强流直线感应加速器束心轨迹调谐技术探索

在强流直线感应加速器的束输运过程中,束流质心的横向运动会对束流品质产生严重影响,为了精确有效地调节束流质心的运动轨迹,最大限度地减小束横向运动对束流品质的影响,采用以计算机克隆人工调谐为主、人工调谐和智能调谐为辅的思想,设计开发了强流直线感应加速器束心轨迹调谐系统。利用这套系统调谐"神龙一号"直线感应加速器的束心轨迹,提高了系统的调谐效率,缩短了整个调谐周期。     

强流长距离加速过程中的束包络数值计算

直线感应加速器束包络的计算编码（ABC）能给出束流从注入器经加速器直到最后聚焦的包络图，可以方便地研究各种磁场位形及隙压参数对束流输运的影响。作为算例，本文给出了束流为3kA，在长达40余米直线感应加速器的多种磁场位形下的束包络。束包络的计算对调试加速器磁场位形保证束流的正常输运及抑制束流不稳定性可提供帮助。     

高功率电子束二极管的数值计算

设计了产生高功率电子束所常用的冷阴极二极管的一种结构模型，用数值计算方法进行了研究。讨论了二极管的结构参数和外加磁场对管内束流及束品质的影响，得到了此模型的一组较好的配合参数，并对结果进行了讨论。     

20MeV直线感应加速器束流输运系统设计

论述了20MeV直线感应加速器束流输运系统设计。从束流动力学的基本原理出发,通过对空间电荷效应、输运磁场波动、束流Corkscrew运动和BBU不稳定性等影响因素的分析,着重介绍了保持束高品质输运的关键技术和措施。针对强流束输运的特点,给出了输运磁场配置的一般原则,在文章的最后,概述了束流输运系统的总体布局,提出了计算机辅助设计的想法。     

强流轴对称相对论电子束的势能与发射度

推导了轴对称相对论电子束在漂移管内的空间电荷势及相互作用势能,分析了势能在束流传输过程中的变化规律,并与束流均方根发射度的变化方程比较,指出一部分势能随束流传输过程中包络振荡呈现出可逆的变化;另一部分势能在束流传输系统及束流本身非线性力的作用下,随着电荷密度分布变化转为电荷横向热运动能量,从而导致束流归一化发射度增长,这种转化是一个不可逆的过程。     

悬丝技术在加速器物理实验中的应用

悬丝技术一直是加速器建造和调整中的一项重要技术，广泛应用于束流模拟，磁轴校准，ｗｉｇｇｌｅｒ测量和校正，束截面精确测量及加速器部件阻抗测量等领域。简要总结了近年来我们在上述领域所作的工作，显示这种技术的一些新发展。     

2MeV注入器磁场设计与计算

用数值计算方法对２ＭｅＶ注入器上的外加螺线管线圈进行了设计和计算，最后提出在阳极杆部分另加外一反向线圈，得到了较佳结果，同时也给出了整个区域的磁场分布和在磁场作用下的电子束传输的束包络轨迹及束流参数等。     

脉冲强流束小焦斑探讨

在脉冲X射线装置研制中，由于束的Corkscrew运动等原因，常引起电子束靶时位置不稳定，焦斑尺寸过大等现象，满足不了精密闪光X射线照相的要求。本文中突破传统的聚焦方法，在可降低对束品质和加速器系统要求的前提下，建议采用介质杆（管）引导会聚或细丝引导的方法来实现束的聚焦，该方法原理清晰，结构简单，特别是不受Corkscrew运动的影响，可稳定的把束聚焦到亚毫米范围。实现这一设想的关键是如何把真空中传输的束汇聚到介质杆（管）上，如何减小束流损失。文中对此作了分析研究。     

10MeV LIA传输聚焦系统的元件参数选取和聚焦性能的数值计算

采用束流矩阵法对１０ＭｅＶＬＩＡ传输聚焦系统磁元件的位置布局进行了数值计算，给出了电子束在整个系统中的包络图，特别是束包络在靶附近的行为，对系统磁元件布局的优化进行了计算研究。着重计算了磁透镜参数的变化对系统聚焦性能的影响，探讨了实现电子束成功打靶的调试途径。     

LIA加速腔横向阻抗的数值计算

对造成直线感应加速器束流不稳定性的物理机制进行了分析，并对造成束破裂（ＢＢＵ）的主要物理量－加速腔的横向阻抗进行了数值计算，对加速腔的设计和组装提出了一些看法。     

电阻丝式侧向应变仪在平面光测弹性力学中的应用

用侧向应变仪进行应力分析的方法具有一定的优点,因为它避免了用误差较大的等倾线和避免了积分的误差。国外的侧向应变仪有光干涉式、机械-光学式、电阻式、千分表式等等。这些仪器各有优缺点。我们利用电阻应变仪的特点设计了一种电阻丝式的侧向应变仪,用这种仪器测主应力和,与光测法配合,便可分解主应力。如与数解法     

残余气体对直线感应加速器束流发射度的影响

把残余气体散射作为一种各向同性微扰力引入轴对称直流带电粒子束的均方根(RMS)包络方程，从中得到了气体散射作用导致束流发射度增长的表达式。结合“神龙一号”加速器束流传输系统的设计参数，计算了气体散射作用引起的束流发射度增长。结果表明：要想将残余气体分子散射的作用减小到可以忽略的程度，要求束流传输系统的真空度高于0．3mPa，而目前的真空设计指标(0．5mPa)只处于免强可以接受的水平。同时，简要说明了相关的抑制措施。     

