HL-2M 装置磁测量积分器设计

在核聚变实验中, 积分器是还原微分信号的基本手段,低漂移积分器系统的研制是托卡马克实验中 的重要环节。介绍了用于 HL-2M 装置磁测量的低漂移积分器系统。通过模拟与数字补偿相结合的方法减小漂移, 提高了信号间的测量精度。性能测试显示,积分器输出漂移小于 2mV/15s,积分时间常数精度优于 0.3%。该积分 器应用于 HL-2M 装置实验,满足磁测量系统的测量需要。     

纳秒电磁脉冲测量用D-dot探头设计及实验

为测量高空核爆炸电磁脉冲(HEMP)模拟器中脉冲电场波形(峰值电场大于50kV/m、上升时间小于2.3ns),设计了一种新型圆锥形D-dot探测器。介绍了D-dot探头的工作原理,分析了探头与传输电缆的阻抗匹配条件,确定了探头的结构、尺寸等参数。D-dot探头测量脉冲电场的一阶微分信号,通过积分器积分和数字积分两种积分方式获得脉冲电场信号。测量电磁脉冲实验结果表明,积分器积分和数字积分两种积分方式都能恢复脉冲电场波形,其中数字积分效果更好;与有源光纤电场测量系统实验测量结果相比,该Ddot探测器更适合测量纳秒级快前沿的电磁脉冲波形,满足测量快前沿HEMP信号的设计要求。     

基于积分束流变压器的加速器束团电荷量测量系统

 为满足清华大学加速器实验室光阴极微波电子枪实验平台的发展需求,设计了束团电荷量测量系统,可以实现实时测量加速器束团电荷量的目标。这套测量系统基于积分束流变压器,包括前置放大器、门控积分器、模数转换和数据传输模块。利用信号发生器模拟束流,对整套系统进行了离线测量实验。当前置放大器放大倍数取200和20时,AD转换值和束流电荷的比值分别为2.181 PC-1和0.195 PC-1,与理论值2.070 PC-1和0.207 PC-1基本吻合;其对应的电荷量测量误差分别小于2 PC和15 PC。测量结果和模拟束流电荷量值的拟合曲线线性度好,相关系数的平方均大于0.999 0。该结果验证了系统的可行性。     

无源RC积分器在多脉冲信号测量中的问题分析

由微分测量探头和积分器构成的微分积分测量系统广泛应用于脉冲电压和电流测量。依据无源RC积分器的等效电路,分析了在多脉冲信号测量中,无源RC积分器在实现微分信号的积分还原时,可以引起信号的平顶降和信号基线偏离,给出了平顶降和基线偏离与信号脉冲宽度和积分常数的定量关系,计算了在不同积分器参数和脉冲信号参数时的平顶降和基线偏离结果,并且与PSpice电路模拟结果进行了比较,两种结果一致。按照此定量关系,可以根据脉冲信号特点和测量要求,准确确定积分器参数。     

基于门控积分的光电导探测器标定方法

 为了用同步辐射光源完成对光电导探测器的标定工作,用门控积分方法代替基于高性能宽带示波器的高灵敏测量系统,改进了前端放大器,带宽达到了2.9 GHz,改进后的门控积分系统灵敏度达到2.8×10^-18 C/bit。在北京同步辐射装置进行了金刚石探测器的灵敏度动态标定实验,针对碳、铝、镍、铁多种薄滤波片进行了测量,获得了具有比较好的信噪比结果。从试验结果可以初步得出样品探测器在长波段响应（50～280 eV）比较灵敏,在原理上验证了这种方法的可行性。     

宽频带无源积分器的设计和实验

 为获得宽频带的无源积分器,建立了考虑杂散参数的等效电路并进行了电路仿真。结果表明无源积分器的频响上限由杂散参数决定。对于相同结构的积分器,增大RC积分常数,会使杂散参数的影响加剧,导致积分器的高频响应变差。使用同轴结构可以减小电容的杂散电感,提高积分器的带宽。对制作的RC常数为10 μs的同轴式积分器进行了频响实验。实验结果表明：在偏差小于5％的范围内,同轴式积分器带宽为50 kHz～80 MHz。在D-dot电压探头线下标定实验和初级试验平台(PTS)单路样机激光触发开关输出电压测量中,使用该同轴积分器获取的测量波形没有波形畸变和高频干扰。     

基于VXI总线的四路门控积分器模件的研制

 介绍了一个基于标准总线VXI的四路门控积分器模块插件。在四路独立的纳秒门控积分电路的基础上,采用VXI寄存器基接口实现对各路门控积分器的数据采集和控制,采用Labwindows/CVI编写了数据采集系统软件,从而完成了纳秒级门控积分器的实用化的基本工作。电子学测试结果和现场打靶结果表明该系统完全符合实用系统的要求。     

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讨论了用于磁场测量的磁感应线圈的有效感应面积和积分器的积分时间这两个参数的精确标定,描述了两种标定系统的测量原理以及其相应的特点。     

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在一种自动补偿零漂积分器的基础上,设计了一种交替式积分器。该积分器把积分时间分割为短时间段,用两个自动补偿零漂积分器交替进行积分,通过累加电路将每段积分信号累加起来得到完整的积分信号。积分器采用CPLD控制时序,在400s内的漂移在10mV左右,能够满足EAST装置实验的需要。     

稳态核磁共振实验中弛豫时间T_2的测量方法

为解决稳态核磁共振实验中氟原子核横向弛豫时间T_2传统测量方法操作困难、测量精度差的问题,改进了实验仪器和测量方法.制作了测量线圈和电子积分器并用核磁共振方法进行标定,获得50Hz扫场信号.将此扫场信号输入到数字示波器x轴,获得了以50Hz交变磁场为横轴的共振吸收信号.用Origin软件对静态的吸收信号拟合处理,计算出T_2,误差小于3%.实验结果表明:该方法借助于Origin软件的数据处理能力,避免了传统测试方法中吸收信号抖动,测量操作更为容易.     

