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对PTS装置分层真空轴向绝缘堆的设计和分析方法进行了研究。利用全电路模拟方法得到了绝缘堆各层的电压波形。利用静电场数值模拟方法,对每层堆中的绝缘环、电极环、均压环、场调整环以及两端接口部分的形状都进行了设计和优化。2维和3维静电场模拟结果表明,绝缘堆的设计能够满足静电场设计要求。采用2维PIC程序初步计算了绝缘堆金属均压环真空侧电子发射对电压分配不均压度的影响,计算结果表明,真空侧的电子发射会较大地影响绝缘堆电压分配的均匀度,进而对绝缘堆的全堆闪络概率造成较大的影响。 相似文献
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基于统计学闪络经验公式,计算绝缘堆闪络概率,结果显示:绝缘堆电压峰值越低、电压有效作用时间越短、材料常数越小, 则闪络概率越低;在一定绝缘堆电压范围内,绝缘堆半径越小,闪络概率越低。考虑磁场闪络抑制效应,计算了绝缘堆闪络概率。通过电场强度与磁感应强度之比得到磁场开始闪络抑制作用的临界比值。根据绝缘体与电极的夹角以及阴极三相点电场强度与平均电场强度的关系,得到不同的临界比值,比较闪络概率计算结果的差异。计算结果表明:在磁场闪络抑制效应作用下,绝缘堆闪络概率下降。 相似文献
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对比了几种不同类型的过电压因子下绝缘堆闪络概率的特点, 考虑了多层均压及圆周渡越时间后得到的闪络概率更能反映绝缘堆耐压水平;简化计算统计学经验公式中矩阵可保持绝缘堆闪络概率计算值准确性并减少过电压因子的静电场计算次数。分析在固定间隙距离下绝缘环个数与电压峰值及电场强度峰值的关系, 计算结果表明:存在最优绝缘环个数承受最高电压峰值与电场强度, 承受最大工作场强的绝缘环个数下, 工作电压幅值已降低很多。在选择绝缘环个数时应综合考虑, 该计算方法可应用于工程绝缘结构设计中合理选取绝缘环个数。 相似文献
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为了研制出便携式的具有较高性能的高能闪光X射线系统,需要发展新型紧凑型的高能闪光X射线二极管,要求其体积小,能工作在较高电压下。简要介绍了冷阴极X射线二极管的结构和工作原理;阐述了二极管绝缘结构设计原则,设计了一种新型的紧凑型轴向绝缘结构的X射线二极管;在高压端和地电极之间采用绝缘环和金属均压环交替叠加进行轴向绝缘,有利于减小二次电子发射几率,降低绝缘体表面爬电几率,缩短轴向绝缘距离。二极管工作电压为1 MV,轴向绝缘距离约260 mm,结合ANSYS数值模拟软件进行了静电场数值计算。二极管轴向绝缘区最大工作场强为95 kV/cm,各阳极三相点最大场强为26 kV/cm。计算结果表明:二极管的工作场强低于真空闪络场强;所有三相点的工作场强均满足绝缘要求。 相似文献
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绝缘堆为PTS装置的核心部件之一,其工作性能很大程度上决定了PTS装置整机的运行状态。在前期整机调试的基础上,对PTS装置绝缘堆的工作性能进行了介绍与初步分析。基于真空沿面闪络的统计学经验公式和瞬态电磁波分析方法,对实验中出现的两种典型异常电压波形的原因进行了探讨,初步验证了环间闪络引起的瞬态电磁波在绝缘堆内部不同介质中传输、衰减与合成的规律。实验表明,在最高2 MV的工作电压下近30发的实验中,绝缘堆未出现贯穿性闪络现象。在实验中也观测到,随着发次的累积,绝缘堆的环间闪络会在随机分布的基础上呈现一定的系统性偏差。 相似文献
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High-energy laser systems include an optical train and a gas medium that must be capable of transporting and directing the beam. The optical train is termed a laser beam tube. Because of the finite absorption of laser energy, the thermal effects of the beam tube make the beam diffuse and cause degradation of the laser beam's quality. We study systematically a beam tube consisting of a laser window made from white bijou (i.e., Al2O3) or fused silica and a tube of nonflowing nitrogen or helium gas. The results show that the thermal effects of the window and the gas on the beam neutralize each other; in particular, in some cases they compensate for each other completely, such that the beam tube has no effect on the beam quality in spite of the fact that separately each has a severe effect. We explain how to acquire the specific cases. 相似文献
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以激光照射下TbFeCo四层结构为例,通过体积功率函数g的纵向分布,分析了MO盘片各层的光能吸收情况.借助有限元方法对热扩散方程进行数值运算,给出了多层膜膜体温度的时空分布,分析了各层中的热扩散情况.通过对影响热磁记录的激光功率、激光照射时间和表面热流速率γ等因素的研究,给出了适合研究体系的激光功率、激光照射时间和表面热流速率.旨在通过TbFeCo这一特例的热学分析,为其它的光盘(如DVD-ROM)的热学研究提供借鉴.
