高功率离子束在偏压电荷收集器内部的电荷输运模拟

 利用2.5维KARAT软件对高功率离子束在偏压电荷收集器内部的电荷输运过程进行PIC数值模拟，模拟结果表明在偏压电荷收集器内部电荷中和而电流不中和。在模拟中考虑了收集器的几何尺寸和离子束密度，因此模拟结果比一维数值计算的结果更为可靠。同时还模拟了偏置电压与电荷收集器离子收集效率之间的关系，对于峰值能量为500keV的高功率离子束，偏压为－800V即可满足测量要求，这一结果与实验吻合较好。     

重离子束在热靶中的电子阻止本领与有效电荷数

采用线性介电响应理论,研究了重离子束在热靶中的有效电荷数和电子阻止本领。为了考虑入射离子的束缚电荷分布,我们将Brandt-Kitagawa的有效电荷理论推广到热靶。在低速和高速情况下,分别得到了有效电荷数和电子阻止本领的解析表示式。数值结果表明,对于低速离子,有效电荷数随电子气的温度增加而增加;在一定的温度范围内,低速离子的阻止本领与冷靶相比有明显增加。对于高速离子,我们的理论结果与实验值符合得较好。 关键词：     

电荷屏蔽对Ⅱ型超新星瞬时爆发能量的影响

讨论了电荷屏蔽效应对WS15M_⊙前身星模型瞬时爆发能量的影响,对电子俘获率的计算基于平均重核模型,数值模拟表明电荷屏蔽降低了电子俘获率,延长了爆发时间,使中微子泄漏的总能量增加,从而导致激波的能量略微降低.给出的方法可以适用于其他考虑电荷屏蔽效应的超新星数值模拟. 关键词： 超新星 瞬时爆发 数值模拟 电荷屏蔽     

多电荷碳离子的电荷损失截面

 研究了多电荷碳离子分别与中性氢原子或氦原子碰撞的电荷损失截面,同时计算了多电荷碳离子的电势函数和电子动量分布,其中电荷数为5的碳离子的截面数据与Shirai等人的计算结果符合得相当好。所导出的计算公式和编制的计算程序可以推广计算任何一个多电荷离子A^q+与H或He碰撞的电荷损失截面,因而具有一定的普适性。     

模拟同号电荷静电场的实验

普通物理实验中,用直流电流场模拟静电场,必须要有正负电极,而目前生产的静电场描绘仪,只能模拟等量异号电荷的电场。同号电荷的静电场也是典型的静电场之一,用实验的方法描绘出来,对电磁学的教学无疑是有意义的。一、等位面电极的设计和制作要模拟同号电荷的场,除必须设置两个电位相等的同性电极外,还必须设置异性电极。根据静电场唯一性定理,如果把异性电极看作是二个同号电荷电场等位面,并做为电场区域的边界,则边界内部每一点的电位     

数字全息术测定涡旋光束拓扑电荷数

提出了一种基于数字全息技术测定涡旋光束拓扑电荷数的方法.该方法通过数字全息技术获取涡旋光束和参考光的全息图并重构出涡旋光束的波前相位,判定相位围绕相位奇点的周期性分布来测定涡旋光束的拓扑电荷数.在拓扑电荷数取值分别为整数和分数的情况下,通过对数值模拟和实验结果的比较,表明该方法能够较准确地测定出拓扑电荷数.     

小型法拉第筒电荷收集器

本文给出了用于测量激光等离子体特性的法拉弟筒电荷收集器的设计。用它获得了激光等离子体发射的离子的速度、动能以及占所吸收的能量比例等信息。     

原子和离子间激光感生碰撞电荷交换的微扰理论

将激光感生碰撞电荷看作一个四体系统，发展了激光感生碰撞电荷电荷的微扰理论，以独立原子和离子的复合态波函数作为激光感生碰撞体系的基组函数，得到了体系态振幅的运动方程。利用激光感生碰撞电荷交换的微扰理论，对Ｃａ＾＋－Ｓｒ间激光感生碰撞电荷交换进行了数值计算，并与Ｇｒｅｅｎ等人的实验结果进行了比较。     