Z-pinch X射线时间分辨多幅图像诊断系统

 介绍了为“强光一号”设计的ns级时间分辨软X射线多幅图像诊断系统，分析了系统的主要性能指标,给出并分析了利用该系统诊断“强光一号”高功率脉冲Z pinch等离子体辐射源的最新的实验结果。     

The analysis of the integral gated mode single photon detector

This paper critically analyses and simulates the circuit configuration of the integral gated mode single photon detector which is proposed for eliminating the transient spikes problem of conventional gated mode single photon detector. The relationship between the values of the circuit elements and the effect of transient spikes cancellation has been obtained. With particular emphasis, the bias voltage of the avalanche photodiode and the output signal voltage of the integrator have been calculated. The obtained analysis results indicate that the output signal voltage of the integrator only relates to the total quantity of electricity of the avalanche charges by choosing the correct values of the circuit elements and integral time interval. These results can be used to optimize the performance of single photon detectors and provide guides for the design of single photon detectors.     

Picosecond time‐resolved laser pump/X‐ray probe experiments using a gated single‐photon‐counting area detector

The recent developments in X‐ray detectors have opened new possibilities in the area of time‐resolved pump/probe X‐ray experiments; this article presents the novel use of a PILATUS detector to achieve X‐ray pulse duration limited time‐resolution at the Advanced Photon Source (APS), USA. The capability of the gated PILATUS detector to selectively detect the signal from a given X‐ray pulse in 24 bunch mode at the APS storage ring is demonstrated. A test experiment performed on polycrystalline organic thin films of α‐perylene illustrates the possibility of reaching an X‐ray pulse duration limited time‐resolution of 60 ps using the gated PILATUS detector. This is the first demonstration of X‐ray pulse duration limited data recorded using an area detector without the use of a mechanical chopper array at the beamline.     

高时间分辨的二维空间成象技术研究

对惯性约束聚变靶丸芯部诊断的测量仪器要求具有10ps的时间分辨,为了满足此要求,采用多针孔线阵配X光条纹相机,由多个针孔的一维条纹图象的数据,利用图象处理技术重建出二维图象,由此获得一项高时间分辨的二维空间成象技术(MIXS).此技术利用现有的设备获得比X光分幅相机高得多的时间分辨的二维图象.利用此技术可获得研究激光聚变内爆过程所需的时空图象,并可以对压缩过程的对称性进行研究.     

A simple calibration procedure of polycapillary based portable micro‐XRF spectrometers for reliable quantitative analysis of cultural heritage materials

Portable micro‐X‐ray fluorescence (micro‐XRF) spectrometers mostly utilize a polycapillary X‐ray lens along the excitation channel to collect, propagate and focus down to few tens of micrometers the X‐ray tube radiation. However, the polycapillary X‐ray lens increases the complexity of the quantification of micro‐XRF data because its transmission efficiency is strongly dependent on the lens specifications and the propagated X‐ray energy. This feature results to a significant and not easily predicted modification of the energy distribution of the primary X‐ray tube spectrum. In the present work, we propose a simple calibration procedure of the X‐ray lens transmission efficiency based on the fundamental parameters approach in XRF analysis. This analytical methodology is best suited for compact commercial and portable micro‐XRF spectrometers. The developed calibration procedure is validated through the quantitative analysis of a broad range of samples with archeological relevance such as glasses, historical copper alloys, silver and gold alloys offering an overall accuracy of less than 10%–15%. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

太阳模拟器用光学积分器设计

针对传统太阳模拟器普遍存在辐照均匀度较低的缺陷,改进设计了一种可以有效提高太阳模拟器辐照均匀度的光学积分器.介绍了该光学积分器的组成和工作原理;阐述了光学系统的优化设计技术;对其光机结构进行合理化设计,并使用ansys软件对光机结构进行热分析.最后,利用lightTools软件对太阳模拟器系统进行模拟仿真.结果表明:使用所设计的光学积分器后,太阳模拟器辐照不均匀度明显降低,在Φ60 mm范围内小于±1%,在Φ(60~200)mm范围内小于±2%.该结果与实际检测结果一致,能够满足高准确度的使用要求.     

相对论电子束在角向磁场中产生硬X射线的实验研究

 在闪光二号加速器上用相对论电子束在低压气体和角向磁场中传输打靶的方法，进行了硬X射线产生的实验研究。在47cm传输距离上，电子束与钽靶作用，获得了面积积分剂量率为2.1×10¹⁰Gy·cm²/s的硬X射线辐射（能谱范围为20～120keV），在总的辐照面积上(4π方向)面积积分剂量达1 843Gy·cm²，X射线转换率达到108Gy·cm²/kJ。