“神光”装置的激光能量测量

本文叙述了在神光装置中测量激光能量的体吸收能量计的特点,给出了其工作参数。实测了神光装置中激光系统末级输出能量、激光系统前部和中部定点发射能量及激光系统放大的自发辐射能量。并作了分析和讨论。     

提高室外遮蔽物透过率测量精度的一种方法

在深入了解遮蔽物的特性对军事对抗、环境保护和森林防火等具有重大现实意义的基础上，针对目前室外测量遮蔽物激光透过率常用方法没有考虑激光脉冲发射能量起伏而导致测量精度低的问题，设计了一种新的试验方案和数据处理方法。新的试验设计考虑脉冲能量起伏，在早期设计方案的基础上增加了1个光分束器和1个激光接收机。这样设计的目的是为了得到遮蔽物释放后无法获得没有遮蔽物时测量处接收机所接收的每个激光脉冲的能量，从而消除脉冲能量起伏对测量精度的影响。提出监测激光脉冲发射能量并用其对远场接收处能量进行反演的数据处理方法，从而明显改善了透过率测量的精度，增强了决策的科学性和可靠性。     

模拟炸药装置内中子能量与时间变化

在NS-200加速器的脉冲D-T中子源条件下，研究中子源位于装置外时、装置内不同空间位置的能量随时间的变化关系。脉冲运行频率是6MHz，周期为166．6ns。源中子脉冲的宽度为5～6ns。新设计的靶室既有伴随α粒子监测，又能引出与中子脉冲周期相同的零信号。零信号是用感应的方法产生的，FAST MPA-3多参数数据获取系统用于测量时间一能量二维谱。(n，γ)分辨是采用脉冲形状甄别法实现的。Na-22单能γ射线源作为探测器的能量刻度用源。     

天幕立靶探测光幕响应时间一致性测量方法研究

为验证弹丸穿过天幕立靶时6个光幕响应时间是否一致，以提高测试设备测速精度，提出了一种用于检测天幕立靶光幕响应时间一致性的测量方法，设计了一种基于该测量方法的模拟弹丸过幕信号源测试装置。该装置调用存储在ROM中的弹丸轮廓数据，经DA转换控制两路光源间隔亮暗变化一次，用于模拟弹丸依次穿过探测光幕所遮挡的光能量变化。利用信号采集与处理仪同步采集两路输出信号时间间隔，与装置设定时间间隔的差值比较完成测试。测试结果表明:输出两路信号的时间间隔与设定时间间隔间的差值均小于1 μs，满足6个光幕响应时间一致性技术指标要求，该测试装置及测量方法可用于天幕立靶光幕响应时间一致性测量。     

光锥导光装置耦合效率分析与测试

介绍了光锥导光装置的优势,分析了影响光锥导光装置耦合效率的主要因素,得出了影响光锥导光装置耦合效率的理论模型误差曲线。以光锥端面反射损耗及光纤辐射损耗为主要误差源,测试了光锥导光装置的耦合效率及误差对耦合效率的影响;采用分光比标定的方法测量导光装置的耦合效率,消除了由于激光器输出能量变化给试验中脉冲能量测量环节带来的影响;根据试验测量数据,拟合出误差对耦合效率的影响曲线,通过与理论误差曲线进行对比,验证了理论模型的正确性,同时测得该耦合装置的耦合效率为70．26％。在激光束的入射角度误差〈5°,且在光纤耐受弯折允许范围内甩动光纤的情况下,总误差对耦合效率的影响〈10％,满足实际工程误差的允许范围。该耦合装置已经应用到实际工程中。     

制服智能选号型装置的研究与设计

针对目前国内制服号型匹配作业效率与精准度低的现状,设计出一种基于配衣参数因子的智能选制服号型装置,能实现快速、智能、精准的对个人制服号型的选择;该装置以超声波身高测量仪、电子体重计、头围测量仪、脚长测量仪、测量控制电路、数据传输转换单元等组成人体测量硬件系统,其作用主要是用于快速采集人体相关测量指标数据;在软件设计方面采用智能选号型算法,其目的是对所采集数据进行智能定量分析,最后准确的匹配出个人制服号型;试验结果表明,该装置设计理论充分且性能良好,具有广泛的应用推广前景。     

扫描法测量无衍射成像微光斑的能量分布

在无衍射光滤波法显微成像中，实际成像光斑的能量分布对成像质量影响较大,故需要对微弱成像光斑的能量分布进行准确测量。实验中采用扫描法测量光斑的能量分布，通过柔性铰链机构带动微米级小孔以很小的步距对成像微光斑进行精确的二维扫描，用光电倍增管接收扫描采样的微弱光信号，再以低噪声的I/V转换电路和电压放大电路处理取样信号后送入计算机处理，就可准确地复原光斑的能量分布。通过制作的测量装置对实际微弱光斑测量后，以三维能量分布图的形式给出了测量结果。该方法实现了对能量分布不规则、尺寸较小、能量密度小的光斑能量分布的测量，并且有很高的测量精度。     

激光束二维强度分布的测量与功率测试标定

报道了研制的激光束二维强度分布测量装置,实现了从红外到可见的激光束二维强度分布测量,给出直观的激光束远场立体花样和平面分布等高能量图,进一步用该装置测量出激光能量,文章最后给出了标定方法和结果.     

