激光与金靶耦合中非局域电子热传导的影响

 在一维非平衡辐射流体力学程序中,引入非局域电子热传导公式,对三倍频激光与金平面靶耦合产生等离子体状态进行了数值模拟计算。数值结果与加限流处理的Spitzer-Harm公式计算结果的比较表明,非局域电子热传导能够得到更为合理的数值结果和物理图象。     

激光与金靶耦合中非局域电子热传导的影响

在一维非平衡辐射流体力学程序中,引入非局域电子热传导公式,对三倍频激光与金平面靶耦合产生等离子体状态进行了数值模拟计算。数值结果与加限流处理的Spitzer-Harm公式计算结果的比较表明,非局域电子热传导能够得到更为合理的数值结果和物理图象。     

研究堆慢正电子源构建中的关键机理问题

研究堆慢正电子源是获得高强度慢正电子束流的有效方式,国际上己建成多座装置并获得广泛应用.与常规同位素慢正电子源相比,研究堆慢正电子源的物理过程复杂,影响末端束流强度的因素众多,对其进行深入研究与合理建模是未来在中国绵阳研究堆(CMRR)上构建慢正电子源的基础.本文厘清了研究堆慢正电子产生的关键过程与物理机理,建立了预测末端正电子束流强度的理论模型,找到了影响其末端强度的主要物理量:快正电子体产生率、慢化体有效表面积、慢化体扩散距离、慢正电子从表面被提取到靶环末端的效率、及束流系统提取效率.用多种实验结果对模型进行校验,包括多个同位素慢正电子源的效率测量值,以及PULSTAR研究堆慢正电子源测量结果,充分验证了模型正确性.根据模型对各物理量的影响因素进行了分析,找到了需着重关注的影响因素,对未来源/靶结构的设计给出建议.     

正电子产生靶上初级电子束半径的最小化研究

为获得尽可能高的正电子(e⁺)产额,严格控制初级电子(e^－)束在e⁺产生靶上的束半径是至关重要的.首先分析了使e^－束半径增大的各因素和对这些因素的制约;然后以北京正负电子对撞机(BEPC)的正电子源为例,给出了束半径的实测值和计算值的比较,以具体说明这些因素的影响;最后讨论了北京正负电子对撞机二期工程(BEPC-Ⅱ)的相应优化设计研究,提出了获得靶上最小束半径的若干途径.     

带源参数的热传导反问题的无网格方法

利用无网格有限点法求带有源参数的一维热传导反问题，推导了相应的离散方程.与其他基于网格的方法相比，有限点法采用移动最小二乘法构造形函数，只需要节点信息，不需要划分网格，用配点法离散求解方程，可以直接施加边界条件，不需要在区域内部求积分，减小了计算量.用有限点法求解热传导反问题具有数值实现简单、计算量小、可以任意布置节点等优点.最后通过算例验证了该方法的有效性.     

激光固体靶相互作用产生正电子的模拟研究

采用Monte Carlo程序Geant4对激光固体靶相互作用正电子产生进行了研究。研究了超热电子能量分布函数对正电子产生的影响,结果表明采用不同的分布函数,最多可致正电子产额约3倍的差异,分布函数的最大截止能量在30 MeV以上时正电子产额趋于饱和。研究了正电子产生与超热电子发散角的关联,结果表明发散角模型对正电子产额影响不大,而正电子角分布对超热电子发散角较为敏感,且靶背鞘场对正电子发散角的减小贡献巨大。模拟结果显示靶厚度的增加可导致正电子发散角的增大,而当靶厚度超过2 mm时,发散角基本保持不变。此外,模拟了超热电子发散角、靶厚度及靶背鞘场对正电子电子份额比及正电子份额比角分布的影响。     

D3He爆推靶质子源优化模拟研究

为了在百kJ高功率激光装置上建立D3He质子照相平台,采用一维辐射流体程序Helios-CR对D3He爆推靶质子产生进行了模拟,综合考虑多种因素给出在百千焦高功率激光装置上开展质子照相所需要的激光和靶球建议参数。结合激光装置现有条件,分析了在1015 W/cm2左右激光强度下D3He质子产额随靶球半径、激光强度、充气压力和SiO₂球壳厚度等参数的变化规律,给出了靶球半径300 μm,内充D3He气体压强1.8 MPa,SiO₂球壳厚度3.5 μm左右等优化参数,预计此条件下D3He质子产额可达109～1010。通过模拟得到的质子产额变化规律,为质子照相平台的正式建立和实验参数选取提供了参考。     

