采用脉冲悬丝法测量强流加速腔聚焦场磁轴

 介绍了利用脉冲悬丝法校正、测量加速腔磁轴，以及对10MeV LIA束输运系统中40cm长聚焦线圈磁轴偏差的测量，详细描述了实验装置和实验方法。从测得的电压波形可区分出磁轴的倾斜与偏移，并可辨别出倾斜与偏移的方向，在聚焦线圈轴向磁场最强为0.072T的条件下，通过多次实验改变悬丝电流从0 .3A到3.8A，并改变电流脉冲宽度从0.3ms到1.5ms，测出了40cm聚焦线圈磁轴的偏差，并给出了磁轴偏差分布的对应波形。测试灵敏度估计为磁轴倾斜1mrad, 偏移0.2mm。     

大尺寸螺线管线圈的磁轴控制技术

从匀场环结构参数优化设计、线圈线包材料规格的选择、绕制工艺探索、超大幅面二极校正线圈研制、全新准直方法的磁轴检测技术等多方面研究大尺寸螺线管线圈的磁轴控制技术。突破了磁轴倾斜小于等于1 mrad的技术指标,成功研制出磁轴倾斜小于等于0.5 mrad的大尺寸聚焦线圈,解决了其中的关键单元部件研制的核心技术问题。     

强流直线感应加速器中束流质心横向运动初步计算

 “神龙一号”强流脉冲加速器由72个直线感应加速腔和18个用于测试和真空泵接口的多功能腔组成。直线感应加速器的研制建造中磁轴对中偏差和聚焦磁场的自然偏差所引起的束流质心偏移轨道中心是不可避免的，由于束脉冲期间存在能散，使束流产生Corkscrew运动,导致束流品质变坏。而束脉冲期间的能散只能减小到一定水平，因此必需采取一定的措施抑制Corkscrew幅度的增长。在加速器的安装阶段，脉冲悬丝技术被应用于准直加速段聚焦磁场，并在磁轴准直测试的同时对磁场固有倾斜偏差进行初步校正。根据脉冲悬丝测试所得实验数据，采用传输矩阵法对加速段束质心轨迹进行了初步估计，计算中考虑了各加速腔聚焦磁场的倾斜和偏移误差。给出了计算结果和分析。     

双线并绕螺线管引入霍尔效应测量螺线管磁场的实验改进

针对大学物理实验中霍尔效应测量螺线管磁场实验中同一螺线管所通入电流既作为已知电流求霍尔元件的灵敏度又作为未知电流求螺线管的磁场这一不足,提出一种设计方法,采用双线并绕螺线管使两个电流进行有效区分,同时还可以测量螺线管内的叠加磁场,可使学生深刻全面理解霍尔效应测量螺线管磁场的原理及螺线管磁场的性质,并可作为设计性实验项目培养学生的创新意识。     

包含两个半导体光放大器的锁模光纤环形激光器数值研究

采用自再现理论,对一种包含两个半导体光放大器的锁模光纤环形激光器进行了数值研究.研究结果表明：为了提高谐波锁模输出脉冲的质量,调制半导体光放大器应当保持高直流偏置,对自发辐射信号进行调制并提供锁模脉冲克服腔损耗所需的增益,而此时的增益半导体光放大器则被低直流偏置充当增益补偿器维持较窄的净增益窗口;与之相反,为了获得振幅均衡的有理数谐波锁模输出脉冲,调制半导体光放大器则应当偏置在较低的电流上,而增益半导体光放大器应当保持较高的偏置电流以提供足够的常量增益克服腔损耗.此外,还必须提高注入光信号的峰值功率.     

用霍耳元件测量磁场实验的探讨

就当前实验教学中利用霍耳元件测量磁场的实验中存在的问题，提出一种简便可行的方法，即利用载流长直螺线管中心位置的匀强磁场测定霍耳元件的灵敏度，再利用此霍耳元件测定螺线管内中心轴线上磁感应强度的大小分布，解决了实验中霍耳元件灵敏度难以测量的问题     

“神龙一号”加速器聚焦磁场准直

 “神龙一号”是一台正在建造中的脉冲强流加速器。这台加速器的主体由72个直线感应加速腔和18个用于测试和真空泵接口的多功能腔组成。为获得高品质的电子束流，减小发射度的增加，抑制corkscrew的增长，聚焦磁场的磁轴准直精度要求很高。在使用激光跟踪仪对机械轴进行准直的前提下，脉冲悬丝技术被应用于准直加速段聚焦磁场，并在磁轴准直测试的同时对磁场固有倾斜偏差（tilt）进行初步校正。介绍和讨论了测试方法，测试精度以及测试结果。     