厚度对非极性聚合物薄膜驻极体电荷储存及电荷动态特性的影响

以Du Pont公司的商用Teflon FEP A型薄膜为例，通过热脉冲技术、等温表面电位衰减测量和开路热刺激放电电流谱分析等实验结果，讨论了经常温和高温电晕充电后样品厚度对薄膜驻极体的沉积电荷密度、薄膜驻极体的内电场、体电导率以及电荷储存稳定性的影响.通过热脉冲技术组合电导率温度曲线的测量，研究了在不同温度条件下样品厚度对沉积电荷层的平均电荷重心移动的影响.结果表明：在充电参数一定的条件下，随着膜厚的降低，储存电荷密度上升，但电荷稳定性有所下降.因此，合理地调控薄膜厚度，可以有效地优化驻极体的电荷储存能 关键词： 厚度 驻极体 电荷储存能力 电荷稳定性     

强流高电荷态Pb离子束的产生与优化研究

随着原子物理及表面物理研究的发展,电荷态金属离子束的需求日益增多. 近来,中国科学院近代物理研究所,14.5GHz LECR3,离子源实验平台上, 以炉子法产生的铅离子束作为研究对象, 进行了一系列,ECR,离子源关键参数(如：磁场、炉子功率、掺气等)影响高电荷态铅离子束产额的实验研究, 在此基础上, 调整优化了,LECR3,离子源的状态参数, 从而获得了强流高电荷态铅离子束,18eμa ²⁰⁷Pb³⁰⁺,和6.7eμa ²⁰⁷Pb³⁷⁺.     

长脉冲能源给脉冲形成线充电过程中的预脉冲现象

 利用简单的理论和电路模拟的方法，分析了爆磁压缩发生器或电容器通过变压器对脉冲形成线充电过程中的预脉冲现象。研究表明由变压器副边电感和脉冲形成线电容构成的回路充电频率和接地电感的大小是影响预脉冲电压幅值的主要因素。由于接地电感的引入带来的高频寄生振荡不会引起预脉冲幅值的变化。在通过变压器对脉冲形成线充电的方案中，由于回路充电频率低，预脉冲电压幅值很小，只有kV量级。在电容器通过变压器为脉冲形成线充电的脉冲功率调制器中，将预脉冲开关去掉进行了实验，并与有预脉冲开关的情况进行了对比，结果发现无预脉冲开关的情况下，不影响二极管的正常工作和产生电子束的质量。     

爆磁压缩发生器通过脉冲变压器对脉冲形成线充电的理论分析

 将爆磁压缩等效为电流源的方法，对爆磁压缩发生器通过脉冲变压器对脉冲形成线充电进行了理论分析，得出爆磁压缩发生器在负载上产生电流波形（简称负载电流）为直线情况和任意电流波形情况下充电电流和充电电压的表达式。分析表明变压器耦合互感与负载电流随时间变化增长率是脉冲形成线充电的两个重要参数，脉冲形成线第一个充电电压峰值与变压器的耦合互感和负载电流波形斜率成正比，负载电流波形斜率的变化可以改变充电电压峰值的时间，斜率不断增加可以延长第一个充电电压峰值时间，从而可能增加充电电压的幅值，提高爆磁压缩发生器能量的利用效率。     

电容器通过变压器对脉冲形成线充电过程

 从T模型等效电路出发,在等效电路中磁化电感两端的电压在形成线等效电容充电到第一个峰值之前变化较小这一假设之下,推导了电容器通过变压器对脉冲形成线充电的解析表达式,给出了考虑回路存在电阻和杂散电感下的表达式。最后利用电路模拟来验证解析表达式,结果表明:给出的解析表达式能够较好地分析电容器通过变压器对脉冲形成线充电过程;在形成线充电的第一个半周期内,解析理论得到的结果与模拟结果比较吻合,在原边电容和形成线等效电容可比较的情况下,从变压器耦合系数较低（不超过0.7）到耦合系数接近于1的情况都适用。     

间接馈电的磁通量压缩发生器的参数选择

 从电路方程出发较详细地分析了间接馈电的磁通量压缩发生器的工作原理。分析表明：在设计间接馈电的磁通量压缩发生器时，只有馈电回路的电感L₁和电容C₀满足(L₁C₀)^1/2>>T时，MFCG才有效运行；耦合形式的MFCG能使初始磁通量放大；馈电回路电容大小的选择将影响MFCG输出的电流脉冲形状。这些结论对于设计磁通量压缩发生器具有指导意义。     

