神光Ⅱ升级装置激光加速质子照相初步实验研究

在神光Ⅱ升级装置上开展了首轮激光加速质子对间接驱动快点火靶内爆过程的照相实验研究。通过激光与靶参数的优化,获得了能量高于18 MeV的质子束。通过静态客体的照相,获得了优于20 m的高空间分辨网格图像,为开展时间分辨的啁啾质子照相奠定了基础。开展了质子动态照相实验,获得了内爆压缩晚期的质子照相图像。实验发现内爆区域质子照相图像存在大量排空现象。内爆压缩区域不足以阻挡如此大范围质子束,证明了其中存在电磁场使得质子向外排开。动态照相的质子能量较低,分析是ns激光打靶过程产生的X射线及等离子体对质子加速存在影响。后续实验中需要进一步优化靶的屏蔽设计。     

基于狭缝法的成像板空间分辨特性

成像板是强激光物理实验中用于记录X射线及粒子信号的重要工具。采用狭缝法和栅条法对Fuji BAS-SR型成像板的空间分辨特性进行了实验研究,测定了该型成像板的调制传递函数,并对极限空间分辨进行了验证。结果显示该型成像板所能响应的空间截止频率约为17 lp/mm。借助蒙特卡罗程序,对成像板自身对X射线响应的空间弥散特性进行了模拟计算,发现成像板自身产生的空间弥散远小于经过扫描仪扫描之后的空间弥散,表明目前成像板空间分辨能力主要受限于其专用的扫描仪。     

圆波导定向耦合器在高功率微波测量中的应用

介绍了大功率容量定向耦合器的设计、标定、测试与应用情况。以X波段圆波导定向耦合器为例,在9.2~10.2 GHz的频带范围内,基于小孔耦合理论优化设计的结构,其耦合度可以稳定在(552) dB以内,隔离度大于80 dB。在此基础上,设计加工了X波段圆波导定向耦合器并进行了标定测试,测试与仿真结果吻合较好,高功率微波实验证实了其具有较高功率容量,能够满足实验需求。该类圆波导定向耦合器已广泛应用于实验室高功率微波源的在线测量装置中。     

经历不同高温后砂岩的动态力学特性实验研究

运用RX3 -20 -12型箱式电阻炉将砂岩试样分别加热至100、200、400、600、800和1 000℃,然后自然冷却至常温,制成经历不同温度的砂岩试件。运用直径为100mm的分离式Hopkinson压杆装置,用薄圆形紫铜片作为波形整形器,以不同弹速轴向冲击砂岩试样,测试经历不同温度后砂岩试样在不同冲击荷载下的动态力学性能,得出了砂岩的应力-应变曲线及各自的破坏形态。结果表明：常温下砂岩的动态压缩破坏的应力-应变曲线具有明显的4阶段特征,但经历100~400℃作用的砂岩应力-应变曲线的平台段消失,温度继续升高时平台段又重新出现;砂岩的峰值应变随温度升高而升高,动态压缩强度也随温度升高而升高,但在800℃以后陡然下降;砂岩的动态压缩破坏形态受温度和冲击荷载的共同影响,冲击荷载越大破碎程度越大,而且破坏过程总是由外层向内芯发展。

     

The Multi-Step Chain Extension for Waterborne Polyurethane Binder of Para-Aramid Fabrics

