四轩型RFQ加速腔高频特性的数值模拟与实验研究

为设计一个高负载因子、高流强的RFQ加速器，使用三维电磁场计算程序MAFIA对加速腔的高频特性进行了模拟计算. 本文主要研究RFQ支撑板高度、宽度、间距、电极形状等结构参数对高频腔体高频特性的影响，根据RFQ加速器的比分路阻抗以及电磁场分布的要求，对RFQ的结构参数进行优化设计，然后根据模拟计算结果加工冷模，进行冷模测量并将测量结果与计算结果加以比较.     

微电磁继电器磁场和力学性质模拟研究

运用有限元分析ANSYS和Mathematica软件对平面线圈的电磁场分布、悬臂梁与固定电极之间的电磁力、悬臂梁应力分布和受力形变等进行了理论分析和仿真模拟,为线圈结构、悬臂梁位置、悬臂梁与线圈距离的设计提供理论依据.     

脉冲功率电源辐射电磁场测量与分析

对采用三电极气体间隙放电开关的脉冲功率电源和采用可控硅开关的脉冲功率电源进行了辐射电磁场测量与分析。所研究的脉冲功率电源的脉冲持续时间为ms量级,电流峰值为几十到几百kA。使用多组微分式磁场探头和高采样率、高存储深度的数字示波器进行了磁场测量;通过探头校对实验,对探头系数进行了校验。通过对微分测量结果的校正与积分运算,得到了磁场的时域波形。分析了低频段按照探头系数的计算方法和积分处理方法的关系,总结了时域波形重构的一些方法。得到了两种电源的电磁场特性：三电极气体间隙放电开关产生的磁场频谱范围可达10 MHz,而可控硅开关产生的磁场在1 MHz以内;其辐射电场微弱。     

脉冲功率电源辐射电磁场测量与分析

 对采用三电极气体间隙放电开关的脉冲功率电源和采用可控硅开关的脉冲功率电源进行了辐射电磁场测量与分析。所研究的脉冲功率电源的脉冲持续时间为ms量级,电流峰值为几十到几百kA。使用多组微分式磁场探头和高采样率、高存储深度的数字示波器进行了磁场测量;通过探头校对实验,对探头系数进行了校验。通过对微分测量结果的校正与积分运算,得到了磁场的时域波形。分析了低频段按照探头系数的计算方法和积分处理方法的关系,总结了时域波形重构的一些方法。得到了两种电源的电磁场特性：三电极气体间隙放电开关产生的磁场频谱范围可达10 MHz,而可控硅开关产生的磁场在1 MHz以内;其辐射电场微弱。     

基于麦克斯韦电磁场理论的神经元动力学响应与隐藏放电控制

钙、钾、钠等离子在细胞内连续泵送和传输时产生的时变电场不仅会影响神经元的放电活动,而且会诱导时变磁场去进一步调节细胞内离子的传播.根据麦克斯韦电磁场理论,时变的电场和磁场在细胞内外的电生理环境中会相互激发而产生电磁场.为了探究电磁场影响下的神经元放电节律转迁,本文在三维Hindmarsh-Rose(HR)神经元模型的基...     

静电放电火花产生的电磁场树枝模型

静电放电火花产生的电磁脉冲会对电子系统的正常工作造成严重的干扰,甚至造成系统的损伤。利用时域有限差分法建立了静电放电火花产生的电磁场的数值模型,模型中充分考虑了放电电极上的静电荷对电场的影响。把由此模型放电计算的电磁场值与由此解析方法得到的场值进行了比较,结果吻合良好。由此可以用此模型来研究静电放电火花产生的电磁场与电子系统的能量耦合问题。     

