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在HL-2A装置上发展了两类动态斯塔克效应(MSE)偏振仪并应用于磁场倾斜角的测量。其中被称为比值法的MSE系统误差可以被控制在±0.15°以内。在HL-2A装置实验中,利用该方法成功获得7个空间点、径向覆盖范围为24cm的磁场倾斜角剖面分布,其时间分辨可达到40ms。应用平衡重建代码(EFIT)结合MSE测量数据的限定,可以得到安全因子(q)的径向分布,其中 q=1面的位置与软 X 射线测量得到锯齿振荡反转面的位置一致。调制法MSE在标定实验中误差也可控制在±0.15°以内。实验结果表明偏振片透振方向与双光学弹性调制器(dual PEM)快轴夹角平分线的偏差对系统的线性和误差均有较大的影响。目前,该系统已经建成一个空间通道,测得磁场倾斜角的时间分辨可以达到20ms。     

HL-2A装置ECRH超导磁体磁场分布测量

测量了HL-2A装置ECRH超导磁体的磁场分布。测量结果析表明,其归一化纵向磁场在磁场中心20mm区域内大于0.992,径向分布在磁场中心平面上浮动小于1.48%,杂散场在贴近超导磁体表面时的最大分量小于50mT,满足实验要求。     

HL-2A 装置可见光诊断方法初探

等离子体H_α 径向分布的测量是等离子体实验中的重要内容。在HL- 2A 实验中, 等离子体成像系统中的CCD 图片记录了等离子体辐射信息, 特别是H_α  线辐射信息( 在相机前加H_α 滤光片) 。因为光测量是辐射的线积分, 数据的处理和分析显得十分必要的。利用等离子体可见光成像系统, 采用Abel 变换, 得到H_α  在HL- 2A 装置中的径向分布, 提供了一项可靠的测量手段。     

SUNIST球形托卡马克的外加n=1磁场系统

为在SUNIST球形托卡马克上进行MHD不稳定性控制研究,建立了一套外加n=1径向磁场系统。此径向磁场系统的电源能确保在1ms内达到电流峰值并维持3ms以上的电流平台,并且有快速关断功能。测试表明,此套径向磁场系统可以稳定可靠地提供在真空室中心产生以n=1模式为主的径向磁场,为开展控制MHD不稳定性研究奠定了基础。     

HL-2A 装置低杂波鉴相器标定与实验研究

用低杂波鉴相器对相位测量系统各通道经进行了相位校准,得到了各通道的相位电压关系曲线,并进行了线性拟合,线性拟合误差小于3°;推导出了相位电压关系表达式,与校准得到的相位电压曲线相比平均误差小于0.7°。该系统已成功用于HL-2A 装置低杂波实验,对4 支速调管的输出相位进行了测量,并得到了放电过程中相位随阴极高压波动的曲线,得出了阴极电压波动2.2%引起相位波动13.8°的结论。     

用有限电流元法识别HL-2A 装置的等离子体边界

在电流丝模型对HL-2A装置等离子体边界重建取得满意结果[3]、[5]的基础上，本文用有限电流元模型对HL-2A等离子体边界进行了重建研究。计算和实验结果表明，在通常情况下，有限电流元模型比固定电流丝模型的重建误差稍小，前者误差小于3mm，后者误差小于6mm。当部分有限电流元分布在等离子体边界之外时，用有限电流元模型仍然可以成功重建边界。有限电流元的位置在一定范围内变化时，重建的误差都很小。用普通奔腾4 2.4GHz PC机计算一组等离子体放电边界的时间不超过1ms。有限电流元法能准确而快速地识别等离子体的偏滤器位形，这对于HL-2A装置的实时位形控制是基本和重要的。     

HL-2A 装置上的极向电荷交换复合光谱诊断

介绍了HL-2A 装置上的高时空分辨极向电荷交换复合光谱诊断系统。该系统观测范围覆盖了大半径R=1.91~2.02m 的等离子体区域,通过测量碳杂质离子谱线CⅥ(n=8→7,λ=529.06nm)的多普勒展宽,获得离子温度的分布剖面。该系统共有2 个光学采集透镜组,其中一个透镜组放置在中性束注入窗口附近,用于观测中性束注入时的主动光谱和被动光谱;另一个透镜组放置在装置的另一侧,用于观测被动光谱。为了实时准确地对各测量通道的波长进行监测,采用了波长λ=532nm 的激光作为参考。在有中性束注入的高模放电期间,系统在等离子体边界R~2.00m 的位置观测到显著的边缘输运垒。     