冷冻靶中硅冷却臂的温度场和力学分析

冷冻靶是实现惯性约束聚变高能量增益的重要靶型。冷却臂是冷冻靶的重要部件之一,通过它将冷源与铝套筒相连接,用于获得靶丸内均匀氘氚冰层时所需的精确温度,同时冷却臂也用于均匀夹持铝套筒。首先测试分析了硅材料在深低温下的热传导系数,表明硅材料在该温区具有优异的热传导能力。研究了硅冷却臂结构参数对冷却臂温度场分布的影响。分析不同晶向硅冷却臂周向均匀夹持铝套筒的特性,提出基于(111)晶向硅片研制冷却臂。研究了冷却臂力臂夹持力和共振频率,并对硅冷却臂的热-结构耦合进行分析。最后设计具有16个夹持力臂的二级分叉结构的冷却臂。基于微电子机械系统技术研制了硅冷却臂样机,并测试了冷却臂的侧壁垂直度和力学特性。将研制的硅冷却臂与铝套筒进行装配,表明冷却臂中力臂的力学特性能够实现对套筒的夹持。     

冷冻靶中硅冷却臂的温度场和力学分析

冷冻靶是实现惯性约束聚变高能量增益的重要靶型。冷却臂是冷冻靶的重要部件之一,通过它将冷源与铝套筒相连接,用于获得靶丸内均匀氘氚冰层时所需的精确温度,同时冷却臂也用于均匀夹持铝套筒。首先测试分析了硅材料在深低温下的热传导系数,表明硅材料在该温区具有优异的热传导能力。研究了硅冷却臂结构参数对冷却臂温度场分布的影响。分析不同晶向硅冷却臂周向均匀夹持铝套筒的特性,提出基于(111)晶向硅片研制冷却臂。研究了冷却臂力臂夹持力和共振频率,并对硅冷却臂的热-结构耦合进行分析。最后设计具有16个夹持力臂的二级分叉结构的冷却臂。基于微电子机械系统技术研制了硅冷却臂样机,并测试了冷却臂的侧壁垂直度和力学特性。将研制的硅冷却臂与铝套筒进行装配,表明冷却臂中力臂的力学特性能够实现对套筒的夹持。     

惯性约束聚变靶中硅支撑冷却臂的制备

论述了基于反应离子深刻蚀技术加工惯性约束聚变（ICF）靶的硅支撑冷却臂。利用扫描电子显微镜、白光干涉仪和视觉显微系统等对所制备的硅支撑冷却臂的形貌、侧壁陡直度和卡爪径向形变量等参数进行了表征分析。分析结果表明,硅支撑冷却臂的侧壁陡直度大于88,卡爪径向形变量大于20 m,符合靶的设计要求。     

BEPCⅡ正电子源

BEPCⅡ是一粒子工厂型的正负电子对撞机,为北京正负电子对撞机(BEPC)的改造、升级工程. 它对直线注入器的基本要求是40mA,1.89GeV的正电子束流,发射度1.6μm,能散度好于±0.5%, 保证储存环的注入速率≥50mA/min, 实现TOP OFF注入方式. 因为正电子流强与打靶电子束流功率成正比,采用一把新的10A电子枪来提高打靶电流, 采用新加速结构和65MW速调管SLAC5045把目前140MeV的打靶能量提高到240MeV. 正电子源本身也是一非常关键、极其复杂的系统, 它包括正电子转换靶室、12kA``磁号'脉冲电源、7m长聚焦节、大功率直流电源和支架等. 目前,正电子产生加速器,从电子枪直到正电子源,已经安装到了BEPC直线加速器隧道. 本文将着重介绍正电子源系统的设计、加工和测试.     

BEPCⅡ正电子源物理设计

正电子产额是正电子源的一个重要物理量,它的高低直接关系到加速器性能的优劣.此次BEPC(北京正负电子对撞机)改进,要全面升级到BEPCⅡ,正电子源系统的许多参数都要发生变化,必须对系统的各个部件参数重新优化设计,从而得到最大产额.本文采用全新方法,将EGS4(Electron-Gamma Shower)程序包和PARMELA(Phase and Radial Motionin Electron Linear Accelerator)程序紧密结合起来,完成正电子源优化设计工作.首先使用程序包EGS4,对高能电子在介质中的电磁级联过程进行了模拟,优化了靶厚度,讨论了影响打靶产额的因素.然后用PARMELA程序,接收EGS4的计算结果,对正电子在靶后的匹配、聚焦和加速系统中的运动逐个跟踪模拟,讨论了俘获节相位的选取,得到在正电源出口处的产额.     

