多物理场耦合作用分析的近场动力学理论与方法

广义来说, 近场动力学(peri-dynamics,PD)是假设每个物质点在承受一定范围内的非接触相互作用下,研究整个物理系统演化过程的理论,为涉及非连续和非局部相互作用的问题提供了一个统一的数学框架,具有广泛的适用性.在简要介绍诸多工程对于多物理场模型和数值计算软件的迫切需求后,针对现有商用软件在处理结构非连续演化问题时遇到的瓶颈,引入近场动力学理论和方法. 概述近场动力学固体力学模型,系统阐述近场动力学扩散模型和近场动力学多物理场耦合建模的研究现状和进展,主要涉及电子元器件、电子封装和岩土工程领域的多物理场耦合建模,包括热--力、湿--热--力、热--氧、热--力--氧、力--电、热--电、力--热--电、多孔介质的水--力流固相互作用等非耦合、半耦合与完全耦合模型,强调发展耦合方程数值解法的重要性.最后对扩散问题和多物理场耦合问题的近场动力学理论模型、数值算法和工程应用做进一步展望.      

激光聚焦与激光打微孔实验设计

利用激光束的高亮度、高方向性、高单色性等特点,让固体激光器所产生的激光依次通过光阑、准直镜组、聚焦透镜来获得光斑半径小、强度高的光束,并用其对金属靶材进行加工,得到了优于机械打孔的微孔.     

Energy spectrum of multi-radiation of X-rays in a low energy Mather-type plasma focus device

The multi-radiation of X-rays was investigated with special attention to their energy spectrum in a Mather-type plasma focus device （operated with argon gas）. The analysis is based on the effect of anomalous resistances. To study the energy spectrum, a four-channel diode X-ray spectrometer was used along with a special set of filters. The filters were suitable for detection of medium range X-rays as well as hard X-rays with energy exceeding 30 keV. The results indicate that the anomalous resistivity effect during the post pinch phase may cause multi-radiation of X-rays with a total duration of 300 ± 50 ns. The significant contribution of Cu-Kα was due to the medium range X-rays, nonetheless, hard X-rays with energies greater than 15 keV also participate in the process. The total emitted X-ray energy in the forms of Cu-K and Cu-K/3 was around 0.14 ± 0.02 （J/Sr） and 0.04 ±0.01 （J/Sr）, respectively. The total energy of the emitted hard X-ray （〉 15 keV） was around 0.12± 0.02 （J/Sr）.     

Ku波段扩展互作用速调管设计

 微波电真空器件随着频率的升高,不但聚焦系统难以实现,而且其输出增益和带宽都受到很大的限制,要解决该问题,建议采用扩展互作用速调管,采用分布作用谐振腔技术来扩展其工作带宽和提高增益。利用CST和粒子模拟(PIC)3维软件对其工作在Ku波段扩展互作用速调管进行了设计和仿真,在工作电压30 kV、束流8.5 A的条件下,聚焦系统采用幅值为0.48 T的周期反转永磁聚焦,在输入功率为5.1 W时,得到效率为23%,3 dB带宽为306 MHz,频带内最大增益为39 dB,其峰值功率为58 kW的微波输出。     

一种新的自动聚焦算法的研究

聚焦评价函数和极点搜索策略是自动聚焦的重要模块,直接影响聚焦的效果.为同时满足自动聚焦速度和精度上的要求,提出了一种新的自动聚焦算法.该算法综合了快速改进的灰度差分法和高精度小波变换法的优点,根据各阶段聚焦评价函数的梯度选择合适的评价函数和镜头移动步长,并且实现了从大步长快速粗扫到小步长精确细调的过渡.实验表明,与传统...     

通电螺线管2维磁场有限元计算

 通过对通电螺线管磁系统理论分析,实现了通电螺线管2维磁场计算。该算法是采用一次、二次插值函数计算螺线管模型磁场的有限元算法,用于求解螺线管内外任意位置处的磁感应强度分布。实现了螺线管及周期结构的计算,并将结果与Ansoft Maxwell 2-D的计算结果进行了对比。结果表明：较一次插值函数有限元算法相比,二次插值函数算法在对称轴上轴向磁感应强度的分布更准确,体现了该算法的优越性,具有显著的工程应用价值。     

利用偏置磁极周期会切磁铁产生边聚焦场

 利用理论分析和数值计算的方法,研究了偏置磁极周期会切磁铁产生的、可用于带状电子束宽边聚焦的边聚焦场。结果表明:增加偏置长度,减小电子束通道宽度,增大磁极轴向长度可以在基本不改变边聚焦场在x方向上分布特性的前提下提高幅值;增大电子束通道的高度,增大磁极厚度均可以减小边聚焦场在x方向上分布曲线的曲率,但同时其幅值也会降低,该降低可利用前述方法予以补偿。在对带状电子束宽边聚焦进行束匹配时,可以先进行曲率匹配,再进行幅值匹配。在进行参数选择时,应合理选择束通道高度和磁极厚度的取值,以避免束通道内的边聚焦场在x方向上的分布出现曲率反向。     

可视化分析方法在薄膜基材料荧光传感中的应用

随着光学成像技术的不断突破,荧光可视化已经从简单的肉眼观察逐步向宽场显微、共聚焦显微、超分辨成像等方向发展.然而,荧光可视化在薄膜基材料中的传感应用依然以肉眼观察以及少量的宽场显微为主要分析手段.同时,薄膜基材料结构和性质的可视化分析研究也滞后于荧光可视化技术的发展.基于此,结合本课题组近几年的研究成果,本文系统评述了荧光共聚焦显微技术在薄膜基材料体相分散状态和表面性质的可视化分析中的应用进展,并对当前薄膜基荧光传感材料面临的问题和可能的解决方案进行了简要探讨.     

表面等离激元的聚焦与波导增强

近年来,表面等离激元学（plasmonics）已经形成一个新的学科热点.电子在金属与介质界面的集体振荡行为形成一种元激发——表面等离激元（surface plasomon polariton,SPP）.由于其具有特殊的耦合与传播性质,与SPP相关的器件设计与应用成为目前纳米光子学领域的国际前沿研究方向.文章介绍了利用微...