系统分析,实现了容积为4 000 L时漏热为1.37 W、日蒸发率为1.15%气冷屏结构的液氦杜瓦,为蒸发氦气为冷屏的大型液氦杜瓦提供了设计思路。     

室温孔径为30mm的100kG超导磁体总体装置的研制

该装置由11T超导强磁体;ф_内=30mm室温孔径的金属内杜瓦瓶;80升液氦金属外杜瓦瓶;JWL-150A超导磁体电源以及防辐射屏、吊杆、引线等五部分构成。金属内杜瓦瓶直接插在磁体内径中,其实验空间与外界相通,它可在4.2—400K之间变温,在0—10T之间改变磁场强度,也可随时更换测试样品。金属外杜瓦瓶采用气冷多屏绝热的结构。它自身的蒸发率为0.21升/小时。在内杜瓦瓶温度～70K、场强为10T时,液氦蒸发率为1.3—1.6升/小时之间。     

μ子源超导俘获线圈测试杜瓦设计与校核

根据高μ子源超导俘获线圈整体测试系统的要求,设计了μ子源超导俘获线圈测试杜瓦系统.包含液氦杜瓦、真空杜瓦及绝热冷屏,采用Solidworks软件对测试杜瓦系统进行3D建模.通过对绝热冷屏统进行了详细的传热学计算,绝热冷屏的可以满足μ子源超导俘获线圈测试过程的漏热需求;根据μ子源超导俘获线圈测试实际工况,对真空杜瓦和液氦杜瓦进行了Ansys有限元软件分析与校核,得到杜瓦详细的应力及变形结果,分析表明,测试杜瓦的设计较为合理,可以作为工程设计的理论计算依据     

BEPCⅡ超导腔垂直测试杜瓦的漏热分析与实验研究

北京正负电子对撞机重大改造工程(简称BEPCⅡ)采用了超导射频技术,超导腔设备在与低温恒温器总装之前,必须进行液氦温度下垂直位置的性能测试.测试杜瓦的绝热性能对超导腔的垂直测试性能产生直接影响,准确测算测试杜瓦的漏热量对垂直测试方案的制定、减少液氦消耗量具有重要的指导意义.对测试杜瓦的主要漏热部分进行了计算,同时以液氮...     

磁光实验用液氦杜瓦瓶

一、引 言 近年来晶体中磁光效应的研究,特别是半导体中磁光效应的实验研究有了很大的发展,它已成为研究晶体中能带结构的重要实验方法之一.为进行窄禁带半导体磁光效应的研究,我们研制了专用的液氦杜瓦瓶.本文简要介绍液氦杜瓦瓶的结构和主要性能. 二、结 构 液氦杜瓦瓶的结构     

高温超导磁悬浮环形杜瓦的漏热分析

对高温超导磁悬浮环形杜瓦进行了漏热分析。在杜瓦内部采用真空多层绝热结构,并在整个外表面包裹了玻璃微纤维深冷绝热纸,工艺简单,绝热效果良好。通过传热学理论分析和计算,得到杜瓦的漏热量及液氮的损耗量。结果表明,固体传导漏热为主要的漏热来源,液氮维持的时间能达到技术要求的10小时,整个杜瓦装置的绝热性能良好。     

ITER馈线系统CTB盒冷屏多层绝热结构传热性能的实验研究

线圈终端盒(CTB)是保证ITER装置可靠运行的关键部件之一,为磁体系统与低温车间、电源大厅、数据采集系统和低温控制元件提供4.5K的超低温工作环境。线圈终端盒(CTB)内部设有80K冷屏,以吸收室温环境对其内部工作空间带来的辐射热负荷,在杜瓦和冷屏中间,设有30mm的真空多层绝热夹层。首先采用量热法和称重法,对多层绝热试件进行了热性能测试,然后分别与理论分析和CTB原型件系统实验结果进行对比,得出了CTB盒中多层绝热结构的热性能参数,为下一步大规模生产提供了有力的技术支持。     

Φ520mmF/1.6椭球面反射镜加工

介绍了一块Φ520mm大相对孔径(F/1.6)轻量化椭球面反射镜的加工与检测方法。镜面的有效口径为Φ502mm,顶点曲率半径为1600mm,非球面系数k=-0.9663,面形精度要求优于0.025λ(RMS)。镜子背面有54个大小深浅不一的不通孔,用于减轻镜子的重量。采用WYKO干涉仪检测得到镜面面形误差达RMS0.02λ,λ=632.8nm。     

线阵CCD测径装置的设计

介绍线阵CCD测径装置的基本原理、硬件构成和软件设计。该装置结构简单、测量精度高，可对线材直径进行非接触、自动在线检测，其硬件部分采用新型8751单片机作为主机，软件使用汇编语言。线径测量范围为φ2—50mm，测量精度优于0．01mm。     

棱镜自重变形对波面影响的研究

采用有限元方法分析了单棱镜在重力作用下三个典型位置的表面变形,对棱镜表面Φ425mm通光孔径轴向变形量进行Zernike多项式拟合,画出了相应的波差图,并确定设计方案.进一步选择Φ360 mm口径光束对双棱镜在几种典型相对位置下进行光线采样、追迹,计算得到不同情况下由于双棱镜自重变形引起的总波差.     