K荧光辐射场MC模拟与能谱测量分析

K荧光辐射装置可填补国内超大型测量面积核辐射探测器计量检定需求,该装置具通量高、能量点多、单色性好、有成本低、即开即用等优势。其原理是X射线光机发射出的X射线轰击辐射体材料产生多种特征X射线即荧光射线,在荧光射线出射路径上加入次级过滤器吸收掉多余的射线以提高荧光纯度,辐射体以及次级过滤器的材料厚度值与荧光产额、纯度直接相关。通过MC（Monte Carlo）程序计算荧光装置各项指标参数结果,指导后期试验装置的建立和研究,MCNP5（Monte Carlo N Particle Transport Code）软件模拟Cs₂SO₄辐射体数据表明：荧光装置具有良好的屏蔽和准直的效果,荧光以辐射体中心垂直面呈对称逐渐减小分布;荧光产额随着辐射体厚度的增加逐渐增大,但存在相对饱和厚度值,即辐射体达到一定厚度值以后,荧光产额不再随辐射体厚度的增加而增大,而是趋于饱和状态;为获取单一能量荧光辐射场,在荧光出射束方向增加次级过滤器TeO₂材料,其吸收L,K_β射线会远远大于K_α射线,以达到消除L,K_β射线保留K_α射线目的,形成单能的参考辐射场;在距离辐射体中心30 cm处,通过多组数据表明,次级过滤厚度为0.035 cm时,荧光纯度94.521%为最大且荧光产额最高;荧光纯度随着次级过滤器材料的厚度增加呈现先增加后逐渐减小的趋势;使用LEHGe探测器实际测量获取K荧光辐射装置能谱数据,通过ROOT程序对测量能谱数据处理和分析,拟合出K_α1和K_α2能量点的峰位道址误差小于0.005%,测量分析出其能量值与理论值偏差分别为0.19%,0.23%,测量结果与实际理论能量值相符。测量结果可验证MCNP5程序计算出的次级过滤器材料具有良好吸收效果且实现了单能荧光参考辐射场。     

碳纳米管悬浮液光限幅机理实验

近年来，实验发现碳纳米管在光限幅中表现出良好的性质，其光限幅带宽宽，响应时间短，限幅阈值较低，使其成为继C60后又一理想的光限幅材料。为了研究其光限幅机理，测量了碳纳米管悬浮液的散射和透射能量随入射激光能量的变化，限幅过程中散射光的角度分布以及探针光随时间的变化。     

高能激光能量计溯源问题研究北大核心

由于高能激光能量计标定过程中没有标准的能量测量装置和标准的激光源,无法采用常规方法对其进行标校。提出了一种利用现有小能量计从低到高逐级多次传递不确定度的方法,以及一种利用能量等效原理对激光能量计进行标校的方法。不确定度传递法方法简单,但环节较多导致不确定度较大。等效标定法包括电标法和光标法,电标法对设计要求较高,但求解过程相对简单。光标法工程实现难度要低得多,但必须事先对灯组余热及热损失进行测算。等效法的三个条件与误差大小关系紧密,在结构设计中必须严格考虑,它是提高测量准确性的根本,其次要尽量减少不确定度传递的中间环节,最后需要对误差项进行科学分析和测定,在此基础上对这些项进行相应的修正和补偿。     

横向调制偏振光测量导轨直线度

介绍了一种测量导轨直线度误差的新方法,利用偏振干涉原理调制出一束偏振角随光束横向坐标线性变化的特殊线偏振光光束,通过一个随直线度误差移动的光缝测量出光束中不同位置的偏振角,根据直线度误差与偏振角之问的线性关系,实现对直线度误差的测量.从理论上对该方法进行了论证分析,进而详细介绍了光学调制器的组成,设计了偏振角测量的光电组件,并进行了相应的实验.实验结果分析表明,该实验装置的直线度误差与偏振角之间的直线拟合相关指数R2优于0.9995,且测量直线度误差范围不低于0.5 mm,构建的测量系统经标定后测量分辨力可以达到亚微米级,测量不确定度达到1μm.该方法不仅实现方便、可靠性较高,而且可以克服测量时由于光强变化、导轨形面误差对测量结果的影响,稍加改进即可实现二维直线度误差测量,测量精度与自准直仪相当,具有一定的理论研究意义和较强的实际应用前景.     

