面向对象的BESⅢ探测器模拟系统

BESⅢ探测器的模拟软件包BOOST, 是基于Geant4开发的面向对象的模拟软件. BOOST全面地模拟了BESⅢ探测器的物质和几何结构, 给出了粒子在各个子探测器中的击中信息, 以ASCII码文件的形式输出原始数据和MC truth信息可供重建软件开发和物理分析使用, 初步结果显示BOOST的模拟是合理的.     

CSRm随机冷却初步设计

根据实际情况对兰州重离子加速器冷却储存环主环随机冷却做了初步设计和优化, 用冷却方程对主环随机冷却做了详细的数值模拟计算. 研究表明, 随机冷却对主环束流冷却速度很快, 冷却效果很好. 通过对电子冷却和随机冷却的比较, 提出主环的束流冷却采用电子冷却和随机冷却相结合的办法, 这样可以加快冷却速度, 得到更高流强、更好品质的束流.     

CSR实验环电子冷却装置的纵向电子束温度

电子冷却装置中, 电子束纵向温度是计算冷却力的主要参量之一. 当电子与被冷却离子的相对速度很小时, 纵向冷却力与离子速度呈线性关系, 并且线性区域的宽度与电子束纵向温度有关. 通过分析影响电子束纵向温度的主要因素, 得到了兰州重离子冷却储存环实验环(CSRe)电子冷却装置中电子束纵向温度的大小.     

大气压氩气放电六边形斑图的电子激发温度研究

采用特殊设计的气体介质阻挡放电实验装置,对大气压氩气放电六边形斑图的放电信号及激发光谱进行了测量。采用发射光谱强度比法,计算了放电丝呈六边形斑图时的电子激发温度。实验发现,随着驱动电压频率的升高,六边形斑图的电子激发温度明显升高,各放电通道之间的放电时间相关程度提高。该工作对控制斑图的形成和研究斑图动力学具有重要参考价值。     

基于阻性阳极读出方法的气体电子倍增器二维成像性能

新型微结构气体探测器,如气体电子倍增器(gas electron multiplier,GEM)等,具有非常好的位置分辨率潜力(σ100μm),但是需要匹配大规模高密度的读出电子学,给探测器的建设、造价、功耗、空间利用等带来极大压力.阻性阳极读出方法可以在保持较高位置分辨率的前提下,大幅节省电子学.基于厚膜电阻工艺,一种新的阻性单元阵列结构被成功开发和应用于三级级联GEM探测器的读出阳极.该阻性阳极包括6×6个6 mm×6 mm的基本阻性单元,仅需匹配49路读出电子学.~(55)Fe放射源(5.9 keV)和X光机(8 keV)实验的结果显示探测器的位置分辨率(σ)可好于80μm,位置非线性好于1.5%.同时,探测器还获得了很好的实物成像效果.探测器的优良性能表明这种阻性阳极读出方法适用于大面积二维成像气体探测器的读出,并可用于其他探测器的读出.     

IH型漂移管直线加速器的束流动力学研究（英文）

为了提高兰州重离子加速器冷却储存环（HIRFL-CSR）的运行效率、改善加速器输出束流品质,并实现几个加速装置分时供束,提高整个重离子加速装置的利用率,特为（HIRFL-CSR）增建一台新的注入器--CSRLINAC。在108.48 MHz的RFQ之后的CSR-LINAC主加速段,主要由一台108.48 MHz和两台216.96 MHz的IH型漂移管直线加速器组成,用于加速荷质比为1/8.5~1/3之间的重离子,其最大的束流流强为3 mA,并将粒子从0.3 MeV/u加速到3.71 MeV/u。运用KONUS动力学原理,在满足设计指标的情况下,首先利用TraceWin程序进行中能束线MEBT设计,后针对高频腔体设计和束流匹配的基本参数的系列讨论,特别是对CSR-LINAC的中能束流匹配线、参数选择和IH型KONUS结构的漂移管直线加速器进行设计模拟优化。最终得出,在保证腔体设计指标和95.3%的传输效率的情况下,该紧凑型直线加速结构经过三个腔体的加速后,束流的纵向归一化均方根发射度增长仅有25%;同时发现,当流强达到3 mA时,存在空间电荷效应,导致其纵向相宽增长约25%,最大横向包络也存在16.5%的涨落。In order to improve the operation efficiency of the Cooling Storage Ring of Heavy Ion Research Facility in Lanzhou (HIRFL-CSR), a heavy ion linac (linear accelerator) was proposed and designed as a new injector for HIRFL-CSR. Following the 108.48 MHz Radio-Frequency Quadrupole (RFQ), three tanks in total with Interdigital H-mode drift tube linac (IH-DTL) structure are installed to boost the beam energy from 0.3 to 3.71 MeV/u, and the beam current of ions with charge-to-mass ratio from 1/8.5 to 1/3 can reach to 3 mA. The first tank operatesat the same frequency as the RFQ, and the rest two operate at 216.96 MHz. The “Combined Zero-Degree Synchronous Particle Structure” (KONUS) beam dynamics was used in the beam dynamics design. The overview of the physics design on the main accelerating components, including RF design and beam dynamics design are introduced in this paper. The optimized structure design, fabrication status and simulation results are presented in this contribution. It shows that under the condition of assurance of 95.3% transmission efficiency, the normalized rms emittance is about 25%. When the beam current is up to 3 mA, owing to the space charge effect, the increase of longitudinal phase spread and transverse envelope are about 25% and 16.3%, respectively.     

