新型X波段多功能EPR谱仪的设计与性能

本文设计和研制了一款新型X波段多功能电子顺磁共振（electron paramagnetic resonance,EPR）谱仪,并为其开发一款新的控制和读出系统（control and readout system,CRS）来操控微波脉冲的产生和信号的采集,提高了系统的集成度和可扩展性. 该谱仪可实现常规的连续波EPR（continuous-wave EPR,cw-EPR）、脉冲EPR（pulsed EPR）和瞬态EPR（transient EPR,trEPR）实验,并装配了6~300 K的无液氦变温装置,以及兼具平行模式与垂直模式的新型双模连续波谐振腔和用于脉冲EPR及trEPR的介质腔. 针对新型EPR谱仪和新谐振腔,本文利用双模连续波、脉冲和瞬态三个不同方式的EPR实验,对其功能进行了验证.     

基于直接数字合成技术的电子自旋-核自旋双共振实验射频信号源设计

为了满足脉冲式电子顺磁共振谱仪中电子自旋-核自旋双共振模块的需要,利用直接数字合成器设计并制作了射频信号源. 该部件产生的射频脉冲具备对频率、幅度和相位快速精确调制的能力,对原子核自旋有较强操控能力.     

自聚焦透镜耦合激光二极管抽运Nd:YVO4锁模激光器的研究

设计了一种简单有效的折叠腔,采用具有部分透过率的平面反射镜作为谐振腔的腔镜,实现了激光的单路输出,提高了激光器输出的利用率,增强了激光器的实用性.利用计算机编程分析了谐振腔内元件的参数对腔内光斑分布的影响.利用自聚焦透镜对激光二极管(LD)进行整形,实现了端面抽运Nd:YVO4半导体可饱和吸收镜(SESAM)连续波锁模...     

浸渍法制备Al2O3∶Ni2+及其EPR研究

使用浸渍法制备了Al2O3∶Ni2+晶体,并对不同温度400℃～1000℃焙烧的7种样品进行了分析,采用日本岛津电子公司生产的JES-FA200电子顺磁共振谱仪测试了样品的电子顺磁共振谱,分析了EPR信号对应的离子归属,对今后使用电子顺磁共振研究Al2O3∶Ni2+提供了借鉴参考依据.     

DNP-EPR多功能谱仪中微波桥的设计与实现

在自主研制的动态核极化（Dynamic Nuclear Polarization,DNP）分子影像装置的基础上,提出了一种集DNP和电子顺磁共振（Electron Paramagnetic Resonance,EPR）于一体的多功能谱仪,并对其中的关键部件之一--微波桥进行了设计.微波桥的引入,实现了DNP微波发射机的集成化,以及在DNP谱仪基础上的EPR功能扩展.通过结构设计、电路仿真及系统测试,完成了高频谱纯度、高动态范围的微波发射机以及低噪声系数的微波检测系统的设计与制作.并通过DNP增强实验以及连续波EPR实验对微波桥的性能进行了验证.     

小型微波频率电子顺磁共振谱仪

小型微波频率电子顺磁共振谱仪(EPRS)的基本特征是;将一只Gunn二极管安装在具有样品的波导谐振腔中,并在门限偏置附近工作,既作微波源,又作电子顺磁共振(EPR)吸收信号检测器。     

浸渍法制备Al2O3：Ni2+及其EPR研究

使用浸渍法制备了Al2O3：Ni2+晶体,并对不同温度400°C-1000°C焙烧的7种样品进行了分析,采用日本岛津电子公司生产的JES-FA200电子顺磁共振谱仪测试了样品的电子顺磁共振谱,分析了EPR信号对应的离子归属,对今后使用电子顺磁共振研究Al2O3：Ni2+提供了借鉴参考依据.     

ESR波谱仪微波固体源的研制和测定电子自旋-晶格弛豫时间的简便方法

为了满足连续波饱和法测量顺磁场物质的电子自旋-晶格弛豫时间T₁对ESR波谱仪微波源的要求,制作了大功率、高稳定度的频带反射式外腔稳频耿氏振荡器,代替ESR波谱仪中较低功率的速调管源。     

腔内双棒串接的基模动态稳定腔研究

为了获得大功率高亮度的激光光源,设计并实现了一种使用双棒串接的基模动态稳定谐振腔.通过补偿热致双折射效应以及合理地设计腔内参数,在使用闪光灯抽运的条件下获得了61W的基模连续输出.使用等效热透镜的方法分析了谐振腔参数对激光器性能的影响,解释了输出镜和全反镜的距离对激光器性能所起的不同作用. 关键词： 动态稳定腔 双棒 谐振腔模式     

高功率TEA CO_2激光器非稳腔实验研究

为了提高光束质量、压缩光束发散角,利用现有高功率稳定腔TEA CO2激光器进行了非稳谐振腔的技术改造及激光输出试验,非稳谐振腔采用正分支虚共焦型非稳腔方案。为充分研究谐振腔结构参数及激光振荡模体积对输出能量和光束发散角的影响,共设计加工了包含4种放大率、5种模体积的20组非稳腔腔镜组合。在其它参数都相同的试验条件下,进行了非稳腔镜的单脉冲输出对比试验,得到的最大输出能量为14 J,是原平凹稳定腔的70%,而光束发散角只是原平凹稳定腔的1/4。     