HL-2A装置反剪切阿尔芬本征模实验观测与模拟验证

利用 AMC 程序获取了不同最小安全因子( q_min )情况下反剪切阿尔芬本征模频率(RSAE)的变化特征： 当最小安全因子 q_min >1 时,RSAE 频率随着 q_min 增大而增大;当 q_min <1 时,RSAE 频率随着 q_min 减小而增大。这 与简化 RSAE 色散关系给出的频率相符。在 HL-2A 电流爬升期间和锯齿期间分别发现了 q_min >1 和 q_min <1 情况下 缓慢向上扫频的模。这些模的频率介于环向阿尔芬本征模和比压阿尔芬本征模之间,与 AMC 得到的 RSAE 模频 率一致,模的径向结构由单一极向谐波组成,并且高度局域在 q_min 附近,具有典型的 RSAE 特征。     

HL-2A装置快速扫描气动探针的研制和运用

快速扫描气动探针已在HL- 2A 装置上用于对边缘等离子体参数的径向分布的测量, 特别是刮离层等离子体参数的特征长度和扰动的测量。该系统采用精密的气动气缸驱动带有探针组件的长驱动杆, 其最快速度可在60 ms 时间内水平扫描8 cm 的距离。探针信号测量具有1MHz 的快速时间响应和0. 04 mm 的空间分辨率。可靠地测量了HL- 2A 装置边缘电子温度和密度的时空分布。     

HL-2A装置周围杂散磁场测量与分析

在装置外侧进行中性粒子测量和中性束注入实验时，为了更好的屏蔽外部磁场，需要准确测定设备周围的磁场分布情况，即HL-2A装置的励磁线圈在装置外侧产生的杂散磁场的分布情况，本实验主要完成该分布的测量与分析，这对于以后装置外杂散磁场的测量与分析方法的改进完善也有其独立的意义。     

大气色散对4m望远镜成像分辨力的影响与校正

本文分析研究大气色散对4 m望远镜成像系统分辨率的影响及校正方法。首先计算分析了大气色散对其成像分辨力的影响,计算结果表明,天顶角大于15°时,大气色散开始影响系统成像分辨力,天顶角大于45°时,对系统成像分辨力有着较为严重的影响,需要设置大气色散校正器来进行消除。本文列举了3种大气色散校正器的实现形式,分别比较了它们的优缺点,最后选择了胶合棱镜旋转补偿的形式来消除大气色散对4 m望远镜高分辨力成像系统的影响。基于4 m望远镜高分辨力成像系统的特点,将大气色散校正器放置于成像元件前的平行光路中,并利用光学设计软件对不同天顶角与大气色散校正器的旋转角度进行了仿真分析,该大气色散校正器的最大楔角为9.65°,旋转精度为±0.1°,对系统分辨力影响为1/1 000。分析结果表明,旋转精度完全能够满足系统成像分辨力的要求,证明本文对大气色散的影响分析和大气色散校正器的设计是有效的。     

High resolution off-magic-angle spinning NMR for cholesteric liquid crystals

High resolution NMR of cholesteric liquid crystals is realized by off-magic-angle spinning (OMAS). Using the average potential theory, it is shown that the pitch axes of a cholesteric liquid crystal with a positive (negative) magnetic susceptibility anisotropy are aligned along the spinning axis with an OMAS angle larger (smaller) than the magic angle without any distortion of the helical structure, which is untwisted or distorted by the static magnetic field in some static samples. Hence, the line broadening due to the anisotropies of chemical shifts and/or quadrupole couplings is removed, while information of the anisotropies in cholesteric alignments can be obtained from the line positions. A detailed theoretical analysis of effects of spinning frequency and molecular diffusion along the pitch axis on the linewidth is given, predicting that the resolution is improved greatly at a spinning frequency much higher than the rotational diffusion coefficient. These theoretical results are verified by ¹³C OMAS experiments on a cholesteric liquid crystal of p-ethoxybenzyl-p-[(S)-2- methylbutyl]aniline (EBMBA) and cholesteric mixtures of p-methoxybenzylidene-p-n-butylaniline (MBBA) and cholesteryl chloride (CC).     

拼接式编码器测角误差分析及试验

根据望远镜测角系统的精度需求,分析了影响拼接式编码器测角精度的误差源,以及多读数头测角消差原理,确定了采用相位相差90°的4读数头的测角方式。在某望远镜方位轴系转台进行了逆时针和顺时针方向的测角试验,通过对测角数据进行谐波分析并补偿后,得到两组实验测角误差RMS分别为0.34"、0.38"。实验表明,相位相差90°的均布4读数头的测角方式消除了由轴系误差、编码器安装位置误差和钢带安装盘部分圆度误差对测角精度的影响,实现了亚角秒级测角的目的。研究结果可用于大口径望远镜设计阶段的误差分析与分配、预估测角精度,为降低设计和加工误差提供参考。     

影响同步辐射X射线螺旋显微CT的若干因素研究

同步辐射X射线是扁平光, 传统显微CT难以对长样品实现快速、高分辨、低剂量三维成像, 螺旋扫描的引入可以很好地解决这一难题. 本文采用数字模拟和实验的方法较为系统地研究了螺距、光斑竖直高度和180° 投影数对成像质量、速度的影响. 模拟结果表明, 在螺距不大于2的前提下, 180° 投影数增大, 误差减小, CT成像速度变慢; 光斑竖直高度增大, 速度加快; 螺距增大, 速度加快, 且误差在允许范围内; 选取合适的参数值使旋转平移比为整数, 误差最小. 同时, 优化参数并在上海光源实现螺旋显微CT, 从实验上验证了模拟结果. 研究表明, 通过优化各参数, 同步辐射螺旋显微CT可以实现快速高质量三维成像, 为以后的实际应用提供了依据.     