The comprehensive balance of the mechanical, interfacial, and environmental requirements of waterborne polyurethane (WPU) has proved challenging, but crucial in the specific application as the binder for high-performance polymer fiber composites. In this work, a multi-step chain extension (MCE) method was demonstrated using three kinds of small extenders and one kind of macro-chain extender (CE) for different chain extension steps. One dihydroxyl blocked small molecular urea (1,3-dimethylolurea, DMU) was applied as one of the CEs and, through the hybrid macrodiol/diamine systems of polyether, polyester, and polysiloxane, the WPU was developed by the step-by-step optimization on each chain extending reaction via the characterization on the H-bonding association, microphase separation, and mechanical properties. The best performance was achieved when the ratio of polyether/polyester was controlled at 6:4, while 2% of DMU and 1% of polysiloxane diamine was incorporated in the third and fourth chain extension steps, respectively. Under the condition, the WPU exhibited not only excellent tensile strength of 30 MPa, elongation of break of about 1300%, and hydrophobicity indicated by the water contact angle of 98°, but also effective interfacial adhesion to para-aramid fabrics. The peeling strength of the joint based on the polysiloxane incorporated WPU after four steps of chain extension was 430% higher than that prepared through only two steps of chain extension. Moreover, about 44% of the peeling strength was sustained after the joint had been boiling for 40 min in water, suggesting the potential application for high-performance fabric composites.     

同轴相对论返波管中波束作用过程

根据同轴相对论返波管的特点建立了物理模型,采用时域有限差分法研究了同轴相对论返波管中波束作用过程。研究表明:同轴相对论返波管中波束作用的输出效率与两端反射系数密切相关,而且其内部场分布特点对于提高输出效率非常有利。经过优化设计,利用 500 keV, 4.0 kA 电子束流,微波起振时间为7 ns,输出效率大于38%,与以往数值模拟和实验结果符合较好。根据计算结果进一步分析得到,与空心相对论返波管相比,同轴相对论返波管中空间电荷效应的影响较小。     

阵列微孔阴极放电触发的纳秒脉冲开关

为了实现在大气压下低触发电压的多通道放电,以阵列微孔阴极结构作为触发装置设计了一种新型纳秒脉冲开关。以激光打孔的双面环氧板为阵列微孔阴极,研究了开关工作系数、微孔阴极放电电流、微孔阴极孔数及微孔阴极孔径对开关触发电压、延迟和抖动时间的影响。实验结果表明：更多的阵列微孔、100 m的微孔孔径能够降低开关的触发电压,同时高开关工作系数、大触发电流、多阵列微孔能够减少开关的延迟和抖动时间。因此,为了获得更高性能的纳秒脉冲开关,除了对开关结构的进一步改善,这几个影响开关性能的因素是设计开关时应主要考虑的。     

微型轫致辐射X射线光源扰动器设计

利用电子轨迹跟踪方法对微型轫致辐射X射线光源的一个关键部件扰动器进行了设计研究。分析了扰动器工作原理,使用CST电磁工作室设计了扰动器的磁场分布,并计算了在此磁场分布下电子的注入效果与扰动器中心位置的关系。结果表明：扰动器的幅向中心位置越靠近电子跨越中心轨道的位置,电子注入后的振幅越小,但同时所需要的磁场强度越大。最后分析了该扰动器注入的横向、纵向接受度,其具有3 mm0.23 mrad的横向接受度和0.1%的能量接受度。     

100 kV重复频率高压脉冲电源

为研究气体间隙的放电特性,设计了输出幅度在30～100 kV、重复频率1～5 kHz可调的高压脉冲电源。利用谐振充电的原理,将10 kV的初级电源的能量转移到中储电容,中储电容的电压升高到至少18 kV。在光触发信号的作用下,氢闸流管导通,中储电容上的能量通过脉冲变压器放电,在脉冲变压器的副边得到最大幅度为100 kV的负脉冲,其脉宽大于200 ns,前沿时间小于90 ns。整个装置在不加散热系统的情况下,可连续工作1 min以上。     

任意段变模量桩纵向振动的解析解

建立了均质土中考虑桩端土和桩侧土作用的任意段变模量桩,讨论了在桩顶受纵向激励时的定解问题,并用拉氏变换(Laplace)求得桩顶速度频域响应的解析解,然后利用卷积定理和拉氏逆变换求得桩顶速度时域响应的解析解,并将其运用到桩基质量的动力检测中.对弹性模量突变桩以及模量连续变化桩的振动特性作了进一步的研究,并将理论曲线与实测曲线进行了拟合对比,结果表明,两者吻合较好.