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光路交叠对强光传输的影响 总被引:2,自引:0,他引:2
实验中观察到高能激光束通过光程总长、气体环境等条件相同,但局部布置不同的光路后,其接收光斑峰值功率密度、波前离焦和高阶像差等光束参量有差异.对此问题,选择Z型和X型两种总长度相等的光路在相同气体环境下进行了数值研究.结果表明,产生上述差异的主要原因是由于两种光路中光束交叠区域大小和形状不同引起的气体热效应产生的附加相位有所不同.而且对不同特性的光束,该差异也不同.对高斯光束,两种光路中气体热效应对光束影响的差异较小;对平顶高斯空心光束,两种光路中气体热效应对光束影响的差异较明显.因此,为抑制气体热效应对光束的影响,在考虑其它因素的同时,应尽可能减小光路中的光束交叠区域. 相似文献
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Tingting Shi 《中国物理 B》2021,30(12):124208-124208
Coherent rainbows can be formed by focusing white-light laser into liquids. They are bilaterally symmetric interference rings with various shapes. Such interference rings arise from the temperature distribution of the liquid induced by laser heating, i.e., thermal lens effect, which changes the refractive index locally and thus the optical path difference. The up-down asymmetry of the interference rings is caused by convection in the liquid. With the increase of the viscosity, the interference rings change their shape from oval to circular shape. After a shutter is opened and the laser shines into the liquid, the interference rings are circular at the beginning. As time goes on, they gradually turn into an oval shape. Let the liquid go a free-fall at the beginning, the interference rings remain circular. All the three experiments have confirmed that the asymmetric interference rings are due to convection in the liquid associated with thermal lens effect. We also numerically simulate the two-dimensional heat conduction with and without convection, whose results agree well with our experimental observations. 相似文献
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为了获得高功率激光束,提出利用双色镜对典型波长2种不同类型(脉冲、连续)的高能激光进行合束,以实现高功率高能量激光输出。通过对双色镜的热效应和合束光斑远场激光参数进行仿真分析计算,热效应仿真结果表明,在单束激光10 kW、光斑直径15 mm条件下,双色镜面型热形变量均方根值为0.004λ(λ=632.8 nm),满足光学元件面型小于0.03λ精度要求。搭建了一套基于双色镜的光谱合束系统,并分别进行了高功率连续激光与高功率连续激光、高功率连续激光与高能量脉冲激光的合束试验,合束效率高于95%。试验结果表明,光谱合束可有效应用于高能激光领域。 相似文献
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部分抽运的板条激光器的热效应分析 总被引:15,自引:5,他引:10
基于热传导方程和高斯赛德尔数值计算方法,对部分抽运板条激光器的温度分布、热应力和热致折射率变化等热效应进行了详细分析,并与单侧抽运及双侧抽运方式进行了比较。结果表明,设计合理的部分抽运板条激光器,可以获得较高的抽运效率,其热效应相比于均匀抽运的情况并没有显著劣化,不论是采用锯齿形传播方式还是直线传播方式的激光器都可以获得较好的光束质量,当一束高斯激光直线经过板条晶体中部时,光束质量因子为1.4,若采用锯齿形传播方式,则光束质量因子可提高到1.1。 相似文献
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分析了高功率激光通过窗口时,引起的窗口热透镜效应及其对激光光束质量的影响。用冲量定理方法,推导了二维热传导方程的广义傅里叶级数解,然后按照平面热应力问题,运用有限元方法数值计算热变形。考虑热变形、折射率随温度变化,忽略光弹性效应,解出出光面的波前相差分布,讨论了远场光束质量。以空心环形光束为例,计算了熔融石英(SiO2)和白宝石(Al2O3)两种常用窗口的温升分布、热变形、波前相差和光束质量,分析了冷却、辐照时间、光强分布的空间梯度和各种材料参数对光束质量的影响。 相似文献
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A study of the effect of laser beam geometries on laser bending of sheet metal by buckling mechanism
Laser beam forming has emerged as a new and very promising technique to form sheet metal by thermal residual stresses. The objective of this work is to investigate numerically the effect of rectangular beam geometries, with different transverse width to length aspect ratio, on laser bending process of thin metal sheets, which is dominated by buckling mechanism. In this paper, a comprehensive thermal and structural finite element (FE) analysis is conducted to investigate the effect that these laser beam geometries have on the process and on the final product characteristics. To achieve this, temperature distributions, deformations, plastic strains, stresses, and residual stresses produced by different beam geometries are compared. The results suggest that beam geometries play an important role in the resulting temperature distributions on the workpiece. Longer beam dimensions in the scanning direction (in relation to its lateral dimension) produce higher temperatures due to longer beam–material interaction time. This affects the bending direction and the magnitude of the bending angles. Higher temperatures produce more plastic strains and hence higher deformation. This shows that the temperature-dependent yield stress plays a more dominant role in the deformation of the plate than the spread of the beam in the transverse direction. Also, longer beams have a tendency for the scanning line to curve away from its original position to form a concave shape. This is caused by buckling which develops tensile plastic strains along both ends of the scanning path. The buckling effect produces the opposite curve profile; convex along the tranverse direction and concave along the scanning path. 相似文献
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二极管双侧抽运横流连续液体激光系统性能模拟 总被引:2,自引:0,他引:2
为解决无机液体激光系统的热效应问题,采用激光二极管双侧抽运横向流动的Nd3 :POCl3:ZrCl4溶液以很好地减小热效应,实现液体激光系统高功率高光束质量输出。建立了液体激光理论模型,分析了工作参量对系统能量转换效率与介质热效应的影响;模拟了系统在不同吸收系数和不同流速下的能量转换效率,远场光斑分布以及激光束亮度分布。模拟结果表明:采用二极管作为抽运源可以获得很高的能量转换效率,而且光束质量较好;在给定抽运体积和抽运强度为800 W/cm2时,介质的吸收系数位于2.5~3.0 cm-1,流速约为25 m/s时,输出功率与光束质量实现最佳匹配,激光束亮度最高,系统性能达到最佳。 相似文献