基于波长移相剪切干涉的准直波前重构技术

为了实现干涉仪出射准直波前的重构，提出了基于波长调谐移相的横向剪切干涉技术。干涉仪出射波前分别经楔板的前后表面反射，通过角锥棱镜返回后在干涉仪CCD上形成剪切干涉条纹。采用波长移相方法提取剪切干涉条纹的相位信息从而实现准直波前重构。分析相对剪切比对波面重构精度的影响，推导相对剪切比和其影响因素间的关系公式，给出波长移相中光程差常数分量的估算方法。测量干涉仪的三组出射波前，波前的峰谷值分别为3.22λ、2.10λ、0.83λ。该方法简化了传统测量干涉仪准直波前的横向剪切干涉装置，提高了测量精度，特别适合于测量波长移相干涉仪的出射波前。     

彩色三维激光扫描测量方法的研究

提出了彩色三维激光扫描测量方法，即在单色三维激光扫描测量数据上贴合彩色的数字图像。给出了单色三维测量模型——三维光平面方程测量模型，提出了全新的测量系统参量的快速标定方法，并制作了标定靶标。给出了物体三维数据和颜色信息的贴图技术。利用所研制的装置对招财猫模型进行了实验测量，得到了满意的结果。     

智能延迟触发产生器设计

在弹道测量、高速飞行物碰撞实验（如太空的‘垃圾’碎片对飞行的卫星、飞行舱的损害研究）及其它的类似实验中，需要准确测量飞行物碰撞前的一些状态：如速度、飞行姿态、断裂等情况，并且希望得到在碰撞前很短的距离处测量的数据。那么，在使用X光的阴影照相技术中有关X光机的触发问题就显得更加重要；如果X光机提前触发，此时飞行物还未进入照相区域或者离碰撞区的距离还远，则记录不到弹丸的X光图像或者位置不理想而造成数据不够准确；如果X光机延迟过多触发，则因已碰撞而无法获得碰撞前的状态参数：所以，X光机的触发时刻必须准确才能保证获得物体在希望位置处的X光阴影图像，并且降低实验成本。     

用于能量标定的束流损失测量系统

为精确地测量合肥电子储存环电子束的能量,建立了一套束流损失的测量装置,选择了一款对低能光子探测效率高的塑料闪烁体探测器,根据测量到的束流损失信号研制了一套数字化的信号处理电路,并进行了实际测量。测量结果表明该束流损失测量系统能够精确、灵敏地反映出束流损失的变化,可以用于自旋共振退极化法标定电子束能量的实验;并介绍了自旋共振退极化法的测量原理及依据的理论基础。     

基于多层膜偏振元件的同步辐射光束线偏振特性测量研究

利用自行研制的同步辐射软X射线多层膜综合偏振测量装置, 对北京同步辐射装置(BSRF)的3W1B软X射线光束线的偏振特性进行了系统的研究. 给出了多层膜偏振元件起偏前后的测量结果, 测量能量为206eV时, 经反射镜、光栅等光束线光学元件后输出的线偏振度(起偏前)为0.585, 经多层膜偏振元件起偏后输出光的 线偏振度达到0.995.     

磁压缩对高频稳定性的要求

 曲柄式磁压缩系统是北京大学SASE自由电子激光装置中非常重要的部分，通过其对电子束团的压缩为扭摆器提供高流强、短脉冲的电子束，使电子束在扭摆器内较短的距离实现饱和出光。曲柄式磁压缩需要利用偏离高频峰位的加速相位使得电子束产生能量-位置关联，主要讨论高频相位抖动与能量-位置关联的相互关系，高频相位抖动使得束团的能量-位置关联不同，即束团内电子能量随位置分布不同。进而研究其对磁压缩性能的影响，即能量-位置关联不一样会导致磁压缩得到的束团长度出现涨落。     

靶参数测量技术

研制了适用于泡沫材料测量的透射式低能（能量低于3keV）X射线机，由于X射线能量很低，设计采用开放系统，并在较高真空下工作，既避免了铍窗及空气吸收造成X射线强度损失与降低照相背景反差，又可以保证电子束发射系统可正常工作，灯丝不致被氧化减少使用寿命。由于靶膜可以方便更换，因此，也可以使用较高原子序数金属材料靶膜，提高X射线能量，拓展设备使用范围。经过实验研究，使用6mm厚铝膜作靶材，获得了清晰的输运靶泡沫柱X光图像，表明设备可用于神光实验制靶任务常规测量。     

氢钟测量死时间导致的光频测量统计不确定度分析

利用87Sr光晶格钟与氢钟的频率比对测量了氢钟的频率稳定度。在89%的光晶格钟有效运行率下，经过约10 d的测量得出氢钟的频率稳定度，并由此推导出氢钟噪声模型的相关参数。根据氢钟噪声模型生成的随机噪声序列，对由测量死时间导致的频差进行了100次模拟，并以模拟结果的1倍标准差为测量不确定度。不同有效运行率下，氢钟测量不确定度的计算结果表明，由氢钟测量死时间导致的不确定度随有效运行率的增加而减小，且在有效运行率小于10%时，增加总的测量时间可以显著减小测量不确定。