嵌入式三色光变器

为了提升现有导模共振防伪光变器件的性能,设计了一种基于ZnS覆盖膜的一维单周期矩形结构三色光变器.当自然光入射角为45°时,可在0°,58°,90°方位角分别获得相应的蓝、绿、红三色反射峰,对研究结果进行了物理解释.分析并提出了该器件周期、槽深、膜厚以及入射角变化对反射峰的影响规律,对器件的设计、制作和测试有重要指导作用.三色光变器基于简单结构实现方位角调节的自然光三色光变效果,可运用传统激光全息产业的模压和蒸镀工艺进行制作,在光变图像防伪领域有重要应用.     

高度方向性多光束有机激光

采用DFB分布反馈结构的有机激光由于其自身优点备受关注,而利用高阶布拉格反馈的多光束有机激光及其原理鲜有报道。不同于以往的低阶布拉格反馈形成单波导或单光束激光,本文通过在平面有机半导体波导引入高阶布拉格反馈分别制备了红色和蓝色多束有机激光器。利用四阶布拉格反馈和PVK：DCJTI薄膜实现三光束红光激光器,出射角度为±53°和0.5°。利用五阶布拉格反馈和PS：DSA-ph薄膜实现四光束蓝光激光器,出射角度为±18°和±75°。融合平面波导与光栅耦合的机理,研究了高阶布拉格光栅反馈与器件特性之间的关系。结果表明,理论计算的光束耦合角度和实际测试相符,结果在一定程度上为多光束有机激光器件的设计提供了参考。     

单弹光调制傅里叶偏振光谱测量研究

提出一种基于弹光调制器（photoelastic-modulator, PEM)的复色光偏振光谱的傅里叶测量方法,被测光经过0(-45)弹光调制器调制,通过45(0)检偏器并由探测器探测调制后形成干涉信号,对干涉信号进行傅里叶变换,由所得结果实部和虚部得到被测光Stokes矢量中的S1、S2和S3的光谱。该方法降低了偏振光光程测量的复杂度,给出理论推导过程,并结合仿真结果与理论结果对比,证实了该方法复原后的偏振光谱与原始光谱可很好地吻合。     

基于四象限探测器的激光导引镜头的研制

为了满足激光制导对大视场、高线性度探测的性能要求,基于激光制导炸弹的应用需求,介绍了四象限探测器的工作原理和特点,分析了光斑大小、能量均匀性、线性度、探测距离等参数对探测精度的影响;结合系统性能指标,选择了合理的光学系统结构类型,完成了光学系统设计和光机结构设计;利用畸变、点列图、足迹图、能量集中度等指标对系统性能进行了评价,并分析了目标大小和探测距离对光斑大小的影响。测试结果表明,激光导引镜头总视场为±20°、线性视场为±10°、目标大小为1.5~2.4 m、探测距离为50 m~4 km、测角精度优于0.2°,能够满足激光导引的需求。     

高功率激光终端KDP晶体非共线高效三倍频及远场色分离方案数值模拟分析

为满足高功率激光装置对终端光学系统的改进要求,控制3ω光路透射元件厚度以降低激光损伤风险,避免3ω非对称聚焦与色分离元件对靶场调靶产生不利影响,本文利用非共线相位匹配原理讨论了KDP晶体Ⅰ类和Ⅱ类两种和频产生351 nm(3ω)激光及其远场色分离过程.模拟结果表明,室温20?C环境中除目前常用的共线和频外,1053 nm(ω)与526.5 nm(2ω)激光可选择Ⅰ类或Ⅱ类两种非共线和频方式实现高效3ω激光输出并在激光远场实现色分离,且具有足够的高效转换失谐角容宽.计算表明,与Ⅰ类和频类似,Ⅱ类和频也存在一个非临界相位匹配过程,其匹配方向约为θ(3ω)=86.53?.可通过增加晶体厚度克服其有效非线性系数较低的缺点,实现3ω高效输出,失谐角容宽可达±20 mrad.为满足靶场需要,解决非共线角容宽苛刻带来的调节不便,并进一步使光路紧凑,将楔角为12?的熔石英楔板置于倍频晶体之后,ω与2ω激光在熔石英楔板后表面可产生约3.5 mrad分离角.经非共线和频,使用薄透镜即可实现聚焦及色分离.该方案完全满足终端光学系统的改进要求,可作为可靠的备选方案之一.