40 GW重复频率脉冲驱动源研制进展

40 GW重复频率脉冲驱动源是应高功率微波技术发展等需求而设计的一台基于Tesla变压器技术的重复频率脉冲功率装置。40 GW驱动源设计输出功率40 GW,脉宽60 ns,重复频率1~50 Hz,输出功率及重复频率工作状态在一定范围内可调。介绍了40 GW高功率重复频率脉冲驱动源的系统构成、电气及结构参数的确定方法、关键部件的工程工艺技术,并分析了关键绝缘部件的电场分布。已完成驱动源安装并进行了实验调试,其主要单元Tesla变压器的能量效率达到70%,驱动源单次工作状态下输出功率大于40 GW;50 Hz重复频率工作状态下,输出功率20.6 GW,系统工作稳定可靠。     

开关抖动对直线变压器驱动源波形叠加的影响

以正态分布作为开关延时的数学模型,讨论了多路开关同步工作时,开关抖动、单路输出波形前沿对直线变压器驱动源多路波形叠加的影响。模拟研究结果表明:开关抖动对输出波形前沿的影响与单路输出波形的质量有关,单路波形前沿越小,开关抖动对感应叠加后输出波形前沿影响越明显。考虑4路同步工作的开关抖动为5 ns,单路波形前沿由10 ns增大到80 ns,感应叠加后输出波形前沿平均增量由6.7 ns减小为1.7 ns,因此当单路输出波形前沿较大时追求开关抖动小的意义不大。     

线性啁啾高斯脉冲堆积中的强度起伏频率

基于谱分析方法系统研究了多个线性啁啾高斯脉冲堆积的强度起伏频率。首先基于傅里叶变换方法分别分析并模拟了两路和多路线性啁啾高斯脉冲堆积,讨论了等幅度、等延迟多路线性啁啾高斯脉冲堆积的情况下,起伏频率与初始高斯脉冲的数目与啁啾系数、时间延迟和脉冲宽度的关系,并简要分析了多路线性啁啾高斯脉冲堆积的一般情况。结果表明,在堆积脉冲的强度谱中存在一系列分立的频率边带,这些频率边带对强度起伏有贡献。高频的频率边带由于幅度交叠的部分较少,所以对强度起伏贡献较少。强度起伏频率随初始啁啾高斯脉冲啁啾系数和时间延迟的增大而增大,随脉冲宽度的减小而增大。     

夹持方式对KDP晶体三倍频转换效率的影响

针对压条固定方式、粘胶固定方式和全外围夹持方式进行理论建模和数值计算分析,并讨论了不同夹持方式的优缺点及其对KDP晶体面形和三倍频转换效率的影响。研究结果表明：晶体面形形变对高斯光束三倍频转换效率的影响明显小于平面波时的情况。当入射基频光光强为6 GW·cm-2时,对于平面波的情况,压条固定方式、粘胶固定方式和全外围夹持方式3种夹持方式相对于不考虑夹持作用时的三倍频转换效率分别减小7.5%,9.0%和7.2%;对于高斯光束的情况,三倍频转换效率分别减小了1.3%,1.0%和1.5%。     

国产大功率全光纤主振荡功率放大器

以国产掺Yb光纤为增益介质,利用国产泵浦源和光纤器件,构建了主振荡功率放大结构的全国产大功率全光纤激光器。在注入的最大泵浦功率为75 W时,获得了52.5 W,1 080 nm激光的稳定输出,光-光效率为70%。实验结果表明,提高泵浦功率可获得更高的输出功率。     

溅射功率对Mo薄膜微结构和性能的影响

实验采用直流磁控溅射沉积技术在不同溅射功率下制备Mo膜,研究了不同溅射功率下Mo膜的沉积速率、表面形貌及晶型结构,并对其晶粒尺寸和应力进行了研究。利用原子力显微镜观察样品的表面形貌发现随着溅射功率的增加,薄膜表面粗糙度逐渐增大。X射线衍射分析表明薄膜呈立方多晶结构,晶粒尺寸为14.1～17.9 nm;应力先随溅射功率的增大而增大,在40 W时达到最大值(2.383 GPa),后随溅射功率的增大有所减小。     

带扰流微细槽道冷却系统的实验研究

针对高热流密度器件的散热问题,设计了有扰流微细槽道散热器。采用去离子水为工作介质,对其内流动和换热特性进行实验研究,结果表明：流体流过槽道时单位长度压降与雷诺数成正比,扰流对槽道内压降特性影响较小;存在最佳的雷诺数使有无扰流情况下槽道内换热努谢尔特数差别最大,并拟合了不同情况下努谢尔特数和雷诺数的关系式;采用进口段无量纲加热长度分析发现,扰流导致流体的热进口段长度增加;分析压降和进口热阻特性可以发现,在槽道长度一定时存在最佳流速使带扰流的微槽道的性能最佳。     

碳气凝胶/聚苯乙烯双介质柱状靶的研制

介绍了碳气凝胶/聚苯乙烯（CRF/CH）双介质柱状靶的制备方法。使用溶胶-凝胶法和微模具原位成型法制备了直径为820 μm的间苯二酚-甲醛（RF）气凝胶微柱,在氮气保护下进行高温碳化后得到直径为730 μm、密度为250 mg·cm-3的CRF微柱;采用浸渍提拉法在CRF微柱柱面镀制一层厚度为26 μm 的CH薄膜, 形成CRF/CH双介质结构;采用机械微切割技术制备了长度为1 mm, 内径为730 μm,壁厚为26 μm的CRF/CH双介质柱状靶。实验研究了RF,CRF气凝胶微柱的制备工艺、微观形貌及CRF微柱轴向和径向的密度均匀性,探讨了影响CH薄膜厚度的主要因素,并对CH薄膜的表面形貌和两种材料之间的界面进行了表征。     

强光电离团簇并行数值模拟

为研究强激光电离氢原子团簇,在理论上采用1维氢原子团簇的经典粒子动力学模型,结合粒子对(PP)算法及粒子模拟（PIC）方法,采用自行搭建的9节点并行集群系统,利用消息传递接口（MPI)与OpenMP混合编程模型进行了并行数值模拟计算,获得了较为理想的计算加速比。并且引入了弛豫时间参数,有效地处理了粒子间的碰撞过程,在极大简化计算量的同时,保留了物理本质。所得模拟结果与已有的实验结果符合较好,表明该并行计算模型是稳定、可行的。     

合肥光源托歇克效应损失电子的探测

束流寿命是衡量储存环性能的重要参数,直接影响着光源的正常运行。对于合肥光源（HLS）,托歇克（Touschek）寿命是影响束流寿命的重要因素。为了研究Touschek寿命,需要探测由于Touschek效应所损失的电子。介绍了束流寿命的概念,说明了Touschek效应的原理和机制,利用蒙特卡罗软件EGSnrc模拟计算了丢失电子与真空壁的相互作用,通过塑料闪烁体探测器和光电倍增管获得了由于Touschek效应丢失的电子所产生的信号,然后将信号经过放大甄别和符合处理后,用计数器测量了计数率。结果表明：由于Touschek效应而成对丢失的电子的确存在,且电子损失率随流强的降低而减小。这为下一步储存环的能量标定工作做好了前期准备。