爱因斯坦探针后随X射线聚焦镜的粒子污染仿真

X射线聚焦镜是一种对粒子污染物颗粒极其敏感的设备,通常依靠控制地面各流程的污染物积累来限制其影响.本文根据粒子污染物的特点,结合Mie散射理论构建了聚焦镜片上的粒子污染颗粒物与入射X射线光子的相互作用模型.在此基础上,结合蒙特卡罗法进行光线追迹工作,构建出爱因斯坦探针后随X射线聚焦镜的粒子污染仿真程序.通过仿真计算得到入射X射线光子与粒子污染物相互作用时的反应截面与散射角分布函数.这两个量与粒子污染物的尺度相关联,本文将聚焦镜片样本上粒子污染颗粒尺度分布的测量结果进行拟合,得到粒子污染尺度分布.根据上述结果进行仿真计算,得到粒子污染物密度与聚焦镜的有效面积和角分辨的关系,并使用防污染监测数据和爱因斯坦探针后随X射线聚焦镜性能测试数据验证了仿真结果的可靠性.对爱因斯坦探针后随X射线聚焦镜粒子污染的仿真实现了对粒子污染物影响的定量分析,明确了粒子污染物对聚焦镜各方面性能的具体影响,为防污染工作提供了理论支持.     

Wolter-I型聚焦镜热变形数值研究

为了给聚焦镜热控及支撑结构优化设计提供依据,对爱因斯坦探针项目中的后随X射线望远镜的镜片组进行了三维全尺寸建模与有限元分析.研究了轴向、径向两种温度梯度,以及有、无支撑结构对镜片组形变的影响,并对面形误差与温差范围的关系进行了探究.结果表明:对于无支撑结构,轴向温度梯度下面形误差与半径关系接近线性关系,径向温度梯度下则接近分段二次关系;支撑结构发生热变形时,会使镜片组产生与之对应的面形误差,令同相圆度误差转变为异相圆度误差,并使镜片组整体面型误差峰谷值增加32.25%~123.01%,均方根值增加4.13%~5.14%;对于有支撑结构,热致面形误差与温差成正比,温差每增加1℃,轴向温度梯度下,面形误差峰谷值与均方根值分别增加7.76μm、1.12μm,而对于径向温度梯度则分别增加9.67μm、1.60μm.聚焦镜片热致面形误差在一定情况下与镜片尺寸、温差成线性关系,并受到支撑结构变形的显著影响.     

一种聚焦型X射线探测器在轨性能标定方法

X射线探测器是X射线天文观测及脉冲星导航的核心器件,受发射振动、高能粒子辐射损伤及元器件老化等影响,X射线探测器空间观测性能会逐渐变化,X射线探测器在轨标定有利于观测天体X射线辐射信息的准确获取及精确建模.研究利用了脉冲星辐射能谱标定X射线探测器性能的方法,能较好地消除探测器本底及空间环境噪声的影响,通过处理脉冲星导航试验卫星(XPNAV-1卫星)的Crab脉冲星观测数据,评估了我国首款聚焦型X射线探测器的在轨性能.计算结果表明,XPNAV-1卫星上聚焦型X射线探测器的有效面积在0.6-1.9 keV能段内优于2 cm~2,其中在0.7 keV能量处取得最大值3.06 cm~2,探测效率约10%;有效面积随着探测能量增大而减小,在2—3.5 keV能段内有效面积约为1 cm~2,而大于5 keV能段的有效面积约为0.1 cm~2,且此能段估计精度明显受光子统计误差影响.同时研究了考虑能量响应矩阵的探测器有效面积标定新方法,利用地面性能测试中五个特征能谱处的能量分辨率重构其能量响应矩阵,重新标定了聚焦型X射线探测器有效面积,发现该能量响应矩阵对结果影响较小.最后建议观测某些超新星遗迹监测能量分辨率及能量线性等指标的变化.     