基于圆柱谐振腔的高功率微波脉冲压缩系统

提出了一种新型的基于圆柱谐振腔的高功率级波脉冲压缩系统,介绍了该系统的结构形式,给出了部分关键器件的数值模拟结果,对系统的功率容量及品质因数进行了初步分析.对于高功率微波(HPM)脉冲压缩系统来说,系统的功率容量与最终获取的HPM功率大小密切相关,谐振腔的固有品质因数与系统效率密不可分,工程实践表明,相对于基于矩形谐振腔的脉冲压缩系统,本文设计的基于圆柱谐振腔的脉冲压缩系统功率容量可提高一个量级,谐振腔的固有品质因数可提高5倍以上. 关键词： 高功率微波 脉冲压缩 谐振腔 功率容量     

辐照用紧凑连续波电子加速器的物理设计

为适应工业电子加速器需求增多的现状,提出了一种新型的结构紧凑的连续波电子加速器,运行频率为180MHz。依靠置于加速腔外的多个偏转磁铁,使电子束多次穿越加速腔,从而得到持续的加速。设计过程中,用CST软件对谐振加速腔进行了优化,用Parmela软件模拟了束流的粒子动力学。粒子纵向稳定度和横向聚焦也通过模拟进行了分析和验证。结果显示:此种新型加速器能得到9MeV,100kW的稳定电子束流。     

具有谐振腔的多波切伦柯夫振荡器的粒子模拟

 设计了一种新型的多波切伦柯夫振荡器，即在第二慢波段和输出喇叭之间加一个谐振腔，并采用PIC方法模拟了器件产生微波的物理过程。结果表明这种新型器件符合普通多波切伦柯夫振荡器的基本特征，同时具有纵向尺寸短，导引磁场低，功率、效率高等优点。     

7.13 W全固态1 319 nm宏微脉冲激光器

 研制了一台高效率全固态平均功率7.13 W的1 319 nm宏微脉冲激光器。激光器采用热稳Z形折叠腔,增益模块采用自行研制的准连续15个二极管芯片环形泵浦的Nd:YAG模块,采用主动声光锁模器作为锁模元件,并在腔内插入倍频KTP晶体对激光器的输出尖峰进行抑制。为了获得稳定的锁模状态,对激光器腔长进行了精确设计和调节。当激光器腔长与锁模器驱动频率匹配时,获取了宏脉冲重复频率400 Hz、脉宽约190 μs,微脉冲重复频率95.6 MHz、脉宽小于1.0 ns的1 319 nm激光脉冲。     

谐振腔反射器的模式匹配分析

 利用模式匹配方法对“冷”谐振腔反射器的反射特性进行了理论分析，推导出了谐振腔反射器的广义散射矩阵。对应用于X波段低磁场返波管的谐振腔反射器的反射特性进行了研究，并利用数值模拟软件分析了在全反射条件下谐振腔反射器中的电场分布。结果表明:当反射器的内外半径的选取合适时，反射器可以在较短的长度时获得较大的反射，而且反射系数对反射器长度的变化不敏感。     

A design of resonant cavity with an improved coupling-adjusting mechanism for the W-band EPR spectrometer

We report a new design of resonant cavity for a W-band electron paramagnetic resonance (EPR) spectrometer. An improved coupling-adjusting mechanism, which is robust, compact, and suits with both solenoid-type and split-pair magnets, is utilized on the cavity, and thus enables both continuous-wave (CW) and pulsed EPR experiments. It is achieved by a tiny metal cylinder in the iris. The coupling coefficient can be varied from 0.2 to 17.9. Furthermore, two pistons at each end of the cavity allow for adjustment of the resonant frequency. A horizontal TE₀₁₁ geometry also makes the cavity compatible with the two frequently used types of magnets. The coupling-varying ability has been demonstrated by reflection coefficient (S₁₁) measurement. CW and pulsed EPR experiments have been conducted. The performance data indicates a prospect of wide applications of the cavity in fields of physics, chemistry and biology.     

Circular Cavities with Corrugated Mirrors Excited by Wave Beams

A wave flow circulating within a mirror system can be coupled to an external wave flow by a mirror corrugation. Such a cavity can function as a resonant ring or as a microwave pulse compressor.     

X波段重频过模返波振荡器实验研究

根据两腔振荡器和返波管的特点研制了过模结构返波振荡器, 该器件主要由调制腔和换能腔(慢波结构)两部分组成. 调制腔既是电子束的预调制腔, 也是微波谐振反射腔, 它同换能腔形成一个过模微波谐振腔,经调制腔调制后的电子束在换能腔中实现束波能量转换. 根据加速器的电子束参数(束压为1 MV,束流为20 kA)设计了一个X波段的高功率微波器件,2.5维粒子模拟程序模拟得到微波频率为8.25 GHz,输出功率为5.70 GW. 用超导磁体作为引导磁场,单次运行输出微波功率为5.20 GW,微波频率为(8.25±0. 关键词： 两腔振荡器 返波振荡器 多波切连科夫发生器     

HL-2A 3.7GHz�ٵ��ܴ���ų������о�

HL-2A装置上建设了1套3.7GHz/2MW/2s的低杂波系统,高功率长脉冲波源使用TH2103型速调管。设计了1套可以固定探针的机构,完成了速调管配套磁体的磁场测量,得到了中心轴线上的磁场分布特性,中心磁场最强达到176mT。在不同的空间位置,3组线圈电流分别对磁场分布起主要影响。1号电源主要影响阴极附近磁场分布,同时对谐振腔也有部分影响;2号电源主要对谐振腔产生影响,同时在功率输出窗口附近有一定影响;3号电源主要在输出窗口附近有影响,其他位置影响不明显。结果为速调管工作状态优化提供了方向。