基于北京大学4.5 MV静电加速器的核技术应用

北京大学4.5 MV静电加速器是20世纪80年代我国自主研发的静电加速器。该器端电压在0.7~3.8 MV连续可调,主要加速氢/氦同位素离子,并可通过打靶产生准单能直流/脉冲中子场,具有多条束线及多个实验终端。该器作为开放仪器多年来为国内外从事核技术研究的团队提供了实验平台。近年来,针对我国在能源、航天和国防等领域材料研究的重要需求,该器进行了多次升级改造。一方面通过产生7 MeV以下和14~19 MeV的准单能中子场,应用于(n, a)核反应截面的测量和聚变堆中子谱仪刻度;另一方面,通过温控辐照、核反应分析等实验终端,实现了材料辐照损伤及聚变堆材料元素定量分析等研究方向的功能拓展。此外,设计新增用于半导体材料电学性能测试的原位在线辐照终端和用于研究材料微观尺度元素分布的离子束综合分析实验终端。目前部分新终端已设计组装完成,相关搭建和调试工作正在进行中。     

A phase-triggering technique to extend the phase-measurement range of a photorefractive novelty filter microscope

A photorefractive-based novelty filter microscope can be used for real-time phase measurement of phase changes, introduced by moving objects or microorganisms, from 0 to radians. In this article, we propose a method to extend the phase-measurement range over the entire 2 radians and demonstrate its validity both experimentally and numerically. Our method makes use of the fact that the slopes of the calibration curve of the novelty filter microscope in the positive- and the negative-phase regions have opposite signs. By applying a known external phase trigger to the novelty filter system, the positive- and negative-phase regions can be differentiated. PACS 07.60.Pb; 42.30.-d; 42.65.Hw     

1MV小型重复频率Marx发生器研制

设计了MV级小型重复频率Marx发生器,简化了发生器充放电回路,减小了能量损失;分析了隔离电感变化时对发生器输出脉冲电压波形的影响,减小了隔离电感体积,提高了隔离有效性;优化了开关腔体结构,实现了间距连续可调,且受外围结构的变化或振动影响,13个开关间隙置于同一垂线上,火花放电时产生的紫外线或射线相互照射,加速了开关导通,减小了Marx发生器输出电压抖动。塑壳电容降压使用,提高了发生器的可靠性;通过Pspice模拟和三维静电场分析,实现了发生器小型化,整个Marx发生器放置在一个密封纯净SF6气体的金属圆筒内,体积小于0.25m3。优化设计和实验研究,发生器在高阻负载上输出峰值1.02MV、前沿约30ns的高压脉冲,发生器储能290J,电压幅度抖动约10%,前沿抖动小于10ns,可实现重复频率20Hz稳定运行。     

1 MV小型重复频率Marx发生器研制

设计了MV级小型重复频率Marx发生器,简化了发生器充放电回路,减小了能量损失;分析了隔离电感变化时对发生器输出脉冲电压波形的影响,减小了隔离电感体积,提高了隔离有效性;优化了开关腔体结构,实现了间距连续可调,且受外围结构的变化或振动影响,13个开关间隙置于同一垂线上,火花放电时产生的紫外线或射线相互照射,加速了开关导通,减小了Marx发生器输出电压抖动。塑壳电容降压使用,提高了发生器的可靠性;通过Pspice模拟和三维静电场分析,实现了发生器小型化,整个Marx发生器放置在一个密封纯净SF6气体的金属圆筒内,体积小于0.25 m3。优化设计和实验研究,发生器在高阻负载上输出峰值1.02 MV、前沿约30 ns的高压脉冲,发生器储能290 J,电压幅度抖动约10%,前沿抖动小于10 ns,可实现重复频率20 Hz稳定运行。     

北京大学1.7MV串列静电加速器的离子注入/辐照实验系统

北京大学1.7 MV串列静电加速器运行至今已有三十多年.该加速器配备有高频电荷交换负离子源和铯溅射负离子源,能够引出从H到Au之间的大部分元素的离子.离子能量可被加速至几百keV到若干MeV,主要开展离子注入/辐照实验和卢瑟福背散射(RBS)和沟道分析等离子束分析工作.基于辐照实验需求,建立了高温辐照系统,温度最高可达...     

用于闪光照相的1MV Rod-Pinch二极管辐射特性

Rod-Pinch二极管(RPD)在小尺度闪光照相方面具有良好的应用前景.根据理论方面的研究结果以及实验室具备的驱动源装置水平,设计了相应结构的RPD,并在1MV工作电压下开展了较为详细的性能实验研究.最终在二极管轴向(0.方向)lm处得到的x光剂量为1.21rad-1.45rad.对于阳极直径为lmm的二极管,其X光焦斑直径仅为0.8mm-1.1mm.X光信号的脉宽为18.1ns-27.5ns.研究表明RPD将是一种用于小尺度闪光照相的理想的X光源.     