HIRFL-CSR实验环电子冷却装置磁场测量

 在HIRFL-CSR实验环电子冷却装置上采用了独立的高精度螺线管串联产生纵向磁场的设计,获得很高的冷却段磁场平行度。使用霍尔片测量磁场的分布,使用磁针测磁方法测量冷却段磁场的磁轴偏角,并根据测量及计算结果对单个线圈磁轴进行微调。测量及调试结果表明,在施加电流为额定电流的一半时,冷却段磁感应强度为0.078 T,剩余磁场小于2×10^-4 T,磁场不平行度小于1×10^-4,达到了预期的设计目标。     

J-TEXT铁芯模型欧姆放电数值模拟

本文采用有限元软件分析了J-TEXT的完整铁芯模型、等离子体电流丝模型和简化中心螺线管模型的磁场特征,确定了简化中心螺线管的几何参数与电流,之后把有限长度中心通电螺线管参数加到托卡马克模拟程序TSC模型中,模拟J-TEXT的欧姆放电过程,获得了欧姆放电电流、电子温度、等离子体密度、等离子体电流,磁轴位置等参数。模拟结果与实验结果数据相符,为具有铁芯结构的托卡马克放电模拟提供了有效手段。     

铝合金中铬元素的时间分辨激光诱导击穿光谱高灵敏检测

为了消除在激光诱导击穿光谱(LIBS)信号检测时等离子体中强的轫致电子辐射对光电倍增管和前置信号放大器造成的不良影响,提高信号检测灵敏度,设计了一种基于CR110的门控端窗光电倍增管并用于LIBS中的微弱信号检测。该门控光电倍增管与前置信号放大器组合运用既可以成功抑制激光等离子体中强的轫致电子辐射的背景干扰,又可以进一步放大微弱的原子辐射信号,提高光谱分析的灵敏度。用LIBS分析铝合金标样中的微量铬元素,采用该门控光电倍增管时其检出限可以达到5.55 ppm,与采用普通光电倍增管的相比改善了近6倍,显示出该门控光电倍增管在时间分辨信号检测领域良好的应用效果。     

疏松载流螺线管轴线上磁场的分布研究

疏松载流螺线管轴线上磁场实验的设计可以测量螺线管轴线不同位置上的轴向磁场和径向磁场,实验结果与数值计算结果吻合。另外,从该实验测量结果发现疏松型螺线管轴线上的轴向磁场与螺距呈近似线性关系。这些工作不仅可作为大学物理实验课的选做内容,还可以为设计基于测量磁场的位移和应力传感器提供依据。     

长程轮廓仪用于筒状超光滑表面测量的误差分析及校正

为了提高使用长程轮廓仪对筒状超光滑非球面进行面型测量的精度,研究并总结了测量过程中常见的误差源及校正方法.针对测量过程中对结果影响较大的转台转轴与待测筒状镜光轴之间的倾斜和偏心误差做了详细的分析,提出利用数据处理校正这部分误差的方法.编写了相应的数据处理程序,通过数值模拟实验对该程序进行了验证.实验结果表明,该程序能够...     

Corkscrew运动影响束流发射度的数值分析

 根据Corkscrew运动的特征，建立了束心Corkscrew运动及其对束流发射度的影响的理论模型，并进行了数值计算，揭示了束心Corkscrew运动造成束流积分发射度增长的一般规律，分析了有关参数对积分发射度的影响。计算结果显示，束心Corkscrew运动是叠加在束心平均偏轴上的一种横向运动，同时也是一种色散效应。虽然束心Corkscrew运动与束心平均偏轴具有很多相同的激励因素，但二者具有截然不同的机理。束流的能散度和初始入射角是Corkscrew运动的两个基本因素，而传输磁场、线圈磁轴倾斜及线圈安装方式对Corkscrew运动的幅度和频率构成较大的影响，并引起束流发射度的增长。只要存在初始入射角、初始入射偏轴或线圈磁轴倾斜中的任何一种因素，就会出现束心偏轴。在数值分析的基础上，针对减小束心Corkscrew运动和束轴的偏心提出了相应的抑制措施。     

