脉冲功率装置的脉冲形成单元研究

介绍了所研制的脉冲功率装置的组成、脉冲形成单元的设计以及脉冲形成单元实验研究结果。研究了包含脉冲形成线的绝缘设计校验、装置的脉冲形成单元的抖动及其与主同步开关击穿延迟时间的抖动和脉冲输出开关的抖动的关系。实验结果表明：在3.6 MV脉冲电压作用下,脉冲形成线的前后尼龙隔板未出现表面闪络等绝缘问题,脉冲形成线的绝缘满足设计要求。主同步开关的抖动1.6 ns,脉冲输出开关的抖动小于3.1 ns,脉冲形成单元的整体抖动小于3.0 ns,满足装置同步性能要求。     

LBO晶体上1 064，532 nm倍频增透膜的镀制及性能分析

用电子束蒸发沉积方法在X切LBO（X-LBO）晶体上镀制了两种不同膜系结构的1 064和532 nm倍频增透膜,其中一种膜系结构为基底/ZrO2/Y2O3/Al2O3/SiO2/空气,另一种为基底/0.5Al2O3/ZrO2/Y2O3/Al2O3/SiO2/空气,两种膜系结构的主要差别在于有无氧化铝过渡层。测量了薄膜的反射率光谱曲线,发现两种增透膜在1 064和532 nm处的反射率均小于0.5％,实际镀制结果与理论设计曲线的差异主要是由材料折射率的变化引起的。且对样品在空气环境中进行了温度为473 K的退火处理,结果发现两种膜系结构均表现了较优异的光学性能,氧化铝过渡层的加入使薄膜具有强的热应力性能。     

双色激光场中1维共线氢分子离子的经典动力学研究

运用经典理论方法,并采用辛算法数值求解了双色激光场作用下1维共线氢分子离子(H2+)的哈密顿正则方程,得到了氢分子离子在激光场下的经典轨迹。计算了单色场和双色场下氢分子离子(H2+)的存活几率、电离几率、解离几率、库仑爆炸几率随时间的演化,分析了双色场的相位、强度、强度比及倍频的变化对氢分子离子动力学行为的影响,并给出了相应的物理解释。     

溅射功率对直流磁控溅射Ti膜结构的影响

采用直流磁控溅射方法制备了纯Ti膜,研究了不同功率下Ti膜的沉积速率、表面形貌及晶型结构,并对其应力进行了研究。研究表明：薄膜的沉积速率随溅射功率的增加而增加,当溅射功率为20 W时,原子力显微镜(AFM)图像显示Ti膜光洁、致密,均方根粗糙度最小可达0.9 nm。X射线衍射(XRD)分析表明薄膜的晶体结构为六方晶型,Ti膜应力先随溅射功率增大而增大,在60 W时达到最大值（为945.1 MPa）,之后随溅射功率的增大有所减小。     

同轴慢波结构相对论高功率微波产生器初步实验研究

对一种同轴慢波结构相对论高功率微波产生器进行了初步的实验研究。利用数值模拟优化得到的结构,建立了实验装置。初步实验结果表明：该种器件具有微波产生效率高的优点,在实验系统并没有达到优化状态的情况下得到的微波转换效率达28%,峰值功率约为1.3 GW。微波频率基本不随二极管电压变化,约为7.7 GHz,这与文献中数值模拟给出的结果一致。     

用于ICF实验中超热电子测量的数据采集系统

针对超热电子测量中传统的非标采集系统带来的可靠性和集成度低、兼容性差等。缺点,介绍了一套完整的基于波形的数据采集系统,它包括了基于工业标准的VXI总线硬件模块,和在NI公司的集成开发环境LabWindows/CVI下所开发的完整控制软件程序。该数据采集系统可以取代传统的积分谱仪,应用于在激光打靶实验中的超热电子温度测量,还结合实验室测试结果对在不同的触发条件下该系统的性能进行了定量分析。     

状态参量相关性对实验数据不确定度的影响

主要讨论了激光状态方程实验测量中,标准材料冲击波速度和粒子速度的线性关系式中物理量的相关性对待测材料粒子速度的影响,以及待测量材料冲击波速度和粒子速度的函数相关性对待测材料压强不确定度的影响。通过激光状态方程实验数据实例计算,定量地给出了它们对实验精度的影响。经多发次实验数据统计表明：标准材料冲击绝热参数的相关性对待测材料粒子速度相对不确定度的变化小于0.7‰,待测材料冲击波速度和粒子速度的相关性对待测材料压强相对不确定度的变化在0.5%左右。     

多注速调管的3维数值计算

用KARAT-3D全电磁PIC程序,对多注速调管设计模型波束相互作用的物理过程进行3维数值模拟,给出了输出功率、电流等基本的物理参数。在输入电压14 kV,电流20.8 A时候,得到了128 kW的峰值输出功率,峰值效率是43.8％。考察了电子在高频场的运动和电流调制,分析了电流在各互作用腔中的调制,并对多注速调管不同发射度时电子传输进行了研究。结果表明：电子均匀发射时高频场的调制对电流传输效率影响不大,电流和电场调制随着腔的增加而增加。电子能量在输出腔的位置减小很多,电子有一部分能量转化为微波。     

基于SOS的脉冲功率源技术新进展

研制了基于SOS的胡杨200和胡杨700脉冲功率源。给出了胡杨200和胡杨700的电路原理、组成结构和实验波形。介绍了在SOS脉冲功率源上开展的高重复频率强流电子束产生、长寿命阴极实验、绝缘介质的高重复频率击穿实验和低引导磁场无箔二极管等实验研究进展。经测试,胡杨200在2 kHz重复频率、负载阻抗200 Ω下,输出电压200 kV,脉冲宽度约35 ns,平均输出功率大于10 kW;在300 Hz条件下可连续运行。胡杨700同样为全固态脉冲功率源,其设计指标:输出电压700 kV,电流5 kA,脉冲宽度约40 ns;经初步调试在150 Ω电阻负载上单脉冲输出指标达到660 kV,4.4 kA,脉宽约70 ns。     

355 nm脉冲激光在甲烷中的高效多波长拉曼转换

研究了脉冲Nd:YAG激光（355 nm）泵浦的甲烷中多级Stokes光的产生和惰性气体对其转换效率的影响,其中一级和二级Stokes光的最大能量转换效率分别可达71%和38%（对应量子效率为79%和48%）,大大高于已往文献报道的20%。在0.5 MPa下,可同时获得322 nm（3.6%）,355 nm（24.5%）,396 nm（24.3%）,448 nm（22.3%）和515 nm（9.3%）的多波长输出。甲烷压力对多级Stokes转换有显著影响：高气压利于产生高效的一级Stokes光,而低气压则适合于高级Stokes光的产生。根据级联受激拉曼散射(SRS)和四波混频(FWM)理论对实验结果进行了分析,结果表明甲烷中高级Stokes光的产生是SRS和FWM协同作用的结果。加入的氦气增强了甲烷中Stokes光的转换效率,而氩气的作用恰恰相反,利用热透镜效应可以很好地解释这些现象。