用于闪光照相的1MV Rod-Pinch二极管辐射特性

Rod-Pinch二极管(RPD)在小尺度闪光照相方面具有良好的应用前景. 根据理论方面的研究结果以及实验室具备的驱动源装置水平, 设计了相应结构的RPD, 并在1MV工作电压下开展了较为详细的性能实验研究. 最终在二极管轴向(0°方向)1m处得到的X光剂量为1.21rad—1.45rad. 对于阳极直径为1mm的二极管, 其X光焦斑直径仅为0.8mm—1.1mm. X光信号的脉宽为18.1ns—27.5ns. 研究表明RPD将是一种用于小尺度闪光照相的理想的X光源.     

1 MV低阻抗加速器主开关优化设计

介绍了一种1 MV低阻抗加速器的结构及其对主开关系统的要求,并对确定使用的油介质开关进行了优化设计与模拟。优化后的结果显示,开关工作在1 MV时,放电电感约100 nH,分布电容约150 pF,充电电感约360 nH;开关的放电参数不会对波形造成过大的不良影响,充电参数不影响Marx发生器给形成线的充电时间,开关内部电场安全,变压器油与尼龙交界面不会发生闪络。设计后的开关与其它部件搭建起低阻抗加速器进行调试,加速器输出约700 kV,70 kA、脉宽150 ns的电子束,开关满足实验需求。     

1MV低阻抗加速器主开关优化设计

介绍了一种1 MV低阻抗加速器的结构及其对主开关系统的要求,并对确定使用的油介质开关进行了优化设计与模拟。优化后的结果显示,开关工作在1 MV时,放电电感约100 nH,分布电容约150 pF,充电电感约360 nH;开关的放电参数不会对波形造成过大的不良影响,充电参数不影响Marx发生器给形成线的充电时间,开关内部电场安全,变压器油与尼龙交界面不会发生闪络。设计后的开关与其它部件搭建起低阻抗加速器进行调试,加速器输出约700 kV,70 kA、脉宽150 ns的电子束,开关满足实验需求。     

Development of in-lab energy-filtered X-ray photoemission electron microscope using air-core-coil-type multipole Wien filter

We have developed an in-lab energy-filtered X-ray photoemission electron microscopy (EXPEEM) combining a high-brilliance X-ray source and a new Wien filter-type energy analyzer, which can accept photoelectrons in a wide angle. To obtain high energy resolution, we enlarged the inner diameter of the filter and reduced aberrations of an analyzer using multipole electrodes and air-core coils. We obtained an energy-filtered image of photoelectrons.     

1 MV X光机系统可靠性实验研究

参考“天蝎-Ι”原型机,重新设计了1 MV X光机系统,根据技术指标可靠性要求,对Marx发生器、场畸变开关、脉冲传输线、脉冲形成线及二极管等进行了可靠性设计。针对新设计的1 MV X光机系统,对其可靠性进行了实验研究,包含1 MV X光机系统的时间抖动和出光剂量稳定性等,根据调试实验结果制定1 MV X光机系统操作规程,按照规程对1 MV X光机系统进行了可靠性考核,连续工作81发次,最大时间抖动为146 ns,剂量为0.75～1.40 R @1 m,满足总体技术指标要求,可靠度达到98%。     

Comments on worldsheet description of the Omega background

Nekrasov?s partition function is defined on a flat bundle of R⁴ over S¹ called the Omega background. When the fibration is self-dual, the partition function is known to be equal to the topological string partition function, which computes scattering amplitudes of self-dual gravitons and graviphotons in type II superstring compactified on a Calabi-Yau manifold. We propose a generalization of this correspondence when the fibration is not necessarily self-dual.     

1 MV阳极杆箍缩二极管数值模型实验研究

阳极杆箍缩二极管（RPD）具有小焦斑、高亮度的特点,是闪光X光机领域的研究热点。基于Marx发生器和脉冲形成线技术路线产生1 MV高电压脉冲驱动RPD,开展了不同结构参数二极管实验研究。基于RPD物理过程的数值模型,分析了结构参数对箍缩物理过程的影响。研究表明在1 MV电压下,RPD阴极等离子体平均扩散速度、阳极等离子体平均扩散速度分别为2,0.6 cm/μs时,该模型可以较好地描述实验结果。在阳极杆直径一定的情况下,二极管数值模型表明减小阴极孔径可以使二极管更快进入强箍缩状态,但过小的阴极孔径会导致二极管间隙过早闭合。