高电感和高能量放大系数的MFCG的理论分析

 根据爆炸磁通量压缩发生器(MFCG)的基本理论,计算MFCG的非对称多分支螺线管的电感、电阻和电流,并讨论大电感螺线管和小电感负载的运行性能。通过增加MFCG的初始电感以增加其初始电感对负载电感的比值,是获得高能量放大系数的一个有效方法。增加螺线管段数和导线并联分支数,可得到一个比较好的电压平台。     

一种紧凑型高功率脉冲调制器

 研制了一种基于水介质单同轴脉冲形成线型的高功率脉冲调制器,该调制器由初级储能电容器、脉冲变压器、水介质同轴脉冲形成线、氢气主开关和场发射真空二极管等组成。用Pspice电路软件对脉冲形成线的充电电压和二极管电压、电流进行了模拟,并用有限元软件分析了脉冲形成线的电场分布。当初级储能电容器组充电电压为35 kV, 氢气主开关导通电压高达520 kV时,在调制器场发射二极管输出电压约230 kV, 束流30 kA,脉宽约60 ns的高电压脉冲。此外,对主开关充不同类型的气体进行了实验研究,结果表明:氢气主开关的脉冲调制器能够在二极管上获得前沿更陡的高电压脉冲,并能有效地改善二极管电子束的性能。理论分析与实验结果基本一致。此种类型的调制器具有运行稳定、体积小、结构紧凑的特点。     

双脉冲高功率脉冲调制器的设计

采用螺旋线和折叠线技术相结合的方法,设计了一种基于水介质高功率脉冲调制器。该调制器采用了两个开关,通过控制两个开关的导通时刻,可以在两个负载上得到脉冲长度相等的两个脉冲。对该种折叠型传输线的波过程进行了详细分析,给出了过渡段部分阻抗等参数对负载电压的影响;用Pspice电路软件对脉冲形成线的充电电压和二极管电压、电流进行了模拟;最后利用高压同轴电缆,对该种类型调制器进行了低压情况下的验证实验,实验结果与理论分析、模拟研究一致。此种类型的调制器具有结构紧凑、可同时输出两个脉冲的优点。     

带触发网络的多重火花间隙触发器的研制

提出了一种基于Tesla变压器且带触发网络的多重火花间隙触发器设计方案。阐述了多重火花间隙在直流和脉冲信号下电压分布特性,并给出了其在脉冲电压作用下电压分布的主要影响因素。仿真分析了触发频率、分压电容和均压电阻对多重火花间隙电压分布的影响,确定了触发网络的最佳参数配置。以10级火花间隙为例,从触发器设计三要素,即脉冲陡度、输出幅值、带载能力出发,确定了Tesla型脉冲触发器的关键设计参数,当脉冲变压器的耦合系数为0.7,初级电感为2500 nH,次级电感为400 mH,初级电容为60F,初级电容充电电压为2.0 kV时,次级直接输出的触发高压可实现10级火花间隙的触发导通。结合多重火花间隙导通实验,对作用于多重火花间隙的触发器的工作过程进行实验验证。     

爆磁压缩装置经组合功率调节系统产生高电压的实验研究

 介绍了以爆磁压缩装置为脉冲功率能源,经变压器和爆炸金属丝断路开关组合功率调节系统,在电阻负载上产生高电压的实验研究。实验结果为：在100W 水电阻负载两端得到了约800kV的高电压脉冲,脉宽约100ns。此项工作拓宽了爆磁压缩装置的应用范围。     

充电不均匀对脉冲形成系统输出方波脉冲平顶的影响

在对脉冲形成线进行充电时,由于充电时间较短,以及形成线具有一定的长度,往往会使得充电电压在脉冲形成线上存在一定的不均匀性,从而影响到负载输出电压。对此进行了理论和模拟研究,分析了引起充电不均匀的原因和机制;在此基础上,通过求解不均匀充电初始条件下的电报方程,得到负载输出电压,并进行了模拟。结果表明,充电不均匀会引起负载输出电压平顶的起伏。