腔靶超热电子产生硬X射线的理论模拟

利用计算得到的原子数据参数,定量地计算了强激光与金腔靶相互作用时,其超热电子产生的硬X射线的角分布、空间分布、硬X射线转换效率等参量。为进一步诊断腔靶内超热电子的状况提供了必要的理论依据。     

多晶硅表面陷阱坑形貌的光学性能模拟

采用COMSOL Multiphysics 3.5a有限元分析软件中的RF模块对3种硅片绒面的陷阱坑形貌(轻度腐蚀、正常腐蚀和过度腐蚀)的光学性能进行了数值模拟.通过求解麦克斯韦方程组和材料本构方程,获得了3种陷阱坑的表面电场z分量、表面磁场y分量和反射率的变化规律.结果表明:当波长为600 nm时,轻度腐蚀陷阱坑的表面电场z分量和表面磁场y分量的数值最小,反射率最高(约为35％);正常腐蚀陷阱坑的表面电场z分量和表面磁场y分量其次,反射率约为17％;过度腐蚀陷阱坑的表面电场z分量和表面磁场y分量的数值最大,反射率最低(约为10％).通过实验和模拟结果对比可知,模拟值和试验值的反射率变化趋势基本一致,两者吻合较好,可为实际生产和试验提供理论参考.     

轴流式涡流管内三维流场的大涡模拟

根据涡流管内可压缩气体的强旋转运动是导致涡流管能量分离的根本原因,提出了在涡流管内加入一个"X"型导流片迫使气流产生强旋转运动,使其进气方式变为轴流式。利用计算流体动力学(CFD)的方法,建立了轴流式和切流式涡流管内部气体流动的三维大涡数值模型,对其内部气流流场进行了数值模拟。数值模拟结果表明:"X"型导流片可以改变轴向进入气体的运动方向,使气体产生高速旋转运动,得出"X"型导流片的叶片夹角为θ=120°时,气体的旋转效果最好;大涡模拟可以较好地模拟涡流管内气流的三维流场。     

一种模拟滤波器电路的故障诊断方法

针对模拟滤波器电路,提出了一种基于测前仿真和测后仿真相结合的故障诊断方法。在测前仿真环节,通过仿真获取电路正常状态及故障状态的幅频响应曲线,引入“区别度”计算电路故障状态和正常状态的区分程度,从而确定电路的可测故障集,并通过频率选择建立可测故障集的故障字典。在测后仿真环节,通过不同频率的激励获得电路故障状态的测试数据,再利用“区别度”计算测试数据与故障字典中各故障特征的区分程度,通过最小“区别度”实现故障检测及故障元件的定位。最后通过一个滤波器电路仿真实例,基于PSpice仿真和Matlab程序计算实现了基于测前仿真的可测故障集确定和故障字典建立,以及基于测后仿真的故障检测和故障元件定位,验证了本文提出方法的实用性。     

用分子模拟方法研究羟基乙叉二膦酸(HEDP)在方解石表面的吸附行为

建立了基于分子力学计算方法的分子模拟手段,用于研究羟基乙叉二膦酸(HEDP)在方解石{104}表面的吸附特性.分子模拟三维吸附图像显示,HEDP中的膦酸基团中的氧原子具有强烈的负电性,能与晶体表面的阳离子产生强烈的静电吸引作用,形成“立体匹配”吸附结构.计算结果显示,HEDP在方解石面上、台阶和扭折点位置的平均吸附能依次约为-5.2eV,-7.0eV和-23.5eV,表明HEDP强烈地吸附到扭折点位置上,从而影响和抑制台阶的生长. 关键词： 分子模拟 方解石 阻垢剂 表面吸附     

降低发射型压电陶瓷强场介电损耗的一种简易方法——γ射线辐照

本文讨论压电陶瓷强场介电损耗的老化和大功率压电陶瓷极化后的处理问题,以明确强场介电损耗随时间的变化规律和寻找降低强场介电损耗的简易方法.实验结果表明压电陶瓷强场介电损耗随时间延长不断降低,其变化幅度比同温度下其它性能的变化幅度大得多;经r射线辐射后可以降低压电陶瓷的强场介电损耗.