Laser-induced incandescence technique to identify soot nucleation and very small particles in low-pressure methane flames

This paper presents the study we carried out on the formation of soot particles in low-pressure premixed CH₄/O₂/N₂ flames by using Laser-Induced Incandescence (LII). Flames were stabilised at 26.6 kPa (200 torr). Four different equivalence ratios were tested (Φ = 1.95, 205, 2.15 and 2.32), Φ = 1.95 corresponding to the equivalence ratio for which LII signals begin to be measurable along the flame. The evolution of the LII signals with laser fluence (fluence curve), time (temporal decay) and emission wavelength is reported at different heights above the burner. We specifically took advantage of the low-pressure conditions to probe with a good spatial resolution the soot inception zone of the flames. Significant different behaviours of the fluence curves are observed according to the probed region of the flames and Φ. In addition, while the surface growth process is accompanied by an increase in the LII decay-times (indicator of the primary particle diameter) at higher Φ, decay-times become increasingly short at lower Φ reaching a constant value along the flame at Φ = 1.95. These behaviours are consistent with the detection of the smallest incandescent particles in the investigated flames, these particles having experienced very weak surface growth. Flame modelling including soot formation has been implemented in flames Φ = 2.05 and 2.32. Experimental quantitative soot volume fraction profiles were satisfactorily reproduced by adjusting the fraction of reactive soot surface available for reactions. The qualitative variation of the computed soot particle diameter and the relative weight of surface growth versus nucleation were consistent with the experimental observations.     

非球面光学系统设计、加工及检验的综合考虑

某研究所要求研制一台夜间红外观测系统 ,观测波段为 3～ 5 μm ,焦距 f =90 0mm ,相对口径为 1∶4,视场角 2ω =0 8°。红外焦平面是已有的 ,其冷屏直径为Φ5mm ,冷屏至焦面的距离为 2 0mm。由于从设计开始 ,要求完成的时限很短 ,因此必须将缩短加工周期的问题作为重要因素来考虑。工作在 3～ 5 μm波段 ,首选的必然是非球面反射系统 ,而非球面的加工与检验的难易直接和其参数有关。因此在评价设计结果时 ,不能仅从像质好坏来看 ,还要看其需要的加工周期长短。接受到任务之后 ,首先找到了可行的方案 ,然后设计了几个具体的系统 ,在比较了两个最可行的设计结果之后 ,选择了其中之一。     

微通道板(MCP)电子清刷用电子枪的设计

为了满足Φ30mm MCP大束流短时间电子清刷新工艺要求，以轴向电子枪工作原理为基础，利用静电场对电子的作用理论，分析了电子的运动轨迹，并对电子的偏转进行了计算。根据计算结果，设计了电子枪的基本结构，确定了电子枪的各种参数：灯丝材料为Φ0.05mm的钨（75%）铼（25%）合金丝；灯丝形状为“∨”字型；电子枪外径为Φ35mm，高度为20mm，最大加热功率为12.6W时，电子发射电流密度达到1.26×10-5A/cm2。用该电子枪对4块性能相近的Φ30mm MCP电子清刷4h后，MCP的增益值达到500±50。这表明：用新电子枪可以代替原RUS-A型电子枪。     

一种用于滑坡监测的复合光纤装置

针对滑坡体深部位移这一重要指标,基于光时域反射技术,设计了一种蝴蝶结形式的复合光纤装置用于监测深部剪切位移.该传感装置由方形聚氯乙烯树脂管、毛细钢管、光纤、砂浆组合而成.首先在40mm×40mm×500mm(厚2.0mm)的聚氯乙烯树脂方管四周开挖导槽,将Φ1×500mm毛细钢管放置在导槽中.然后用光纤穿入毛细钢管,光纤一端固定,另一端绕制成蝴蝶结形式.最后在聚氯乙烯树脂管外围浇筑Φ110mm的砂浆,制作成圆柱式复合光纤装置.室内边坡模型剪切测试台测试结果表明:该装置对深部剪切位移初测准确度为1mm,最大测量范围为40mm.分析表明该复合光纤装置具有灵敏度高、测量范围大、结构简单易于安装等优点,可以用于滑坡以及野外岩土结构工程等进行现场原位监测.     

非球面透镜在两波长间的补偿检验

在检验光路中,采用补偿透镜来补偿口径为φ500mm的非球面透镜的使用波长(λ=1053nm)与检测波长(λ=632.8nm)之间的色差。给出补偿透镜的求解方法,得到非球面透镜的补偿检验光路,并就非球面透镜的检验精度进行分析。通过精度分析可以看出,在此种补偿检验光路下,非球面透镜的透射波前PV不低于0.2λ(λ=632.8nm),可满足元件的精度要求。     

有限元在大口径镜面研制中的应用

大口径光学反射镜镜面受自重影响变形较大,研究它在磨制和检测中的支撑结构和形式是非常重要的。采用有限元软件从理论上分析了Φ1330mm平面反射镜和Φ616mm非球面轻量化碳化硅主镜在磨制和检测中的支撑结构和形式,以使反射镜面形变形最小,保证其光学成像质量达到一定的技术要求。通过实际测量Φ616mm非球面碳化硅主镜在不同支撑状态下的面形变化情况,验证了理论分析结果。根据实际效果值用有限元进一步优化组合了最佳的支撑结构和形式,为今后对更大口径反射镜面的磨制和检测提供了指导。     

衍射极限非球面准直透镜

介绍了一种新的非球面透镜设计方法。通过非球面方程中二次曲面常数和非球面系数对光学系统像差的贡献来设计非球面透镜,并详细分析了非球面设计过程。设计了数值孔径NA=0.37, 纤芯Φ=600μm的大光束光纤耦合半导体激光器的非球面准直透镜,其焦距f=50mm。从像质评定可以看出, 非球面准直镜几乎接近衍射极限, 整个系统的波像差小于0.3λ。实验表明： 采用非球面准直系统能最大限度地利用光能率和提高光束准直性, 证明了设计方法基本正确。