基于麦克斯韦方程的交变电流长螺线管磁场

为了分析方波驱动长螺线管内磁场畸变机理,利用麦克斯韦方程研究了螺线管内外的磁场分布情况。首先,利用麦克斯韦方程,分别建立了正弦波驱动螺线管内外电场、磁场模型,并结合安培环路定律和电磁感应定律选取了合适的边界条件,得到了正弦波驱动长螺线管的磁场分布;其次,通过傅里叶变换将方波信号变换为多个正弦信号叠加的形式,从而得到了方波驱动长螺线管磁场分布;最后,通过仿真试验重点分析了方波驱动信号频率对磁场的影响,并得出结论:方波驱动长螺线管磁场波形会失真、畸变,驱动信号频率较低、距离螺线管轴线距离较近处,磁场的方波特性较好。     

高空遥测激光多普勒检波系统研究

为解决远距离处人工地震波的检测问题,研究了光源的相干性,系统的稳定性．激光多普勒信号强度、信噪比,位移测量灵敏度和精度等理论及方法。采用在腔内捕人两个直径为1．8mm的可变光阑和输出光的准直结构(4倍)．增大光源的相干长度和可测距离;在两路光中分别加入声光调制器和λ/4波片．实现偏振态匹配并使系统工作更稳定,提高信噪比;采用透镜聚焦接收．增大信号强度;采用特伦逆向反射装置,消除它在位移或振动过程巾因偏摆或横移所带来的影响,使测量灵敏度和精度提高约一倍。将此系统用于2m处的振动进行原理性实验,其振幅测量相对误差为0．1％,可测频率最高为750Hz,因此可用于高空遥测人工地震波。     

空间环境高精度光电轴角测量研究

在复杂恶劣的气候条件下进行高精度的轴角测量已经成为发展空间应用技术的主要瓶颈,其中空间温度交变和振动环境,严重制约着空间用轴角测量装置的精度和使用寿命。分析了空间应用环境造成光电轴角测量装置输出误码和器件老化机理,提出一种在空间复杂环境进行高精度轴角测量的系统解决方案。给出了系统硬件设计方法,并采用了一种码盘信号自适应处理技术,弥补了传统的光电轴角测量方法的缺陷,在保证轴角测量高精度的前提下,提高了空间测角平台的可靠性和使用寿命。实验结果表明：测角分辨率为0.618″;测角误差峰-峰值为6.2″。     

精密工程测量仪器及数据处理

针对某精密工程测量仪器中的测控系统采集外设信息、分析处理测量的数据,并集中控制各设备的需求,从系统的整体设计考虑,实现了该系统控制器的硬件电路设计以及驱动程序开发。系统硬件采用ARM9处理器AT91RM9200芯片作为控制器的核心,对控制器进行了各部分电路的设计,同时基于实际需求完成应用程序的设计并对系统的测角误差进行分析,推导其形成机理。为了提高测量精度和方便操作,分析了系统横轴倾斜、竖轴倾斜、视准轴倾斜等引起的测量误差,通过建立数学模型、同时采用电子补偿器对系统进行补偿和校正。     

基于虚拟仪器技术的磁场的测量

以螺线管磁场测试仪为硬件基础,LabVIEW为软件支持,通过数据采集卡将两者结合,直接测得通电长直螺线管轴线上的磁场分布,实现了磁场的自动化测量。测试结果表明,不同励磁电流下,通电长直螺线管中部轴线上均为匀强磁场,且大小是端口处磁场的两倍。该方法原理直观明了,操作简单,可作为创新和研究型项目。     

大倾斜角度下基于冷原子重力仪的绝对重力测量

冷原子重力仪的倾斜角会对绝对重力测量产生显著的影响.高精度的绝对重力测量需要对重力仪的倾斜角进行精确的测量、控制及校正.本文从理论上分析了四种不同情况下倾斜对绝对重力测量的影响规律,并在实验上对得到的理论进行了实验验证.基于此,设计了一种基于双倾斜计的绝对重力测量方案,主要是为了解决恶劣测量环境下的冷原子重力仪倾斜漂移问题.此方案利用高精度倾斜计记录放置在被动隔振平台上的拉曼反射镜的倾斜角度,并使用另外一个倾斜计监控真空系统的倾斜,以实现振动噪声的抑制和倾斜的高精度测量.基于自研的小型化冷原子重力仪,对该方案进行了实验验证,并最终实现了车间复杂环境下的高精度绝对重力测量.由于倾斜得到精确测量和补偿,冷原子重力仪的测量精度达到了12.3μGal.本文为复杂环境下的高精度绝对重力测量提供了一种可行的方案,为冷原子重力仪的实用化提供了参考数据.