电磁多极场的分析和计算

多极系统是由几个对称地放置在方位角方向上、并具有一定电(磁)位的电(磁)极所组成的系统。它们所产生的非旋转对称场称为多极场。多极场是一种广泛类型的电磁场。例如包括了各种偏转场,四极、六极、八极透镜场等。它们在电子束器件、电子光学仪器和高能加速器中得到广泛应用。本文采用傅里叶展开法将求解空间(三维)的电磁多极场问题化为求解一系列的二维谐波电(磁)位的问题。这些谐波电(磁)位满足一定的二阶偏微分方程,在一定的边界条件下,可以采用逐次张弛方法进行求解。然后将谐波电(磁)位迭加,便得到所要求的多极场的电(磁)位分布。编制了计算电磁多极场的通用程序。对于几种典型的多极场模型(单个和二单元的四极透镜,以及圆柱环形偏转线圈等)进行了计算与检验。计算实践表明,这种傅里叶展开法适用于计算电子束器件和各种电子光学仪器中的多极场,并可算出其边缘效应(弥散场),因此具有一定的意义。 关键词：     

静磁外部球谐多极矩展开

本文讨论静磁球谐多极矩展开,包括静磁标势和静磁矢势的外部球谐多极矩展开.在磁矢势外部球谐多极矩分析中介绍了两种不同的方法,方法一基于磁标势外部球谐多极矩展开求惯用磁矢势外部球谐多极矩展开,方法二从电流对远源场点磁矢势场贡献出发借助德拜势直接求得静磁矢势外部球谐多极矩展开的惯用表示.     

二维声场预测的快速多极基本解法

传统基本解法在二维大规模模型的声场求解过程中,系统方程形成和求解的计算量正比于自由度N的二次方O(N2)和三次方O(N3),求解效率低;为此,引入快速多极子算法并采用广义极小残差法迭代求解,提出一种用于二维声场预测的快速多极基本解法。对无限长圆柱体及二维类车体辐射模型的仿真结果表明,当N为3000时,分别采用快速多极基本解法与传统基本解法求解所需的时间比值约为百分之四,且N越大比值越小;最终实现系统方程的形成和求解的计算量降低到正比于自由度O(N),提高了对二维大规模模型声场预测计算效率。      

多扇环形结构永磁多极系统的三维场形分析

本文根据“均匀磁化”原理,利用谐波分析方法对一种新型结构的多极系统——多扇环形结构永磁多极场的场形进行了计算,得到了三维的解析表达式。用它可计算多极系统任一截面的磁场形态。     

多极矩分析的教与学探讨

多极矩展开是一种重要的分析方法，由静态电磁场多极矩展开得到的电多极子和磁多极子是基础而重要的物理模型.多极矩展开表示方法、多极子模型与多极子以及电磁场相互作用是多极矩分析教学的核心内容.本文从上述三个方面展开探讨：给出静态电场和静态磁场的内部和外部多极展开；讨论多极矩展开的不同表示的关系；强调多极子是基于远源处电磁势对源进行的等效点源替代；最后，从受力与力矩方面考察电多极子和磁多极子与外电磁场的相互作用.     

二维声学多层快速多极子边界元及其应用

与模型自由度的平方成正比的存储量和计算量,使传统边界元无法应用到大型模型的计算。为此,发展了一种二维声学多层快速多极子边界元算法。通过二维Helmholtz核函数展开理论的简要介绍,推导了源点矩计算、源点矩转移、源点矩至本地展开转移、本地展开转移公式,并详细描述了二维声学快速多极子边界元算法的具体实现步骤。使用快速傅里叶插值进行源点矩和本地展开系数的多层传递。采用对角左预处理方法,改善边界方程的条件数,减少迭代求解次数。最后通过数值算例,验证了所发展的二维声学快速多极子算法的正确性和高效性。      

准扇形和准梯形环状永磁多极系统的二维场形分析

根据“均匀磁化”原理,利用谐波分析方法,对定向磁化的准扇形、准梯形以及准扇平头环状多极系统的二维场形进行了分析。给出了精确的解析表达式。试算了16体准形四极透镜的梯度,并同相应的16体平头扇形四极作了比较。     

非局域非线性介质中多极表面光孤子的解析解及其稳定性分析

本文主要对非局域非线性介质中存在的多极表面亮孤子进行了研究. 理论研究表明多极表面孤子也可以被看做是具有反对称振幅分布的体孤子的一半, 由此我们可以给出多极表面孤子的解析解. 其次, 用数值计算的方法给出了它的数值解, 比较结果表明数值解与解析解基本符合. 最后, 研究了本模型下的多极表面孤子的稳定性, 发现二极表面孤子的不稳定区间比四极体孤子的不稳定区间小, 另外, 二极以上的表面孤子皆不稳定.     