洗衣机液体平衡环偏心旋转研究

洗衣机在旋转过程中会产生较大离心力,由于偏心旋转,引起内筒与壁面的强烈撞击．为了减小撞击引起的振动,洗衣机上安装液体平衡环．平衡环结构的设计,包括平衡环环道的数量、平衡环内部腔体的数量、隔断上面开孔的位置和大小、注入液体体积等．对五种结构的平衡环进行了数值模拟分析,包括单环无腔平衡环、双环无腔平衡环、单环3腔平衡环、双环3腔平衡环和双环24腔平衡环;研究了3 mm、5 mm的不同偏心距以及25rpm、30rpm、40rpm、50rpm等不同转速和平衡环启动阶段0~15s的动态转速等旋转条件的影响．本文首先对平衡环偏心旋转离心力的现有理论计算模型进行改进,然后,通过四种平衡环、四种转速、两种偏心距下的离心力数值模拟,验证了所做改进的合理性和有效性,最后,对三种平衡环、两种偏心距进行启动阶段的动态数值模拟,并对模拟结果进行分析,从而给出平衡环结构上的设计建议．     

一种绸布的冲击拉伸性能实验

采用改进的分离式Hopkinson拉杆测试技术对低强度材料进行动态拉伸。该装置采用铝杆作为透射杆,并且透射杆采用半导体应变片。针对一种芳纶绸布材料,进行了试样两端应力平衡、实验速度、半导体应变片与电阻应变片测量的验证,获得了不同速度下被测材料的本构曲线,并通过高速照相机清楚地观察了试样的整个破坏过程。实验结果表明,设计的实验方法行之有效。     

陀螺加速度计高速闭环动态测角系统设计

从运载火箭惯性导航系统的核心仪表-陀螺加速度计对测角系统的技术要求出发,设计一种新型的陀螺加速度计高速闭环动态测角系统。它选择变磁阻多级旋转变压器进行角位置测量,并采用两相绕组激磁、一相绕组输出的脉冲调宽型鉴幅的运行方式;在分析其工作原理的基础上,从放大器、控制器、数字函数发生器、输出接口四个方面给出了测角系统的具体设计方法,最后进行了误差测试与跟踪转速测试验证。实测结果表明,采用传感器误差为1.5′的测角系统,分辨率为0.84375′,综合误差约为2.5′,最大跟踪转速为538(°)/s。该系统满足使用要求,设计方案有效可行。     

2MeV有箔注入器的束流调试

为２０ＭｅＶ ＬＩＡ建造的２ＭｅＶ注入器的束流技术指标经过一年多实验调试已达到能量２ＭｅＶ、束流３ｋＡ、亮度大于或等于１０＾８Ａ／（ｍ．ｒａｄ）＾２。建立了二维数字模型，对注入器的电子发射和束流传输过程进行了模拟，用模拟结果指导实验调试，并同实验结果进行对照，重点分析了有箔情况下自有的聚焦作用。     

20MeV LIA多功能腔设计

从测束手段的选择、低横向阻抗设计和可维修性设计等三个方面对多功能腔的设计进行了较为详细的阐述,从中可以看出多功能腔集真空通道、束过渡漂移、束参数诊断与机器维修节点于一身,对２０ＭｅＶ ＬＩＡ的调试起到非常重要的作用。     

个人导航融合建筑平面信息的粒子滤波方法

针对低成本IMU自主个人导航系统方位漂移的问题,提出了一种融合鞋式IMU、楼层平面图的个人导航解决方案,为实现精度较高的室内相对定位设计了一种新的辅助粒子滤波算法。引入卡尔曼滤波+粒子滤波的级联框架,底层卡尔曼滤波器在捷联解算的基础上,利用零速修正技术估计IMU的位置和姿态;上层粒子滤波器提取步行中每一步的步长和方位变化作为量测,建立相应的步行运动模型融入非线性地图匹配技术。考虑室内应用情境,通过对传递粒子的多步推演预测和选择性剔除,推导了一种新的粒子滤波算法。采集低精度IMU的室内行走数据验证了算法的有效性:约300 m行程的室内导航最终位置误差不超过0.3 m。表明提出的级联滤波算法框架能有效解决建筑平面信息辅助情形下的个人导航问题,新设计的粒子滤波算法有助于提高个人导航系统连续位置测定的精度和可靠性。     

方位捷联惯导平台系统及其误差分析

根据导航系统对高精度的需要,在捷联惯导和平台惯导的基础上提出了一种方位捷联惯导平台,该平台取消了普通平台系统的方位环及其伺服回路,保留了俯仰环和横滚环及其对应的伺服回路,介绍了平台的组成及工作原理,并且推导出平台角误差方程、速度误差方程和位置误差方程.建立状态方程和量测方程后用Kalman滤波的方法对系统进行软件仿真,仿真结果表明,方位捷联惯导平台综合了捷联和平台的优点,具有平台角误差小、收敛速度快等特点.     

滑移爆轰驱动下飞板运动姿态的连续电阻测试法

飞板运动姿态的测定是爆炸焊接机理研究的基础,针对传统电测方法存在干扰因素多、易产生弯曲波等缺陷,设计了一种适用于野外大当量下爆炸焊接飞板姿态实验的连续电阻测试方法。研制了3种不同结构的梯形支架型连续电阻探针元件,利用有限元程序分析了探针的导通压力和响应时间,在此基础上,对3种探针实施了爆炸焊接实验,实验结果表明:金属丝网型探针元件具有最优的导通效果,各段测试曲线光滑无毛刺。以该探针数据计算获得了待测飞板的运动姿态曲线,并与Richter简化模型下的近似计算公式结果进行了对比,两者基本一致。所述测试方法实现了炸药爆速和飞板变形曲线的连续、可靠和快速测量,为滑移爆轰驱动问题、爆轰产物状态方程等的研究提供了测试方法补充。