PSM高压电源反馈控制系统研制

介绍了HL-2A装置上用于二级加热系统的PSM高压脉冲电源的反馈控制系统。该电源控制系统以DSP+FPGA作为控制核心,输出112路驱动脉冲,以此来控制112个IGBT的通断,包括了驱动、通信、计算、反馈等部分,使电源系统输出稳定高压。设计了远程通信系统,其中基于VB的上位机与控制系统之间采用CAN总线技术来实现电源系统的相关参数设定及传输。DSP与FPGA实现了计算、反馈等功能。完成了相关的代码编写与系统测试。实验测试结果表明,该控制系统实现了高压电源的稳定输出,满足了实验的需求。     

光谱数据解析中的变量筛选方法

如何从海量或高维数据中“提纯”出有用的信息,这是当前数据分析面临的一个巨大的挑战,也是当前研究的一个热点。变量筛选技术能够从众多、复杂的量测数据中提取出特征信息变量,达到简化多元模型乃至提高模型预测性能等目的。在光谱分析中,来自噪声等诸多因素的影响,量测数据会不可避免地包含干扰和无关信息变量,以及变量间存在的多重共线性,这些都会影响模型的稳健性和预测能力。近年来变量（波长）筛选方法在光谱解析领域的研究与应用中取得了较大的进展。结合国内外相关研究文献和作者的研究体会,不仅仅综述了近红外光谱,还综述了中红外光谱、拉曼光谱等众多筛选变量的方法的提出、特点、发展、类别、比较和近五年来在不同领域的应用进展。其中,评价变量重要性的参数及其标准或阈值的选择、搜索变量的策略和途径是变量筛选方法的关键。而且每种方法都具有各自的优势和局限性,实际使用中要根据方法自身特点结合目标体系的特征选择合适的方法。重点内容：（1）对比了光谱数据分析中常用的波长筛选和波段筛选方法;（2）对比了基于PLS模型参数的不同变量筛选方法的原理和特点;（3）根据搜索和筛选变量策略的不同将变量筛选方法进行分类评述。最后,围绕在解析实际复杂体系中变量筛选方法出现的过拟合、不稳定等问题进行了讨论并提出相应的解决措施,同时对变量筛选方法的研究趋势、发展前景和应用方向进行了展望。其中,新的评价变量重要性的判据和搜索变量的策略等工作仍需要展开深入地研究。期望本综述能够对光谱变量筛选的后续研究及应用起到积极的推动作用。     

基于FGM的湍流射流扩散火焰超大涡模拟

为了研究超大涡模拟(VLES)预测湍流燃烧问题的能力,本文采用VLES结合基于假定概率密度函数的火焰面生成流型(FGM)建表湍流燃烧模型对值班甲烷/空气湍流射流扩散火焰(Sandia Flame D)开展了高精度数值研究,并与实验结果进行了详细比较.结果表明本文发展的VLES-FGM方法可以较准确地预测出湍流射流扩散火...     

基于PSO-PLS混合算法的水体COD紫外吸收光谱检测研究

化学需氧量（COD）是反映水体受有机物污染程度的重要指标。紫外吸收光谱法是目前水体COD检测研究中应用最为广泛的方法,具有样品无需预处理,成本低,无污染,测定速度快等优点。但是,原始光谱数据维数高,光谱信息中包含大量冗余变量,直接将全光谱数据进行建模存在精度低,计算复杂等问题。针对紫外吸收光谱全光谱建模精度低,光谱数据存在大量共线性的问题,提出了一种基于粒子群算法（PSO）结合偏最小二乘（PLS）优选特征波长建立预测模型的方法,以提高紫外吸收光谱预测模型的精度和适用性,简化模型。利用搭建的紫外吸收光谱装置,采集29份不同浓度的COD标准溶液的紫外光谱数据,每份标准溶液采集5次取平均值并对其进行平滑处理,减少仪器和环境带来的误差。考虑到标准溶液在200～310 nm的光谱范围内存在吸收,故选取该波段范围内246个波长点作为建模数据,每个波长点下的吸光度数据作为一个粒子并按照顺序编号,以PLS为建模方法,相关系数r和均方根误差（RMSE）为评价指标,设置粒子群算法适应度函数f(x)=min（RMSE）,取粒子初始种群数为20个,惯性权重w=0.6,自我学习因子c1=1.6,群体学习因子c2=1.6,最大迭代次数为200次,算法终止条件为达到最大迭代次数。算法输出全局最优变量取值为168,94,181,183,175,209,106和142。采用粒子群算法优选的8个波长点建立PLS预测模型的相关系数r和预测均方根误差RMSE分别为0.999 98和0.155 1。为了验证PSO-PLS建立的预测模型效果,建立了PLS,iPLS和SVR三种预测模型进行对比。验证结果表明,PSO-PLS模型的相关系数r和均方根误差RMSE均优于其他三种预测模型,说明粒子群算法能有效的提取用于PLS建模的特征波长,消除子区间变量的共线性,提高预测模型的精度。该方法为实现水体COD实时在线监测提供了一种有效途径。