射线平板探测器成像系统的数理模型

非晶硅X射线数字平板探测器是目前唯一可取代胶片照相的新型技术,对其成像特性的研究已成为高像质的DR和三维CT检测技术的基础。目前X射线成像系统均是以线性时不变理论作为分析基础的。基于X射线平板探测器成像系统、成像机理和几何参数建立了成像系统的点扩展函数(PSF)。用圆柱体等效二维PSF模型,使成像系统退化为比例系统,从而把复杂的反卷积运算转化成用代数方程来求解,能够快速实现通过探测器输出图像来估计透照工件的二维输入图像。此模型的建立为在实际检测中利用输出的图像通过线性变换得到输入估计。在DR系统中,基于上述数理模型建立了灵敏度模型,利用输出场强可以很好的再现输入场强。     

基于Truetime的GSM-R场强测试系统网络性能研究

采用交换式以太网技术设计GSM-R场强测试系统,以完成测试列车运行时速大于250公里时铁路沿线GSM-R场强分布情况,包括场强数据的采集、实时曲线显示、数据回放显示及后期分析;介绍了Truetime仿真工具箱的使用,包括Truetime内核模块、网络模块、ttSendMsg模块、ttGetMsg模块等,对GSM-R场强测试网络设计了一个模型来模拟GSM-R场强数据的传输,使用Tru-etime工具箱模拟分析了网络类型、数据传输速率、交换机缓存容量和网络丢包率对数据传输的影响,结果表明使用交换式以太网技术设计系统可以满足高速列车GSM-R场强测试的要求。     

高场强下金属化膜电容器绝缘电阻特性

分析了高电场强度下金属化膜电容器绝缘电阻的特点,得出高电场强度下金属化膜电容器绝缘电阻是电容器介质膜泄漏和自愈过程的综合反映。针对高场强下的应用条件提出一种金属化膜电容器绝缘电阻的测试方法,并对高场强下电容器的绝缘电阻进行测试。测试结果表明:在300~400 V/m工作场强范围内金属化膜电容器绝缘电阻随工作场强增大会急剧减小,由于自愈的作用,绝缘电阻下降幅度随场强增加会逐渐变缓;在20~50 ℃工作温度范围内,金属化膜电容器绝缘电阻随温度升高会急剧减小,同样由于自愈的作用,绝缘电阻下降幅度随温度增高会逐渐变缓。分析得出,高温高场强下金属化膜电容器介质膜泄漏将会导致电容器电压出现明显下降,影响电容器和脉冲功率系统的储能效率。     

静磁多极系统的对称性群及谐波势

本文研究具有控制矢量的静磁多极系统,导出这多极系统的对称变换与其M函数诱导对称变换的关系,并建立一个严格、普遍的简单方法,以便从这多极系统的对称性群出发,导出它对谐波势的约束关系。 关键词：     

多芯屏蔽电缆电容的多极理论分析

 介绍用多极理论计算多芯屏蔽电缆电容的基本原理和求解过程，给出多芯屏蔽电缆电容与多极理论级数项系数之间的关系。３个工程实例的计算结果表明：用多极理论计算多芯屏蔽电缆电容，不仅具有较高的计算精度，而且可以很方便地应用于各类复杂截面多芯屏蔽电缆的工程设计与计算，多极理论是分析多芯屏蔽电缆电容的一种有效方法。     