静电放电火花产生的电磁场树枝模型

 静电放电火花产生的电磁脉冲会对电子系统的正常工作造成严重的干扰，甚至造成系统的损伤。利用时域有限差分法建立了静电放电火花产生的电磁场的数值模型，模型中充分考虑了放电电极上的静电荷对电场的影响。把由此模型放电计算的电磁场值与由此解析方法得到的场值进行了比较，结果吻合良好。由此可以用此模型来研究静电放电火花产生的电磁场与电子系统的能量耦合问题。     

多条形电极束流能散度探测器的张角优化

采用Surperfish对北京正负电子对撞机的多条形电极束流能散度探测器进行了电磁场模拟计算。在带模拟束流的情况下,计算分析了探测器对束流位置和能散度的分辨能力与电极张角之间的关系,首次计算了条形电极间的电容耦合综合强度。电极张角优化结果表明：在不考虑噪声水平的情况下,电极张角为20°时,探测器的灵敏度和分辨率达到最优。而当噪声影响很大时,可以适当增加电极张角,同时考虑减小噪声的措施。     

多条形电极束流能散度探测器的张角优化

 采用Surperfish对北京正负电子对撞机的多条形电极束流能散度探测器进行了电磁场模拟计算。在带模拟束流的情况下,计算分析了探测器对束流位置和能散度的分辨能力与电极张角之间的关系,首次计算了条形电极间的电容耦合综合强度。电极张角优化结果表明：在不考虑噪声水平的情况下,电极张角为20°时,探测器的灵敏度和分辨率达到最优。而当噪声影响很大时,可以适当增加电极张角,同时考虑减小噪声的措施。     

《电磁学》的学习方法及应用

电磁学是研究电和磁的相互作用的物理学分支学科,在电力系统、广播通信、等离子体等领域均有着广泛的应用,与生产生活联系十分密切。因而,掌握电磁场的基本理论对生产实践和科学实验都有重大意义。本文阐述了笔者学习这门课程的感悟,主要涉及一些学习技巧与物理思想,以及电磁场在生产活动中的应用。     

强流回旋加速器中心区模型试验装置上偏转板和中心区技术研究

中心区模型试验装置是进行强流回旋加速器关键技术研究的实验平台.本文介绍了为该试验装置所设计的偏转板和中心区,包括物理设计的考虑、数控加工技术及安装精度的控制技术.由于电磁场的相互作用粒子在偏转板中的的轨迹为螺旋线,其电极形状复杂,加工采用四轴联动以上的数控机床完成.为满足束流动力学的需要,中心区的电极结构比较复杂而且不规则,表面光洁度要求高,另外尺寸和安装位置精度要求严格.中心区曲面电极结构由三轴联动加工中心加工完成,中心区地电极与高频D板头部的电极间隙非常重要,在安装过程中,制作了专用的"电极间隙通止规"控制电极间隙精度在±0.05mm.     

强流回旋加速器中心区模型试验装置上偏转板和中心区技术研究

中心区模型试验装置是进行强流回旋加速器关键技术研究的实验平台. 本文介绍了为该试验装置所设计的偏转板和中心区, 包括物理设计的考虑、数控加工技术及安装精度的控制技术. 由于电磁场的相互作用粒子在偏转板中的的轨迹为螺旋线, 其电极形状复杂, 加工采用四轴联动以上的数控机床完成. 为满足束流动力学的需要, 中心区的电极结构比较复杂而且不规则, 表面光洁度要求高, 另外尺寸和安装位置精度要求严格. 中心区曲面电极结构由三轴联动加工中心加工完成, 中心区地电极与高频D板头部的电极间隙非常重要, 在安装过程中, 制作了专用的``电极间隙通止规"控制电极间隙精度在±0.05mm.     

针-板系统电晕辐射场仿真实验

利用基于矩量法的电磁场仿真软件FEKO 5.1对针-板电极系统高压电晕辐射场的方向特征进行了计算机仿真,得出了不同形式的电晕放电的频谱范围.     

