材料表面处理用强流电子回旋共振离子源

介绍一台2.45 GHz永磁强流电子回旋共振离子源,其外径160mm,高90 mm,放电室直径70 mm,高50 mm。微波馈入采用介质耦合方式,微波窗由一块f50 mm10 mm柱形BN和两块f30 mm10 mm的柱形陶瓷构成。离子源工作在脉冲模式下,采用三电极引出系统,最高引出电压达到100 kV,在微波输入功率300 W、进气量0.4 mL/min时,可引出峰值超过30 mA的氮离子束,在距离离子源引出孔1200 mm位置处的束流均匀区直径大于200 mm。     

10~45 GHz宽频段同轴输入窗设计

为满足微波管放大器对宽频段输入窗的需求,并保证馈源的真空密封需求,提出并设计了一种适用于宽频段微波放大器的同轴输入窗。该宽频段同轴输入窗采用渐变圆环形陶瓷,材料介电常数为9.3,窗片厚度为2.5 mm, 内径为2.14 mm,外径为5 mm,渐变段长度为6.5 mm。利用三维高频电磁仿真软件CST对其建模分析,并对同轴内外结构尺寸和陶瓷渐变结构进行优化仿真,得出该宽频带同轴输入窗能够在10～45 GHz频带内实现插入损耗小于0.5 dB。     

S波段高功率径向线输出窗的设计

为进一步改进和优化高功率径向线阵列天线的拓扑结构,提高功率容量水平,并满足馈源的真空密封需求,提出并设计了一种适用于高功率径向线阵列天线的微波输出窗。该高功率径向线输出窗采用圆环形陶瓷,材料介电常数为9.4,窗片厚度为3 mm,内径为36 mm,可实现径向线阵列天线馈电系统的输入同轴波导与输出同轴波导间的真空密封。设计结果表明:在中心频率为2.856 GHz下,该径向线输出窗驻波比为1.03,插入损耗为0.17 dB,设计功率容量约150 MW。     

Design of a RF window for 170 GHz, 1 MW gyrotron for ECRH application

This paper describes the design of a large sized diamond window for 1 MW, 170 GHz gyrotron. The diameter and the thickness of the diamond window are 80 mm and 1.482 mm, respectively, whose edge is directly cooled by water. The CST microwave studio has been used for the S-parameter, and finite element analysis code ANSYS has been used for the thermal and the structural simulation. The return loss (S₁₁) and insertion loss (S₂₁) of the 170 GHz gyrotron window have been found −39.80 dB and −0.011 dB, respectively. The thermal and structural analysis of RF window the 397 K temperature at disk center and maximum displacement 0.01 mm has been found in the window disk during the thermal analysis.     

M型钡铁氧体陶瓷微珠核壳腔结构吸波材料

利用自反应淬熄法制备了一种M型钡铁氧体空心陶瓷微珠材料,在此基础上,对其表面进行超声波化学镀Ni-Co复合层,从而形成了具有核/壳/腔结构的材料;通过扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪分析表明,该材料具有中空结构,主要物相BaFe12O19为M型钡铁氧体,经过化学镀后,在其表面形成了一层Ni-Co复合层;经过吸波性能测试,化学镀Ni-Co复合层后,在2~18GHz范围内,当厚度为2.10mm时,最低反射率达到了-28.62dB,反射率小于-10dB的带宽为3.33GHz。     

基于优化探测窗口的光斑质心探测方法

哈特曼-夏克波前传感器进行波前探测时，用子孔径光斑强度的一阶矩来计算光斑质心位置，子孔径窗口作为探测窗口，但探测时子孔径窗口内噪声对一阶矩有很大的影响，会使质心探测精度产生很大的误差。因此在计算质心位置时探测窗口的选取对探测精度有重要影响，必须选取合适的探测窗口来提高光斑质心探测精度。为此，在传统算法的基础上提出优化探测窗口的方法来提高质心探测精度,仿真和实验结果表明新方法提高了质心探测的精度，未经处理的高噪声恢复波前的波前残差峰谷值是2.851 4λ，均方根值是0.606 3λ，优化探测窗口后波前残差的峰谷值是1.636 2 λ，均方根值是0.367 1 λ，重构误差减小了40％。证明了算法的可行性和稳定性。     

波导型高功率微波输能窗的研究进展

波导型高功率微波输能窗是高功率速调管和高能粒子加速器的关键部件,输出窗高频击穿是引起高功率速调管失效的一个重要因素。综述了国内外电真空领域波导型输能窗的研究进展,介绍了传统盒型窗的研究现状、工艺要求和击穿机理;介绍了锥型窗、行波窗、复合模窗以及过模窗等新型输能窗的设计特点,给出了改变窗片材料属性、改变窗片表面形态、窗片边缘倒角、外置直流电场/直流磁场、改变信号波形等击穿抑制技术的研究进展。     

1.5 J high-beam-quality Nd:LuAG ceramic active mirror laser amplifier

A 1.5 J Nd:LuAG ceramic active mirror laser amplifier with a high beam quality is demonstrated in which a 0.8%(atomic fraction)Nd-doped Nd:LuAG ceramic disk with a diameter of 64 mm and a thickness of 5.5 mm is used as a laser gain medium.A maximum single-pass small-signal gain of 2.59 is measured when the pump energy is 11.5 J,with an injected seed energy of 0.4 J;a maximum output energy of 1.5 J is obtained at the repetition rate of 10 Hz.A far-field beam spot 1.25 times the diffraction limit(DL)is achieved by using a stimulated Brillouin scattering phase conjugation mirror(SBS-PCM)for wavefront correction.     

Q波段回旋行波管宽带高平均功率输出窗设计与热分析

利用场匹配理论建立传输级联矩阵的方法对多层窗片结构输出窗进行研究,通过大量的数值计算给出Q波段回旋行波管一种新型中间风冷结构输出窗的参数,然后通过数值计算和HFSS仿真验证,该新型输出窗在46~50GHz范围内,S11反射系数小于-20dB。在此基础上进一步对该输出窗进行热分析,热分析表明:新型输出窗窗片中心与边缘温差与传统输出窗相比大幅下降,热应力大大减小,提高了输出窗的功率容量。回旋行波管工作在TE01模式时,新型输出窗获得的最大饱和功率容量达到90kW,与传统输出窗相比,功率容量提高了21.8kW。     

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根据聚变-裂变混合堆概念堆型的燃料区水冷设计,通过FLUENT建模和模拟计算,比较了均匀流量和按燃料单元发热量比例分配流量两种冷却剂布置方案。数值计算结果表明,这两种布置方案中燃料单元之间的导热很小,除燃料单元1中冷却管道外,其余的冷却管道带走的热量几乎等于相应燃料单元的发热量,在用系统分析程序等效建模时,不必重新确定冷却管道的热构件;对后一种布置方案燃料区的最高温度更低,温度分布更均匀,但温度展平效果并不明显。计算了堆外自然循环系统在假设的失水事故(LOCA)中的导热能力。结果表明,如果不采用自然循环系统,停堆后520s发生堆芯熔化;但是如果采用自然循环系统,停堆后1000s,燃料区的最高温度只达到584.4°C,不会发生堆芯熔化。