磁多极场场参数的理论计算与分析

根据磁多极场的对称性，首先导出了磁多极场磁场分量的泰勒级数展开式，定义了磁多极场的场参数，然后根据毕奥-萨伐尔定律，导出了马鞍型磁多极场线圈的场参数理论计算公式.对各个场参数数量级的大小进行了分析，找出了场参数的递推规律，给出了场参数高阶导数的计算方法，从而能够准确计算整个空间的磁场值.还从简单单根导线计算结果过渡到多根导线或具有某种连续分布的情况. 这对于磁二极场、磁四极场、磁六极场等的应用提供了可靠的理论依据. 关键词： 磁多极场 场参数 马鞍型线圈     

定向磁化多体环状永磁多极系统的场形分析

根据“均匀磁化”原理,用谐波分析的方法,分别对多体扇形及梯形磁体构成的两类环状系统的场形进行了分析。给出了它们空间任一点的三维表达式。同时还给出了多极场主波、寄生谐波,以及外部杂散磁场的二维解析表达式。对扇形及梯形磁体的优劣作了比较。     

一种新型的变像管用复合聚焦-偏转系统

 介绍了一种新型的多极式偏转器——8瓣状多极偏转器,它可通过将一旋转对称电极均匀开槽切割为８片而成。通过对圆周上各电极电位分布作傅里叶分析,获得了在其内部产生近乎均匀横向偏转场所需要的电极电位设置规律。由于其结构上的旋转对称性以及Laplace方程解的调和性,当在此8瓣偏转器各电极上同时叠加一聚焦透镜所需电位时,它所产生的场中多极场分量为16极场或者更多极场而不影响近轴区的聚焦效果,因而其能与常用的圆筒形电极相结合而形成复合聚焦-偏转系统。其具有的聚焦偏转特性也通过相关的定性分析得以验证。同时,这样结构上的优化也为变像管的小型化设计提供了可能性。     

关于均匀带电球面上电场强度的求解

由于均匀带电球面上的电场强度无法用高斯定理求出,现行大部分大学物理基础教材在讨论均匀带电球面产生的场强分布时,只用高斯定理求出了该带电系统内外空间电场的分布,并没有给出球面上场强的计算方法,只是指出在球面上场强值不连续.文章利用叠加原理和电容器能量的变化两种方法分别导出了均匀带电球面上任一点的场强值,验证了均匀带电球面的场强是不连续的,两种方法思路截然不同,但得到的结果完全相同,该结果使得高斯定理求出的均匀带电球面在空间电场分布的结论更加完整.     

聚焦条件下的高斯波束矩形口径天线近场分析

 采用口径场法对聚焦条件下具有高斯波束的矩形口径天线近场进行了分析,得到了聚焦条件下的近场场强分布与近场增益解析式,并对不同的聚焦位置进行了仿真。结果表明：在近场区,聚焦位置离轴向越近,其场强越强,且增益越大,聚焦位置沿轴向时其场强与增益皆为最大;反之,聚焦位置离轴向越远,其近场场强与近场增益越小。因此,通过聚焦可以显著提高天线口径面场的近场场强与增益指标,从而提高天线系统的有效作用距离。     

钠原子连接的C_(60)富勒烯二聚物的等离激元激发

基于含时密度泛函理论,研究了钠原子连接的C60富勒烯二聚物的等离激元激发。由于碱金属钠原子和C60分子之间的耦合,在红外光谱区,钠原子连接的C60富勒烯二聚物出现了等离激元共振激发。随着C60分子之间间隙的逐渐减小,红外光谱区的等离激元先发生红移,之后发生了蓝移。在间隙较大,C60分子间电容性相互作用时,中红外光谱区的等离激元是一种多极共振模式。在间隙较小时,由于电子的隧穿,中红外光谱区的等离激元逐渐演化为近红外光谱区的另外一种等离激元共振模式,该等离激元共振模式是长程电荷转移激发模式和多极共振模式的耦合。     

用多极理论分析圆柱对称微波谐振腔

 用多极理论计算具有复杂几何形状、圆柱对称微波腔的谐振频率,推导出用多极理论计算圆柱对称微波腔谐振频率的本征值方程。三个工程实例的计算结果表明,用多极理论计算圆柱对称微波腔谐振频率,不仅具有较高的计算精度, 而且可以很方便地应用于复杂几何形状圆柱对称微波腔工程问题的设计与计算,多极理论是计算圆柱对称微波腔谐振频率的一种有效方法。