电磁场的复矢量表示

在麦克斯韦方程组及洛伦兹力密度公式基础上引入电磁场复矢量,讨论了电磁场普遍规律的新公式,包括对复矢量电磁场的建立,电荷守恒定律,能量守恒定律,电磁场矢势与标势,电磁场动量、能量、张量、相对论协变性等的研究,并和电动力学相比较,得出一些结论.     

海战场高灵敏度电磁场传感器研究动向与发展

为了满足海战场对高灵敏度电场磁场传感器的需求,结合我国开展舰艇水下电磁场测试用特种传感器研究的经历,以及海战场应用的电磁场传感器有高灵敏度、智能化、低功耗、小体积、长期环境适应性等诸多特殊要求,提出了“分布发展与集中验证相结合”的发展思路和方法。通过对国内外高灵敏度磁场电场传感器的研究发展动向的分析,指出今后一段时间内光纤类电场磁场传感器、仿生类电场磁场传感器、阵列传感器等是水下电磁场探测进入实用的重要突破方向。     

基于Geant4的回旋加速器束流动力学计算

针对回旋加速器的束流动力学设计,基于Geant4模拟研究,提供一种可行的数值模拟方法。通过电磁场仿真软件Opera建立相应的电磁场数据导入到Geant4中进行插值计算,利用Geant4自带的电磁场微分方程与微分方程求解器计算粒子的平衡轨道,振荡频率以及加速轨道。其结果表明:对于横向运动而言,Geant4的计算结果与传统数值方法计算结果趋于一致;对于轴向运动而言,由于磁场插值方法的差异性,二者有一定的区别,对于在加速过程中的非平衡粒子,其能量变化围绕平衡粒子振荡。对于束损,通过限制粒子的运动时间,轴向位移加快计算效率,加入电极碰撞的判定使模拟更趋近实际情况。     

费曼佯谬与电磁场角动量守恒

带电体在转动过程中，机械和电磁场联合系统角动量守恒，本文首先介绍费曼佯谬，然后从理论上提出电磁场角动量的概念，导出电磁场角动量守恒定律，并用带电体与电磁场联合系统角动量守恒的原理揭示了费曼转盘转动的机理。     

应力场与电磁场中非平衡系统的熵密度增率

本文讨论应力场与电磁场对热力学系统的作用,导出非平衡系统在应力场与电磁场作用下局部熵密度增率和熵流密度矢量的具体形式,分析应力场与电磁场对熵密度增率的影响. 熵密度增率 不可逆过程中,系统处于非平衡态,在一定条件下[1],可把系统划分为若干个部分,每一小部分近似地处于平衡态.因而每个小部分的热力学量密度满足基本方程: Tds=du-udn-dω　(1) 熵密度增率公式可表为: 称为外界作用功率密度. 应力场与电磁场的功率密度 在应力场与电磁场的共同作用下,功率密度可分写为二项关分十F=,其中毛>、尖>分别是应力场、电磁场对功率密度的贡…     

脉冲电流冲击力对电极间距的影响

利用时变场理论和瞬态动力学方程建立了电极及其支撑结构的瞬态耦合模型,分析了瞬态电磁场各参数的分布特点,并求解了电极及其支撑结构的动态响应状态参数。计算结果表明:玻璃钢支撑结构对于脉冲电流形成的冲击力载荷具有很好的缓冲作用;低弹性模量支撑材料在脉冲上升沿和峰值阶段均会产生波动性形变,但该波动性形变对电极间距不会造成太大的影响。     

脉冲电流冲击力对电极间距的影响

利用时变场理论和瞬态动力学方程建立了电极及其支撑结构的瞬态耦合模型,分析了瞬态电磁场各参数的分布特点,并求解了电极及其支撑结构的动态响应状态参数。计算结果表明:玻璃钢支撑结构对于脉冲电流形成的冲击力载荷具有很好的缓冲作用;低弹性模量支撑材料在脉冲上升沿和峰值阶段均会产生波动性形变,但该波动性形变对电极间距不会造成太大的影响。