BEPCⅡ正电子源磁通压缩装置的研制

正电子磁通压缩装置(Flux Concentrator，简称磁号)是正电子束流横向发射度的匹配装置，对提高正电子的俘获效率起非常关键的作用，是BEPCII正电子源的重要组成部分. 结合磁号的设计加工，用计算机软件模拟了磁号的磁场分布和共振特性，并同测量结果进行了比较.     

基于能量强度测量的多声源目标位置线性估计方法

基于能量强度的多声源定位模型,本文提出了一种声源发射能量强度未知下的多声源目标位置线性估计方法。将多声源定位模型转化为线性最小二乘估计问题,估计方法以代数解形式表示多声源目标位置初始值。对初始估计值进一步优化,得到了精确的多声源目标位置估计值。该定位计算方法将定位结果以代数解形式表示,避免了数值计算过程中因初始解选择不当而导致的局部最优问题。仿真测试了所设计算法的定位精度,并由此分析了噪声及声音能量强度增益对定位误差的影响。结果表明优化后的计算结果较初始估计值有较大改进,在一定噪声范围内其定位精度可以接近于克拉美罗（CRLB）下界值。     

一种红外目标模拟器黑体辐射源选型的计算方法

在光电系统测试中目标模拟器是必不可少的测试设备,黑体辐射源是红外目标模拟器的关键部件,它的选型直接影响着红外目标模拟器的性能。从黑体探测灵敏度与系统探测灵敏度的关系,推导出黑体辐射源的温度计算公式,以此计算黑体辐射源所需的最低温度点。通过仿真验证了计算方法的正确性,为黑体辐射源的选型提供了理论依据。     

一维热传导方程热源反问题基于最小二乘法的正则化方法

研究一维热传导方程热源反问题.给出基于最小二乘支持向量机（LS-SVM）求解的半解析表达式,此外还给出一种参数调节方法以及算法稳定性的证明.数值实验表明该方法具有较高的数值精度和稳定性.     

应用于LED灯具散热的平板热管传热特性

平板热管作为一种新型的热管技术,具有高热导率,良好的均温性等优点,成为解决大功率LED散热问题很有前途的技术之一。本文通过实验与数值模拟相结合的方法,研究了平板热管散热模组的传热性能,探讨了热源布置方式(集中式布置与分散式布置)的影响,为LED芯片的布置提供理论指导。结果表明:该平板热管散热模组的散热效果良好,能有效解决LED灯的散热问题。     

CO2,O2,CF4液体微滴喷射靶激光等离子体光源光谱

基于软X射线辐射计量和极紫外投影光刻(EUVL)应用,研制了一台使用纳秒激光器的液体微滴喷射靶激光等离子体(LPP)极紫外光源。该光源由一个可连续控温的不锈钢电磁喷气阀门、YAG激光器和能同步控制喷气阀门和激光器的脉冲发生器组成。使用液氮作致冷剂,控温范围77～473 K。对于足够高的背景气压和低的阀门温度,当气体经过阀门脉冲式地喷入真空靶室内时,气体经过气-液相变碎裂成大量的液体微滴形成液体微滴喷射靶。首先,依据非相对论量子力学理论,使用原子光谱分析常用的Cowan程序,计算了O2,CO2和CF4等几种液体在1011～1012W.cm-2激光功率密度下可能相应产生的O4 ,O5 ,O6 ,O7 ,F5 ,F6 和F7 离子的电偶极辐射跃迁波长和跃迁概率。其次,在激光焦点功率密度为8×1011W.cm-2时,测量了CO2,O2,CF4液体微滴喷射靶在6～20 nm波段的光谱。理论计算结果与实验结果相比较,得出了所测量谱线的电偶极辐射跃迁波长和跃迁概率以及跃迁能级所应归属的组态和光谱项。     

热处理对氢气放电实验用靶的影响

对本底靶进行热处理后用TiT源重新开展打靶实验,未知谱线消失,证明未知谱线不是由靶中杂质造成的。将同种材料制成的两块本底靶分别进行热处理和不做任何处理,置于氢气放电源中进行照射生成源照靶,用TiT源打这两块源照靶发现照射前经热处理的靶产生的4条未知谱线较强,证明热处理能够增强靶吸附未知粒子的能力。     

热处理对氢气放电实验用靶的影响

对本底靶进行热处理后用TiT源重新开展打靶实验,未知谱线消失,证明未知谱线不是由靶中杂质造成的。将同种材料制成的两块本底靶分别进行热处理和不做任何处理,置于氢气放电源中进行照射生成源照靶,用TiT源打这两块源照靶发现照射前经热处理的靶产生的4条未知谱线较强,证明热处理能够增强靶吸附未知粒子的能力。